XX век. Хроника необъяснимого. Гипотеза за гипотезой - Николай Непомнящий

Годдард всегда шел впереди своего времени. Он окончил Политехнический институт в Уорчестере в 1908 году, в 1911-м стал доктором философии, затем учился в Принстоне, в 1914 году получил первые два патента на ракетные аппараты. К 1923 году он уже испытывал свой первый ракетный двигатель, работавший на газолине и жидком кислороде — что было преимуществом над ракетами на твердом топливе. В 1926 году запустил свою первую ракету. В 1930-м при поддержке Смитсонианского института основал экспериментальную станцию в пустынном месте около Розуэлла, Нью-Мехико, где строил более совершенные ракеты и работал над идеями, составляющими теперь основу ракетостроения, включая соответствующие камеры сгорания, сжигание газолина с кислородом таким образом, чтобы быстрое горение использовалось для охлаждения стенок камеры, революционные типы рулевых устройств, дефлекторы и гироскопы, подобные рулю направления, а также принципы первой многоступенчатой ракеты. В 1930–1935 годах Годдард запустил ракеты, которые развивали скорость до 500 километров в час и достигали высоты более двух километров.

Надо отметить тот факт, что по крайней мере до начала второй мировой войны достижения Годдарда игнорировались правительством Соединенных Штатов, чего нельзя сказать о Германии.

Немецкое общество любителей ракетостроения (VfR), известное также под названием Клуб космических путешественников, возникло в 1927 году. Группа энтузиастов обосновалась в брошенном арсенале площадью 300 квадратных метров в окрестностях Рейндикердорфа. Оттуда они запускали свои еще не слишком совершенные жидкостные ракеты.

К 1930 году в обществе состояло большинство ученыхракетостроителей того времени, включая Рудольфа Небеля, Германа Оберта, Вилли Лея, Макса Валье, Клауса Ределя, а также 18-летнего Вернера фон Брауна, который впоследствии будет разрабатывать лунную программу для НАСА.

В апреле 1930 года орднанский филиал Комитета по оружию и баллистике немецкой армии, возглавляемый генералом Бекером, назначил капитана Уолтера Дорнбергера руководить работами по совершенствованию ракет на полигоне в Куммерсдорфе, в 20 километрах к югу от Берлина. Через два года, после ряда экспериментов, направленных на достижение устойчивости полета и разработку совершенного двигателя, VfR продемонстрировал Дорнбергеру и другим офицерам в Куммерсдорфе одну из своих жидкостных ракет. В 1933 году, когда к власти пришел Гитлер, общество перешло под командование нацистов и стало частью куммерсдорфской программы.

Таким образом, большинство немецких инженеров руководствовались в своей работе идеями Годдарда, в то время как Соединенные Штаты относились к нему с недоверием и даже презрением.

В декабре 1934 года с острова Боркум в Северном море были запущены две сконструированные в Куммерсдорфе передовые ракеты А-2, управляемые с помощью гироскопа, с двигателями, работавшими на кислороде и спирте. Ракеты поднялись на высоту два с небольшим километра. Эти стабилизированные жидкостные ракеты были предшественниками ракет Роберта Годдарда.

Но это еще не все. В 1936 году капитан Уолтер Дорнбергер, глава Ракетостроительного исследовательского института, его ассистент Вернер фон Браун и команда из 150 техников продемонстрировали еще несколько двигателей, включая один с беспрецедентной реактивной тягой в 870 килограммов. Эта демонстрация произвела такое сильное впечатление на немецкого главнокомандующего генерала Фрича, что он дал разрешение Дорнбергеру и фон Брауну построить независимую ракетную базу в отдаленной части Германии, где в обстановке строжайшей секретности проводились бы исследования и испытания ракет. База эта находилась около деревни Пенемюнде на острове Узедом на берегу Балтики.

Все, что произошло потом, вошло в историю. После многочисленных экспериментов в дозвуковой аэродинамической трубе Цеппелина в Фридрихсхафене и сверхзвуковой аэродинамической. трубе в университете Аахена оснащенные совершенными гироскопическими контрольными системами известной компании «Сименс» радиоуправляемые ракеты А-2 поднялись на высоту шесть с лишним тысяч метров, развив при этом скорость, равную скорости звука. В конце 1944 года немцы обстреливали ракетами «Фау-1» и «Фау-2» Лондон.

Не так хорошо известно, что, когда ракеты «Фау-2» подверглись исследованию ученых союзников в захваченном Нордхаузене в конце войны, было установлено, что основные характеристики двигателя — клапан волнорезного типа в фиксированной решетке, форсунка, вмонтированная в ту же решетку, камера сгорания, свеча зажигания и сопло — значатся в патенте, выданном Роберту Годдарду 13 ноября 1934 года, который был полностью опубликован в немецком журнале, посвященном проблемам авиации. Помимо этого в обеих ракетах были одинаковые системы охлаждения, насосные приводы, стабилизаторы, системы управления и зажигания. По сути, единственным отличием было то, что годдардовские ракетные двигатели работали на кислороде и газолине, а «Фау-2» — на водороде и перекиси; ракетное топливо Годдарда состояло из жидкого кислорода и газолина, а топливо «Фау2» — из жидкого кислорода и спирта; наконец, годдардовские ракеты были намного меньше «Фау-2».

Ракеты «Фау-2» имели реактивную тягу 1375 километров фунтов, развивали скорость 1920 метров в секунду и достигали высоты 108 километров. Все это свидетельствует о том, что немцы взяли на вооружение теории Годдарда, которыми пренебрегли Соединенные Штаты, и создали на их основе передовую сверхзвуковую технологию. Они осознали благодаря Годдарду необходимость гироскопического контроля и управления пограничным слоем.

Что такое пограничный слой? Хотя воздух в 4 тысяч или 5 тысяч раз менее вязкий, чем масло, он все-таки вязкий. Из-за этого тонкая область течения воздуха у поверхности обтекаемого твердого тела образует сопротивление, вследствие чего уменьшается скорость полета. Эти слои воздуха называются пограничным слоем — сопротивление пограничного слоя увеличивается прямо пропорционально скорости летательного аппарата, в связи с чем скорость и маневренность его резко снижаются.

Хотя пограничный слой воздействует на все формы полета, главной сложностью полета на сверхзвуковой скорости является перемещение отрицательного воздуха как можно ближе к хвосту, таким образом снижается расход энергии, необходимой на продвижение самолета вперед. Более того, возможно, что совершенный самолет мог бы — не за счет полного перемещения пограничного слоя, а за счет перенаправления его и использования как дополнительной движущей силы — летать, используя в основном сам вытесняемый воздух. Если бы это было выполнимо, самолет был бы способен развивать значительную скорость, используя минимум топлива.

Немцы работали над всеми аспектами пограничного слоя еще до первой мировой войны.

Физик доктор Эдуард Людвиг сотрудничал с известным авиаконструктором Гуго Янкерсом на его заводе в Дессау, и в 1911 году они одними из первых разработали проект «летающего крыла». По мнению Людвига, первым физиком — приверженцем «нового направления в аэродинамике» — был профессор Жуковский. Перед первой мировой войной Жуковский работал с доктором Куттой из Высшей технической школы в Штутгарте, Германия, над совершенствованием теории планирования, и они вывели дифференциальное уравнение пограничного слоя, что помогло раскрыть механизм возникновения подъемной силы крыла. По словам Людвига, теория Жуковского — Кутты является основополагающей для всей аэродинамики.

Однако еще раньше, в 1904 году, в Аэродинамическом экспериментальном институте в Геттингенском университете физик профессор Людвиг Прандтль ввел понятие пограничного слоя, что в свою очередь привело к пониманию способа уменьшения лобового сопротивления крыла и других движущихся тел путем улучшения условий обтекания. Теории Прандтля вскоре стали основополагающими в аэродинамике, он сделал выдающиеся достижения в теории дозвукового полета, сконструировал новый тип аэродинамической трубы и другие аэродинамические приборы.

К 1915 году другой член Высшей технической школы в Штутгарте, профессор Бауман, использовав теории Прандтля, получил патент на особый тип крыла, благодаря которому достигались искусственное прерывание потока воздуха, разрыв пограничного слоя и, следовательно, торможение и уменьшение посадочной скорости.

Антон Флеттнер, директор Института аэро- и гидродинамических исследований в Амстердаме, изобрел винтокрылый летательный аппарат, двигающийся за счет вращающихся цилиндров, установленных вертикально на платформе. В 1926 году он построил авиационный завод в Берлине, где использовал так называемый ротор Флетгнера для FI 282 и других вертолетов. Вскоре ротор Флетгнера («цилиндр, вращающийся с большой скоростью») был использован профессорами Прандтлем, Людвигом и другими в исследованиях по увеличению подъемной силы крыла.