Зарубежные теоретики реактивного движения

В 1920-30-х годах, по мере того, как индустрия развитых стран стала способной к созданию ракетной техники, исследователи этого направления появились в целом ряде стран. Участник советского атомного проекта Б. В. Раушенбах в числе основоположников космонавтики назвал шестерых человек, в числе которых три гражданина СССР - Циолковский, Цандер и Кондратюка, а также американец Годдард, немец Оберт и француз Эно-Пельтри.

Роберт Годдард. Американский учёный Роберт Хатчингс Годдард (1882-1945) первым сумел запустить жидкотопливную ракету, конструкция которой была положена в дальнейшем в основу тех ракет, которые вышли в космос.

Роберт Годдард родился 5 октября 1882 года в городе Вустер, штат Массачусетс. Ещё в юности, в 16 лет, после прочтения книги Уэллса «Война миров» Роберт заинтересовался исследованиями космоса. 19 октября 1899 года, взбираясь на вишнёвое дерево, чтобы обрезать засохшие ветки, он, как позднее напишет сам, вообразил «как чудесно было бы сделать такое устройство, с помощью которого можно долететь до Марса, и какой маленькой бы выглядела оттуда лужайка под моими ногами». Позже он всегда отмечал этот день как личный праздник.

После получения степени бакалавра в Вустерском политехническом институте в 1908 году, он обучался на физическом факультете Университета Кларка, получив степени магистра в 1910 году и кандидата наук (PhD) в 1911-м. С 1914 года он начал конструировать ракетные двигатели, получая финансовую поддержку Смитсоновского общества. С 1919 года он написал ряд работ о возможности полёта на Луну.

В 1914 году зарегистрированы два значимых патента в ракетотехнике. Первый, U.S. Patent 1 102 653 описывал многоступенчатую ракету. Второй, U.S. Patent 1 103 503 описывал ракету работающую на бензине и жидком оксиде азота.

Годдард запустил свою первую ракету на жидком топливе 16 марта 1926 года в Оберне (Массачусеттс). Запись об этом событии в журнале Годдарда звучит так: «Первый полёт ракеты, использующей жидкое топливо, был произведён вчера на ферме тётушки Эффи». Ракета под названием «Нелл» размером с человеческую руку в течение 2,5 с взлетела на высоту около 12 м. Это событие стало важной демонстрацией возможностей жидкостных ракетных двигателей.

Герман Оберт. Наиболее глубокую теоретическую разработку конструкций ракет в западном мире первым осуществил немец Герман Оберт. Он родился 25 июня 1894 года в городе Германштадте, входившем тогда в состав Австро-Венгрии. Для него, как и для многих, посвятивших себя космонавтике, первым импульсом послужил роман Жюля Верна «Из пушки на Луну». Автору романа было известно, что для успеха такого мероприятия межпланетный обитаемый снаряд должен был иметь вторую космическую скорость — более 11 км/с.

Герман прочёл этот роман после окончания начальной школы и поступления в гимназию в 1905 году. И полученные им знания по физике твёрдо убедили его в том, что достижение такой скорости в стволе пушки («Колумбиады» длиной 300 м) потребовало бы такого ускорения, которое неизбежно разрушило бы снаряд. Тем более, ему, как сыну врача, была очевидной смертельность такого ускорения для экипажа. Гимназист стал прекрасным прыгуном в воду, чтобы на собственном опыте прочувствовать как ощущение ускоренного падения и торможения, так и невесомости. Он ел яблоко, стоя на голове, и опроверг опасение, что в таком положении пища не будет задерживаться в желудке. Подобные эксперименты он проделывал с 1908 по 1916 годы.

Таким образом, он ещё в начале ХХ века ясно представил себе проблемы, которые являются предметом решения современных космической медицины и космической биологии. Герман интенсивно занимался самообразованием и ему удалось получить по математике знания, превышавшие требования школьного курса.

В 1908 году он окончательно пришёл к выводу о том, что в космос можно выйти только с помощью ракеты. 16-летний гимназист совершенно верно определил и вторую задачу — выбор топлива для ракетного двигателя. До него единственным видом топлива был порох. Герман уже в 1912 году самостоятельно нашел математическое выражение, которое известно как «формула Циолковского», и использовал его как руководство к решению поставленной задачи. Ему было ясно, что решение невозможно найти при ориентации на твёрдое топливо (на достигнутом к тому времени уровне развития техники). Поэтому он пришел к мысли о необходимости использовать в качестве топлива смесь водорода и кислорода.

В 1917 году он сконструировал (опередив всех) большую ракету высотой 25 и диаметром в 5 метров, несущую 10 т спирта и жидкого кислорода, поступающих в ракетный двигатель с помощью насоса, приводимого в движение от бортового динамо. Для стабилизации полёта им было предложено использование гироскопа. Таким образом была намечена принципиальная схема, используемая в конструкторских разработках будущего. Главный врач госпиталя, в котором служил Оберт, поставил в известность Военное министерство о его работах и предложил информировать Германию, как союзника в войне, об этой идее. Однако очевидная высокая стоимость разработки и материалов заставили его на долгое время оставаться без необходимой финансовой поддержки.

В июне 1923 года за свой счёт Оберт издаёт книгу «Ракета для межпланетного пространства» (Die Rakete zu den Planetenraumen"), переизданную позже в 1925, 1960, 1964 и 1984 годах. При этом каждое издание обобщало новый опыт и потому являлось, по существу, новой книгой. Эта книга обобщала проведёные им ранее работы и заканчивалась следующими тезисами:

1 — При современном состоянии науки и техники возможно создание аппарата, который может выйти за пределы земной атмосферы. 2 — В дальнейшем смогут подобные устройства развивать такую скорость, что вместо падения на Землю войдут в межпланетное пространство, преодолев земное притяжение. 3 — Имеется возможность создать такие устройства, которые смогут выполнить подобные задачи, имея на своём борту человека, вероятно без серьёзного ущерба его здоровью. 4 — При определённых условиях создание таких устройств сможет стать вполне целесообразным. Такие условия могут возникнуть в ближайшие десятилетия.

В период времени с 1922 по 1928 год Оберт убедился, что он не одинок. Ещё в 1922 году он вступил в переписку с Робертом Годдардом. В 1924 году Оберт впервые узнал о работах К. Э. Циолковского, который прислал ему в 1925 году свою книгу, переведённую на немецкий язык учеником Оберта Арзамановым. К 1928 году относится первая встреча Оберта со студентом Вернером фон Брауном из Берлина – будущим руководителем гитлеровской и впоследствии американской космических программ.

В 1928 г. известный режиссёр Фриц Ланг (Fritz Lang) начал на берлинской киностудии UFA работу над фильмом «Женщина на Луне» («Frau im Mond»). Вилли Лей предложил киностудии УФА поручить Оберту не только научные консультации, но и дать ему возможность построить и запустить (до появления фильма на экранах кинотеатров) небольшую настоящую ракету. Эта идея воодушевила не только режиссера, но и что более важно, отдел рекламы киностудии. Специалисты по рекламе понимали, что старт такой ракеты будет блестящей рекламой для готовящегося к прокату фильма. Нужны были средства для этой затеи. Фриц Ланг дал на эту работу 5000 марок, а другие 5000 марок отпустила киностудия УФА из своих средств. Таким образом, совершенно неожиданно Оберт стал обладателем 10000 марок для экспериментальных работ над ракетой. Осторожные финансисты киностудии заботились не только о рекламе. В заключенном в 1929 году с киностудией договоре Оберт обязательно должен выплачивать ей 50 % доходов от изобретений, которые он, возможно, сделает при работе над этой ракетой, если он такие доходы в будущем будет получать. Ожидания Оберта воплотились в реальность не полностью. Однако ему всё же удалось создать ракету высотой около 2 м, которая могла бы подниматься на высоту до 40 км. Фильм имел успех и Оберт стал получать письма от лиц, предлагавших свою кандидатуру для полёта на Луну.

Летом 1929 выходит его объемистая, о четырех сотнях страниц, книга «Пути к звёздоплаванию» («Wege zur Raumschiffahrt»), а осенью он становится жертвой взрыва на киностудии с тяжёлым повреждением глаз и ушей. В этом же году он становится первым председателем Общества межпланетных сообщений. В это же время им был создан действующий образец ракетного двигателя — названный «Коническая форсунка» (Kegelduse) с тягой 7 кг, успешно испытанный 23 июня 1930 года в Берлине (Плотцензее).

До 1942 года Оберт под руководством Вернера фон Брауна участвовал в разработке ракет «Фау» для гитлеровской армии, впоследствии отошёл от участия в этом проекте. В апреле 1945 года находящийся в служебной командировке в Моосбурге Оберт был арестован американскими властями. В 1955 году он был приглашён в Америку уже работающим там Вернером фон Брауном и работал над перспективными проектами в Хантсвилле, штат Алабама. 16 июля 1969 года он присутствовал на старте Аполлона-11, совершившего успешный полёт людей на Луну. Герман Оберт скончался 28 декабря 1989 в Нюрнберге.

Эно-Пельтри. Ещё одним из пионеров авиации и космонавтики стал французский ученый Робер Альбер Шарль Эно-Пельтри. В 1902 окончил физический факультет Парижского университета. Сконструировал первый в мире моноплан (1906—07) — прототип современных самолетов, первый авиационный звездообразный двигатель, изобрел систему управления самолетом («ручку управления») и др. Разрабатывал теорию межпланетной навигации (проводил расчеты наивыгоднейших траекторий полета космических аппаратов). Экспериментировал с ракетными топливами, предложил использовать атомную энергию для получения сверхвысоких скоростей. Впервые применил теорию относительности при разработке теории движения ракеты со скоростями, близкими к скорости света.

Эно-Пельтри, не будучи знаком с работами Циолковского 1903 года, 10 лет спустя, в 1913 году самостоятельно составил уравнение реактивного движения и вычислил энергию, необходимую для того, чтобы добраться до Луны и ближайших планет. Для этой цели он предложил использовать атомную энергию - по предлоежнному проекту, топливом для ракеты должны были стать 400 граммов радия.

В 1929 году Эно-Пельтри предложил идею баллистических ракет для военных бомбардировок и в 1930 году убедил французское правительство в фианансировании этих исследований. В 1931 году, двух начал экспериментировать с различным типам ракетных двигательных установок, в том числе жидких ракетных топлив. В том же году он начал опыты с ракетными двигателями, работающими на бензине и жидком кислороде. Во время одного из экспериментво потерял три пальца правой руке во время взрыва. После первых неудач французские власти охладели к предлагаемой им разработке ракетной техники.