ЦРУ не испугал «Спутник», пролетающий над США
Безграничный космос.
Когда «Спутник-1» начал постоянно проходить над Северной Америкой, многие люди в США были в ужасе. Они буквально видели в нем космического вторженца. Но некоторые в ЦРУ были тайно довольны. Они были шпионами.
В разведывательном агентстве разработали шпионский самолет U-2, который совершил свой первый полет в 1995 году. Камеры аппарата, летящего на большой высоте, могли снимать ценные кадры. Тем не менее управляющие миссиями знали, что пройдет время и русские смогут разработать самолет или ракету, способную нагнать U-2. Следующее поколение шпионских самолетов, которые смогут летать еще выше и быстрее, появится не сразу.
Между тем внимание ЦРУ упало на идею спутников, которые могли стать хорошей заменой. Разговор о проекте Vanguard в 1955 году задал общий курс
Можно ли фотографировать территорию противника со спутника на орбите? К 1956 году, задолго до «Спутника», силами ВВС США была начата первая американская программа разведывательных спутников под названием WS-117L.
У этой идеи было две проблемы. Первая заключалась в непростой задаче создания и запуска космического аппарата для съемки и последующего возвращения снимков на Землю. Вторая проблема была юридической. Никто не знал, какие законы вступают в силу, когда спутник одной страны проходит над другой. Считается ли это вторжением в воздушное пространство? Полеты U-2 были, несомненно, незаконными, но, по словам ЦРУ, «правдоподобно отрицаемыми». Самолет может сбиться с курса случайно, а если бы U-2 разбился, у него не было никаких отметок, а пилот наверняка был бы мертв. Но спутники, с другой стороны, было очень просто отследить. Американский спутник над территорией СССР мог вызвать международную реакцию и даже привести к войне.
«Спутник-1» изящно решил эту проблему. Если американцы не возражали насчет перемещения спутника над США (а они не возражали), тогда и Советский Союз не мог возражать против американских спутников над своей территорией. Спутники-шпионы получили карт-бланш.
Как Хрущев хотел ракету
Никита Хрущев.
Когда Никита Хрущев возглавил нацию в 1953 году, у него была проблема. Холодная война была в самом разгаре, а Советский Союз чувствовал себя очень уязвимым. Если бы разразилась настоящая война, американские самолеты, несущие атомные бомбы и взлетающие с баз в Западной Европе, за несколько часов могли бы достичь Ленинграда и Москвы. Советским самолетам потребовалось бы гораздо больше времени, чтобы добраться до Соединенных Штатов. К тому времени, как они достигли бы точек назначения, города СССР, скорее всего, превратились бы в обугленные руины. Хрущеву нужно было новое оружие, которое избавило бы американцев от мысли, что они могут выиграть войну, если нападут первыми. Ему нужна была ракета, которая могла бы ударить по США менее чем через час после запуска.
Поэтому в 1954 году было принято решение о разработке первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты. Человеком, которому было поручено создать это оружие, стал Сергей Королев. Новую ракету обозначили как Р-7, и она должна была быть большой. Русские бомбы были тяжелыми. Р-7 должна была быть способна доставить 3-тонную боеголовку на расстояние более чем в 6400 километров. Советская ракета была больше всего, над чем работали американцы.
США могли быть первыми
Ракеты выглядят особенно красиво на фоне темного неба.
Вернер фон Браун был человеком, которым двигало желание строить ракеты, и он хотел использовать эти ракеты для изучения космического пространства. Остаются серьезные вопросы касательно степени, в которой он был готов игнорировать моральные дилеммы, вызванные плановым использованием того, что он разработал, но, несомненно, он был гениальным инженером, когда дело доходило до разработки новых технологий.
Фон Браун потратил большую часть времени во Второй мировой войне на разработку ракет V-2, которые нанесли серьезный урон Лондону во время войны. Затем он принял сознательное решение возглавить свою команду инженеров уже на стороне американских сил и предложил свои услуги правительству США.
К 1953 году фон Браун стал главой американской команды, разрабатывающей ракеты. Он усовершенствовал и увеличил конструкцию V-2, превратив ее в первую баллистическую ракету американцев, PGM-11 Redstone, которая взлетела в том же году. Redstone была разработана для использования на боле боя и имела рабочую дальность всего в 320 километров, но фон Браун хотел запускать с ее помощью и спутники.
В сентябре 1954 года он предложил сделать «минимальный спутниковый аппарат». Это была, по сути, Redstone в сочетании с тремя верхними ступенями небольших твердотельных ракет. Эта комбинация, как подсчитал фон Браун, могла вывести небольшой спутник весом 2,5 килограмма на орбиту Земли. Он также запросил 100 000 долларов дополнительного финансирования на разработку своего спутника, но получил строгий отказ. Возможность номер один была упущена.
Период с июля 1957 года по декабрь 1958 году был обозначен Международным геофизическим годом (МГГ), с целью содействия научному сотрудничеству между странами. В 1955 году Советский Союз объявил, что в рамках МГГ он запустит научные инструменты в космос. В духе соперничества, а не сотрудничества, президент США Дуайт Эйзенхауэр сразу же заявил, что США планируют вывести искусственный спутник на орбиту Земли в рамках МГГ.
В то время армия США, ВВС и ВМС — все разрабатывали собственные проекты ракет. И каждый предложил свои силы для запуска спутника. К досаде Вернера фон Брауна, ВМС выиграли «тендер» с ракетой Vanguard. В качестве утешения армии позволили построить модифицированный Redstone, который затем назвали Jupiter-C. Это было сделано для того, чтобы проверить конструкции теплозащитных экранов для возвращения ядерных боеголовок в атмосферу на подходе к цели.
Министр обороны США Чарли Уилсон не был поклонником фон Брауна и был обеспокоен тем, что тот может запустить спутник «случайно». Поэтому он приказал главе военной ракетной программы генералу Брюсу Медарису лично осмотреть ценный груз каждого Jupiter-C перед запуском, чтобы гарантировать, что фон Браун не поместит «живой» спутник на ракетах.
Первый запуск Jupiter-C состоялся 20 сентября 1956 года. Ракета несла ценный груз весом 39 килограммов на высоту 1094 километра на скорости 25 750 километров в час. Добавление одной небольшой ступени и облегчение багажа позволило бы ускорить ее до 28 485 километров в час и вывести на орбиту спутник. Космическая эпоха могла начаться за год до полета «Спутника-1». Возможность номер два была упущена.
И так получилось, что русские запустили «Спутник», поместив проект Vanguard под серьезное давление. В декабре 1957 года низкопрофильный испытательный запуск стал всемирным новостным событием. Ракета Vanguard приподнялась на несколько метров от стартовой площадки, а затем с треском взорвалась.
Правительство США в отчаянии обратилось к команде фон Брауна. Она поспешно собрала новую версию Jupiter-C, включив дополнительную ступень с небольшим ценным научным грузом. Название ракеты изменили на Juno и убедили мир, что это не совсем и ракета. И тогда, 31 января 1958 года, на орбиту был выведен Explorer 1, а США наконец вступили в космическую гонку — при помощи плана Вернера фон Брауна, которому было отказано в 1954 и 1955 годах.
Парадоксы немецкого наследия
Американская и советская ракетно-космическая техника многое позаимствовали из немецких трофеев, доставшихся после окончания Второй мировой войны. И, если американцам достался главный конструктор «Фау-2» Вернер фон Браун с большей частью своей команды, то «улов» СССР был скромнее — запасные части ракет и конструкторы второго эшелона вроде Гельмута Греттрупа. Тем не менее, иногда проскакивают обвинения в том, что, якобы, советские конструкторы не разрабатывали ракеты самостоятельно, а воровали идеи немецких конструкторов. При желании в интернете можно найти даже рисунки якобы проекта Греттрупа, подозрительно похожего на Р-7.
Любой, хоть сколько-нибудь интересовавшийся историей космической техники, знает, что даже формально копия «Фау-2», советская Р-1, уже отличалась от нее тем, что была модифицирована под производство в СССР, и использовала другие материалы. А уже начиная с Р-2 советские конструкторы отодвинули немцев и стали идти своей дорогой. Греттрупа отпустили из СССР еще в 1953 году, до начала разработки Р-7, продержав до этого несколько лет в информационной изоляции, а Г-5 был проектом крылатой, а не баллистической ракеты. Так что обвинения в плагиате полностью безосновательны. Но, в то же время, я знаю в «семерке» две вещи, которые до сих пор несут немецкий след.
Первая — это стартовый ключ, поворотом которого дается последняя ручная команда на пуск ракеты. Конструкторы, создавая пульты стартовых систем Р-7 хотели поставить более современно выглядящий выключатель, но военные, привыкшие к команде «ключ на старт» попросили оставить механический ключ.
Ключ на старт в Музее космонавтики, фото из ЖЖ yellow-reporter
Вторая — идея привода турбонасосного агрегата от каталитического разложения перекиси водорода. В присутствие катализатора концентрированная перекись превращалась в горячий водяной пар, и высвободившаяся энергия вращала турбины, подающие в двигатель компоненты топлива. Концепция использовалась и на «Фау-2», и на советских Р-1, Р-2, Р-5, до сих пор жива на семействе Р-7, и только на последующих ракетах от нее отказались. В 1950-х это был простой, компактный и надежный, пусть и не самый эффективный вариант, а сейчас это смотрится анахронизмом. В более современных ракетах стоят газогенераторы в виде небольших камер сгорания, которые используют те же компоненты и из тех же баков, что и основной двигатель. Но модернизировать двигатели и менять конструкцию уже поздно, надежность двигателя за сотни пусков наработана буквально космическая, так что газогенератор с перекисью будет летать на «семерке» до конца ее эксплуатации.
Долгое ожидание
Летит он себе над Землей и наблюдает.
Сегодня почти все на орбите Земли отслеживается и наблюдается, даже небольшие куски космического мусора. В 1957 году отслеживание Советского Союза доходило только до восточной границы у берегов Тихого океана.
Королев и его коллеги взволнованно ждали больше часа (несомненно, кусая локти и закусывая губы), прежде чем сигнал «Спутника» был пойман с запада и тот завершил свою первую орбиту. Только тогда они узнали, что запуск успешно состоялся, и передали новость в Кремль.
Если бы Королев был американцем, он мгновенно прославился бы. Но он остался анонимным. В СССР его называли «главным конструктором». Его настоящее имя не раскрывалось до самой его смерти, а полная история о Р-7 и «Спутнике» стала известна на Западе только с распадом Советского Союза.
Р-7 оказалась провальной ракетой
Это ракета Р-7.
Несмотря на невероятный успех в качестве носителя спутника (астронавты, посещающие Международную космическую станцию, сегодня поднимаются на вершину растянутой версии той же ракеты), в качестве МБР Р-7 была не самой успешной. Сложная конструкция центральной ракеты с прикрепленными ускорителями требовала много дней на сборку. Затем еще семь часов ракету нужно было заправлять и готовить к запуску — мгновенным ответом на американскую атаку тут и не пахло.
Пусковая площадка также была надземной, что делало ее чрезвычайно уязвимой. Советские боеголовки также стали меньше и легче, поэтому огромная Р-7 устарела почти сразу.
Простейший спутник
Эта штука еще и летала высоко над Землей.
Королев знал, что ему нужно быстро вывести спутник на орбиту. Как только переделанный тепловой экран будет готов, генералы будут настаивать на возврате к испытаниям ракет.
К сожалению, конструкция Тихонравова, которая весила 1400 килограммов и содержала множество научных инструментов, была далека от готовности. В конце концов, она отправилась в космос как «Спутник-3», но в то время спешно подыскивали альтернативу.
ПС-1, или «Простейший Спутник-1», представлял собой металлическую сферу с тремя батареями и радиопередатчиком с четырьмя антеннами. И он передавал звуки на двух разных радиочастотах. Сделали его так быстро, что не осталось даже формальных чертежей конструкции. Техники работали по эскизам и устным инструкциям, а инженеры особо не задумывались над тем, как сделать лучше.
Королев остро осознавал пропагандистскую ценность спутника на орбите и хотел, чтобы его спутник был как можно более заметным при движении вокруг мира. Металлическая сфера была отполирована до яркого блестящего серебра. Затем, чтобы максимизировать видимость, добавили отражающие призмы к внешней стороне последней ступени ракеты Р-7, так как она тоже должна была выйти на орбиту.
На вооружении[править]
Постановлением от 20 января 1960 года межконтинентальную баллистическую ракету Р-7 (8К71) приняли на вооружение Советской Армии.
Первое подразделение стратегических ракет начал функционировать 9 февраля 1958 на полигоне Плесецк у поселка Плесецк в Архангельской области РСФСР (ныне — Российская Федерация). Первое испытание ракеты состоялось 15 декабря 1959 года. Стартовую позицию закончили строить 1 января 1960 года. 16 июля состоялось два учебно-боевых пуска.
Строительство полигона было очень дорогим, преимущественно из-за сложности строительства в отдаленном регионе крупных стартовых комплексов. Проектная стоимость одного стартовой площадки составляла 5 % советского оборонного бюджета. Американцы столкнулись с похожими проблемами — первое поколение боевых ракет требовало значительных затрат.
Построено четыре стартовых комплекса для ракет Р-7.
12 сентября 1960 года на вооружение приняли МБР Р-7А, которая имела больше топлива во второй степени благодаря уменьшению количества электроники, уменьшило массу и увеличило дальность стрельбы на 500 км, новую головную часть и упрощенную систему радиоуправления.
После разведывательных полетов У-2 огромные стартовые комплексы перестали быть тайной для США и могли быть быстро уничтожены в случае ядерной войны. Перед стартом ракету доставляли с технической позиции железнодорожным транспортно-установочным лафетом и устанавливали на массивное пусковое устройство. Подготовка ракеты к запуску продолжалась почти 20 часов. Ракета не могла находиться заправленной более суток, поскольку имела криогенную систему. Ракеты не могли находиться в постоянной боевой готовности и были защищены от воздушной атаки. Р-7 разрабатывалась для запуска ранней тяжелой водородной бомбы, но после появления легких по массе бомб утратила свое значение.
К концу 1968 года обе ракеты сняли с вооружения.
Проблема с теплозащитным экраном
Входя в атмосферу Земли, объекты оставляют такой след.
Первый запуск Р-7 имел место 15 мая 1957 года. Ракета развалилась, пройдя всего 400 километров. Следующий полет, месяцем позже, продлился всего 33 секунды. Были внесены улучшения, и 21 августа, после успешного полета на 6000 километров, ракета попала в цель. Еще через несколько дней агентство ТАСС заявило, что Советский Союз «успешно испытал многоступенчатую межконтинентальную баллистическую ракету».
Второй успешный испытательный запуск состоялся 7 сентября. Никита Хрущев надеялся на бурную реакцию со всего мира, но не получил ее. Ракета пролетела над всей территорией СССР, а систем отслеживания, которые наблюдают за современными пусками в Северной Корее, просто не существовало. Не было никаких доказательств и казалось, что западный мир не был готов поверить, что у России есть действующая МБР.
В реальности же была еще одна проблема. Поднявшись над земной атмосферой, боеголовка ракеты должна была выдерживать чрезвычайно высокие температуры, создаваемые трением корпуса о воздух. В обоих испытательных полетах тепловой экран полностью отказывал, поэтому вместо попадания в цель сгоревшие обломки даже не долетали до земли. Настоящая ядерная боеголовка могла самоуничтожиться задолго до детонации.
Прошло несколько месяцев, прежде чем новая конструкция теплового экрана была готова для испытаний. В то же время прибывали детали для новых Р-7, готовых к сборке и запуску.
Сложное, простое и необычное
Когда при проектировании Р-7 одна ракета фактически превратилась в пять, возникла проблема неравномерного расхода топлива. Как бы ни старались двигателисты производить одинаковые двигатели, и тогда и сейчас тяга и расход компонентов конкретного экземпляра двигателя будут находиться в каком-то диапазоне. На технике 50-х годов терялись бы десятки тонн топлива, а ракета испытывала бы несимметричные нагрузки от разной массы боковых блоков. Поэтому пришлось сделать специальную систему синхронизации опорожнения баков.
Если надежность одного ракетного блока равна 0,9, то, поскольку для нормального полета нужна работа всех пяти, надежность нужно перемножить, и итоговая надежность составила бы 0,95, то есть 0,59, что совершенно неприемлемо. И это еще не учитывая надежности системы управления, системы разделения и т.д. Конструкторам пришлось кардинально улучшить надежность систем — все, что можно, не только дублировали, но и ставили три одинаковые системы с голосованием (мажорирование). А то, что нельзя было дублировать, например, двигатели, подвергали наземной отработке и испытаниям. Фактически, создав Р-7, советские ракетчики вышли на качественно новый уровень обеспечения надежности технических систем.
Изящное решение, ставшее традиционным для советской и российской космической техники придумали двигателисты. Двигатель с большой камерой сгорания и параметрами, требуемыми для Р-7, создать не удавалось. А в камерах сгорания меньшего размера процессы были более понятными и управляемыми. Одну большую камеру заменили на четыре маленькие, а выгода от повышения эффективности двигателя перевесила потери от увеличения его массы. На исходной «семерке» получилось аж 32 камеры сгорания — 20 маршевых и 12 рулевых.
Надежно зажечь 32 камеры сгорания — нелегкая задача. Благодаря тому, что на первой и второй ступенях двигатели запускаются на земле, стало возможным реализовать очень простое и дешевое решение — пиротехнические шашки с электрическим запалом на деревянных креплениях.
ирозажигательные устройства на деревянных креплениях
Представляя из себя, фактически, гигантские спички, пирозажигательные устройства стоят копейки, и позволяют надежно запускать двигатель — если шашка по какой-то причине не загорелась, система управления получит информацию об этом, и остановит запуск ракеты. Надежность системы такова, что старт ракеты по причине плохого зажигания отменяют реже, чем раз в десятилетие.
Но самую забавную особенность семейства Р-7 я приберег напоследок. «Семерка», наверняка, единственная из существующих ракет-носителей, где перед стартом персонал проворачивает вручную турбонасосные агрегаты двигателей при помощи «кривого стартера», как на старых автомобилях.
Вид сверху на турбонасосный агрегат, музей РКК «Энергия», собственное фото
На Р-7 в качестве окислителя используется жидкий кислород. Он очень холодный, и стремится заморозить все, до чего сможет добраться. Турбонасосный агрегат перед стартом обогревается, но чтобы убедиться, что на на нем не намерз лед, и он может свободно вращаться, персонал открывает небольшой лючок на боку каждого блока, вставляет в отверстие «кривой стартер», и проворачивает его.
Лючок для проворота ТНА вручную, музей РКК «Энергия», собственное фото