Текст книги "108 минут, изменившие мир"

^{Два варианта стратегической баллистической ракеты «Р-5М»: с одним боезарядом и с тремя боезарядами (рисунок А. Шлядинского)}

Конструкторам удалось полностью автоматизировать процесс запуска, но предстартовая подготовка все еще отнимала много времени. Первоначально для приведения ракеты в состояние боевой готовности требовалось 30 часов. Позже за счет улучшения организации работы это время сократилось до 5–6 часов.

У «Р-5М» оставался серьезный и неустранимый недостаток: жидкий кислород, используемый в качестве окислителя, не позволял хранить ракету в заправленном состоянии длительное время. Для пополнения постоянно выкипающего кислорода следовало строить мощные промышленные предприятия в районах базирования ракетных частей. Подпитывать ракету окислителем необходимо было и непосредственно перед пуском – для этого возводились громоздкие стартовые сооружения. И все же Советская армия получила оружие огромной разрушительной силы. За 10–12 минут ракета могла доставить боевой заряд, способный уничтожить население большого промышленного города, на расстояние свыше тысячи километров.

2 февраля 1956 года эту возможность подтвердил контрольный запуск «Р-5М», завершивший длительный цикл испытаний. Впервые в мире баллистическая ракета пронесла через космос атомную боеголовку. Преодолев положенные 1200 км, боеголовка дошла до земли в районе Аральских Каракумов. Сработал ударный взрыватель, и чудовищный взрыв открыл ракетно-ядерную эру в истории человечества. Мощность взрыва составила более 80 килотонн в тротиловом эквиваленте, что в четыре раза превысило мощность взрыва в Хиросиме.

Никаких официальных публикаций по поводу этого исторического события не последовало. Разведка «потенциального противника» США в то время не имела средств обнаружения ракетных пусков, поэтому факт взрыва был отмечен как очередное наземное испытание атомного оружия.

«Р-5М» приняли на вооружение под индексом 8К51. За ее создание главные конструкторы были удостоены звания Героя Социалистического Труда.

На середину 1950-х годов «Р-5М» являлась лучшей баллистической ракетой. Поэтому не приходится удивляться, что на ее основе в ОКБ-1 быстро возникли проекты геофизических ракет, нацеленных на дальнейшее изучение верхних слоев атмосферы, околоземного пространства и аспектов космического полета по суборбитальной траектории до высоты порядка 500 км. С «Р-5М» Сергей Павлович Королёв связывал свои новые планы по запуску космонавта – и уже не подопытной собаки, а человека.

^{Геофизическая ракета «Р-5А» на старте (© РКК «Энергия»)}

Еще шли полным ходом испытания «Р-5М», а в июне 1955 года Сергей Королёв подготовил отчет о своей научной деятельности, в котором как бы мимоходом упомянул о реальности создания «ракетного корабля для полетов человека на большие высоты и для исследования межпланетного пространства».

В сентябре главный конструктор выступил на Юбилейной сессии, посвященной 125-летию МВТУ имени Баумана[84]84
  За свою славную многолетнюю историю МВТУ имени М. Э. Баумана неоднократно реорганизовывался и переименовывался. В 1764–1830 годы он назывался Императорский воспитательный дом, в 1830–1868 годы – Московское ремесленное учебное заведение (МРУЗ), в 1868–1918 годы – Императорское Московское техническое училище (ИМТУ), в 1918–1930 годы – Московское высшее техническое училище (МВТУ), в 1930 году – Московское механико-машиностроительное училище, в 1930–1943 годы – Московский механико-машиностроительный институт им. Н. Э. Баумана (МММИ им. Н. Э. Баумана). В 1943–1989 годы – Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (МВТУ им. Н. Э. Баумана), с 1989 года – Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (МГТУ им. Н. Э. Баумана).


[Закрыть]. Его доклад назывался «К вопросу о применении ракет для исследования высоких слоев атмосферы и полетов в надатмосферном пространстве». В докладе Королёв подвел определенный итог работам по геофизическим ракетам, а главное – впервые в столь большой аудитории было заявлено о возможности полета «автоматически управляемой ракеты – летающей лаборатории с экспериментатором для производства наблюдений на высотах порядка 100 км». При этом рассматривался как вертикальный полет, так и полет по пологой траектории для перевозки пассажиров. В заключение своего выступления Сергей Павлович обратился с призывом, «чтобы советский человек первым совершил полет на ракете».

Несмотря на секретность, доклад Королёва вызвал резонанс. Молодые ученые из ГНИИИ авиационной медицины Абрам Генин, Александр Серяпин и Евгений Юганов даже написали заявление с просьбой доверить им полет в ракете.

Дальше – больше. Двадцатого апреля 1956 года состоялось совещание Междуведомственной комиссии для координации работ по исследованию верхних слоев атмосферы при президенте Академии наук СССР под председательством Анатолия Аркадьевича Благонравова[85]85
  Благонравов, Анатолий Аркадьевич (1894–1975) – советский ученый в области механики (баллистики). В 1916 году окончил Петроградский политехнический институт, в том же году – Михайловское артиллерийское училище, в 1924 году – Высшую артиллерийскую школу и в 1929 году – Военно-техническую академию. С 1953 года – директор Института машиноведения АН СССР. В 1957–1963 годы – академик-секретарь Отделения технических наук АН СССР. С конца 1940-х годов А. А. Благонравов вел научно-организационную работу по исследованию верхних слоев атмосферы при помощи ракет, с 1963 года – председатель Комиссии по исследованию и использованию космического пространства Академии наук. Генерал лейтенант артиллерии и действительный член Академии наук с 1943 года.


[Закрыть] и Леонида Ивановича Седова[86]86
  Седов, Леонид Иванович (1907–1999) – советский ученый в области механики. В 1924 году поступил на педагогический факультет Ростовского университета. В 1926 году перевелся на физико-математический факультет МГУ, который окончил в 1930 году. Научную деятельность начал в 1931 году в теоретической группе ЦАГИ. В 1937 году защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по теме «Теория плоских движений идеальной жидкости». Действительный член Академии наук СССР с 1953 года. Л. И. Седов был главным редактором журнала «Космические исследования», заместителем главного редактора журнала «Доклады АН СССР», членом редколлегии журнала «Прикладная математика и механика». Многие из руководителей советской космической программы, в силу закрытости проводимой работы, оставались неизвестными широкой публике, из-за этого часто выезжавший на международные конференции Л. И. Седов стал известен на Западе как «отец спутника». Почти четверть века Седов стоял у руководства Международной астронавтической федерации (1959–1961 годы – президент, 1957–1959 и 1961–1980 годы – вице-президент).


[Закрыть], на котором выступили с докладами Владимир Яздовский («К проблеме полета человека в верхние слои атмосферы») и Михаил Тихонравов («О перспективах полета человека в верхние слои атмосферы»). Это были выступления теоретического плана, но уже тогда в докладе Яздовского прозвучала мысль о необходимости приземления пилота с помощью индивидуального парашюта, а не внутри спускаемого аппарата. В свою очередь Тихонравов считал наиболее перспективными суборбитальные полеты по пологой траектории, поскольку в этом случае перегрузки будут меньше, а время пребывания в невесомости больше. По итогам совещания комиссия рекомендовала начать подготовку к полету человека в специальных ракетах на высоту 100 км.

^{Пилотируемый вариант ракеты «Р-5А» (рисунок А. Шлядинского)}

^{Так мог выглядеть запуск первого космического корабля с человеком на борту…}

В том же апреле Королёв составил отдельную записку, озаглавленную «Ближайшие задачи по изучению космоса». В ней рассматривались варианты использования геофизической ракеты «Р-5А»[87]87
  «Р-5А» – геофизическая ракета, разработанная на основе баллистической ракеты «Р-5М», с высотой полета до 500 км. На ракете «Р-5А» были продолжены геофизические исследования на больших высотах, начатые ракетами «Р-1А» и «Р-2А». В головной части имелся специальный герметичный отсек для медико-биологических экспериментов с двумя клетками из плексигласа, что позволяло с помощью киносъемки вести наблюдения за поведением животных во время полета. Кроме того, с помощью «Р-5А» проводились эксперименты для обеспечения перспективных разработок ОКБ-1. Один из них имел прямое отношение к программе запуска межпланетного аппарата – необходимы были средства, позволяющие зафиксировать его местоположение в момент приближения к Луне. Для этой цели была предложена так называемая «натриевая комета» – на соответствующей высоте с помощью реакции разложения натрия создавалось облако, которое можно было наблюдать в телескоп. Такой эксперимент был проведен 19 сентября 1958 года; его результаты позволили сделать вывод о возможности использования «натриевой кометы» при пусках автоматических станций к Луне.


[Закрыть] для обеспечения полета человека в баллистической капсуле и ракетоплане.

Есть сведения, что в это время в ГНИИИ авиационной медицины начался первый отбор в отряд космонавтов: Яздовский и другие медики просматривали личные дела летчиков-испытателей, пытаясь выработать критерии, по каким можно будет отбирать будущих покорителей межпланетного пространства. Делалось это в секрете даже от начальства, поскольку Главнокомандующий ВВС Главный маршал авиации Павел Федорович Жигарев довольно пренебрежительно отзывался о деятельности группы Яздовского и не поощрял запуски «ракетных» собак.

Однако ракете «Р-5» так и не суждено было стать пилотируемой – куда более перспективными оказались работы над ракетами, собранными по так называемой пакетной схеме.

1.9 Пакетная схема

Собирать ракеты в пакет предложил Михаил Клавдиевич Тихонравов. Разочарованный тем, что его проект «ВР-190» («Победа») в НИИ-4 поменяли на «Ракетный зонд», конструктор, обладая полномочиями заместителя начальника института, организовал новый отдел, который должен был заниматься многоступенчатыми ракетами, соединенными не последовательно, а параллельно – в пакет.

Идея пакета появилась не на пустом месте. Дело в том, что привычная схема последовательного расположения ступеней, несмотря на кажущуюся простоту, имела свои недостатки. Прежде всего не была решена задача запуска двигателя второй ступени во время полета. Теоретикам она казалась малосущественной, но практики долго не знали, как к ней подступиться. Второй важный момент – даже оценочный расчет показывал, что размеры ракеты, сделанной по последовательной схеме и при этом способной развить первую космическую скорость, будут поистине титаническими: придется строить огромную монтажную башню, да и сама ракета от увеличения длины не станет прочнее и надежнее.

Пытаясь решить эту проблему, Тихонравов обратился к трудам Константина Эдуардовича Циолковского, которого безмерно уважал, и в работе «Наибольшая скорость ракеты» (1935) нашел описание «эскадры ракет»[88]88
  Идея «эскадры ракет» пришла в голову К. Э. Циолковскому «15 декабря 1934 г. после 6 ч вечера» – перспективы, связанные с практической реализацией этой идеи, показались ему столь поразительными, что ученый запомнил не только день, но и час своего озарения и решительно пересмотрел спрогнозированные им ранее сроки осуществления космических путешествий с сотен на десятки лет.


[Закрыть]. Интерпретация идеи, предложенная Тихонравовым, состояла в том, чтобы запускаемые одновременно ракеты, имеющие, по Циолковскому, только гидравлические связи, снабдить дополнительно механическими связями, объединив в один «пакет». В такой схеме запуск двигателей всех ракет осуществляется одномоментно на старте, топливо к ним подается сначала от одной ракеты, которая после опустошения отваливается, затем от другой и так далее.

^{«Эскадра ракет» Константина Циолковского (рисунок из книги Б. Ляпунова «Открытие мира»)}

«Пакет» ракет не имеет ограничений по дальности полета – то есть сначала задаешь дальность, а потом проектируешь под нее «пакет». Однако в то время не существовало теории оптимального выбора основных конструктивно-баллистических параметров таких сложных агрегатов – именно ее и предстояло создать новому отделу, учрежденному Тихонравовым. В 1947 году электронно-вычислительных машин в распоряжении ракетчиков еще не было, и все необходимые расчеты приходилось выполнять вручную, на арифмометрах. Тем не менее к концу года был выпущен предварительный отчет по теории составных ракет, включая анализ пакетных схем.

Тихонравов внимательно следил за работой отдела. Результаты ему так понравились, что он решил доложить их на ученом совете НИИ-4. Оригинальную идею встретили настороженно. Критики тут же уцепились за плохую аэродинамику соединения ракет, за уязвимость механических соединений. Но Тихонравов верил в осуществимость проекта и 14 июля 1948 года в Академии артиллерийских наук прочитал расширенный доклад «Пути осуществления больших дальностей стрельбы ракетами». Выступление вызвало бурю негодования – мало кто из специалистов поверил в практическую возможность достижения дальностей свыше 1000 км с помощью баллистических ракет. Поэтому сообщение Тихонравова о том, что «пакет» способен достичь любых дальностей и даже вывести на орбиту искусственный спутник Земли, взбудоражило зал. По иронии судьбы среди яростных критиков были и те, кто стали впоследствии видными учеными в области ракетной динамики и космонавтики.

Революционный доклад чуть было не стал катастрофой для научной карьеры Михаила Тихонравова. Отдел тут же расформировали как «занимающийся неактуальными проблемами». Самого Тихонравова сняли с должности заместителя директора института, низведя до научного консультанта. Тогда в его судьбу решил вмешаться Сергей Павлович Королёв. В декабре 1949 года он выдал НИИ-4 официальный заказ на выполнение работы по теме «Исследование возможностей и целесообразности создания составных ракет дальнего действия типа «пакет». В записке была прямо сформулирована цель исследования – «сравнение возможностей достижения больших дальностей (порядка 10 000 км) с помощью одиночных и составных (последовательных и по типу «пакет») ракет дальнего действия с целью выбора рационального направления работ в области дальнобойных ракет».

Тихонравову после получения заказа не только вернули тему, но и позволили сформировать большую группу для научно-исследовательской работы. В марте 1950 года он сделал новый доклад – «Ракетные пакеты и перспективы их развития».

^{Первый вариант составной ракеты нам основе «Р-2» (рисунок А. Шлядинского)}

Тогда прозвучало, что по техническому заданию Королёва группой был рассмотрен двухступенчатый пакет из трех больших баллистических ракет и доказано, что такой пакет может не только доставить тяжелую боевую часть на любую дальность, но и вывести на орбиту спутник, масса которого может оказаться достаточной для полета на нем человека. Доклад был выслушан внимательно, но в последовавшей дискуссии по-прежнему преобладали саркастические выступления.

Работы по изучению различных проблем создания составных ракет продолжались в группе до 1953 года. Результаты исследований регулярно высылались в бюро Королёва. Сергею Павловичу особенно нравилась схема простейшего пакета, и он, видя, что группа Тихонравова «зашивается», заказал оптимизацию этой схемы в Отделении прикладной математики имени Стеклова[89]89
  Отделение прикладной математики Математического института имени М.В.Стеклова Академии наук СССР было создано академиком М. В. Келдышем в 1953 году. Основное содержание работ Отделения составляли принципиально новые математические задачи, связанные с полетом искусственных спутников Земли и межпланетных станций к Луне, Марсу и Венере. В 1963 году на базе Отделения был создан Институт прикладной математики Академии наук СССР.


[Закрыть].

В начале 1950-х годов группой Тихонравова были подготовлены и представлены в правительство СССР два письма, в которых аргументировано излагались перспективы применения составных межконтинентальных ракет. Эти письма сыграли определенную роль в принятии постановления правительства о создании ракет нового типа.

Иосиф Сталин подписал такое постановление незадолго до своей смерти – 13 февраля 1953 года. Постановлением была задана тема «Т-1» – «Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000–8000 км». Цель исследований – разработка эскизного проекта ракеты дальнего действия массой до 170 т с отделяющейся головной частью массой 3 т.

Позднее, в октябре 1953 года, проектное задание было изменено: масса головной части увеличена до 5,5 т при сохранении дальности полета. Последнее решение приняли под влиянием неофициальной информации о техническом облике термоядерных зарядов нового поколения, которую предоставил один из идеологов данного направления – будущий академик Андрей Дмитриевич Сахаров. Позднее выяснилось, что масса такого заряда может быть многократно уменьшена. Однако двигатели для ракеты уже разрабатывались, и «запас» по тяге, который они давали, впоследствии сыграл решающую роль в реализации космических планов.

1.10 Великолепная «семерка»

С принятием на вооружение «Р-2» положение Сергея Павловича Королёва в качестве главного конструктора баллистических ракет сильно укрепилось. По инстанциям прошло представление его на Сталинскую премию. Хотя эти премии из-за смерти Сталина в том году не присуждались, Совет главных конструкторов не оставили без наград, выделив им дополнительные вакансии членов-корреспондентов Академии наук СССР.

В декабре 1953 года в ОКБ-1 был подготовлен проект постановления о создании баллистической ракеты большой дальности «7Р» (позже – «Р-7»). Уже в его тексте предлагалось применить ракету «7Р» для запусков искусственных спутников Земли и космических аппаратов к другим планетам. В январе 1954 года прошли совещания главных конструкторов, на которых были сформулированы технические требования к «7Р», согласованы основные тактико-технические характеристики, этапы конструирования и испытаний.

Наконец 20 мая 1954 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 956-4080; о разработке, изготовлении и испытаниях межконтинентальной ракеты «Р-7» (8К71).

Начался этап эскизного проектирования. При этом сотрудники ОКБ-1 рассмотрели более полусотни вариантов компоновки «пакета». В конечном итоге остановились не на самом оптимальном, но позволявшем использовать многие существовавшие технологические наработки.

«Пакет» ракеты «Р-7» состоял из пяти блоков (фактически – одноступенчатых ракет): центрального блока «А» и четырех симметрично окружавших его конических боковых блоков «Б», «В», «Г» и «Д»[90]90
  В специальной и исторической литературе можно встретить и другой порядок именования блоков ракетного «пакета»: боковые блоки – «А», «Б», «В», «Г», центральный – «Д». Иногда центральный блок обозначают еще и буквой «Ц». Однако общепринятой считается порядок, приведенный в этой книге.


[Закрыть]. Двигатели всех блоков запускались на старте одновременно. После опустошения топливных баков боковые блоки отделялись (первая ступень), а центральный блок (вторая ступень) продолжал полет. При этом внутренняя компоновка блоков была подобна компоновке ракеты «Р-5», что значительно упрощало работу конструкторам и технологам. Новизну для них представляли лишь узлы связей блоков и магистралей перекачки топлива. Основные компоненты топлива располагались в нижнем (горючее) и верхнем (окислитель) баках каждого блока. Вспомогательные компоненты (жидкий азот для наддува баков и перекись водорода для привода турбонасосного агрегата) размещались в торовых баках непосредственно над рамой двигателя.

^{Первый «облегченный» вариант межконтинентальной баллистической ракеты «Р-у» (модель)}

Главный недостаток такой схемы – частичное опустошение блока «А» до момента отделения. Получалось, что потом центральной ракете придется тащить к цели бесполезный груз. Но все искупала общая мощность, развиваемая «пакетом». Это был даже не шаг, а настоящий прыжок в ракетостроении.

Разумеется, в ходе эскизного проектирования пришлось определиться с двигателями. За их создание взялось Опытно-конструкторское бюро № 456 (ОКБ-456), разместившееся на базе авиазавода в подмосковном городе Химки[91]91
  Сегодня на базе ОКБ-456 в Химках функционирует ОАО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко» – российское предприятие, являющееся ведущим разработчиком и производителем жидкостных ракетных двигателей.


[Закрыть] и возглавляемое Валентином Петровичем Глушко.

^{Конструктор ракетных двигателей Валентин Петрович Глушко}

Крупнейший специалист по реактивному двигателестроению Валентин Глушко увлекался вопросами космонавтики с юности, а карьеру конструктора начал в ленинградской Газодинамической лаборатории[92]92
  Ленинградская Газодинамическая лаборатория (ГДЛ) – научно-исследовательская и опытно-конструкторская лаборатория, деятельность которой была посвящена разработке ракетных снарядов на бездымном порохе и жидкостных ракетных двигателей. В конце 1933 года вошла в состав РНИИ. Сегодня на территории стендовой базы ГДЛ (Иоанновский равелин Петропавловской крепости) находится Музей космонавтики и ракетной техники.


[Закрыть]. В 1933 году часть сотрудников ГДЛ переехала в Москву, войдя в состав Реактивного научно-исследовательского института. Через пять лет Глушко был арестован по сфабрикованному обвинению во «вредительстве», работал в «шараге» – конструкторской группе 4-го Спецотдела НКВД при Тушинском авиамоторостроительном заводе. В августе 1944 года был досрочно освобожден, а еще через несколько месяцев направлен в Германию – изучать немецкий опыт создания баллистических ракет «А-4» («V-2»).

Первой задачей бюро Глушко после войны стало конструирование двигателей РД-100, в точности воспроизводящих двигатели «Овен», созданные Вальтером Тилем для «А-4». Разумеется, сначала предстояло развернуть производственную базу – заброшенный завод в Химках был восстановлен и переоборудован под новые задачи. Понимая, что воспроизведением немецкого опыта работа не ограничится, Глушко подошел к делу с размахом. На территории завода были созданы научно-исследовательская лаборатория, комплекс стендового оборудования и испытательная станция. Первый колышек под строительство будущей станции был забит в сентябре 1947 года в непосредственной близости от ОКБ – на относительно высоком откосе оврага, в излучине речки Химки. Больших перепадов высот, необходимых для свободного горения факела, здесь найти не удалось, поэтому Глушко предложил конструкцию наклонного (под 45°) стенда. Строительство велось быстрыми темпами, и к маю 1948 года монтаж стенда и кабины управления был завершен. Двадцать четвертого мая 1948 года на стенде состоялся успешный «прожиг» двигателя РД-100, что, безусловно, является историческим событием для отечественного ракетостроения.

Валентин Глушко плотно работал с немецкими специалистами, однако среди них было мало двигателистов и с какого-то момента они уже не могли помочь в решении тех или иных принципиальных конструкторских вопросов. Сотрудникам ОКБ-456 пришлось самостоятельно создавать теоретическую и практическую базу для движения вперед. Силами бюро была сконструирована экспериментальная камера сгорания КС-50 (неофициально ее прозвали «Лилипутом»), способная работать не только на спирте с кислородом, но и на других компонентах топлива, вплоть до фторсодержащих окислителей и таких экзотических горючих, как суспензия гидрида бериллия. В свою очередь КС-50 стала «сердцем» экспериментального ракетного двигателя ЭД-140, для испытаний которой в 1949 году был построен специальный стенд.

^{Экспериментальная камера сгорания КС-50 («Лилипут»)}

Когда пришло время выбрать компоненты топлива для межконтинентальной ракеты «Р-7», Глушко оказался перед трудным выбором. Увеличение размеров спиртового двигателя уже не давало требуемого эффекта – это показали работы над двигателем РД-101 для ракеты «Р-2» и двигателем РД-103М для ракеты «Р-5М». Было ясно, что от спирта в качестве горючего в любом случае придется отказаться, перейдя на керосин, который куда более калориен и при этом столь же хорошо освоен промышленностью. Но при таком переходе возникали серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на тысячу градусов выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже. А именно горючим приходится охлаждать стенки камеры сгорания, если в качестве второго компонента – окислителя – используется быстро испаряющийся кислород. Задача охлаждения осложнялась еще тем, что для обеспечения оптимальных характеристик керосинового двигателя необходимо поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых двигателях.

^{Экспериментальный ракетный двигатель ЭД-140}

Все эти трудности можно было преодолеть оригинальными конструкторскими решениями, но принципиально не решался один вопрос – ракета с жидким кислородом была плохой в военном отношении. Как уже упоминалось, использование кислорода в качестве окислителя не позволяло хранить крупногабаритную ракету в заправленном состоянии, что резко снижало ее боеготовность. Еще в 1940-х годах немцы установили, что потери жидкого кислорода в промежутке между его производством и использованием для запуска ракет «А-4» достигают 50 %! По результатам эксплуатации «Р-5М» в войсковых частях были подтверждены эти неутешительные данные: применение существующих вариантов базирования данных комплексов становится особенно затруднительным именно в случае осложнения международной обстановки, способного привести к вооруженному конфликту. «Р-5М» не могла находиться в заправленном состоянии больше тридцати суток из-за нехватки запаса жидкого кислорода в ракетных частях. Поэтому для пополнения потерь на испарение из баков требовалось либо располагать караванами из термостатированных автоцистерн для перевозки жидкого кислорода с заводов к месту дислокации ракет, либо иметь такие заводы в районах базирования ракетных частей, что лишало комплекс подвижности и делало его уязвимым для диверсантов и самолетов противника.

Зная эти недостатки жидкого кислорода, Валентин Глушко предложил заменить его азотной кислотой. Она является сильнейшим окислителем – легковоспламеняющиеся вещества самопроизвольно загораются при попадании на них капель азотной кислоты. Однако Сергей Королёв, привыкший работать с кислородом еще в довоенные времена, был резко против, указывая, в частности, на высокую токсичность кислоты – ракеты с ней требовали особых мер обеспечения безопасности при эксплуатации. Точку в первом серьезном споре главных конструкторов поставили расчеты: азотная кислота в качестве окислителя не могла обеспечить требуемую межконтинентальную дальность при заданных габаритах ракеты.

Работы над заменой спирта керосином Глушко начал еще весной 1948 года, когда по заданию правительства пытался создать большой кислородно-керосиновый двигатель РД-110 на основе немецкого опыта. Простая замена горючего не помогла – уже первые огневые испытания отдельных агрегатов выявили множество проблем, присущих «немецкой» конструкции со сферической камерой. К примеру, обнаружились высокочастотные колебания давления, приводящие к стремительному разрушению конструкции. Увеличение размеров камеры сгорания и давления внутри нее только способствовали развитию колебаний. Негативную оценку результатам испытаний дал и немецкий конструктор Вернер Баум, работавший в ОКБ-456.

Тогда стало ясно: чтобы построить работоспособный кислородно-керосиновый двигатель большой тяги, нужно отказаться от однокамерного варианта и перейти на несколько камер сгорания. Кроме обеспечения устойчивости процесса горения, многокамерная схема позволяла уменьшить высоту и массу двигателя.

Революционная идея о переходе на многокамерные двигатели была принята далеко не сразу. Команда Глушко проводила опыты с однокамерным экспериментальным двигателем ЭД-140, находя новые конструкторские решения, и, когда начались первые проработки межконтинентальной ракеты «пакетной» схемы, взялась за проектирование двигателя РД-105 для первой ступени этой ракеты и РД-106 – для второй. Оба двигателя были однокамерными, и Глушко полагал, что за несколько лет сумеет обойти трудности, в том числе и связанные с высокочастотными колебаниями. Но осенью 1953 года задание было изменено, вес боеголовки увеличен до 5,5 т, и двигатели РД-105 и РД-106 в одночасье оказались не нужны.

^{Ракетный двигатель РД-110 («Новости космонавтики»)}

Осознав, что новый груз однокамерным двигателям не «потянуть», Валентин Глушко решил сгруппировать четыре аналогичные камеры сгорания (каждая – увеличенный в масштабе модифицированный вариант ЭД-140) в единый блок с общим турбонасосным агрегатом. При этом высота двигателя уменьшилась, снизилась масса как хвостового отсека, так и всей ракеты в целом. Основные принципы модульной конструкции позволяли начать серийное производство двигателя без значительных изменений в существующем производстве.

^{РД-107 – двигатель первой ступени ракеты «Р-7»}

Концепция многокамерности на многие годы стала «коньком» ОКБ-456, и первые серийные двигатели в этом классе – РД-107 и РД-108 – создавались для ракеты «Р-7». В целом они были идентичны друг другу, но имели и существенное отличие.

РД-107 стояли на боковых блоках, а РД-108 – на центральном блоке «А». Пакетная схема подразумевала отделение первой ступени (то есть «боковушек») после выработки ими топлива. Но полет на этом не заканчивался, двигатель центрального блока продолжал работать, общее время горения достигало 250 секунд, то есть в два раза больше, чем могли выдержать графитовые рули, применявшиеся для управления ранее. Кроме того, этим рулям был присущ серьезный недостаток: они создавали потери тяги двигательной установки за счет торможения газового потока на рулях. Нужно было искать принципиально новые подходы. Тогда Василий Павлович Мишин[93]93
  Мишин, Василий Павлович (1917–2001) – советский инженер, конструктор ракетно-космической техники. В 1932 году поступил в фабрично-заводское училище при ЦАГИ, получил рабочую квалификацию слесаря. Параллельно учился на вечерних подготовительных курсах при ВТУЗе, и в 1935 году поступил в Московский авиационный институт. После окончания МАИ в 1941 году был направлен в авиационное бюро В. Ф. Болховитинова, где в военные годы принимал участие в создании систем вооружения самолетов, в том числе и первого ракетного истребителя «БИ-1». В 1946 году занял должность первого заместителя главного конструктора С. П. Королёва, в этом качестве работал до января 1966 года. После смерти С. П. Королёва возглавил ОКБ-1, реорганизованное в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), и руководил им до 1974 года. Действительный член Академии наук с 1966 года.


[Закрыть], заместитель Сергея Павловича Королёва предложил использовать в качестве управляющих органов не графитовые рули, а дополнительные поворотные рулевые камеры относительно малой тяги (1/6 от тяги основных). При этом центральный РД-108 отличался от боковых РД-107 наличием четырех (вместо двух) рулевых камер и иной конструкцией дросселя.

Валентин Глушко, понимая, какой объем работ по основным двигателям «обрушивается» на его коллектив, просил не отвлекать ОКБ-456 камерами малой тяги. Поэтому проектирование рулевых двигателей поручили отделу № 12 ОКБ-1 под руководством Михаила Васильевича Мельникова[94]94
  Мельников, Михаил Васильевич (1919–1996) – советский инженер, конструктор ракетных двигателей. В 1937 году поступил в Московский авиационный институт, окончить который смог только в 1945 году, в 1940–1945 годы работал на опытном заводе 293 (бюро В. Ф. Болховитинова), участвовал в создании ракетных самолетов «БИ». В 1945 году М. В. Мельников в должности начальника лаборатории переведен в НИИ-1. С 1956 года – заместитель главного конструктора С. П. Королёва по двигателям. Был одним из ведущих специалистов по проектированию жидкостных и электрических ракетных двигательных установок.


[Закрыть].

Таким образом, вся двигательная установка «Р-7» должна была состоять из тридцати двух камер сгорания: двадцати основных и двенадцати рулевых.

Отработка вариантов установки проводилась на масштабных прототипах двигателей. К примеру, для испытаний одновременного воспламенения топлива в 32 камерах рядом с основным огневым стендом был создан отдельный стенд, на котором в общей сложности провели несколько тысяч «прожигов» двигателей без выходов на главный режим. Параллельно шла отработка камеры сгорания на основном режиме. В итоге инженерами ОКБ-456 был приобретен опыт для создания основного агрегата кислородно-керосинового двигателя – камеры с давлением газа 60 атмосфер и более.

^{Схема межконтинентальной баллистической ракеты «Р-у» (рисунок А. Шлядинского): 1 – носовой конус с боевой частью; 2, 6 – приборные отсеки; 3 – антенны телеметрической системы; 4 – башмаки силового пояса; 5, у – баки окислителя; 8, 9 – баки горючего; 10 – многокамерные маршевые двигатели центрального и боковых блоков; 11 – аэродинамические рули; 12 – рулевые камеры сгорания}

Возросший объем работ потребовал расширения стендовой базы. Сергей Королёв предложил перенести испытания двигателей на стенд филиала № 2 НИИ-88 в Загорске. Однако Валентин Глушко воспротивился этому и обратился в вышестоящие инстанции с письмом, в котором резонно указывал, что в случае переноса базы в Загорск возникнут объективные трудности в доведении двигателей «Р-7»: не имея возможности испытывать их на месте, инженеры будут вынуждены «путешествовать» между городами, а только на автомашине путь между Химками и Загорском занимает четыре часа. Аргументы Валентина Петровича возымели действие – стенд для испытаний двигателей постановили строить в Химках.

Двадцать четвертого июля 1954 года эскизный проект ракеты «Р-7» был завершен. В августе, после рассмотрения и одобрения проекта Межведомственной экспертной комиссией, смежные организации получили технические задания. К созданию летных образцов ракеты подключались более двухсот научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и заводов.

Но еще до завершения эскизного проектирования, в марте того же года, правительство Советского Союза распорядилось начать поиск места под новый ракетный полигон. В то время никто и предположить не мог, что этому полигону предстоит стать первым космодромом планеты Земля.