50 години от експедициите Аполо: космическата надпревара между СССР И САЩ (фотогалерия)

Тази гонка (1957-1968 г.) завърши с осъществяване на първия полет от мисията "Аполо", която продължи до 1972 г.

След подялбата на германските ракетни технологии, СССР и САЩ започват усилено създаване на военни ракети и ракети носители за извеждане на полезни товари в Космоса.

В СССР, военнокосмическите изследвания са централизирани под единно ръководство, като същевременно, до средата на 50-те години широко беше използван трудът на хиляди германски специалисти, като водещ беше Хелмут Грьотруп, дясната ръка на Вернер фон Браун (същият, с когото заедно са арестувани от Гестапо на 15 март 1944 г.).

В САЩ, гражданските и военните изследвания бяха съсредоточени в различни ведомства. Първоначално и военните ракетни проекти също бяха разделени в различните родове въоръжени сили (ВВС, ВМС и Сухопътните сили). В САЩ бяха привлечени няколко десетки германски специалисти, начело с Вернер фон Браун. Германците били държани обаче настрана и се включват активно едва след провала на военните (проектът Авангард на ВМС), когато ракетата Юпитер С извежда първия американски спътник в орбита през 1958 г.

В областта на ракетните двигатели, още в началото на 50-те години, американците тръгват по собствен път, като създават първите криогенни двигатели (RL-10) и най-мощният еднокамерен двигател на пропелант керосин и течен кислород (F-1). Същевременно, съветските конструктори до средата на 50-те години усъвършенстват V-2 в различни модификации на пропелант етилов алкохол и течен кислород. Първият оригинален двигател е създаден от Глушко през 1954-1957 г. (РД-107/108), но също на базата на V-1.

Състоянието на ракетната техника в СССР. Германската група и използването ѝ от Корольов. Оригинални съветски ракети

Р-1 Съветската балистична ракета Р-1 представлява пълно копие на V-2, произведена със съветски материали и по съветска технология (за която германските специалисти твърдят, че съответства на германската технология от началото на 30-те години на 20-и век.)

Г-1 Съветската балистична ракета Г-1, подобрена версия на ракетата V-2 с обсег от 600 км, е първата разработка на германския инженерен екип на Грьотруп, след като са били преместени в Русия. Съветска държавна комисия решава през 1948 г., че е тя е с по-добри качества от концепцията на Корольов Р-2.

Въпреки това Р-2 е пусната в производство. Корольов успява да убеди правителството да допусне в производство Р-2, а не Г-1, като твърди, че технологията за производство на Г-1 не може да бъде овладяна веднага от Съветския съюз. Няколко от концепциите на Г-1 (интегрирани резервоари за пропелент, радио-контролирано прекъсване на двигателя, предно разположен резервоар за течен кислород) обаче са използвани от групата на Корольов в техните ракети Р-2 и Р-5. Г-1 получава секретно обозначение Р-4 и явно обозначение Р-10.

Г-2 Задача на проекта Г-2 е да се създаде първата оперативна балистична ракета. Целта е да се достави полезен товар от 1000 кг в обхват от 2500 км. Ракетата ще използва три подобрени двигателя от V-2, с обща тяга от 100 тона. Г-2 получава секретно обозначение Р-6 и явно обозначение Р-12. Изпитвани са различни едностепенни и двустепенни комбинации от Г-1 и Г-2.

Г-3 е проект на базата на Г-1. Обозначение Р-8/Р-13. Балистичната ракета Г-4 е проектирана от групата на Грьотруп в конкуренция с Р-3 на Корольов. Устинов информира Грьотруп за изискването на 9 април 1949 г.: да достави 3000 кг полезен товар (всъщност се има предвид ядрена бомба) на 3000 км. Това изискване означава значително подобрение спрямо съществуващата технология V-2.

Г-4 Държавната комисия оценява Г-4 по-високо от Р-3 на Корольов на 7 декември 1949 г. Нито един от двата проекта обаче не е завършил с производство, но концепцията за проектиране на Г-4 е довела директно до МКБР Р-7 на Корольов (по същество пакет от Г-4 или R-3A и ускорител Н1).

Р-14 Работата по Г-4 продължава и през 1952 г. Обозначение Р-14. Д-р Албринг и неговите сътрудници предлагат проект за безпилотен бомбардировач, обозначен с Р-15 (Г-5) . Балистичната ракета Р-5 е първата оригинална разработка на групата на Корольов, която обаче използва всички идеи на германците по усъвършенстването на V-2, от Г-1 до Г-4.

Р-5 Активната фаза на проектантската работа по Р-5 е извършена през през 1952 г. Р-5 се захранва от един-единствен двигател РD-103, заимстван от А-4 и разработен в ОКБ-456 в Химки, под наименование RD-103. Той използва 92% алкохол като гориво и течен кислород като окислител, и дава тяга от 43.8 тона. Сравнен с двигателя на А-4, РД-103 включва редицa подобрения, включително по-добра охладителна система за горивната камера и въвеждане на автоматичен контрол на тягата.

Р-7 Следващото поколение балистични ракети Р-7 са напълно оригинална разработка на групата на Корольов, на база новите оригинални двигатели на Глушко РД-107 и РД-108.

В края на 1954 г. Глушко изоставя РД-105 и вместо това използва четири по-скромни камери от V-2 за RD-107 с общ турбопомпен агрегат и заменя спирта с керосин, като гориво. Тягата е 102 тона (4х25.5). Това всъщност е първата в света МКБР (междуконтинентална балистична ракета), годна да носи все още обемистите и тежки съветски ядрени бойни глави.

 

Първият полет е на 21 август 1957 г. Успехът – и вследствие на това надеждността на дизайна, и много голямата мощност за МКБР – позволиха да се използва Р-7 като ракета носител за космически обекти. В процеса на експлоатация на R-7 като космически носител били установени недостатъци и осъществена модернизацията му, за да се увеличи изходният полезен товар, надеждността и обхватът от задачи, които може да решава.

Това довежда до появата на цяло семейство ракети носители. Ракетите от това семейство слагат началото на космическата ера. С тях бяха извършени: изстрелване на първия изкуствен спътник в орбитата на Земята, изстрелване на първия спътник с живо същество на борда в орбита, изстрелване на първия кораб с човек на борда в околоземна орбита, извеждането на станцията Luna-9, която извършва първото меко кацане на Луната. Повечето пилотирани полети на СССР и Русия са извършени с ракети от това семейство.

Двигатели на първото поколение съветски ракети

РД-100 Двигател на Глушко, пропелант алкохол/течен кислород, за ракетата Р-1. Съветско копие на двигателя V-2 със съветски материали. Германските ракетни учени спомагат за проектирането му. Тяга 40.4 тона. Специфичен импулс на морското ниво: 203 с. Първи полет 1948 г.

РД-101 Двигател на Глушко, пропелант алкохол/течен кислород. За ракета Р-2 и V-2A. Разработен едновременно с РД-100, но без германско участие. По-компактна конструкция, повишена тяга, повишено налягане в камерата и по-висока концентрация на алкохол. Тяга 40.4 тона. Специфичен импулс на морското ниво: 210 с. Първи полет 1949 г.

РД-102 Двигател на Глушко, пропелант алкохол/течен кислород. За ракета Р-3А, експериментална ракета. Проектът е прекъснат през 1951 г. заради преминаване към разработка на РД-103.

РД-103 Двигател на Глушко, пропелант алкохол/течен кислород. За ракета Р-5. Няма производство. Окончателна екстраполация на ракетния двигател V-2 в СССР. Тяга 50 тона. Специфичен импулс на морското ниво: 216 с.

РД-105 Оригинален двигател на Глушко, пропелант керосин/течен кислород. Предназначен за ракета Р-7. Еднокамерен двигател, впоследствие се заменя с 4-те камери РД-107. Първоначален проект за МКБР. Няма производство. Оказва се, че не е възможно да се преодолеят вибрациите в определени режими при използването на една голяма камера. Еднокамерен двигател, впоследствие се заменя с четирите камери РД-107. Тяга 62.8 тона. Специфичен импулс на морското ниво: 302 с.

РД-107 Оригинален двигател на Глушко, пропелант керосин/течен кислород. Прилаган при знаменитите Р-7 и последващи ракети. РД-107 е проектиран под ръководството на Валентин Глушко в лабораторията на OKB-456 между 1954 и 1957 г. В него се използват течен кислород и керосин като окислител и гориво. Както беше характерно за всички потомци на ракетната технология V-2, турбината на помпите се задвижва от прегрята пара, генерирана чрез каталитично разлагане на въглеродния пероксид. Обединени са четири горивни камери, всяка с конструкция близка до тази на А-4, но с пропелант керосин и течен кислород, захранвани от една турбопомпа. Използват се четири по-малки камери, за да се заобиколят проблемите с нестабилността на горенето в по-големи единични камери, както при РД-105. Освен това двигателят има две допълнителни малки горивни камери, с които се управлява посоката на вектора на тягата.

РД-108 На същата база е разработен двигателят РД-108, при когото разликата е единствено в това, че има четири допълнителни малки горивни камери, с които се управлява посоката на вектора на тягата, а също така е разчетен за по-продължително време на горене. Причината е в това, че РД-108 ще се използва като единствен двигател в ракетна степен (затова има четири допълнителни управляващи камери), докато РД-107 се използва в пакет от четен брой двигатели (обикновено четири). Тяга 102 тона (4х25.5). Специфичен импулс на морското равнище: 256 с. Първи полет 1957 г.

Състоянието на ракетната техника в САЩ. Германската група и използването ѝ от американците. Оригинални американски ракети

Redstone PGM-11 е първата голяма ракета, разработена в САЩ, използвайки немската технология V-2. Проектирана е от Американската агенция за балистични ракети на САЩ (ABMA), под ръководството на Вернер фон Браун. Тя по-късно изстрелва първия американски сателит и първия американски астронавт в космоса по суборбитален полет. Първи старт 20 август 1953 г. Последен старт: 1 декември 1965 г. Брой стартове: 53. Полезен товар: 3580 кг. Тяга: 36.6 тона.

През ноември 1944 г. американската армия финансира General Electric (GE) по проекта Hermes, за разработване на немска ракетна технология. Екипът на GE прави незначителен напредък, но с избухването на Корейската война армията изпитва спешна необходимост от балистична ракета.

Програмата е прехвърлена към немския екип на фон Браун в Ню Мексико през 1950 г., след което през 1951 г. екипът и проектът са преместени в арсенала Redstone (Редстоун) в Алабама.

Екипът на Фон Браун завършва проектирането на ракети с обхват от 400 км през 1952 г., комбинирайки доказаната технология V-2 с някои нови концепции (инерционна навигация, отделна бойна глава). Ракетата се задвижва от версия на двигателя Rocketdyne XLR43-NA-1, еволюция на силовата установка на V-2 за програмата на USAA Navaho.

Както е практиката на фон Браун, неговият екип създава прототипи на ракети, а производството се извършва от външен изпълнител. Първият тестов старт е през август 1953 г., първата произведена ракета от Крайслер излита през юли 1956 г.

Ракетите Редстоун са били използвани за тестване на технологията за ракетите Юпитер, Юпитер А и Юпитер С, които са разработени на базата на Редстоун.

Юпитер С извежда първия американски спътник в орбита през 1958 г., след като Авангард на ВМС (задвижван от двигател на GE) се проваля. Редстоун също е бил използван, за да изведе първите американци в космоса на двете суборбитални мисии Меркурий-Редстоун.

Военният Редстоун е пенсиониран през 1964 г., заменен от много по- подходящия твърдогоривен Пършинг. Пенсионираните ракети са използвани като цели за противоракетната отбрана, а също част са прехвърлени в Австралия, където извеждат първия спътник на страната в орбита. Полезен товар 2860 кг. Обхват до 320 км. Двигател А-7.

Juno-1 (Jupiter С. Juno I) Четиристепенна ракета носител на Крайслер, вариант на Юпитер С с допълнителна четвърта степен. Проектирана от Американската агенция за балистични ракети на САЩ (ABMA), под ръководството на Вернер фон Браун.

Първа степен: Редстоун, тяга 42.4 тона, специфичен импулс 235 с. Втора степен: блок от 11 ТвРД Baby Sergiant, тяга 7.5 тона, специфичен импулс 214 с. Трета степен: блок от 3 ТвРД Baby Sergiant, тяга 2 тона, специфичен импулс 214 с. Четвърта степен: 1 ТвРД Baby Sergiant, тяга 0.68 тона, специфичен импулс 214 с. Полезен товар на ниска околоземна орбита 11 кг. Първи полет: 31 януари 1958 г., изстрелва първия американски изкуствен спътник на Земята.

Юпитер С Американска орбитална тристепенна ракета. Юпитер-С е проектирана от Американската агенция за балистични ракети на САЩ (ABMA), под ръководството на Вернер фон Браун. Подобрен вариант на ракетата Редстоун. Използвани са по-обемни горивни резервоари.

Първа степен: Редстоун, тяга 42.4 тона, специфичен импулс 235 с. Втора степен: блок от 11 ТвРД Baby Sergiant, тяга 7.5 тона, специфичен импулс 214 с. Трета степен: блок от 3 ТвРД Baby Sergiant, тяга 2 тона, специфичен импулс 214 с. Първи полет: 20 септември 1956 г., последен полет: 8 август 1957 г.

И при трите изпитателни полета, на екипа на Фон Браун е било наредено от МО да натовари последната степен с баласт. Това е било мярка за предотвратяване на „непреднамерени“ извеждания в орбита на сателити, които да откраднат приоритета на официалната американска програма Vanguard.

При един от тези полети обаче третата степен се загубва, радарите не регистрират падане в океана. Допуска се, че тя би могла да е влязла в орбита. Генерал Медарис, началникът на полигона Хънтсвил, решава, с риск да бъде наказан, да прибере на склад четвъртата ракета Юпитер С. По-късно с нейната модификация, наречена Juno-1, е изведен първият американски спътник Explorer 1. Обаче задръжката на Юпитер С се оказва груба грешка на бюрократите от армията, защото Р-7 на Корольов изстрелва първия спътник на Земята на 4 октомври 1957 г., а пък Vanguard се проваля почти по същото време.

Redstone MRLV (Mercury-Redstone Launch Vehicle) Американска суборбитална ракета. Използвана е за шест суборбитални полети на Mercury в периода 1960–1961 г. Модифицирана ракета Редстоун, използвана за изстрелване на пилотирания космическия кораб Меркурий, по суборбитална траектория, на разстояние 380 км, при 220 км надморска височина и максимална скорост 6800 км/ч. Двигател А-7. Полезен товар по балистична траектория 1800 кг. Първи полет: 21 ноември 1960 г.

Полети на Redstone MRLV

 

Обозначение на полета

Обозначение на ракетата

Дата на стартиране

Коментари

MR-1

MR-1

21 ноември 1960 г.

Празна капсула; ракета се самоликвидира в полет поради електрическа повреда

MR-1A

MR-3

19 декември 1960 г.

Празна капсула

MR-2

MR-2

31 януари 1961 г.

Носи шимпанзето Хам

MR-BD

MR-5

24 март 1961 г.

Празна нефункционална капсула

MR-3

MR-7

5 май 1961 г.

С астронавта Алън Шепард

MR-4

MR-8

21 юли 1961 г.

С астронавта Гас Грисъм

 Atlas LV-3B Американска двустепенна ракета носител, производство на Convair. Извежда в орбита първите четирима американски астронавти по програмана Mercury. Полезен товар на ниска околоземна орбита 1360 кг. Първа степен: два двигателя Rocketdyne XLR-89-5 с 152 тона тяга. Втора степен: един двигател Rocketdyne XLR-105-5 с тяга 36.3 тона. Първи полет: 29 юли 1960 г.

Titan 2 GLV Двустепенна американска ракета носител на Martin, с помощта на която са изведени в орбита дванадесет космически кораба на САЩ от второ поколение – Джемини. Първа степен: два двигателя LR87-AJ-7 с 190 тона тяга. Втора степен: двигател LR91-AJ-7 с тяга 44 т. Първи полет 8 април 1964 г., последен полет 11 ноември 1966, общо 12 изстрелвания, всичките успешни, по програмата Gemini. Полезен товар на ниска околоземна орбита 3 600 кг.

Двигатели

Двигател Redstone Модификации от А-1 до А-7. Двигател на Rocketdyne. Пропелант алкохол/течен кислород. За ракета Редстоун. Разработен първоначално като XLR43-NA-1, американска версия на V-2, еднокамерен двигател, тестван през 1945 г. Тяга 41.4 тона. Специфичен импулс на морското равнище 235 с. Първи полет: 1953 г.
Двигатели А-6 и А-7.

Докато ранните полети на ракетите Редстоун използват версиите A-1 до A-4 на двигателя, ракетата влезе в последваща експлоатация с версиите A-6 и A-7. Всеки модел от серия „А“ има едни и същи основни параметри, като моделите се различават само в модификациите на различни компоненти. Всъщност и всичките седем модели са взаимозаменяеми, като се изискват само незначителни промени на възлите за свързване на двигателя към ракетата.

XLR89-5 Двигател на Rocketdyne Пропелант керосин/течен кислород. За ракета Atlas D. Тяга 76 тона. Специфичен импулс на морското равнище 248 с. Оригинален двигател на Rocketdyne. Първи полет: 1958 г.

XLR105-5, MA-3 част от LR105 Двигател на Rocketdyne. Пропелант керосин/N2O4. За ракета Atlas D. Тяга 36.3 тона. Специфичен импулс на морското равнище 215 с. Оригинален двигател на Rocketdyne. Първи полет: 1958 г.

LR87-AJ-7 вариант на LR87 Двигател на Aerojet. Пропелант Aerozine-50/течен кислород. За ракета Gemini Titan 2 GLV. Тяга 94.7 тона. Специфичен импулс на морското равнище 258 с. Оригинален двигател на Aerojet. Първи полет: 1962 г.

LR91 -AJ-7 вариант на LR91 Двигател на Aerojet. Пропелант Aerozine-50/ течен кислород. За ракета Gemini Titan 2 GLV. Тяга 44 тона. Специфичен импулс на морското равнище 316 с. Оригинален двигател на Aerojet. Първи полет: 1962 г.

RL10 Това е първият ракетен двигател с окислител течен водород в света, като разработката му започва през 50-те години на миналия век в Центъра за космически полети на Маршал и Pratt & Whitney. RL10 е тестван за първи път на земята през 1959 г. в Центъра за изследвания и развитие на Pratt & Whitney в Уест Палм Бийч, Флорида.

Първият успешен полет се осъществява на 27 ноември 1963 г. Тогава два двигателя RL10A-3 задвижват горната степен Кентавър на ракета-носител Atlas. Пропелант течен кислород/течен водород. Тяга (вакуум) 11 тона. Специфичен импулс (вакуум) 465.5 секунди. Този пропелант се явява най-доброто съотношение гориво/окислител, тъй като осигурява най-високия възможен специфичен импулс (теоретично по-добър е само течен флуор/течен водород, който обаче е изключително опасен и отровен). Конструкцията е толкова сполучлива, че се използва и досега (RL10C-1-1 на ракетата Centaur V и RL10C-2-1 за втора степен на ракетата Delta Cryogenic).

F-1 Двигателят F-1 е най-мощният еднокамерен ракетен двигател с течно гориво в света. Компанията Rocketdyne през 1955 г., по задание на ВВС на САЩ, разработи много големите ракетни двигатели F-1 и E-1. E-1, макар и успешно тестван статично, беше определен като технологична задънена улица и беше изоставен заради по-мощния F-1. В крайна сметка ВВС спряха разработването на F-1 поради липса на необходимост от такъв голям двигател. Въпреки това, наскоро създадената Национална администрация по аеронавтика и астронавтика (НАСА) оцени двигателя и договори с Rocketdyne да завърши разработката му.

Тестовите изпитания на компонентите на F-1 са извършени още през 1957 г. Първото статично изпитание на F-1 е извършено през март 1959 г. Първият F-1 е доставен на NASA през октомври 1963 г. През декември 1964 г. F-1 завършва тестовете за полети. Тестванията продължават поне до 1965 г. Първи полет през 1967 (Аполо 4). Пропелант RP-1 (ракетен керосин) като гориво и течен кислород (LOX) като окислител. Всяка секунда F-1 изгаря по 2.5 тона пропелант и развива мощност от около 40 000 000 конски сили, при тяга 696 тона. Специфичен импулс (вакуум) 304 секунди.

През 60-те години на миналия век Rocketdyne предприема подобрения в конструкцията на F-1, което води до нова модификация на двигателя F-1A. Макар външно да е много подобен на F-1, F-1A произвежда около 20% по-голяма тяга, 800 тона при тестове, и щеше да бъде използван на бъдещи ракети носители след Аполо. Производствената линия на Сатурн V обаче беше затворена преди края на проекта Аполо и двигателите F-1A никога не полетяха.

За повече информация и илюстрации, вижте тук (pdf).

Александър Тацов

е по специалност инженер. Работил е в Технически университет - София, а понастоящем в частния технологичен бизнес. От години се занимава с изследвания в областта на политическото, научното и идейното обществено развитие, в обхвата на писаната история.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван.

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Свързани статии

Back to top button