Красная луна. Советское покорение космоса

Обычно гироскопом называется любое твердое тело, масса которого симметрично распределена по отношению к оси, вокруг которой оно свободно вращается. Согласно законам механики, такой объект упорно сохраняет ориентацию оси (относительно инерциальной системы отсчета, связанной с «неподвижными звездами»[85]) до тех пор, пока на него не повлияют внешние силы^{24}. Эта идеальная изоляция от влияния внешних сил достигается, например, путем установки маховика на карданный подвес с шарнирными соединениями, обеспечивающими малое трение. Короче говоря, гироскоп можно сравнить с пальцем, твердо направленным на гипотетическую звезду, ось гироскопа всегда ориентирована на нее, поэтому может использоваться в качестве системы отсчета в пространстве. Благодаря этому гироскоп является почти идеальным инструментом для мониторинга траектории и, если установить какой-то маховик, для управления им в целях коррекции курса наших ракет.

Проще говоря, гироскопический эффект используется для того, чтобы «выровнять» траекторию любого снаряда, вынуждая его сохранять заданное направление. Достаточно, как уже говорилось, заставить его вращаться вокруг оси симметрии, как в ракетах Хейла. Более управляемые и точные, эти ракеты вошли в арсенал американской армии и были использованы против мексиканцев в войне 1846 года, развязанной из-за территориальных споров после аннексии Техаса Соединенными Штатами. Позже третий англичанин, полковник Эдвард Мунье Боксер (1822–1898), разработал улучшенную версию, он увеличил дальность стрельбы, создав первые двухступенчатые ракеты, которые нашли применение на флоте даже в мирное время.

Однако считалось, что технология твердотопливных ракетных двигателей не может обеспечить эффективность, необходимую современной артиллерии, за исключением единственного преимущества – небольших габаритов пускового оборудования. По этой причине интерес к разработкам подобного оружия постепенно угас, вернулся он лишь с изобретением базуки – противотанкового гранатомета, выпущенного в 1942 году и широко применявшегося американцами во время Второй мировой войны, а в СССР – ракетных установок «Катюша»[86]. Поскольку заинтересованность военных снижалась[87], не хватало мотивации и ресурсов для разработки альтернативных технологий. Никто и не думал, конечно, что слабой и неконтролируемой тяги может быть достаточно для полета в космос, по крайней мере в ближайшее время. Дымный порох тратил большую часть энергии, получаемую при горении, на производство аморфного углерода (дыма), бесполезного для движения, а после возгорания регулировать его невозможно. Он постепенно сгорал до конца.

Вот почему в самых дерзких умах зародилась идея о возможном использовании жидкого топлива[88]. Взять, к примеру, водород и кислород, которые, соединяясь в молекуле воды, отдают относительно большое количество чистой энергии, подачу которой можно регулировать обычным краном. Но почему жидкого? Для уменьшения объема, чтобы можно было хранить его в небольших резервуарах. Например, сжиженный кислород занимает в 860 раз меньше пространства, чем требуется ему для расширения в газообразном состоянии при температуре 20 °C^{25}.

Выходит, задача создания двигателя на жидком топливе довольно проста? Два резервуара – один для сжигаемого рабочего тела, другой для окислителя, система накачивания жидкостей в камеру сгорания, одно или несколько сопел для выталкивания отработанного газа под давлением, обеспечивающего тягу^{26}, – и дело сделано! На практике, однако, существует множество трудностей, начиная с охлаждения камеры сгорания, где температура достигает 3000 °C. Затем нужно спроектировать сопла так, чтобы их эффективность была максимальной, поскольку доступная мощность все равно ограничена по сравнению с необходимостью. Наконец, получив тягу, необходимо каким-то образом направить капризное создание по желаемой траектории. Все это впервые было испытано холодным мартовским днем 1926 года.

Сцена – заснеженное поле в окрестностях городка Оберн, штат Массачусетс. Земля была частью фермы тетушки Роберта Годдарда. Здесь был закреплен на земле железный каркас, напоминающий опорную конструкцию для детских качелей. Внутри находился объект, похожий на постмодернистскую скульптуру. Он состоял из трех соединенных вместе резервуаров, связанных с ракетой традиционной формы: заостренный цилиндр с заметным соплом, размещенным сзади.