Советская ракетная техника началась в 1921 году с разработки твердотопливных ракет , что привело к созданию ракетной установки «Катюша» . Ученые и инженеры- ракетчики , в частности Валентин Глушко и Сергей Королев , внесли свой вклад в разработку жидкотопливных ракет , которые впервые были использованы для истребителей . Разработки продолжились в конце 1940-х и 1950-х годов с различными баллистическими ракетами и МБР , а позже для исследования космоса , что привело к запуску Спутника-1 в 1957 году, первого искусственного спутника Земли.
Участие России в ракетной технике началось в 1903 году, когда Константин Циолковский опубликовал статью о жидкостных ракетах (ЖРД). [1] Усилия Циолковского привели к значительным успехам в использовании жидкого топлива. Его работа бросила вызов традиционному мышлению и вызвала революцию в науке, которая охватила новые идеи в ракетной технике. [1]
Первая советская разработка ракет состоялась в 1921 году, когда советские военные санкционировали создание небольшой исследовательской лаборатории для изучения твердотопливных ракет под руководством Николая Тихомирова , инженера-химика, и при поддержке советского инженера Владимира Артемьева . [2] [3] Тихомиров начал изучать твердотопливные и жидкотопливные ракеты в 1894 году, а в 1915 году он подал патент на «самоходные воздушные и надводные мины». [4] В 1928 году лаборатория была переименована в Газодинамическую лабораторию (ГДЛ). [5] Первый испытательный пуск твердотопливной ракеты был проведен в марте 1928 года, она пролетела около 1300 метров. [4] Эти ракеты были использованы в 1931 году для первого в мире успешного использования ракет для помощи взлету самолетов . [6] Дальнейшие разработки были проведены под руководством Георгия Лангемака . [7] и в 1932 году были успешно проведены испытательные пуски в воздухе ракет РС-82 с самолета Туполев И-4, вооруженного шестью пусковыми установками. [8]
Исследования продолжились с 1933 года Реактивным научно-исследовательским институтом (РНИИ) с разработкой ракет РС-82 и РС-132 , включая проектирование нескольких вариантов для боя «земля-воздух», «земля-земля», «воздух-земля» и «воздух-воздух». [5]
Самое раннее известное применение советскими ВВС неуправляемых зенитных ракет , запускаемых с самолетов , в борьбе с самолетами тяжелее воздуха имело место в августе 1939 года во время битвы на Халхин-Голе , когда пять самолетов И-16, оснащенных РС-82, атаковали японские самолеты. [5] В том же году, в рамках попытки аннексии Финляндии, в Зимней войне , ракеты PC-132 были выпущены с бомбардировщиков Туполева СБ по финским наземным целям. [9]
В июне 1938 года РНИИ начал разработку реактивной системы залпового огня на базе ракеты РС-132. [10] В августе 1939 года законченным продуктом стала реактивная установка БМ-13 / Катюша . К концу 1938 года состоялись первые значительные масштабные испытания реактивных установок, было использовано 233 ракеты различных типов. Залп ракет мог полностью покрыть цель на дальности 5500 метров (3,4 мили).
15 мая 1929 года в ГДЛ был создан отдел по разработке электроракетных двигателей , который возглавил 23-летний Валентин Глушко . [11] [12] [2] Глушко предложил использовать энергию электрического взрыва металлов для создания ракетного движения. [6] В начале 1930-х годов был создан первый в мире образец электротермического ракетного двигателя. [13] [14] Эта ранняя работа ГДЛ постоянно продолжалась, и электроракетные двигатели использовались в 1960-х годах на борту космического корабля «Восход-1» и зонда «Зонд-2» . [6]
В 1931 году Глушко был перенаправлен на работы по жидкостным ракетным двигателям . [15] Результатом этого стали двигатели ОРМ-1 ОРМ-52 [6] Для увеличения ресурса использовались различные технические решения: реактивное сопло имело спирально оребренную стенку и охлаждалось компонентами топлива, применялось завесное охлаждение камеры сгорания [ 13] и керамическая теплоизоляция камеры сгорания с использованием двуокиси циркония . [11] В качестве окислителя впервые были предложены азотная кислота , растворы азотной кислоты с тетраоксидом азота , тетранитрометан , хлорноватистая кислота и перекись водорода . [11] В результате экспериментов к концу 1933 года было выбрано высококипящее топливо из керосина и азотной кислоты как наиболее удобное в эксплуатации и промышленном производстве. [13] В 1931 году были предложены самовоспламеняющиеся горючие и химическое зажигание топлива с карданным подвесом двигателя . [11] Для подачи топлива в 1931–1932 годах были разработаны топливные насосы, работающие от газов камеры сгорания. В 1933 году был разработан центробежный турбонасосный агрегат для ракетного двигателя с тягой 3000 Н. [11] Всего было проведено 100 стендовых испытаний жидкостных ракет с использованием различных видов топлива, как низкокипящих, так и высококипящих, и достигнута тяга до 300 кг. [4] [6]
Параллельно с работой в GDL Фридрих Цандер , ученый и изобретатель, начал работу над экспериментальным двигателем OR-1 в 1929 году, работая в Центральном институте авиамоторостроения; [16] Он работал на сжатом воздухе и бензине, и Цандер использовал его для исследования высокоэнергетического топлива, включая порошкообразные металлы, смешанные с бензином. В сентябре 1931 года Цандер сформировал в Москве Группу по изучению реактивного движения , [8] более известную под своей русской аббревиатурой «ГИРД». [17] Цандер, боготворивший Циолковского и немецкого ракетостроителя Германа Оберта , руководил разработкой первой в России ракеты на жидком топливе, ГИРД-10. Ракета была успешно запущена в 1933 году и достигла высоты 1300 футов (400 м), но Цандер умер до проведения испытания. [18]
GIRD начинался как Секция реактивных двигателей более крупной организации гражданской обороны, известной как Общество содействия обороне и развитию аэрохимии ( Осоавиахим ). Роль GIRD заключалась в предоставлении практической технологии реактивных двигателей для использования в военных воздушных приложениях. Хотя отделения GIRD были созданы в крупных городах по всему Советскому Союзу, два самых активных отделения были в Москве (МосГИРД, образован в январе 1931 года) и в Ленинграде (ЛенГИРД, образован в ноябре 1931 года). [19] МосГИРД работал над развитием космических исследований, жидкостными ракетами, проектированием ракет в части, касающейся самолетов, и строительством сверхзвуковой аэродинамической трубы (использовавшейся для аэродинамических испытаний самолета, который они разработали), в то время как ЛенГИРД разрабатывал твердотопливные ракеты, используемые для фотографирования верхних слоев атмосферы, установки сигнальных ракет и атмосферного зондирования. [20]
Михаил Клавдиевич Тихонравов , который позже руководил разработкой Спутника-1 и программы «Луна» , возглавлял 2-ю бригаду ГИРД, был ответственным за запуск первой советской жидкостной ракеты ГИРД-9 17 августа 1933 года, которая достигла высоты 400 метров (1300 футов). [21]
В январе 1933 года Цандер начал разработку ракеты GIRD-X (Примечание: «X» — римская цифра 10). Первоначально она должна была использовать металлическое топливо, но после безуспешных испытаний различных металлов она была спроектирована без металлического топлива и приводилась в действие двигателем Project 10, который впервые прошел стендовые испытания в марте 1933 года. Эта конструкция сжигала жидкий кислород и бензин и была одним из первых двигателей, регенеративно охлаждаемых жидким кислородом, который протекал по внутренней стенке камеры сгорания перед тем, как попасть в нее. Проблемы с прогоранием во время испытаний побудили перейти с бензина на менее энергетический спирт. Окончательная ракета длиной 2,2 метра (7,2 фута) и диаметром 140 миллиметров (5,5 дюйма) имела массу 30 килограммов (66 фунтов), и предполагалось, что она сможет нести полезную нагрузку массой 2 килограмма (4,4 фунта) на высоту 5,5 километров (3,4 мили). [22] Ракета ГИРД X была запущена 25 ноября 1933 года и поднялась на высоту 80 метров. [16]
Первые пионеры в этой области начали постулировать, что жидкое топливо более мощное, чем твердое. [23] Некоторые из первых видов топлива, используемых этими учеными, были кислород, спирт, метан, водород или их комбинации. [23] Между исследователями этих институтов разгорелось ожесточенное соперничество. [1]
Чтобы получить максимальную военную выгоду, начальник штаба Красной Армии маршал Михаил Тухачевский объединил ГИРД с ГДЛ для изучения обоих типов топлива. Новая группа была названа Реактивным научно-исследовательским институтом (РНИИ). [1] Когда два института объединились, они объединили двух самых исключительных и успешных инженеров в истории советского ракетостроения. Королев объединился с инженером-двигателестроителем Валентином Глушко , и вместе они преуспели в ракетной промышленности, выдвинув Советский Союз вперед по сравнению с Соединенными Штатами в космической гонке. До слияния ГДЛ проводил испытания жидкого топлива и использовал азотную кислоту, в то время как ГИРД использовал жидкий кислород. [1] Блестящий, хотя и часто конфронтационный Сергей Королев возглавил ГИРД, когда он объединился с РНИИ , и первоначально он был заместителем директора РНИИ. Начальником Королева был упрямый человек из ГДЛ по фамилии Клейменов. Ожесточённая борьба замедлила темпы и качество исследований в РНИИ, но, несмотря на внутренние разногласия, Королев начал разрабатывать проекты ракет с жидкостными двигателями. К 1932 году РНИИ использовал жидкий кислород с керосином в качестве охладителя, а также азотную кислоту и углеводород . [23]
В молодости Сергей Королев (1907–1966) всегда был очарован авиацией. В колледже его увлечение ракетной техникой и космическими путешествиями возросло. Он стал одним из важнейших ракетных инженеров советской авиационной техники и стал «главным конструктором» советской космической программы. [24] Сергей Королев был жизненно важным членом ГИРД, а позже стал главой советской космической программы. Королев сыграл решающую роль как в запуске спутника в 1957 году, так и в миссии, которая вывела Юрия Гагарина в космос в 1961 году.
В 1931 году Королев пришел к Цандеру с концептуальным проектом самолета с ракетным двигателем под названием РП-1. [18] Этот аппарат был по сути планером, оснащенным одним из ракетных двигателей GDL, ОР-2. ОР-2 был ракетным двигателем, работавшим на бензине и жидком кислороде, и производил тягу 500 ньютонов (110 фунт- сила ). В мае 1932 года, примерно за год до смерти Цандера, Королев стал директором ГИРД. В этот момент он продолжил разработку своего проекта РП-1, обновленной версии под названием РП-2, и еще одного аппарата, который он назвал РП-218. План РП-218 предусматривал создание двухместного самолета с ракетным двигателем, в комплекте с герметичной кабиной, убирающимся шасси и оборудованием для исследований на больших высотах. Однако проект так и не был реализован, поскольку в то время не существовало ракеты достаточно мощной и легкой, чтобы сделать RP-218 практичным. [18]
Вместо того, чтобы заниматься РП-218, в 1935 году Королев и РНИИ начали разработку СК-9, простого деревянного двухместного планера, который должен был использоваться для испытания ракетных двигателей. [25] Заднее сиденье было заменено баками с керосином и азотной кислотой, а ракетный двигатель ОР-2 был установлен в фюзеляже. Получившийся аппарат был назван РП-318 . РП-318 многократно испытывался с установленным двигателем и был признан готовым к испытательным полетам в апреле 1938 года, но разработка самолета остановилась, когда Великая чистка Иосифа Сталина серьезно помешала его прогрессу. РНИИ особенно пострадал от ареста директора Клеймёнова и главного инженера Лангемака в ноябре 1937 года, а затем и расстрелянного. Глушко был арестован в марте 1938 года и вместе со многими другими ведущими инженерами был заключен в ГУЛАГ . [26] Королев был арестован в июне 1938 года и отправлен в исправительно-трудовой лагерь на Колыму в июне 1939 года. [27] Однако из-за вмешательства Андрея Туполева в сентябре 1940 года он был переведен в тюрьму для ученых и инженеров. [28] С 1937 по 1944 год серьезных работ по ракетам дальнего действия в качестве оружия не проводилось. [29]
Советы начали перепроектировать камеры тяги своих ракетных двигателей, а также исследовать более совершенные системы зажигания. Эти исследовательские начинания получали больше внимания и финансирования, поскольку Европа начала погружаться в хаос Второй мировой войны . Советская ракетная программа разработала двигатели с двухступенчатым зажиганием и переменной тягой почти за два года до того, как Германия выкатила свой Me 163. [ 23] Однако советский двигатель был только на планерах для испытаний и не был доступен для полета на полной мощности. Тяга двигателя была слишком низкой, и нарастание давления вызывало системные отказы.
К концу 1938 года работа над РП-318 возобновилась в «Научно-исследовательском институте 3» (НИИ-3) Н II-3, что было новым названием РНИИ. Самолет был отремонтирован и модифицирован с добавлением нового, более мощного двигателя для замены ОР-2. Новый двигатель (ОРМ-65) изначально был разработан для использования в крылатой ракете одноразового пуска, но был адаптирован так, чтобы его можно было использовать в многоцелевом самолете. [30] Для сравнения с ОР-2, новый ОРМ-65 мог создавать переменную тягу от 700 до 1400 ньютонов (от 160 до 310 фунт- сил ). После всесторонних испытаний 28 февраля 1940 года новый РП-318-1 был успешно испытан в полете на полной мощности; аппарат достиг скорости 90 миль в час (140 км/ч), достиг высоты 1,8 мили (2,9 км) за 110 секунд работы и был благополучно приземлен, когда топливо закончилось. Хотя это было знаменательным событием в развитии советских реактивных самолетов, дальнейшие планы по улучшению этого самолета были отложены, и когда немецкая армия приблизилась к Москве в августе 1941 года, RP-318-1 был сожжен, чтобы уберечь его от немцев. [31]
Ракетные установки «Катюша» были совершенно секретными в начале Второй мировой войны, однако было построено всего сорок установок. [32] Для их эксплуатации было сформировано специальное подразделение войск НКВД . [33] 14 июля 1941 года экспериментальная артиллерийская батарея из семи установок была впервые использована в бою в Рудне в Смоленской области России под командованием капитана Ивана Флёрова , уничтожив сосредоточение немецких войск с танками, бронетехникой и грузовиками на рыночной площади, что привело к огромным потерям немецкой армии и ее отступлению из города в панике, [34] см. также в статьях российского военного историка Андрея Сапронова, [35] [36] очевидца первых пусков. После успеха Красная Армия организовала новые гвардейские минометные батареи для поддержки пехотных дивизий. Комплект батареи был стандартизирован из четырех установок. Они оставались под контролем НКВД, пока немецкие ракетные установки Nebelwerfer не стали обычным явлением позже в войне. [37]
8 августа 1941 года Сталин приказал сформировать восемь специальных гвардейских минометных полков под непосредственным контролем Резерва Верховного Главнокомандования (РВГК). Каждый полк состоял из трех дивизионов по три батареи, всего 36 пусковых установок БМ-13 или БМ-8. Также были сформированы отдельные гвардейские минометные дивизионы, включавшие 12 пусковых установок в трех батареях по четыре. К концу 1941 года на вооружении находилось восемь полков, 35 отдельных дивизионов и две отдельные батареи, всего 554 пусковые установки. [38]
К концу Второй мировой войны общее производство ракетных установок достигло около 10 000, из них для советских вооруженных сил было изготовлено 12 миллионов ракет типа РС. [39]
Немецкое вторжение в Россию летом 1941 года привело к острому ощущению срочности для Советов в разработке практических ракетных самолетов. В обычных российских военно-воздушных силах доминировали Люфтваффе , десятки их самолетов были сбиты отдельными немецкими истребителями. [18] Русским требовалось более совершенное оружие для противодействия немецким военно-воздушным силам, и они рассматривали ракетные перехватчики как решение своей дилеммы. Весной 1941 года Андрей Костиков (новый директор N II-3, ранее RN II) и Михаил Тихонравов начали проектировать новый ракетный перехватчик, Костиков 302.
Костиков 302 стал первым российским ракетным самолетом, который имел много общих черт с современными истребителями. Он был построен из дерева с добавлением алюминия, но включал герметичную кабину и убирающиеся шасси. Другим ключевым аспектом Костикова 302 было то, что он был оснащен гидравлическими приводами, которые позволяли пилоту управлять самолетом с большей легкостью. Эти приводы, по сути, эквивалентные усилителю руля в автомобиле, значительно уменьшали количество силы, которое пилоты должны были прилагать для управления самолетом. Из-за продолжающейся войны с Германией российские чиновники стремились как можно быстрее сделать самолет Костикова функциональным военным активом. Это подразумевало оснащение его бронированным стеклом, бронированными пластинами, несколькими 20-мм пушками и возможностью размещения под крыльями полезной нагрузки в виде ракет или бомб. Хотя у него была ограниченная дальность полета, этот самолет стал пригодным инструментом для коротких вылазок, таких как перехват вражеских самолетов. Однако к 1944 году 302-й не смог достичь эксплуатационных требований Костикова, отчасти потому, что технология двигателя не поспевала за развитием самолетов. [40]
Исследовательские группы совершили важный прорыв в 1942 году: наконец, создали испытанный и готовый к бою ракетный двигатель Д-7-А-1100. Он использовал жидкое керосиновое топливо с окислителем азотной кислотой . Однако нацистское вторжение заставило советское высшее командование сосредоточиться на других вопросах, и двигатель так и не был произведен для использования. [23] Во время Второй мировой войны нет никаких записей о производстве или проектировании какого-либо жидкотопливного оружия. [41] : 738
В 1945 году Советы захватили несколько ключевых нацистских немецких предприятий по производству ракет A-4 ( V-2 ), а также получили услуги некоторых немецких ученых и инженеров, связанных с проектом. В частности, Советы получили контроль над основным производственным предприятием V-2 в Нордхаузене . Под наблюдением Специальной технической комиссии (ОТК), созданной Советским Союзом для надзора за ракетными операциями в Германии, были собраны и изучены A-4. [42] Одиннадцать A-4, шесть из которых были собраны в НИИ-88 , остальные пять в Нордхаузене, были запущены с советского космодрома Капустин Яр в 1947 году. Только пять ракет достигли своей цели, примерно такая же надежность была у ракеты при немцах во время войны. [43] Опыт, полученный при сборке и запуске ракет A4, был напрямую применен к советской копии, названной R-1. [44]
Ракета Р-1 ( по классификации НАТО — SS-1 Scunner , по советскому кодовому названию — SA11 ) была тактической баллистической ракетой , первой произведённой в Советском Союзе и во многом основанной на немецкой А-4. [45] Производство было разрешено Иосифом Сталиным в апреле 1947 года, а главный конструктор НИИ-88 Сергей Королев курировал разработку Р-1. [46]
Первые испытания ракеты начались 13 сентября 1948 года. Эта первая серия выявила ряд непредвиденных проблем, которые повлияли на надежность запуска и точность попадания в цель. Шесть из десяти ракет этой серии вообще отказались покидать стартовую площадку. Корректирующие улучшения вместе с экспериментальными усовершенствованиями конструкции были сделаны в 1949 году, а вторая серия из двадцати испытаний началась в сентябре и октябре. Надежность запуска составила 100%, и только две ракеты не достигли своих целей. [47] Ракетная система Р-1 поступила на вооружение Советской Армии 28 ноября 1950 года. [48] [49]
Хотя Р-1 была близкой копией немецкой А-4, она в конечном итоге была значительно более надежной, чем ее предшественница, благодаря улучшениям, внесенным в оригинальную конструкцию. Ракета имела длину 14 650 мм (577 дюймов), общий вес 13,5 тонн и сухой вес 4 015 кг (8 852 фунта). [50] [51] 9,2 тонны массы Р-1 было отведено на топливо: 4 тонны этилового спирта и 5 тонн жидкого кислорода , которые питали разработанный в СССР двигатель РД-100. [50] Ракета Р-1 могла нести 785-килограммовую (1 731 фунт) боеголовку обычного взрывчатого вещества на максимальную дальность 270 километров (170 миль) с точностью около 5 километров (3,1 мили). [52] дальность немного больше, чем у А-4. [50] Ракетная система Р-1 поступила на вооружение Советской Армии 28 ноября 1950 года. Развернутая в основном против НАТО , она никогда не была эффективным стратегическим оружием. Тем не менее, производство и запуск Р-1 дали Советам ценный опыт, который позже позволил СССР создать собственные, гораздо более мощные ракеты.
.png/1280px-R-2_SS-2_vs_R-1_SS-1_(2).png)
R -2 ( по классификации НАТО SS-2 Sibling ) была баллистической ракетой малой дальности, разработанной на основе ракеты R-1 и имевшей вдвое большую дальность полета . Ко второй половине 1946 года Королев и ракетный инженер Валентин Глушко при активном участии немецких инженеров разработали преемника R-1 с удлиненной рамой и новым двигателем, разработанным Глушко. [53] Королев предложил начать проект R-2 в январе 1947 года, но он был отклонен советским правительством, которое отдавало предпочтение разработке более технологически консервативной R-1. [54] 14 апреля 1948 года тот же указ, который разрешил серийное производство R-1, также санкционировал разработку R-2. [43]
Испытательные пуски экспериментальной версии Р-2, обозначенной как Р-2Э, начались 25 сентября 1949 года. Пять из этих немного более коротких (17 м (56 футов)) ракет были запущены с полигона Капустин Яр , три из них успешно. Запуски полномасштабной Р-2 начались 21 октября 1950 года, последний был запущен 20 декабря. Ни один из 12 полетов в этой серии не выполнил своих основных целей из-за отказов двигателей, ошибок траектории боеголовки и неисправностей систем наведения. [55]
Вторая серия испытаний была проведена между 2 и 27 июля. К тому времени Р-2 стала более надежной, и двенадцать из тринадцати полетов успешно достигли своих целей. [56] Последующая серия из 18 запусков в 1950–51 годах имела 14 успешных результатов. [57] Согласно приказу от 27 ноября 1951 года Р-2 была официально принята на вооружение в качестве оперативного вооружения Советского Союза. [43] Как и в случае с Р-1, надежность оставалась неоптимальной. Из 14 боевых Р-2, испытательных запусков которых состоялись в 1952 году, только 12 достигли своей цели. [58] Р-2 поступила на вооружение в большом количестве в 1953 году и была развернута в мобильных подразделениях по всему Советскому Союзу до 1962 года.
Как и его предшественник, Р-1, Р-2 была одноступенчатой ракетой, использующей этанол в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя . [59] Р-2 имела дальность полета 600 километров (370 миль), что вдвое больше, чем у Р-1, при сохранении аналогичной полезной нагрузки около 1000 килограммов (2200 фунтов). [60] При длине 17,65 м (57,9 фута) и массе 19 632 кг (43 281 фунт), Р-2 была на 2,5 м (8 футов 2 дюйма) длиннее, а сухой вес 4528 кг (9983 фунта) был примерно на 500 кг (1100 фунтов) тяжелее, чем Р-1. Максимальный диаметр корпуса оставался 1,65 м (5 футов 5 дюймов), таким же, как у Р-1. [61] [62]
Р -5 «Победа » [63] (Побе́да) была баллистической ракетой средней дальности . Модернизированная версия Р-5М , первая советская ракета, способная нести ядерное оружие, получила обозначение НАТО SS-3 Shyster . Р-5 могла нести ту же полезную нагрузку в 1000 килограммов (2200 фунтов), что и Р-1 и Р-2, но на расстояние 1200 километров (750 миль). [56]
Весной 1951 года Королев пересмотрел свои планы по А-3, чтобы использовать двигатель РД-103, усовершенствованный вариант РД-101, использовавшегося в ракете Р-2, и уменьшить вес ракеты за счет использования интегрированной топливной системы (при этом увеличив загрузку топлива на 60% по сравнению с Р-2). Другие нововведения по сравнению с Р-1/Р-2 включали небольшие аэродинамические рули, приводимые в действие сервомоторами, чтобы заменить большие кили Р-1/Р-2, и продольные интеграторы ускорения для повышения точности выключения двигателя и, следовательно, точности. [64] Ракета Р-5 использовала комбинированное автономное инерциальное управление с боковой радиокоррекцией для наведения и управления. [65]
Первая серия из восьми испытательных запусков ракеты Р-5 прошла с 15 марта по 23 мая 1953 года. После двух неудач третья ракета, запущенная 2 апреля, ознаменовала начало полосы успеха. Еще семь ракет были запущены в период с 30 октября по декабрь, и все они достигли своих целей. Последняя серия запусков, предназначенная для проверки модификаций, внесенных в ответ на проблемы с первой серией, была запланирована на середину 1954 года. [66] Они начались 12 августа 1954 года и продолжались до 7 февраля 1955 года. Эти испытания подтвердили надежность конструкции и расчистили путь для ядерных и зондирующих вариантов ракет. [67] После завершения проектирования Р-5 началась работа над ядерной ракетой Р-5М с аналогичной стартовой массой и дальностью полета, но предназначенной для установки ядерной боеголовки [68] Испытательные полеты этой новой ракеты проводились с января 1955 года по февраль 1956 года. Испытание 2 февраля 1956 года включало в себя боевую ядерную боеголовку [69] мощностью менее 3 килотонн. [70]
Ракета Р-5 представляла собой одноступенчатую ракету с отделяемой головной частью и дальностью полета 1200 км (750 миль). Ракета использовала 92% этанол в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя , ее сухой вес составлял 4030 кг (8880 фунтов) (заправленная — 28900 кг (63700 фунтов)) и несла отделяемую головную часть с полезной нагрузкой 1000 кг (2200 фунтов). Быстро модернизированная до ядерной ракеты Р-5М, эта ракета была длиной чуть менее 21 м (69 футов) и диаметром 1,652 м (5 футов 5,0 дюймов), имела сухой вес 4390 кг (9680 фунтов) (заправленная топливом, 29100 кг (64200 фунтов)) и несла полезную нагрузку 1350 кг (2980 фунтов). [60] Р-5М была первой настоящей стратегической ракетой Советского Союза, [65] несущей ядерную боеголовку мощностью не менее 80 килотонн (кт). Позже Р-5М получила термоядерную боеголовку мощностью 1 мегатонну (мт) . [70] Р-5М поступила на вооружение в марте 1956 года, была развернута вдоль западных и восточных границ России, а в 1959 году была установлена в Восточной Германии , первой советской ядерной ракетной базе за пределами СССР. Ракета была снята с вооружения в 1967 году, ей на смену пришла ракета Р-12 .
_misil.svg/1280px-R-7_(7A)_misil.svg.png)
Ракета Р-7 была советской ракетой, разработанной во время Холодной войны как Р-7 Семёрка (рус. Р-7 Семёрка ). Это была первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета , выведшая на орбиту первый искусственный спутник Земли Спутник-1 и ставшая основой для семейства ракет Р-7 , включающего космические ракеты-носители «Спутник» , «Луна» , «Молния» , «Восток» и « Восход» , а также более поздние варианты «Союза» . Несколько версий до сих пор используются. [71] [72]
Проектные работы начались в 1953 году в ОКБ-1 с требованием к ракете со стартовой массой от 170 до 200 тонн, дальностью 8500 км и несущей 3000 кг (6600 фунтов) ядерной боеголовки, достаточно мощной, чтобы запустить ядерную боеголовку против США. В конце 1953 года масса боеголовки была увеличена до 5,5–6 тонн для размещения тогда планировавшейся термоядерной бомбы . [73] [74]
Принцип ступенчатой ракеты, также известной как «ракетный пакет», был впервые предложен Михаилом Тихонравовым , поддержан Королевым и расширен Дмитрием Охоцимским , который пришел к выводу, что ядро и четыре ускорителя на ремне являются предпочтительной моделью, которую использовала Р-7. [75] [76] Четыре двигателя на ремне были оснащены двигателем РД-107 , каждый из которых имел два двигателя Вернье для помощи в управлении. Двигатель РД-108 центрального ядра включал четыре двигателя Вернье, используемых для управления. [77] [78]
Вместо отдельно стоящей ракеты, которая запускалась с горизонтальной площадки, оказалось, что собрать кластер из центрального ядра и четырех ускорителей на площадке практически невозможно без того, чтобы она не развалилась. Решением было устранить площадку и подвесить всю ракету в фермах, которые несут как вертикальную весовую нагрузку, так и горизонтальные ветровые силы. [79]
Первый успешный длительный полет, протяженностью 6000 км (3700 миль), был совершен 21 августа 1957 года, когда ракета достигла цели на Камчатке . Пять дней спустя ТАСС сообщил, что Советский Союз успешно испытал первую в мире межконтинентальную баллистическую ракету. [80] [74]
Первоначально Р-7 имела длину 34 м (112 футов), диаметр 10,3 м (34 фута) и весила 280 тонн (280 длинных тонн; 310 коротких тонн); она имела одну ступень с четырьмя навесными ускорителями, работающими на ракетных двигателях, использующих жидкий кислород (LOX) и керосин . Военная версия несла одну термоядерную боеголовку с номинальной мощностью 3 мегатонны тротила . [81]
Ограничения Р-7 подтолкнули Советский Союз к быстрой разработке ракет второго поколения [82], и Р-7 была снята с вооружения к середине 1968 года. [83] Хотя Р-7 оказалась непрактичной в качестве оружия, она стала основой для серии советских одноразовых космических ракет-носителей , включая семейство ракет-носителей «Восток» , семейства ракет-носителей «Молния» и «Союз». [83] По состоянию на 2018 год в модифицированных версиях ( «Союз-У» , «Союз-ФГ» и « Союз-2» (включая вариант без ускорителя 2.1v )) ракета все еще находится в эксплуатации, совершив более 1840 запусков. Р-7 также является рекордсменом по долговечности, прослужив более 50 лет с различными модификациями, и стала самой надежной в мире космической ракетой-носителем. [84] [72]
В течение Холодной войны Советский Союз разработал приблизительно 500 платформ ЖРД. С 1958 по 1962 год Советы исследовали и разрабатывали зенитные ракетные системы с ЖРД. Эти ракеты в основном использовали азотную кислоту в соотношении с гиперголическим амином в качестве топлива. [23]
Потребность в мобильных ядерных силах начала расти по мере обострения холодной войны в начале 1950-х годов. Идея тактического ядерного оружия морского базирования начала укореняться. К 1950 году СССР разработал баллистические ракеты, запускаемые с подводных лодок. Эти ракеты были многоступенчатыми, но из-за ограничений по топливу их нельзя было запускать из-под воды. Первоначальная ракетная система использовала наземное вооружение. СССР является единственной известной страной, которая использовала двигатели на ЖРД для своих БРПЛ.
В 1982 году Советы начали испытания РД -170 . Эта ракета, работающая на азотной кислоте и керосине, была способна производить больше тяги, чем любой другой доступный двигатель. РД-170 имел 4 регулируемых двигателя с поэтапным сгоранием . Двигатель испытывал первые технические трудности, и он получил серьезные повреждения, поскольку его останавливали поэтапно. Чтобы исправить это, советским инженерам пришлось уменьшить его тягу. Двигатель был официально успешно испытан в полете в 1985 году. [23]
Спутник 1 был первым искусственным спутником Земли, когда-либо запущенным. 4 октября 1957 года СССР запустил Спутник 1 на орбиту и принял с него передачи. [85] Спутник 1 был разработан, чтобы стать предшественником для нескольких спутниковых миссий. Технология постоянно совершенствовалась по мере увеличения веса спутников. Первая заметная неудача произошла во время Спутника 4 , беспилотного испытания капсулы Восток . Неисправность системы наведения направила капсулу в неправильном направлении для выхода с орбиты двигателя, отправив ее вместо этого на более высокую орбиту, которая сошла на нет примерно через четыре месяца. [86] Успех Спутника 1 сопровождался запуском 175 метеорологических ракет в течение следующих двух лет. Всего было запущено десять спутников Спутник .
Советская космическая программа принесла многочисленные достижения, такие как Спутник-1 . [87] Однако до создания спутникового зонда необходимо было разработать технологию, чтобы обеспечить успех спутника. Для того чтобы зонд был успешным в космосе, необходимо было разработать механизм, чтобы вывести объект за пределы земной атмосферы. Двигательная установка, которая использовалась для отправки Спутника-1 в космос, была названа Р -7 . Конструкция Р-7 также была уникальной для своего времени и позволила успешно запустить Спутник-1. Одним из ключевых аспектов был тип топлива, используемого для приведения в движение ракеты. Основным компонентом топлива был НДМГ [88] , который в сочетании с другими соединениями давал топливо, которое было одновременно мощным и стабильным при определенных температурах.
Возможность запускать спутники появилась благодаря советскому арсеналу межконтинентальных баллистических ракет (МБР), использующему двигатель РД-107 для ракеты-носителя «Восток» . Первая версия «Востока» имела 1 основной двигатель и 4 дополнительных двигателя. Все двигатели имели вектор тяги. Первоначальный «Восток» работал на жидком кислороде и керосине. Всего было 20 двигателей, каждый из которых мог развивать тягу в 55 000 фунтов силы (240 кН). [89] Двигатель «Восток» был первой настоящей советской разработкой. Техническое название было РД-107, а позднее РД-108. Эти двигатели имели две камеры тяги. Первоначально они работали на монотопливе с использованием перекиси водорода. Это семейство двигателей использовалось не только на «Востоке», но и на ракетах-носителях «Восход» , «Молния» и «Союз» . [23]
К 1959 году космическая программа нуждалась в 3-ступенчатой платформе двигателя, поэтому двигатель Восток был адаптирован соответствующим образом для запуска лунных зондов. К 1963 году Восток был оборудован для 4-ступенчатого применения. Эта платформа была использована для первого многопилотного полета. [90] В начале 1964 года Советы ввели новый двигатель в свою программу двигателей-носителей, РД-0110 . Этот двигатель заменил РД-107 на второй ступени, как в ракетах-носителях «Молния», так и в ракетах-носителях «Союз». Эти двигатели работали на жидком кислороде с керосиновым охладителем. РД-0110 имел четыре регулируемых двигателя. Этот двигатель был уникален, потому что изначально он запускался с помощью твердого топлива, но в полете заправлялся жидким кислородом. [23]
Однако это развитие вызвало новую проблему для советского научного сообщества. Восток был слишком мощным для новых спутников, пытающихся достичь низкой околоземной орбиты . [ требуется разъяснение ] Космическое сообщество снова обратилось к советскому ракетному командованию. Новые системы промежуточных баллистических ракет (IBRM) предусматривали два варианта двигателей: Sandal (1 ступень) или Skean (2 ступень). Обе системы были модернизированы до нового двигателя РД-111. После этих модернизаций в 1965 году был запущен самый большой спутник под названием Протон I. [91] Тип двигателя, используемый для Протона I, был РД-119. Этот двигатель обеспечивал почти 13,3 миллиона ньютонов (3,0 миллиона фунтов силы) тяги и в конечном итоге использовался для выполнения полета на низкую околоземную орбиту. [91]
8 декабря 1957 года глава Академии наук Советского Союза обратился к Соединенным Штатам в связи с первым искусственным спутником, который был запущен 4 октября 1957 года. Он считал, что часть этого спутника упала обратно на североамериканский континент. Советы хотели получить помощь от американцев, чтобы восстановить компоненты спутника, однако Соединенные Штаты планировали изучить спутниковую технологию, чтобы разработать собственные спутники и ракеты для движения и возвращения в атмосферу. [92]
С 1961 по 1963 год Советский Союз хотел улучшить свои конструкции. Это привело к разработке новой ракеты для движения. Эта новая ракета была названа Н1 . Эта ракета должна была стать сложным усовершенствованием традиционной советской конструкции и проложить путь для многочисленных запусков ракет. Технические характеристики ракеты также были поразительными для своего времени. Количество тяги, создаваемой ракетой, составляло от 10 до 20 тонн тяги, что было способно вывести на орбиту спутник весом 40–50 тонн. [93] Человеком, сыгравшим решающую роль в разработке этой новой ракеты, был Сергей Королев . Разработка ракеты Н1 стала преемницей других советских ракет, таких как Р-7 . Она также создала серьезную конкуренцию американской ракете-аналогу для полета на Луну; Сатурн V. Однако одним из ключевых различий между двумя ракетами были ступени, которые происходили при типичном запуске. В то время как у Сатурна V было четыре ступени, у Н1 было пять ступеней. Пятая ступень N1 использовалась для посадочной позиции. N1 была оснащена такими двигателями, как NK-33 , NK-43 и NK-39. Несмотря на всю революционность этого стиля дизайна, строительство не шло так гладко, как ожидалось. Столкновение идей между учеными, желающими обнародовать свою работу, и военными, желающими сохранить проект как можно более секретным, вызывало задержки и временами мешало проекту продвигаться. [94] Со временем N1 была подвержена нескольким недостаткам конструкции. Эти недостатки стали причиной многочисленных неудачных запусков из-за того, что первая ступень в ее конструкции была неисправной. Конец 1960-х годов принес много неудачных попыток запуска. В конце концов программа была закрыта. [95]
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )CS1 maint: location missing publisher (link) CS1 maint: multiple names: authors list (link)