Баллистическими ракетами (в 50-х годах использовался термин «баллистические снаряды») называют такие ракеты, у которых траектория полета (за исключением начального участка, который ракета проходит с работающим двигателем) представляет собой траекторию свободно брошенного тела. После выключения двигателя ракета не управляется и движется подобно обычному артиллерийскому снаряду, а ее траектория зависит только от силы тяжести и аэродинамических сил и представляет собой так называемую «баллистическую кривую».
Баллистические ракеты обычно запускаются вертикально вверх или под углами, близкими к 90 градусам, что делает необходимым применение системы управления для вывода ракеты на расчетную траекторию поражения цели.
Чтобы баллистическая ракета могла пролететь сотни и тысячи километров, ей надо сообщить очень высокую скорость полета. Однако и при этом условии получить большую дальность было бы невозможно, если бы ракета совершала полет в плотных слоях атмосферы. Сопротивление воздуха быстро погасило бы ее скорость. Поэтому стратегические баллистические ракеты основной участок своей траектории проходят на очень большой высоте, где плотность воздуха мала, т. е. практически в безвоздушном пространстве.
Вертикальный запуск ракеты позволяет сократить время ее движения в плотных слоях атмосферы и тем самым уменьшить расход энергии на преодоление силы сопротивления воздуха. Через несколько секунд вертикального подъема траектория ракеты искривляется в сторону цели и переходит в наклонную. За счет работы двигателя скорость ракеты непрерывно возрастает вплоть до полного израсходования топлива или выключения (отсечки) двигателя. С этого момента и до падения на землю ракета движется по траектории свободно брошенного тела. Таким образом, траектория баллистической ракеты имеет два участка: активный — от начала взлета до прекращения работы двигателей и пассивный — от момента прекращения работы двигателей до достижения поверхности земли.
Активный участок может быть в свою очередь разделен на отрезки. Баллистическая ракета дальнего действия стартует вертикально с пускового устройства и в течение нескольких секунд движется прямо вверх. Этот участок полета назван стартовым. Далее начинается выведение ракеты на траекторию. Ракета отклоняется от вертикали и, описывая дугу на участке выведения, выходит на последний наклонный участок (участок выключения), на котором происходит отсечка двигателей. Дальнейшая траектория ее полета определяется кинетической энергией, запасенной на активном участке, и может быть точно рассчитана.
Описав эллиптическую дугу вне атмосферы, баллистическая ракета или отделившаяся головная часть ракеты вновь входит в атмосферу, имея практически ту же кинетическую энергию и тот же угол наклона траектории к горизонту, что и при выходе из нее.
После этого начинается последний этап пассивного участка движения — наклонное падение в атмосфере, сопровождающееся некоторой потерей кинетической энергии и весьма значительным нагревом.
Первые баллистические ракеты
В начале 30-х годов в Советском Союзе вопросами создания баллистических ракет на жидком топливе занимались специалисты ГИРД (группы изучения реактивного движения) и Ленинградской государственной газодинамической лаборатории. Видную роль в этих работах играли Ф. А. Цандер, С. П. Королев, М. К. Тихонравов, Ю. А. Победоносцев. Основной тематикой работ было создание ракеты на жидком топливе, способной решать задачи исследования космического пространства. Но в то время воплотить эту идею с технической стороны было невозможно, несмотря на определенный успех в создании двигателей на жидком топливе (ОР-2, ОРМ-1, ОРМ-2) конструкции Цандера и Глушко.
Работы велись с большим напряжением. Но создать боевую ракету на жидком топливе до начала Великой Отечественной войны не удалось, чему в немалой степени способствовали репрессии среди ведущих специалистов-ракетчиков.
Интенсивные работы по созданию ракет на жидком топливе также велись в Германии. С приходом к власти Гитлера ракетная тематика приняла ярко выраженную военную направленность. Был создан армейский ракетный испытательный полигон, размещенный в интересах соблюдения строгой тайны работ в центре Германии — в Кумерсдорфе. Однако вскоре стало ясно, что полигон не позволяет проводить летные испытания ракет. В 1936 году был создан новый армейский исследовательский центр в Пенемюнде, располагавшийся на островах Узедом (близ Штетинского пролива) и Грейфсвальдер-Ойе (восточнее острова Рюген в Балтийском море). С начала 1937 года его возглавил технический директор Вернер фон Браун, а всего в центре работало около 15 тыс. человек.