Иногда самые эффективные вещи создаются людьми, которые вообще понятия не имеют, как это должно работать.
Например, основой процветания Юга США в конце 18-го и начале 19-го веков была хлопкоочистительная машина, созданная Эли Уитни, которому было лень пойти и посмотреть, как там чернокожие вручную джинируют хлопок. А до него пробовали, делали из пальцев машины, повторяющие движения пальцев негров - эффективности не было.
И вообще, когда начала разгораться холодная война, американцы дошли до того, что возникла необходимость «дотянуться» до территории Советского Союза ракетой с индийской земли. Американцы никогда не были идиотами и понимали, что даже при наличии мощной бомбардировки не факт, что удастся остановить очень хорошо обученную, очень хорошо и главное плотную и многослойную технику , имеющая четырехлетний опыт ведения самой изнурительной войны в истории человечества, Советская армия, кроме того, опиралась на хорошо зарекомендовавшие себя и полностью стоящие на военных рельсах позади. Не говоря уже о том, что в головы генералов, кроме самых ленивых, таких как Кертис ЛеМэй, стала проникать мысль, что после близкой ядерной бомбардировки восстановление разбомбленного займет очень долгое и дорогое время, и прибыли от этих мест вообще не было видно до заклинания Морковкина. В результате может оказаться, что «дядя Джо» теоретически мог бы захватить всю Европу, но остановить его было бы нечем — Советы уже не раз и не два продемонстрировали, что вместо какой-нибудь разгромленной и уничтоженной дивизии они могут вытолкнуть из глубины страны еще двоих, снаряженных, снаряженных и обученных не хуже, и поразить измученного мясорубкой врага в рога. Но оставить все это позади... Это было пустяки. Стратегические бомбардировщики - это хорошо и круто, Америка в них была впереди планеты всей, но встал вопрос о том, сколько выдержат даже не сами бомбардировщики, а главное - моральный дух экипажей. 25% потерь в отряде поставили отряд на грань мятежа. А у русских было много и опять же опытных бойцов. А авиаконструкторам, привыкшим за годы войны строить хорошие, юркие машины, удалось совместить отточенную аэродинамику с мощными двигателями.
В результате стало ясно, что необходимо нечто, способное дойти напрямую с территории США в советский тыл, и желательно беспилотное. Итак, ракета.
Американцы хорошо отхватили трофеи - им достался и главный конструктор немецкой программы, и полный комплект технической документации, и сами ракеты. Но сначала, как это для них характерно, американцы решили пойти неверным путем. Будучи хорошими авиастроителями, они решили начать с крылатой ракеты. У них были причины - опыт применения Фау-1 и Фау-2 наглядно показал, что "одна" была эффективнее - каждая из 2419 ракет, прилетевших в Лондон, убила и ранила в среднем по 10 человек, тогда как каждая из 517 ракет "В" - 2 ракеты-2, долетевшие до того же Лондона, убили и ранили в среднем только троих. Несмотря на то, что цена Фау-1 и Фау-2 отличалась почти на порядок.
Так началась программа MX-77x. В рамках подпрограммы MX-771 компания Martin построила крылатую ракету Matador, подпрограмма MX-775 досталась компании Northrop, которая строила одновременно два проекта крылатых ракет, Conveyor (Convair, Consolidated Vulti Aircraft) также получила Программа MX-774 состояла из двух частей - «крыло» и «баллистическая». Conveyor прекрасно понимали, что им нужно достаточно ресурсов и инженеров только для одного, и они решили не пытаться столкнуться с конкурентами в своей области. И мы сосредоточились на баллистической составляющей.
Другая проблема заключалась в том, что «Конвейер» из немецких трофеев не получил ничего — ни одного инженера, ни одного листа технической документации. В то время «немецкий след» в американском ракетостроении был очень силен, и после того, как трофейная ракета Фау-2 24 октября 1946 года взлетела на 188 км и принесла с орбиты первую фотографию Земли, немецкая конструкторская школа стал непререкаемым авторитетом.
Та же картина.
Величайшей бедой «немецкой школы проектирования», да и всего, даже кораблей, даже танков, даже самолетов, было традиционное немецкое стремление к прочности и надежности, пусть даже за счет весового совершенства и вооружения. В результате Фау-2 совершил ужасное и изощренное насилие над формулой Циолковского. Формула Циолковского ответила на него сто раз - когда Королев "обработал Фау-2 напильником" (и фактически построил принципиально новую ракету, частично по размерам и на сильно доработанном двигателе) - дальность стрельбы увеличилась сразу почти вдвое, вверх к 600 км.
По сути, Фау-2 представлял собой ракетоплан без крыльев — прочный фюзеляж, подвесные баки, который летит к цели «целым», за счет чего фюзеляж дополнительно усилен и покрыт термозащитой для выживания в плотных условиях слой.
Всего этого в Конвейере не знали. Все, что у них было, — это пара рисунков и основные размеры, также присланные в основном в виде заметки на газетной бумаге.
И, освободившись от давления готовых идей, инженеры принялись генерировать свои собственные. Они пошли от печи, от задачи. Задача — бросить контейнер с полезным грузом на заданное расстояние. Контейнер должен дойти до земли в целости и сохранности.
От этого они начали танцевать. Конечно, формула Циолковского была известна инженерам, и стояла задача минимизировать сухой вес ракеты (следствие формулы Циолковского гласит, что при одинаковом запасе того же топлива и тех же двигателях ракета, весящая меньше на старте будет летать дольше). Поэтому было принято гениальное решение – отбрасываем все лишнее! В том числе и сам корпус ракеты, потому что в верхних слоях атмосферы после выключения двигателя он ни на что положительно не влияет, а создает дополнительное сопротивление на входе, потому что его боковая нагрузка, соотношение веса к сечению, меньше, чем у головной части, и поэтому играет роль плохого, но парашюта. Сравните, как падает лом и как падает лист бумаги – у лома очень большая боковая нагрузка, а у листа бумаги – минимальная. Чем меньше поперечная нагрузка, тем ниже конечная скорость падения, то есть максимальная скорость, до которой сила тяжести может ускорить тело в данной атмосфере. И чем быстрее летит боеголовка, тем дальше она полетит. Кроме того, раз мы выбросили корпус ракеты, который нам больше не нужен, зачем защищать его тепловой защитой? Сгореть? Да и черт с ним, после того, как кончилось топливо – это просто груда бесполезного металла!
Более того. Если нам не нужно защищать корпус термозащитой, если корпус не должен выдерживать попадание плотных слоев, то зачем нам делать его слишком прочным? Достаточно, чтобы он не развалился под тягой двигателя и от набегающего потока воздуха при прорыве атмосферы! Поэтому мы хотим сделать резервуары несущими, пусть стенка резервуара и футеровка будут одним целым. Однако возникла проблема – стенки бака были достаточно толстыми, чтобы выдержать вес ракеты, они много весили. И тогда инженерам «Конвейера» пришла в голову идея. Топливо жидкое. А жидкости практически несжимаемы! Так что пусть топливо несет само себя, тогда прочность стенок бака можно сделать достаточной только для того, чтобы выдерживать давление топлива. А чтобы ракета не развалилась под собственным весом, когда у нее закончится топливо, мы наполним освободившееся пространство газом - точно так же, как мягкий дирижабль.
В результате к январю 47 года «Конвейер» имел вполне годный и плавный вид летающей ракеты. Единственной проблемой была низкая точность и малый забрасываемый вес.
Результат MX-774
Но тут вмешалась политика. В 1947 году ВВС США подверглись крупной реформе, сменилось руководство – и поменялись приоритеты. На первый план стояло недопущение Советами отправки армад стратегических бомбардировщиков с ядерными бомбами в Америку - всем стало ясно, что Америка не сможет долго иметь монополию на ядерное оружие. Поэтому на первый план вышли системы ПВО, а разработка МБР была исключена из списка приоритетов. В июне 1947 года программа была закрыта, три ракеты, которые успел изготовить «Конвейер», были запущены в экспериментальном порядке. Один двигатель вышел из строя через минуту после запуска, два других разрушились на высоте – данные об атмосфере в верхних слоях были неточными, и ракеты просто разрушились в полете из-за недостаточного давления заряда.
Программа была свернута, но Карл Боссарт продолжал по собственной инициативе и за счет компании работать в направлении баллистических ракет.
В 1951 году, получив информацию о том, что Советы лихорадочно работают в области баллистических ракет большой дальности и собираются испытать свою первую полноценную ядерную бомбу (бомба была сброшена на Семипалатинский полигон 18 октября 1951 года с самолет Ту-4), программу разработки МБР решили вернуть. Новое поколение руководителей не очень доверяло немцам вообще и фон Брауну в частности, кроме того, существовало корпоративное противостояние между ВВС США и армией. Поэтому в январе 1951 года была открыта программа MX-1593, согласно которой авианосцу отдавался безусловный приоритет. В то время группа баллистических ракет на Конвейере насчитывала всего десять человек, включая самого Боссара, но ни Боссарта, ни его командиров это не смущало. Боссарт начал параллельно с разработкой естественный поиск кадров по всей территории США, и к 60 году отдел баллистических ракет «Конвейер» насчитывал 12 000 сотрудников. Но это было позже, а у истоков стояли Боссарт и девять его энтузиастов...
Все разработки по программе MX-774 были оперативно получены из архива Bossart. Было решено использовать все возможное, чтобы ускорить разработку. Поэтому разработка началась буквально с минимумом персонала. Проект получил название «Атлас".
Работа изрядно замедлила раскачку заказчика в вопросе боевой нагрузки. Рассматривались как неядерные, так и ядерные боеголовки, и только в 1953 году ВВС США приняли решение – термоядерная боеголовка массой 3600 кг.
Обратите внимание: "Белая мгла" и дважды выживший в катастрофах.
Такая забрасываемая масса требовала сложной пятимоторной схемы, что вызывало у Боссарта обоснованные подозрения в ненадежности. Кроме того, тяжелая боевая часть «съела» все излишки конструкции легкой ракеты. Выход был только один – многоступенчатая схема. У Боссарта были серьезные сомнения в возможности запуска двигателя на высоте (напомню, что запуск двигателя при старте со второй или третьей попытки считался вариантом нормы). И тогда Боссарту пришла в голову гениальная идея, никакой чепухи.Двигатели жрут топливо, и ракета становится легче на глазах. Кроме того, конструкция двигателя для работы на высоте и у земли очень разная, эффективные «под» двигатели быстро теряют эффективность на высоте, а хороший двигатель на большой высоте у земли просто развивает наступательную тягу. Поэтому... Да, давайте включим все двигатели у земли, а потом, как только поднимемся выше, загоримся и выйдем за зону действия "надводных" двигателей - мы я брошу их к черту! Двигатель штука тяжелая, жрут как сумасшедшие, а толку мало. Так они попали в ад! А оставшееся топливо эффективно используется двигателями на большой высоте. Поэтому оба маршевых двигателя крепились не к самой ракете - а к переходнику "юбки", и после отрезания трубопроводов юбка вместе с двигателями скользила вниз по направляющим, стягиваясь давлением набегающего воздуха на корпуса разгонных двигателей, а высотные двигатели поднимали саму ракету.
Эта схема давала огромные бонусы. Не нужно возиться со сложным разделением ступеней, беспокоиться о риске ударить ступень сепаратора сверху или сбоку, особенно если есть проблемы с отключением двигателя первой ступени, и резко облегченная ступень «догонит» "со вторым. Здесь двигатели никак не успевали за ракетой – им просто неоткуда было взять топливо.
Начали проектировать пятимоторную ракету с двумя метательными двигателями. Но здесь на первый план вышли атомщики и уменьшили боевую часть до 680 кг. И тогда Боссарт с радостью выбросил сложную и трудноуправляемую связку из трех высотных двигателей. Были большие сомнения в их надежности - из-за необходимости вписываться в габариты двигатели были набиты как селедка в бочке, температурный режим агрегатов находился на границе критического и принципиальная невозможность добиться полного контроля над сопло каждого двигателя такого маленького объёма создавало ещё много проблем. В результате малейшая десинхронизация в становой тяге привела бы если не к сальто, то к неминуемому промаху.
Еще одной проблемой стало неприятие «странной» конструкции многими чиновниками. Преобладающей мыслью было то, что «этот воздушный шар развалится в полете». Скептицизм был настолько велик, что параллельно с разработкой «Атласа» конкуренту «Конвейера» Мартину была поставлена задача разработать «традиционную» ракету. «Мартин» решит эту задачу, построив ракету «Титан», которая также будет служить в космосе, но это уже другая история.
В результате разработка стала периодически сбиваться с места. Кроме того, продолжались проблемы с разработкой «высотного» двигателя. Дело шло медленно, и в начале 1957 года Боссарт решил начать испытания без высотного двигателя. Так появился «Атлас-А». Фактически это была летающая модель, с двумя двигателями ЛР-89 тягой по 75 тонн каждый, высотным двигателем-весовой моделью и телеметрической боевой частью вместо боевой части. Первый пуск был произведен 11 июня 1957 года, ракета успешно покинула стартовую площадку, но уже через минуту полета у нее оторвался один из двух двигателей. Предотвратить такое искажение тяги было невозможно, и прототип начал «фигурировать» в небе, печатая в воздухе бешеные энтречи. Поскольку существовал неиллюзорный риск падения ракеты на жилые дома, она была взорвана самоликвидатором, но телеметрия с борта продолжалась до последней секунды существования боеголовки. Запуск был признан частично успешным, но самое главное – все скептики, критиковавшие «недостаточную прочность» наддувной конструкции, пришли в замешательство. Все опрошенные эксперты единогласно признали, что невероятные трюки с такими продольными и поперечными перегрузками, какие проделывал неудавшийся «Атлас» в небе над Флоридой, ни одна ракета «традиционной» схемы не выдержала бы, развалившись даже на первом же развороте.
«Атлас-А» на старте. Хорошо видно отсутствие центрального двигателя.
Второй запуск также закончился аварией, и снова из-за двигателя, но теперь стал ясен источник проблем. Двигатели отправлены на капитальный ремонт.
5 октября 1957 года Америка проснулась и увидела изменившийся мир – СССР запустил на орбиту первый спутник. Космическая гонка началась.
Боссарт оказывал давление на субподрядчиков, заставляя их ускорить работу над двигателями – и 12 декабря 1957 года третий «Атлас-А» поднялся на 120 км и пролетел целых 990 км, побив сразу все рекорды американских ракет по дальности.
До середины 58-го года испытывались системы наведения, и для этого использовались все оставшиеся «Атласы-А». Тогда же был доведен до ума высотный двигатель ЛР-105, и 2 августа 1958 года «Атлас-Б» в трехдвигательной компоновке пролетел 4200 км. 28 ноября того же года «Атлас-Б» пролетел 10 540 км и официально стал полноценной МБР.
Запуск Атлас-Б. Хорошо виден третий двигатель.
А уже 18 декабря «Атлас» дебютировал как полноценная космическая ракета – «Атлас-Б» успешно вывел на орбиту прототип спутника связи SCORE (Signal Communications by Orbiting Relay Equipment).
В качестве межконтинентальной баллистической ракеты «Атлас» прослужил недолго — появившиеся твердотопливные «Минитмены» пережили и его, и его конкурента «Титана» с боевых позиций.
В результате образовалось большое количество, почти триста, неиспользованных МБР. Было бы напрасно подвергать их давлению, и Конвейер решил превратить их в космические ракеты!
Более того, «Конвейер» вновь обогнал конкурентов из «Мартина». Пока Мартин пытался бороться с Минитменами, создав флаконную версию Титана с некриогенными компонентами, Конвейер предложил свои услуги НАСА. А НАСА очень нужен был хороший транспортник. После полета «Спутника-3» (грозной дуры по тем временам, размером и массой с легковой автомобиль) выяснилось, что у НАСА нет ни одной подходящей ракеты, чтобы поднять человека. Даже сверхлегкий алюминиевый ящик Меркурия, единственной ракеты «Редстоун», доработанной до сносного уровня безопасности (разработка того же Вернера фон Брауна), мог вывести лишь на суборбитальный путь.
«Конвейер» быстро довел ракету до сносных стандартов безопасности — история 18 мая 1959 года, когда второй экземпляр «Атласа-Д» взлетел сразу после старта на глазах обезумевших от восторга космонавтов первой семерки такой подарок судьбы, и едкий комментарий Гаса Гриссома: «Вы серьезно собираетесь втянуть нас в это дело?» заставил инженеров пересмотреть ряд мелких технических решений. Но результатом шести беспилотных запусков стал полет 24 мая 1962 года Джона Гленна. Особенностью этих запусков было то, что на орбиту выходила почти вся ракета – на Землю падали только разгонные двигатели. Кроме «Атласа» этого никто сделать не может и не может.
Джон Гленн летит в космос
Параллельно «Конвейер» переделывал свои ракеты под ряд задач. Наверное, ни одна другая ракета не имела такого количества различных верхних ступеней. Первым был неудавшийся Atlas-Able. Три запуска, закончившиеся аварией, — но ни одного по вине самого «Атласа".
Atlas-Able с Pioneer P30. Вторая ступень не запустилась, Атлас работал отлично.
Следующим шагом стал Atlas Agena. Этот вариант оказался удачным и долговечным, 109 пусков, из них 93 успешных - летал по программе "Джемини", запуская мишени для стыковки самого "Джемини", но основной миссией и успехом стало первичное исследование Луны. Именно «Атлас-Агена» доставила на Луну и «Лунарные орбитальные аппараты», и «Рейнджеры», без которых программа «Аполлон» была бы немыслима. Да и для космоса сделано немало – «Маринер-2» и «Маринер-5» пролетели мимо Венеры, «Маринер-3» и «Маринер-4» мимо Марса, а «эта четверка также сделала первые снимки Марса крупным планом.
Атлас-Агена с Лунным Орбитальным аппаратом-4
Но апофеозом был конечно Атлас-Центавр. Про "Кентавр" я уже писал, "Атлас" стартовал с "Кентавром" 142 раза, 127 раз - успешно. Это были «Атлас-Центавр» и «Атлас-II-Центавр», отличавшиеся удлиненными баками и более мощными двигателями с первой ступени, но все еще с той же полутораступенчатой компоновкой, что вытянуло значительную часть научной программы НАСА.
Атлас-Центавр запускает Surveyor-10
Запуск Атласа-II-Центавра. Вы можете увидеть, насколько длиннее танки первой ступени.
И еще один рекорд принадлежит «Атласу». Это рекорд по длительному хранению ракеты-носителя.
5 декабря 1986 года спутник FLTSATCOM-7 вышел на орбиту. Его запустила ракета, находившаяся на хранении 21 год, начиная с 1965 года. Это был период, когда из-за аварии «Челленджера» у НАСА возникла нехватка транспортников. А потом старую ракету вытащили из хранения, обслужили - и она успешно заработала.
Последний «классический» Атлас взлетел 25 апреля 1997 года, последний Атлас IIAS — 31 августа 2004 года. С ними ушла в историю эпоха полутораступенчатых ракет.
Так как опрос почему-то не создается - два комментария для выбора следующей темы внизу.
[мин]NASASКосмосКосмонавтикаLongpost 12 EmotionsБольше интересных статей здесь: Наука и техника.
Источник статьи: Воздушный шарик на орбите, или уникальная РН "Атлас".