Одновременно с идеей дрейфа во льдах зародилась идея воздушного дрейфа. Извечную слабость и порок воздушного шара решили употребить на пользу. Ведь направляемый воздушными потоками аэростат сможет помочь установить преобладающие воздушные течения. Если, конечно, потоки атмосферного воздуха направляют себя не бессистемно, в чём тогда были убеждены далеко не многие метеорологи. Планы научных исследований были разработаны Академией Наук СССР, Главным Управлением Гидрометеорологической Службы при Совете Народных Комиссаров (УГС СНК) и другими заинтересованными организациями. По получении от проектантов из Спецгруппы НИИ ГВФ первого обнадеживающего результата в виде аванпроекта руководители заинтересованных ведомств запросили мнение первых лиц страны.
14 ноября 1939 г. Начальник Аэрофлота комдив Молоков, вице- президент Академии Наук СССР академик О.Ю.Шмидт и начальник Главного Управления ГМС при СНК Ушаков писали В.М.Молотову в секретном документе, в частности, следующее: «Аналогично дрейфу со льдами в Арктике исключительный интерес представляет дрейф в воздухе на аппарате, пассивно следующем с воздушной массой.
Глубокие и всесторонние работы такой экспедиции дадут возможность решить ряд чрезвычайно важных вопросов геофизики и динамики атмосферы, в особенности эти исследования будут ценным вкладом в дело научного обоснования представлений об изменении режима погоды, и дадут возможность впервые поставить на разрешение вопросы участия воздушных масс различного происхождения в механизме циркуляции атмосферы Северного полушария…» 1*Надо сказать, что этот документ появился не на пустом месте. В НИИ ГВФ достаточно интенсивными темпами велись работы по созданию пилотируемых аэростатов различных конструкций, основной задачей которых как раз и были исследования геофизики и динамики атмосферы. В результатах будущих исследований был весьма заинтересован ГВФ СССР, развивавшийся в конце 30-х годов весьма быстрыми темпами. В это время советская гражданская авиация осваивала самолёты новых типов и новые трассы, большая часть которых пролегала через сибирские и дальневосточные просторы, строились новые аэродромы и посадочные площадки. Для как можно более эффективной эксплуатации расширявшегося хозяйства требовалась соответствующая метеорологическая поддержка. Однако, развёртывание гигантской сети метеостанций на бескрайних пространствах требовало значительных средств, множества точных приборов и огромного количества специалистов. По самым скромным подсчётам, при существовавших темпах развития этой отрасли, на решение подобной задачи требовалось около 10 лет, что, конечно, было неприемлемо долго.
В то же время постройка всего лишь нескольких пилотируемых геликостатов позволила бы значительно быстрее и за существенно меньшие средства решить эту проблему. Предполагалось, что экипаж геликостата сможет совершать беспосадочный перелёт «продолжительностью в 500–600 часов при средней высоте полета 3000–4000 м».
Предложенная В.В.Манцевым и С.А.Поповым конструкция выгодно отличалась от традиционных подходов, применявшихся при решении подобных задач. Но прежде чем перейти к её описанию, автору хотелось бы сделать небольшой экскурс в физику.
Как известно, аэронавтика подчиняется закону Архимеда — подъемная сила несущего газа, заполняющего оболочку, равна разнице между весом воздуха, вытесняемого оболочкой, и весом несущего газа. С подъемом на высоту понижается давление окружающего воздуха. Заключенный в оболочке газ рассширяется, грозя её разорвать. В связи с этим к оболочке аэростата пристраивали «аппендикс». Через аппендикс в оболочку закачивали газ. Чтобы оболочку не разорвало при подъеме на высоту, аппендикс оставляли открытым, и через него излишки газа естественным образом удалялись. Кроме того, через аппендикс происходило «загрязнение» газа атмосферным воздухом — типичный недостаток шарльеров. Надо заметить, что солнечный свет на больших высотах нагревал газ в воздушном шаре, в результате чего ставший лишним объем расширившегося газа также выходил через аппендикс. При этом подъемная сила аэростата снижалась. Поэтому геликостат получил двойную оболочку с воздушной термоизолирующей прослойкой. Окраска также имела значение — наименее сильно на солнце мог нагреваться шар белого цвета.
Изюминкой проекта было решение проблемы балласта. Последний использовался, как известно, для стабилизации летательного аппарата по высоте. Его сбрасывали по мере того, как снижалась подъёмная сила заключённого в шаре газа. С тем, чтобы выброс балласта происходил плавно, использовали песок, дробь или воду. С потерей большого числа газа аэростат мог потерять форму, поэтому аэронавты придумали «балонет». Балонет — это своего рода «аэростатий пузырь» (так писалось в оригинале. — Прим. Авт.), гарантирующий поддержание минимально необходимой подъемной силы и сохранение внешней формы оболочки. Таким образом, продолжительность полета практически всецело зависела от величины возимого на аэростате балласта.
1*Стиль и орфография цитируемых документов даются в оригинальном виде с купюрами малозначительных фрагментов.
Разработчики сформулировали идею следующим образом: «Имея на геликостате винтомоторную установку и в качестве балласта бензин, получается значительный выигрыш в использовании балласта.
При сжигании бензина мы уничтожаем определенное весовое количество его, но одновременно на винте получаем дополнительное облегчение в виде тяги.
Таким образом, геликоптерная установка, поглощающая определенное количество бензо-балласта создает дополнительную работу, повышая этим самым эквивалент использования балласта.
…Вместо мгновенного облегчения аэростата выброшенным балластом, мы в этом случае имеем облегчение его более интенсивное и в определенный параметр времени, затрачивая тоже весовое количество.
Оборудовав мотоустановку специальной трансмиссией (реверс или гидропередача) будет иметься возможность создавать тягу направленную вверх и вниз. Это дает возможность парализовать перегрузки аэростата положительного и отрицательного знака, а, следовательно, это даст возможность сохранять высоту полета до тех пор, пока перегрузки не достигнут величины большей, чем тяга винтов.»
Надо заметить, что дирижабль, по мнению авторов проекта, обладал недостаточной весовой отдачей (всего лишь 0,4–0,45), в то время как у геликостата предполагалось получить 0,71.
В 1939 г. для проверки эффекта была построена модель геликоптерной установки для аэростата объемом 600 м 3. Установка имела два четырехлопастных винта и приводилась в движение усилиями пилотов через цепную передачу. Из-за плохой конструкции воздушных винтов и благодаря незначительному усилию, вращающему их, тяга последних получилась очень небольшой. Однако, как было записано в акте испытаний, эксперимент «подтвердил основные эксплуатационные характеристики аэростата, оборудованного геликоптерной установкой».
Создание управляемого аэростата описанной конструкции вызвало заметный энтузиазм в Академии Наук СССР. В этом весьма уважаемом учреждении идеей полётов на геликостате заинтересовался её Вице-президент Герой Советского Союза академик О.Ю.Шмидт. В проведённом разборе и обсуждении предложенной конструкции, члены академии «подтвердили правильность доводов авторов проекта и, безусловную возможность, как изготовления материальной части, так и организации самого полета». Вскоре АН СССР, совместно с Главным управлением Гидрометеорологической службы при СНК, приступили к разработке программы научных работ, которая была завершена в рекордно короткие сроки. Попутно просчитали и стоимость изготовления материальной части, которая предварительно была определена «в сумме до одного миллиона рублей». Правда, как отметили в своём письме Молоков, Ушаков и Шмидт, требовалась тщательная проработка проекта, против чего осторожный В.М.Молотов возражать не стал.