108 минут, изменившие мир

Рижский инженер столкнулся с той же проблемой «замкнутого круга», что и немец Герман Оберт: для создания жидкостного ракетного двигателя нужна теория двигателей, но теория не может возникнуть без двигателя.

Двигатель «ОР-1», разработанный Фридрихом Цандером

Фридрих Цандер решил пойти эмпирическим путем, то есть методом проб и ошибок. Прототип он нашел на заводе имени Матвеева в Ленинграде – им стала обычная паяльная лампа. Переделав ее, инженер создал двигатель «ОР-1» («Первый опытный реактивный»), работающий на бензине и воздухе. В период с 1930 по 1932 год Цандер провел большое количество испытаний. Полученные результаты дали возможность перейти к созданию более совершенных двигателей, в которых окислителем служил жидкий кислород. Именно в этот период Цандер познакомился с амбициозным авиаконструктором Сергеем Павловичем Королёвым.

Сергей Королёв, выпускник Московского высшего технического училища и Московской школы летчиков-планеристов, в начале карьеры занимался конструированием планеров. Первую славу ему принес планер «Красная Звезда» – 28 октября 1930 года пилот Василий Степанчонок сделал на нем три «мертвые петли» подряд. О выдающемся полете написали профильные издания: «Самолет», «Красная Звезда», «Физкультура и спорт».

Когда Королёв начал обучение на инженера-конструктора, он не задумывался о космических полетах и ничего не слышал ни о Циолковском, ни о Цандере. Однако стремление летать выше и дальше, присущее всем авиаторам, побуждало его искать новые пути. В майском номере журнала «Самолет» за 1931 год была опубликована подборка материалов о первых удачных опытах с ракетными двигателями – этих сведений оказалось достаточно, чтобы молодой инженер обратил внимание на новые веяния. Заинтересовавшись темой, Королёв начал перебирать конструктивные схемы планеров с целью найти ту, которая идеально подошла бы для размещения ракетного двигателя, и остановился на «бесхвостой схеме». Оказалось, что такой планер – «БИЧ-8» («Треугольник») – уже существует [25] . Королёв сразу присоединился к его испытаниям, которые проходили на аэродроме ОСОАВИАХИМА [26] . Там молодого авиаконструктора и нашел Фридрих Цандер.

25

Планер «БИЧ-8» сконструировал Борис Иванович Черановский, активно экспериментировавший с нестандартными схемами самолетов типа «бесхвостка» и «летающее крыло».

26

ОСОАВИАХИМ – Общество содействия обороне, авиационному и химическому строительству – общественно-политическая оборонная организация, предшественник ДОСААФ. Общество возникло еще во время Гражданской войны, но под этим названием было официально зарегистрировано 23 января 1927 года. В январе 1948 года было реорганизовано и разделено на три обособленные организации.

Сергей Королев (слева) и Борис Черановский у планера «БИЧ-8»

Судьбоносная встреча состоялась 5 октября 1931 года, и уже через два дня Королёв присутствовал при тридцать втором по счету стендовом запуске двигателя «ОР-1». Видимо, испытания произвели впечатление, и авиаконструктор загорелся идеей создания ракетоплана – самолета с ракетным двигателем.

Незадолго до этого Цандер начал формировать Группу по изучению реактивного движения (ГИРД) [27] . Королёв поддержал начинание – и до ГИРД в Советской России появлялись группы ракетчиков-энтузиастов, однако все они быстро прекращали существование, не имея конкретных задач и, соответственно, финансирования. У ГИРД такая задача была четко сформулирована: проектирование и создание ракетоплана «РП-1» с жидкостным двигателем «ОР-2» [28] .

27

Изначально ГИРД назывался Группой по изучению реактивных двигателей и реактивного летания.

28

В отличие от «ОР-1» двигатель «ОР-2» проектировался с нуля. В нем Ф. А. Цандер применил вытеснительную подачу компонентов топлива сжатым азотом. Зажигание осуществлялось электросвечой. Окислитель (жидкий кислород) использовался для регенеративного охлаждения камеры сгорания.

Почему именно ракетоплан, а не большая баллистическая ракета? Объяснение простое – создание больших ракет в ту пору было делом совершенно новым, и любой, кто начинал заниматься серьезным проектированием в этой области, наталкивался на ряд проблем. Одна из серьезнейших – как обеспечить стабильность полета ракеты и ее управляемость на всех этапах? Если в момент старта траекторию движения задавал пусковой станок с направляющими, а в дальнейшем ее поддерживали хвостовые стабилизаторы, то как быть с маневрированием в атмосфере и за ее пределами? Как обеспечить автоматическое регулирование тяги двигателя на различных режимах полета? Ракетоплан, казалось, решал большую часть этих проблем – управляемость обеспечивали крылья и их механизация; тягу двигателя мог регулировать сидящий в герметичной кабине пилот. Кроме того, в авиации уже был накоплен значительный опыт по созданию аппаратов тяжелее воздуха, и этим опытом не стоило пренебрегать.

Схема ракетного планера «РП-1» («БИЧ-11» с двигателем «ОР-2»)

Зимой 1932 года Сергей Королёв формально не являлся членом ГИРД, участвуя в деятельности группы на общественных началах. Однако положение коренным образом изменилось в марте, после совещания, созванного начальником вооружений Рабоче-крестьянской Красной армии Михаилом Николаевичем Тухачевским [29] . На этом совещании обсуждались перспективы применения ракет в военном деле. Выступил с докладом Королёв, который открыто взял на себя ответственность за организацию всех работ группы ракетчиков-энтузиастов.

29

Тухачевский, Михаил Николаевич (1893–1937) – советский военный деятель, маршал Советского Союза (1935). Продвинулся по служебной лестнице во время Гражданской войны, участвовал в подавлении антисоветских восстаний. На всех должностях М. Н. Тухачевский считал своей главной задачей подготовку Рабоче-крестьянской Красной армии к будущей войне, допуская милитаризацию экономики СССР. В январе 1930 году представил советскому руководству доклад о реорганизации вооруженных сил, содержавший предложения об увеличении числа дивизий до 250, о развитии артиллерии, авиации и танковых войск. С 1932 года покровительствовал советским ракетчикам; в 1933 году добился создания Реактивного научно-исследовательского института (РНИИ), занимавшегося разработкой ракетного оружия в СССР. М. Н. Тухачевский был репрессирован в 1937 году по так называемому «делу военных», реабилитирован в 1957 году.

В апреле 1932 года ОСОАВИАХИМ выделил средства для формирования штата ГИРД. Тогда же для размещения группы было найдено подвальное помещение в доме № 19 на Садовой-Спасской улице. В июле ГИРД была преобразована из сугубо общественной группы в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию по разработке ракет и двигателей, а с августа стала финансироваться Управлением военных изобретений. Сергея Королёва назначили начальником ГИРД.

Структурно Группа была разделена на четыре тематические бригады.

Первая бригада, которую возглавил Фридрих Артурович Цандер, экспериментировала с двигателем «ОР-1», конструировала двигатель «ОР-2» и исследовала проблематику сжигания металлических добавок в топливе.

Рабочий план второй бригады, возглавляемой Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым [30] , включал несколько важных позиций, связанных с перспективами развития ракетной техники. Тема, шедшая под обозначением 03, заключалась в разработке кислородного насоса и считалась поистине революционной. Дело в том, что существовавшие на тот момент вытеснительные системы подачи компонентов ракетного топлива отличались громоздкостью, а насос исправил бы положение. Тема 05 была посвящена обеспечению устойчивости полета реактивных аппаратов – для исследований в этой области разрабатывалась экспериментальная ракета с мощными стабилизаторами, переходящими в крылья.

30

Тихонравов, Михаил Клавдиевич (1900–1974) – советский конструктор в области ракетостроения и космонавтики. В 1925 году окончил Военно-воздушную академию имени Н. Е. Жуковского, работал на ряде авиационных предприятий, конструировал планеры. В 1932 году возглавил бригаду в ГИРД. Руководил созданием первой советской ракеты с двигателем на гибридном топливе, занимался исследованием жидкостных ракетных двигателей, разработкой ракет для изучения верхних слоев атмосферы, вопросами повышения кучности стрельбы неуправляемыми реактивными снарядами.

Члены ГИРД обсуждают проект ракетоплана, слева направо: Н.В. Сумарокова, И.П. Фортиков, С.П. Королев, А. Левицкий, Б.И. Черановский, Ф.А. Цандер, ЮА. Победоносцев, Заботин

Третья бригада под руководством Юрия Александровича Победоносцева [31] занималась уже сущей экзотикой – опытной проверкой теоретических основ воздушно-реактивного двигателя [32] . Для этой цели была построена специальная установка «ИУ-1», на которой исследовались способы зажигания и условия устойчивости горения в таких двигателях.

31

Победоносцев, Юрий Александрович (1907–1973) – советский ученый, конструктор ракетной техники. В 1926 году поступил в Московское высшее техническое училище, в 1930 году закончил Московский авиационный институт. С 1925 года работал в Центральном аэрогидродинамической институте (ЦАГИ), с 1932 года – в ГИРД, с 1933 года – в РНИИ. Участвовал в создании реактивных минометов «БМ-8» и «БМ-13» («Катюша»), внес большой вклад в теорию горения порохов, установив критерий устойчивости горения, известный как «критерий Победоносцева». Автор трудов по внутренней баллистике ракетных двигателей.

32

Воздушно-реактивный двигатель (ВРД) – ракетный двигатель, использующий в качестве окислителя внешний воздух. Различные летательные аппараты с ВРД разрабатывались с 1930-х годов. Для начала процесса горения в таком двигателе аппарат нужно сначала разогнать, поэтому его используют только в качестве маршевого. В настоящее время нашел применение в гиперзвуковых высотных аппаратах.

Четвертая бригада Сергея Павловича Королёва была создана для практического осуществления полета человека на ракетоплане. На начальном этапе работа четвертой бригады сводилась к конструктивной доработке планера «БИЧ-11» [33] с целью установки на нем двигателя «ОР-2».

Покровительство военных дорого стоило – теперь нельзя было ограничиться мечтами о грядущих полетах на Марс, от «гирдовцев» ждали нового оружия. Причем требовалось как можно быстрее представить конкретные результаты.

33

Планер «БИЧ-11» разрабатывался авиаконструктором Б. И. Черановским в рамках программы ГИРД по созданию ракетоплана «РП-1». Двигатель «ОР-2» конструкции Ф. А. Цандера предполагалось установить за кабиной пилота, а баки для горючего и окислителя – встроить в обтекатели на крыле по бокам гондолы фюзеляжа.

И вот тут начались сложности. Отправившись в санаторий на отдых, Фридрих Цандер подхватил по дороге сыпной тиф и 28 марта 1933 года ушел из жизни.

Не получалось «довести до кондиции» и его новый двигатель «ОР-2». Пока «гирдовцы» корпели над двигателем, было решено начать испытания нового планера «БИЧ-11» с обычным мотором [34] . Сергей Королёв лично пилотировал планер. Испытания 26 июля 1933 года едва не закончились катастрофой – машина стартовала лишь с третьей попытки и на большой скорости ударилась о землю. К счастью, Королёв уцелел.

34

Сначала «БИЧ-11» летал как планер на IX планерных состязаниях 1933 года. Для дальнейших испытаний его оснастили поршневым мотором АВС Scorpion. Облет планера «БИЧ-11» проводился вначале на аэродроме Московской школы летчиков у станции Планерная Октябрьской железной дороги, затем – у станции Трикотажная.

Ракета «ГИРД-09» конструкции Михаила Тихонравова

В это время вторая бригада ГИРД работала над ракетой, проходившей в документах под индексом 07, с двигателем на бензине и жидком кислороде. Двигатель на испытаниях постоянно прогорал, поэтому в бригаде производились опыты по поиску других горючих материалов. Однажды камера сгорания взорвалась. По всему коридору гирдовского подвала прошла взрывная волна. Захлопали двери, деревянная перегородка инструментальной, примыкавшей к испытательному боксу, покосилась. А сами испытатели, работавшие за кирпичной стеной полуметровой толщины, едва устояли на ногах. Составили акт, в котором указали, что подобных опытов в подвале проводить больше не следует, и решили расходиться. Но выйти из подвала оказалось непросто – у дверей собрались возмущенные и вооруженные чем попало жильцы. «Гирдовцам» пришлось звонить в милицию и бурно объясняться.