 |
|
 |
|
|
|
|
|
С.П. Королёв
Доклад в АН СССР. 1956
|
С.П. Королёв Стенограмма доклада С. П. Королева на Всесоюзной конференции по ракетным исследованиям верхних слоев атмосферы, проходившей в апреле 1956 г. в Академии наук СССР под председательством академика Е. К. Федорова. В текст доклада включены также фрагменты из выступлений С. П. Королева в прениях6. Работа публикуется впервые.
В 1948–1949 гг. наш Научно-исследовательский институт поставил первый опыт по подъему на тяжелых ракетах аппаратуры для исследования верхних слоев атмосферы до высоты 100 км. Задачи этих исследований были вначале очень скромны. В первую очередь нужно было экспериментально установить и подтвердить самую возможность прямых исследований высоких слоев атмосферы на ракете и осуществить спасение аппаратуры. В качестве первой задачи исследований было поставлено выяснение состава воздуха с взятием его проб, а также измерение давления на высоте 100 км. На первых ракетах, которым был присвоен индекс В-1А, устанавливалось по два специальных контейнера весом 80 кг каждый, снабженных специальным спасательным парашютным приспособлением. Во время проведения замеров контейнер находился в верхней зоне траектории, парашют спасательного устройства раскрывался через 17 сек после отделения контейнера от ракеты. За это время контейнер успевал снизиться до высоты 20 км. Первый полет ракеты состоялся 24 мая 1949 г. в 4 час 40 мин. Выброс контейнера из мортиры ракеты был произведен в установленное время, что было записано соответствующим датчиком и отмечено на пленке. Первые результаты оказались неудачными. Оба контейнера спустились со значительно большей скоростью вследствие повреждения парашюта. Нижняя часть контейнера была сильно деформирована при ударе; позднее было установлено, что до удара о землю вся аппаратура, расположенная в контейнере, работала нормально. После внесения необходимых изменений в конструкцию спасательной системы и постановки сбоку контейнера легкого амортизатора очередной спуск контейнера произошел нормально, без повреждения аппаратуры. Последующая, более точная проверка полученных при этом полете результатов исследований, проведенных на высоте 102 км, показала несовершенство аппаратуры и нарушения в ее работе. Достаточные данные с научной точки зрения в результате этого полета не были получены. Однако проведенный подъем на двух ракетах В-1А позволил сделать следующие предварительные выводы: 1) экспериментально была доказана возможность подъема на ракете устройства с аппаратурой для исследований верхних слоев атмосферы на высотах порядка 100 км с последующим выбросом и безопасным спуском аппаратуры и контейнеров на землю; 2) было установлено, что аппаратура для проведения прямых исследований атмосферы на больших высотах работала нормально на всех стадиях подъема, выброса и спуска контейнеров; 3) впервые были произведены непосредственные измерения давления воздуха на высоте около 100 км и взяты пробы воздуха. Несмотря на столь скромные результаты первого подъема, на целый ряд существенных недостатков технического и методического характера и досадных дефектов аппаратуры, эти полеты воодушевили всех энтузиастов этого дела, заинтересовали институты и организации АН СССР и промышленность. После испытаний 1949 г. программа дальнейших исследований высоких слоев атмосферы была значительно расширена. К этим работам был дополнительно привлечен целый ряд научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро. При Президиуме Академии наук был учрежден Координационный междуведомственный комитет для руководства работой. В период 1949–1955 гг. были построены ракеты серий Б, В, Д, Е, последняя серия в 1955 г. При этом за основу была взята одна и та же ракета, но объем и программа исследований, количество аппаратурных агрегатов и систем для исследовательских целей с каждой серией ракет видоизменялись в зависимости от задач исследования. Был внесен целый ряд видоизменений и усовершенствований в конструкцию ракеты. Основными данными ракеты можно назвать следующие: • ракеты серий Б и В, высота подъема 90–100 км; • ракеты серий Д и Е, высота подъема 110–100 км. Конечная скорость в момент выключения двигателя в вертикальном полете для ракет Б и В равна 1185 м/сек; для ракет Д и Е порядка 1250–1180 м/сек. Вес экспериментальной аппаратуры, поднимаемой для исследовательских целей на ракетах Б и В, равен 1160 кг. Для ракет серии Д и Е 1516–1819 кг в зависимости от варианта. На некоторых ракетах были смонтированы установки для спасения корпуса. Всего за истекший период проведено 14 подъемов ракет на высоту 100 км. При этом были поставлены следующие задачи: 1. Исследование химического состава воздуха на больших высотах. 2. Получение экспериментальных данных по направлению ветров в высоких слоях атмосферы. 3. Проведение проверки методов измерения плотности ионизации и разработка для этой цели аппаратуры, изучение физических процессов в ионосфере, влияющих на плотность ионизации, и определение плотности ионизации на высотах порядка 100 км. 4. Получение экспериментальных данных по аэродинамике, о структуре пограничных слоев, по сопротивлению поверхностного трения при скоростях полета до М = 4. 5. Изучение состава первичного космического излучения и его взаимодействия с веществом. 6. Изучение спектрального состава излучения Солнца. 7. Исследование жизнедеятельности животных при подъемах в герметическом и в негерметическом контейнерах с последующей выброской этих животных в полете на высоте от 40 до 100 км и спасением их на парашютах. 8. Разработка и испытание систем спасения головной части, корпуса изделия и приборных контейнеров.
На схеме системы спасения головной части, контейнеров и лотков с животными показано 5 этапов. В верхней точке на высоте 100 км отделяется головная часть. После этого корпус и головная часть свободно падают. На высоте 90 км производится катапультирование лотка с животным с принудительным открытием парашюта и спуском его с высоты 90 км. В этой же зоне срабатывает один из пакетов дымового контейнера и создает облако, которое наблюдается на следующих четырех высотах: 75, 60, 50 и около 40 км. На высоте около 40 км второе животное катапультируется из головной части и совершает затяжной полет до 4 км, после чего открывается парашют. Для контроля параметров траектории и наблюдения за поведением животных в полете использовались многочисленные средства измерения и наблюдения и в том числе оптические средства, которые при последнем испытании ракеты В-1Е в 1955 г. состояли из 12 теодолитов, 3 дальномеров и 2 ночных аэрофотоаппаратов. Принятая методика обеспечила возможность получения после соответствующей обработки результатов и записи наблюдений и измерений следующих данных: 1. Координаты траектории полета и данные о высоте подъема самой ракеты. Этот вопрос чрезвычайно важен, так как он, по существу, является привязкой всех исследований к высотам, а без точного знания высот и характеристик движения по траектории полученные данные были бы недостоверны. 2. Координаты траекторий отдельных частей ракеты, головной части, контейнеров с аппаратурой и лотков с животными. 3. Координаты дымового облака. 4. Кинонегативные снимки (пленки) о срабатывании отдельных частей ракеты в интересный момент, например в момент выбрасывания и развязывания парашютно-спасательной системы корпуса ракеты, при катапультировании лотков с животными и т. д. Для справки можно назвать некоторые цифры по точности измерений. Например, ошибка в определении положения головной части изделия в пределах на высоте 30 км будет порядка 60 м, для головной части на высоте 100 км эта ошибка составляет порядка 20 м. Ошибки по размерам дымовых контейнеров при высотах порядка 70 км составили по определению квадрата высоты порядка 150–200 м, то же самое примерно относится и к лоткам с животными. Несколько меньшая точность получена при определении положения дымовых облаков от 300–330 м, вообще говоря, в точных выражениях эти ошибки невелики, в частности для быстро движущихся предметов, таких, как головная часть. Для контейнеров эти ошибки в среднем составляют 1–2% по скоростям.
Это обстоятельство дает нам основание утверждать, что те замеры, которые были произведены по установлению подвижных характеристик для каждого данного опыта, определены с достаточной степенью точности. Наряду с оптическими средствами использовались также радиотелеметрические исследования. Точность этих измерений составляла 1,5–2% при разрешающей способности 62,5 опроса в секунду. Однако надо сказать, что точность работы радиотелеметрической системы определялась в основном не точностью самой системы, а точностью датчиков. Точность срабатывания датчиков, которые мы применяли для фиксирования процессов, происходящих на поверхности ракеты, в среднем достигает в некоторых случаях большой величины и доходит до 5–6%. Однако некоторые датчики имели точность порядка 25–30%, что сильно снижает ценность и достоверность полученных результатов. Необходимо отметить, что значительный вес и габариты аппаратуры позволяли устанавливать измерительную систему только на самой ракете. В связи с этим хочется отметить, что срочной задачей является создание малогабаритных радиотелеметрических систем, достаточно легких, с легкими и малогабаритными источниками питания, что позволило бы устанавливать их на головной части и значительно расширить тем самым область наших исследований. Наконец, о надежности измерения. Опыт показал, что в основном надежность измерений определялась надежностью датчиков, не было ни одного отказа самой радиотелеметрической системы при проведении наших испытаний. Надо отметить, что надежность и достоверность измерений определялись еще и тем, насколько в самих методах измерения учитывались реальные условия полета ракеты. В ряде случаев нам кажутся недостаточно глубокими исследования вопросов измерений отдельных параметров с учетом местных условий. Нельзя считать окончательно отработанным применявшийся метод измерений давления атмосферы на больших высотах, а также расположение на конусовой части датчиков, чтобы измерять давление в пограничном слое. Вызывает сомнение метод определения степени ионизации атмосферы, так как концентрация заряженной части в пограничном слое зависит от собственного заряда, а возможно, и от целого ряда других факторов. Можно было бы расширить те претензии, которые могут быть предъявлены в этом направлении, но я считаю, что этих примеров достаточно. Как можно кратко характеризовать итоги и результаты применения ракеты в качестве средства исследования атмосферы на первом этапе, который занял шесть лет (по настоящее время) и был посвящен исследованию высоких слоев атмосферы на высотах до 100 км?
|
