Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры

Впрочем, этот удачный с общих позиций менеджмента ход не принес желаемого результата, и к 1945 году «Американское ракетное общество» потеряло самостоятельность, присоединившись к «Американскому обществу инженеров-механиков».

Гораздо больший вклад в развитие космической программы США внесла другая группа, сформированная в 1936 году в Калифорнийском технологическом институте по инициативе доктора Теодора фон Кармана. В эту группу входили такие корифеи ракетостроения, как Фрэнк Малина, Цзян Сюсэнь, Джон Парсонс, Эдвард Форман и Уэлд Арнольд. Основной задачей первого этапа исследовательских работ, финансировавшихся Арнольдом, было конструирование ракеты для исследования верхних слоев атмосферы.

Как показали дальнейшие события, эта группа (ныне известная под названием «Лаборатория реактивного движения» — «Jet Propulsion Laboratory», JPL) проделала огромную работу, не ограничившись созданием высотной ракеты. Ею была отработана целая серия ракетных топлив, сконструирован и запущен в массовое производство первый американский стартовый ракетный ускоритель и проведено много весьма ценных исследований.

Что касается проекта создания высотной ракеты, то он получил конкретную форму в памятной записке доктора Кармана, Малины и Цзян Сюсэня, подготовленной для Управления артиллерийско-технического снабжения армии США в ноябре 1943 года. В ответ на нее генерал-майор Варнс потребовал, чтобы группа форсировала начатые работы. Программа этих работ получила название проекта «ORDICIT» (сокращение от «Ordnance and California Institute of Technology», то есть «Совместный проект артиллерийско-технического управления и Калифорнийского института»).

Первой системой, разработанной согласно этому проекту, была ракета «Прайвит-А» («Private-А»), имевшая длину около 2,4 метра. Она была сконструирована для полета со сверхзвуковой скоростью и поэтому имела заостренный носовой конус. В нижней части ракеты были смонтированы четыре пера стабилизатора, причем каждое из них выступало из корпуса двигательного отсека на 30 сантиметров. Полный вес ракеты составлял более 225 килограммов, включая полезную нагрузку в 27 килограммов. Снабженная двигательной установкой на твердом топливе фирмы «Аэроджет» («Aerojet»), ракета создавала тягу порядка 450 килограммов в течение более 30 секунд.

Для ранних разработок Лаборатории реактивного движения характерно наличие ускорителя старта — особого комплекса, позволяющего заметно увеличить тяговооруженность в момент старта. Ускоритель старта для ракет «Прайвит-А» представлял собой стальной корпус с четырьмя 114-миллиметровыми артиллерийскими ракетами, запускаемыми одновременно. Снабженный отверстием в центре для прохода струи газов маршевого двигателя ракеты ускоритель создавал дополнительную тягу при взлете свыше 9700 килограммов. На пусковой установке были предусмотрены приспособления, препятствующие вращению как ракеты, так и ускорителя. Для предотвращения чрезмерной перегрузки, которая неизбежно могла возникнуть, если запуск ускорителя происходил после запуска маршевого двигателя, ускоритель крепился на ракете с помощью срезной шпильки.

Пусковая установка была выполнена в виде прямоугольной стальной фермы длиной 11 метров с четырьмя направляющими рельсами внутри. Ферма устанавливалась на стальном основании, с которым она соединялась посредством шарниров, что обеспечивало возможность наводки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Ферма предназначалась, во-первых, для поддержания ракеты и направления ее по траектории до тех пор, пока она не разовьет скорость, достаточную для приобретения аэродинамической устойчивости, а во-вторых, для обеспечения полного выгорания топлива ускорителя и его отсоединения от ракеты «Прайвит», прежде чем та покинет пусковую установку.

Пусковые испытания ракеты «Прайвит-А» проводились с 1 по 16 декабря 1944 года в Лич-Спринге близ Барстоу (Калифорния). Всего было произведено 24 пуска. Средняя дальность составила примерно 16 километров, максимальная — 18 километров.

Вслед за ракетой «Прайвит-А» была подготовлена к испытаниям опытная ракета «Прайвит-Ф» («Private F»). Она была построена для исследования влияния несущих поверхностей на полет управляемого снаряда и по существу мало чем отличалась от ракеты «Прайвит-А». Однако вместо четырех симметричных перьев стабилизатора в хвостовой части она несла только одно перо и две горизонтальные несущие поверхности с размахом до 1,5 метра. В головной части снаряда для создания аэродинамического равновесия были установлены два тупых крыла с размахом в 1 метр.

Ускоритель старта ракеты «Прайвит-Ф» почти целиком повторял конструкцию ускорителя старта ракеты «Прайвит-А», однако наличие крыльев и несущих поверхностей на ракете потребовало переделки пусковой установки. Новая установка имела ажурную конструкцию, выполненную из стали, с двумя рельсами снаружи вместо прежних четырех внутри.

Летные испытания ракеты состоялись с 1 по 13 апреля 1945 года на полигоне Гуеко в форте Блис (Техас). Полигон был оборудован радиолокатором наблюдения за траекторией полета ракет и кинокамерами для съемки начального участка траектории. Всего было запущено 17 ракет.

Как «Прайвит-А», так и «Прайвит-Ф» были опытными ракетами; они предназначались только для изучения конструкции ракет. Приборы, которые на них устанавливались, должны были давать сведения о поведении ракеты в полете. Однако вскоре из Управления артиллерийско-технического снабжения поступило задание создать ракету для исследования верхних слоев атмосферы, которая могла бы поднять полезный груз на высоту до 30 километров. Этот заказ предопределил совершенно новый этап в развитии американской космонавтики.

«WAC–Corporal»: полет в историю

Новая ракета Лаборатории реактивного движения, созданная по заказу Управления артиллерийско-технического снабжения и получившая название «ВАК-Корпорал» («WAC–Corporal»), была сконструирована как ракета с ЖРД, причем в качестве горючего использовалась экзотичная по тем временам смесь анилина с 20 %-ной добавкой фурфурилового спирта, а в качестве окислителя — азотная кислота.

Еще до окончания отработки ракеты «ВАК-Корпорал» понадобилось установить экспериментальным путем несколько основных характеристик ракеты. Для этого была создана модель (в одну пятую натуральной величины) ракеты, получившая название «Бэби-ВАК» («Baby-WAC»). Опытные запуски модели производились на полигоне Голдстоун с 3 по 5 июля 1945 года. Они подтвердили правильность выбора трех стабилизаторов вместо обычных четырех и обоснованность конструкции стартового ускорителя на твердом топливе.

В окончательном виде ракета «ВАК-Корпорал» представляла собой трубу с длинной конической носовой частью и тремя стабилизаторами; общая длина ракеты составляла 4,93 метра, а диаметр — 31 сантиметр. Стартовый вес ракеты без ускорителя — 302 килограмма, полезная нагрузка — 11 килограммов. Двигатель ракеты создавал на протяжении 45 секунд работы тягу порядка 680 килограммов.

Система подачи компонентов топлива в камеру сгорания было вытеснительным, давление создавалось сжатым воздухом, а не азотом, как это делалось раньше. Такая замена позволила значительно упростить эксплуатацию ракеты в полевых условиях.

Двигательная установка ракеты включалась с помощью особого инерционного клапана Когда ускоритель сообщал ракете скорость, достаточную для отрыва от пусковой установки, клапан под действием силы инерции автоматически открывался и сжатый воздух одновременно устремлялся в топливные баки и к приводному поршню главного топливного клапана.

Вместе с метеорологическими приборами в носовой части ракеты «ВАК-Корпорал» размещались парашют и автоматические устройства для сбрасывания носового конуса и раскрытия парашюта.