108 минут, изменившие мир

Оказалось, что создать почти такую же ракету в отечественных условиях не так-то просто. Первые сложности возникли при замене немецких материалов на отечественные аналоги. Немцы использовали при производстве «А-4» 86 марок и сортаментов стали, а наша промышленность в 1947 году могла предложить только 32 марки. По цветным металлам немцы применяли 59 марок, а наши ракетчики сумели найти дома только 21. Резины, прокладки, уплотнения, изоляции, пластмассы оказались самыми «трудными» материалами – для ракеты требовалось иметь 87 видов неметаллов, а советские заводы и институты были способны дать только 48.

В вагоне спецпоезда, слева направо: В. И. Вознюк, С. И. Ветошкин, С. П. Королев, неизвестный

С большими трудностями давалось освоение производства рулевых машин систем управления. Первые образцы не удовлетворяли ни одному требованию по статическим и динамическим характеристикам. Больше того, они оказывались негерметичными. Масло, служившее рабочим телом в этих машинах, при создании рабочего давления пробивало резиновые уплотнения. Обнаружилось, что завод, только что освоивший изготовление корпусов машин, не обеспечивал даже минимального уровня качества.

Основные детали насосов из специального чугуна и стали не имели при обработке нужной чистоты. К массовому браку шестеренчатых насосов прибавились неприятности с релейно-золотниковой группой. Попадание в золотниковый механизм самой малой соринки приводило к заеданию. Следствием такого «засора» была потеря управляемости и неизбежная авария ракеты.

Когда в Германии изучали жидкостный ракетный двигатель, казалось, что сварка больших камер сгорания – нехитрое дело. Но дома сварочные швы получались бугристыми, изобиловали прожогами, а при испытаниях давали трещины.

Через решение всех этих проблем у конструкторов зрело осознание того, что общая культура советского послевоенного производства не соответствует уровню создаваемой техники. Необходима была не только оперативная технологическая модернизация, но и глубокая перестройка психологии инженеров и рабочих.

Несмотря на отсталость и формальную возможность ограничиться копированием ракеты «А-4» для первой серии «Р-1», конструкторы все же стремились сразу внедрить новые решения. В итоге были существенно переработаны конструкции хвостового и приборного отсеков с целью их усиления. За счет увеличения заправки спиртом повысили и расчетную дальность полета – с 250 до 270 км.

Первая попытка запуска «Р-1» была предпринята на полигоне Капустин Яр 17 сентября 1948 года, то есть через одиннадцать месяцев после «А-4». Сразу после старта ракета с серийным номером I-4 наклонилась и перешла в горизонтальный полет. Пролетев 10 км с работающими двигателями, она свалилась в пике. Во время старта был поврежден стартовый стол.

Ракета «Р-1» на установщике

Многочисленные неполадки, которые приходилось устранять прямо на полигоне, задерживали следующий запуск «Р-1». Но все-таки он состоялся – 10 октября 1948 года. На этот раз ракета с серийным номером «1–1» ушла на расстояние в 250 км. Запуск был признан успешным, но это оказалась единственная удача в серии из девяти ракет. Причины аварий были в основном технологического характера: низкое качество изготовления агрегатов и систем ракеты, плохой контроль узлов и приборов. Чтобы спасти молодую ракетную отрасль от закрытия, главным конструкторам пришлось заново проверять все технологические цепочки.

Для второго этапа летных испытаний было подготовлено 20 ракет, из них 10 пристрелочных и 10 зачетных. При запусках осенью 1949 года 17 ракет этой партии выполнили свою задачу.

В итоге постановлением правительства от 25 ноября 1950 года ракета «Р-1» была принята на вооружение Советской армии, а в 1952 году запущена в серийное производство на заводе № 586 в Днепропетровске.

Сегодня многие специалисты задаются вопросом: было ли оправдано принятие на вооружение «Р-1» и запуск ее в серийное производство? Ведь с военной точки зрения она безнадежно устарела… Однако если взглянуть на эту историю с точки зрения подготовки профессиональных кадров, приобретения опыта и повышения технологической культуры, то вклад «Р-1» трудно переоценить – за четыре года советские ракетчики преодолели десятилетнее отставание, и в СССР появилась база для развития новой отрасли. Больше того, именно «Р-1» позволила начать непосредственное исследование космоса.

1.7 Первые геофизические

Еще будучи в Германии, Сергей Королёв понял, что на основе «А-4» можно сконструировать более совершенную ракету с дальностью до 600 км. Установив, что немецкий двигатель поддается форсированию по тяге от 16 до 35 %, главный конструктор предложил пять вариантов новой ракеты, один из которых был принят за основу.

Предполагалось, что ракета, получившая обозначение «Р-2», будет в основном аналогична «А-4», но с удлинением цилиндрической части на 1,9 м, которое даст увеличение емкости баков. Несмотря на крайне сжатые сроки и высокую занятость, к концу 1946 года удалось подготовить полный комплект чертежей, пояснительную записку и даже изготовить три опытных образца «Р-2».

25 апреля 1947 года состоялась защита эскизного проекта ракеты «Р-2» на первом заседании ученого совета НИИ-88. Серьезную озабоченность вызывал один вопрос. Расчеты указывали, что удлиненная ракета будет просто разваливаться при возвращении в плотные слои атмосферы. Ссылаясь на работы Константина Циолковского по составным ракетам [67] , Королёв выдвинул оригинальную идею: сделать боеголовку ракеты отделяемой, чтобы она падала на цель самостоятельно и не зависела на последнем участке баллистической траектории от носителя.

67

Идею сложных космических ракет, состоящих из однотипных ракет поменьше, К. Э. Циолковский разрабатывал с 1916 года. Впервые он описал эту концепцию в научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918): «От простой ракеты перешли к сложной, т. е. составленной из многих простых. В общем, это было длинное тело, формы наименьшего сопротивления, длиною в 100, шириною в 4 метра, что-то вроде гигантского веретена. Поперечными перегородками оно разделялось на 20 отделений, каждое из которых было реактивным прибором, т. е. в каждом отделении содержался запас взрывчатых веществ, была взрывная камера с самодействующим инжектором, взрывная труба и пр».

Н. А. Пилюгин и С. П. Королев и на полигоне Капустин Яр (1948 год, фото А. Набокова)

По ходу доработки проекта было предложено еще несколько революционных усовершенствований. Например, с помощью наддува баки можно было сделать настолько жесткими, чтобы они сами воспринимали и «держали» внешние нагрузки. За счет этого бак получается вместительнее и исчезает нужда в дополнительной защитной оболочке, которая утяжеляет ракету. Кроме того, исследования показали, что большие хвостовые стабилизаторы не улучшают летные характеристики ракеты и от них имеет смысл отказаться.

К концу 1947 года проект был доработан, однако новую оригинальную схему удалось реализовать лишь частично: ограничились несущим баком горючего, оставив защитную оболочку на кислородном баке и хвостовой отсек со стабилизаторами. Сделать кислородный бак несущим предполагалось в окончательном варианте ракеты. Поэтому первый вариант был выделен в особую программу, а ракета получила обозначение «Р-2Э».

Схема баллистической ракеты «Р-2» (рисунок А. Шлядинского):

1 – наконечник с головным взрывателем; 2 – боевая часть; 3 – стабилизирующая юбка головной части; 4 – бак горючего; 5 – торовый баллон сжатого воздуха; 6 – бак окислителя; 7 – тоннель трубопровода горючего; 8 – теплоизоляция из стекловаты; 9 – приборный отсек; 10 – хвостовой отсек; 11 – торовый бак перекиси водорода; 12 – турбонасосный агрегат; 13 – рама ракетного двигателя; 14 – стабилизаторы; 15 – камера сгорания и сопло; 16 – воздушные рули; 17 – газовые рули

Пристального изучения требовал и вопрос отделяемой боеголовки. Сначала инженерам НИИ-88 казалось, что в новой «составной» схеме нет ничего сложного: двигатель выключается, боеголовка отбрасывается пружиной или отстреливается пиропатроном. Но почти сразу проявились трудности: пока двигатель работает, боеголовку не отделишь (двигатель как бы подпирает ее снизу корпусом ракеты), а после выключения двигателя отделять ее невыгодно, ведь ракета уже неуправляема и боеголовка может отклониться от курса. Поэтому отделять надо точно в момент выключения двигателя. Но в том-то и дело, что этого момента не существует! После отсечки топлива догорание в камере продолжается, тяга стремительно уменьшается, а совсем исчезает лишь через 7-10 секунд. Для определения точного момента отсечки требовалась математическая модель догорания топлива, но на ее создание могли уйти месяцы, если не годы.