Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры

Вторая ступень представляла собой ракету с жидкостным реактивным двигателем общим весом до 560 килограммов. Эта ракета несла в качестве полезной нагрузки аппаратуру управления (22 килограмма) и третью ступень (90 килограммов). Двигатель ракеты должен был работать в течение 80 секунд, обеспечивая тягу 1800 килограммов. Начальная перегрузка в момент отделения первой ступени предположительно составляла лишь 2,6 g. Если бы вторая ступень продолжала двигаться по вертикали, то при выключении двигателя она могла бы набрать высоту в 320 километров и иметь скорость 4,8 км/с. Но при отклонении второй ступени от вертикали и переходе на круговое движение по орбите она могла оказаться в момент выключения двигателя на высоте всего лишь в 240 километров и иметь скорость порядка 5150 м/с.

Третьей ступенью должна была служить пороховая ракета на долгогорящем топливе с тягой 900 килограммов и продолжительностью горения 20 секунд, по истечении которых ракета выходила бы на орбиту на высоте 320 километров, двигаясь со скоростью 8 км/с, то есть на 120 м/с быстрее, чем это необходимо для данной орбиты. Если же траектория подъема оказалась бы другой, то ракета в этот момент достигла бы высоты всего лишь 240 километров, но зато двигалась бы со скоростью 8,13 км/с, которая на 150 м/с превышает необходимую.

Если произвести запуск этой ракеты из точки, расположенной на уровне моря, то двигатель первой ступени следует выключить на высоте 7 километров. Вторая ступень при этом будет иметь конечную скорость 4,1 км/с, а третья ступень поднимется на высоту 240 километров, но ее скорость будет недостаточна для движения по орбите. В качестве воздушного шара предполагалось использовать полиэтиленовый шар «Скайхук» емкостью 85000 м ³.

Примерно через месяц после того, как был предложен запуск ракеты с воздушного шара, несколько авторов предложили заменить воздушный шар реактивным самолетом. Их доводы были простыми, но вескими: несмотря на то что современные реактивные самолеты могут поднять полную трехступенчатую ракету только на высоту около 12 километров вместо необходимой высоты в 21 километр, сопротивление атмосферы будет здесь не очень большим. В то же время реактивный самолет может не только сообщить ракете свою собственную скорость порядка 1000 км/ч (290 м/с), но и осуществить запуск под желаемым углом. Наконец, запуск ракеты с самолета позволяет сократить стоимость эксперимента и сделать его технически более простым.

Несмотря на известные преимущества, которые давал «авиационный запуск», при осуществлении проекта «Авангард» было решено все же придерживаться «классической» схемы старта трехступенчатой ракеты с Земли по вертикальной траектории.

Наибольший прирост скорости за счет вращения Земли может быть получен там, где линейная скорость вращения Земли наибольшая, то есть на экваторе, где она достигает примерно 1600 км/ч. Эта скорость будет еще большей, если стартовую позицию выбрать на вершине горы, расположенной на экваторе; при этом можно будет в значительной мере избежать и сопротивления наиболее плотных слоев атмосферы. Очень подходила бы для этого гора Кения в Восточной Африке, лежащая почти точно на экваторе и имеющая высоту 5194 — метра, если бы не требование, которое заключается в том, что к востоку от места пуска должно находиться море (это дает возможность первой и второй ступеням упасть в воду). В то же время Кению от Индийского океана отделяет большой участок суши протяженностью около 650 километров. Поэтому запуск ракеты со спутником решено было проводить с корабля или с островной базы — например, с острова Джонстона в Тихом океане.

Хотя на таком острове, так же как и в районе Кении, нет достаточной промышленной базы, однако доставка туда ракеты и оборудования морем не вызвала бы особых трудностей. И все же запуск спутника с острова был делом будущего. Первые же запуски предполагалось производить в континентальной части США, неподалеку от развитых промышленных районов. Требование о расположении стартовых позиций на берегу моря заставило руководителей проекта выбрать для запуска базу ВВС Патрик во Флориде.

8 декабря 1956 года с этой базы в соответствии с программой работ по спутнику был произведен первый пробный старт. Запущенная ракета пока еще не была носителем спутника — в этот раз взлетела всего лишь большая ракета «Викинг» № 13, снабженная соответствующими приборами для испытания наземного оборудования. Она поднялась на высоту 200 километров и упала в море на расстоянии 290 километров от базы.

Необходимо отметить, что трехступенчатые ракеты-носители спутника программы «Авангард» резко отличались от обычных ракет. Прежде всего у них не было оперения, так как стабилизация первой ступени осуществлялась по тому же принципу, что и в ракетах «Викинг», то есть посредством отклонения оси двигателя, установленного на карданном подвесе.