Ядовитые ракеты
В ноябре 1959 года правительство СССР приняло решение о разработке твердотопливной стратегической ракеты. Согласно заданию, ракета должна доставлять головную часть массой 800 кг на расстояние 2 500 км. Забегая вперед — через девять лет на вооружение будет принято изделие с совершенно другими характеристиками.
К тому моменту в Советском Союзе созданные и перспективные баллистические ракеты оснащались жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Они работали на жидких горючем и окислителе. При этом окислитель был или химически активной ядовитой жидкостью (например, концентрированной азотной кислотой), или охлажденным до сверхнизких температур газом в жидком состоянии, который было сложно хранить. Эти свойства вызывали особые сложности, например, в случае установки ракет в герметичном пространстве подводной лодки.
Тем временем в Соединенных Штатах полным ходом шло проектирование и производство трехступенчатых твердотопливных межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Minuteman I ("Минитмен-1") с дальностью свыше 9 тыс. км. При стартовой массе порядка 30 т они были способны доставить к цели головную часть массой 600 кг. К концу 1963 года на боевом дежурстве будет стоять уже 450 таких ракет. В том же году они начнут заменяться на еще более совершенные Minuteman II.
Сайт Национального музея Военно-воздушных сил США рассказывает, что "Минитмены" стали первыми американскими твердотопливными МБР, и описывает их преимущества перед жидкостными ракетами Atlas и Titan I. Ракеты с ЖРД требовали до получаса для заправки и запуска, были сложными, дорогостоящими, требовали постоянных проверок и обслуживания, использовали в качестве окислителя жидкий кислород. Новые твердотопливные МБР готовились к старту меньше минуты, могли долгое время находиться в боевой готовности, а за счет меньшего диаметра и нечастого техобслуживания их можно было размещать в более защищенных необитаемых подземных комплексах.
На тот же 1963 год США имели 160 двухступенчатых твердотопливных ракет Polaris, базировавшихся на подводных лодках. Они были способны поражать цели на дистанции свыше 2 тыс. км.
Нетвердые шаги твердого топлива
Как вспоминал конструктор ракетной техники академик РАН Борис Черток, который был заместителем Королева, в 1950-х годах американские ракетостроители обошли советских в той области, где у Советского Союза были традиционно сильные позиции: в создании ракетных двигателей на твердом топливе.
Мы по праву гордились "катюшами". Наши военные историки утверждали, что ни немцам, ни нашим союзникам не удалось во время и непосредственно после войны создать столь же эффективные реактивные твердотопливные снаряды на специальном нитроглицериновом пороховом топливе. Действительно, наши снаряды имели ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ) гораздо более простые, надежные и дешевые по сравнению с любым видом жидкостных
Конструктивно жидкостный ракетный двигатель намного сложнее твердотопливного. Горючее и окислитель из отдельных баков поступают в камеру сгорания с помощью турбонасосного агрегата, который перекачивает огромные объемы жидких компонентов в секунду. В камере развиваются огромные температуры, что требует особых конструкторских решений и специальных материалов. РДТТ же представляет собой корпус со спрессованным топливом и соплом. Советские химики давно отработали технологию изготовления топливных шашек диаметром до 200 мм из нитроглицеринового порохового топлива, которые подходили для реактивных снарядов с временем горения в секунды. Однако тяжелая стратегическая ракета требовала, чтобы двигатель работал десятки и сотни секунд. При этом температура сопла РДТТ поднималась до недопустимо высокого уровня. Если в жидкостных ракетных двигателях сопло охлаждалось топливом, которое протекало по специальным трубкам, то в твердотопливном двигателе такой прием невозможен. Перегревался и корпус двигателя. При длительном хранении и при воздействии высоких температур твердый топливный заряд того времени растрескивался, появлялись прогары. К тому же существующие пороха имели более низкую по сравнению с ЖРД энергетику, то есть ракеты на них обладали меньшей дальностью пуска и грузоподъемностью. РДТТ невозможно было регулировать, что затрудняло точное управление дальностью полета. "Уж если зажгли, то жди, когда все выгорит", — говорили специалисты.
Но в начале 1950-х годов в Соединенных Штатах было разработано смесевое твердое ракетное топливо. "Это был совсем не порох, — писал Черток. — Общим с порохами являлось только то, что горючему не требовался посторонний окислитель — он содержался в составе самого топлива". Начинка РДТТ состояла из механической смеси твердых частиц окислителя, мельчайшего металлического порошка (например, алюминия), служившего топливом, и могла включать свыше десятка других компонентов, связанных органическим наполнителем.
"Смесевое твердое топливо, изобретенное в США, по своим энергетическим характеристикам намного превосходило все сорта наших порохов, применявшиеся в ракетной артиллерии", — вспоминал заместитель Королева. К тому же развитая химическая промышленность США разработала технологию крупномасштабного производства подобных изделий. Смесь заливалась в корпус двигателя, при этом формировалась необходимая внутренняя форма каналов горения.
Импульсы Королева
По мнению Чертока, первым из "великих главных и генеральных" конструкторов ситуацию заметил и попытался исправить именно Сергей Королев.
Королев получил не один, а сразу три импульса, заставивших его первым из наших главных конструкторов и ракетных стратегов переосмыслить, изменить выбор, при котором стратегические ракетные вооружения ориентировались исключительно на жидкостные ракеты. По разным причинам в исторических трудах по ракетно-космической технике и исследованиях творческого наследия Королева этой его работе уделяется несправедливо малое внимание
Одним из событий, повлиявших на уверенность Королева в необходимости разработки твердотопливных МБР, стала просочившаяся в начале 1958 года информация об американских "Минитменах". Тогда советские ученые решили, что создать ракету с подобными характеристиками невозможно. Другим толчком стали работы Юрия Победоносцева, соратника Королева, по твердотопливной тематике. Наконец, перспективы нового вида стратегических ракет понял министр оборонной промышленности, будущий министр обороны Дмитрий Устинов. В результате вышло постановление правительства о разработке твердотопливной ракеты средней дальности под названием РТ-1.
Приходилось решать проблемы уже не конструкторского, а технологического уровня: в постройке новой ракеты огромная роль отводилась специалистам-химикам, разработчикам топливных смесей, стеклопластиковых корпусов. На первом этапе было решено использовать шашки из пороха предыдущего поколения, а не заливать смесь в корпус двигателя.
"Испытатели жидкостных ракет на полигонах считают заправку самым опасным и неприятным процессом. "Заправка" РТ-1 вызывала у испытателей восхищение. Из НИИ-125 прибывали готовые пороховые шашки, которые до закладки в корпуса каждого ракетного блока по инструкции полагалось тщательно обтереть медицинским спиртом. Вполне естественно, что аромат спирта вызывал эмоции гораздо более положительные, чем жгучие испарения азотной кислоты и надоевший запах керосина", — шутливо вспоминал Черток.
Испытания весной 1962 года начались с аварий. Год ушел на доработки. Наконец ракета полетела, но показала разочаровывающую точность: головная часть упала на полигон с перелетом свыше 12 км и отклонением по курсу почти 3 км. Тем не менее принципиальная возможность создания тяжелых ракет с РДТТ была доказана. Благодаря таланту Королева как руководителя к работам подключалось все больше институтов и конструкторских бюро. В начале 1961 года вышло новое постановление: разработать уже межконтинентальную твердотопливную ракету с дальностью не менее 10 тыс. км. Головная часть должна была нести ядерный заряд мощностью 1,65 Мт. Работы затягивались ввиду высокой степени инновационности решений, закладываемых в изделие, получившее название РТ-2. 14 января 1966 года скоропостижно скончался Сергей Королев. Но первый же старт новой ракеты, состоявшийся осенью 1966 года, стал удачным.
20 дней не хватило Королеву, чтобы увидеть мягкую посадку на Луну, 45 дней, чтобы убедиться, что вымпел Советского Союза достиг Венеры, и 10 месяцев, чтобы увидеть первый пуск им задуманной и созданной по его инициативе советской межконтинентальной твердотопливной ракеты
За два года испытаний было произведено 25 пусков, из них 16 признали успешными. Несколько ракет установили в шахты на длительное дежурство. Последующие проверки отстрелом не подтвердили опасения, что топливо со временем изменит свойства или растрескается: ракеты штатно отрабатывали спустя 7, 10 и даже 20 лет.
Задел на будущее
Специалисты считают, что главным результатом работ по первым советским твердотопливным ракетам стало создание в стране производства и испытательной базы крупногабаритных зарядов на смесевом топливе, формирование коллективов разработчиков и целых научных направлений. Это привело к тому, что отечественные ракеты на твердом топливе вышли на уровень, не уступающий достижениям потенциальных противников.
Спустя два десятилетия на вооружение была принята ракета РТ-2ПМ — дальнейшее развитие изделия, созданного по инициативе Королева. Ей оснастили подвижный грунтовый ракетный комплекс "Тополь", ставший символом мощи и неуязвимости отечественных Ракетных войск стратегического назначения. Твердотопливной баллистической ракетой "Булава" оснащаются сегодня российские стратегические подводные атомные ракетоносцы. Благодаря дальновидности Сергея Королева наша страна не только обеспечила приоритеты в области научных и пилотируемых космических программ, но и укрепила ядерный щит.
Виктор Бодров
Использовались материалы книги Б.Е. Чертока "Ракеты и люди. Горячие дни холодной войны"