С Земли на Луну. История, люди, техника. 1958-1976

"Полет на Луну" Союзмультфильм. 1953 год реж -Зинаида и Валентина Блумберг

Когда в 1952 году молодой студент Всеволод Егоров ждал приема у одного из руководителей математического института АН СССР Мстислава Келдыша, его терзал мандраж. Казалось бы, почему? Он был на хорошем счету. У него за плечами – мехмат МГУ, несколько успешно решенных математических задач, работа по паре "закрытых" тем, он без проблем мог получить место в аспирантуре. Так почему же? Проблема крылась как раз в задаче, которую он намеревался решить. В любое время находились люди, болеющие космосом и искренне желающие сделать хоть что-то, чтобы он стал немного ближе. Так и в данном случае: Всеволод мечтал решить задачу, связанную с оптимизацией выведения ракеты на орбиту спутника Земли. А время для подобных проектов выглядело не самым удачным. По многим воспоминаниям (в том числе и Егорова), в начале 50-х достаточно напряженно относились к подобным людям, часто называя их "косматиками". Мол, нам враги грозят атомным нападением, а эти люди предлагают тратить средства на свои несбыточные мечты! Нехорошо.

Перед тем как прийти к Келдышу, он уже обратился с подобной просьбой к своему научному руководителю по МГУ. Но последний с таким материалом иметь дело отказался и посоветовал изменить тему работы на «Оптимизация управления зенитными ракетами».

Теперь студент Егоров стоял перед кабинетом руководителя отдела механики математического института и опасался примерно такого же ответа.

Это был смелый шаг, Егорова активно отговаривали даже его знакомые математики, уже работающие у Келдыша. Дескать, он просто не отнесется к молодому студенту, предлагающему такие задачи, серьезно.

На самом деле, хотя бы частично данный вопрос к тому моменту был уже решен. В 1951 году данный отдел уже завершил весьма подробный отчет «Баллистические возможности составных ракет», и именно работа над этим отчетом привела к компоновке будущей Р-7. Собственно спутник здесь даже не упоминался, несмотря на то, что подобные данные были бы вполне в духе названия отчета. Можно было найти лишь несколько осторожных упоминаний, что при некоторых условиях скорость может быть «круговой». Для боевых ракет это был даже минус – снижалась точность. Но, видимо, тот факт, что круговой скорости можно достигнуть, причем на базе разрабатываемой ракеты, уже успешно овладел умами всех причастных к этому отчету.
Вопреки опасениям, Келдыш не стал критиковать Егорова, а принял в аспирантуру и пообещал ему вскоре дать интересную задачу, связанную с космосом. И слово свое сдержал. Впрочем, произошло это позже, пока же молодого студента подключили к оптимизации характеристик дальних крылатых ракет.

Однако настал 1953 год, и отношение к спутнику стало меняться. По воспоминаниям видно, что со второй половины 1953 года обсуждение идеи выведения спутника на орбиту стало куда более свободным, это уже не казалось чем-то несбыточным или бесполезным. Конечно, пока всё ограничивалось только обсуждениями, без поддержки. Но это было только начало.
Если посмотреть на картину в целом, то 1953 год можно считать ключевым. Именно в этом году произошло очень много событий, на первый взгляд не связанных друг с другом, но благодаря которым через несколько лет был не только выведен спутник, не только ракеты полетели к Луне, Марсу и Венере, но и человек вышел в космос.

Некоторые из этих событий попали на первые полосы газет, некоторые на вторые, ну а большая часть тогда была известна только непосредственным участникам.

В июле 1953 года в Брюсселе прошло первое совещание по вопросам объявления Международного геофизического года. Идея родилась из опыта проведения Международного полярного года, предназначенного для изучения Арктического и Антарктического регионов (такое случалось дважды, в 1882-1883 и 1932-1933 годах). Совместные усилия ученых из многих стран позволили получить куда более качественную информацию. Подошла пора провести еще один такой год, тем более что часть информации, собранной ранее, была потеряна из-за войны.
Но на сей раз было решено сделать следующий шаг и изучить таким образом всю нашу планету. Небывалый научный проект за всю историю Земли! Международный геофизический год постановили объявить уже через четыре года, в 1957-1958 годах. Четырехлетний срок сочли вполне достаточным для подготовки ученых и станций.

Следующее событие было не таким мирным. 12 августа 1953 года СССР провел успешное испытание своей первой водородной бомбы РДС-6с. Кроме всего прочего, она же была первой термоядерной бомбой, пригодной для практического применения. Ее масса была порядка пяти с половиной тонн, и ее могли взять на борт стратегические бомбардировщики.

Вскоре после испытания министр среднего машиностроения Малышев посетил ОКБ Королева с простым вопросом: возможно ли создать баллистическую ракету, способную доставить эту бомбу до территории США? Вопрос был сложным. На тот момент Королев уже разрабатывал баллистическую ракету схожей дальности, но ее грузоподъемность была три тонны. Здесь же требовалась в два раза большая ракета. Получить ее из текущих наработок оказалось невозможно, ракету следовало проектировать «с нуля». А ведь разработка первоначальной ракеты все-таки была утверждена соответствующим постановлением правительства, и работа шла не только в ОКБ Королева, но и у смежников, многие из которых к августу 1953 года успели значительно продвинуться. Например, Глушко уже приступил к испытаниям двигателей РД-105/106, предназначенных для данной ракеты. Согласие Королева означало, что, даже не доведя до ума текущий «слабый» вариант, нужно было браться за более мощный. Причем все приложенные на сей момент усилия – как финансовые, так и технические – оказались бы потрачены практически впустую. Да и задержка относительно первоначальных сроков должна была составить порядка полутра-двух лет.
Тем не менее, Королев согласился. Возможно, не последней причиной этого поступка явилось то, что большая по энергетике ракета стала бы куда более эффективна при выведении спутника, который все плотнее овладевал умами специалистов как в его КБ, так и в профильных НИИ.

В результате в феврале 1954 года были согласованы основные этапы разработки, 20 мая было принято "Постановление по разработке двухступенчатой баллистической ракеты Р-7(8К71)", а летом 1954 года эскизный проект новой ракеты был утвержден экспертной комиссией.

Так и началось рождение ракеты, которую мы теперь знаем под именем "семерка" – ракеты, которой будет суждено изменить мир.

Интересно на нее смотреть сейчас, с высоты полувековой истории проектирования и разработки ракет-носителей. По некоторым параметрам она кажется натуральным пришельцем из прошлого, по другим выглядит даже совершеннее современных ракет. Причем даже полувековые модификации не изменили многое из того, что было заложено еще в 50-х. Сейчас на ней абсолютно спокойно уживаются, например, аэродинамические рули и цифровая система управления, современные двигатели закрытой схемы на последних ступенях и перекись водорода для двигателей первых ступеней.

Весь комплекс решений оказался так хорош, что модификации "семерки" при весьма архаичной конструкции двигателя РД-107/РД-108 летают до сих пор; более того – Р-7 стала официальной ракетой не только России, но и Европейского Союза, который для нее построил стартовый комплекс на экваторе. Нет даже намека на то, когда будет прекращена ее эксплуатация. С большой степенью вероятности, «семерка» успешно встретит и столетний юбилей штурма космоса.

Но до этого еще далеко, а в рамках повествования необходимо упомянуть про еще одно событие 1953 года, которое, впрочем, тогда вряд ли кто заметил, кроме действующих лиц.

В конце 1953 года Келдыш вызвал к себе Егорова и, помня об обещании, поручил ему работу, связанную с космической тематикой. Он попросил его тщательно проанализировать траектории полета к Луне, найти все их особенности и «подводные камни». На вопрос Егорова о сроках выполнения расчетов Келдыш ответил: «Пораньше. Они нужны уже сегодня». И выделил ему для ускорения процесса новую электронно-вычислительную машину СЦМ (специализированная цифровая машина).

В чем же была целесообразность этой работы? Ведь, казалось бы, полеты к Луне математики анализировали еще со времен «С Земли на Луну» Жюля Верна?
Дело в том, что до этого момента по-настоящему серьезно к данной задаче никто не подходил. Если открыть практически любую раннюю работу, посвященную такому полету, она будет начинаться со слов: «Предположим для простоты, что Земля и Луна неподвижны друг относительно друга». Оценить в первом приближении энергетику пуска это позволяло, а большего тогда и не требовалось. Вот только по тем траекториям к нашему естественному спутнику не долететь. Егоров должен был тщательно проанализировать все возможные траектории именно с учетом динамики системы Земля-Луна, отработать методики расчета. Посмотреть, как будет отличаться энергетика пуска в разные дни месяца и года. Узнать, какие требования нужно будет предъявлять к системе управления для точного выведения. И многое, многое другое. Это была первая фундаментальная работа, посвященная полетам с Земли на Луну.

Тем временем работа над вопросами запуска спутника становилась все более и более активной.

Согласно дневнику Тихонравова, 7 февраля 1954 года ему позвонил Королев. Как оказалось, он недавно обсудил спутник с министром оборонной промышленности Дмитрием Федоровичем Устиновым. В этом телефоном разговоре Королев попросил Тихонравова подготовить докладную записку, в которой на доступном уровне объяснить, что такое спутник, для чего его можно применить. Докладная предназначалась для отправки в правительство.

Через неделю, 14 февраля 1954 года Келдыш провел в своем кабинете совещание, посвященное аналогичной цели. Это был своеобразный мозговой штурм с очень звездным составом участников. Для того, чтобы понять, чем может быть полезен спутник, он решил пригласить всех, кому он мог пригодиться. Кроме Королева и Келдыша на том совещании присутствовали сотрудники Келдыша: Д.Е. Охоцимский, Т.М. Эннев, В.А. Егоров и В.А. Сарычев. От академической науки были академик Капица, член-корреспонденты И.А. Кибель и Л.И. Седов, доктора физико-математических наук С.Н. Вернов и С.Э. Хайкин. Из артиллерийского института НИИ-4 были М.К. Тихонравов, Г.Ю. Максимов и И.М. Яцунский.

Наиболее интересную идею тогда высказал Капица. Понятно, что ориентируемый спутник будет куда полезнее для науки, чем неориентированный, и вопрос активной ориентации спутника разбирался еще пионерами космонавтики. Но было понятно также, что данная система получится невероятно сложной. Капица же во время обсуждения вспомнил о нашем естественном спутнике — Луне. Кроме всего прочего, Луна была постоянно обращена к Земле одной стороной, причем явно без каких-либо сложных механических конструкций. Объяснение данной стабилизации дал еще Ньютон, но было непонятно, свойственна ли она лишь очень большим объектам? Или применить подобную систему реально и на искусственном спутнике Земли? При ее реализации можно было бы сильно упростить себе жизнь. Идея понравилась, и Охоцимский пообещал разобраться с этим вопросом. Сейчас подобная система называется гравитационной стабилизацией.

Также Капица сделал весьма интересное замечание, полностью подтвердившееся впоследствии. Он заметил, что данное совещание, конечно, весьма важно, однако, с большой степенью вероятности, присутствующие даже не представляют, что даст запуск спутника для науки. Это слишком новая и неизученная область, и как следствие – гарантировано будут открытия в областях, о которых сейчас даже не подозревают.

30 марта 1954 года докладная записка, посвященная искусственному спутнику Земли, была сдана в печать. В этой записке, помимо описания применения спутников, были отмечены теоретические направления развития ИСЗ в будущем. Также в докладной показывалась возможность запуска пилотируемого спутника, создание орбитальной станции и отправка контейнера к Луне.

24 апреля Келдыш обсудил ее с президентом АН СССР А.Н Несмеяновым и получил его резолюцию. 8 мая Келдыш встретился с Тихонравовым и пообещал ускорить дело. 13 мая у Королева встретились Тихонравов, Эннев и Егоров, которые доработали текст записки по замечаниям Королева. 24 мая Президиум АН СССР одобрил основные положения докладной записки и, наконец, 25 мая 1954 года Королев отправил записку Устинову, снабдив своим комментарием. После чего в вопросе создания ИСЗ наступило определенное затишье.

Но работы по связанным с ним тематикам тем временем успешно продолжались.

9 июня 1954 года Совет министров СССР принял решение об участии Советского Союза в МГГ (Международный геофизический год) и постановил создать при Президиуме АН СССР специальный комитет по этому вопросу.

4 октября 1954 года руководство МГГпринимает в Риме резолюцию – по предложению США – с призывом к странам, участвующим в программе, осуществить запуск искусственных спутников земли в период МГГ, начинающийся 1 июля 1957 года. Таким образом была задана начальная точка пусков.

В СССР в это время продолжались работы по «семерке». С апреля по декабрь 1954 года межведомственная комиссия выбирала место для будущего космодрома, и после изучения различных площадок остановила свой выбор на пустынном участке степи в Казахстанской ССР. Там, возле разъезда Тюра-там, и организовали полигон Министерства Обороны для испытаний ракеты Р-7.

14 марта 1955 года национальный комитет США выпустил доклад, в котором говорилось, что США под силу запустить спутник в МГГ. Через месяц, 16 апреля, и АН СССР объявила о создании постоянной межведомственной Комиссии по межпланетным сообщениям под председательством академика Л. И. Седова. Но это пока была только комиссия внутри Академии Наук. Постановления правительства по вопросам создания спутника еще не было.

29 июля 1955 года США на официальном уровне озвучили готовность к запуску искусственного спутника Земли - пресс-секретарь президента США Эйзенхауэра Джеймс Хагерти объявил, что Соединенные Штаты осуществят запуск в период Международного геофизического года.

Это заявление подтолкнуло советских ученых к активному продвижению идеи ИСЗ на государственном уровне.5 августа Хруничев, Рябиков и Королев направляют секретную записку Хрущеву и Булганину. В ней подробно описывается сама идея спутника, а также то, какие требуются расходы. Особо подчеркивалось, что ракета для запуска уже успешно разрабатывается, и что спутник хотят запустить и в США. Это подействовало. Через три дня, 8 августа, идея была одобрена, а 11 и 23 августа уже обсуждается проект сообщения ТАСС о работе в Советском Союзе над запуском ИСЗ.

Тогда же, в августе 1955 года, в дни проведения шестого Международного астрономического конгресса в Дании Седов проводит в посольстве СССР пресс-конференцию, на которой объявляет, что «реализацию спутникового проекта можно ожидать в ближайшем будущем». Это была первая официальная информация о работе над подобным проектом в СССР.

К 11 января 1956 года утвердили план работ и график выделения средств, и 30 января Совет Министров СССР выпускает секретное постановление «О создании объекта Д». Литера «Д» обозначала искусственный спутник Земли. Литеры «А», «Б», «В» и «Г» к тому моменту были уже заняты – первые три обозначали боеголовки под 8К71, четвертая скрывала водородную бомбу.

Тогда же создается Специальная комиссия при Президиуме АН СССР по объекту «Д», руководителем которой становится Келдыш. На совещании комиссии создается кооперация институтов, которым предстояло поставить для спутника научную аппаратуру. Запланирована очень сложная научная программа космических исследований. Сам спутник мог выйти сложным и тяжелым – его масса могла составить более тонны. Благо, такая цифра находилась в рамках возможностей Королевской "семерки".

Что же из себя представлял объект «Д»? Тогда рассматривались три варианта его развития, работа над которыми шла параллельно.

Собственно, литерой "Д" обозначался неориентируемый научный спутник.
Ориентируемая модификация объекта «Д» шла под индексом «ОД». Она предназначалась для фотографирования Земли. К тому моменту предложение Капицы было уже детально изучено, и под него написали математическое обоснование. Первоначальные предположения были сформулированы Охоцимским, но строгую теорему доказал другой сотрудник Келдыша — В.В. Белецкий. Также очень далеко зашла работа Бориса Раушенбаха в разработке активной системы ориентации, но об этом будет рассказано немного позже.

На базе объектов «Д» и «ОД» также рассматривался третий вариант — биологический спутник. На нем планировали запустить в космос собаку и узнать, как влияет космическое пространство на живые организмы. Во многом это являлось продолжением работы по запуску собак на геофизических ракетах.

В 1956 году Егоров закончил изучение плоской задачи достижения Луны. Начиная с 1953 года, он проанализировал несколько сотен траекторий перелета с Земли на Луну, открыв важные моменты и опровергнув некоторые заблуждения.
Например, многие тогда были уверены, что для попадания в Луну достаточно попасть в сферу ее действия – все остальное сделает притяжение Луны. Даже роман Жюля Верна, в котором описывается облет Луны, считали слишком условным, хотя сама возможность такого облета была показана еще в начале ХХ века. Егоров же обнаружил, что при прямом перелете станция войдет в сферу действия Луны с гиперболической (для Луны) скоростью. Это означало, что ни о каком захвате не могло быть и речи. При такой скорости было только два варианта — либо станция попадет в Луну и разобьется, либо пролетит мимо, вернувшись к Земле или став спутником Солнца.

Егоров честно попробовал найти траектории, по которым Луна все-таки захватит аппарат – ведь это казалось таким удобным способом для создания искусственного спутника Луны! Он даже смог обнаружить подобную траекторию, только выход на нее оказался слишком сложным: надо было вывести станцию на высокоэллиптическую орбиту, сложно синхронизированную с Луной. На такой орбите, после нескольких витков, Луна вполне могла захватить аппарат, но даже после этого его орбита в качестве спутника оставалась бы нестабильной, и после нескольких витков вокруг Луны станция опять вернулась бы на орбиту Земли. Егоров нашел интересное решение сложной задачи, но этот вариант до сих пор не рассматривается для практического применения, так как его недостатки перевешивают весьма небольшие достоинства.

Егоров проанализировал пространственную задачу достижения Луны, нанеся на глобус Луны все вероятные отклонения, которые может дать система управления ракеты. Получившуюся фигуру Келдыш назвал «Паучком Егорова», и результат был весьма обнадеживающим. В Луну можно было попасть! Причем при помощи аппаратуры, которая уже была создана или будет создана в самое ближайшее время!

14 сентября 1956 года на заседании Президиума АН СССР Келдыш прочитал доклад «Об искусственном спутнике Земли». В нем он подробно осветил предысторию вопроса, упомянул о работах, уже выполненных и рассказал о предстоящих. Специально остановился на трудах Белецкого и Егорова, в частности, отметив, что уже теперь можно говорить о запуске к Луне тела массой 10-30 кг и что не выглядит фантастикой увеличение массы тела до 500 кг. И было бы очень интересно поставить на данное тело камеру, при облете сфотографировать Луну, а при подлете к Земле передать снимки по радио.
Кроме позитивных моментов на совещании отметили и негативные. В ряде институтов АН СССР сильно отставали от графика поставки аппаратуры для объекта «Д». Медленнее всего шли работы по созданию экспериментальной солнечной батареи и аппаратуры изучения твердого межпланетного вещества. Еще хуже дела обстояли с объектом «ОД». Пока не были даже сформулированы требования к аппаратуре для фотографирования Земли. В результате принимается решение: все силы сосредоточить на отработке объекта «Д», а аппаратуру для изучения твердого межпланетного вещества вообще исключить из состава аппарата.

Ситуация в конце 1956 и начале 1957 года складывалась достаточно своеобразно. Согласно оценке Академии Наук, объект «Д» не мог быть готов ранее конца 1957 года. При этом полигон был уже готов, и ситуация с 8К71 тоже выглядела достаточно благоприятной. На полигон прибыл примерочный макет, а на заводе уже изготовлялись ракеты для огневых или летных испытаний. Все были уверены, что «семерка» успешно полетит в первой половине 1957 года. Успешный полет данной ракеты также означал и возможность успешного запуска первого искусственного спутника Земли. Получилось, что, решив разработать первый спутник, как тяжелую лабораторию, мы сами себя ограничили именно сроком создания этой лаборатории. А ведь США тогда преподносили как великое достижение запуск совсем простого аппарата – без научной аппаратуры, только с передатчиком. И это при том, что возможность запустить спутник у США была.

Было бы очень обидно упустить приоритет запуска спутника при полностью готовой ракете только из-за того, что мы решили серьезно подойти к изучению космоса.

PSS> На самом деле, хотя бы частично данный вопрос к тому моменту был уже решен. В 1951 году данный отдел уже завершил весьма подробный отчет «Баллистические возможности составных ракет», и именно работа над этим отчетом привела к компоновке будущей Р-7.

Ой ли? По-моему, группа Тихонравова сработала раньше и в другой совершенно организации. Так что отчёт с Миусской площади мог, конечно, несколько повлиять на семёрку - но как-то вряд ли ИМХО, чтобы именно эта работа "привела к компоновке".

PSS> В 1951 году данный отдел уже завершил весьма подробный отчет «Баллистические возможности составных ракет», и именно работа над этим отчетом привела к компоновке будущей Р-7.

Насколько я понимаю компоновка Р-7 никак не была связана с баллистикой и была вызвана чисто техническими проблемами.

PSS> сотрудники Келдыша: ... Т.М. Эннев,
правильно - Энеев (Тимур Магометович)

Fakir> Ой ли? По-моему, группа Тихонравова сработала раньше и в другой совершенно организации. Так что отчёт с Миусской площади мог, конечно, несколько повлиять на семёрку - но как-то вряд ли ИМХО, чтобы именно эта работа "привела к компоновке".

Тихонравов работал в НИИ-4 и после того, как он рассчитал возможность вывода спутника его понизили. Келдыш (точнее его отдел) же работал по официальному запросу Королева по проработке ракет дальнего действия. Впрочем не только на него. Также он обеспечивал математическую поддержку подобных работ для других КБ. Например, крылатых. Более того, Келдыш тогда еще был загружен работой по расчету термоядерной бомбы.

Кстати, работа отдела Келдыша выполнена на принципиально другом, более высоком уровне, чем работа отдела Тихонравова.

PSS>> В 1951 году данный отдел уже завершил весьма подробный отчет «Баллистические возможности составных ракет», и именно работа над этим отчетом привела к компоновке будущей Р-7.
Старый> Насколько я понимаю компоновка Р-7 никак не была связана с баллистикой и была вызвана чисто техническими проблемами.

Открываем Гладкого. Почти в самом начале стоит фраза

И эскизное проектирование ее протекало под видом научного изыскания (темы Т—1): "Теоретическое и экспериментальное исследование по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000—8000 км" и массой отделяемой головной части 3 т. Причем к его началу предварительно проводился сравнительный анализ перспектив ракет дальнего действия различных типов.

 

Вот эту тему и математически просчитывал Келдыш. И именно в рамках этой темы, по воспоминаниям действующих лиц, возникла пакетная схема и была просчитана. После чего было сообщено о ее достоинствах в ОКБ-1

А уже там проектировщики выбирали какую схему выбрать учитывая как математические доводы группы Келдыша, так и технические доводы производства и смежников.

PSS>> сотрудники Келдыша: ... Т.М. Эннев,
Mikeware> правильно - Энеев (Тимур Магометович)

Большое спасибо!!

Fakir>

Да, Факир. Иллюстрация для Вас

PSS> Да, Факир. Иллюстрация для Вас

?

PSS>> Да, Факир. Иллюстрация для Вас
Fakir> ?

Клушанцев снимает "Луну"

PSS> Тихонравов работал в НИИ-4 и после того, как он рассчитал возможность вывода спутника его понизили. Келдыш (точнее его отдел) же работал по официальному запросу Королева по проработке ракет дальнего действия.

Да, в родном НИИ работа Тихонравова не встретила поддержки, но далее он работал по заказу Королёва. И по всей очевидности, по итогам работы группы Тихонравова Королев заказал математическую дошлифовку Келдышу. Это логично.
Соответственно и крайне трудно ожидать рождения компоновки семёрки по результатам работы математиков - это банально не их профиль и не их компетенция. Наверное, могли уточнить расчёты, дать оптимальное распределение масс, траекторию выведения и т.п.
Но сама компоновке росла изначально из идеи запуска все движков на земле. Это математики родить ну никак не могли.

PSS> Впрочем не только на него. Также он обеспечивал математическую поддержку подобных работ для других КБ. Например, крылатых. Более того, Келдыш тогда еще был загружен работой по расчету термоядерной бомбы.

Это букварь, общеизвестно, зачем создавался институт на Миусах
Речь-то не о том.

PSS> Клушанцев снимает "Луну"

А! Не догадался.
Подумал было - какой-то стенд для испытаний оптики или чего-то приборно-ориентационного АМС или что-то в таком духе.

Fakir> Да, в родном НИИ работа Тихонравова не встретила поддержки, но далее он работал по заказу Королёва. И по всей очевидности, по итогам работы группы Тихонравова Королев заказал математическую дошлифовку Келдышу. Это логично.

Тут вот какое дело.. Для начала хотел разобраться с терминами. Просто пакет как связка нескольких ракет это одно - пакетная схема "семерки" совсем другое. Первая схема была уже у Циолковского.. Вторая..

Вот что предлагал тогда Тихонравов

Воспоминания Быкова

Идея «пакетной» схемы состояла в «объединении» в одно целое («пакет») нескольких баллистических одноступенчатых жидкостных ракет, уже имеющих производственную базу и все условия для отработки в полёте, с обеспечением одновременного включения двигателей всех составляющих ракет «пакета» на старте, с последующим переливанием топлива в полёте из вспомогательных ракет в основную (несущую боевой заряд) и отбрасыванием освободившихся от топлива вспомогательных ракет.
..

Мой анализ набора различных схем «пакета», составленного из двух или трёх ракет (рассматривались в частности реальная ракета Р-2, и проектный вариант ракеты Р-3), проводился методом математического моделирования движения «пакета» при различных схемах разделения. Исследовались такие схемы относительного движения ракет: а) по «направляющим»; б) за счет «расталкивания» их жесткими шарнирными связями; в) за счет динамического развода ракет специальными пороховыми движками; г) за счет крепления на шарнирных пироболтах, а также некоторые комбинации этих вариантов.
...
При совместном анализе с конструкторами ОКБ С. П. Королева такой схемы соединения ракет в «пакет» мы к компромиссу не пришли. Однако, видимо, так и должно было быть: я рассматривал вариант создания «пакета» из одинаковых ракет, а сама ракета Р-7 была скомпонована из разноразмерных элементов.
...
Итак, наши общие усилия завершились разработкой двух вариантов проекта экспериментального «пакета» из трёх ракет: первый вариант — «пакет» из трёх ракет Р-2 с предельной дальностью полёта 1540 км, второй — «пакет» из трёх ракет Р-3 с предельной дальностью полёта порядка 8000 км. Кроме компоновочных схем и описания всех элементов этих вариантов «пакета», мною были составлены и данные о весовых характеристиках связей, «объединяющих» три ракеты в «пакет».

В 1951 году три тома научного отчета, куда вошли разработки всех участников группы М. К. Тихонравова, были представлены в ОКБ-1 С. П. Королёву. Этот отчет содержал совершенно уникальные по тому времени разработки, в частности, методику оптимизации параметров пакета, с использованием которой и были выбраны параметры указанных выше двух вариантов экспериментального «пакета» из трёх ракет.

 

Я немного сократил, оставив только упоминание о данном проекте. По сути, это проект Циолковского, только более проработанный. Одинаковые блоки, перелив.. Именно это Тихонравов и предлагал

В том же 1951 году, как правильно заметили ОКБ-1 направило в МИАН запрос с просьбой провести математическое сравнение разных схем.

В первую очередь математиками изучался проект Тихонравова. Он там упоминался и упоминались исходные ракеты Р-2 и Р-3. Сначала анализировался проект с переливом. Потом для сравнения, решили проанализировать подобную схему, но без перелива. С включением двигателя центрального блока после боковых. Пакет по компоновке, последовательная схема по сути.

Дальше они выяснили, что еще более занятным вариантом будет пакет с одновременным включением двигателей, без перелива и с несимметричной заправкой топливом. Я даже фотографию приведу. Ниже.

В общем потом, по замечанию, стало очевидным, что еще более оптимальным будет вариант без перелива, но с разными размерами блоков первой и второй ступени. Ничего не напоминает?

Конечно, также они изучили последовательные схемы, всякую экзотику, и сравнив между собой оформили в отчет который и передали в ОКБ-1.

Вот такая история следует из текущих документов. Впрочем, ее оказалось полезно освежить в памяти. Есть замечания?

PSS> А уже там проектировщики выбирали какую схему выбрать учитывая как математические доводы группы Келдыша, так и технические доводы производства и смежников.

Насколько я понимаю пакетная схема семёрки была выбрана исключительно из необходимости запускать все ступени на земле. По другому сделать это было бы проблематично. Математика тут была совершенно не при чём.
А уж после того как схема была определена, охотно верю что её обсчитывали у Келдыша, допустим насколько она уступает классическому тандему.

Старый> А уж после того как схема была определена, охотно верю что её обсчитывали у Келдыша, допустим насколько она уступает классическому тандему.

Я выше, для Факира, ситуацию подробнее разобрал

PSS> Я выше, для Факира, ситуацию подробнее разобрал

То что если не использовать перелив, то оптимальным будет такой вариант как у Семёрки, понятно интуитивно. Для того чтоб это математически подтвердить достаточно нескольких действий на логарифмической линейке. Усилия института математики для этого не нужны. Я не верю что выбор схемы осуществлялся за пределами королёвской фирмы.

Окончательная оптимизация конечно потребует больших рассчётов, но для выбора схемы они не нужны.

PSS>> Я выше, для Факира, ситуацию подробнее разобрал
Старый> То что если не использовать перелив, то оптимальным будет такой вариант как у Семёрки, понятно интуитивно. Для того чтоб это математически подтвердить достаточно нескольких действий на логарифмической линейке. Усилия института математики для этого не нужны. Я не верю что выбор схемы осуществлялся за пределами королёвской фирмы.

Но вот Тихонравову это было не очевидным. И из ОКБ-1 в МИАН запрос пришел без подобной схемы, там просили тщательно проанализировать именно схему Тихонравова и сравнить ее с последовательной. Это сейчас все выглядит очевидным. А тогда, похоже, все были в плену схемы с переливом. Да и сейчас встречаются ее последователи.

Комментарий 80х годов

Сводный научный отчет, выполненный в Математическом институте им. В. А. Стеклова АН СССР под научным руководством М. В. Келдыша по техническому заданию, подписанному С. П. Королевым, создан при следующих обстоятельствах: в декабре 1949 г. был успешно защищен эскизный проект одноступенчатой баллистической ракеты дальнего действия Р-3 (ЗР) конструкции С. П. Королева, но осуществлен этот проект не был. Вместе
с тем в материалах проекта были обобщены результаты предшествующих теоретических и экспериментальных исследований и определены основные направления дальнейшего изучения перспектив развития отечественной ракетной техники, которые нашли выражение в исследовательских темах № 1 (разработка одноступенчатой ракеты бесстабилизаторной схемы), № 2 (изучение конструктивных особенностей ракет на новых компонентах топлива) и № 3 (разработка многоступенчатой ракеты на межконтинентальную дальность).
К работе по этим темам привлекались многие научно-исследовательские организации, в том числе Математический институт им. В. А. Стеклова АН СССР. Перед коллективом сотрудников, руководимым М. В. Келдышем, была поставлена задача —провести сравнительный анализ баллистических возможностей различных схем составных ракет с точки зрения получения наилучших летных характеристик. При этом среди различных схем составных ракет были выделены два важных класса: класс ракет с последовательным расположением ступеней (классическая ступенчатая схема) и класс с параллельным их расположением (схема пакетного типа). Последняя схема впервые была предложена и проанализирована К. Э. Циолковским в 1930 г., который отметил важные достоинства этой схемы, делающие ее перспективной. Напомним, что составная ракета пакетного типа первоначально мыслилась как блок (пакет) определенным образом связанных между собой простых однотипных ракет, по мере расходования топлива периодически сбрасывавшихся во время полета. В модифицированном виде эта схема была возрождена в 40-х годах
М. К. Тихонравовым, который и дал ей весьма удачное название «пакет». В отличие от Циолковского Тихонравов, однако, отказался от переливания топлива между баками отдельных ракет пакета и предложил схему, в которой осуществлялось последовательное включение двигателей определенным образом скомпонованных групп ракет в пакете, которые сбрасывались после того, как в них полностью израсходуется топливо. В отчете рассмотрены обе схемы, как без переливания топлива, так и с его переливанием. Правда, в последнем случае принималось, что переливание происходит во время всего полета, а не циклически, как у Циолковского.
Результаты, полученные в ходе первого этапа исследовательских работ, показали примерную равноценность обоих классов ракет с точки зрения их налучших летных характеристик. В ходе обсуждения этих результатов заказчиком (ОКБ Королева) была высказана просьба в дополнение к ранее сформулированному техническому заданию рассмотреть возможные варианты пакетных схем составных ракет, в которых двигатели всех ракет пакета запускаются одновременно на старте (т. о. на Земле). Так возникла идея о пакетной схеме составной ракеты с недоливом топлива у части ракет пакета. Летные характеристики такой схемы оказались несколько хуже, чем у ранее рассмотренных схем однако с практической точки зрения они были вполне приемлемы. С другой стороны, указанная схема обладала по тем временам существенным преимуществом перед другими схемами, так как все двигатели ракет пакета запускались по этой схеме на Земле. Это и предопределило ее дальнейшую судьбу. В тот период ей было отдано предпочтение перед другими схемами.
Естественным развитием пакетной схемы с недоливом тонлива у части ракет являлось сокращение объема баков последних с сопутствующим улучшением конструктивных характеристик всей составной ракеты. В практическом плане ото означало переход от структурно-однородного пакета (пакета, составленного из одинаковых ракет) к пакету неоднородному, т. е. к пакету, составленному из ракет различных весов и габаритов. Такой вариант также был проанализирован сотрудниками МИАНа. Оказалось, что его летные характеристики при соответствующей оптимизации почти не уступают характеристикам лучших вариантов других схем. Здесь, однако, произошла поучительная история, о которой нельзя не упомянуть в данном комментарии. Так как в техническом задании ОКБ Королева говорилось лишь о структурно- однородной пакетной схеме, результаты по неоднорддной схеме решено было не включать в Сводный отчет МИАНа, ибо эта схема представлялась сотрудникам МИАНа преждевременной. Однако данная схема оказалась наиболее интересной и привлекательной для конструкторов, что и было отмечено ими в ходе обсуждения результатов Сводного отчета. Именно но этой схеме и была сконструирована впоследствии ракета Р-7.
Отчет выполнен в 1951 г. в связи с разработкой темы № 3. Публикуется впервые.

 

Схема Тихонравова без перелива это когда центральная ракета включается позже остальных.

Старый> Насколько я понимаю пакетная схема семёрки была выбрана исключительно из необходимости запускать все ступени на земле. По другому сделать это было бы проблематично. Математика тут была совершенно не при чём.

Да, это было главным фактором. Кстати, из этих же соображений американцы лепили Атлас - запуск всех двигателей у земли. Но уже тогда СП на основании проведенных исследований сделал вывод о бесперспективности пакета и после Р-7 делал только тандемы.

Старый> А уж после того как схема была определена, охотно верю что её обсчитывали у Келдыша, допустим насколько она уступает классическому тандему.

Собственно, для этого упомянутая работа и затевалась.

PSS> Но вот Тихонравову это было не очевидным.

Как я понимаю Тихонравов исходил из сверхидеи - собрать пакет непременно из одинаковых и уже существующих ракет. Перед разработчиками семёрки таких сверхзадач не стояло.

PSS> И из ОКБ-1 в МИАН запрос пришел без подобной схемы, там просили тщательно проанализировать именно схему Тихонравова и сравнить ее с последовательной. Это сейчас все выглядит очевидным. А тогда, похоже, все были в плену схемы с переливом. Да и сейчас встречаются ее последователи.

Схема с переливом гораздо эффективнее чем семёрочная. Это тоже самоочевидно. Но отказались от перелива тоже не по результатам рассчётов а по чисто техническим причинам - она слишком сложна.

Д.В.> Да, это было главным фактором. Кстати, из этих же соображений американцы лепили Атлас - запуск всех двигателей у земли. Но уже тогда СП на основании проведенных исследований сделал вывод о бесперспективности пакета и после Р-7 делал только тандемы.

Как только стало ясно что запускать двигатели в полёте можно, так фактор за запуск всех двигателей на земле отпал.

Старый>> А уж после того как схема была определена, охотно верю что её обсчитывали у Келдыша, допустим насколько она уступает классическому тандему.
Д.В.> Собственно, для этого упомянутая работа и затевалась.

Дык Паша ж доказывает что наоборот, схему выбрали по результатам рассчётов в Институте математики.