Антон Первушин - Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры

«Бампер-ВАК» представляла собой гибрид из двух плохо совместимых систем, а потому ее конструкция была очень далека от совершенства. Теоретически вторая ступень должна была отделяться точно в момент израсходования нижней ступенью всего запаса топлива. В действительности же осуществить это было невозможно, так как ускорение ракеты «Фау-2» в последние секунды работы ее двигателя значительно превышало возможное начальное ускорение второй ступени, то есть ракеты «ВАК-Корпорал». Следующей проблемой являлось воспламенение топлива в двигателе второй ступени. Обычно в ракете «ВАК-Корпорал» оба топливных компонента перемешиваются непосредственно в двигателе и воспламеняются самопроизвольно на высоте нескольких тысяч метров над уровнем моря, где давление окружающего воздуха еще близко к нормальному. Но на высоте 30 километров, где происходит отделение второй ступени, давление окружающего воздуха фактически отсутствует. Это может привести к тому, что поступающее в камеру сгорания топливо быстро испарится и произойдет взрыв. Для того чтобы этого не случилось, в сопле двигателя устанавливается герметизирующая диафрагма, которая разрывается при запуске двигателя.

Ракеты № 8 и 9 по программе пусков предназначались для проведения специального эксперимента, которым был «торжественно открыт» новый испытательный полигон во Флориде. Уже давно признавалось, что полигон Уайт Сандс стал тесен для ракетчиков: расстояние от стартовой позиции на нем до района падения снарядов не превышало половины дальности ракеты «Фау-2». Ракетный полигон большей протяженности можно было найти только на берегу океана. В мае 1949 года были начаты переговоры с английским правительством о том, чтобы создать станции наблюдения и слежения на Багамских островах. Одновременно для строительства стартовых позиций был выбран мыс Канаверал на восточном побережье Флориды.

Однако для первых испытаний, проводившихся на мысе Канаверал по проекту «Бампер», надобности в пунктах наблюдения на Багамских островах не возникло. Ракеты запускались на сравнительно небольшую дальность. Основной целью этих запусков был вывод ракеты «ВАК-Корпорал» на максимально пологую траекторию.

Первый старт ракеты с мыса Канаверал был намечен на 19 июля 1950 года, но график подготовки запуска оказался сорван и его отложили. 24 июля испытание повторили со второй ракетой. На этот раз все прошло хорошо: ракета поднялась, как было намечено, и быстро исчезла в тонкой пелене перистых облаков. Достигнув высоты 16 километров, она начала выходить на наклонный участок траектории, чтобы продолжить полет в горизонтальной плоскости. В это же время ракета «ВАК-Корпорал» отделилась от первой ступени, которая медленно снизилась и была подорвана на высоте 5 километров. Обломки «Фау-2» упали в море на расстоянии примерно 80 километров от стартовой позиции. Ракета «ВАК-Корпорал», слишком маленькая для того, чтобы нести на себе приборы и подрывной заряд, упала в море в 320 километрах от мыса Канаверал.

Запуски по программе «Бампер» доказали необходимость создания новых составных (многоступенчатых) ракет. Только с их помощью можно было выйти на уровень «космических» высот.

Пока же таких ракет не было, приходилось обходиться тем, что есть. Довольно необычную составную ракету придумал доктор Джеймс Ван Аллен. Он предложил производить запуск небольшой ракеты «Дикон» («Deacon») с высоты в 20 километров. В качестве средства доставки ракеты на такую высоту можно было использовать пластмассовые воздушные шары «Скайхук» («Skyhook»).

Первый «Рокун» («Rockoon» образовано от словосочетания «Balloon-launched rocket»), как стала называться эта комбинация ракеты с воздушным шаром, был запущен 29 июля 1952 году с катера береговой охраны «Истуинд» у берегов Гренландии. Пусковая цепь ракеты замыкалась барометрическим реле, когда давление окружающего воздуха падало до заданного уровня (это происходило приблизительно через час после запуска воздушного шара). Такой способ запуска позволял ракете «Дикон» подняться на высоту свыше 80 километров.

Вторая серия экспериментальных пусков «рокунов» была осуществлена в Тихом океане примерно в 300 милях к юго-западу от Сан-Диего (Калифорния) во второй половине июля 1956 года. Кораблем-маткой на этот раз служил американский военный корабль «Колониэл», сопровождаемый эсминцем «Перкинс», который обеспечивал радиолокационное слежение за ракетой. Целью этих запусков было исследование ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца при периодических вспышках.

Результаты, полученные при запуске первого «рокуна», показали, что для исследования верхних слоев атмосферы могут быть использованы и более крупные ракеты, чем «Ди-кон». Это привело к созданию целой серии двухступенчатых ракет с двигателями на твердом топливе: «Найк-Дикон» («Nike-Deacon»), «Найк-Кэджун» («Nike-Cajun»), «Найк-Аякс» («Nike-Ajax») и другие.

Первые комбинированные ракеты «Найк-Дикон», известные больше под названием «DAN», были готовы для запуска летом 1955 года. Две из них запустили на испытательной станции в Уоллопс-айленд в примерно одинаковых условиях, за исключением того, что ракета № 1 имела полезную нагрузку весом 15,5 килограмма, а ракета № 2 — 17,5 килограмма Запущенная под углом в 75° ракета № 1 достигла максимальной высоты 108 километров, а ракета № 2 поднялась до 107 километров. В основании носового конуса второй ступени ракеты «Найк-Дикон» помещался сферический акселерометр, поджатый пружинами; носовой конус и акселерометр соединялись с корпусом ракеты с помощью кольца-держателя. На высоте 55 километров это кольцо подрывалось специальным зарядом, и нижняя пружина (более сильная) выталкивала акселерометр вместе с носовым конусом вперед по ходу ракеты. Сразу после этого более слабая верхняя пружина отделяла акселерометр от носового конуса.

Если бы двигатели обеих ступеней ракеты «Найк-Дикон» запускались так же, как в ракете «Бампер», то вторая ступень имела бы скорость более высокую, чем оптимальная. Чтобы избежать этого, в работе двигателей была предусмотрена пауза между концом работы двигателя первой и началом работы второй ступени. В силу этого движение ракеты после отделения ускорителя замедлялось, и она могла преодолевать плотные слои атмосферы на сравнительно небольшой скорости. Тем самым снижалась максимальная температура нагрева обшивки носового конуса и кожуха двигателя и уменьшалось аэродинамическое сопротивление. Предварительными расчетами было определено, что оптимальная продолжительность паузы, во время которой вторая ступень по инерции продолжала набирать высоту, должна составлять 10–14 секунд. Для этого во второй ступени (собственно ракета «Дикон») был применен электрический пиропатрон с номинальной задержкой воспламенения порядка 15,5 секунды для обеспечения 12-секундной паузы после окончания работы двигателя первой ступени, продолжавшейся 3,5 секунды. Хотя расчетная точность времени задержки воспламенения пиропатрона не превышала 1 секунды, при первом действительном пуске ракеты «DAN» пауза продолжалась около 17 секунд. Соответственно во время испытаний второй ракеты «DAN» задержка воспламенения была сокращена до 13,5 секунды, благодаря чему паузу удалось уменьшить до 12,8 секунды.