Дорога на космодром

Город Николаев гордится Константиновым и Рюминым, Одесса – Королевым и Глушко. В замечательном этом городе, который в нашей стране как-то по-особенному любят и выделяют среди других замечательных городов, прошла юность Королева, здесь родился Глушко. Сергей жил на Платоновском молу в порту, Валентин – на Ольгиевской улице. Вряд ли они встречались где-нибудь, во всяком случае, ни тот, ни другой не помнят такой встречи, а тут еще разница в возрасте: Валентин был на целых два года моложе, в детстве это огромная разница. Да и устремления у двух этих одесских мальчишек были разные: Сергей увлекался авиацией, Валентин – астрономией. Сейчас это покажется странным, но в те годы идея космического полета была более близка астрономам, чем авиаторам. Космонавтика скорее рисовалась как будущее астрономии, чем авиации. Может быть, поэтому юному Королеву не пришло в голову написать Циолковскому письмо.

А Глушко написал.

«Глубокоуважаемый К. Э. Циолковский! – писал 15-летний Валентин. – К Вам я обращаюсь с просьбой и буду очень благодарен, если Вы ее исполните. Эта просьба касается проекта межпланетного и межзвездного путешествия. Последнее меня интересует уже больше двух лет. Поэтому я перечитал много на эту тему литературы.

Более правильное направление получил я, прочтя прекрасную книгу Перельмана «Межпланетные путешествия». Но я почувствовал требование уже и в вычислениях. Без всяких пособий, совершенно самостоятельно я начал вычислять. Но вдруг мне удалось достать Вашу статью в журнале «Научное обозрение» (май 1903 г.) – «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Но эта статья оказалась очень краткой. Я знаю, что есть статья под таким же названием, выпущенная отдельно и более подробная, – вот что я искал и в чем заключается моя просьба к Вам.

Отдельная статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами» и еще также Ваше сочинение «Вне Земли» не одни заставили меня написать Вам письмо, а еще очень много и очень важных вопросов, ответ на которые я хотел бы от Вас услышать…»

Циолковский ответил одесскому школьнику, прислал ему свои книжки, спрашивал, насколько серьезно он относится к своему увлечению космонавтикой. Радостный Валентин тут же ответил:

«Относительно того, насколько я интересуюсь межпланетными сообщениями, я Вам скажу только то, что это является моим идеалом и целью моей жизни, которую я хочу посвятить для этого великого дела…»

Кто из нас не дает в юности горячих, искренних клятв?! Но как редко мы вспоминаем о них потом. Валентин Глушко не забыл. Он действительно, как обещал Циолковскому, посвятил всю свою жизнь великому делу – космическому полету.

Деятельные люди и в детстве деятельные люди. Они не рассуждают: «Вот подрасту и покажу себя». Они сразу начинают себя показывать. Глушко отлично учится. Работает в обсерватории в юношеском кружке при одесском отделении Русского общества любителей мироведения (POJIM), ведет наблюдения Марса, Венеры, Юпитера. Организует дома химическую лабораторию, ставит опыты со взрывчатыми веществами (опыты эти рекомендовать молодым читателям не могу: вещь опасная и в список заслуг Валентина может не входить), собирает книги о взрывчатых веществах. Строит модель космической ракеты по своим чертежам. Берет уроки живописи. Учится музыке сначала в Одесской консерватории, потом в Одесской музыкальной академии. Пишет и публикует заметки по проблемам межпланетных полетов в газетах и журналах.

«В 1924 году окончил среднюю школу, – вспоминает Валентин Петрович. – На выпускных экзаменах был приятно удивлен, узнав, что освобожден от экзамена по физике. Для получения свидетельства об окончании я прошел почти полугодовую практику (до конца 1924 года), работая сначала слесарем, затем токарем на одесском арматурном заводе «Электрометалл» имени Ленина».

В очень трудные, холодные, голодные, пулями озвученные годы [30] он в постоянном физическом и умственном движении, в детской, юношеской, а потом и во взрослой работе, сам задает он себе высокий темп жизни, активно расширяет горизонты своих знаний, интеллекта и сил. Сам делает себя. И когда летом 1925 года Валентин приезжает в Ленинград и поступает в университет, он уже твердо знает, зачем он приехал, что он будет делать дальше. Он знакомится с Я. И. Перельманом, читает книги К. Циолковского, Г. Оберта, Р. Эсно-Пельтри, Р. Годдарда, В. Гомана. Ю. Кондратюка. В журнале «Наука и техника» за 35 лет до полета первой в мире орбитальной станции «Салют» восемнадцатилетний Глушко публикует статью «Станция вне Земли» и, предугадывая программу будущих полетов таких станций, пишет, что «не только астрономия и метеорология обогатятся ценнейшими вкладами и широчайшими горизонтами новых исследований. В таком же положении окажутся все естественные науки». Удивительно ли, что первую теоретическую работу выпускника ЛГУ – «Металл, как взрывчатое вещество» – одобряют ученые-эксперты, а Тихомиров приглашает Валентина Петровича в ГДЛ?

30

[30] Советская власть установилась в Одессе окончательно лишь 7 февраля 1920 года.

Первый в мире электротермический двигатель В. П. Глушко.

Свои воспоминания Глушко назвал «Путь в ракетной технике». Этот долгий путь не всегда был легким и праздничным. Встречались на нем и рытвины неудач, и ухабы разочарований, и ямы жестокой несправедливости. Но это был всегда прямой путь. С того ясного, чистого весеннего утра, когда приехал он в Лесное под Ленинградом, где «папа Иоффе» [31] отвел для него помещение в своей высоковольтной лаборатории, с того самого майского утра 1929 года Валентин Петрович Глушко занимался всегда одним делом – ракетными двигателями. Думаю, что сегодня академик Глушко – крупнейший в мире авторитет в этой области ракетной техники.

31

[31] «Папа Иоффе» – так называли физики академика Абрама Федоровича Иоффе, главу большой школы советских физиков, в то время – заведующего высоковольтной лабораторией Ленинградского электрофизического института. (Примеч. автора.)

Опытный ракетный мотор, ОРМ (1931 г.).

Ну, а тогда он совсем не был похож на академика. Худенький, аккуратный молодой человек, в галстуке, в отглаженной рубашке с воротничком, уголки которой по моде того времени стягивались металлической запонкой, скромный, тихий, воспитанный, обращаетна себя внимание окружающих невероятным упорством и настойчивостью в работе. Для старика Тихомирова ЭРД – самоцель, для Глушко – средство достижения цели. А цель – космический полет. Расчеты показывают, да и в опытах он видит это. – электрический ракетный двигатель имеет тягу ограниченную, вывести в космос пилотируемый корабль он не сможет. ЭРД – вторичен, потому что это двигатель невесомости, но ведь в невесомость надо сначала попасть. Когда тебе 21 год, и ты сам придумал нечто такое, что до тебя никто не додумался сделать, и «нечто» это принято и одобрено учеными авторитетами, и тебе дали средства, людей, помещение, оборудование, с тем чтобы ты свою придумку усовершенствовал, очень нелегко сказать себе: «Нет, мой ЭРД – не главное сейчас. Пожалуй, я начал с конца. Космической технике нужно другое». Это было нелегко сказать, но Валентин сказал себе это. «Мне стало ясно, – вспоминает академик Глушко. – что при всей перспективности электрореактивный двигатель понадобится нам лишь на следующем этапе освоения космоса, а чтобы проникнуть в космос, необходимы жидкостные реактивные двигатели, о которых так много писал Константин Эдуардович Циолковский. С начала 1930 года основное внимание я сосредоточил на разработке именно этих моторов…»

Все тогда было для него в новинку и научить некому. Циолковский о ЖРД писал, но ни расчетов тепловых процессов, ни чертежей, ни тем более конструкций у него нет. Цандер убежденный сторонник ЖРД, и подход у него к ним инженерный, конкретный. Но он слишком увлечен своей идеей дожигания в двигателях металла конструкций, а проблема эта по конструкторскому своему оформлению невероятно трудная, и упорство Цандера невольно тормозит всю работу. Очень быстро, в первые год-два работы, Валентин понимает, что проблема ЖРД – это не какая-то одна неведомая крепость техники, которую можно взять приступом, лобовой атакой. Скорее это целая оборонительная линия. Общая проблема разбивается на ряд отдельных проблем, решая которые последовательно можно в конце концов построить жидкостный ракетный мотор, как тогда называли ЖРД.

Начать хотя бы с системы подачи. Чем выше давление в камере сгорания, тем выше скорость истечения, тем эффективнее ракетный двигатель. Но давление окислителя и горючего перед входом в камеру сгорания должно быть еще выше, иначе его не удастся туда впрыснуть, – это ясно. Как создать давление подачи? Сначала это делали аккумуляторы давления. Ставили баллон со сжатым газом, открывали кран, газ выходил и выдавливал жидкость из бака в камеру сгорания. Вместо баллона можно поставить пороховую шашку: топливо будут выдавливать газы, которые образуются при горении пороха. Разумеется, все дело в том, насколько один параметр влияет на другой, но в принципе образуется заколдованный круг: чем совершеннее и мощнее двигатель, тем выше давление подачи, тем прочнее, а значит, тяжелее должны быть баки, чтобы его выдержать, тем тяжелее вся ракета. Но чем тяжелее ракета, тем более совершенный и мощный нужен ей двигатель. До какого-то предела аккумуляторы способны решить проблему, а дальше нужны насосы. Топливо под маленьким давлением, а следовательно, из облегченных баков будет поступать в насосы, которые и создадут высокое давление подачи. И прочным надо будет сделать только трубопроводы от насоса к камере сгорания – это куда проще. Значит, проблема в том, чтобы определить границы применения той или иной системы подачи. «Изыскание наилучших способов введения в камеру сгорания реактивного мотора компонентов топлива, горючего и окислителя, является одним из основных вопросов, решение которых стоит в непосредственной связи с возможностью использования в технике движущихся реактивных аппаратов», – писал Глушко в 1931 году.

Наши первые жидкостные реактивные двигатели.

Это только одна из многих проблем. Каким геометрически должен быть двигатель? Чем длиннее сопло, тем мощнее двигатель. Но опять-таки, прирост мощности за счет длины имеет предел: чем длиннее сопло, тем оно тяжелее. Прирост мощности при очень длинном сопле не компенсирует утяжеления конструкции. Выигрыш можно получить, если отыскать наивыгоднейшую геометрическую форму. «Оказывается целесообразным применять на практике криволинейные сопла найденных очертаний», – это из технического отчета Глушко 1931 года.

Но, пожалуй, самый крепкий орешек в загадках ЖРД – это проблема охлаждения двигателя. Чем выше температура в камере сгорания, тем, опять-таки, эффективнее и мощнее работает ЖРД. Но высокой температуры не выдерживают металлы конструкции. Оберт и другие конструкторы разбавляли горючее, снижали его теплотворную способность, «портили», но ведь это не выход. Вместо металла делали в наиболее напряженных по температуре частях камеры сгорания вставки из тугоплавкого графита и карборунда. Но и они не выдерживали температуры выше 1600 градусов, а хотелось довести ее до 2-3 тысяч, а то и выше. Карбиды сгорали, поглощая кислород окислителя. Глушко отказался от них уже в 1930 году. Он понимает, что «по температуре горения и теплонапряженности камеры сгорания ракетные двигатели не имеют себе равных», но он еще надеется на тугоплавкие окиси циркония – они плавятся при температуре 2950 градусов – и окись магния, температура плавления которого чуть ниже. Инженерная интуиция в конце концов подсказывает: никакие материалы не выдержат. Надо идти совсем другой дорогой. Надо прибегнуть, как он пишет, к динамическому охлаждению двигателя: отводить от него тепло, как отводит вода тепло автомобильного мотора. Но вода здесь не годится. «Выгодно охлаждать ракетный мотор самим жидким топливом не только с целью уменьшения теплопотерь [32] , но и чтобы не увеличивать мертвый вес ракетного летательного аппарата посторонней жидкостью», – писал он в 1931 году. Тогда он еще не представляет всей сложности стоящей перед ним задачи, не знает, что всю жизнь предстоит бороться ему с этими чудовищными потоками тепла, что возникнет в этой борьбе целая отрасль в науке о тепло-передачах – теория охлаждения жидкостных ракетных двигателей и что, судя по всему, конца этой борьбе, несмотря на все техническое могущество нашего космического века, видно никогда не будет.

32

[32] Теплопотерь таких, как в автомобиле, действительно не будет: топливо забирает тепло из камеры, но потом, поступая в конце концов в камеру, возвращает его обратно. (Примеч. автора.)