Где производят самые мощные ракетные двигатели в мире. Научные открытия, которые привели нас в космос: Ракеты Кто делает ракеты

Научно-исследовательский проект

«Ракетостроение:

прошлое, настоящее, будущее»

Научный руководитель: Дарья Владимировна

1. Введение. 3

2. История зарождения ракетостроения. 4

3. Первые шаги в космосе. 7

4. Современные достижения в космонавтике. 14

5. Имитация запуска ракеты в домашних условиях. 16

6. Заключение. 17

7. Список используемой литературы: 18

Введение

Узнать с чего начиналось ракетостроение;

Изучить первые шаги в космосе,

Узнать современные достижения в космонавтике,

Имитировать запуск ракеты в домашних условиях.

История зарождения ракетостроения

В конце 9 века китайцы изобрели порох, который поначалу использовали для изготовления петард, которые они прикрепляли к кончикам стрел и пускали в сторону врагов. Взрывы пугали лошадей и сеяли панику. Очень скоро китайские оружейники заметили, что непрочно укрепленные петарды летели сами по себе: так был открыт принцип запуска ракеты. Вскоре порох стал широко применяться в военном деле, гранаты, пушки, ружья. Военные стратеги доверяли пушкам с прямой наводкой больше, чем неуправляемым ракетам, но воздушные снаряды оказались эффективными для поражения крупных целей. Именно изобретение пороха стало основой возникновения настоящих ракет. Ракеты стали совершенствовать. Со временем разные учёные высчитывали, сколько надо пороха, чтоб запустить ракету на луну. А так как с древних времён человек мечтал оторваться от Земли и достичь иные миры, мы пришли к тому, что стали изобретать космическую ракету. Ещё 400 лет назад было доказано возможность полётов в космос, но до середины 20 века полёты в космос были только в умах учёных и писателей-фантастов. И только два конструктора С.Королёв и В.фон Браун сделали мечту реальностью.

В 1931 году была создана группа изучения реактивного движения, которую возглавил Сергей Павлович Королёв. Учёный сразу сосредоточил своё внимание на создании крылатых ракет. 17 августа 1933г. в небо поднялась ракета на гибридном топливе - «ГИРД-09», ракета поднялась свыше 400 метров, а спустя несколько месяцев стартовала первая ракета на жидкостном реактивном топливе «ГИРД-Х». Вскоре появились и были успешно испытаны два аппарата: РНИИ-212 и РНИИ-217. Изучение реактивного движения интересовало не только советских учёных. Похожие работы велись и в Германии. В 1933г. в Германии состоялся первый запуск ракеты немецкого учёного фон Брауна - А-1.

Конструкция этой ракеты оказалась нестабильной, что было учтено при создании новой ракеты: А-2. В конце 1934 года две ракеты этого типа успешно стартовали с полигона. Обе ракеты имели жидкостной реактивный двигатель (ЖРД). Уже в 1936 году была создана ракета А-3, тогда- то командование нацистской Германии и дало добро на развитие ракетной программы, и в следующем году начались испытания А-3. Ракета в отличие от своих предшественниц весила больше, и имела газовые рули, что позволяло запускать её со стартового стола вертикально. Однако испытания закончились неудачей, и фон Браун начал работу над А-5.

Проведя успешный запуск А-5, конструкторы перешли к работе над большой ракетой А-4, которая в ходе войны стала известна как «Фау-2». Ракета массой 13 тонн и высотой 14 метров поражала цели на расстоянии до 300 км, преодолевая его за 5 минут, позже ракета послужила моделью для всех послевоенных ракет. После капитуляции Германии немецкие учёные продолжили работу над совершенствованием ракетной техники. Фон Браун сдался американцам и стал одним из ведущих специалистов американской космической программы.

СССР и США начали гонку за обладание немецкими ракетными секретами. Американцы вместе с фон Брауном получили не только документацию, но и заводы, на которых изготавливалась «Фау-2». Однако через несколько месяцев эта территория отошла СССР, и туда сразу же прибыла группа учёных во главе с Королёвым. Перед ракетчиками была поставлена задача воспроизвести ракету А-4. В 1948г.

Королёв успешно провёл испытания ракеты Р-1 – слегка модернизированной копии «Фау-2». Позже в 1953 году перед конструкторами встала задача создать ракету, способную доставить отделяемую головную часть массой 5 тонн на расстояние до 8 тысяч км. С.П.Королёв решил отказаться от немецкого наследства, он должен был разработать совершенно новую ракету, которой ещё не было. Несмотря на то, что новый военный заказ был рассчитан на новый вид ядерного оружия, у Королёва появилась возможность создать такую ракету, которая могла вывести корабль в космос. Поскольку двигателя, который мог бы вывести такой груз на орбиту, не существовало даже в проектах, Королёв предложил революционную конструкцию ракеты. Она состояла из четырёх блоков первой ступени и одного блока- второй, соединенных параллельно. Такую систему назвали «связкой». Причём двигатели начинали работать с земли. 15 мая 1957года состоялся первый запуск новой ракеты, которая была названа Р-7. Удачность и как следствие надёжность конструкции и очень большая мощность для баллистической ракеты позволили использовать Р-7 в качестве ракеты-носителя. Именно ракеты-носители открыли человеку космическую эру.

Первые шаги в космосе

Королёв делал ракеты для военных, но мечтал начать с их помощью освоение космоса. Весной 1954 года он вместе с академиком М.В.Келдышем и группой учёных Академии наук определили круг задач, которые должны были решать искусственные спутники Земли. Королёв обратился к правительству с просьбой разрешить использовать новую ракету для запуска космического спутника. Хрущёв дал согласие, и в начале 1956 года было принято постановление о создание искусственного спутника Земли массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг. Учёные начали работу сразу над двумя спутниками. Первый так называемый «объект-Д» весил более 1,3 тонн и нёс на борту 12 научных приборов. Кроме того он был оснащён солнечными батареями, от которых питались радиопередатчик «Маяк» и магнитофон для записи телеметрии на тех участках орбиты, которые недоступны наземным станциям слежения. Правда, перед стартом он вышел из строя. Чтобы космический аппарат не перегревался на солнце, была разработана система терморегуляции газа внутри спутника. Кроме того, была придумана оригинальная система охлаждения. Таким образом, «объект-Д», который должен был открыть космическую эру, обладал всеми системами современных космических аппаратов. Это была полноценная космическая научная станция.

Второй спутник был биологическим. Он представлял собой головной обтекатель Р-7, внутри которого учёные разместили герметическую кабину для животного и контейнеры с научной и измерительной аппаратурой. Спутник имел массу более полутоны и должен был выйти на орбиту вслед за «объектом-Д». Цель его запуска бала довольно просто – доказать, что живое существо способно полететь в космос и остаться в живых.

Однако первым в космос полетел не нагруженный научной аппаратурой спутник, а небольшой металлический шарик, снабжённый простейшим радиопередатчиком. Этот аппарат так и назвали – «простейший спутник», или ПС. Металлический шар диаметром чуть больше полуметра, состоящий из двух полусфер, скрепленных 36 болтами, имел массу всего 83 кг.

На нём были установлены 4 антенны длиной 2,5 и 2,4 метра. Герметичный алюминиевый корпус был заполнен азотом, это должно было уберечь аппарат от перегрева. Так же внутри размещались два передатчика весом 3,5 кг и три батареи питания. Передаваемые им радиосигналы позволяли исследовать верхние слои ионосферы.

Простейший спутник был собран в рекордно короткие сроки. 15 февраля 1957 года было принято постановление о его создании, а 4 октября того же года он вышел на орбиту. Принимаемый всеми радиолюбителями сигнал «бип-бип» возвестил о начале новой космической эры. ПС-1 провёл на орбите 92 дня, а уже 4 ноября, ровно через месяц после запуска, в космос отправился ПС-2 с собакой Лайкой на борту. Первое живое существо должно было прожить орбите неделю, но аппарат перегрелся, и собака быстро погибла. Тем не менее главная цель была достигнута – Королёв доказал возможность полёта живого существа в космос.

Лайка стала первым живым существом, побывавшим в космосе, но далеко не первым животным, полетевшим в ракете. Учёные СССР и США использовали животных для исследования перегрузок во время полёта. Американцы предпочитали запускать обезьян, а мы собак, которых находили во дворах института авиационной медицины. Учёные приучили собак носить специальные одежды, есть из автоматической кормушки увлажненный корм, потому что лакать в невесомости невозможно. Собаки проходили тренировки, готовились к перегрузкам и катапультированию.

В том же году С.П. Королёв начал исследования по созданию пилотируемого корабля спутника. Ракетой-носителем должна была стать Р-7. Расчёты показали, что она способна вывести на околоземную орбиту груз массой более 5 тонн.

Тогда же бюро Королёва начало работу над космическим кораблём «Восток». Всего было создано три типа кораблей: прототип «Восток-1к», на котором были отработаны системы, «Восток-2к»-разведывательный спутник, и «Восток-3к», предназначенный для полётов человека в космос.

После окончания работ над будущим космическим кораблём «Восток» настало время испытаний. Первым, кто полетел на корабле-спутнике, был манекен, а следом за ним отправились собаки. 19 августа 1960 года в космос с космодрома Байконур был запущен корабль «Спутник-5», который был прототипом космического корабля «Восток». На корабле отправились собаки Белка и Стрелка.

Они провели на орбите около суток и благополучно вернулись на землю. В течение нескольких месяцев ещё были попытки запустить собак в космос, но все оказывались неудачными, собаки погибали. С. П. Королёв не мог отправить в космос человека до тех пор, пока не был уверен, что корабль надёжен и космонавт вернётся на Землю целым и невредимым, поэтому собачьи запуски продолжались. 9 марта 1961 года стартовал корабль «Спутник-9», который нёс на борту манекен, собаку Чернушку, мышь и морскую свинку. При возращении после входа в плотные слои атмосферы манекен успешно катапультировался, а животные приземлились в спускаемом аппарате.

Следующей в космос отправилась Звёздочка. 25 марта космический корабль с собакой и манекеном на борту вышел на орбиту, выполнил ряд испытаний и вернулся на землю. Безопасность космического корабля была доказана, и теперь Королёв со спокойным сердцем дал добро на полёт человека. Одноместный космический корабль «Восток» выводил на орбиту космонавта, который совершал полёт в скафандре. Система жизнеобеспечения была рассчитана на 10 суток полёта. После завершения программы исследований от корабля отделялся спускаемый аппарат, который доставлял космонавта на землю. На высоте 7 км космонавт катапультировался и приземлялся отдельно от спускаемого аппарата. Однако в экстренных случаях он мог и не покидать аппарат. Общая масса космического корабля достигала 4,73 тонны, длина (без антенн) 4,4м, а максимальный диаметр 2,43м. Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на

Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, рассчитанной на поддержание внутренней атмосферы, близкой по своим параметрам к атмосфере Земли в течение 10 суток, командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления.

Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке 7,35 м. При разработке спускаемого аппарата конструкторами была выбрана асимметричная сферическая форма, как наиболее хорошо изученная и имеющая стабильные аэродинамические характеристики для всех диапазонов на разных скоростях движения. Это решение позволяло обеспечить приемлемую массу тепловой защиты аппарата и реализовать наиболее простую баллистическую схему спуска с орбиты.

В то же время выбор баллистической схемы спуска обуславливал высокие перегрузки, которые предстояло испытать человеку, работающему на борту корабля. Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног.

12 апреля 1961 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель 8к78 с космическим кораблём «Восток». На борту корабля находился лётчик-космонавт Юрий Гагарин, которому первому предстояло преодолеть притяжение родной планеты и выйти на околоземную орбиту. «Восток» совершил один виток вокруг Земли, полёт длился 108 минут. Полёт корабля "Восток" с человеком на борту явился итогом напряженной работы советских ученых, инженеров, врачей и специалистов различных отраслей техники. 6 августа 1961 года был запущен корабль, получивший название "Восток-2", с лётчиком-космонавтом Г.С.Титовым. Полёт продолжался 25 ч. Орбитальный полёт и спуск прошли нормально. На корабле "Восток-2" была установлена профессиональная репортажная кинокамера, доработанная для бортовых съемок. С помощью этой камеры была выполнена 10-минутная съёмка Земли через иллюминаторы корабля.

Объекты съёмки выбирал сам космонавт, стремясь получить материал, иллюстрирующий картины, наблюдаемые им во время полёта. Полученная высококачественная съёмка широко демонстрировалась на телевизионном киноэкране, была опубликована в центральных газетах и вызвала интерес научной общественности к изучению изображений Земли из космоса. Следующим этапом стала программа «Восход» для выхода человека в космос. Для этого конструкция была изменена. Двухместный корабль «Восход-2» был оборудован надувной шлюзовой камерой, которая после использования отстреливалась. Снаружи камеры конструкторы установили кинокамеру, баллоны с запасом воздуха для надува, и запас кислорода. Для полёта был разработан специальный скафандр «Беркут». Скафандр имел многослойную герметичную оболочку, с помощью которой поддерживалось давление, а снаружи специальное покрытие, которое предохраняло от солнечных лучей. 18 марта 1965 года «Восход-2» стартовал с космонавтами Беляевым и Леоновым. Спустя полтора часа после начала полёта Леонов открыл наружный люк и вышел в открытый космос.

Запуски космических кораблей положили новую эпоху в освоение космоса. В 1962 году конструкторы начали проектировать корабль «Союз», для облёта Луны. Одновременно с советскими учёными космическое агентство США начало разработку лунной программы, они хотели первыми освоить поверхность луны. Были созданы луноходы, для изучения поверхности Луны. Новые ракеты-носители, и космические корабли, например «Аполлон», созданный учёными НАСА, для доставки астронавтов на поверхность Луны. 16 июля 1969 года стартовал Аполлон-11. Лунный модуль прилунился. Нил Армстронг спустился на поверхность Луны 21 июля 1969 года, совершив первую в истории человечества высадку на Луну. Космические корабли не могли обеспечить длительное пребывание на орбите, поэтому учёные стали думать над созданием орбитальной станции. В 1971 году с помощью ракеты-носителя «Протон» на орбиту вывели орбитальную станцию «Салют». Спустя 2 года США запустили станцию «Скайлэб».

Орбитальные станции (ОС) были предназначены для долговременного пребывания людей на околоземной орбите, для проведения научных исследований в условиях космического пространства, наблюдений за поверхностью и атмосферой планеты. От искусственных спутников ОС отличалась наличием экипажа, который периодически сменялся с помощью транспортных кораблей. На кораблях доставляли смену экипажа, запасы топлива и материалы для станции, и ещё средства жизнеобеспечения экипажа. Длительность пребывания на орбитальной станции зависела от того, возможно ли её вовремя дозаправить и ремонтировать. Поэтому при разработке орбитальной станции третьего поколения «Салют» было принято решение о создании на базе пилотируемого корабля «Союз» грузового корабля, получившего позже название «Прогресс». При проектировании были использованы бортовые системы, конструкции корабля «Союз». «Прогресс» имел три основных отсека: герметичный грузовой со стыковочным агрегатом, где размещались материалы и оборудование, доставляемые на станцию, отсек дозаправки, и приборно-агрегатный.

В 1979 году советские конструкторы приступили к работе над новым типом долговременных орбитальных станций. Над "Миром" работали 280 организаций. Базовый блок был выведен на орбиту 20 февраля 1986 года. Затем в течение 10 лет один за другим были пристыкованы ещё шесть модулей. С 1995 года станцию стали посещать иностранные экипажи. Также на станции побывало 15 экспедиций, из них 14 международных.

Станция провела 5511 день на орбите. В конце 1990-х годов на станции начались многочисленные проблемы из-за постоянного выхода из строя различных приборов и систем. Через некоторое время было принято решение затопить «Мир». 23 марта 2001 года проработавшая в три раза дольше срока станция была затоплена в Тихом океане. В том же 1979 году американские конструкторы построили первый Шаттл, космический челнок, многоразовый транспортный космический корабль. Шаттл запускается в космос, осуществляет манёвры на орбите как космический корабль и возвращается на Землю как самолёт. Подразумевалось, что Шаттлы будут сновать, как челноки, между околоземной орбитой и Землёй, доставляя полезные грузы в обоих направлениях. Корабли стали использоваться для вывода грузов на орбиту высотой 200-500 км, проведения исследований, обслуживания орбитальных космических станций.

Эта статья представит читателю такую интереснейшую тему, как космическая ракета, ракета-носитель и весь тот полезный опыт, который это изобретение принесло человечеству. Также будет рассказано и о полезных грузах, доставляемых в космическое пространство. Освоение космоса началось не так давно. В СССР это была середина третьей пятилетки, когда окончилась Вторая мировая война. Космическая ракета разрабатывалась во многих странах, однако даже США обогнать нас на том этапе не удалось.

Первые

Первой в удачном запуске ушла из СССР космическая ракета-носитель с искусственным спутником на борту 4 октября 1957 года. Спутник ПС-1 удалось вывести на околоземную орбиту. Нужно отметить, что для этого понадобилось создать шесть поколений, и только седьмого поколения космические ракеты России смогли развить нужную для выхода в околоземное пространство скорость - восемь километров в секунду. Иначе невозможно преодолеть притяжение Земли.

Это стало возможным в процессе разработок баллистического оружия дальнего радиуса, где применялось форсирование двигателя. Не следует путать: космическая ракета и космический корабль - это разные вещи. Ракета - средство доставки, а корабль крепится на неё. Вместо него там может быть что угодно - космическая ракета может нести на себе и спутник, и оборудование, и ядерную боеголовку, что всегда служило и до сих пор служит сдерживанием для ядерных держав и стимулом к сохранению мира.

История

Первыми теоретически обосновали запуск космической ракеты русские учёные Мещерский и Циолковский, которые уже в 1897 году описали теорию её полёта. Значительно позже эту идею подхватили Оберт и фон Браун из Германии и Годдард из США. Именно в этих трёх странах началась работа над задачами реактивного движения, создания твёрдотопливных и жидкостных реактивных двигателей. Лучше всех эти вопросы решались в России, по крайней мере твёрдотопливные двигатели уже широко использовались во Второй мировой войне ("Катюши"). Жидкостные реактивные двигатели лучше получились в Германии, создавшей первую баллистическую ракету - "Фау-2".

После войны команда Вернера фон Брауна, прихватив чертежи и разработки, нашла приют в США, а СССР вынужден был довольствоваться небольшим количеством отдельных узлов ракеты без какой бы то ни было сопроводительной документации. Остальное придумали сами. Ракетная техника развивалась стремительно, всё более увеличивая дальность и массу несомого груза. В 1954 году началась работа над проектом, благодаря которому СССР смог первым осуществить полет космической ракеты. Это была межконтинентальная двухступенчатая баллистическая ракета Р-7, которую вскоре модернизировали для космоса. Она получилась на славу - исключительно надёжная, обеспечившая множество рекордов в освоении космического пространства. В модернизированном виде её используют до сих пор.

"Спутник" и "Луна"

В 1957 году первая космическая ракета - та самая Р-7 - вывела на орбиту искусственный "Спутник-1". США чуть позже решили повторить такой запуск. Однако в первую попытку их космическая ракета в космосе не побывала, она взорвалась на старте - даже в прямом эфире. "Авангард" был сконструирован чисто американской командой, и он не оправдал надежд. Тогда проектом занялся Вернер фон Браун, и в феврале 1958 года старт космической ракеты удался. А в СССР тем временем модернизировали Р-7 - к ней была добавлена третья ступень. В результате скорость космической ракеты стала совсем другой - была достигнута вторая космическая, благодаря которой появилась возможность покидать орбиту Земли. Ещё несколько лет серия Р-7 модернизировалась и совершенствовалась. Менялись двигатели космических ракет, много экспериментировали с третьей ступенью. Следующие попытки были удачными. Скорость космической ракеты позволяла не просто покинуть орбиту Земли, но и задуматься об изучении других планет Солнечной системы.

Но сначала внимание человечества было практически полностью приковано к естественному спутнику Земли - Луне. В 1959 году к ней вылетела советская космическая станция "Луна-1", которая должна была совершить жёсткую посадку на лунной поверхности. Однако аппарат из-за недостаточно точных расчётов прошёл несколько мимо (в шести тысячах километров) и устремился к Солнцу, где и пристроился на орбиту. Так у нашего светила появился первый собственный искусственный спутник - случайный подарок. Но наш естественный спутник недолго находился в одиночестве, и в этом же 1959-м к нему прилетела "Луна-2", выполнив свою задачу абсолютно правильно. Через месяц "Луна-3" доставила нам фотографии обратной стороны нашего ночного светила. А в 1966-м прямо в Океане Бурь мягко приземлилась "Луна-9", и мы получили панорамные виды лунной поверхности. Лунная программа продолжалась ещё долго, до той поры, когда американские космонавты на ней высадились.

Юрий Гагарин

День 12 апреля стал одним из самых знаменательных дней в нашей стране. Невозможно передать мощь народного ликования, гордости, поистине счастья, когда объявили о первом в мире полёте человека в космос. Юрий Гагарин стал не только национальным героем, ему рукоплескал весь мир. И потому 12 апреля 1961 года - день, триумфально вошедший в историю, стал Днём космонавтики. Американцы срочно попытались ответить на этот беспрецедентный шаг, чтобы разделить с нами космическую славу. Через месяц состоялся вылет Алана Шепарда, но на орбиту корабль не выходил, это был суборбитальный полёт по дуге, а орбитальный у США получился только в 1962-м.

Гагарин полетел в космос на космическом корабле "Восток". Это особая машина, в которой Королёв создал исключительно удачную, решающую множество всевозможных практических задач космическую платформу. Тогда же, в самом начале шестидесятых, разрабатывался не только пилотируемый вариант космического полёта, но был выполнен и проект фото-разведчика. "Восток" вообще имел множество модификаций - более сорока. И сегодня эксплуатируются спутники из серии "Бион" - это прямые потомки корабля, на котором совершён первый полёт человека в космос. В этом же 1961 году гораздо более сложная экспедиция была у Германа Титова, который целые сутки провёл в космосе. Соединённые Штаты смогли это достижение повторить только в 1963 году.

"Восток"

Для космонавтов на всех кораблях "Восток" было предусмотрено катапультное кресло. Это было мудрым решением, поскольку одно-единственное устройство выполняло задачи и на старте (аварийное спасение экипажа), и мягкую посадку спускаемого аппарата. Конструкторы сосредоточили усилия на разработке одного устройства, а не двух. Это уменьшало технический риск, в авиации система катапульт в то время уже была отлично отработана. С другой стороны, огромный выигрыш во времени, чем если проектировать принципиально новое устройство. Ведь космическая гонка продолжалась, и её выигрывал с довольно большим отрывом СССР.

Таким же образом приземлился и Титов. Ему повезло опуститься на парашюте около железной дороги, по которой ехал поезд, и его немедленно сфотографировали журналисты. Система посадки, которая стала самой надёжной и мягкой, разработана в 1965 году, в ней используется гамма-высотомер. Она служит и до сих пор. В США этой технологии не было, именно поэтому все их спускаемые аппараты, даже новые Dragon SpaceX не приземляются, а приводняются. Только шаттлы являются исключением. А в 1962 году СССР уже начал групповые полёты на космических кораблях "Восток-3" и "Восток-4". В 1963 году отряд советских космонавтов пополнился первой женщиной - Валентина Терешкова побывала в космосе, став первой в мире. Тогда же Валерий Быковский поставил не побитый до сих пор рекорд длительности одиночного полёта - он пробыл в космосе пять суток. В 1964 году появился многоместный корабль "Восход", США и тут отстали на целый год. А в 1965-м Алексей Леонов вышел в открытый космос!

"Венера"

В 1966 году СССР начал межпланетные перелёты. Космический корабль "Венера-3" совершил жёсткую посадку на соседнюю планету и доставил туда глобус Земли и вымпел СССР. В 1975-м "Венере-9" удалось совершить мягкую посадку и передать изображение поверхности планеты. А "Венера-13" сделала цветные панорамные снимки и звукозапись. Серия АМС (автоматические межпланетные станции) для изучения Венеры, а также окружающего космического пространства продолжает совершенствоваться и сейчас. На Венере условия жёсткие, а достоверной информации о них практически не было, разработчики ничего не знали ни о давлении, ни о температуре на поверхности планеты, всё это, естественно, осложняло исследование.

Первые серии спускаемых аппаратов даже плавать умели - на всякий случай. Тем не менее поначалу полёты удачными не были, зато впоследствии СССР настолько преуспел в венерианских странствиях, что эту планету стали называть русской. "Венера-1" - первый из космических аппаратов в истории человечества, предназначенный для полёта на другие планеты и их исследования. Был запущен в 1961 году, через неделю потерялась связь от перегрева датчика. Станция стала неуправляемой и смогла сделать только первый в мире пролёт вблизи Венеры (на расстоянии около ста тысяч километров).

По стопам

"Венера-4" помогла нам узнать, что на этой планете двести семьдесят один градус в тени (ночная сторона Венеры), давление до двадцати атмосфер, а сама атмосфера - девяносто процентов углекислого газа. А ещё этот космический аппарат обнаружил водородную корону. "Венера-5" и "Венера-6" многое поведали нам о солнечном ветре (потоки плазмы) и его структуре вблизи планеты. "Венера-7" уточнила данные о температуре и давлении в атмосфере. Всё оказалось ещё сложнее: температура ближе к поверхности была 475 ± 20°C, а давление выше на порядок. На следующем космическом аппарате было переделано буквально всё, и через сто семнадцать суток "Венера-8" мягко привенерилась на дневной стороне планеты. На этой станции был фотометр и множество дополнительных приборов. Главное - была связь.

Оказалось, что освещение на ближайшей соседке почти не отличается от земного - как у нас в пасмурный день. Да там не просто пасмурно, погодка разгулялась по-настоящему. Картины увиденного аппаратурой просто ошеломили землян. Помимо этого, был исследован грунт и количество аммиака в атмосфере, измерена скорость ветра. А "Венера-9" и "Венера-10" смогли показать нам "соседку" по телевизору. Это первые в мире записи, переданные с другой планеты. А сами эти станции и теперь искусственные спутники Венеры. На эту планету последними летали "Венера-15" и "Венера-16", которые тоже стали спутниками, предварительно снабдив человечество абсолютно новыми и нужными знаниями. В 1985 году продолжением программы стали "Вега-1" и "Вега-2", которые изучали не только Венеру, но и комету Галлея. Следующий полёт планируется в 2024 году.

Кое-что о космической ракете

Поскольку параметры и технические характеристики у всех ракет отличаются друг от друга, рассмотрим ракету-носитель нового поколения, например "Союз-2.1А". Она является трёхступенчатой ракетой среднего класса, модифицированным вариантом "Союза-У", который весьма успешно эксплуатируется с 1973 года.

Данная ракета-носитель предназначена для того, чтобы обеспечить запуск космических аппаратов. Последние могут иметь военное, народнохозяйственное и социальное назначение. Эта ракета может выводить их на разные типы орбит - геостационарные, геопереходные, солнечно-синхронные, высокоэллиптические, средние, низкие.

Модернизация

Ракета предельно модернизирована, здесь создана принципиально иная цифровая система управления, разработанная на новой отечественной элементной базе, с быстродействующей бортовой цифровой вычислительной машиной с гораздо большим объёмом оперативной памяти. Цифровая система управления обеспечивает ракету высокоточным выведением полезных нагрузок.

Кроме того, установлены двигатели, на которых усовершенствованы форсуночные головки первой и второй ступеней. Действует другая система телеизмерений. Таким образом повысилась точность выведения ракеты, её устойчивость и, разумеется, управляемость. Масса космической ракеты не увеличилась, а полезный выводимый груз стал больше на триста килограммов.

Технические характеристики

Первая и вторая ступени ракеты-носителя оснащены жидкостными ракетными двигателями РД-107А и РД-108А от НПО "Энергомаш" имени академика Глушко, а на третьей ступени установлен четырёхкамерный РД-0110 от КБ "Химавтоматики". Ракетным топливом служат жидкий кислород, являющийся экологически чистым окислителем, а также слаботоксичное горючее - керосин. Длина ракеты - 46,3 метра, масса на старте - 311,7 тонн, а без головной части - 303,2 тонны. Масса конструкции ракеты-носителя - 24,4 тонны. Компоненты топлива весят 278,8 тонн. Лётные испытания "Союза-2.1А" начались в 2004 году на космодроме Плесецк, и прошли они успешно. В 2006-м ракета-носитель произвела первый коммерческий полёт - вывела на орбиту европейский метеорологический космический аппарат "Метоп".

Нужно сказать, что у ракет разные возможности вывода полезной нагрузки. Носители есть лёгкие, средние и тяжёлые. Ракета-носитель "Рокот", например, выводит космические аппараты на околоземные низкие орбиты - до двухсот километров, а потому ей по силам нагрузка в 1,95 тонн. А вот "Протон" - тяжёлого класса, на низкую орбиту он может вывести 22,4 тонн, на геопереходную - 6,15, а на геостационарную - 3,3 тонны. Рассматриваемая нами ракета-носитель предназначена для всех площадок, которыми пользуется "Роскосмос": Куру, Байконур, Плесецк, Восточный, и работает в рамках совместных российско-европейских проектов.

Знакомьтесь: НПО «Энергомаш», недавно вошедшее в Объединенную ракетно-космическую корпорацию России. Это место где производят самые лучшие и мощные жидкостные ракетные двигатели в мире. Они вытягивали почти всю советскую космическую программу, а теперь тянут российскую, украинскую, южнокорейскую и, частично, даже американскую.

Здесь, в подмосковных Химках, разработаны двигатели для советско-российских ракет «Союз» и «Протон»; для российской «Ангары»; для советско-украинских «Зенита» и «Днепра»; для южнокорейской KSLV-1 и для американской ракеты Atlas-5. Но обо всем по порядку...

1. После проверки паспорта и прибытия сопровождающего, с проходной выдвигаемся в музей завода, или как тут его называют «Демонстрационный зал».

3. Владимир провел короткую, но емкую экскурсию в музее.

Видите на столе 7 сантиметровую пшикалку? Вот с нее вырос весь советский и российский космос.
НПО «Энергомаш» развился из небольшой группы энтузиастов ракетостроения, сформированной в 1921 году, а в 1929-м названной Газодинамическая лаборатория, руководителем там был Валентин Петрович Глушко, позже он же стал генеральным конструктором НПО «Энергомаш».

Диск со сферой в центре — это не модель Солнечной системы, как я подумал, а макет электроракетного космического корабля. На диске предполагалось размещать солнечные батареи. На дальнем плане — первые модели жидкостных ракетных двигателей разработки ГДЛ.

За первыми концептами 20-30-х гг. пошли реальные работы на госфинансировании. Тут ГДЛ работало уже вместе с Королевским ГИРД. В военное время в «шарашке» разрабатывали ракетные ускорители для серийных военных самолетов. Создали целую линейку двигателей, и полагали, что являются одними из мировых лидеров жидкостного двигателестроения.

Но всю погоду испортили немцы, которые создали первую баллистическую ракету А4, более известную в России под названием «Фау-2».

Ее двигатель более чем на порядок превосходил советские разработки (25 тонн против 900 кг), и после войны инженеры принялись наверстывать упущенное.

4. Сначала создали полную реплику А4 под названием Р-1, но с использованием полностью советских материалов. На этом периоде нашим инженерам еще помогали немецкие. Но к секретным разработкам их старались не подпускать, поэтому дальше наши работали сами.

5. Первым делом инженеры принялись форсировать и облегчать немецкую конструкцию, и добились в этом немалых успехов — тяга повысилась до 51 тс.

6. Первые разработки с новым типом камеры сгорания были военные. В демонстрационном зале они запрятаны в самый дальний и темный угол. А на свету — гордость — двигатели РД-107 и РД-108, которые обеспечили Советскому Союзу первенство в космосе, и позволяют России лидировать в пилотируемой космонавтике по сей день.

7. Владимир Судаков показывает рулевые камеры — дополнительные ракетные двигатели, которые позволяют управлять полетом.

8. В дальнейших разработках от подобной конструкции отказалось — решили просто отклонять маршевую камеру двигателя целиком. Проблемы с нестабильностью горения до конца решить так и не удалось, поэтому большинство двигателей конструкции КБ Глушко — многокамерные.

9. В зале имеется только один однокамерный гигант, который разрабатывался для лунной программы, но в серию так и не пошел — победил конкурирующий вариант НК-33 для ракеты Н1.

Разница их в том, что Н1 запускали на смеси кислород-керосин, а Глушко был готов запускать людей на диметилгидразине-тетраоксиде азота. Такая смесь эффективнее, но намного токсичнее керосина. В России на ней летает только грузовой «Протон». Впрочем, это ни сколь не мешает Китаю сейчас запускать своих тайконавтов именно на такой смеси.

10. Можно взглянуть и на двигатель «Протона».

11. А двигатель для баллистической ракеты Р-36М, до сих пор стоит на боевом дежурстве в ракетах «Воевода», широко известных под натовским названием «Сатана».

Впрочем, сейчас их, под названием «Днепр» тоже запускают с мирными целями.

12. Наконец добираемся до жемчужины КБ Глушко и гордости НПО «Энергомаш» — двигателю РД-170/171.

На сегодняшний день — это самый мощный кислород-керосиновый двигатель в мире — тяга 800 тс. Превосходит американский лунный F-1 на 100 тс, но достигает этого за счет четырех камер сгорания, против одной у F-1.

РД-170 разрабатывался для проекта «Энергия-Буран», в качестве двигателей боковых ускорителей. По первоначальному проекту предполагалось многоразовость ускорителей, поэтому двигатели были разработаны и сертифицированы для десятикратного использования. К сожалению, возврат ускорителей так и не был реализован, но двигатели сохраняют свои возможности.

После закрытия программы «Буран», РД-170 повезло больше чем лунному F-1 — ему нашли более утилитарное применение в ракете «Зенит». В советское время ее, так же как и «Воеводу» разрабатывало КБ «Южное», которое после развала СССР оказалось за границей. Но в 90-е политика не помешала российско-украинскому сотрудничеству, а к 1995 году, совместно с США и Норвегией начал реализовываться проект «Морской старт». Хотя он так и не вышел на прибыльность, прошел реорганизацию и сейчас решается его дальнейшая судьба, но ракеты летали и заказы на двигатели поддерживали «Энергомаш» в годы космического безденежья 90-х- начала 2000-х.

13. Как добиться подвижности узла при высоких давлениях и экстремальных температурах? Да фигня вопрос: всего лишь 12 слоев металла и дополнительные кольца бронирования, зальем меж слоев жидким кислородом — и нет проблем...

Такая конструкция позволяет жестко закрепить двигатель, но управлять полетом отклонением камеры сгорания и сопла, при помощи карданного подвеса. На двигателе он виден чуть ниже и правее центра, над панелью с красными заглушками.

14. Американцы про свой космос любят повторять: «Мы стоим на плечах гигантов». Глядя на такие творения советских инженеров понимаешь, что эта фраза всецело относится и к российской космонавтике. Та же «Ангара» хоть и детище уже российских конструкторов, но ее двигатель — РД-191 эволюционно восходит к РД-171.

Точно так же «половинка» РД-171, под названием РД-180 внесла свой вклад, и в американскую космонавтику, когда «Энергомаш» в 1995 году победил в конкурсе Lockheed Martin. Я спрашивал, не было ли в этой победе пропагандистского элемента — могли ли американцы заключить контракт с русскими для демонстрации завершения эры соперничества и начала сотрудничества в космосе? Мне не ответили, но рассказали про офигевшие глаза американских заказчиков, когда они увидели творения сумрачного химкинского гения. По слухам, характеристики РД-180 почти вдвое превышали характеристики конкурентов. Причина в том, что в США так и не освоили ракетные двигатели с закрытым циклом. В принципе, можно и без него, тот же F-1 был с открытым циклом или Merlin от SpaceX. Но в соотношении «мощность/масса» двигатели закрытого цикла выигрывают, хоть и проигрывают в цене.

Вот тут на видео испытаний двигателя Merlin-1D видно как из трубки рядом с соплом хлещет струя генераторного газа:

15. Наконец, завершение экспозиции — надежда предприятия — двигатель РД-191. Это пока самая младшая модель семейства. Он создавался для ракеты «Ангара», успел поработать в корейской KSLV-1, и его рассматривает в качестве одного из вариантов американская компания Orbital Scienses, которой понадобилась замена самарского НК-33 после аварии ракеты Antares в октябре.

16. На заводе эту троицу РД-170, РД-180, РД-191 в шутку называют «литр», «поллитра» и «четвертинка».

17. На заводе много интересного, а главное получилось увидеть, как такое чудо инженерной мысли создается из кучи стальных и алюминиевых болванок.

Истории советского ракетостроения почти сто лет. Этапы тернистого пути науки в полной мере отражают все катаклизмы и гримасы советской истории.

Однако ничто не смогло помешать выдающимся российским советским ученым за короткий срок вывести СССР на лидирующие позиции по ракетостроению.

Доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР Юрий Григорьев восстанавливает картину побед и поражений отечественного ракетостроения.

К концу войны в Красной Армии было свыше 500 дивизионов реактивной артиллерии.

Спасительные «Катюши»

Русская «Катюша», появление которой знаменовало подведение итогов определенного этапа развития ракетостроения в России, была продемонстрирована за несколько дней до начала Великой Отечественной войны (15 - 17 июня 1941 года) на смотре образцов вооружения Красной Армии.

К концу войны в Красной Армии было свыше 500 дивизионов реактивной артиллерии. Всем очевиден тот факт, что «Катюшам» принадлежит значительная роль в победе над гитлеровской Германией.

Путь, проделанный русскими учеными от первых реактивных двигателей до экспериментальных боевых машин БМ-13, оказался нелегким, составив без малого двадцать лет.

Тихомиров Николай Иванович (1860 - 1930) . В 1921 году по его предложению началось создание реактивной артиллерии на качественно новой энергетической основе - бездымном порохе. Впервые решил задачу устойчивого горения пироксилинового пороха в ракетной камере. Развернул на этой основе опытно-конструкторские работы, организовал Газодинамическую лабораторию (ГДЛ).

Зарождение отечественного ракетостроения связывают с созданием в 1921 году в Москве научно-исследовательской и опытно-конструкторской лаборатории по разработке ракетных двигателей и ракет, которую возглавил инженер Н.И. Тихомиров.

Лангемак Георгий Эрихович (1898-1938) . Основоположник исследований по конструированию реактивных снарядов на бездымном порохе, начатых им в 1928 году. Возглавлял создание реактивной артиллерии как научный руководитель проблемы и главный инженер института. Завершил исследования, обеспечившие повышение характеристик реактивных снарядов до уровня, с которым они были приняты на вооружение наземных войск.

С 1928 года эта лаборатория стала называться Газодинамической Лабораторией (ГДЛ). В ней начинал свои работы по конструированию реактивных снарядов на бездымном порохе Г.Э. Лангемак.

Петропавловский Борис Сергеевич (1898-1933). Возглавлял в 1930-1933 годах разработку в ГДЛ реактивных снарядов и пусковых установок. Довел опытно-конструкторские работы до первых официальных испытаний опытных образцов на земле и в воздухе. Способствовал созданию Реактивного научно-исследовательского института.

После смерти Тихомирова в 1930 году начальником ГДЛ назначают инженера Б.С. Петропавловского, возглавившего разработку реактивных снарядов и пусковых установок. ГДЛ перевели в Ленинград и разместили в здании Главного Адмиралтейства в Петропавловской крепости.

Иоанновский равелин Петропавловской крепости. Здесь расположилась ГДЛ

Петропавловский Борис Сергеевич с сотрудниками ГДЛ

В 1931 году в Москве появляется Московская группа изучения реактивного движения (ГИРД), начавшая в 1932 году работы по проектированию авиационного жидкостно-реактивного двигателя ОР-2, ракетоплана РП-1 и баллистической ракеты, которая 17 августа 1933 года поднялась на высоту 400 м, а после модификации - на 1500 м.

За работой. Справа стоит Ф. А. Цандер

Ракеты, разработанные в СССР в группе ГИРД (Группа Исследования Реактивного Движения)

Чуть позже в Москве на базе ленинградской ГДЛ и московского ГИРД 21 сентября 1933 года создают Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Начальником РНИИ назначили И.Т. Клейменова, его замeститeлeм стал Г.Э. Лангемак.

В ТС института входили:

В Технический Совет института вошли: Г.Э. Лангемак (председатель), В.П. Глушко, В.И. Дудаков, С.П. Королев, Ю.А. Победоносцев и М.К. Тихонравов.

Позднее эта организация стала называться Научно - Исследовательский Институт Тепловых Процессов (НИИТП). Нынче это ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша».

Была спроектирована крылатая управляемая ракета с двигателем ОРМ-65

Группой С.П. Королева была спроектирована крылатая управляемая ракета 301 с двигателем В.П. Глушко ОРМ-65, которая предназначалась для пуска с тяжелого бомбардировщика ТБ-3 на дальность до 10 км.

Она имела размах крыльев 2,2 м, длину 3,2 м и стартовый вес 200 кг. Проводились летные испытания этой ракеты. Был также создан планер РП-318-1, снабженный реактивным двигателем.

Был построен планер РП-318-1, снабженный реактивным двигателем

В декабре 1937 года в СССР на вооружение были приняты реактивные снаряды ("Эрэсы") подвешиваемые под крылом самолета. Они устанавливались на истребителях И-15, И-16, И-153 и бомбардировщиках СБ, успешно применялись на Халхин-Голе, позднее в Великую Отечественную войну устанавливались на истребителях Яковлева и Лавочкина, штурмовиках Ильюшина и других самолетах.

"Эрэсы" подвешиваемые под крылом самолета. Они устанавливались на истребителях И-15, И-16, И-153

Но вернемся в судьбоносный для ракетостроения июнь 1941 года, когда «Катюша» была официально представлена первым руководителям страны Советов.

Присутствовавшие на смотре образцов вооружения Красной Армии Нарком обороны С.К. Тимошенко, Начальник Генштаба Г.К. Жуков, Нарком вооружений Д.Ф. Устинов, Нарком боеприпасов Б.Л. Ванников дали высокую оценку новому ракетному оружию.

Пусковая установка БМ-13 - легендарная "Катюша"

Решение же о развертывании серийного производства реактивных снарядов М-13 и пусковой установки БМ-13, было принято 21 июня 1941 года буквально за несколько часов до начала войны!

Части, вооруженные такими реактивными установками, назывались гвардейскими минометными частями. Попытки немцев противопоставить "Катюше" пяти-, шести- и десятиствольный миномет оказались неэффективными.

Арест органами НКВД С.П. Королева и В.П. Глушко

Бутырская тюрьма в которую поместили С.П. Королева и В.П. Глушко

Фото В.П. Глушко из личного дела НКВД

Фото С.П. Королева из личного дела НКВД

С.П. Королев и В.П. Глушко встретились только в 1942 году в Казани

Другие направления работ в области ракетостроения в СССР во время войны не развивались. Конечно, когда началась война, и враг оказался на подступах к Москве и Ленинграду, разрабатывать баллистические ракеты дальнего действия было бессмысленно. Но была и другая причина: репрессии в предвоенные годы.

В 1937 году в период нахождения Н.И.Ежова на посту Наркома внутренних дел один из сотрудников РНИИ написал клеветнический донос, в котором назвал вредителями группу своих коллег. Все перечисленные им «вредители» были арестованы. И.Т. Клейменов и Г.Э. Лангемак вскоре были расстреляны, а В.П. Глушко и С.П. Королев получили по 8 лет лагерей.

В конце 1938 года, когда Ежов был освобожден от занимаемой должности (расстрелян в 1940 г), его место занял Л.П.Берия, который 10 января 1939 года подписал приказ об организации в структуре НКВД особых технических бюро, предназначенных для использования заключенных, имеющих специальные технические знания. В народе их называли «шарашками».

В одной из таких «шарашек» и работали В.П. Глушко и С.П. Королев. Сняли судимость и досрочно освободили их только в июле 1944 года, а реабилитировали в 1956 году.

Главные конструкторы: А.Ф.Богомолов, М.С.Рязанский, Н.А.Пилюгин, С.П.Королёв, В.П.Глушко, В.П.Бармин,В.И.Кузнецов. Космодром Байконур. 1957

Немецкие проекты не пригодились

С немецкими ракетами советские специалисты впервые познакомились ещё во время войны в 1944 году, когда наступающая Красная Армия заняла территорию немецкого ракетного полигона в Польше. Туда прибыли советские инженеры, которым удалось найти сохранившуюся камеру сгорания, куски топливных баков, детали корпуса ракеты и многое другое.

Все собранные находки были привезены в Москву, их изучением занялись специалисты. После капитуляции Германии в советскую зону оккупации было направлено много советских инженеров — специалистов в разных видах техники и технологий - среди них В.Ф.Болховитинов, А.М.Исаев, Б.Е.Черток, В.И.Кузнецов, В.П.Бармин, В.П.Мишин, Н.А.Пилюгин, С.П.Королев, В.П.Глушко. В

Все члены будующего совета главных гонструкторов были командированы в германию для изучения немецкой ракетной техники

Пенемюнде они увидели не только Фау-2, но и ряд малых ракет: "Рейнтохтер", "Рейнботе", "Вассерфаль", "Тайфун". Другой немецкий ракетный центр - Нордхаузен, подземный завод, где работали узники концлагерей, тоже находился в советской зоне оккупации, но был захвачен американскими войсками. В июле 1945 года американцы вывели войска из Нордхаузена, но вывезли оттуда все, что смогли. На следующий же день там появились советские специалисты.

Некоторое время спустя в Германии был создан "Институт Рабе" - организация по изучению немецкой ракетной техники, который находился в Бляйхероде - маленьком городке в глубине советской зоны оккупации. Работали там, в основном, немцы - бывшие участники немецкой ракетной программы, однако, как правило, они не были ведущими специалистами, поскольку основные специалисты немецкого ракетного проекта во главе с Брауном были вывезены в США. Из крупных немецких специалистов остался только Гельмут Греттруп, который в Пенемюнде руководил разработками систем управления для ракет.

Гельмут ГРЕТТРУП немецкий инженер-ракетчик, специалист по системам управления, заместитель доктора Штейнхофа (руководителя группы управления баллистических и управляемых ракет в Пенемюнде)

Осенью 1945 г. был создан более крупный институт «Нордхаузен», в состав которого вошел и институт «Рабе». Начальником института «Нордхаузен» стал Л.М. Гайдуков, а его заместителем и главным инженером — С. П. Королев. Для восстановления всей документации, необходимой для производства ракет, в городе Зоммерде, близ Эрфурта, было образовано совместное советско-немецкое ОКБ.

Изучался самолет-снаряд Фау-1

Восстановлением наземного оборудования занимался институт «Берлин», главным инженером которого был назначен В.П. Бармин. Общий размах работ был настолько большим, что пришлось размещать заказы по всей советской оккупационной зоне Германии на сохранившихся заводах.

Советские заказы выполнялись охотно, поскольку за них расплачивались самым дорогим по тому времени — продовольственными пайками. В 1946 году было решено организовать перевод немецких специалистов из Германии в СССР. Для осуществления этой операции, которой руководил генерал-полковник И.А.Серов, было привлечено до 2500 солдат и сотрудников контрразведки.

Ранним утром 22 октября 1946 г. к домам, где жили немецкие специалисты, подъехали армейские грузовики. Сотрудник МВД, сопровождаемый переводчиком и группой солдат, будил обитателей дома, зачитывал им приказ об их немедленной отправке в СССР для продолжения работы, просил взять с собой членов семьи и любые вещи, которые они хотели вывезти. Приказано было также разрешить ехать в СССР любой женщине, которую немецкий специалист захочет взять с собой, даже если это не жена. Применять физическое насилие категорически запрещалось.

Предписывалось брать все вещи, которые немцы пожелают, вывозили даже рояли. Жена одного немецкого специалиста категорически отказывалась уезжать, потому что у нее были две коровы, которые обеспечивали молоком ее детей. Спорить с нею не стали, погрузили и коров.

Семьи и багаж грузились на автомобили и следовали на вокзалы, где их ждали готовые к отправке железнодорожные составы. Когда в Нордхаузен прибыли железнодорожные поезда с пассажирами и товарными вагонами, русские и немцы собрались в ресторане на банкет, который продлился до часу ночи. А утром началась эвакуация. В СССР прибыло более 200 немецких специалистов по ракетной технике, а вместе с семьями около 500 человек.

Среди них насчитывалось 13 профессоров, 32 доктора-инженера, 85 дипломированных инженеров и 21 инженер-практик. Из Германии с СССР ушел также состав, в котором находилось специальное оборудование и несколько собранных ракет Фау-2.

Изучение немецкой ракеты Фау-2

Приехавших немецких ученых и инженеров разместили на острове Городомля (озеро Селигер) в жилом городке крупного научно-исследовательского института, перебазированного в другое место. Питание было хорошим. Платили немцам от 4 до 6 тыс. рублей в месяц, советские конструкторы такого же ранга получали меньше. По выходным дням немцев периодически вывозили в Москву, в театры и музеи.

В сентябре 1947 г. советские и немецкие специалисты-ракетчики выехали на Государственный центральный полигон, расположенный в междуречье Волги и Ахтубы рядом с посёлком Капустин Яр. Ехали в специальном поезде-лаборатории, который был сформирован ещё в Германии.

Жилые вагоны обеспечивали хорошие условия для работы и отдыха. Возникавшие проблемы обсуждались на заседаниях Государственной комиссии, в состав которой входили Д.Ф.Устинов, И.А.Серов и другие ответственные лица, а председателем был маршал артиллерии Н.Д.Яковлев.

Первый пуск ракеты Фау-2 состоялся 18 октября 1947 г. в 10 часов 47 мин. Ракета пролетела 207 км и, отклонясь на 30 км от курса, разрушилась в плотных слоях атмосферы. Вторая ракета пролетела 231 км, но отклонилась на 180 км. Немецкие ученые и их помощники получили премии — по 25 тыс. рублей каждый. По тем времени это были большие деньги.

Работавшим на Городомле немецким специалистам поручили сконструировать более мощную ракету «Г-1», главным конструктором которой назначили Гельмута Греттрупа. Работа над этим проектом продолжалась несколько лет, но реализован он не был. Следующей разработкой немецких специалистов была ракета "Г-2", способная доставлять боеголовку весом в одну тонну на расстояние свыше 2500 км.

Было рассмотрено около десятка вариантов компоновки ракеты, но реализован этот проект тоже не был. Затем немецким специалистам поручили разработку ещё более мощной ракеты "Г-4" с дальностью стрельбы 3000 км и боевой нагрузкой в 3 тонны, однако реализован этот проект также не был. Последней разработкой группы Греттрупа стал проект "Г-5", но он не был доведен до завершения.

Немецкие специалисты работали изолированно, никто из них не получал советского гражданства, не допускался к нашим конкретным разработкам и не занимал никаких крупных постов. Разработанные ими материалы изучались нашими специалистами, при необходимости заимствовались некоторые конструкторские, технологические или методические решения, но ни один из проектов, разработанных немцами, в дальнейшую разработку не пошёл.

Когда интерес к немецким идеям у главных советских конструкторов иссяк, они обратились в Правительство с предложением отпустить немцев домой, что и было сделано. В октябре 1950 года немецкие специалисты были возвращены в Германию. Г. Греттруп покинул СССР позднее, в конце 1953 года.

На перроне вокзала в Берлине агенты американской разведки усадили его в свою машину и вывезли в Западную Германию, где его допрашивали, потом предложили руководящую работу в Штатах у его друга фон Брауна, но Г. Греттруп отказался. Американские спецслужбы, обозлённые его отказом, долго не давали ему устроиться на работу.

Государственное мышление на службе ракетостроения

И.В. Сталин

Началом создания ракетной промышленности СССР по праву считается 1946 г., когда наркоматы были переименованы в министерства, а 13 мая 1946 года И.В.Сталин подписал «Постановление Совета Министров СССР №1017-419. Сов.секретно (особая папка). Вопросы реактивного вооружения».

Этим Постановлением был создан Специальный Комитет по реактивной технике при Совете Министров СССР. Председателем Комитета был назначен Г.М.Маленков, его заместителем Д.Ф.Устинов - министр вооружений СССР. В Постановлении были:

• сформулированы основные функции Комитета
• определены головные министерства и ведомства по разработке и производству реактивного вооружения
• создана новая структура управлений в этих министерствах
• назначены ответственные руководители по всем направлениям работ
• созданы новые научно-исследовательские институты
• решены финансовые вопросы
• а также предусмотрена подготовка и переподготовка студентов ряда высших учебных заведений по специальностям ракетостроения

В п.32. Постановления было сказано: «Считать работы по развитию реактивной техники важнейшей государственной задачей и обязать все министерства и ведомства и организации выполнять задания по реактивной технике как внеочередные».

Затем начали создаваться КБ и НИИ. В Министерстве вооружений в Подлипках (ныне г. Королев) создается Государственный союзный головной научно-исследовательский институт №88 (НИИ-88). главным конструктором баллистической ракеты дальнего действия (изделия №1) 9 августа 1946 года Д.Ф.Устинов назначил С.П. Королёва.

Позднее на базе ряда подразделений НИИ-88 и опытного завода было создано ОКБ-1, директором и главным конструктором которого стал также С.П.Королев. Были также созданы:

• В Министерстве авиационной промышленности - Конструкторское бюро по ракетным двигателям (гл. конструктор В.П.Глушко)
• В Министерстве промышленности средств связи - НИИ по разработке аппаратуры и радиосвязи для ракет (гл. конструктор М.С. Рязанский)
• В Министерстве судостроительной промышленности - Институт по гироскопам (гл. конструктор В.И. Кузнецов)
• В Министерстве машиностроения и приборостроения - Конструкторское бюро по разработке стартовых комплексов (гл. конструктор В.П. Бармин)

Главными конструкторами КБ, созданных при министерствах стали:

Позднее были созданы специализированные конструкторские бюро:

• в Москве (гл. конструктор А.Д. Надирадзе)
• в Реутове Московской области (гл.конструктор В.Н.Челомей)
• в Красноярске (гл.конструктор М.Ф. Решетнев)
• в Златоусте (гл. конструктор В.П.Макеев)
• в Куйбышеве (гл. конструктор Д.И.Козлов)
• в Днепропетровске (гл. конструктор М.К.Янгель)

Главными конструкторами специализированных КБ стали

Министром общего машиностроения был назначен Сергей Александрович Афанасьев

В 1965 году было образовано Министерство общего машиностроения, которое объединило практически всю ракетно-космическую промышленность СССР. Министром был назначен Сергей Александрович Афанасьев. В результате грамотной государственной политики в СССР в области ракетостроения было разработано несколько приоритетных направлений:

Баллистическая жидкостная ракета Р5М с ядерной боеголовкой

1. Первая в мире баллистическая жидкостная ракета Р5М с ядерной боеголовкой, дальность стрельбы 1200 км (гл. конструктор С.П. Королёв), пуск которой с реальным ядерным зарядом был осуществлен 2 февраля 1956 года.

МБР наземного базирования (МБР) Р-7

2. Первая в мире межконтинентальная жидкостная баллистическая ракета наземного базирования (МБР) Р-7, первый успешный пуск которой был проведен 21 августа 1957 года, принятая на вооружение в 1960 году с забрасываемым весом 2 т и дальностью стрельбы 12000 км (гл.конструктор С.П.Королев).

Ракета-носитель «Союз», созданная на базе МБР Р-7

3. Первая в мире ракета-носитель «Союз», созданная на базе МБР Р-7, которая 4 октября 1957 года вывела на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли, а 12 апреля 1961 года первый в мире пилотируемый космический корабль, на котором Юрий Гагарин открыл человечеству дорогу в космос (гл. конструктор С.П. Королёв).

Баллистическая ракета подводных лодок - жидкостная ракета Р-29

4. Первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета подводных лодок (БРПЛ) - жидкостная ракета Р-29, забрасываемый вес 1,1 т, дальность стрельбы 7800 км, принятая на вооружение в 1974 г. (гл. конструктор В.П. Макеев).

БРПЛ с 10 боевыми блоками - твердотопливная ракета Р-39

5. Первая в мире БРПЛ с 10 боевыми блоками - твердотопливная ракета Р-39, забрасываемый вес 2,55 т, дальность стрельбы 8300 км, оснащенная уникальной амортизационной ракетно-стартовой системой (АРСС), обеспечивающей старт из подледного положения, принятая на вооружение в 1983 г. (ген. конструктор В.П. Макеев).

Подвижный грунтовый ракетный комплекс (ПГРК)

МБР подвижного грунтового базирования - твердотопливная ракета РТ-2ПМ «Тополь» с моноблоком

Пусковая установка твердотопливной ракеты РТ-2ПМ «Тополь»

6. Первая в мире МБР подвижного грунтового базирования - твердотопливная ракета РТ-2ПМ «Тополь» с моноблоком, забрасываемый вес 1 т, дальность стрельбы 10000 км, принятая на вооружение в 1988 г. (гл. конструктор А.Д. Надирадзе).

Боевой железнодорожный ракетный комплекс (БЖРК)

МБР подвижного железнодорожного базирования -твердотопливная ракета РТ-23УТТХ (10 боевых блоков)

Пусковой вагон БЖРК с поднятым контейнером

7. Первая в мире МБР подвижного железнодорожного базирования -твердотопливная ракета РТ-23УТТХ (10 боевых блоков), забрасываемый вес 4,05 т, максимальная дальность стрельбы 10000 км, принятая на вооружение в 1989 году (ген. конструктор В.Ф. Уткин).

Ракета-носитель, способная вывести на орбиту космический аппарат или космическую станцию весом до 100 т - ракета-носитель Энергия»

Последний пуск ракеты-носителя «Энергия», когда на орбиту был выведен орбитальный корабль «Буран» (без пилотов)

8. Первая в мире ракета-носитель, способная вывести на орбиту космический аппарат или космическую станцию весом до 100 т - ракета-носитель Энергия» (ген. конструктор В.П.Глушко).

Первый пуск этой ракеты с 75 тонным прототипом орбитальной лазерной платформы был осуществлен 15 мая 1987 года.

Второй, к сожалению, последний пуск ракеты-носителя «Энергия» был проведен 15 ноября 1988 г, когда на орбиту был выведен орбитальный корабль «Буран» (без пилотов), который два раза обогнул Землю, потом спустился с орбиты, развернулся над космодромом Байконур и в автоматическом режиме приземлился с высокой точностью.

Сверхзвуковые крылатые ракеты морского базирования:

9. Первые в мире сверхзвуковые крылатые ракеты морского базирования: «Базальт», «Гранит» и др. (ген.конструктор В.Н.Челомей).

Трагические потери

Анализируя факты и события, связанные с развитием ракетостроения в новейшей истории России, можно утверждать, что судьба отечественного ракетостроения, сложилась трагически.

1. Производство ракеты-носителя «Энергия» было прекращено, а имевшийся задел уничтожен.

2. Производство «Бурана» также прекращено, из уже построенных - два были уничтожены на Байконуре, остальные выставлялись на всеобщее обозрение в Центральном парке культуры в Москве и за рубежом.

3. Не создано ни одной новой ракеты-носителя. Выводы аппаратов на космические орбиты до сих пор осуществляются:

• ракетами - носителями типа «Союз», являющимися модификациями королевской ракеты Р-7 (полезная нагрузка до 8,8 т)
  
• ракетой - носителем «Протон», начало эксплуатации 1965 год (гл.констрктор В.Н.Челомей), и ее модификации (полезная нагрузка до 22 т
  
• ракетами - носителями «Рокот», «Стрела» и «Днепр»
  

Последние три ракеты, это снятые с боевого дежурства в связи с завершением сроков эксплуатации и переоборудованные МБР УР-100НУТТХ (ген. конструктор В.Н.Челомей) и Р-36М УТТХ (ген. конструктор В.Ф.Уткин). Когда все эти МБР закончатся, указанные ракеты-носители исчезнут.

4. Все 36 МБР РТ-23УТТХ и 12 железнодорожных составов, в которых они размещались, уничтожены.

5. Все 120 БРПЛ Р-39 уничтожены, а все 6 ПЛ проекта 94,1 в которых они размещались, выведены из боевого состава ВМФ, 3 из них уже утилизированы.

6. Новейшие жидкостные БРПЛ «Синева», забрасываемый вес 2,8 т (4 средних или 10 малых боевых блоков), максимальная дальность стрельбы с уменьшенным числом блоков - 11547 км, принятая на вооружение в 2007 г, и ее модернизированный вариант ракета «Лайнер» (ген. конструктор В.Г.Дегтярь), устанавливаются только в устаревшие ПЛ проекта 667БРМ, прошедшие заводской ремонт, срок боевой эксплуатации которых приходит к концу, а новых ПЛ под эти ракеты не строится. Следовательно, в ближайшие годы эти новейшие ракеты останутся только в воспоминаниях разработчиков и моряков.

7. Новые ПЛ (проекта 955) строятся только под ракету «Булава», забрасываемый вес 1,15 т, которая находится на завершающей стадии испытаний (ген.конструктор Ю.С.Соломонов). Головной корабль проекта 955 «Юрий Долгорукий» (12 шахт), заложенный в 1996 году, в январе 1913 года зачислен в состав 31-ой дивизии подводных лодок Северного флота, базирующейся в Гаджиево Мурманской области и заступит на боевое дежурство в Мировом океане после января 2014 года.

Нетрудно посчитать, что суммарный забрасываемый вес всего боекомплекта этой ПЛ составит 13,8 т. Если на последующих ПЛ проекта 955 число шахт будет увеличено до 20, то эта величина возрастет до 23 т. Напомним, что суммарный забрасываемый вес всего боекомплекта одной американской ПЛ «Огайо» (24 шахты) с ракетами «Трайдент-2», принятыми на вооружение в 1990 году, с забрасываемым весом 2,8 т (как у нашей «Синевы») и максимальной дальностью стрельбы с уменьшенным числом блоков 11300 км (почти как у нашей «Синевы»), составляет 67,2 т. Американская ракета «Трайдент-1» с забрасываемым весом 1,28 т давно снята с вооружения.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1.Баллистическая ракета «Булава». Технические характеристики. Справка.

2.Виктор Чирков - главком ВМФ. "Юрий Долгорукий" заступит на боевое дежурство через год.

3.Григорьев Ю.П. - Ракетно-космическая промышленность. «Военно-промышленный комплекс». Энциклопедия. Том 1 . Москва, Военный Парад. 2005.

4.Григорьев Ю.П. От гонки вооружений ХХ века к потере ядерного паритета в XXI. Независимое военное обозрение №11, 2006

5.Григорьев Ю.П. Проблемы отечественной космонавтики. ОРУЖИЕ РОССИИ. Информационное агентство. Москва, 21 июля 2012

Глава 1

Введение в ракетно-космическую технику

Этапы развития ракет и ракетной техники

История развития ракет восходит к глубокой древности. Появление ракет неразрывно связано с изобретением пороха, продукты сгорания которого создают реактивную силу, способную сообщить ракете сравнительно высокую скорость. В литературе указывается, что рецепт изготовления пороха был известен в Китае, Индии, арабских странах, но где порох появился впервые до настоящего времени неизвестно. Считается, что в Китае ракеты («огненные стрелы») применялись еще в X – XII веках.

Использование ракет в качестве оружия всегда обуславливалось относительно высокими энергетическими возможностями реактивных устройств, что делало ракеты эффективными при боевом применении. Однако постоянное соперничество других видов метания снарядов, как правило, приводило на многих этапах создания ракет к отказу от использования последних. В основном причиной отказа была низкая точность попадания в цель ракетами по сравнению с конкурирующими системами. Это связано с тем, что в неракетных системах сообщение требуемой скорости снаряду, пуле и т. д. производится на коротком участке движения снаряда по направляющей, которую можно достаточно точно навести в цель.

В результате этого сориентировать вектор скорости бросания снаряда, величина которого формируется при движении снаряда в стволе, можно сориентировать более или менее точно, и на него относительно мало влияют внешние условия полета снаряда. Однако эти же условия требуют сообщения снаряду больших ускорений, а, следовательно, и больших нагрузок, вызываемых реакциями, действующими на метательное устройство. Это заставляет изготавливать неракетную метательную систему значительно более тяжелой по сравнению с массой снаряда (в сотни раз).

В ракетной системе сообщение скорости снаряду происходит в основном вне пусковой установки, на сравнительно длинном участке траектории полета. Это приводит к тому, что ускорения снаряда невелики, поэтому невелики и нагрузки на систему метания. Вес ракетной метательной системы становится сравнимым с весом ракеты, и может отличаться всего в несколько раз.

Широкое распространение «огненные стрелы» получили в Индии. Европейцы (англичане) впервые столкнулись с «огненными стрелами» в период колонизации Индии. Изучением их занялся военный инженер полковник Вильям Конгрев. Он вывез ракеты в Англию, усовершенствовал их, и добился принятия ракет на вооружение английской армии. Ракеты достаточно широко и успешно использовались в боевых действиях английской армии. Так в 1807 году во время войны с Наполеоном английский флот при осаде Копенгагена практически полностью уничтожил город с помощью ракет. выпуск 2 стр. 152 рис. 7; стр. 159 рис. 11. Появление ракет на вооружении Англии заставило заняться ими в других странах.

В России ракеты описываются в «Уставе» Анисима Михайлова, написанного им в 1607-1621 г. При Петре I ракеты широко применялись в русской армии. В начале 80-х годов XVII века в Москве было учреждено «Ракетное заведение», которое затем было переведено в Санкт-Петербург. В начале XVIII века в нем была создана сигнальная ракета, которая состояла на вооружении русской армии больше полутора веков. вып. 2, стр. 159 рис 11.

Одним из первых создателей боевых ракет для русской армии был генерал Александр Дмитриевич Засядко (1779 – 1837 г.) Им были созданы удачные рикошетные и зажигательные ракеты, которые использовались в ракетных ротах и батареях русской армии.

В 40-х годах прошлого столетия русский ученый генерал Константинов К. И. разработал научные основы расчета и проектирования пороховых ракет. выпуск 2 стр. 160 рис. 12. Используя его методики были созданы ракеты с дальностью стрельбы до 4-5 км, которые стали эффективным оружием русской армии.

Однако развитие во второй половине XIX века нарезной артиллерии, позволившей получить большую дальность стрельбы и более высокую точность и меньшее рассеивание попадания вытеснило ракеты. Как уже отмечалось, воздействие внешних нагрузок (аэродинамических, вызванных неточностью изготовления снаряда, метательной установки и др.) на снаряд при полете на участке разгона под действием реактивной силы приводят к большим угловым отклонениям вектора скорости снаряда от требуемого значения, а следовательно и к отклонениям параметров движения снаряда по траектории. Эти отклонения значительно превышали аналогичные отклонения артиллерийских орудий, разработанных во второй половине XIX века, точность стрельбы ракетами была много ниже, чем точность попадания снарядов при стрельбе из этих орудий. Это явилось причиной отказа от использования ракет в качестве снарядов для поражения целей.

В ходе развития методов вооруженной борьбы в период бурного развития науки и техники в конце XIX – начале XX веков наметился переход к позиционным войнам, ведение которых требовало огромного напряжения всего экономического и морального потенциала стран – противников и расходования больших людских ресурсов, организации управления хозяйством этих стран, маневра силами и средствами по территории страны.

В ходе таких войн постоянно возрастали требования к возможности поражения объектов противника на значительном удалении от переднего края вооруженной борьбы сражающихся армий. К таким объектам относились центры управления, узлы коммуникаций всех типов, важнейшие центры энергоснабжения, производства промышленной продукции, скопления войск, боевой техники, основные склады различных запасов. Для нанесения морального ущерба населению страны и для сокращения его трудовых ресурсов считалось возможным нанесение ударов по крупным населенным пунктам противника.

Одной из первых попыток создания средств доставки боевого снаряда в глубокий тыл противника (по понятиям того времени) было создание в Германии в ходе первой мировой войны сверхдальнобойного оружия, предназначенного для обстрела целей, расположенных на удалении от орудия на 200-250 км.

Уникальный опыт использования этого орудия показал, что эффективность такой метательной системы крайне низка. Для доставки к цели снаряда весом 7 килограмм потребовалось создать орудие весом 350 тонн, обладающее малой скорострельностью, имеющее очень низкую живучесть в связи с крайне высокой нагрузкой на ствол при выстреле.

Кроме того, круговое отклонение снаряда от точки прицеливания, равное 2 км, было столь велико, что реально мог быть осуществлен обстрел площадных целей типа крупного города, таким был Париж. Это показало, что при подобных параметрах рассеивания повышение эффективности до приемлемого уровня может быть достигнуто только за счет резкого увеличения (в сотни раз) массы боевого заряда. То есть на пути использования для доставки такого заряда к цели ствольных систем добиться успеха было невозможно.

Развитие авиации в первые два десятилетия XX века могло позволить предположить, что использование самолетов решит поставленную задачу. Уже в конце первой мировой войны во всех крупных воюющих странах были созданы бомбардировщики, способные доставлять до тонны и больше бомбовой нагрузки на дальность 300-350 км (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V в Германии), (Handley Page H-12, Handley Page H-15 в Англии), (Илья Муромец в России), (Martin MB в США). Правда, в период первой мировой войны практически не было осуществлено ни одного авиационного налета на глубокие тыловые объекты противников, кроме нескольких бомбовых ударов, совершенных немецкими дирижаблями. Но накопленный опыт применения авиации для атаки наземных войск противника на переднем крае и ближних войсковых тылах, тенденция развития авиации (повышения дальности полета, скорости, грузоподъемности, развитие вооружения самолета) позволили создать теории авиационных войн, основоположники которых доказывали, что в таких войнах практически только силами авиации можно подавить сопротивление противника, нанести непоправимый ущерб экономике противника и деморализовать население. Но авторы этих теорий не учли боевые способности развивающихся средств ПВО, построенных на применении современной истребительной авиации, зенитной артиллерии, средств раннего обнаружения атакующих самолетов противника, средств связи и управления. Развитие ПВО позволяло осуществить маневр даже ограниченными силами, обеспечивая местное противодействие в оборонительных средствах.

Понимание этого привело к тому, что в странах имеющих развитую научно-техническую базу (США, СССР, Германия) возникла идея создания боевых летательных аппаратов-роботов, сочетающих возможности самолетов в достижении удаленных целей, имеющих на борту значительную полезную нагрузку с повышением надежности выполнения задачи при сравнимых затратах материальных средств на создание и производство этих аппаратов, либо за счет массового их применения в относительно дешевом варианте, либо за счет повышения их неуязвимости при полете по таким траекториям и с такой скоростью, что делало недосягаемыми для средств ПВО того времени. Наибольших успехов в реализации этой идеи добились немецкие ученые и инженеры. В значительной степени это объяснялось тем, что в европейских странах – победительницах в первой мировой войне (Англия, Франция, Италия), в США и СССР большое влияние было уделено развитию оправдавшей себя военной авиации. А в Германии Версальский мирный договор запрещал иметь и разрабатывать такую авиацию, и силы ученых были направлены на создание нетрадиционных средств нападения, инструмента подавления тыловых целей, на который не распространялись ограничения мирного договора. Таким инструментом оказались беспилотный крылатый самолет-снаряд V-1 (FZG-76) и баллистическая ракета V-2 (A4).

В Германии, которая в значительной степени сохранила научный и технический потенциал, а в середине 30-х годов получила экономические возможности создания новых систем вооружения удалось создать значительно более мощный и более эффективный, чем в других странах беспилотный баллистический аппарат и спроектировать агрегаты наземного оборудования, организовать его массовое производство, а также производство агрегатов наземного оборудования, произвести испытания всего боевого ракетного комплекса, найти, создать и опробовать организационные и эксплуатационные принципы применения.

Создание беспилотных летательных аппаратов типа самолетов-снарядов V-1 и управляемых баллистических ракет V-2 и использование опыта их эксплуатации и боевого применения резко активизировало работы над аналогичными системами вооруженной борьбы, ведущимися в различных странах мира, особенно в СССР и США.

Именно постановка на борт баллистической ракеты системы управления позволила повысить точность стрельбы ракеты по малоразмерным целям и сделать ее конкурентно-способной по эффективности любой метательной системе.

В Советском Союзе в марте 1946 года на первой послевоенной сессии Верховного Совета СССР в числе других первостепенных задач развития страны называлась задача обеспечения работ по развитию реактивной техники. В 1946 году Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР принимается решение о создании новых и развитии существующих научно-исследовательских, опытно-конструкторских и испытательных организаций, деятельность которых должна быть направлена на создание ракет различных классов и назначения, в первую очередь баллистических ракет дальнего действия, наземного оборудования, обеспечивающего их подготовку, запуск, управление полетом и измерения параметров полета.

В начале 50-х годов Советский Союз вышел на передовые рубежи по разработке и применению мощных ракет. Это позволило в 1957 году человечеству сделать первый шаг в практическом освоении Космоса – запустить искусственный спутник Земли, а затем в 1961 и первого космонавта.

При дальнейшем развитии ракетной техники ее создателями решались две задачи:

Совершенствование ракет как средства вооруженной борьбы, повышение их неуязвимости от воздействия противника и увеличение боевого могущества ракет. Решение этой задачи всегда связывалось со стремлением уменьшить габариты ракеты при сохранении или даже увеличении мощности боевого заряда, его эффективности. Это позволяло бы, в свою очередь, либо увеличить защитные свойства шахтных пусковых установок, увеличение размеров которых не допускалось международными соглашениями, либо создать приемлемых размеров подвижные ракетные комплексы разных типов. Как правило, ракеты, удовлетворяющие этим требованиям создаются твердотопливными;

Увеличение возможностей ракет как инструмента для освоения ближнего и дальнего космоса. А на этом пути в начальный период постоянно наблюдались тенденции к увеличению размеров ракет, так как задачи, которые ставились и ставятся перед ракетной техникой, требуют возможности запуска более тяжелых объектов.

На первом этапе этого развития почти все задачи освоения космоса решались путем использования в качестве средства выведения космических объектов боевых ракет и их ступеней. В дальнейшем для решения задач освоения космоса были созданы специальные носители космических средств.

Ракеты среднего и тяжелого класса, которые использовались для этой цели, оснащаются в основном ЖРД. И в настоящее время только очень небольшая часть задач по освоению космоса может решаться путем использования ступеней современных боевых ракет (ракеты двойных технологий). То есть все в большей мере прослеживается определенная дифференциация боевых ракет и ракет – носителей космических объектов.

1.2. Теория тел переменной массы – фундамент космонавтики.

Развитие космонавтики и практической ракетной техники.

В основе создания теории и практики использования ракет лежат основные положения механики тел переменной массы. Механика тел переменной массы – наука XX столетия. Современная ракетная техника доставляет новые и новые задачи для этого сравнительно недавно возникшего раздела теоретической механики.

Ракеты разных типов, реактивные снаряды, торпеды освоены сейчас промышленностью почти всех стран мира. Все ракеты суть тела, масса которых существенно изменяется во время движения. Вообще случаи движения тел, масса которых изменяется с течением времени, можно видеть во многих явлениях природы. Например масса падающего метеорита, движущегося в атмосфере, убывает вследствие того, что частицы метеорита отрываются вследствие силы сопротивления воздуха или сгорают.

Основной закон динамики точки переменной массы был открыт русским ученым профессором Петербургского политехнического института И. В. Мещерским в 1897 году . Показано, что имеется два фактора, отличающих уравнения движения точки переменной массы от уравнений Ньютона: переменность массы и гипотеза отделения частиц, определяющих добавочную или реактивную силу, создающую движение точки.

Закон движения точки переменной массы гласит: «Для любого момента времени произведение массы излучающего центра на его ускорение равно геометрической сумме равнодействующей приложенных к нему внешних сил и силы реактивной».

d(m×V)/dt = F + R

Полученное И. В. Мещерским основное уравнение движения точки переменной массы дало возможность установить количественные закономерности для различных задач. Одной из существенных гипотез, лежащих в методе Мещерского, является гипотеза близкодействия (контактного воздействия тела и отбрасываемых частиц). Допускается, что в момент отделения частицы от тела происходит явление, аналогичное удару, частица за очень малый промежуток времени получает относительную скорость V 2 , и дальнейшее взаимодействие частицы и основного тела прекращается.

Важный вклад в механику переменной массы внес русский ученый К. Э. Циолковский . В 1903 году он опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой обстоятельно исследовал ряд интересных случаев прямолинейного движения тел переменной массы (ракет). Простейшая задача, решенная в исследовании Циолковским, касается самого принципа реактивного движения. Изучая движение точки в среде без внешних сил, Циолковский показал, что при достаточно большой скорости отбрасывания частиц и величине отношения начальной массы точки к конечной массе можно получить весьма большие (космические) скорости.

В механике тел переменной массы Циолковскому принадлежит идея изучения таких движений точки переменной массы, когда на некоторых интервалах времени масса точки изменяется непрерывно, а в некоторые моменты времени – скачком. Это позволило построить теорию многоступенчатых ракет.

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства – воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так К. Э. Циолковский говорил: «Сначала неизбежно идут мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет».

Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К. Э. Циолковского, Ф. А. Цандера, Ю. В. Кондратюка стр. 8, Р. Х. Годдарта вып. 2 стр. 174 рис. 9, Г. Гансвиндта, Р. Эно Пельтри, Г. Оберта вып. 2 стр. 175, В. Гомана в какой-то степени организовала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке – появились попытки определить, что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Одним из пионеров ракетно-космической техники является Роберт Эно Пельтри (Einaut Pelterie) – французский ученый, инженер и изобретатель.

В космонавтику пришел после увлечения авиационной техникой. Одним из первых кто обратил внимание на возможность использования в космической технике атомной энергии.

В 1912-1913 годах Роберт Годдард (Goddard) в США разрабатывал теорию движения ракеты. Годдард вывел дифференциальное уравнение движения ракеты и разработал приближенный метод его решения, определил минимальную стартовую массу для подъема одного фунта полезного груза на разные высоты, получил значение КПД ракеты. Им была показана возможность запуска многоступенчатой ракеты и определены выгоды ее применения. С 1915 года занимался стендовыми экспериментами с ракетами на твердом топливе. В 1920 году в Вашингтоне была издана фундаментальная работа Годдарда «Метод достижения предельных высот». Эта работа относится к числу классических в истории ракетно-космической техники.

В 1921 году Годдард начал проведение экспериментальных исследований с ЖРД, используя в качестве окислителя жидкий кислород, а в качестве горючего углеводороды. Первый запуск ЖРД на стенде состоялся в марте 1922 года. Впервые успешный полет ракеты с ЖРД созданной Годдардом произошел 16 марта 1926 года вып. 2 стр. 189 рис. 26, ракета массой 4,2 кг достигла высоты 12,5 м и пролетела 56 м.

Надо сказать, что идеи соединить космическое и земное направление человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К. Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели» он не выдвигал альтернативы – либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, «изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах солнечной системы, как и на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем для человечества».

В области теоретической разработки вопросов космонавтики и межпланетных путешествий работал талантливый исследователь Ю. В. Кондратюк, который независимо от К. Э. Циолковского в своих работах «Тем, кто будет читать, чтобы строить» (1919 г.) и «завоевание межпланетных пространств» (1929 г.) получил основные уравнения движения ракеты. В ряде положений, рассмотренных в его работах были дополнены основные положения, изложенные в работах Циолковского. Например, Кондратюк предложил при полетах на Луну выводить космическую систему на орбиту ИСЗ, а затем взлетно-посадочный аппарат и направлять его к Луне. Показана энергетическая эффективность такого выведения полезной нагрузки, направляемой к Луне.

Другим крупным представителем отечественной школы космонавтики был Ф. А. Цандер. В опубликованной в 1932 году книге «Проблемы полета при помощи реактивных аппаратов» собраны материалы по конструкциям ракет, теории полета ракет, предложения по использованию в качестве топлив для ракетных двигателей некоторых металлов и сплавов.

В 1921 году по инициативе и под руководством Н. И. Тихомирова в составе Военно-исследовательского комитета при Реввоенсовете РСФСР была создана Газодинамическая лаборатория (ГДЛ), занимавшаяся разработкой реактивных снарядов на баллистических порохах. На основе этих разработок был созданы, успешно испытаны и приняты на вооружение РККА установки залпового запуска реактивных снарядов, сыгравшие немалую роль в боях на Халхин-Голе и в Великой Отечественной войне.

В мае 1929 года в ГДЛ по инициативе В. П. Глушко был создан отдел, в котором в 1930-31 годах были разработаны жидкостные реактивные двигатели ОРМ-1, и ОРМ-2 (опытные реактивные моторы).

В качестве компонентов топлива в двигателях использовалась четырех окись азота (окислитель) и толуол или смесь бензина с толуолом (горючее). Двигатели развивали тягу до 20 кг. На основе результатов испытаний в 1931-32 годах создана и испытана серия ЖРД вплоть до ОРМ-52 с тягой 250-300 кг.

В 1931 году в Москве и Ленинграде при Осовиахим были созданы группы по изучению реактивного движения (Мос ГИРД и Ленинград), которые на общественных началах объединяли энтузиастов ракетостроения.

В Мос ГИРДе работали Ф. А. Цандер, С. П. Королев, Ю. А. Победоносцев, М. К. Тихонравов и др.

В Мос ГИРДе под руководством С. П. Королева была создана по проекту Тихонравова М. К. первая ракета ГИРД-09 с двигателем тягой 25-33 кг, двигатель которой работал на гибридном топливе желеобразном бензине и газообразном кислороде стр. 10 рис. 2. Ракета была испытана в августе 1933 года. В ноябре того же года под руководством Королева С. П. Была создана ракета ГИРД-Х, работающая на жидком топливе спирте и жидком кислороде. Двигатель ракеты развивал тягу до 65 кг. Ракета создавалась по проекту Ф. А. Цандера.

В 1933 году на базе ГДЛ и Мос ГИРД был создан в системе Наркомата обороны Реактивный научно-исследовательский институт РККА (РНИИ РККА), который через несколько месяцев был передан в промышленность. В Институте в 1934-38 годах были созданы ряд ЖРД (от ОРМ-53 до ОРМ-102), причем ОРМ-65, созданный в 1936 году развивал тягу до 175 кг и был наиболее совершенным двигателем того времени.

В 1939 году по инициативе В. П. Глушко и под его руководством было создано опытное конструкторское бюро по жидкостным ракетным двигателям (ОКБ-ГДЛ) где в сороковых годах было разработано семейство авиационных ЖРД, послуживших прототипами при разработке мощных ракетных двигателей.

В СССР сразу после Второй мировой войны практические работы по космическим программам связаны с именами С. П. Королева и М. К. Тихонравова. В начале 1945 года М. К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы. Проект решено было создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км (проект ВР-190). Проект предусматривал решение следующих задач:

Исследование условий невесомости при кратковременном полете человека в герметичной кабине;

Изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;

Получения данных о верхних слоях атмосферы;

Проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.), входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены решения, нашедшие применение в современных КА:

Парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;

Электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, безкатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;

Система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собою комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 году материалы проекта ВР-190 были доложены Тихонравовым И. В. Сталину. С 1947 года Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного полета и в конце сороковых – начале пятидесятых годов показывает возможность получения первой космической скорости и запуска ИСЗ при помощи разрабатывающейся в СССР ракетной базы. В 1950-53 годах усилия сотрудников группы М. К. Тихонравова были направлены на изучение проблемы создания составных ракет и ИСЗ.

В докладе Правительству в 1954 году о возможности разработки ИСЗ С. П. Королев писал: «По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М. К. «Об искусственном спутнике Земли.»». В отчете о научной деятельности за 1954 год С. П. Королев отмечал: «Мы полагали бы возможным произвести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживает внимания работы М. К. Тихонравова)».

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1 . Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С. П. Королевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство космической программой СССР, ставшего лидером в освоении космоса. Созданное под руководством С. П. Королева ОКБ-1-ЦКБЭМ-НПО «Энергия» стало с начала 1950-х годов центром космической науки и промышленности в СССР. Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего 40 с небольшим лет прошло со дня запуска первого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 года стр. 37 рис. 8, а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими космическими державами.

Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.

С момента запуска первого космонавта Гагарина Ю. А. на КК «Восток», после запусков КК стр.38 рис. 9 «Салют», «Мир», СССР стал на долгое время ведущей страной мира по пилотируемой космонавтике. Крупномасштабные космические системы в интересах широкого спектра задач (в т. ч. социально-экономических и научных), интеграция космических отраслей различных стран.

Первые мощные ЖРД (созданные под руководством Глушко В. П.), реализация новых научных идей и схем, практически исключивших потери на привод ТНА выдвинули российское двигателестроение на передовые рубежи космической техники. Развитие термо-гидродинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии.

Проектирование сложных космических систем, космодромостроение, высокоточные и надежные СУ удаленных объектов метеообеспечения, спутниковая геодезия, создание информационного пространства.

Ведется борьба с загрязнением космического пространства.

В 1,5-2 раза повышается эффективность средств вооруженной борьбы.

В 20-х годах ХХ века в Германии велись практические работы по созданию ЖРД и разрабатывались проекты баллистических ракет. В работах приняли участие крупные немецкие ученые и инженеры Г. Оберт, Р. Небель, В. Ридель, К. Ридель. Герман Оберт работал над созданием ракет. Еще в 1917 г. создал проект боевой ракеты на жидком топливе (спирт и жидкий кислород), которая должна нести боевой заряд на дальность в несколько сот километров. В 1923 году Оберт написал диссертацию "Ракета в межпланетном пространстве". Дальнейшее развитие идеи Г. Оберта получили в книге "Пути осуществления космического полета" (1929 г.), в которой рассмотрен, в частности о возможности использования при межпланетных перелетах энергии солнечного излучения.

В 1957 году вышла книга Оберта "Люди в космосе", где он снова возвращается к использованию энергии излучения солнца с помощью развертываемых в космосе зеркал.

Обертом разработаны несколько проектов космических ракет с ЖРД, предлагая в качестве горючего спирт, углеводороды, жидкий водород, а в качестве окислителя жидкий кислород.

Р. Небель работал над проектом ракеты, запускающейся по наземным целям с самолета.

В. Ридель проводил экспериментальные исследования ракетных двигателей. В 1927 году в Бреслау было создано. Общество межпланетных сообщений, члены которого создали и испытали в Руссельчейме ракетную тележку.

В конце 20-х годов для проведения экспериментальных работ, направленных на создание ракет с ЖРД при отделе баллистики и боеприпасов управления вооружения рейсвера создана группа по исследованию жидкостных ракетных двигателей под руководством В. Дорнбергера. В 1932 году в Кюнельсдорфе недалеко от Берлина в специально организованной экспериментальной лаборатории начинается разработка ЖРД для баллистических ракет.

В этой лаборатории ведущим конструктором становится Вирнер фон Браун. В 1933 году группой инженеров под руководством Дорнбергера и Брауна была сконструирована баллистическая ракета с ЖРД А-1 со стартовым весом 150 кг, длину 1,4 м, диаметр 0,3 м. Двигатель развивал тягу 295 кг. Хотя конструкция оказалась неудачной, но ее усовершенствованный вариант А-2, созданный на базе А-1, в декабре 1934 года был запушен успешно на острове Боркум (Северное море). Ракета достигла высоты 2,2 км.

В 1936 году при полной поддержке командования рейхсвера группа Дорбергера - Брауна приступила к разработке баллистической ракеты с расчетной дальностью 275 км с весом головной части в 1т. Тогда же было принято решение о строительстве острова Узедом в Балтийском море научно-исследовательского ракетного центра Пенемюнде, состоящего из двух частей. Пенемюнде -Вест для испытания новых видов оружия ВВС и Пенемюнде-Ост, где проводились работы, над ракетой для сухопутных войск.

После неудачных пусков ракеты А-3 начались работы над ракетой А-4 с ЖРД, имевшей следующие тактико-технические характеристики: стартовый вес 12 т, длина 14 м, диаметр корпуса 1,6 м, размах стабилизаторов 3,5 м, тяги двигателей на Земле 25 т, дальность полета около 300 км. Круговое отклонение ракеты должно быть в пределах 0,002 - 0,003 км. Головная часть имела заряд взрывчатого вещества, равный 1 т.

Первый экспериментальный пуск ракеты А-4 состоялся 13 июня 1942 года и окончился неудачей, ракета упала через 1,5 минуты после старта 3 октября 1942 года ракета пролетела 190 км, достигнув высоты 96 км и отклонилась от расчетного места падения на 4 км.

В период с сентября 1944 года по март 1945 года командование немецких вооруженных сил направило в боевые ракетные подразделения около 5,8 тыс. ракет V-2. Почти 1,5 тыс. ракет не достигло пусковых установок. Около 4,3 тыс. ракет было запущенно в сторону Англии, Бельгии. Из них 15% достигли цели. Такой низкий процент успешных пусков объясняется конструктивными недостатками V-2. Однако был получен опыт применения ракетного оружия большой дальности, который немедленно был использован в США и СССР.

1.3. Образование рынка космических услуг и развитие РКТ на современном этапе

Если в первый период бурного развития ракетной техники решение задач в космосе осуществлялось любой ценой, для решения каждой новой задачи разрабатывалась новая, обычно более совершенная ракета, то уже в конце 60-х годов вопрос о экономической эффективности ракетной техники.

По мере роста практической ее эффективности, увеличению ее отдачи в разных сферах деятельности человека в космосе. В передовых странах, интерес к использованию ее результатов начал проявляться и в большинстве стран мира. Встал вопрос об использовании на правах аренды ракеты-носители и КО стран, имеющих эту технику, либо о создании и освоение собственных космических технологий. Первый путь привел к созданию рынка космических услуг. Однако в связи с большой стоимостью аренды космических линий связи, метеорологических, навигационных и других космических систем, во многих странах был поставлен вопрос о создании собственных средств выведения и КО.

Но часто собственных ресурсов у отдельных даже крупных государств на эти цели не хватало, поэтому начали создаваться интернациональные космические объединения по реализации крупных космических проектов, например Европейское космическое агентство и ряд других.

С конца семидесятых годов рынок космических услуг представляет собой устройство и интенсивно развивающийся сектор мировой экономической системы. Это обусловлено возрастанием потребностей в услугах, которые предоставляются на коммерческой основе с использованием ракетно-космических систем: телекоммуникаций, продукты и услуги дистанционного зондирования поверхности Земли, выведение в космос летательных аппаратов, геодезические и навигационные услуги и т. д. Кроме того, политические изменения привели к ослаблению государственного регулирования в развитии частной инициативы в сфере космической деятельности. В результате создания перспективных технологий и разработки средств выведения и космических аппаратов открылись новые возможности в освоении космоса на коммерческой основе.