Направляйтесь вверх Сергей ГЕРАСЮТИН, научный редактор журнала «Земля и Вселенная» РАН
Теги: Технологии | Космос
Реактивные приборы спасут семя человечества.
Будущее человечества – в Космосе!
Константин Циолковский
В октябре человечество отмечает 65 лет одного из самых феноменальных событий мировой истории – запуска первого искусственного спутника Земли. Хотя триумфу предшествовало множество научных открытий и инженерных чудес, его значение невозможно переоценить. Освоение космоса и сейчас немыслимо без технологий реактивного движения, поэтому я предлагаю вниманию очерк о ракетах.
Мечта достичь звезд очень древняя, но для ее исполнения не имелось транспортных средств. В легендах, мифах и произведениях фантастов как только не летали! На колеснице, упряжке лебедей, крыльях, волшебных существах, парусниках. Оказалось, что лишь за счет сверхзвукового истечения струи газов можно достичь границ космоса. Физический принцип такой же, как отдача при выстреле из ружья или пушки.
Китайские изобретения
Первые упоминания огненных копий и стрел в Китае относятся к VII веку, а об их военном применении известно с осады города Юйчжан в 904-м и уничтожения флота династии Тан в 975-м. Порох для создания фейерверков впервые описан в военном трактате 1044 года «Уцзин Чжунцзяо» («Собрание важных военных методов»). В 1395-м опубликован трактат «Хуолун цзин» («Наставления огненного дракона») с десятками вариантов оружия с порохом, в том числе ракет. Для полета же человека их впервые применили примерно в 1500-м. Согласно легенде, мандарин Ван-Гу приказал изготовить для себя летательный аппарат из бамбука, оснащенный 47 пороховыми зарядами, но при старте они нештатно взорвались, и смельчак погиб.
Постепенно китайские изобретения стали известны на Ближнем Востоке, а затем в Европе. Все предметы, начиненные порохом, назывались ракетами – гранаты, бомбы, мины, хлопушки, взрывные пакеты и салюты. Их использовали в виде пиротехники для развлечений. Так, первый в Европе фейерверк был устроен в 1379 году в итальянской Виченце.
Немецкий военный инженер Конрад Кизер фон Эйхштадт опубликовал в 1405-м книгу Bellifortis («Военные укрепления») – первое иллюстрированное руководство по военной технике. Кроме фейерверков он описал три типа ракет – вертикально взлетающие (в том числе двухступенчатые), плавающие и выстреливаемые из лука. Спустя 15 лет итальянский врач и инженер Джованни Фонтана в труде Bellicorum instrumentorum liber («Книга о военных принадлежностях») сообщал об изобретениях в виде птицы, рыбы и кролика с реактивным двигателем.
Создателем первой в Европе ракеты стал австрийский военный инженер-изобретатель Конрад Хаас. В 1556-м он подготовил рукопись Die Kunstbuch der Raketen («Ракетное искусство») о своей более чем 25-летней деятельности. В ней упоминаются технические детали строительства ракет, их типы (многоступенчатые, с продольным расположением ступеней и др.) и функции, различные топливные смеси, идея современного космического корабля. В 1650-м в Амстердаме вышла книга Artis Magnae Artilleriae pars prima («Великое искусство артиллерии») военного инженера из Великого княжества Литовского Казимира Семеновича, где описаны конструкции ракет и другой пиротехники, изложена идея использования реактивного движения в артиллерии.
Средство войны
Азия не отставала от Европы в совершенствовании инструментов убийства себе подобных. В 1377-м в Корее изобрели огненные корзины, набитые пороховыми ракетами с корпусами из бамбука, которые стреляли залпом. Затем там же появились повозки с ящиками, имевшими десятки отверстий для закладки простейших ракет, они воспламенялись от пороховых шнуров и вылетали одна за другой или все сразу. В конце XVI века корейцы применяли их в войнах с Японией и Китаем.
В войнах султана Мансура с англичанами в 1767–1769 и 1780–1784 годах индийцы использовали боевые зажигательные ракеты дальностью до двух километров, создав целые ракетные бригады численностью до трех тысяч человек.
В XIX век человечество вступило уже с основательными знаниями о реактивном движении. Лучшие умы продолжали искать пути увеличения смертоносной силы оружия на основе взрывчатых веществ. Британский сэр Уильям Конгрив в 1805-м продемонстрировал в королевском Арсенале ракеты массой около 14 кг и дальностью полета до 2,3 км, сделанные из листового железа. Уже через год французская Булонь подверглась разрушительному ракетному удару, а еще спустя год 25 тысяч английских ракет сожгли большую часть Копенгагена. В 1809-м парламент уполномочил Конгрива сформировать две ракетные бригады, одной из них он командовал в битве под Лейпцигом в 1813-м. Под влиянием идей Конгрива ракетостроением занялись почти все крупные европейские страны. Россия, Австрия, Англия и Греция уже имели ракетные корпуса, выделившиеся в самостоятельный род войск. Чуть позже в гонку включились США – и сразу зашли с козыря: изобретения Уильяма Гейла, который решил проблему стабилизации ракеты в полете путем вращения.
Пионером ракетного дела в России был член военно-ученого комитета А. И. Картмазов. После Отечественной войны 1812 года он изготовил и испытал зажигательные и фугасные пороховые ракеты со стабилизатором (хвостом) с дальностью полета 1,5–3 км. Одновременно офицер-артиллерист А. Д. Засядко на свои средства создал зажигательные и фугасные ракеты массой 5,8–16,2 кг с дальностью до 1,6 км и пусковые станки к ним. Масса и дальность поражения постепенно росли, как и количество стволов в пусковых станках. В апреле 1827-го была сформирована ракетная рота (батарея), и в том же году русская армия впервые применила оружие нового века на войне с Персией. А через год уже против турок был произведен пуск 1191 ракеты конструкции Засядко.
В середине столетия наибольший вклад в развитие ракет и теории боевого применения внес генерал-лейтенант К. И. Константинов. Он возглавлял Петербургское ракетное заведение, его изделия дальностью 2,6–5,3 км использовались во время Крымской войны. Константин Иванович совершил переворот в мировом ракетостроении, разработал основы экспериментальной ракетодинамики, научные методы проектирования, контроля при испытаниях, создал ряд приборов и устройств для определения баллистических характеристик. В 1870-е в Николаеве по его проекту был построен ракетный завод.
Средство мира
К счастью, не войной единой жив человек. Благодаря открытиям в различных областях науки (механика, баллистика, аэро- и ракетодинамика и др.) и изобретениям в воздухоплавании с XVIII по начало XX века полет в космос стал предметом теоретических исследований. Основы реактивного движения, устройства ракеты и космонавтики разработали К. Э. Циолковский, Ю. В. Кондратюк, Ф. А. Цандер, А. А. Штернфельд (Россия), Р. Эсно-Пельтри (Франция), Г. Оберт, В. Гоман, Ф. фон Гефт, М. Валье (Германия), Р. Годдард (США)… Наибольший вклад внесли Циолковский, Годдард и Оберт.
Циолковский доказал достижимость космических скоростей и осуществимость полета в космос в книге «Исследование мировых пространств реактивными приборами», высказал идею многоступенчатых ракет («Космические ракетные поезда»), написал несколько работ по аэродинамике летательных аппаратов. Годдард выпустил книги «Метод достижения экстремальных высот» и «Разработка ракеты на жидком топливе» по основам управляемых баллистических ракет. Оберт в работах «Ракета в межпланетное пространство» и «Пути к звездоплаванию» полностью обосновал возможность создания ракеты на жидком топливе.
К 1920-м годам человечество перешло от теории к практике. Исследователей-энтузиастов было немало в СССР, США и Европе, выделим нескольких из них. В июле 1921-го Роберт Годдард создал первый в мире жидкостный ракетный двигатель, в 1926-м запустил опытный образец массой 4,7 кг, а в 1932-м провел летные испытания ракеты с гироскопическим управлением. Параллельно в Берлине и Дессау экспериментировали Герман Оберт и Иоганн Винклер.
В Москве «Лабораторию для разработки изобретения инженера Н. И. Тихомирова» основали еще в 1921-м, спустя семь лет преобразовали в Газодинамическую лабораторию (ГДЛ) – ту самую, где были созданы реактивные снаряды для гвардейских минометов БМ-13 «Катюша». В этой лаборатории под руководством В. П. Глушко изобретены и испытаны двигатели на жидком топливе серии ОРМ (опытный ракетный мотор).
В сентябре 1931-го в Москве появилась знаменитая ГИРД – Группа изучения реактивного движения. В ней-то и были заложены основы отечественного ракетостроения, а такие имена его сотрудников, как Ф. А. Цандер, М. К. Тихонравов, С. П. Королев навечно вписаны в скрижали науки. Так, будущий главный конструктор Королев работал над проектами ракетоплана для полета в стратосфере (первый полет РП-318 состоялся 28 февраля 1940-го) и крылатых ракет.
Также в Москве был создан Реактивный научно-исследовательский институт, в котором велись испытания и исследования по теории полета баллистических и крылатых ракет, автоматическому управлению полетом. Первая в мире стратосферная жидкостная ракета «АвиаВНИТО», созданная на основе изделия 07 конструкции Тихонравова, была запущена на высоту более 3 км в августе 1937-го.
Средство достижения космоса
Самая известная ракета середины XX века – это, конечно, «Фау-2» (А-4 или V-2) разработки Вернера фон Брауна. Ее первый успешный запуск состоялся в октябре 1942-го на полигоне Пенемюнде, она пролетела 192 км, поднявшись на высоту 48 км и достигнув скорости 1,6 км/с. 20 июня 1944-го «Фау-2» впервые пересекла линию Кармана (100 км – граница между земной атмосферой и космосом. – Ред.) и вылетела в космическое пространство на высоту 174,6 км. При эксплуатации А-4 были отработаны основные технологии, средства обслуживания, подготовки к запуску, поэтому впоследствии ракетная техника быстро прогрессировала.
Трофейные ракеты активно изучали и совершенствовали по обе стороны океана. Американцы испытали ее на полигоне Уайт-Сэндс в апреле 1946-го, а советские ученые – на полигоне Капустин Яр в октябре 1947-го. На основе трофея были созданы геофизические (суборбитальные) ракеты, и уже в июле 1951-го на Р-1Б первый полет совершили живые существа – собаки Дезик и Цыган. В 1950-х ракетно-космическая промышленность начала развиваться быстрыми темпами, на базе межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Р-7 (СССР), Redstone и Atlas (США) были созданы ракеты-носители для запуска космических аппаратов.
С этого времени у государств-лидеров каждый год стали появляться прорывные технологии. Так, запуску первого в истории искусственного спутника Земли предшествовали успешные летные испытания в США (Vanguard и Atlas) и СССР (Р-7). Американцы отстали всего на четыре месяца, запустив собственный спутник Explorer-1 уже в феврале 1958-го. В соревнование лидеров пыталась вмешаться и Франция с ракетой-носителем Diamant-А, запускавшейся в 1960-е с полигона Хаммагир в Алжире.
Полностью статья опубликована в журнале «Человек и мир. Диалог», № 4(9), октябрь – декабрь 2022.
Рекомендуем прочитать статью об антропологии техники.
