Как и советские ракетостроители, американцы в основном полагались на опыт немецких коллег, большая группа которых в 1946 году была отправлена в США. Но в отличии от нашей страны, американцы получили практически весь “цвет нации” во главе с ведущим конструктором знаменитой ракеты A-4 (V-2) Вернером фон Брауном.
Казалось бы – у США есть все шансы стать первой в области космических полётов, однако здесь свою отрицательную роль сыграло старое противостояние армии и ВВС. К началу 1950-х гг. этот процесс обострился настолько, что сама аэрокосмическая программа оказалась под угрозой срыва.
Основная проблема заключалась в том, что обе военные структуры втянулись в борьбу за право монопольной разработки и применения баллистических ракет средней дальности (БРСД), которая тогда считалась наиболее приоритетной.
Причем конкуренция возникла как между разработчиками ракет, так и между разработчиками головных частей. Армия предлагала БРСД “Jupiter”, проект которого был разработан фон Брауном, а военно-воздушные силы — “Thor”. Армия считала целесообразным уносимое теплозащитное покрытие ГЧ, а ВВС, в свою очередь, теплопоглощающее покрытие из бериллия.
Поскольку “практика — основа познания”, этот спор должен был разрешить эксперимент.
Для отработки головных частей с абляционной теплозащитой разработали специальную модификацию ракеты “Redstone” со стартовой массой около 29 т.
За счет замены горючего (вместо спиртового раствора воды, называемого иногда “vodka”, стали применять Hydyne — смесь 60% несимметричного диметилгидразина и 40% диэтилентриамина) тяга двигателя возросла с 34 до 37,6 тс. А удлинение топливного отсека на 2,4 м позволило увеличить продолжительность работы (при расходе топлива 190 л/с) со 121 с до 155 с. Кроме того, изделие оснастили верхними ступенями — в такой конфигурации ракета получила название “Jupiter С”, где “С” означает Composite — “составная”, “многоступенчатая”.
Этому предшествовала большая работа, проведенная Лабораторией реактивного движения JPL (Jet Propulsion Laboratory) Калифорнийского технологического института, по созданию боевой жидкостной ракеты “Corporal” и уже упоминавшейся “Sergeant”.
После этого, в 1954 году JPL, Управлением научно-исследовательских работ ВМС и Army Ballistic Missiles Agency выдвинула предложение по созданию космической ракеты-носителя “Orbiter”, у которой нижняя ступень представляла собой модификацию баллистической ракеты “Redstone”, а верхние ступени — связки двигателей от ракет “Loki 2A”. Предварительные расчеты показывали, что для выхода в космос потребуется 31 двигатель от ракет “Loki”, что учитывая их низкую надежность делало удачный старт маловероятным событием.
В ходе последующих проработок фон Браун и его коллеги приняли предложение JPL по использованию РДТТ “Baby Sergeant” (экспериментальная ракета для отработки рецептур твердого топлива и конфигураций заряда, определения характеристик запуска и внутри-баллистических параметров, проверки конструкционных и теплозащитных материалов) для установки на второй, третьей и четвертой ступенях.
Таким образом, вторая ступень представляла собой кольцевую связку из 11 “модельных” РДТТ “Sergeant” (каждый длиной 1,2 м, диаметром 15,2 см, развивал в течение шести секунд среднюю тягу 0,68 тс). Внутри этой связки размещались три аналогичных РДТТ третьей ступени. В варианте спутниковой РН сверху монтировалась четвертая ступень — один “модельный” двигатель.
Отделялись верхние ступени от первой пружинными толкателями. Заданную же пространственную ориентацию обеспечивала их предварительная закрутка на специальном «вращающемся столе», установленном на коническом переходнике с приборным оборудованием. Стабилизация вращением позволяла также компенсировать рассогласование тяги единичных РДТТ связки.
Для надежности закрутку верхних ступеней проводили непосредственно перед стартом. Во избежание резонанса с конструкцией ракеты на этапе работы первой ступени была рассчитана программа постепенного увеличения скорости вращения сборки с 550 до 750 об/мин ко второй минуте полета.
После вертикального запуска со стартового стола “Jupiter С” через 157 сек выходил на угол 40° к горизонту. По факту выключения первой ступени срабатывали пироболты — приборный отсек и вращающаяся “труба” верхних ступеней отделялись от бакового отсека первой ступени и разворачивались в горизонтальное положение посредством четырех сопел на сжатом воздухе, расположенных в основании приборного отсека.
Когда достигалась вершина баллистического подъема (приблизительно на 247 сек после старта), радиосигнал с Земли зажигал связку РДТТ второй ступени, отделяя “трубу” от приборного отсека. Далее последовательно включались третья и — в космической РН — четвертая ступени.
В первом же испытательном полете, 20 сентября 1956 г., “Jupiter С” установил рекорд, метнув макет боеголовки массой 39,2 кг (86,5 фунта) на высоту 1094 км (680 миль) и дальность 5311 км (3300 миль). 15 мая 1957 г. на несколько меньшую дальность — 1142 км (710 миль) — был запущен масштабно уменьшенный абляционный “носовой конус” боевой ракеты “Jupiter” массой 138,1 кг (300 фунтов).
Наконец, 8 августа 1957 г. аналогичная “боеголовка” пролетела уже 2140 км (1330 миль) и не разрушившись достигла поверхности земли.
В статье использованы материалы из книг:
tvsh2004.narod.ru – “О первом искусственном спутнике Земли США”
А. Первушин “Битва за звезды. Ракетные системы докосмической эры”, АСТ, Москва, 2003 г.
И.Б. Афанасьев и А.Н.Лавренов “Большой космический клуб”
Г.С. Ветров “Открытие космоса”