Послевоенное использование немецких баллистических ракет
Германия стала первой страной, где были созданы, приняты на вооружение и применены для ударов по реальным целям дальнобойные баллистические ракеты с двигателем, работающем на жидком топливе.
В послевоенное время немецкие ракетные технологии и наработки использовались в СССР и США при проектировании собственных образцов, что в итоге привело к созданию ракет малой, средней и межконтинентальной дальности, а также ракет-носителей, предназначенных для вывода в космос полезной нагрузки.
Создание баллистической ракеты А-4
После поражения в Первой мировой войне Германии запретили иметь и создавать боевые твердотопливные ракеты. Однако о ракетах с двигателем, работающим на жидком топливе, в приложениях Версальского договора ничего сказано не было, и в 1929 году командование рейхсвера инициировало изучение возможности использования ракет с жидкостным реактивным двигателем (ЖРД) в военных целях.
Для практических работ в этом направлении в 1932 году в Куммерсдорфе под Берлином была создана экспериментальная станция, где вместе с другими специалистами работал конструктор Вернер фон Браун.
В 1934 году на острове Боркум в Северном море состоялись успешные запуски экспериментальной ракеты Aggregat-2 (А-2), с двигателем, развивавшим тягу 300 кгс, который работал на этиловом спирте (топливо) и жидком кислороде (окислитель). Конструкция двигателя была сходна с ЖРД, использовавшимся на ракете А-1, испытания которой закончились неудачей. Во время второго запуска А-2 достигла высоты 3,5 км. Для обеспечения устойчивости ракеты в полёте использовался гироскоп.
Выбор в качестве горючего этанола объяснялся тем, что Германия испытывала трудности с получением нефтепродуктов. В то же время этанол синтезировался в значительных количествах при переработке крахмала и целлюлозы. Процесс получения технического этилового спирта облегчался тем, что при использовании его в качестве горючего его не требовалось очищать от других углеводородов.
Ракета А-2 произвела благоприятное впечатление на немецких военных. Хотя этот образец длиной 1,6 м, диаметром 0,3 м и массой 107 кг являлся чистым демонстратором технологии и не мог использоваться для доставки боевого заряда, он доказал работоспособность концепции.
В 1937 году на полигоне Пенемюнде начались лётные испытания ракеты А-3. Двигатель, установленный на А-3, представлял собой увеличенную версию силовой установки А-2, в которую были внесены изменения, позволившие повысить тягу до 1 500 кгс.
Стабилизация и выбор направления полёта происходили при помощи газодинамических рулей, помещённых в реактивную струю по периферии сопла. Управление ракетой осуществлялось гироскопической системой стабилизации.
Стендовые испытания ракеты А-3 в Куммерсдорфе
Экспериментальная ракета А-3 имела стартовую массу 748 кг, длину – 6,74 м и диаметр – 0,68 м. Максимальная высота, достигнутая в ходе испытаний, составила 12 100 м.
Важную роль в создании образца, пригодного для боевого применения, сыграла опытная ракета А-5. Она имела длину 5,825 м, диаметр 0,78 м и снаряженную массу 900 кг. Система управления Kreiselgeräte SG-52, основанная на трёх гироскопах, контролировала тангаж, рыскание и крен. Продолжительность работы двигателя можно было регулировать при помощи аппаратуры дистанционного управления Brennschluss. После выполнения полётной программы срабатывала парашютная система спасения. После приводнения ракета оставалась на плаву 2 часа.
Ракета А-5 спускается на парашюте под контролем самолёта Do 17
Успешные испытательные пуски А-5 были произведены в октябре 1939 года. При этом удалось достичь высоты 12 км и дальности 18 километров. В ходе испытаний в конструкцию вносились изменения и улучшения. До октября 1943 года было проведено около 80 пусков, что позволило довести до необходимого уровня надёжности основные узлы боевой ракеты.
Опыт, накопленный в ходе испытаний и доводки предыдущих образцов, позволил приступить к созданию баллистической ракеты А-4 или V-2 (Vergeltungswaffe-2). В русскоязычных источниках эта БР известна как Фау-2.
Вертикально стартующая ракета со снаряженной массой 12 500–12 800 кг имела классическую веретенообразную форму с четырьмя крестообразно расположенными стабилизаторами.
Длина А-4 составляла 14,036 м, максимальный диаметр 1,651 м. К хвостовому отсеку крепились фланцевыми стыками четыре стабилизатора длиной 4,035 м и максимальным размахом 3,564 м. Передняя кромка стабилизаторов имела стреловидность 60°. Внутри каждого стабилизатора размещался электропривод аэродинамического руля и рулевая машинка, отклоняющая газовый руль.
Двигательная установка, тягой 25 000 кгс находилась в хвостовой части. Два центробежных насоса подавали горючее (75 % водный раствор этилового спирта) и жидкий кислород в камеру сгорания. Насосы приводились в действие турбиной, вращаемой парогазовой смесью, образующейся при разложении перекиси водорода в ходе взаимодействия с марганцовокислым натрием.
Топливный отсек занимал центральную часть ракеты. Баки со спиртом (3 900 кг) и с жидким кислородом (5 000 кг) изготавливались из лёгкого сплава. Для сохранения жесткости конструкции оба бака надувались давлением, равным приблизительно 1,4 атмосферы. Между баками и обшивкой имелся слой теплоизолятора. Выше находился приборный отсек, где размещалась аппаратура системы управления.
Немецкие конструкторы сумели создать революционную по меркам начала 1940-х автоматическую систему наведения, работающую по заданной программе с предварительной загрузкой полётного задания. Бортовые гироскопы контролировали пространственное положение ракеты на протяжении всего полёта, а любое отклонение от заданной траектории компенсировалось четырьмя графитовыми газодинамическими рулями, помещёнными в реактивную струю двигателя по периферии сопла.
Хвостовая часть ракеты А-4, хорошо видны газовые рули
Отклоняясь, эти рули перенаправляли часть реактивной струи, что изменяло направление вектора тяги двигателя и создавало момент силы относительно центра масс корпуса.
Боевая часть, снаряженная амматолом размещалась в головном отсеке. Это недорогое взрывчатое вещество давало хороший фугасный эффект и было относительно безопасно в условиях вибрации и нагрева.
Вверху боевой части размещался высокочувствительный пьезоэлектрический взрыватель. В силу высокой скорости столкновения ракеты с землёй (1 100 м/с) механические взрыватели, используемые на авиабомбах, разрушались, не успев сработать. Подрыв основного заряда осуществлялся расположенным в его тыльной части детонатором по электрическому сигналу, полученному от взрывателя.
Большинство источников сходятся в том, что боеголовка весила 1 000 кг, а вот относительно массы взрывчатого вещества имеются разночтения. Англоязычные авторы утверждают, что вес взрывчатки составлял 738 кг, в отечественной литературе говорится, что масса заряда достигала 830 кг.
Первая А-4, запущенная 13 июня 1942 года, пролетев около 1,6 км, упала в воду. В ходе второго запуска 16 августа 1942 года ракета достигла высоты 11 километров и взорвалась.
Третья ракета 3 октября 1942 года полностью отработала испытательную программу, достигнув высоты 83 км и покрыв расстояние 193 км.
Всего в 1942 году было произведено семь испытательных пусков А-4, из которых успешными признали четыре. В 1943 году из 40 запусков десять были неудачными.
Боевое применение баллистических ракет А-4
Решение о серийном производстве ракет А-4 было принято в 1943 году, а первый боевой пуск состоялся 8 сентября 1944 года. До 27 марта 1945 года немцы запустили по Великобритании 1 359 баллистических ракет, из которых британской территории достигли 1 054 ракеты.
Запаса горючего и окислителя хватало на 68 секунд работы реактивного двигателя. На момент отключения двигателя ракета успевала разогнаться до 1 450 м/с. Максимальная дальность стрельбы – около 300 км. Время полёта ракеты от старта до цели – около 5 минут.
Согласно проекту, величина кругового вероятного отклонения должна была составлять 0,002 – 0,003 от дальности (0,5–1 км), но в реальности этот показатель оказался выше в несколько раз: 0,03–0,06 от дальности (10–20 км). С учетом этого эффективно применять ракеты А-4 можно было только по крупным площадным целям.
Места падения ракет А-4 в Лондоне и в его окрестностях в сентябре – ноябре 1944 года. Круги показывают рассеивание ракет от точки прицеливания
Показательно распределение мест падений ракет А-4 в Англии: на Лондон упали 517 ракет, на Эссекс – 378 ракет, на Кент – 64 ракеты, на Хартфордшир – 34 ракеты, на Норфолк – 29 ракет, на Суффолк – 13 ракет, на Суррей, Суссекс, Бедфордшир и Букингемшир – от 2 до 8 ракет, на Кембриджшир и Беркшир – по одной.
В связи с тем, что капитальные стартовые позиции оказались слишком уязвимы для бомбовых ударов, немецкие специалисты создали мобильный стартовый комплекс.
На полевой позиции происходила заправка, предстартовая подготовка и запуск ракеты. Для доставки ракет А-4 и перевода их в стартовое положение использовалось буксируемое устройство, известное как Meillerwagen.
Так как немецкие войска осенью 1944 года уже не контролировали французское атлантическое побережье, пуски ракет А-4 осуществлялись из Нидерландов. Помимо Великобритании, нацисты наносили ракетные удары по Бельгии и Франции.
Время от момента запуска до падения баллистической ракеты в районе цели было небольшим, зафиксировать в большинстве случаев факт ракетной атаки было невозможно, и система оповещения о воздушном нападении оказалась бесполезна. В целом англичане сумели создать очень неплохую систему ПВО, основывающуюся на радиолокационных станциях, многочисленных зенитках, истребителях и аэростатах заграждения. Однако британская ПВО была полностью бессильна против А-4: ракета, летящая с высокой сверхзвуковой скоростью, была неуязвима. Взрыв её боевой части происходил раньше, чем наблюдателей на земле достигал звук полёта.
В то же время стоит признать, что эффект от применения А-4 был низким и не покрывал затрат на производство и организацию стартов. Около 40 % запущенных немцами баллистических ракет взрывалось при включении двигателя или отказывали в полёте. За семь месяцев обстрела Лондона ракетами А-4 погибло 2 724 человека (в среднем от каждой ракеты погибал один или два), ранения средней и высокой степени тяжести получили 6 467 человек.
В послевоенное время бывшие немецкие высокопоставленные чиновники и военные в своих мемуарах писали, что если бы не одержимость Гитлера «оружием возмездия», ресурсы, израсходованные на ракетную программу А-4, можно было бы потратить на гораздо более полезные перехватчики Ме 263 или наладить массовое производство управляемых зенитных ракет.
Послевоенное использование баллистических ракет А-4
После капитуляции Третьего рейха спецслужбы стран-победительниц развернули настоящую охоту на немецкими ракетными секретами. Специальные группы в оккупационных зонах вели поиск специалистов-ракетчиков и осуществляли сбор технической документации и натурных образцов.
Британская разведка при помощи польских партизан, действовавших в окрестностях немецкого ракетного полигона Heidekraut, расположенного в 10 км к востоку от города Тухоля, в 1944 году получила отдельные детали А-4. Но вплоть до окончания боевых действий у союзников не имелось полного представления об этой ракете.
Летом 1945 года британское командование решило организовать пуски трофейных ракет А-4. Для этого была создана стартовая позиция на территории полигона, где раньше тестировались немецкие морские орудия. Полигон располагался около местечка Альтенвальде в окрестностях города Куксхаффен на побережье Северного моря.
В подготовке ракет к испытаниям участвовали сдавшиеся в плен союзникам немецкие учёные и инженеры. Стартовые команды, сформированные из пленных немецких ракетчиков, работали под контролем британских офицеров. Стрельба велась по морской акватории, ракеты несли инертные боевые части.
В рамках операции Backfire в октябре 1945 года было запущено три ракеты. Два испытания признали успешными, на одной ракете в полёте произошло преждевременное отключение двигателя.
15 октября 1945 года при показательном запуске третьей ракеты, помимо британцев, присутствовали официальные представители США, СССР и Франции, а также журналисты.
Гораздо более масштабные испытания захваченных баллистических ракет были организованы в США в рамках программы Hermes. Американцам досталось несколько десятков готовых А-4 и большое количество узлов и агрегатов, из которых можно было собрать ракеты. В послевоенное время американские оккупационные власти в разобранном виде вывезли из Германии в США около сотни ракет.
Американские солдаты осматривают не полностью собранную ракету А-4 в Кляйнбодунгене, Германия, 1945 год
Ещё большую ценность, чем трофейные ракеты, представляли немецкие специалисты. В рамках операции «Скрепка» Вернер фон Браун и многие другие ученые, инженеры и техники были вывезены в США для реализации американской ракетной программы.
Немецкие специалисты в первые послевоенные годы трудились в лабораториях, расположенных на военной базе Форт-Блисс, штат Техас, на полигоне Уайт-Сэндс, штат Нью-Мексико, и в Редстоунском арсенале, штат Алабама.
Запуск трофейной немецкой ракеты А-4 на полигоне Уайт-Сэнд, 10 мая 1946 года
Подрядчиком для сборки и испытаний трофейных А-4 стала корпорация General Electric. При участии германских специалистов подготовить испытательную инфраструктуру, а также собрать и привести в рабочее состояние ракеты удалось достаточно быстро. Первый успешный запуск А-4 с полигона Уайт-Сэндс в штате Нью-Мексико состоялся 10 мая 1946 года.
Подготовка трофейной ракеты А-4 к запуску на полигоне Уайт-Сэндс
В ходе испытаний накапливалась информация и отрабатывались технические решения, необходимые для разработки боевых баллистических ракет и реализации космической программы. Согласно американским данным, до сентября 1952 года в США было запущено 67 немецких ракет А-4.
Некоторые старты были весьма примечательными.
Так, в октябре 1946 года с полигона Уайт-Сэндс стартовала ракета № 13, в головной части которой было размещено восемь 35-мм репортёрских кинокамер DeVry. Такое количество съёмочной аппаратуры позволяло рассчитывать на то, что хотя бы одна камера сделает снимки с удачного ракурса и при этом переживёт полёт. Фотографии производились с интервалом полторы секунды, а сама плёнка была помещена в прочные стальные кассеты.
Превысив условную границу между атмосферой и космосом (линия Кармана), ракета вышла на суборбитальную траекторию с апогеем 105 км. После падения переоборудованной А-4 на землю камеры были разбиты, но плёнка уцелела.
Первая фотография Земли из космоса, сделанная 24 октября 1946 года
С 1946 и до окончания использования ракет А-4 американские исследователи сделали более 1 000 снимков планеты с высоты до 160 км.
В декабре 1946 года трофейная ракета А-4 установила мировой рекорд высоты – 187 км, который продержался до 1951 года.
6 сентября 1947 года ВМС США в ходе операции Sandy провели испытательный запуск с верхней палубы авианосца USS Midway (CV-41), находящегося в центральной части Атлантического океана. До этого на полигоне Уайт-Сэндс изучали, какой ущерб авианосцу может нанести взрыв заправленной А-4.
Пусковой стол с ракетой А-4 на палубе авианосца USS Midway (CV-41)
Поначалу старт проходил нормально, после запуска двигателя ракета поднялась со стартового стола. Но вскоре она накренилась влево и пошла не вертикально вверх, а под углом к горизонту.
На высоте около 15 метров полёт стабилизировался, и А-4 стала набирать высоту, но автоматика отключила двигатель. По инерции ракета достигла 4 600 метров и спустя минуту после старта развалилась в воздухе на три части, которые упали в воду в 9 км от авианосца.
А-4, обладавшая достаточной грузоподъёмностью, не могла подняться выше 190 км. Но расчёты показали, что немецкая ракета можёт использоваться в виде первой ступени для лёгкой одноступенчатой суборбитальной ракеты.
В 1946 году был дан старт исследовательской программе Bumper. Программа имела две основные цели: исследовать вопросы конструирования двухступенчатых жидкостных ракет (зажигание двигателей на большой высоте), а также изучить верхние слои атмосферы и космическое пространство.
В качестве второй ступени на А-4 сверху устанавливали американскую жидкостную ракету WAC Corporal, на основе которой в 1950-х была разработана первая в мире ядерная баллистическая ракета MGM-5 Corporal.
Для размещения второй ступени носовая часть А-4 подверглась переделке. В отличие от основной модели, Bumper WAC имела четыре стабилизатора, увеличенных для обеспечения устойчивости ракеты в разрежённой атмосфере на высоте более 40 км. Помимо основного двигателя, на ракете для обеспечения стабилизации в безвоздушном пространстве за счёт гироскопического эффекта были смонтированы два небольших твердотопливных двигателя раскрутки.
Двухступенчатая исследовательская ракета RTV-G-4 Bumper
Первый успешный полет Bumper состоялся 24 февраля 1949 года. На высоте около 100 км произошло разделение ступеней, и WAC Corporal достиг высоты 393 км, установив новый мировой рекорд.
Также двухступенчатая ракета использовалась для скоростных полётов в атмосфере. С этой целью RTV-G-4 Bumper запускали под небольшим углом к горизонту над океаном. В ходе восьмого по счёту испытания ракета, запущенная со стартовой площадки на Мысе Канаверал, установила мировой рекорд скорости – 5 260 км/ч.
В 1951 году, в связи с израсходование запаса трофейных А-4 и появлением новых американских ракет, программу Bumper закрыли.
Первый пуск А-4, собранной из германских комплектующих, в СССР состоялся 18 октября 1947 года. Сборка ракет осуществлялась в оккупационной советской зоне – в институте Нордхаузен. Параллельно сборку вели в Подмосковье, на опытном заводе НИИ-88 под общим руководством Сергея Королева.
В докладе, представленном Н. Д. Яковлевым по итогам испытаний, говорилось, что с 18 октября по 13 ноября было произведено 11 пусков ракет. Предстартовая подготовка, длившаяся примерно 6 часов, производилась расчётами Бригады особого назначения резерва Верховного командования и советскими гражданскими специалистами при участии немецких ракетчиков.
Параллельно с испытаниями немецких ракет велось проектирование советского аналога, получившего обозначение Р-1. Организацией-разработчиком назначили НИИ-88. Главным конструктором Р-1 являлся С. П. Королёв. Созданием двигателя РД-100 занималось ОКБ-456 под руководством В. П. Глушко.
Ракета Р-1 на стартовом столе
10 октября 1948 года был осуществлён первый успешный пуск ракеты Р-1. Старт Р-1А (с отделяющейся боевой частью) состоялся 7 мая 1949 года. Всего же до 1957 года было проведено 296 запусков двигателей и 79 учебно-боевых пусков Р-1.
Надо сказать, что Р-1 не являлась полной копией А-4. В советской ракете использовался ряд оригинальных деталей и узлов, а сама ракета стала легче. Р-1 в снаряженном состоянии весила 13,4 т и несла боевую часть массой 1 000 кг, начинённую 785 кг взрывчатки. Максимальная дальность стрельбы составляла 270 км.
Согласно проекту, КВО не должно было превышать 1,5 км. Однако в реальности добиться такой точности не удалось. Тестовые стрельбы на дистанцию 260 км при условии штатной работы всех систем давали КВО: по дальности: ± 8 км, боковое: ± 4 км. Тем не менее ракету приняли на вооружение в 1950 году. Боевая ценность ракеты Р-1 была не столь высока, но она позволила отработать технологии, накопить необходимый опыт эксплуатации и подготовить кадры.
Дальнейшим развитием Р-1 стала ракета Р-2, в которой использовались имевшиеся конструктивные резервы. Основными направлениями модернизации стало двукратное увеличение дальности стрельбы при одновременном сокращении величины кругового вероятного отклонения. На серийной ракете Р-2 была впервые использована головная часть, отделяющаяся от корпуса по завершении активного участка полёта.
Кроме того, за счёт использования топливного бака несущей конструкции из лёгких алюминиевых сплавов удалось снизить массу. Новый ЖРД РД-101 имел более высокие обороты турбины, повышенное давление в камере и использовал топливо с увеличенной до 92 % концентрацией этилового спирта, что позволило увеличить тягу до 37 000 кгс. При этом новый двигатель стал легче более чем на 30 %.
Усовершенствованиям подверглись пневмогидравлическая и электрическая схемы, использовался газогенератор с твёрдым катализатором вместо жидкого. Для повышения точности стрельбы инерциальная система управления была дополнена аппаратурой радиокоррекции.
Ракеты Р-1 и Р-2
Длина ракеты Р-2 увеличилась до 17,7 м. Диаметр остался таким же, как у Р-1 – 1,65 м. Стартовая масса возросла на 7 т и достигала 20,4 т. Дальность стрельбы – до 600 км. Ракета несла фугасную боевую часть массой 1 500 кг, снаряженную 1 000 кг тротила.
Ракета Р-2 без боевой части на транспортной тележке
Первая экспериментальная ракета Р-2Э стартовала 21 сентября 1949 года. В 1949 году было произведено 6 пусков, из которых только два оказались успешными. В 1950–1951 гг. запустили 30 ракет, и 24 испытания были удачными. В 1952 году состоялось 14 пусков, из них 12 удачных.
27 ноября 1951 года Р-2 поступила на вооружение и эксплуатировалась в бригадах особого назначения РВГК до 1960 года. После того как Р-2 заменили в боевых частях более совершенными ракетами, они использовались для разного рода испытаний. Последний запуск ракеты Р-2 состоялся 21 мая 1962 года.
На базе боевой Р-2 для проведения комплекса исследований и экспериментальных работ на высоте порядка 200 км была разработана геофизическая ракета Р-2А.
С полигона Капустин Яр в 1957–1960 гг. стартовало 13 ракет Р-2А, из них одиннадцать пусков являлись успешными. При этом велось исследование химического состава воздуха, определение физических процессов в ионосфере и плотности ионизации и измерение давления на высотах 150–200 км. Осуществлялось измерение ультрафиолетового излучения и фотографирование окружающего пространства.
Проверялась возможность выживания и жизнедеятельности животных при подъеме их на высоту 200 км. Изучалось влияние на живой организм состояние невесомости. Испытывалась система спасения головной части. Кроме того, отрабатывалась аппаратура дистанционного контроля и датчики телеизмерений.
В 1957 году СССР передал две ракеты Р-2 и комплект технической документации в КНР. В 1958 году Китай заказал ещё 12 ракет. На основе натурных образцов и полученной документации при помощи советских специалистов в КНР удалось наладить производство баллистических ракет DF-1.
Ракета DF-1 в Музее китайской революции
Первую китайскую баллистическую ракету запустили 5 ноября 1960 года, а в декабре стартовали еще две DF-1. Этот успех продемонстрировал способность китайской промышленности производить баллистические ракеты, но к началу 1960-х конструкция, созданная на базе германской А-4, безнадёжно устарела. В связи с этим в начале 1960-х в КНР начали проектировать образцы БР разных классов, способные доставлять ядерные заряды и нести боевое дежурство в течение длительного времени.
Информация