И это — все… Увы!
Неутешительные результаты первого этапа проекта заставили отказаться от запусков более крупной ракеты «Фарсайд-2» в сторону Луны.
Пресса отметила это поражение ядовитыми репликами о «чрезвычайно сомнительной технической реализуемости проекта». Действительно, запуск многоступенчатой ракеты со стратостата оказался не таким уж простым мероприятием. Полеты более мелких «Рокунов» имели успех и продолжались до первой половины 1960-х годов. А Джеймс Ван Аллен переориентировался на спутники, благодаря которым сделал открытие, обессмертившее его имя: человечество узнало о существовании вокруг Земли радиационных поясов.
Промахи и удачи «Авангарда»
В своей речи 6 ноября 1957 г., в преддверии сороковой годовщины Октябрьской революции, после запуска и триумфа Первого и Второго ИСЗ, лидер СССР Н.С.Хрущев заявил: «Кажется, название «Авангард» отражало уверенность американцев в том, что именно их спутник будет первым в мире. Но… наш советский спутник стал первым, именно он оказался в авангарде…»
А в это время в Соединенных Штатах, как снежный ком, набирала обороты кампания за скорейшую ликвидацию создавшегося положения. Как выразился сенатор и будущий президент США Линдон Джонсон (Lyndon В. Johnson), «я не верю, что это поколение американцев желает примириться с положением, когда каждую ночь приходится засыпать при свете коммунистической луны».
Напомним некоторые вехи проекта Vanguard.
Он ведет свое начало от ранних разработок ВМС США, включавших испытания боеголовок баллистических ракет при скоростном входе в атмосферу. В то время очевидной представлялась попытка «скрестить» две уже имевшиеся зондирующие ракеты: Viking и Aerobee. Довольно быстро выяснилось, что при оптимизации такой системы и добавлении к ней третьей ступени реально вывести на околоземную орбиту легкий спутник.
Работа 1954–1955 гг. привела к появлению секретного отчета «Изучение научного спутника» (A Scientific Satellite Study) — совместного документа Научно-исследовательской лаборатории ВМС NRL и фирмы Glenn L. Martin (GLM), посвященного анализу реализуемости проекта носителя. В результате «нарисовались» два варианта РН:
М10: в качестве первой ступени — усовершенствованный «Викинг» с новым двигателем; верхние ступени — твердотопливные ракеты — необходимо было разработать специально. РН должна была иметь длину 12,2 м (40 футов), диаметр 1,22 м (4 фута) и «сухую» массу 1020 кг (2250 фунтов). Она могла доставить на круговую орбиту высотой 347 км (216 миль) «носовой конус» массой 18,1 кг (40 фунтов). Разработка должна была занять примерно два года;
M15: появился из-за беспокойства относительно большого объема работ по верхним ступеням. Вариант включал жидкостную высотную ракету Aerobee— Hi[37] (вторая ступень) и новую твердотопливную третью ступень. На разработку требовалось 2,5 года; РН могла вывести на орбиту высотой 489 км (303 мили) груз массой 9 кг (20 фунтов).
Как уже упоминалось, «Особая группа по специальным средствам», называемая также комиссией Стюарта, высказалась именно за вариант M15. Комиссия молчаливо приравняла «политический заказ» лидеров США к приоритету «гражданского» ИСЗ, создаваемого без привлечения немецких спецов во главе с Вернером фон Брауном. Стоимость же программы определялась из соображений, что «публика не должна ошеломленно вздрогнуть[38]»…
Задача формирования технического облика первой американской космической РН оказалась исключительно трудна, поскольку, по замыслу разработчиков, успех должен был зависеть от «журавля в небе» — удачных инновационных подходов. Если добавить сюда неизбежные доработки «по ходу дела», амбиции и «вкусовые пристрастия» специалистов NRL и GLM — получался громадный «букет» проблем, которые необходимо было решить в ходе реализации проекта.
В частности, техническая комиссия (Technical Panel), возглавляемая Ричардом Портером (Richard W. Porter), которая отвечала за выбор научных приборов для спутников NRL, рекомендовала выводить на орбиту не «носовой конус», а сферу диаметром 30 дюймов (76 см), что позволяло корректно провести исследования плотности верхней атмосферы. Для РН с ограниченными резервами подобные идеи были «критическими».
Много времени отнимало исследование альтернатив. Казалось, команда «Авангарда» никак не может «заморозить» основные технические решения по РН. Так, острый конфликт возник из-за типа телеметрии, которую предполагалось реализовать в программе. Обнаружилось, что у ВВС США нет радиооборудования, работающего в режиме широтно-импульсной (передача) и частотной (прием) модуляции (блоки, работавшие в таком режиме и имевшие малую массу, предполагалось установить на борт ракеты). Значит, «Авангарду» требовалось собственное телеметрическое оборудование и радиолокационные станции (РЛС) сопровождения РН и ИСЗ[39].
К марту 1956 г. была завершена «шлифовка» проекта, реструктурировано управление программой и определены научные цели миссии.
Руководителем программы стал Джон Хаген (John P. Hagen), техническим директором — Милтон Розен (Milton Rosen). Кстати, именно жена Розена — Джозефина — предложила название «Авангард» (Vanguard) для этой программы.
Первая ступень РН Vanguard состояла из удлиненной до 13,4 м зондирующей ракеты Viking второго этапа постройки с кислородно-керосиновым двигателем Х-405. Последний был создан фирмой General Electric на базе наработок по программе армейской ракеты Hermes A-3B. Двигатель Х-405 имел турбонасосную систему подачи топлива и развивал тягу 120–125 кН. Камера сгорания с регенеративным охлаждением горючим устанавливалась в кардановом подвесе для управления по каналам курса и тангажа; газогенератор ТНА работал на перекиси водорода; отработанные на турбине газы истекали через качающиеся сопла управления по каналу крена.
С первой ступенью практически сразу начались проблемы. Так, группа специалистов GLM, которая разрабатывала ракету-прототип Viking, к началу рабочего проектирования «Авангарда» была расформирована, большинство ее членов получили новые назначения, в частности, в рамках проекта Titan (ВВС). А так как разработка «Авангарда» «не должна [была] тормозить военные ракетные программы», NRL пришлось довольствоваться «малыми силами» — группой ученых, участвовавших в предварительных исследованиях по ИСЗ, и остатками группы Viking на фирме Martin.
Основные агрегаты двигателя Х-405 были готовы к стендовым испытаниям в конце 1955 г. Огневые испытания, начатые в декабре, выявили неудачную конструкцию форсуночной головки («тяжелый» или «пушечный» запуск: в момент зажигания в камере скапливалось некоторое количество непрореагировавшего топлива, которое вызывало взрывы). Головку переделали.
В результате увеличения диаметра спутника ракета Aerobee в роли второй ступени стала выглядеть «слишком тощей». Было принято решение разработать новую вторую ступень большего (81 см) диаметра на базе двигателя AJ-10-37 фирмы Aerojet General. ЖРД развивал тягу 33 кН (7500 фунтов), используя долго хранимые компоненты топлива — ингибированную белую дымящую азотную кислоту (АК) и несимметричный диметилгидразин (НДМГ), вытесняемые в камеру сгорания сжатым гелием.
Необходимо особо упомянуть, что при проектировании системы Vanguard исключительно большое внимание уделялось «дисциплине веса». Для столь малого носителя критерий «скорость»-«масса» был очень чувствительным. Вот, например, к чему приводило увеличение конечной массы каждой ступени всего на один фунт (0,454 кг). Уменьшение скорости составляло:
— для 1-й ступени 0,31 м/сек;
— для 2-й ступени 2,44 м/сек;
— для 3-й ступени 24,4 м/сек.
38
39