Р-2: Первая космическая ракета Сергея Павловича Королёва
Р-2 — первая советская двухступенчатая ракета, поднявшаяся в воздух в 1948 году — и фактически следующий шаг человека в космос, сделанный после запуска ФАУ-2
Немецкое наследие в ракетостроении
В 1944 году случилось важнейшее событие, в мирное время потрясшее бы мир. Но, вовсю шла Вторая Мировая война, поэтому триумф конструкторов утонул в грохоте орудий. Что же случилось? Немецкая ракета ФАУ-2 была запущена вертикально вверх и поднялась на высоту 188 километров. Напомню – высота 100 километров, считается границей ближнего космоса.
ФАУ-2 была в первую очередь оружием, причем оружием гитлеровского режима. Страшного и преступного. Поэтому о том рекордном полете особенно говорить не принято, хотя факт остается фактов: ФАУ-2 была настолько быстрой, что буквально опередила свое время. После войны и США и СССР заполучили документацию на эту ракету (а США даже её конструктора заполучили, и позволили ему работать “по профессии”!) и наладили производство аналогов у себя.
Немецкая ракета ФАУ-2, по сути первая «космическая» ракета. Американские баллистические «Гермесы» и советские «Р-1» были фактически лишь её чуть улучшенными копиями
У американцев эта ракета называлась “Гермес“, у нас – “Р-1“, однако и в СССР и в США она рассматривалась только как “действующий прототип”. Всем было очевидно – нужно совершенствовать конструкцию, улучшать, обновлять, в общем делать что-то свое.
Работы над “своей” ракетой в СССР возглавил Сергей Павлович Королёв. Его детище носило рабочее название “Р-2“. В октябре 1947 года, министр вооружений Устинов Д. Ф. и начальник отдела НИИ-88 этого же министерства Королев С. П. были приглашены в Кремль. Королев С. П. доложил о результатах проведенных пусков ракет ФАУ-2, эскизных проработках новой ракеты Р-2.
Сталин сдержанно воспринял доклад Королева: «Сначала надо завершить работы по Р-1». Это было его решение. Оно было продиктовано необходимостью быстрейшего задействования КБ, НИИ, заводов, выделенных для развертывания в стране новой отрасли промышленности – ракетостроения. Заводы не могли простаивать, пока будут получены положительные результаты испытаний новой ракеты. Поэтому и была принята ракета Р-1 в качестве первого живого образца, в процессе освоения которой была бы налажена необходимая кооперация разработчиков, отработана технология производства подобного рода изделий.
Отличия ракеты Р-2 от Р-1
В чем же состояло конструктивное отличие ракеты Р-2 от Р-1? Основное – в отделении головной части от корпуса в конце активного участка полета, чем решалось множество задач: снижалось требование к прочности корпуса ракеты, так как исключалась необходимость в нем на пассивном участке траектории, где тепловые нагрузки были значительно больше, чем на активном участке; вышеуказанное, в свою очередь, позволяло применять алюминиевые сплавы вместо стали на баке горючего и использовать его несущим – как корпус, а также отказаться от теплозащиты.
Это выявило разительные достоинства новой конструктивной схемы: масса незаправленной ракеты Р-2 была только на 350 кг больше массы незаправленной ракеты Р-1, притом стартовый вес первой был на 7 тонн больше, чем достигалась дальность стрельбы 600 км, против 300 у ракеты Р-1.
Компоновка ракеты Р-2 предусматривала расположение приборного отсека непосредственно над хвостовым отсеком, а не возле головной части, как у ракеты Р-1. Это существенно облегчало обслуживание аппаратуры системы управления. Указанные работы были выполнены коллективом ракетчиков С. П. Королева.
Коллективом двигателистов под руководством Валентина Петровича Глушко была проведена работа по форсированию двигателя РД-100 ракеты Р-1 по тяге на 7 тонн и другие изменения, в результате для ракеты Р-2 был изготовлен новый двигатель РД-101, на треть мощнее и на четверть легче предшественника.
Сергей Павлович Королев – конструктор первых советских ракет
Для улучшения точности попадания система управления, коллективом Николая Алексеевича Пилюгина была дополнена системой боковой радиокоррекции, снижающей параллельный снос ракеты, к которому автономная система управления была нечувствительна. Для реализации радиокоррекции требовалось размещение за стартовой позицией на расстоянии 25-30 км от старта, специальной аппаратуры БРК контролировавших поведение ракеты в полёте. Радиопередатчик БРК работал в метровом диапазоне волн.
Его мощность передавалась через специальный антенный коммутатор на две директорные антенны, разнесенные на 100 м друг от друга. Коммутатор обеспечивал симметричное качание луча, относительно линии прицеливания. В крайних положениях сигнал модулировался разными частотами. Это позволяло бортовому приемнику ракеты определить направление отклонения, а системе управления дать сигнал на коррекцию траектории.
Изменение габаритов ракеты Р-2 по сравнению с Р-1, новая компоновка приборного отсека потребовали от коллектива В. П. Бармина разработки новой системы наземного оборудования, обеспечивающей мобильность и безотказность действия всех агрегатов…. В итоге, Р-2, хотя и базировалась на идее и наработках Р-1, на деле представляла собой совершенно новую ракету, отличную от прародителя по всем параметрам. На основе осмысления чужого опыта, советским ученым действительно удалось создать собственную ракету.
25 мая 1949 года на полигоне был впервые в СССР проведен вертикальный пуск экспериментальной ракеты Р-1А, с целью отработки для ракеты Р-2 принципов отделения головной части ракеты: определения характера изменения тяги двигателя после его выключения для выбора момента отделения головной части и расчета необходимой отталкивающей силы.
В головной части ракеты, кроме того, устанавливались два контейнера с научной аппаратурой для исследования параметров верхних слоев атмосферы и прохождения в них дециметровых и сантиметровых радиоволн. Контейнеры спасались при помощи парашютных систем. Всего было четыре пуска на высоту 110 и 210 км.
Ракета Р-2: первая ракета полностью «домашней» разработки созданная в СССР. При внешней схожести с Р-1, отличалась от неё почти каждой деталью
Серийное производство ракеты Р-2
В сентябре 1949 года на стартовую площадку полигона (пл. № 4) была доставлена ракета нового типа Р-2Э (экспериментальная). Это был первый отечественный образец, выполненный по новой конструктивной схеме.
За два осенних месяца 1949 года было проведено 5 пусков этой ракеты, которые подтвердили работоспособность систем и агрегатов, надежность конструкции, правильность исходных теоретических предпосылок. В период 1950 – 1951 годов было проведено 30 летно-конструкторских пусков ракеты Р-2, из которых 24 были удачными. Надежность ракеты составила 80%.
27 ноября 1951 года ракетный комплекс с ракетой Р-2 был принят на вооружение. В 1952 году на полигоне были проведены 14 пусков серийных ракет Р-2, изготовленных на Днепропетровском ракетном заводе (предшественнике Южмаша). Надежность серийных ракет составила 86%. Разработка ракетного комплекса и систем ракеты Р-2, выполненной по новой конструктивной схеме, заложила основу дальнейших ракетных комплексов.
Как бы пафосно это не звучало: именно эти события были первыми шагами нашей страны на пути исследования Космоса. Что особенно приятно – шаги эти были сделаны самостоятельно.
Источник
История ракетно-космической промышленности СССР. Досье
ТАСС-ДОСЬЕ. 4 октября 2017 года исполняется 60 лет со дня запуска первого в мире искусственного спутника Земли. С этого космического аппарата, созданного Советским Союзом, началось освоение космического пространства человечеством.
Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила материал об истории советской ракетно-космической программы.
Циолковский и первые ракеты в СССР
Первым идею полетов в космос высказал основоположник практической космонавтики, русский ученый Константин Циолковский (1857-1935).
В своем труде «Грезы о земле и небе и эффекты всемирного тяготения» (1895) он писал: «Еще с юных лет я нашел путь к космическим полетам. Это — центробежная сила и быстрое движение». Впоследствии в своих работах он подробно описал теорию полета и конструкцию ракет, предложенных им для исследования атмосферы.
Идеи Циолковского начали воплощаться в 1933 году, когда инженеры московской Группы изучения реактивного движения (ГИРД) под руководством Сергея Королева провели испытания экспериментальной ракеты на гибридном топливе ГИРД-09 (конструкции Михаила Тихонравова). Она поднялась на высоту 400 м, всего находилась в полете 18 секунд. В 1938 году работы по ракетам на жидком топливе в СССР были прерваны в связи с арестом Королева. К созданию баллистических ракет он вернулся только в 1945 году.
Становление ракетно-космической промышленности
После окончания Великой Отечественной войны среди советских трофеев оказались комплектующие немецких баллистических ракет «Фау-2» (V-2, сокращение от Vergeltungswaffe-2 — «Оружие возмездия — 2»), а также их завод по производству близ города Нордхаузен. Первоначально завод был занят американскими военными, которые вывезли оттуда все собранные ракеты, но затем был передан в Советскую зону оккупации Германии в обмен на Западный Берлин.
Кроме того, в плену у советских войск оказались около ста немецких ученых-ракетчиков. При этом основной разработчик «Фау-2» Вернер фон Браун сдался в плен американцам, захватив с собой всю документацию. Уже летом 1945 года специальная группа, руководить которой назначили освобожденного из заключения незадолго до этого Королева, приступила к изучению немецких ракет.
13 мая 1946 года вышло секретное постановление Совета министров СССР №1017-419сс «Вопросы реактивного вооружения». Документ предусматривал создание при Совмине СССР специального комитета по реактивной технике во главе с заместителем председателя Совета министров Георгием Маленковым, а также научно-исследовательских институтов (НИИ), конструкторских бюро (КБ) и полигонов по этой тематике.
В их число входило специальное конструкторского бюро НИИ-88, при котором в августе того же года был образован отдел №3 для разработки баллистических ракет дальнего действия под руководством Королева. В апреле 1950 года отдел был преобразован в особое конструкторское бюро №1 (ОКБ-1) НИИ-88. В августе 1956 года ОКБ-1 вместе с опытным заводом №88 было выделено из состава НИИ-88 и стало самостоятельной организацией (впоследствии — ЦКБЭМ, НПО «Энергия», ныне — Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева).
Специалистами ОКБ-1 на основе узлов и агрегатов немецкой «Фау-2» была собрана баллистическая ракета и 18 октября 1947 года произведен ее запуск. Копия «Фау-2» пролетела 247 км, поднявшись на высоту 86 км.
Конструкторским бюро Королева из отечественных материалов на базе немецкой ракеты была разработана ракета Р-1. С 1950 года, изучив все недостатки немецкой конструкции, коллектив Королева, с участием таких ученых, как Валентин Глушко, Николай Пилюгин и др., занялся ее коренной переработкой. В 1949 году начались испытания Р-2, чья дальность увеличилась с 300 до 600 км. В 1955 году впервые стартовала советская стратегическая баллистическая ракета Р-5М (8К51), а в 1957 году — межконтинентальная Р-7 (8К71).
Несмотря на то, что первоначально у американцев было преимущество в виде команды фон Брауна, и их ракетная программа до середины 1950-х годов опережала советскую, руководство США совершило ряд просчетов. Так, баллистическая ракета Jupiter-C, сравнимая по классу с «семеркой», была запущена почти на год раньше, в сентябре 1956 года, однако президент Дуайт Эйзенхауэр запретил использовать ее для запуска спутника.
Специально разработанная для космических полетов облеченная ракета Vanguard оказалась крайне ненадежной. В результате американцам пришлось возобновлять программу по космическому запуску с помощью ракеты Jupiter-C, четырехступенчатая модификация которой под названием Juno 1 смогла вывести на орбиту спутник Explorer 1 лишь 1 февраля 1958 года.
Начало космической эры
4 октября 1957 года с помощью переоборудованной МБР Р-7 (получила индекс 8К71ПС) в космос был выведен первый искусственный спутник Земли. Запуск был осуществлен с 5-го Научно-исследовательского испытательного полигона Минобороны СССР (ныне — космодром Байконур).
Источник
Первая космическая ракета: фото, видео
Ракета – летательный аппарат, передвигающийся в пространстве благодаря действию реактивной тяги, которая возникает в результате отброса части рабочего тела (собственной массы) аппарата и без использования вещества из окружающей среды. Поскольку полет ракеты не нуждается в обязательном наличии окружающей газовой или воздушной среды, то он возможен как в атмосфере, так и в вакууме. Под понятие «ракета» может подпадать широкий спектр летающих объектов: начиная от праздничной петарды и заканчивая космической ракеты-носителя.
Слово ракета в военной терминологии обозначает класс, чаще всего, беспилотных летальных аппаратов, используемых для поражения удаленных целей и применяющих для полета принцип реактивного движения. В связи с широким разнообразием использования ракет в вооруженных силах, разными родами войск, образовался широкий класс разных типов ракетного оружия. Но когда была запущена первая космическая ракета? Именно об этом мы и расскажем вам ниже.
Первая космическая ракета
Появлению ракет-носителей предшествовала разработка баллистических ракет. Одной из них была, немецкая «Фау-2». Ее использовали американцы в надежде «дотянуться» до космоса. В начале 1944 года было осуществлено несколько попыток запусков. Ракета смогла набрать высоту в 188 км.
Но более существенных результатов смогли добиться только через 5 лет. Тогда американцы на полигоне Уайт-Сэндз выполнили запуск ракеты, которая состояла из 2 ступеней: ракет «Фау-2» и «ВАК-Капрал», которая смогла подняться на 402 км.
Советская наука и техника во второй половине 50-х годов одержала крупнейшую победу – разработана и запущена в космос первая в мире космическая ракета «Спутник» под руководством С.П. Королева.
4 октября 1957 года ракета была запущена и вынесла в космос искусственный спутник земли весом 836 г. Он был примитивным и назывался пс 1. Запуск был состоялся на космодроме Байконур. Ракета справилась со своей задачей – она смогла вывести на орбиту первый искусственный спутник Земли. Разработка ракеты носителя «Спутник» предоставило новые возможности для научных исследований.
Запуски ракеты «Спутник», а также его модификаций «Спутник-3» производились 4 раза, 3 из которых оказались успешными. Затем на его базе создано целое семейство ракет-носителей, которые отличались повышенными значениями мощности и другими важными характеристиками.
Двухступенчатая ракета-носитель состояла из пяти блоков: 4 боковых (блоки Б, В, Г, Д), составлявших в сумме перde. Ступень, и 1 центрального (блок А), который выступает второй ступенью ракеты.
Вес первой ракеты с полным запасом топлива составляет 267 тонн, а вес второй – 58 тонн. Сухой вес ракеты «Спутник» 22 тонны. Эти показатели говорят о высоком конструктивном совершенстве системы. В ней на долю топлива проходилось 93 процента веса обеих ступеней и около 7 процентов – на остальные компоненты конструкции, включая двигатели.
- Абсолютная длина ракеты – 29,167 метров.
- Диаметр по воздушным рулям – 10,3 метров.
- Длина боковых блоков – 19 метров, диаметр – 3 метра.
- Длина центрального блока – 28 метров, диаметр 2,95 метра.
На «Спутнике» установлены жидкостные ракетные двигатели, отличающиеся высокими для того периода энергетическими характеристиками. Над их разработкой работал коллектив ГДЛ-ОКБ, которым руководил В.П. Глушко. На всех блоках первой ступени установлен двигатель РД-107 с 4 основными камерами сгорания и 2 рулевые с 1 общим турбона-сосновым агрегатом. При старте ракеты все двигатели развивали тягу 99,5 т. Общая тяга всех двигателей 4 блоков первой ступени – 398 т.
Центральный блок ракеты (вторая ступень) имела двигатель РД-108 с тягой 93 тонны у Земли. Его 4 рулевые и 2 основные камеры сгорания питались общим турбо-насосным агрегатом. И рулевые, и основные двигатеил работали на жидком кислороде и керосине, а турбина ТНА работала на продуктах разложения 82 процента перекиси водорода.
Во время старта сразу включались двигатели всех пяти блоков, первой и второй ступени «Спутника». Их общая тяга – 491 тонна. По мере подъема во все более разряженные слои воздуха тяга только увеличивалсь. В «пустоте» тяга РД-107 достигала 102 тонны, а РД-108 – 96 тонн. Удельная тяга Двигателей первой ступени на Земле составляла 250 с, а двигателя второй ступени в «пустоте» достигала 308 с.
Ракета «Спутник» оснащена надежной системой управления, отвечающей строгим самым жестким требованиям. Ее создала группа специалистов, которой руководил Н.А. Пилюгина.
Через 1 месяц после запуска первого искусственного спутника Земли, 3 ноября 1957 года вторая ракета-носитель вывела на орбиту первый биологический искусственный спутник Земли, в абсолютно герметичной кабине которого находилась собака Лайка.
Общая масса аппаратуры, источников электропитания второго ИСЗ и подопытного животного превышал 500 килограмм. В мае 1968 года ракета такого же типа «Спутник» подняла в космос 3 советский ИСЗ, весом 1327 кг. В этот раз это была многоцелевая автоматическая летающая лаборатория с огромным количеством разных научных приборов, многоканальной телеметрической системой и прочим бортовым оборудованием. Благодаря запуску этих ИСЗ и было положено начало всестороннего освоения и развития космического пространства.
Космическая программа СССР, разработанная в конце 50-гг., предусматривала необходимость увеличения энергетических возможностей ракет-носителей, в результате чего, увеличилась бы масса полезного груза. В соответствии с поставленной задачей коллектив во главе с С.П. Королевым (главный конструктор ракетно-комических систем) приступил к активному совершенствованию двухступенчатой ракеты и на ее основе создал трехступенчатую, после чего четырехступенчатую ракеты. При несущественном увеличении стартового веса такие ракеты поднимали полезный груз в 3, а то и в 4 раза больший, чем «Спутник».
Современный этап
В настоящее время самым мощными являются ракеты-носители «Протон-М» отечественного производства, европейские «Ариан-5», американские «Дельта-IV Heavy». Запуск ракеты подобных типов позволяет вывести на орбиту (200 км в высоту) полезный груз массой до 25 тонн. Такие аппараты могут донести до геопромежуточной орбиты приблизительно 6-10 тонн и до геостационарной – 3-6 тонн.
Отдельного внимания заслуживают ракеты-носители «Протон», так как они отыгрывали немалую роль в освоении космоса. Их использовали для реализации разных пилотируемых программ, в т.ч. для отправки модулей орбитальной станции «Мир». С его помощью в космос были доставлены «Звезда» и «Заря», важнейшие блоки МКС. Невзирая на то, что не все полезные запуски подобных ракет были успешны, «Протон» и сейчас остается самым востребованным ракетным-носителем: каждый год осуществляется примерно 10-12 стартов.
Запуски ракет: статистика
В целом с начала 20 века активность на космодромах мира существенно упала. Если сравнивать двух лидеров в этой отрасли – Россию и США, то последние каждый год производят намного меньше запусков, по сравнению с первой страной. В период с 2004 по 2010 год с космодрома Америки было запущено 102 ракеты, которые успешно справились с поставленными задачами. К тому же, было 5 неудачных запусков. В России успешно завершилось 166 стартов, а 8 закончились аварией.
Среди числа неудачных запусков аппаратов особо заметными являются аварии «Протон-М». С 2010 по 2014 год в результате таких неудач были потеряны не только амии ракеты-носители, но и несколько спутников и даже один иностранный аппарат. Конечно же, подобная ситуация с одной из самых мощных ракет-носителей не могла остаться без внимания: были уволены чиновники, а также причастные к возникновению таки неудач. Кроме того, начали создаваться проекты по совершенствованию космической индустрии России.
Сегодня, как и 50 лет назад, человек не менее заинтересован в освоении космоса. Современный этап отличается возможностью плодотворного международного сотрудничества, что эффективно реализуется в проекте МКС. Но многие моменты нуждаются в доработки, пересмотра или модернизации. Хочется верить, что с использованием новых технологий и знаний статистика запусков в будущем будет более радужной.
Источник