108 минут, изменившие мир

На основе своих расчетов Циолковский написал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Ее первая часть и была опубликована в 1903 году. В ней, кроме прочего, описана ракета с прямой дюзой, использующая водородно-кислородное топливо. Главное, что давала такая ракета по сравнению с пороховыми, – возможность ускоряться постепенно, избежав ударных перегрузок при старте.

Схема ракеты с прямой дюзой Константина Циолковского (1903)

Статья осталась не замеченной широкой публикой, поэтому ее вторая часть увидела свет только через восемь лет – в 1911 году – на страницах журнала «Вестник воздухоплавания». Здесь Циолковский привел результаты своих вычислений по преодолению силы земного тяготения, полету к другим планетам и выдвинул идею автономной системы жизнеобеспечения для космических кораблей. Эту часть статьи Константин Эдуардович завершил фразой, которая ныне считается девизом космонавтики: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».

1.2 Ракеты Оберта

О Циолковском и его работах появилось множество публикаций [11] , однако подлинное признание к нему пришло только в 1923 году, после того как в советской прессе появились сообщения о ракетных достижениях Германии.

Основоположником немецкого ракетостроения по праву считается Герман Оберт [12] . С юности он занимался проблемами теоретической космонавтики. В десять лет прочитал роман Жюля Верна «С Земли на Луну…» и, проделав с помощью учителя физики простейшие расчеты, понял, что проект космической пушки неосуществим. В четырнадцать лет Оберт пришел к выводу, что космос покорится только ракетам. В пятнадцать лет самостоятельно вывел формулу Циолковского. В восемнадцать лет разработал проект ракеты с жидкостным двигателем. В 1917 году Оберт, будучи на военной службе, сконструировал боевую баллистическую ракету высотой 25 м. Компоненты топлива – этиловый спирт и жидкий кислород – нагнетались в ракетный двигатель с помощью насоса. Для стабилизации полета применялся гироскоп [13] . Таким образом, была намечена принципиальная схема жидкостной ракеты, используемая в конструкторских разработках до сих пор.

11

Первой популярной публикацией о работах К. Э. Циолковского считается статья инженера Владимира Рюмина «На ракете в мировое пространство», опубликованная в 1912 году.

12

Оберт, Герман Юлиус (1894–1989) – немецкий ученый в области космонавтики и ракетостроения. В Первую мировую войну воевал на Восточном фронте. Получив ранение, вернулся в Трансильванию. Учился в университетах Клужа, Мюнхена, Геттингена и Гейдельберга. В 1924–1938 годы был профессором колледжа в Медиаше, работал в Венском технологическом институте. В 1940 году получил германское гражданство. В 1941–1943 годах был консультантом ракетного центра Пенемюнде, участвовал в создании ракеты «A-4/V-2» под руководством В. фон Брауна. В 1943 году был переведен в Рейнсдорф (Германия), работал на заводах взрывчатых веществ над созданием твердотопливных ракет. В 1945–1948 годах проводил частные исследования в Швейцарии, в 1950–1953 годах жил в Италии, занимался разработкой ракет для военно-морского флота. В 1955 году по приглашению В. фон Брауна приехал в США, работал в Хантсвилле (штат Алабама). Работы Германа Оберта отличались обстоятельностью, он предложил множество технических решений, используемых в ракетостроении и космонавтике до сих пор.

13

Гироскоп (от греч. gyros – круг; в старой литературе еще можно встретить название «жироскоп») – устройство, представляющее собой быстро вращающийся (до сотен и тысяч оборотов в секунду) ротор. Используется в системах управления летательных и космических аппаратов, поскольку быстро вращающееся тело сохраняет свое положение в пространстве, а значит, по отклонению от оси гироскопа можно судить о том, насколько отклонился от заданного направления летательный аппарат.

Основоположник немецкого ракетостроения Герман Оберт

Расчеты показывали, что спиртовая одноступенчатая ракета улетит дальше любого снаряда, но для космических путешествий непригодна – топливные баки постепенно опорожняются и с какого-то момента становятся бесполезной нагрузкой, не ускоряющей, а замедляющей полет. Оберт нашел выход и летом 1920 года описал проект двухступенчатой ракеты. Первая ступень использовала в качестве топлива пару спирт-кислород, а вторая – водород-кислород.

Позднее Герман Оберт обобщил свои изыскания, и в июне 1923 года вышла его монография «Ракета в межпланетное пространство» [14] . Эта книга оказалась первой в мировой литературе, в которой с научной добросовестностью была показана техническая реальность создания больших жидкостных ракет и обсуждались ближайшие цели их практического применения. Привлекали внимание детально проработанные чертежи – ничего похожего в те годы у других пионеров космонавтики просто не было. Благодаря этой книге все увидели, что космонавтика – не только область профессиональных интересов писателей-фантастов, но и вид деятельности, в которой могут проявить свои способности инженеры и промышленники.

14

В оригинале книга называлась Die Rakete zu den Planeten-raumen.

Обложка книги Германа Оберта «Пути осуществления космического полета» (1929)

В Советском Союзе книга Оберта тоже вызвала резонанс. 2 октября 1923 года в газете «Известия» появилась рецензия на нее. Всё это возмутило Константина Циолковского, поскольку в рецензии ничего не говорилось о его работах. Чтобы исправить допущенную несправедливость, в 1924 году он выпустил в виде отдельной брошюры второе издание своей статьи 1903 года и разослал ее заинтересованным лицам. Отдадим должное Оберту – он сразу признал приоритет русского ученого, о чем немедленно раструбили советские популяризаторы. В итоге книга Оберта не только послужила толчком для подтверждения приоритета Циолковского, но и способствовала пропаганде ракетно-космической тематики в Советской России.

Следующий труд Германа Оберта под названием «Пути осуществления космического полета» [15] увидел свет в 1929 году. В ней немецкий ученый обобщил и скрупулезно проанализировал свои предыдущие и новые разработки в области ракетостроения. Оберт рассматривал два типа ракет. «Modell В» служила носителем научных приборов для исследования верхних слоев атмосферы, а «Modell E» была предназначена для полета в космическом пространстве. Особый интерес представляет второй тип, поскольку в нем воплотились технические идеи, оказавшие значительное влияние на дальнейшее развитие ракетостроения.

15

В оригинале книга называлась Wege zur Raumschiffahrt.

«Modell E» – это ракета с одной большой дюзой и широким основанием, к которому прикреплены четыре опоры-стабилизатора. Она состоит из двух частей: первая разгонная ступень работает на спирте и жидком кислороде, а вторая при том же окислителе использует жидкий водород. В верхней части второй ступени размещена каюта с иллюминаторами, позволяющими вести астрономические наблюдения, – Оберт назвал ее «аквариумом для земных жителей». Высота всей ракеты, рассчитанной на двух пассажиров, оценивалась Обертом как «примерно соответствующая высоте четырехэтажного дома». Общий вес заправленной ракеты перед стартом – 288 т. В ходе космического рейса пассажиры могли на время покидать «аквариум» в специальных костюмах, сходных с водолазными. Торможение в атмосфере при возвращении пассажирской кабины на Землю Оберт предлагал осуществлять посредством парашюта или при помощи специальных несущих поверхностей и хвостовых стабилизаторов, позволяющих планировать и таким образом уменьшающих перегрузку при сбросе скорости.

Modell B – «регистрирующая» ракета Германа Оберта для изучения высших слоев атмосферы

Modell E – двухступенчатая космическая ракета Германа Оберта на рекламном плакате фильма «Женщина на Луне»

Продуманные и технически детализированные работы Германа Оберта произвели фурор. В республиканской Германии и дружественной Австрии за пять лет после издания «Ракеты в межпланетное пространство» вышло более восьмидесяти книг по ракетно-космической технике. Возник своего рода ракетный бум.

11 июня 1927 года, на пике бума, в немецком городке Бреслау (ныне – польский город Вроцлав) собрались несколько человек, увлекавшихся идеей космических полетов, и учредили Общество межпланетных сообщений [16] . Почти сразу члены Общества занялись согласованным проектированием небольших ракет.

В мае 1929 года популярный режиссер Фриц Ланг, наслышанный об Оберте, пригласил его стать научным консультантом фильма «Женщина на Луне» [17] . Когда Оберт приехал в Берлин, возникла еще одна идея – в качестве рекламного трюка запустить перед премьерой настоящую ракету. Ланг ее одобрил, и из бюджета фильма было выделено 10 тыс. рейхсмарок. Назначили дату старта – 19 октября 1929 года.

16

Оригинальное название немецкого Общества межпланетных сообщений – Verein fur Raumschiffahrt (VfR). В других странах его часто называли «Немецким ракетным обществом» или «Германским ракетным обществом».

17

Фильм «Женщина на Луне» (нем.: Frau im Mond) снимала киностудия Ufa. Сценарий был основан на одноименном фантастическом романе жены режиссера Фрица Ланга – Теа фон Харбоу.

Рекламный отдел киностудии тут же распространил эту информацию. О ракете Оберта начала усиленно писать пресса. Хуже обстояло дело с самой ракетой. Ведь одно дело – выдвинуть идею и даже обосновать, и совсем другое – воплотить ее в металле.

Принцип действия жидкостного ракетного двигателя кажется простым. Из одной емкости в камеру сгорания поступает горючее (жидкий водород, бензин, керосин, спирт), из другой – окислитель (жидкий кислород), обеспечивающий горение. Смесь в камере поджигается, продукты сгорания вылетают через сопло. Но реализовать этот принцип – сложнейшая задача. Камера сгорания работает в условиях высоких температур, давлений и скоростей.