Сканировал и обработал Юрий Аболонко (Смоленск)

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ

ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ

КОСМОНАВТИКА, АСТРОНОМИЯ

3/1987

Издается ежемесячно с 1971 г.

Г. М. Салахутдинов,

кандидат технических наук


ФРИДРИХ АРТУРОВИЧ ЦАНДЕР

(К 100-летию со дня рождения)



Издательство «Знание» Москва 1987

ББК 39.6
С 16

СОДЕРЖАНИЕ

Салахутдинов Г. М.
C 16Фридрих Артурович Цандер (К 100-летию со дня рождения). – М.: Знание, 1987. – 64 с, ил. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 3).

11 к.

23 августа 1987 г. исполняется 100 лет со дня рождения Ф. А. Цандера (1887 – 1933), известного советского ученого инженера, одного из пионеров ракетной техники, основателя и первого руководителя Группы изучения реактивного движения (ГИРД), ставшей школой многих прославленных конструкторов нашей космической техники. В брошюре рассказывается о его жизни, научной и инженерной деятельности, общественной и пропагандистской работе по популяризации идеи космических полетов.

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей.

3607000000ББК 39.6

© Издательство «Знание», 1987 г.

ЗАРОЖДЕНИЕ МЕЧТЫ

В тот далекий августовский день 1887 года небо над старой Ригой было совершенно безоблачным, и тысячи горожан увидели, как темное пятно вдруг надвинулось на Солнце, заслоняя его все сильнее и сильнее, пока не остался совсем маленький серп, почти не освещавший Землю. Зрелище было величественным и жутковатым, и тем большая радость охватила всех, когда это пятно медленно сползло со светила, засиявшего с новой, словно обновившейся силой. Спустя несколько дней, в ночь с 10 на 11 августа, рижан ожидал сюрприз еще одного необычного явления: по небосклону вдруг разом покатилось множество метеоров, и, казалось, будто небо заплакало, роняя вниз свои горячие слезы. Днем 11 (23) августа по всей Риге только и разговоров было об этом звездном дожде, затмившем все более или менее значительные события в жизни города.

Впрочем, обитателям дома № 8 по улице Калькю в этот день, было не до небесных явлений. В семье, проживавшего здесь доктора медицины Артура Константиновича Цандера ожидалось пополнение. Роды прошли благополучно – жена доктора, дочь саксонского камергера и музыканта Готшалька, Елена Цандер родила мальчика. Новорожденному, которого назвали Фридрихом, суждено было стать известным советским ученым и инженером, одним из пионеров ракетно-космической науки и техники.

Он был в семье четвертым ребенком, а когда ему шел третий год, родилась его сестра Елена. При этих родах скончалась мать, и всю свою детскую любовь Фридрих перенес на отца, найдя в нем доброго, внимательного друга и умного наставника. Артур Константинович был высокообразованным человеком, принадлежавшим к передовой российской интеллигенции. Он родился в 1854 году в купеческой семье, окончил Рижскую губернскую гимназию, а затем, в 1881 году, Дерптский (ныне Тартуский) университет. Для продолжения образования он отправился в Вену, где защитил докторскую диссертацию, и, вернувшись в Ригу, начал заниматься врачебной практикой.

Круг его интересов был чрезвычайно широк. Он увлекался музыкой, астрономией, географией, воздухоплаванием. Большое моральное удовлетворение Артур Константинович находил в своей научной деятельности. Он состоял в Рижском обществе естествоиспытателей, ставившем своей целью изучение природы Прибалтики. За свои деньги он покупал редких животных и птиц и после их изучения, передавал в фонд Домского музея. К научным опытам он обычно привлекал детей, с ранних лет приобщая их к исследовательской работе.

После смерти жены Артур Константинович уже не мог уделять много времени своим многочисленным увлечениям – пятеро, детей требовали к себе внимания, нужно было всерьез заниматься бесконечной домашней работой. В этих хлопотах прошел целый год. Понимая, что так дальше продолжаться не может, он пригласил в дом экономку, Берту Августовну Конради. Несмотря на свою молодость (ей было всего 20 лет), она оказалась хорошей хозяйкой; быстро навела порядок в домашних делах, внесла в семью много тепла, женской ласки, которой так не хватало детям после смерти матери. Ее авторитет у детей быстро рос, и женитьба на ней Артура Константиновича в 1891 году была логическим шагом, узаконившим то положение хозяйки дома, которое Берта Августовна уже фактически занимала. Вскоре она родила девочку, Маргариту, ставшую для Фридриха особенно близким человеком.

В 1894 году Артур Константинович совершил поездку в Баку и в закаспийские области России и привез оттуда коллекцию пресмыкающихся и земноводных животных. Дети были от нее в восторге – столь диковинных существ они еще никогда не видели. Отец тут же стал рассказывать им о том, что на других планетах живут еще более необычные животные, пробуждая у детей интерес к небу, к межпланетным путешествиям. Он часто приводил детей в Домский музей, где они проводили незабываемые, полные восторгов минуты, причем Фридрих подолгу простаивал у витража с метеоритами. Отец и старшие дети часто рассказывали ему о небесных явлениях, предшествовавших его рождению, поэтому метеориты вызывали у него особые чувства.

В 90-е годы прошлого века авиация делала свои первые шаги. В России еще в 1882 году морской офицер А. Ф. Можайский на свой страх и риск построил самолет и сделал на нем попытку подняться в воздух. С 1890 по 1897 год французский инженер К. Адер создал три самолета «Авион», пытаясь осуществить на них пилотируемый полет; в 1894 году самолет английского инженера X. Максима при взлете потерпел аварию. В Германии вел серьезные подготовительные работы по проектированию самолетов инженер О. Лилиенталь, который с 1891 года совершал регулярные полеты на планерах собственной конструкции. В 1896 году начал аналогичные эксперименты с планерами американский профессор О. Шанют.

Артур Константинович внимательно следил за этими работами. Сам он конструировал воздушные змеи и запускал их в присутствии своих детей, соседей и просто прохожих. Эти запуски он сопровождал рассказами о попытках создания летательных аппаратов тяжелее воздуха, особенно подробно описывая опыты О. Лилиенталя.

Влияние отца на формирование интересов Фридриха было огромным. Позже, уже будучи известным ученым, Фридрих Артурович вспоминал, что под влиянием рассказов отца у него и зародилась мысль осуществить перелет на другие планеты. «Эта мысль, – писал он, – меня больше не оставляла. Уже рано я стал разыскивать созвездия на картах и их очертания запоминать».

ГОДЫ УЧЕБЫ

Отец был первым учителем Фридриха. Под его руководством мальчик рано научился читать, писать, считать. Главным в отцовской методике обучения было стремление привить своим детям самостоятельность мышления, интерес к знаниям, умение преодолевать трудности.

Жилищные условия семьи оставляли желать много лучшего. Она каждые два-три года меняла квартиры, мечтая обрести, наконец, постоянное и удобное жилье. Случай, вскоре, подвернулся: Артур Константинович по завещанию отца получил небольшую сумму денег, позволившую, тем не менее, всерьез заняться вопросом о покупке дома. В одном из рабочих районов Риги он облюбовал одноэтажный дом и в 1897 году купил его, Правда, это было не совсем то, что хотелось бы иметь, но средств на покупку более просторного жилья не хватало. По собственному проекту Артур Константинович надстроил второй этаж, сделал перепланировку всего дома, и в следующем году в него переехала вся семья.

Артур Константинович считал, что воспитание должно разумно сочетать умственную деятельность с физическим трудом. Он последовательно претворял эту концепцию в жизнь, а с приобретением дома его возможности на этом пути расширились. Благоустройство жилья требовало значительных усилий, и Цандер-отец, сам много и неутомимо работая, следил за тем, чтобы дети ему помогали. Вокруг дома вскоре был посажен сад, во дворе сооружен фонтан. Особенно много забот появлялось весной и летом – нужно было окапывать и подрезать деревья, орошать сад, полоть сорняки. Иногда работа занимала целый день и затягивалась до позднего вечера. Дети уставали, но никто из них не роптал – им было приятно осознавать важность и полезность своего труда.

В 1896 году Фридрих был определен в частное приготовительное училище, дававшее предварительную подготовку для поступления в реальное училище. В теплые дни дети делали свои уроки в беседке, расположенной в саду. Много лет спустя, в одной из своих автобиографий Фридрих Артурович, высоко оценивая роль своего трудового воспитания, написал: «В саду мы учились».

Трехгодичный курс приготовительного училища Фридрих закончил за два года (сказались усилия отца), и 13 августа 1898 года (по старому стилю) он был зачислен в первый класс Рижского городского реального училища, готовившего специалистов для промышленности и торговли. Однако учебный процесс быстро разочаровал мальчика. Переполненный класс, насчитывавший свыше 50 учеников, корявое изложение материала учителями-немцами, плохо говорившими по-русски, зубрежка, суровая, почти палочная дисциплина не стимулировали интереса к занятиям. Процент неуспевающих был огромен: почти каждый третий имел двойки по тому или иному предмету. Успехи Фридриха были весьма скромны. Он учился вначале неохотно и явно ниже своих возможностей. Положение дел мало изменилось и в последующих начальных классах.

И хотя склонность мальчика к математике и другим точным наукам была замечена в семье очень рано, его способности начали проявляться в полной мере лишь в старших классах. Математику и физику в училище преподавал талантливый учитель В. Э. Купфер; его уроки проходили всегда интересно, он вносил в учебную программу много оригинальных творческих элементов. Нравились Фридриху и уроки космографии. Этот предмет вел Ф. Ф. Вестберг, устроивший простенький планетарий, где ученики могли смотреть в телескоп на звезды и наблюдать демонстрацию различных небесных явлений.

Кстати, Ф. Ф. Вестберг был далеко не ординарной личностью, он считался хорошим специалистом по истории, которую также преподавал. Часто на уроках, выходя за рамки обязательной программы, он рассказывал о жизни великих людей, о разных городах, о литературе, способствуя тем самым расширению кругозора учеников и появлению у них интереса к окружающему миру, искусству, науке.

У отца была большая библиотека, и у Фридриха появились новые друзья – книги. Читал он много, предпочитая научную фантастику, книги о путешествиях. Успеваемость Фридриха возросла, и шесть классов училища он окончил всего с одной удовлетворительной отметкой (по французскому языку). Хорошие результаты позволяли ему надеяться на поступление в дополнительный класс (этого же училища), после окончания которого он без экзаменов мог стать студентом либо Рижского политехнического института, либо Лесного института в Петербурге.

В 1904 году, успешно сдав вступительные экзамены, он получил право учиться в этом классе, где у учеников было больше свободы, чем на основном отделении. Им, например, разрешалось давать частные уроки, и Фридрих, воспользовавшись этим правом, стал репетитором. На заработанные деньги он стал покупать различные материалы, химические реактивы и пр. Характер его учебы постепенно изменился: пассивное овладение знаниями у него сменилось активным. Он занимается изобретательством, проводит самостоятельные простенькие исследования, расчеты, опыты.

12 сентября 1904 года Фридрих Цандер завел особую тетрадь. И день ото дня он делал в ней записи, касающиеся его внешкольной деятельности. Здесь и описание его опытов по преломлению света, и химические реакции, и результаты метеорологических наблюдений, и расчеты электротехнического характера, и проекты специальных приборов. Круг интересующих его вопросов со временем становился все шире, их разработка – все глубже.

Отец всячески поощрял увлечения сына. Вскоре у Фридриха появились собственные «химический» стол и шкаф, в котором хранились химические реактивы.

Самостоятельная изобретательская и исследовательская работа все больше захватывала мальчика, отодвинув на второй план его мечту о межпланетных перелетах,, которые казались ему еще фантастическими, Фридрих не знал, с какой стороны подойти к ее осуществлению, что делать для ее достижения, да и не чувствовал в себе еще сил, знаний, умения для этого. Он хорошо понимал, что дело это сложное и нужно много учиться, чтобы достичь чего-нибудь на этом новом и (в этом Фридрих нисколько не сомневался) прекрасном пути.

Однажды, незадолго до зимних каникул, произошло событие, запомнившееся ему на долгие годы. Ф. Ф. Вестберг прочитал классу отрывок из статьи К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», изданной в 1903 году.

«…В качестве исследователя атмосферы, – читал учитель, – предлагаю прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной. Мысль не новая, но вычисления, относящиеся к ней, дают столь замечательные результаты, что умолчать о них было бы большим грехом». Так Цандер узнал о том, как достичь других миров. Жидкостная ракета – вот дуть к звездам, и хотя он пока закрыт, но, как писал, этот гениальный человек с длинной и не привычной для рижанина фамилией, «в далеком будущем уже виднеются сквозь туман перспективы до такой степени обольстительные и важные, что о них едва ли теперь кто мечтает».

Жизнь большой семьи течет стремительно, события наслаиваются друг на друга, переплетая радости и горести всех ее членов в один клубок, в котором невозможно, понять, где кончается судьба одного и начинается судьба другого. Не была исключением из этого правила и семья Цандеров. Были в ней и свои маленькие радости и горести. Однажды пришла беда. 17(30) января 1904 года из-за своей небрежности Роберт, старший брат Фридриха, попал под поезд, Фридрих впервые в сознательном возрасте так близко столкнулся со смертью. Она его оглушила, потрясла своей жестокостью. У него пропал аппетит, пришла меланхолия.

Отец, сам тяжело переживавший потерю Роберта, всерьез обеспокоился состоянием сына. Чтобы отвлечь его от случившегося, Артур Константинович пригласил жить к себе в дом младшего брата своей жены Вальтера, Его появление дало свои результаты. Он был ровесником Фридриха и быстро нашел путь к его сердцу. Постепенно Фридрих оттаивал, возвращаясь к своим прежним занятиям, становясь таким же подвижным и любознательным, каким его знали в семье.

Дополнительный класс Фридрих закончил первым учеником и в июле 1905 года поступил на механическое отделение Рижского политехнического института. Однако проучиться ему пришлось недолго. 1905 год был особенным в жизни России – она бурлила, негодовала, покрывалась баррикадами. Волнения не обошли и Политехнический институт, студенческие сходки превратились вскоре в политические митинги. На одном из студенческих собраний в декабре 1905 года студенты большинством голосов выразили недоверие всему профессорско-преподавательскому составу института и потребовали отставки директора и его заместителя.

Фридрих, живший в рабочем районе, собственными глазами видел невыносимые условия жизни рабочих семей. Двенадцатилетним мальчиком он стал свидетелем борьбы пролетариата Риги за свои права. В мае 1899 года на заводе «Проводник» и фабрике «Засулацка мануфактура» прокатилась волна забастовок. Не умея еще разбираться в политической обстановке, он в оценке происходивших событий целиком и полностью доверялся отцу. Артур Константинович не только сочувствовал рабочим, но по мере сил и возможностей оказывал им помощь. Достойным уважения было его поведение и в революционном 1905 году: он помогал рабочим деньгами, медикаментами, организовал для работниц кружок по оказанию первой медицинской помощи.

Все это не могло пройти незаметно для сына, не могло не отразиться на его мировоззрении. Фридрих Цандер посещал студенческие сходки и митинги, но его политической зрелости не хватило, чтобы открыто встать в один строй с революционерами. В одной из своих автобиографий он много лет спустя написал, что начал сочувствовать коммунизму лишь с 1911 года.

Перепуганная действиями студентов, администрация закрыла институт. Переговоры ни к чему не привели – решительно настроенные студенты посчитали неприемлемыми условия, на которых администрация соглашалась возобновить занятия. По совету отца Фридрих отправился в Данциг (Гданьск) для учебы в Высшем Королевском техническом училище.

Бурное развитие промышленности, транспорта, торговли в XIX веке требовало подготовки высококвалифицированных специалистов. В этот период в разных странах росло количество высших учебных заведений, дававших студентам техническое образование. Только в России к началу XX века насчитывалось пятнадцать таких заведений. Но кадров все равно не хватало. Нередко студенты старших курсов получали предложение оставить учебу и начать работать на достаточно ответственных должностях на различных промышленных предприятиях.

Созданное в 1904 году Высшее Королевское техническое училище обеспечивало ускоренную подготовку квалифицированных кадров. Учебный процесс был рассчитан всего на четыре семестра, в течение которых студенты должны были постигнуть основы точных наук и машиностроения. Фридриха Цандера, предполагавшего продолжить свое образование в Рижском политехническом институте, такое положение дел вполне устраивало, и он с воодушевлением принялся за учебу.

Преподавание велось на высоком уровне, чему в немалой степени способствовал талант преподавателей, многие из которых были известными специалистами в соответствующих областях науки. Цандер учился легко, увлеченно и быстро выдвинулся в число первых студентов училища. Лишь один вопрос его беспокоил; с отъездом из Риги он лишился возможности самостоятельно проводить опыты. Цандер с грустью вспоминал свой «химический стол и шкаф», которых ему так не хватало в Данциге. Конечно, в квартирах он не мог, заниматься в свободное время любимым делом, как, например, в доме отца. Фридрих часто менял их, но результат везде был один: хозяйки с трудом переносили запахи продуктов химических реакции, подозрительно относились к различного рода приспособлениям для проведения опытов.

Одним из предметов, входивших в учебную программу, была стенография по системе Габельсбергера, и Фридрих Цандер, поняв, какие выгоды дает умение быстро писать, приложил много сил для того, чтобы изучить этот предмет досконально. Для тренировки он начал зашифровывать свои записи. Это скоро стало привычкой, оставшейся у него до конца жизни и доставившей в последующем много хлопот биографам Ф. А. Цандера и исследователям его творчества.

На втором году обучения Цандер все-таки нашел возможность для самостоятельных исследований. С помощью нехитрых приспособлений он начал изучать вопрос о преломлении света, укрепляя тем самым теоретические знания, полученные на занятиях по физике, проводил много различных расчетов, интересуясь, в частности, вопросами притяжения Земли, особенностями реактивного движения и пр.

Но жизнь в Данциге его, тем не менее, не удовлетворяла. В свои двадцать лет он впервые так надолго оставил свой дом. Фридрих тоскует, мечтает о возвращении в Ригу. Из дому приходят сообщения о прекращении «беспорядков», о возобновлении занятий в Политехническом институте, а ему остается ещё целых полгода учиться в Высшем Королевском техническом училище. Время тянется для него нестерпимо медленно, и тем медленнее, чем ближе становится желанный день отъезда. Неизвестно, сколько инстанций он обошел, сколько затратил сил и энергии, пока добился разрешения не сдавать очередные экзамены и досрочно получить диплом об окончании училища.

Рига встретила его неприветливо. В первый же день он узнал, что в городе свирепствует реакция, а его отец попал в немилость к властям за сочувствие «бунтарям». Восстановиться в институт из-за неблагонадежности отца оказалось непростым делом. В конце концов, вопрос был решен положительно, и Фридрих Цандер вновь стал студентом «политехникума».

Получив, предварительную подготовку в Высшем Королевском техническом училище, он на первом курсе института, по существу, лишь повторял пройденное. Учебный процесс давался легко, оставляя много свободного времени, которое он пытался распределить с максимальной для себя пользой. Фридрих записался в механический кружок; вновь начал заниматься репетиторством, посещал выставки, театры, лекции. Однако особое место, в его жизни, занимали собственные наблюдения и исследования. Он регулярно проводил работы по метеорологии. Не ограничиваясь наблюдениями, ставшими для него традиционными, пытался ответить на вопрос о том, нельзя ли искусственно изменять погоду.

Цандер установил тесные контакты с рижскими любителями астрономии и в результате получил возможность время от времени смотреть на звезды в астрономическую трубу. Однако такие случайные наблюдения его не устраивали, и он начал откладывать деньги на покупку собственной трубы. Сумма постепенно росла, но, как казалось Фридриху, весьма медленно. Его сжигало нетерпение в ожидании дня, когда осуществится это его желание.

Этот день пришел неожиданно. Отец, зная о мечте сына, подарил ему на день рождения недостающую сумму денег, и Фридрих в 1908 году купил трубу. Радости не было конца: Цандер теперь проводил почти все ночи напролет на крыше своего дома, рассматривая в трубу далекие звезды. От систематического недосыпания Фридрих похудел, устал, но страсть к наблюдениям была у него сильна и отодвигала на второй план заботу о собственном здоровье.

Еще в 1903 году его внимание привлекли сообщения газет о первых удачных полетах братьев Райт, а в 1906 году Фридрих Цандер узнал о полетах бразильца А. Сантос-Дюмона; французов А. Фармана, Л. Блерио, Г. Вуазена. Хотя все эти полеты были кратковременными и самолеты практически не покидали своих аэродромов, тем не менее эти опыты показывали, что авиация имеет вполне определенные перспективы и что количество интересующихся ее проблемами людей становилось с каждым годом всё больше и больше. Появились они и в Рижском политехническом институте.

Фридрих хорошей подготовкой, большой эрудицией выделялся среди своих сокурсников, а его рассказы об авиации и собственные идеи привлекали к нему товарищей. 23 августа 1908 года по его инициативе было организовано первое Рижское студенческое общество воздухоплавания и техники полета, ставившего своей целью, как отмечалось в уставе общества, «развитие знании в области теории и практики аэронавтики».

Помимо организации лекций, члены Рижского студенческого общества воздухоплавания предполагали заниматься постройкой аэропланов, «летательных» снарядов, других относящихся к этой области аппаратов». Они заслушивали сообщения по авиационной тематике, много дискутировали, а вскоре стали налаживать связи с авиационными специалистами.

Наибольшим достижением Рижского студенческого общества воздухоплавания стал изготовленный его членами планер. Он представлял собой своего рода гибрид планера, существовавших в то время самолетов, и обычного воздушного змея. Два прямоугольных крыла были соединены между собой вертикальными деревянными стойками так, что конструкция напоминала крылья биплана. Фюзеляжа и хвостового оперения не было, пилот размещался в специальном пространстве нижнего крыла.

Члены Рижского студенческого общества воздухоплавания по очереди летали на этой «этажерке» сначала с небольшого холмика недалеко от дома Цандеров, а затем с горы Дзегужкалкс. Всего было совершено около 200 полетов, неизменно привлекавших зрителей и способствовавших тем самым популяризации авиации.

Впрочем, убедительнее всего себя пропагандировала сама авиация. Ее успехи поражали воображение не только обывателей, но и технических специалистов. В 1909 году на рижском заводе «Мотор» началась подготовка к выпуску самолетов. Фридрих Цандер, живший недалеко от этого завода, стал на нем частым гостем, а вскоре был зачислен практикантом в один из: его цехов.

В марте 1910 года члены Рижского студенческого общества воздухоплавания открыли выставку летательных аппаратов. Все экспонаты: модели аэропланов, воздушные змеи были изготовлены их руками. Исключение составил лишь «гвоздь» выставки – аэроплан братьев Райт, который члены общества достали с помощью авиационных специалистов. Однако через несколько дней после открытия выставки был введен полицейский надзор за работой всех аэроклубов, авиационных кружков и обществ, и работа студенческого Общества в конечном итоге постепенно прекратилась.

ПУТЬ В НАУКУ

В древних китайских хрониках имеется первое упоминание о комете Галлея, которая приближается к Земле примерно через каждые 76 лет. В мае 1910 года она появилась в очередной раз, и Фридрих Цандер наблюдал ее в астрономическую трубу. О результатах наблюдения он написал небольшую статью, которая была опубликована в местной газете. Это была первая публикация будущего ученого.

Различными вопросами реактивного движения Цандер начал интересоваться ещё в Высшем Королевском техническом училище. Однако в то время его работы еще не носили научно-исследовательского характера, он еще не ставил своей целью узнать что-то новое, никому не известное ранее.

18 сентября 1908 года Фридрих Цандер завел себе, особую тетрадь «Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами. Движение в мировом пространстве». Это свидетельствовало о серьезности его намерений заниматься проблемой межпланетных перелетов, С этого дня он более или менее регулярно делал записи по космической тематике. Первоначально они были посвящены достаточно простым вопросам: Цандер только «пробовал свое перо», входил в курс проблем космонавтики, осваивал методы решений ее задач. Он выполнил, например, расчет величины работы по подъему тела определенной массы на некоторую высоту над поверхностью Земли с учетом изменения с высотой ускорения свободного падения, оценил запас кислорода на борту космического аппарата, необходимый для обеспечения жизнедеятельности одного человека, и пр.

Постепенно появлялись собственные, хотя еще и экзотические, идеи. В мае 1910 года ему пришла в голову мысль о возможности соединить Землю и Луну тросом. Он тотчас делает математические выкладки, проводит расчет троса. Его идея в 60-е годы привлекла внимание исследователей, появилась терминология «космический лифт», стали проводиться соответствующие расчеты, показавшие невозможность её практический реализации. Однако сейчас идея Цандера получила свое дальнейшее развитие, и в научной литературе существует достаточно большое количество предложений по всевозможным космическим тросам (буксирам) и пр.

В июне 1910 года возникла новая идея. Цандер анализирует возможность использовать для движения космических кораблей магнитное поле Земли. Он отмечает, что на проводник, по которому с востока на запад проходит электрический ток, в магнитном поле Земли действует сила, перпендикулярная магнитным силовым линиям. Эта сила может быть разложена на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Если при этом горизонтальную составляющую каким-то образом скомпенсировать, то под действием вертикальной составляющей проводник (то есть космический аппарат) будет подниматься вверх.

Однако расчёты дают неутешительные результаты; Слишком мало отношение величины вертикальной силы, действующей на единицу длины проводника, помещенного в магнитное поле Земли, к мощности, затрачиваемой на прохождение электрического тока по проводнику. И Цандеру становится ясно, что с помощью этого эффекта поднять в космос летательный аппарат не удастся, хотя в космосе, вообще говоря, для различных целей можно использовать магнитные силы Земли.

В 1911 году в петербургском журнале «Вестник воздухоплавания» стало печататься продолжение работы К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Печаталась она долго: в четырех номерах в 1911 году и в шести – в 1912 году. Цандер внимательно ознакомился с этой работой и нашел, что ряд вопросов, рассматриваемых К. Э. Циолковским, ему уже известен. Например, в статье содержались результаты расчетов работы, затрачиваемой при подъеме тела на некоторую высоту, которыми он, Фридрих Цандер, занимался в 1908 году. К. Э. Циолковский предлагал выращивать на борту космического аппарата продукты питания, но и этот вопрос был знаком Цандеру, также считавшему целесообразным организовать в космосе «садик» для членов экипажа. Некоторые вопросы были для него новыми.

Статья К. Э. Циолковского послужила для Фридриха Цандера источником не только знаний, но и вдохновения.

Благодаря регулярным упражнениям в теории научно-технический уровень Фридриха Цандера неуклонно возрастал. Переломным стал день 18 сентября 1912 года, когда он в своей рукописи высказал ряд важных научных идей, завоевав тем самым право называться ученым. Эта рукопись написана на большом внутреннем подъеме, как говорят в таких случаях – на одном дыхании. Между строчек чувствуется концентрация мысли, целеустремленность. На пути его рассуждений нет преград: Фридрих Цандер преодолевает их с завидной легкостью, делая при этом смелые научные выводы.

«Я хочу попытаться доказать, – начинает он свою работу, – что, даже используя известные в настоящее время топлива, космический аппарат сможет улететь далеко за пределы Земли». Такое доказательство уже привел в своих работах К. Э. Циолковский, но Фридриха это не смущает. Он начинает свой, самобытный путь по лабиринтам космической науки.

Расчеты, проведенные без учета аэродинамического; сопротивления, показали, что выгодно сразу сжигать все топливо. Однако этот путь закрыт: большие перегрузки могут раздавить ракету. Стремясь, с одной стороны, выйти из этого затруднения, а с другой – обеспечить, по возможности, большую эффективность использования запасов топлива на борту, Цандер приходит к весьма плодотворной идее об отбрасывании ставших ненужными ракетных ступеней. Эта нашедшая широкое практическое применение идея была высказана им раньше К. Э. Циолковского и немецкого исследователя Г. Оберта. Только в записях американского пионера ракетной техники Р. Годдарда она встречается раньше – в январе 1909 года, а в 1914 году он получает патент на проект двухступенчатой твердотопливной ракеты.

Целевая установка на увеличение запасов энергетики на борту ракеты логично приводит Фридриха Цандера к еще одной интересной идее. Он предлагает не отбрасывать отработавшие ступени, а сжигать их, используя в качестве горючего. «Однако, – писал он, – эта энергия может быть увеличена (суммарная энергия истекающих газов. – Г. С.), если применить металлическое топливо (элементы конструкции летательного аппарата и двигателя)». Нетрудно видеть, что эта идея имеет два аспекта.

Во-первых, предложение использовать металлы в качестве горючего ракеты. Сейчас это предложение вызывает большой интерес, оно находит практическую реализацию на твердотопливных ракетах. В 60-е годы в разных странах проводились широкие исследования по использованию металлического горючего в качестве добавки к жидкому топливу.

Во-вторых, предложение сжигать отработавшие ракетные ступени. Целесообразность этого в настоящее время далеко не очевидна. Организовать практически полное сжигание элементов конструкции ракеты, космического аппарата технологически трудно. Относительные запасы металлоконструкций на современных ракетах сравнительно малы, и, наконец, дорогостоящие ракетные ступени оказывается выгоднее не сжигать, а возвращать на Землю и после восстановления использовать повторно; Однако в истории науки и техники не раз невероятное становилось очевидным. Время само даст оценку этой идее ученого.

Рукопись «Космические (эфирные) корабли…» стала своего рода качественным скачком в творчестве Фридриха Артуровича Цандера, и если бы она была в свое время опубликована, то могла бы принести ему мировую известность.

28 мая 1914 г. Цандер блестяще защищает дипломную работу и 31 июля получает диплом об окончании Рижского политехнического института. За время, проведенное в этом институте, он превратился в исследователя, способного самостоятельно ставить и решать сложные научные задачи.

ПРОЕКТ КОРАБЛЯ-АЭРОПЛАНА

Диплом с отличием давал Ф. А. Цандеру право самому выбрать место дальнейшей работы, и свой выбор он остановил на Рижском заводе «Проводник» – гигантском по тому времени предприятии резиновой промышленности. Много позже в одной из своих автобиографий ученый объяснит это свое решение стремлением изучить производство и свойства резины, которая, по его мнению, будет «играть большую роль при изготовлении воздухонепроницаемых одежд и т. п. необходимых для межпланетных путешествий предметов».

Его первая должность была довольно высокой – помощник заведующего автомашинным отделом, и новые заботы отодвинули на второй план его исследования в области межпланетных сообщений. Первая мировая война к лету 1915 года приблизила линию фронта к Риге. Началась эвакуация промышленных предприятий в глубь России, и вместе с заводом «Проводник» Ф. А. Цандер переезжает в Москву, с которой связана вся его последующая деятельность.

Несмотря на большую занятость по основной работе, он решил все же продолжить свои космические исследования. В 1915 – 1917 годы он вырастил в древесном угле горох, капусту и другие овощи. Это были опыты по «оранжерее авиационной легкости» или, как сейчас принято говорить, по системе жизнеобеспечения. Выбор древесного угля в качестве почвы был продиктован его существенно меньшим удельным весом по сравнению с землей, а также тем, что он хорошо впитывает «всякие выделения» и тем самым «может держать воздух в оранжерее довольно чистым».

Эти работы Ф. А. Цандера были продолжением его исследований по проблеме жизнеобеспечения, начатых еще в 1907 году. В одной из его тетрадей того времени содержится такая запись: «Вещества, поглощающие углекислоту и другие возникающие газы. Регенерация кислорода. Переработка отходов: садик в космическом корабле?..»

Как ее трактовать? Как намерение Ф. А. Цандера создать на борту космического аппарата замкнутый круговорот веществ?

По крайней мере ясно, что в результате знакомства с работой К. Э. Циолковского (1911 – 1912 годы), а возможно, и на основе собственных исследований Ф. А. Цандер в 1915 году уже знал об этой идее, взял ее на «вооружение» и проводил экспериментальные работы по ее практической реализации.

В 1915 году Ф. А. Цандер купил тигель и с его помощью проводил опыты по расплавлению металлов. В сентябре 1917 года он возобновляет теоретические и конструкторские работы по космической тематике. К сожалению, как уже отмечалось, он вел свои записи по стенографической системе Габельсбергера и многие его рукописи остаются недоступными для исследователей его творчества. Поэтому мы не имеем возможности достаточно полно представить себе содержание работ ученого до начала 20-х годов. Известно только, что Ф. А. Цандер занимался вопросами астродинамики, расчетами высоколетающего аэроплана и поршневого двигателя, а позже и ракетного двигателя к нему.

Интерес Ф. А. Цандера к космической проблематике находился в очевидном противоречии с тематикой его основной работы на заводе «Проводник». Стремясь как-то разрешить это противоречие, ученый в феврале 1919 года перешел на работу на Госавиазавод № 4 (бывший завод «Мотор», эвакуировавшийся в Москву из Риги). Здесь он в период 1919 – 1922 годов участвовал в создании первых советских авиационных двигателей M-1l, М-15, М-26 и других. В свободное время Ф. А. Цандер продолжал заниматься различными вопросами космонавтики, разрабатывая при этом проект межпланетного корабля-аэроплана и двигателя к нему.

В конце декабря 1921 года состоялась первая Московская губернская конференция изобретателей. На подсекции двигателей машиностроительной секции этой конференции Ф. А. Цандер выступил с докладом о проекте своего нефтяно-кислородного поршневого двигателя высокого давления, а также о космическом корабле-аэроплане. Двигатель, по-видимому, был основной темой выступления, так как проект самого космического аппарата был еще ученым окончательно не разработан. Этот двигатель должен был работать при весьма высоком давлении (до 200 мегапаскалей) и использовать в качестве окислителя жидкий кислород, который следовало запасать на борту аппарата.

По замыслу Ф. А. Цандера такой двигатель должен был быть очень экономичным и способным работать в достаточно разряженных слоях атмосферы. Позже, поработав в Институте авиационного моторостроения, ученый сам понял свою ошибку; увеличение высоты полета (до 30 километров) требовало больших пропеллеров, что вызывало труднопреодолимые проблемы.

Однако на конференции доклад Ф. А. Цандера был оценен положительно, что, безусловно, его воодушевило. Он обращается с просьбой к дирекции завода дать ему годовой отпуск на разработку проекта корабля-аэроплана. Коллектив завода его поддержал, каждый, несмотря на свое трудное материальное, положение, отчислил 1 % от заработка на эти его работы. Сам Ф. А. Цандер продал столь дорогую своему сердцу астрономическую трубу, надеясь на вырученные деньги и помощь рабочих завода прожить год отпуска.

С 15 июля 1922 года он сосредоточивает все свои усилия на разработке проекта космического самолета. Уже через полгода, с 10 февраля по 6 апреля 1923 года, он написал небольшую по объему, но емкую по содержанию работу «Описание межпланетного корабля системы Ф. А. Цандера, инженера-технолога». Это было своего рода качественным скачком в его деятельности. Его проект был весьма оригинален и коренным образом отличался от проектов других пионеров ракетно-космической; техники – К. Э. Циолковского, Р. X. Годдарда, Г. Оберта.

К. Э. Циолковский в 1903 году предлагал проект одноступенчатой жидкостной ракеты, стартующей с Земли по обычной схеме. Спуск с орбиты был также типично ракетным, причем приземление предполагалось осуществлять на парашюте. Аналогичный проект был и у Р. Годдарда, получившего в 1914 году патент на жидкостную ракету. В 1923 году в своей книге «Ракета в космическое пространство» Г. Оберт изложил проект двухступенчатой жидкостной ракеты, которую до высоты 5,5 км предполагалось поднимать с помощью «воздухоплавательных средств» и только затем запускать. Спуск первой ступени на Землю должен был осуществляться с помощью специальных стабилизаторов, второй – на парашюте.

Итак, все предложения пионеров космонавтики сводились к одно- или двухступенчатым жидкостным ракетам обычного типа. Ф. А. Цандер считал, что в такого рода ракетах требуется большой расход горючего при спуске их на Землю (по всей вероятности, он имел в виду расход топлива на торможение всей ракеты при ее спуске с орбиты). При запуске и спуске, считал он, будут развиваться большие перегрузки, «заставляющие пилота и путешественников лежать в ванне с жидкостью», спуск на парашюте не дает возможности свободного выбора места посадки. Однако сколь ни важна констатация недостатков, существенно более важным оказывается указание способа их исправления.

Основная идея, положенная Ф. А. Цандером в основу его проекта, заключалась в следующем. Полет в плотных слоях атмосферы он предлагал осуществлять с помощью аэроплана, снабженного специальным поршневым двигателем высокого давления, работающим на нефтяном горючем и жидком кислороде. В своих последующих работах он указывал на возможность применять для этих целей также и двигательные установки, «приспособленные к летанию в воздухе», то есть достаточно широкий класс двигателей, использующих в, рабочем процессе атмосферный воздух (жидкостный двигатель с насадками Мело; воздушно-реактивный двигатель, специально сконструированные ученым так называемые реактивные двигатели с обратным конусом).

Полет в достаточно разряженных слоях атмосферы должен был осуществляться с помощью жидкостного ракетного двигателя, дополнительным горючим которого служат ставшие ненужными части аэроплана. Последние предполагалось подавать в специальный котел, расплавлять и направлять в камеру сгорания. В результате в космос выводилась сравнительно небольшая крылатая ступень, предназначенная для дальнейшего полета и возвращения на Землю. В космосе она должна была передвигаться за счет «даровых» сил давления света или, как принято сейчас говорить, под действием «солнечного паруса». Возвращаемая ступень после торможения и входа в атмосферу осуществляла посадку на аэродром как обычный самолет.

В соответствии с проектом этот корабль-аэроплан состоял из корпуса J (рис. 1), представляющего собой собственно ракету. К нему крепятся крылья D большого складываемого аэроплана с подставкой L и поршневым двигателем особой системы А. Двигатель приводит в движение пропеллеры Н. Сзади к корпусу ракеты прикреплены рули Е большого аэроплана, которые также, как и крылья с пропеллерами, могут втягиваться внутрь корпуса. В большом аэроплане размещается аэроплан меньших размеров, имеющий крылья F, рули G, пропеллер N, двигатель Т.

Рис. 1. Схема корабля-аэроплана Ф. А. Цандера

В ракете помещаются баки К для топлива, котел В для расплавления втягиваемых частей аэроплана и ракетный двигатель, в котором «работают сгоревшие газы и сгоревший металл». Под котлом размещается топка О. Жидкие компоненты топлива направляются из баков К для охлаждения камеры двигателя и места у котла, затем поступают в топку О, где сгорают и расплавляют ставшие ненужными части ракеты (большой аэроплан). После этого они направляются в камеру ракетного двигателя.

Расплавленный в топке металл по трубе под действием насоса (либо «инжекторным действием») также направляется в двигатель, где и сгорает вместе с жидкими компонентами топлива. Для подачи в котел частей большого аэроплана в корпусе аппарата были предусмотрены специальные цели от Q до Q′. Маленький аэроплан устанавливается на поставку R.

Кроме предусмотренного в проекте биплана, Ф. А. Цандер считал возможным использовать аэропланы и других схем.

Проект Ф. А. Цандера отличался большой оптимальностью конструкции с энергетической точки зрения. На каждом участке полета предполагалось использовать наиболее эффективный вид двигателя (поршневой двигатель, ракетный или «солнечный парус»), в качестве горючего применялись элементы металлоконструкции аппарата, максимально использовалось его аэродинамическое качество.

Основные идеи проекта корабля-аэроплана были опубликованы Ф. А. Цандером в журнале «Техника и жизнь» в 1924 году в статье «Перелеты на другие планеты». Это была его первая публикация по космической тематике.

БИТВЫ ЗА УМЫ

15 июня 1923 года Ф. А. Цандер вернулся из годового отпуска и приступил к работе на заводе «Мотор». Появившийся проект корабля-аэроплана, ставший концепцией ученого по вопросу о способе межпланетного перелета, внес в его деятельность вполне понятные коррективы. До этого ученый занимался отдельными вопросами космонавтики и при разработке своего проекта синтезировал свои предшествующие достижения, что и привело к качественному скачку в его исследованиях. Теперь же он вновь от синтеза возвращается к анализу, но на более высоком уровне. Ф. А. Цандер начинает углубленную разработку отдельных проблем по теории и конструкции своего корабля и его систем.

В то время не было ни одного более или менее крупного вопроса, который в той или иной мере ни рассматривался бы Ф. А. Цандером. Двадцатые годы были для него чрезвычайно плодотворными. Именно, в этот период он своими исследованиями заложил основы астродинамики, создал первые методики расчета жидкостных ракетных двигателей, провел серьезное теоретическое изучение вопросов, связанных с использованием металлического горючего. Помимо этого, Ф. А. Цандер высказывает ряд идей по системе жизнеобеспечения, предложил способы противометеоритной защиты, рассмотрел ряд конструкций «солнечного паруса» и т. д.

Одно из направлений его деятельности в этот период заключалось в пропаганде и популяризации идей межпланетных полетов. Ф. А. Цандер отчетливо понимал, что сколь ни хороши будут теоретические разработки, они останутся не более чем умственными упражнениями до тех пор, пока не начнутся практические работы. Но для развертывания последних необходима была поддержка широких кругов научной общественности, а добиться этого можно было лишь силой аргументов, расчетами, результатами научных исследований. Последние, как мы видели, у Ф. А. Цандера уже были, и он начинает «битву за умы» в надежде привлечь на свою сторону новых энтузиастов космонавтики.

В апреле 1923 года он выступает с докладом о межпланетных сообщениях перед коллективом Госавиазавода № 4 имени М. В. Фрунзе, в мае – в Научно-техническом комитете ВСНХ, в январе 1924 года – в теоретической секции Московского общества любителей астрономии. В апреле 1924 года, делая доклад в Военно-научном обществе Академии Воздушного флота имени Н. Е. Жуковского, Ф. А. Цандер предложил присутствовавшим вступить в организуемое Общество изучения межпланетных сообщений. 20 июня 1924 года на организационном собрании членов этого общества в состав руководящего органа правления был избран Ф. А. Цандер, ставший председателем научно-исследовательской (ракетной) секции. Почетными членами общества были избраны Ф. Э. Дзержинский, К. Э. Циолковский, Я. И. Перельман и другие. Возглавил общество публицист Г. М. Крамаров.

Примерно через месяц, 15 июля 1924 года, Ф. А. Цандер выступил с докладом о плане научно-исследовательских работ Общества, а 31 июля – новый доклад, посвященный на этот раз реактивному двигателю.

Члены Общества намеревались издавать журнал «Ракета», а также проводить научные исследования по космической проблематике. Казалось, что мечта ученого начинает сбываться, что практические работы вот-вот начнутся. Удачи следовали одна за другой: только образовалось Общество изучения межпланетных сообщений, через месяц новая удача – журнал «Техника и жизнь», публикует статью Ф. А. Цандера «Перелеты на другие планеты». Проходит несколько месяцев – и грандиозный успех его выступления на диспуте «Полет на другие миры».

В американской печати появились в то время сенсационные сообщения о том, будто профессор Р. Годдард собирается запустить ракету на Луну. Об этой сенсации, порожденной журналистами, стало известно в нашей стране, и члены Общества изучения межпланетных сообщений решили организовать специальный диспут. Он состоялся 1 октября 1924 года в большой аудитории Физического института Первого университета (МГУ), где с докладом выступил Ф. А. Цандер. Интерес к его выступлению был столь велик, что аудитория не смогла вместить всех желающих. Организаторы вынуждены были даже вызвать конную милицию, чтобы навести порядок. Пришлось повторить диспут еще дважды – 4 и 5 октября.

Воодушевленный успехом, Ф. А. Цандер в 1924 – 1925 годах совершает серию поездок с лекциями в различные города нашей страны: Ленинград, Рязань, Тулу, Харьков, Саратов. И везде его ждет большой успех, переполненные залы, неподдельный интерес слушателей. Ученый ведет переговоры с руководством Академии Воздушного флота имени Н. Е. Жуковского о чтении во втором семестре 1924 – 1925 годов курса лекций по межпланетным сообщениям и получает положительный ответ.

Однако, как часто бывает, после первых радостей для Ф. А. Цандера наступили тяжелые дни. Сначала по каким-то причинам курс лекций в Академии Воздушного флота имени Н. Е. Жуковского не был включен в учебный план. Затем, просуществовав всего год, распалось Общество изучения межпланетных сообщений. Сейчас можно лишь догадываться о чувствах, владевших в то время Ф. А. Цандером. Ни Общество, ни статья в журнале, ни многочисленные лекции и доклады не сдвинули с мертвой точки сами работы по космической тематике. Среди ученых он по-прежнему в этом вопросе одинок, окружен непониманием.

Ф. А. Цандер не сдается и решает продолжать самостоятельно работы по пропаганде космических полетов. С этой целью он задумывает научно-популярную книгу «Полеты на другие планеты и на Луну». В первой половине августа 1925 года он написал оглавление, предисловие, введение и детальный конспект этой книги. Ее главными целями Ф. А. Цандер считал: 1) «ознакомление широкого круга читателей с теми достижениями теоретического и практического характера, которые имеются налицо в данный момент и которые указывают на большую вероятность осуществления межпланетных путешествий в ближайшее время»; 2)' начальная подготовка научных работников для исследований по космической тематике.

К этому времени в архиве ученого уже имелось 650 страниц стенографического текста с его исследованиями. Ему было что сказать своим читателям. Нет слов – ему нужна была книга, но вряд ли научно-популярная. Ученому необходимо было привлечь внимание к своим работам, прежде всего научно-технического круга специалистов, убедить которых в своей правоте можно было лишь с помощью стройных рядов математических формул, результатами расчетов, что плохо согласовывалось с целями популяризации науки.

По-видимому, это обстоятельство понимал и сам Ф. А. Цандер, В сентябре 1925 года он приступил к написанию новой книги «Перелеты на другие планеты. Теория межпланетных путешествий». Это должен был бы быть капитальный труд, подводящий итог всему, что было им сделано по ракето- и астродинамике, по теории и конструкции двигателей и летательных аппаратов.

В октябре 1926 года Ф. А. Цандер перешел на работу в центральное конструкторское бюро Авиатреста (при заводе № 24). В том же месяце он направил в научный отдел Главнауки заявление с просьбой отпустить средства на продолжение его работ. К заявлению он приложил ряд своих статей, расчетов и чертежей. Все эти материалы были направлены из Главнауки на отзыв профессору В. П. Ветчинкину.

Медленно потянулось для Ф. А. Цандера время в ожидания ответа. Примечательно, что в этот период ученый получил письма от томских студентов Н. Мервецова и В. Яковлева и от ленинградского военнослужащего С. Новикова с просьбой направить их на ракете в межпланетное путешествие. Письма были незатейливые, искренние, и они порадовали ученого.

Наконец в феврале 1927 года – долгожданное известие. Сам профессор В. П. Ветчинкин сообщал ему о том, что он дал положительное заключение на материалы, присланные из Главнауки. Профессор в своем отзыве, в частности, писал: «Работы Ф. А. Цандера по расчету межпланетных путешествий и проекту межпланетного корабля, несомненно, стоят на одном из первых мест в мировой литературе по этому вопросу». И далее: «…я полагаю совершенно необходимым дать возможность Ф. А. Цандеру в кратчайший срок подготовить к печати и напечатать свои работы».

Свой отзыв В. П. Ветчинкин передал лично Ф. А. Цандеру, посоветовав ему при этом направить в Главнауку некоторые дополнительные результаты исследований по космической тематике. По-видимому, В. П. Ветчинкину принадлежали и идеи просить Главнауку о содействии в развертывании работ по межпланетным сообщениям в ЦАГИ или Авиатресте, а также в публикации книги объемом 40 – 44 печатных листа. Ф. А. Цандер последовал совету В. П. Ветчинкина и в марте 1927 года направил в Главнауку новое свое заявление, приложив к нему отзыв В. П. Ветчинкина и ряд своих материалов.

Несмотря на уже имеющийся положительный отзыв, эти материалы были вновь направлены на рецензирование, на этот раз профессору В. И. Яковлеву. Его заключение было однозначным и категоричным: «…нет оснований оказывать Ф. А. Цандеру содействие в печати его большой монографии… которая во многом, несомненно, будет содержать псевдонаучный материал». Специалисты Главнауки, получив два прямо противоположных отзыва о работах Ф. А. Цандера, не приняли никаких мер, чтобы восстановить истину, и 7 июля 1927 года направили ученому письмо, в котором сообщалось, что его ходатайство об издании книги «не представляется возможным удовлетворить». Грустная, но, увы, далеко не редкая история.

В письме сообщалось также, что если Ф. А. Цандер возбудит ходатайство перед Управлением ВВС о предоставлении ему места и возможности работать в Авиатресте или ЦАГИ, то Главнаука такое ходатайство поддержит, считая, что он является «специалистом-теоретиком по вопросам ракетных полетов».

По-видимому, Ф. А. Цандер узнал о мнении Главнауки, по крайней мере, за месяц до получения этого письма, так как еще 9 июня он написал письмо наркому К. Е. Ворошилову с просьбой разрешить ему проводить опыты по ракетной технике в Авиатресте или ЦАГИ. Вскоре ученого вызвал к себе заместитель наркома С. С. Каменев и в течение получаса расспрашивал о проведенных работах по межпланетным путешествиям и о планах на будущее. Беседа закончилась, по-видимому, обещанием С. С. Каменева поддержать ученого в случае, если к его работам положительно отнесется коллегия ЦАГИ.

10 октября Ф. А. Цандер пишет заявление председателю коллегии ЦАГИ профессору С. А. Чаплыгину с просьбой зачислить его в ЦАГИ для работ по межпланетной тематике. Через четыре дня Ф. А. Цандер направил письмо с просьбой о поддержке также и наркому просвещения А. В. Луначарскому.

Надо сказать, что 1927 год был для ученого годом надежд. В самом его начале, в феврале, в Москве состоялась Первая всемирная выставка проектов и моделей межпланетных аппаратов и механизмов, на которой демонстрировался и макет корабля-аэроплана Ф. А. Цандера (см. последнюю страницу обложки), привлекший всеобщее внимание. О его работах по космонавтике узнали и зарубежные коллеги. Казалось, пришла известность – начнутся и практические работы. Его обнадеживало и отношение В. П. Ветчинкина к его книге, хотя опубликовать ее не удалось. После разговора с С. С. Каменевым появилась надежда на получение возможности проводить эксперименты в Авиатресте или ЦАГИ.

Этот год, кстати, был юбилейным для ученого: ему исполнилось сорок лет, и около двадцати из них были безвозмездно отданы космонавтике. Много за это время сделано им в теории, но еще больше предстояло сделать, чтобы осуществить свою давнишнюю мечту о полетах на другие планеты.

НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Научные работы, проводившиеся Ф. А. Цандером в 20-е годы, по тематике можно разделить на три основных направления. Во-первых, он активно занимался конструкторской деятельностью, сосредоточив свои усилия на решении задач, связанных с поиском новых схем двигателей, ракет, а также с обсуждением возможностей для создания систем жизнеобеспечения и противометеоритной защиты. Во-вторых, ученый попытался получить первые методики расчета жидкостных ракетных двигателей и, наконец; в-третьих, провел обширные исследования по различным вопросам механики космического полета. Полученные им результаты и будут кратко рассмотрены в этом разделе и в двух последующих.

После разработки концепции своего корабля-аэроплана Ф. А. Цандер продолжал размышлять о других возможных ракетно-космических средствах. На Первой Международной выставке проектов и моделей межпланетных аппаратов и механизмов он представил макет корабля-аэроплана, имевший некоторые отличия от своего предшественника. Если в первом его проекте космическая ступень аппарата размещалась внутри постепенно сжигаемого самолета («аэроплана»), то макет представлял собой многоступенчатый самолет, последняя ступень которого, совершив космический полет, возвращалась на Землю, а все остальные использовались в качестве горючего.

В 1932 году Ф. А. Цандер опубликовал еще один проект, названный им «центральной ракетой, окруженной множеством боковых ракет и сосудов для горючего и кислорода». Сущность предложения ученого состоит в следующем. Одна центральная ракета (рис. 2, а) имеет двигатель, работающий на жидком кислороде и металлическом (металлизированном) горючем. Эта ракета окружена рядом других, боковых ракет (рис. 2, б), работающих на том же топливе, а также баками (рис. 2, в) с жидким кислородом. Боковые ракеты и баки располагаются на ветвях спиралей, служащих одновременно и трубопроводами для подачи топлива. Ф. А. Цандер отмечал, что «если нанизывать все большее число боковых ракет и сосудов на ветви спирали, то и высота полета все больше увеличивается».

Рис. 2. Схема одной центральной ракеты, окруженной множеством боковых ракет и топливными баками

После опорожнения баков их конструкция используется в качестве горючего (два бака показаны на рис. 2, а уже находящимися внутри центральной ракеты для своего расплавления). Ученый считал, что возможно достаточно большое количество вариантов такой схемы. В частности, он предлагал использовать пакет «центральных» ракет, которые в процессе полета втягиваются в одну «наиболее центральную ракету», расплавляются в ней и используются в качестве горючего.

Таким образом, Ф. А. Цандер в зародышевой форме высказал идею пакетной схемы ракет, нашедшей широкое практическое применение в ракетно-космической технике. Эта идея была развита М. К. Тихонравовым, предложившим использовать такую схему не для удобства сжигания ставших ненужными частей ракеты, а для обеспечения на борту необходимого запаса энергетики, то есть для решения несколько иной задачи по сравнению с решавшейся Ф. А. Цандером. Примером пакетной схемы ракеты может служить советская ракета-носитель «Восток», с которой связан начальный этап развития советской космонавтики.

В Архиве АН СССР хранится тетрадь Ф. А. Цандера, озаглавленная «Об использовании растений для получения энергии за ограниченное время». Записи в ней сделаны по стенографической системе Габельсбергера и относятся к периоду 1916 – 1931 годов. Это монография ученого, посвященная проблеме жизнеобеспечения в космосе. До ее расшифровки преждевременно говорить о его приоритетах в этой области, но некоторые предварительные выводы можно сделать на основе его скупых высказываний в других работах.

Как уже отмечалось, еще в 1907 году Ф. А. Цандер пришел к идее организации на борту космического аппарата садика для выращивания продуктов питания. Познакомившись с работой К. Э. Циолковского (а может быть, и раньше), он понял целесообразность создания на космическом аппарате замкнутого круговорота веществ. Растения должны давать космонавтам продукты питания, очищать воздух, вырабатывать кислород и поглощать углекислый газ. Отходы жизнедеятельности экипажа должны использоваться для выращивания растений.

Русский ученый И. А. Арциховский в 1911 году для изучения физиологических особенностей корневых систем растений предложил использовать метод «воздушной культуры», сейчас известный под названием «аэропоника». Ф. А. Цандер был первым, кто предложил использовать этот метод для выращивания продуктов питания на борту космического аппарата. Некоторые исследователи творчества ученого предполагают также, что ему принадлежит приоритет и в идее раздвижения растений в процессе их вегетации. Этот вопрос, однако, требует дополнительного изучения.

Из книги известного популяризатора идей космонавтики И. Я. Перельмана Ф. А. Цандер узнал о предложениях некоторых исследователей использовать для передвижения летательных аппаратов в атмосфере Земли силы давления солнечного света или (в современной терминологии) «солнечного паруса». Проведя соответствующие расчеты, И. Я. Перельман понял их ошибку и отверг идею как нецелесообразную. Ф. А. Цандер, заинтересовавшись «солнечным парусом», решил применять его для передвижения в космосе.

Приоритет Ф. А. Цандера в этом вопросе состоит, следовательно, в том, что он предложил известное конструктивное решение использовать для новых целей. В своих работах ученый рассмотрел несколько конструкций «солнечного паруса», наиболее целесообразная из которых была подробно описана им в 1924 году в неопубликованном варианте статьи «Перелеты на другие планеты».

«Солнечный парус» по замыслу ученого должен был иметь площадь 1 квадратный километр при толщине экрана 0,01 миллиметра и массу – триста килограммов. «Парус» должен был иметь центральную ось и некоторый набор силовых элементов, поддерживающих его форму. Ф. А. Цандер отмечал, что толщина экрана может быть еще меньше, так как Т. Эдисону удалось изготовить никелевые листы толщиной 0,001 миллиметра и размером 3200 квадратных метров.

В настоящее время проводятся достаточно широкие исследования по проблеме использования «солнечного паруса». В США, например, он длительное время рассматривался в качестве возможного варианта движителя для космического аппарата, предназначенного для полета к комете Галлея (как известно, к этой комете американские аппараты запущены не были).

Ф. А. Цандер считал также целесообразным направлять на «солнечный парус» космического аппарата поток света, собранный вторым «парусом», расположенным на некоторой промежуточной межпланетной станции. Эта его идея перекликается с современными предложениями об использовании для разгона космического аппарата искусственного лучистого (лазерного) «ветра», обеспечивающего существенно большее давление на поверхность, чем солнечные лучи. Ученый попытался разработать и основы теории движения космических аппаратов «под солнечным парусом». Эти работы Ф. А. Цандера носили пионерский характер.

С появлением практической космонавтики стало понятно, что вероятность встречи космического аппарата с крупным метеоритом весьма мала, поэтому пилотируемые полеты достаточно безопасны. В 20-е годы основоположники ракетно-космической техники были озабочены проблемой противометеоритной защиты и в той или иной степени ее обсуждали. Однако, как это ни странно на первый взгляд, работы многих из них в этой области были попросту слабыми, что мало согласуется с весьма интересными их идеями, касающимися, например, жидкостных ракетных двигателей, конструкции ракет и пр.

Г. Оберт считал, что в случае пробоя метеоритом корпуса космического аппарата следует закрыть получившееся отверстие каучуковой накладкой. В одной из рукописей Р. Годдарда, относящейся к 1907 году, высказывается такая идея: «…наипростейшим средством защиты… от метеоритов будет использование одного из потоков метеоритов в качестве экрана. Если выбрать поток, орбита которого пересекает орбиту Земли и орбиту планеты, которую желательно достичь, а затем проникнуть в самую толщу этого потока во время прохождения мимо Земли и если держаться как можно ближе к этой части потока во время перелета, то, вероятно, сам поток помешает другим метеоритам вторгнуться в него и нанести повреждения аппарату».

Несравненно более серьезно подошел к решению этой проблемы Ф. А. Цандер. Он, в частности, предлагал окружить космический аппарат шаром из тонких металлических листов, наэлектризованных отрицательным зарядом. Мелкие метеороиды будут заряжаться от шара и, следовательно, отталкиваться от него. Такая конструкция в настоящее время не расценивается как перспективная для противометеоритной защиты, но она может рассматриваться как вариант защиты от солнечных космических лучей. Ее недостаток состоит в том, что масса всего устройства (шар, машина типа Ван де Граафа, изоляторы) оказывается чрезмерно большой.

Второй способ защиты, предложенный ученым, состоял в использовании катодных лучей, которые направляются навстречу метеороиду, подзаряжают его и в результате отклоняют от курса космического корабля. Ф. А. Цандер считал, что необходимые при этом запасы энергетики можно получить путем подогрева воды в котле солнечными лучами, собранными системой зеркал, превращением воды в пар и использованием последнего в паровой машине, приводящей в действие динамо-машину. От нее должен был работать прибор; излучающий поток заряженных частиц. По современным представлениям такая система может быть эффективной для метеороидов весьма малой массы (2 · 10^-8 грамма) и требует потенциала от источника излучения 10 миллионов вольт. В настоящее время для защиты от метеороидов на космических аппаратах обычно устанавливаются специальные экраны, при соударении с которыми эти частицы теряют свою энергию.

РАСЧЕТЫ НЕИЗВЕСТНОГО

В 1924 году Ф. А. Цандер приступил к разработке методик расчета жидкостных ракетных двигателей. Его работы в этой области были обширны и не прекращались, по существу, до конца его жизни. Несмотря на кажущуюся простоту конструктивной схемы и принципа работы ракетного двигателя, он представляет собой чрезвычайно наукоемкий объект. В его камере продукты сгорания находятся в условиях весьма высоких температур, давлений и скоростей движения. Столь уникальная среда не встречается ни в природе, ни в каких-либо промышленных установках, технических средствах и пр. Поэтому к моменту появления идеи жидкостных ракет естественная наука не изучала особенностей процессов, подобных тем, которые лежали в основе работы жидкостного ракетного двигателя.

Однако для создания последнего такие знания были крайне желательны. Получался своего рода заколдованный круг: для разработки двигателей необходимо было изучить закономерности процессов, сопровождавших их работу, но для этого требовалось уже иметь работающий двигатель, с тем, чтобы исследовать эти процессы. Выход из этого противоречия состоял в проведении чисто эмпирических разработок жидкостных ракетных двигателей при отсутствии научных исследований.

Именно такой подход и был реализован на практике, когда пионеры ракетной техники различных стран стали создавать свои двигатели на основе лишь собственных, порой интуитивных, представлений, методами, которые лучше всего можно охарактеризовать как методы проб и ошибок.

Ф. А. Цандер попытался подойти к этому вопросу с другой стороны. Если существующие научные знания не позволяют создать точные методики расчета жидкостных ракетных двигателей, рассуждал он, почему бы не разработать приближенные методики в надежде, что с появлением двигателей можно будет внести в расчетные формулы соответствующие коррективы.

В ракетных двигателях, так же как и в других тепловых машинах, используется химическая энергия топлива, высвобождающаяся в результате реакции горения. Для расчетов двигателей необходимо уметь рассчитывать состав продуктов сгорания топлива. Методики подобного рода расчетов существовали в 20-е годы для поршневых двигателей, где тепловые процессы протекали при невысоких давлениях и при сравнительно низких температурах. В первых ракетных двигателях величина давления продуктов сгорания также была низкой, а температура, наоборот, высокой.

Однако при таких условиях оказывается заметным явление, называемое диссоциацией продуктов сгорания, то есть процесс разложения молекул окислов на атомы и радикалы. Этот процесс сопровождается поглощением тепла, поэтому располагаемая энергия будет в этом случае меньше теоретической химической энергии ракетного топлива. Сделав ряд допущений, Ф. А. Цандер разработал первую, хотя и приближенную, методику расчета состава продуктов сгорания с учетом их диссоциации. Кроме того, он провел расчеты по обеим методикам (с учетом и без учета процесса диссоциации) и сделал в целом правильный вывод об областях их применимости.

Ф. А. Цандер привлек внимание специалистов к явлению, называемому сейчас рекомбинацией продуктов сгорания. Он отмечал, что при расширении последних в сопле двигателя их температура будет понижаться и часть тепла, затраченного на диссоциацию, станет выделяться обратно за счет рекомбинации. Это явление не исследовалось в 20-е годы XX века в теории газовых и паровых турбин. Ученый, конечно, не имел возможности самостоятельно решить эту задачу и ограничился лишь ее постановкой.

Он предложил также проводить тепловые расчеты жидкостного ракетного двигателя с помощью специальных (энтропийных) диаграмм, существенно уменьшающих трудоемкость вычислений. Эта его идея нашла в дальнейшем широкое распространение в расчетной практике.

Высокие температуры продуктов сгорания потребовали действенных мер по защите стенок камер двигателей от разрушения. Поэтому не случайно этому вопросу пионеры ракетной техники также уделяли особое внимание. Их идеи в этой области были довольно многочисленны и охватывали, по существу, все способы тепловой защиты, применявшиеся в различных технических средствах и промышленных установках того времени. Правда, не все эти идеи были целесообразны.

Так, например, одно время предлагалось размещать камеры двигателей в баке с жидким кислородом, чтобы тот охлаждал их стенки своей низкой температурой. Однако жидкий кислород – это криогенная жидкость, имеющая весьма низкую температуру кипения, и она не способна воспринимать много тепла от камеры двигателя, поскольку при больших тепловых нагрузках быстро начинает закипать, поглощая при этом лишь сравнительно небольшую часть тепла камеры. Образующийся в результате пар оттеснял жидкость от стенки камеры, охлаждение ее нарушалось, так что она могла прогореть.

Ф. А. Цандер не стал высказывать новых идей по проблеме охлаждения. Быстро разобравшись в достоинствах и недостатках всех существовавших предложений, он остановил свое внимание на одном из самых эффективных способов охлаждения, нашедшего впоследствии широкое распространение и с успехом применяющегося в настоящее время, Сущность этого способа, предложенного в 1903 году К. Э. Циолковским и получившего название регенеративного охлаждения, состоит в следующем. На внешней стенке камеры двигателя делаются специальные каналы (или она окружается специальным кожухом), по которым движется один из компонентов топлива и снимает тепло с этой стенки (то есть происходит ее охлаждение). Далее хладагент (компонент топлива) направляется в камеру, где и сгорает.

Достоинство этого метода состоит в том, что охлаждение осуществляется самим топливом, а не некоторой дополнительной жидкостью, масса которой идет за счет массы полезной нагрузки ракеты. Кроме того, при таком охлаждении практически отсутствуют неоправданные потери энергии продуктов сгорания. Иначе говоря, тепло, поступившее на стенку камеры двигателя, не рассеивается в окружающее пространство, а вновь направляется в камеру – происходит регенерация тепла, откуда и название метода (регенеративное охлаждение).

Ф. А. Цандер был первым, кто попытался создать методику расчета такого охлаждения. Задача эта была трудной, существовавшие в то время эмпирические формулы были получены для расчетов тепловых потоков в условиях, резко отличавшихся от характерных для камер жидкостных ракетных двигателей. При отсутствии каких-либо других предпосылок ученый основал свою методику на этих формулах. Правда, расчеты по ней были столь неточны, что не могли служить в качестве инструмента для выбора конкретных параметров системы охлаждения.

Однако на основе методики Цандера исследователи могли лучше понять особенности распределения теплового потока по длине камеры двигателя, характер влияния отдельных параметров на процесс теплопередачи. Эта методика, не давая точных по своей абсолютной величине значений тепловых потоков, могла с успехом использоваться при сравнительном анализе таких важных аспектов, как выбор наиболее эффективного топлива с точки зрения проблемы охлаждения, выбор формы (или размера) камеры, при которой решение этой проблемы оказывается проще, и т. д.

Ф. А. Цандер провел обширные теоретические исследования по проблеме использования металлизированного топлива. Он в целом правильно представлял себе физическую основу преобразования энергии топлива в кинетическую энергию струи и особенности истечения продуктов сгорания при применении такого топлива. Он считал, что в продуктах сгорания металлизированного топлива должны присутствовать «летучие» вещества, которые будут увлекать твердые частицы и воспринимать их энергию. При этом скорости «летучих» и конденсированных (жидких частиц или твердых частиц окислов) будут различны, и их поток будет динамически неравновесным.

Ученый также считал, что теплота от частиц к газу может переходить только в результате теплообменных процессов, а значит, и температуры частиц и газа различны. Следовательно, потоки продуктов сгорания будут также и термически неравновесны. Из-за всего этого возникают некоторые потери в экономичности двигателя по сравнению с однородной струей при той же калорийности топлива. Ф. А. Цандер показал, что степень отставания по скорости частиц от газа зависит от размеров и удельной массы частиц: чем они мельче и легче, тем меньше будет отставание, а значит, меньше будут и потери в скорости истечения.

Кроме того, он обратил внимание и на тот факт, что отставание частиц от газа оказывается меньше в случае более длинного сопла. К сожалению, изучение вопроса о тепловой неравновесности Ф. А. Цандер прервал, не доведя его до логического конца. Его исследования по металлизированному топливу имели пионерский характер и нашли свое развитие на современном этапе.

Большой интерес вызвала у современных специалистов « идея ученого об использовании на ракетных и реактивных двигателях устройства, названного им «обратным конусом». О принципе действия последнего он писал: «…воздух или в общем случае какие-либо газы подогреваются под определенным давлением, затем расширяются адиабатически, политропически или, следуя какому-нибудь другому закону, ускоряют движение в раструбе (сопле. – Г. С.), причем ими достигается весьма низкое давление. Затем газы опять сжимаются, замедляя движение в другом раструбе. Процесс происходит опять по какому-либо закону: в частности, он может быть изотермическим или почти адиабатическим. Основное при этом, что во время сжатия от газов должно отводиться весьма большое количество теплоты».

Рис. 3. Диаграмма ракетного двигателя с обратным конусом

Другими словами, если расширяющаяся часть сопла перейдет в сужающуюся («обратный конус»), то скорость истечения газов из последней будет выше, чем без «обратного конуса». При этом необходимо только интенсивно охлаждать этот конус, и, чем глубже охлаждение, тем лучше. На диаграмме PV (рис. 3) для случая теоретически идеального термодинамического цикла ракетного двигателя его работа при использовании обратного конуса будет выражаться площадью ABCEFD, которая больше площади ABCD (работа без обратного конуса) на величину CEF (эффект обратного конуса). На участке EF происходит интенсивный отвод тепла от обратного конуса.

На основе этих представлений Ф. А. Цандер разработал проект струйного нагнетателя (рис. 4) для получения сжатого воздуха. По трубе H под большим давлением подается некоторый нагретый газ, скажем, продукты сгорания топлива двигателя или специально сожженного топлива. В закритической части сопла J этот газ расширяется, а в обратном конусе L сжимается до давления атмосферного воздуха. В пространстве между трубой Н и окружающим ее кожухом А движется атмосферный воздух.

Рис. 4. Схема струйного двигателя

На участке AC он подогревается от трубы, затем расширяется (в J) и, наконец, сжимается в обратном конусе и через отверстие О покидает нагнетатель. Последний снабжен либо охлаждающими ребрами Р, либо каким-нибудь иным устройством для отвода тепла. В конце цикла воздух оказывается сжатым до нужного давления, что и требовалось обеспечить.

Ф. А. Цандер обратил внимание на то обстоятельство, что его нагнетатель представляет собой своего рода реактивный двигатель, тяга которого создается, во-первых, во внутреннем контуре горячими газами, а, во-вторых, в контуре внешнем – воздухом. Он разработал два варианта такого двигатели, не имевших принципиального отличия от струйного нагнетателя.

Расчеты идеальных процессов показывали, что выигрыш в экономичности двигателей за счет использования обратного конуса может быть значительным. Однако исследования, проведенные для условий, максимально соответствующих имеющим место на практике, показали, что, к сожалению, всевозможные потери, связанные с использованием внешнего регенеративного Охлаждения «обратного конуса», компенсируют выигрыш, предсказанный расчетом идеальных процессов. Поэтому это устройство до сих пор не находит практического применения.

Вместе с тем, некоторые исследователи считают, что обратный конус будет эффективным, если его охлаждение осуществлять путем добавления в продукты сгорания веществ, поглощающих много тепла. Дело за дальнейшими исследованиями.

КОСМИЧЕСКИЕ ТРАССЫ

Если работы Ф. А. Цандера по теории ракетных двигателей были ограничены отставанием естественной науки, не изучавшей еще процессов, подобных тем, которые имеются в камерах жидкостных ракетных двигателей, то для его исследований по астродинамике существовала прочная основа из достижений в области механики небесных тел. Его исследования по астродинамике обширны и охватывают значительный период жизни, причем большинство из них были выполнены в первой половине 20-х годов. Опубликованные к тому времени работы К. Э. Циолковского, Р. Годдарда; Г. Оберта не содержали расчетов траекторий полета на другие планеты (хотя попытки таких расчетов были сделаны).

Исключение составляет работа Р. Эсно-Пельтри «Соображения о результатах неограниченного уменьшения веса двигателей», опубликованная в 1913 году. В ней были приведены результаты расчетов времени полета на Марс и Венеру. Однако французский ученый ограничил свои рассуждения достаточно простым и нереальным случаем равномерного и прямолинейного движения космического аппарата со скоростью 10 километров в секунду. Это означает, что он не учитывал влияния солнечного притяжения на движение космического аппарата и рассматривал большую скорость, соответствующую большому энергетическому расходу.

Логически первая задача, встававшая на пути формирования астродинамики как науки, заключалась в разработке методов расчета траекторий полета. Сказанное, конечно, не означает, что деятельность Ф. А. Цандера имела период, когда он занимался только разработкой методов расчета, и период, на протяжении которого он лишь использовал эти методы для анализа траекторий. Каждая задача требовала разработки своего метода, поэтому усилия ученого в области методик расчета и анализа с их помощью траекторий полета были неразрывно связаны. Однако разработка метода всегда предшествует решению задачи.

Многие предложенные Ф. А. Цандером методы хотя и претерпели некоторые изменения в своём конкретном выражении, тем не менее, в аспекте их основных идей входят в арсенал методов современных специалистов проектно-баллистических отделов КБ и НИИ.

В небесной механике была известна идея разбиения всего космического пространства на характерные области, отличающиеся одна от другой некоторыми условиями, оказывающими определяющее влияние на движение небесных тел. Ф. А. Цандер адаптировал эту идею применительно к расчетам траекторий космических аппаратов. Он предложил четыре области полета с различными особенностями движения в каждой из них. Первая из них простирается от поверхности Земли до пределов земной атмосферы. Вторая область начинается в Наивысших слоях атмосферы (примерно на высоте 70 – 100 километров, как отмечал ученый) и кончается там, где становится преобладающим притяжение Солнца или Луны по сравнению с притяжением Земли.

Третья область отличается от второй тем, что в ней действует притяжение двух или трех небесных тел (Земля, Солнце и Луна). Эта область – промежуточная и в современной расчетной практике вводится не всегда. Ф. А. Цандер тоже понимал необязательность ее использования для решения некоторых задач. В четвертой области преобладающим является притяжение Солнца.

Эти области обычно называют грависферами, а метод, основанный на их использовании, известен под названием метода грависфер. Он имеет для расчетной практики большое значение, так как позволяет рассчитывать траектории отдельно для каждой области, а затем состыковывать полученные решения, то есть «склеивать» отдельные участки в одну общую траекторию. При этом Ф. А. Цандер осуществлял подобную «склейку» так же, как это сейчас делается в современной практике.

Рассуждал он примерно так. Чтобы долететь до планеты назначения, космическому аппарату необходимо сообщить некоторую скорость, превышающую на определенную величину (добавочную скорость) ту минимальную скорость, которая достаточна для выхода из грависферы планеты старта (то есть области, в которой определяющей силой, действующей на аппарат, является сила притяжения этой планеты, например Земли). Эту добавочную скорость он определял как разность относительных (по отношению к Солнцу) скоростей движения космического аппарата в момент выхода из грависферы планеты старта и самой этой планеты (Земли). Определив эту величину, ученый далее из анализа движения аппарата в четвёртой области (где преобладающим является притяжение Солнца) находил величину начальной скорости, которую необходимо сообщить ракете у поверхности Земли, чтобы аппарат достиг другой планеты.

Мы привыкли к представлению о том, что то или иное явление либо существует, либо нет, и наш разум противится восприятию утверждения об одновременном существовании и отсутствии явления. Однако примерно такое утверждение лежит в основе разработанного Ф. А. Цандером приближенного метода, известного сейчас под названием метода грависфер нулевой протяженности.

Идея метода чрезвычайно плодотворна и состоит в следующем. Допустим, что и планета старта, и ее грависфера отсутствуют, а сам космический аппарат находится в центре этой отсутствующей планеты: Пусть у планеты назначения грависфера также имеет нулевую протяженность. Задача расчета состоит в выборе таких параметров гелиоцентрического участка траектории (то есть участка, где преобладает притяжение Солнца), чтобы аппарат попал в точку, в которой находятся центр планеты назначения.

С методической точки зрения представляется чрезвычайно важной мысль ученого о том, что еще при движении космического аппарата там, где преобладает притяжение планеты старта, направление и скорость его полета можно легко регулировать, чтобы уже на границе грависферы планеты они будут теми, какие необходимы для начала полета в грависфере Солнца. На основе этого положения появляется возможность находить целесообразные участки траекторий полета в области, где преобладает притяжение Солнца, без предварительного расчета движения космического аппарата в грависфере Земли (планеты старта).

Перечисленные методические положения не исчерпывают всего многообразия достижений ученого в этой области. Ф. А. Цандер, например, умело оперировал понятием, эквивалентным современному понятию характеристической скорости космического аппарата, широко и полно использовал решение задачи двух тел, применял приближенный метод сведения задачи многих тел к последовательному решению задачи двух тел.

На основе разработанных методов анализа Ф. А. Цандер исследовал различные схемы космических полетов и получил ряд весьма интересных результатов. В обычных земных условиях, представляется противоестественным утверждение о том, что путь, например из Москвы в Ленинград, будет, энергетически более выгодным, если сначала заехать во Владивосток. Между тем космический перелет по такой, казалось бы, нерациональной схеме, как показал Ф. А. Цандер, может оказаться как раз наиболее рациональным, если использовать гравитационное поле некоторой промежуточной планеты, в котором космический аппарат в результате притяжения этой планеты либо изменяет нужным образом свою траекторию, либо получает некоторую добавочную скорость. Эта идея ученого известна сейчас под названием гравитационного маневра.

Впервые подобный маневр был осуществлен в 1959 году при полете советской автоматической станции «Луна-3» и с тех пор не раз использовался в практике космических полетов. Так, например, по проекту «Вега» был осуществлен гравитационный маневр пролетного аппарата в поле тяготения Земли, с тем, чтобы он встретился далее с кометой Галлея. А американский космический аппарат «Вояжер-2», который в 1989 году совершит пролет около Нептуна, предварительно осуществил несколько гравитационных маневров, пролетая соответственно около Юпитера, Сатурна и Урана.

Специалистам по баллистике космических полетов хорошо известны так называемые траектории Гомана, однако мало кто из них знает о том, что идея таких траекторий независимо от В. Гомана была выдвинута Ф. А. Цандером в одной из его рукописей. Суть этой идеи состоит в следующем. Допустим, что необходимо осуществить перелет между двумя орбитами планет, лежащими в одной плоскости. В первом приближении можно считать, что так расположены, например, орбиты Земли и Марса. Для этого случая Ф. А. Цандер показал, что энергетические затраты на этот перелет будут минимальными, если траектория будет представлять собой эллипс, касающийся орбит Земли и Марса (рис. 5).

Рис. 5. Схема полета к Марсу: 1 – орбита Марса, 2 – орбита Земли, 3 – траектория полета

Если во время перелета космическому аппарату в точке а на орбите Земли сообщить импульс, то аппарат перейдет на эллиптическую орбиту и, коснувшись орбиты планеты назначения, вернется в исходную точку a, продолжая вращаться вокруг Земли по этой орбите. Для того чтобы он остался на орбите Марса, ему необходимо сообщить еще один импульс в точке b. Ф. А. Цандер рассмотрел обе эти схемы полета, в то время как В. Гоман в своей книге «Возможность достижения небесных тел» ограничился анализом лишь двухимпульсной схемы полета.

Ф. А. Цандер проводил расчеты схем полета, при которых вся необходимая для достижения планеты назначения скорость сообщается космическому аппарату в непосредственной близости Земли (на околоземной орбите). Такие схемы широко используются в настоящее время.

Рассматривая пилотируемые межпланетные полеты, Ф. А. Цандер не мог, разумеется, пройти мимо вопросов, связанных с возвращением космических аппаратов на Землю. Он разработал универсальный метод расчета, позволяющий представлять траекторию полета к планете цели с возвращением как совокупность двух траекторий: полета к цели и возвращения обратно. Основная его идея состояла в том, чтобы найти такие схемы перелетов, при которых легко решается вопрос о возвращении на Землю. Для этого следовало связать между собой кинематические и временные характеристики траекторий космического аппарата и Земли.

Он выбрал такую схему перелета, когда аппарат, сделав целое число оборотов вокруг Солнца, попадает при своем возвращении в окрестность Земли в ту же точку гелиоцентрической траектории, из которой он начинал движение. При этом необходимо, чтобы за время полета аппарата Земля сделала определенное целое число оборотов вокруг Солнца. Эта схема полета не требует запаса топлива (кроме затрат на коррекцию орбиты и спуск с орбиты) для возвращения к Земле. Такие траектории известны сейчас под названием модифицированных траекторий Крокко.

Соответствующий доклад Л. Крокко об этих траекториях состоялся лишь в 1956 году, в то время как Ф. А. Цандер широко рассказывал о них в своих лекциях еще в 1926 году.

Ф. А. Цандер обосновал положение о том, что для преодоления тяготения небесного тела, вокруг которого движется по орбите космический аппарат, целесообразно последнему сообщать ускорение в моменты, когда его скорость максимальна. Он также показал, что можно сократить время полета на Марс при незначительном увеличении расхода топлива, если лететь по эллипсу, близкому к касательному.

Вот вкратце те основные теоретические положения, которые были получены ученым в 20-е годы. Остается только сожалеть, что большинство из них так и не были в свое время опубликованы.

ВПЕРЕД – НА МАРС!

Хлопоты Ф. А. Цандера не остались безрезультатными. В конечном итоге ему разрешили проводить некоторые опыты в Авиатресте, которые он начал с исследований, направленных на использование в ракетных двигателях металлического горючего. Осенью 1928 года он изготовил ряд сплавов на основе магния и несколько распылителей, предназначенных для подачи металлического порошка в камеру. Об этих своих опытах он 30 ноября доложил на заседании комиссии по научному воздухоплаванию при Московской аэрологической обсерватории. Его доклад был встречен с большим вниманием, ученому предложили построить метеорологическую ракету с высотой полета 20 – 40 км.

В этот период Ф. А. Цандер особенно много работал и сильно переутомился. В довершение к этому в его семье произошло несчастье: его трехлетний сын заболел скарлатиной, а в больнице, куда его положили на лечение, он заразился другими болезнями и умер. Ф. А. Цандер сам заразился скарлатиной и длительное время лечился, находясь буквально между жизнью и смертью.

Выздоровев, он вернулся к своей работе и сосредоточил свои усилия на создании реактивного двигателя. 30 сентября 1929 года он писал: «После того как мною были произведены все теоретические расчеты, я должен был практически проверить принятые мною методы, расчеты и получить первые экспериментальные результаты, необходимые для создания второго двигателя увеличенной мощности. В связи с тем, что средств было недостаточно, неожиданно у меня появилась идея перестроить паяльную лампу под первый реактивный двигатель».

Рис. 6. Схема двигателя ОР-1

В октябре он провел окончательный расчет этого двигателя, известного в научной литературе под названием ОР-1 (опытный реактивный, первый). В соответствии с расчетом двигатель (рис. 6), работал на бензине и сжатом воздухе, Должен был потреблять 1,76 грамма топлива в секунду и развивать тягу 1,4 ньютона при скорости истечения продуктов сгорания, достигающей 840 метров в секунду.

Конструкцию своего первенца ученый описал таким образом: «Насадка (паяльной лампы. – Г. С.) была мною перестроена и окружена кожухом, в который впускался воздух под давлением. Внутри кожуха при помощи особой трубки устроено пространство для сгорания. На конце этой трубки была приделана коническая сменяемая насадка (сопло. – Г. С.) для получения скоростей истечения больших, чем скорость звука.

Медная трубка для жидкого бензина была заменена более длинной и охватывала витками коническую насадку для подогрева бензина. Кроме того, бак был снабжен манометром для измерения давления подачи бензина и ниппелем для впуска воздуха. К баку был приделан термометр для измерения температуры крышки бака. Для регулирования расхода горючего имелся специальный кран. Сжатый воздух для горения и охлаждения камеры сгорания подавался в охладительный тракт через штуцер, присоединенный к кожуху впереди сопла. Зажигание смеси производилось с помощью электрической свечи, впаянной в головку».

В жизни ученого было несколько определяющих моментов, когда происходило коренное преобразование его деятельности. Вспомним, в годы учебы в Рижском городском реальном училище он перешел от пассивного к активному способу получения знаний. В 1912 году он стал исследователем, впервые сделав ряд смелых научных выводов; в начале 20-х годов разработал собственную концепцию космического полета, повлекшую за собой и изменения в характере его деятельности. Создание двигателя ОР-1 стало очередным качественным скачком в жизни Ф. А. Цандера – свои теоретические исследования он дополнил инженерно-практическими работами по ракетной технике.

Двигатель хорошо работал, и до середины июля 1932 года он 59 раз подвергался огневым испытаниям. С его появлением авторитет Ф. А. Цандера в научных кругах резко возрос. Те организационные вопросы, которые он до этого не мог решить несмотря ни на какие свои усилия, теперь решались с завидной быстротой и легкостью. Прежде всего, ученый сосредоточил свои усилия на подготовке кадров по ракетно-космической специальности.

В марте 1930 года аэромеханический факультет МВТУ и часть одного из факультетов Московского механического института имени М. В. Ломоносова были преобразованы в Высшее аэромеханическое училище (ВАМУ, позже МАИ). 16 апреля Ф. А. Цандер становится преподавателем механики в этом училище. С 31 августа 1930 года по 20 июля 1931 года он читает лекции по прикладной механике в шести группах самолетостроительного факультета МАИ. Осенью 1930 года по инициативе ученого организуется ракетная секция в студенческом авиакружке имени Н. Е. Жуковского (АКНЕЖ) этого института. Первое занятие секции «ракетчиков» состоялось 26 октября 1930 года, и до апреля 1932 г. Ф. А. Цандер провел около 40 занятий. В январе 1931 года ученый организует секцию реактивных двигателей в авиационном научно-техническом Обществе МАИ (АНТО, бывшее АКНЕЖ) и становится ее руководителем.

Второе направление его деятельности состояло в продолжении практических работ по ракетной технике. В декабре 1930 года он поступает на работу в только что выделившийся из ЦАГИ Институт авиационного моторостроения, где работает в должности старшего инженера. Здесь он сформировал небольшую бригаду для исследования реактивных двигателей.

В то время в нашей стране большую и полезную работу проводило добровольное общество Осоавиахим, оказывавшее в ряде случаев материальную помощь отдельным изобретателям.

Ф. А. Цандер решил заинтересовать это Общество своими работами. Хорошо работающий ОР-1 в этом вопросе был лучшим агитатором, и в июле 1931 года при Осоавиахиме начинает создаваться Бюро изучения реактивного движения (БИРД), председателем которого должен был стать Ф. А. Цандер. По-видимому, в этот период он познакомился с С. П. Королевым, который был уже довольно известным специалистом в области авиации, разработавшим ряд планеров и проект легкомоторного самолета. Вскоре, с 1 по 20 сентября 1931 года, вместо БИРД была образована общественная Группа изучения реактивного движения (ГИРД). Первым руководителем этой группы был назначен Ф. А. Цандер; а С. П. Королев стал председателем технического совета.

18 ноября 1931 года Ф. А. Цандер подписал в ЦС Осоавиахима «Социалистический договор на укрепление обороны СССР», предусматривавший разработку и испытания ракетного двигателя ОР-2 в составе ракетопланера РП-1. В 1932 году ГИРД из общественной превратился в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию со своим штатом и производственной базой. Руководителем ГИРД стал С. П. Королев, а Ф. А. Цандер возглавил первую бригаду, хотя фактически выполнял обязанности главного инженера. Сбылась мечта ученого – впервые за многие годы он получил возможность работать в специализированной организации по ракетной технике.

Многие работы ГИРД велись в рамках развития идей Ф. А. Цандера и в той или иной мере были направлены, в конечном счете, на разработку концепции корабля-аэроплана. Руководимая им (первая) бригада занималась опытами с ОР-1, в частности проводила эксперименты по сжиганию металлического горючего в воздухе. С 1931 года в этой бригаде разрабатывался и затем испытывался жидкостный ракетный двигатель OP-2, а позже и первая ракета, работавшая на жидких компонентах топлива, – «ГИРД-Х».

Во второй бригаде под руководством М. К. Тихонравова велись работы по созданию ракеты «09» на гибридном топливе. Это направление находилось несколько в стороне от идей Ф. А. Цандера. Однако в этой бригаде была сделана попытка разработать авиационный; двигатель с насосной подачей жидкого кислорода и бензина. Идея двигателя принадлежала Ф. А. Цандеру.

Третья бригада, руководимая Ю. А. Победоносцевым, вела исследования в области прямоточных воздушно-реактивных двигателей, теория которых была разработана и в 1929 году опубликована Б. С. Стечкиным, Ф. А. Цандер предполагал использовать эти приспособленные к «летанию в воздухе двигатели» на первой ступени своего корабля-аэроплана. Четвертая бригада под руководством С. П. Королева готовила планер РП-1 конструкции В. И. Черановского к полету с ракетным двигателем ОР-2.

Несмотря на свою большую производственную нагрузку, Ф. А. Цандер по-прежнему уделял значительное; внимание вопросу о подготовке специалистов по ракетной специальности. В 1932 году при ГИРД были организованы курсы по реактивному движению, на которых он совместно с другими видными учеными – В. П. Ветчинкиным, Б. С. Стечкиным, В. В. Уваровым и другими – читал свои лекции.

1932 год был по-настоящему счастливым для ученого не только потому, что в это время был организован, производственный ГИРД, но и потому, что в Государственном авиационном и автотракторном издательстве вышла его первая и единственная книга «Проблема полета при помощи реактивных аппаратов». Еще в конце 1929 года советские ученые получили приглашение от Нидерландского королевского клуба принять участие в V Международном конгрессе в Гааге и выступить с докладом.

Ф. А. Цандер заинтересовался этим приглашением и написал большой доклад «Проблемы сверхавиации и очередные задачи по подготовке к межпланетным сообщениям». В феврале 1930 года этот доклад обсуждался на техническом совещании в Авиатресте, затем был переведен на французский язык для отсылки в Гаагу. Однако вскоре было, принято решение никого на Конгресс не посылать в связи с тем, что ни Авиатрест, ни ЦАГИ работ по межпланетным сообщениям не вели. Тогда ученый решил переработать доклад и издать его в виде книги.

В книге «Проблемы полета при помощи реактивных аппаратов» Ф. А. Цандер не смог поместить все свои наиболее ценные работы. Поэтому ее содержание не отражает всех его достижений, полученных к тому времени. В ней рассматривалась его идея увеличения термодинамического цикла с помощью обратного конуса, принципы расчета жидкостных ракетных двигателей, обсуждался: вопрос об использовании металлического горючего в ракетах, приводился проект корабля-аэроплана и, наконец, анализировались некоторые вопросы ракето- и астродинамики:

Ученый предполагал издать также и еще одну книгу: «Расчет реактивных двигателей и их комбинаций с двигателями других видов» и даже заключил договор с издательством, но преждевременная смерть помешала ему осуществить свои планы.

Начавшиеся в 1931 году работы по созданию ОР-2 протекали успешно. По замыслу этот двигатель должен был развивать тягу в 980 ньютонов при давлении в камере 0,7 – 0,8 мегапаскалей и работать непрерывно в течение 60 секунд, используя бензин и жидкий кислород. В ходе работ было решено создать сначала двигатель с уменьшенной тягой (до 490 ньютонов), а затем (в случае успеха) увеличить ее.

Рис. 7. Схема двигателя ОР-2: 1 – бензиновый бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – кислородный бак; 4 – испаритель; 5 – камера сгорания; 6 – кран; 7 – помпа; 8 – водяной бачок; 9 – дополнительный нагрев; 10 – трос; 11 – ролик; 12 – азот под давлением; 13 – испаритель; 14 – цилиндр с горячей водой; 15 – азотный компенсатор (двойной линией показана циркуляция топлива, одиночной линией – воды, пунктирной линией – азота)

Этот ЖРД (рис. 7 и 8) состоял из цилиндрической камеры сгорания с коническим сверхзвуковым соплом имел вытеснительную систему подачи топлива, включавшую в качестве основных элементов азотный компенсатор – емкость с жидким азотом, служившим для вытеснения топлива из баков, и два испарителя для газификации жидкого кислорода. На головке камеры были предусмотрены струйные форсунки для впрыскивания топлива. Воспламенение осуществлялось от электросвечи. Тяга двигателя могла меняться по желанию пилота за счет изменения расхода топлива.

Рис. 8. Внешний вид двигателя ОР-2

Камера сгорания охлаждалась газообразным кислородом, сопло – водой. Вода, выходя из рубашки охлаждения, поступала в специальный бак, где отделялась от пара; затем она разделялась на три части, одна из которых шла к азотному компенсатору для газификации жидкого азота, а две другие поступали соответственно к испарителям, где газифицировался жидкий кислород, использовавшийся далее для наддува бака окислителя.

Работа двигателя ОР-2 должна была протекать следующим образом. В начальный момент азот под давлением собственных паров поступал через азотный компенсатор в бак горючего, создавал там избыточное давление, что и обеспечивало подачу бензина в камеру, сгорания. Окислитель подавался из бака под давлением собственных паров. После запуска двигателя вода, пройдя по тракту охлаждения сопла, нагревала далее азотный компенсатор и испарители. В результате жидкие азот и кислород газифицировались, и получавшийся газ использовался для вытеснения топлива из баков.

Азотный компенсатор представлял собой сосуд с жидким азотом, в котором размещался другой сосуд с теплой водой, поступавшей в него из рубашки охлаждения сопла. Если в системе подачи топлива давление падало, сосуд с водой с помощью специального механизма погружался в азотный бачок, что приводило к более интенсивной газификации азота и, следовательно, к повышению давления в баке горючего. При повышении этого давления больше определенной величины сосуд с водой, наоборот, извлекался из азотного бака, и давление понижалось.

На этом двигателе Ф. А. Цандером был предусмотрен ряд интересных конструктивных решений, многие из которых не применялись в то время другими пионерами ракетной техники. Так, например, прогрессивным для самолетных двигателей было дросселирование тяги, удачной была цилиндрическая форма камеры, интересно была решена проблема автоматического поддержания заданного уровня давления в камере, газификации жидкого кислорода перед подачей в камеру. Выбранные Ф. А. Цандером компоненты топлива были плохими хладагентами. Кроме того, камеры, имеющие такую малую тягу, при неорганизованном внутреннем охлаждении не удается охладить с помощью одного какого-либо компонента топлива, так как его расхода не хватает, чтобы обеспечить общий теплосъем с поверхности камеры. Поэтому, безусловно, целесообразным следует считать охлаждение сопла водой, хотя камеру сгорания, по-видимому, следовало бы охлаждать не газообразным кислородом, а бензином.

Ученый наметил весьма обширную программу холодных и огневых испытаний двигателя. 5 сентября 1932 года он впервые провел огневое испытание камеры (а не всей двигательной установки), но не на штатном топливе, а на бензине и воздухе. Она успешно проработала в течение одной минуты. Всего до 14 февраля 1933 года было проведено 25 холодных испытаний этого двигателя.

В январе 1933 года под руководством Ф. А. Цандера начались работы и по созданию жидкостной ракеты «ГИРД-Х». В соответствии с техническими условиями она должна была подниматься на высоту не менее 5,5 километра с полезной нагрузкой 2 килограмма. Ракета проектировалась первоначально в двух вариантах. Первый вариант проекта предусматривал использование металлического горючего, запасенного на борту в виде порошка, а также применение в качестве горючего металлоконструкции самой ракеты. Второй вариант ракеты разрабатывался только под двигатель, работающий запасенным порошкообразным металлическим горючим.

В обоих случаях предполагалось в качестве топлива применять также и бензин с жидким кислородом. Под руководством Ф. А. Цандера была разработана принципиальная схема ракеты, а также были проведены проектно-баллистические расчеты: определены центр тяжести, центр парусности, размеры хвостового оперения, устойчивость в процессе полета.

Ученый работал много и увлеченно, не давая себе времени на восстановление сил. Его любимым выражением стало «Вперед на Марс!» Он словно подстегивал им себя и других. Рассказывают, что однажды кто-то на двигатель ОР-2 повесил плакат с надписью «Вперед на Марс!». Ф. А. Цандер увидел его и радостно засмеялся. Несмотря на простоту двигателя, он все же знаменовал собой первые шаги советской науки и техники к покорению космоса.

Силы Ф. А. Цандера были на исходе. С. П. Королев и другие гирдовцы упорно уговаривали его поехать на отдых. В конце концов он согласился и в марте 1933 года отправился в Кисловодск. В дороге он тяжело заболел тифом, и 28 марта его жизнь оборвалась в самом ее расцвете. Как несправедлива порой бывает судьба к людям. Многие годы ученый шел к своей мечте, совмещая исследования по космической тематике с основной работой на различных предприятиях, предпринимая колоссальные усилия для развертывания практических работ в этой области. А когда его мечта стала сбываться, жизнь внезапно оборвалась. И не увидел он ни работы своего двигателя, ни полета своей ракеты.

Гирдовцы тяжело переживали потерю своего научного руководителя, старшего товарища. Постановлением ЦС Осоавиахима от 13 мая 1933 года ГИРД было присвоено имя Ф. А. Цандера, в Кисловодске на его могиле был установлен памятник.

«Благодаря его работам, – писал С. П. Королев, – за последние 10 лет были созданы прототипы первых советских ракетных двигателей. Ф. А. Цандер умер… но сумел создать дружный коллектив работников, своих учеников и последователей».

Этот коллектив продолжил дело, начатое Ф. А. Цандером. 13 марта, когда ученый уже лежал на больнич-ной койке, его ученики провели первое огневое испытание двигателя ОР-2, закончившееся неудачей из-за неполадок в системе подачи топлива.

В ходе следующих двух запусков наблюдался неустойчивый режим работы, приводивший к прогарам и механическим разрушениям камеры. Наибольшая длительность работы этого двигателя была зафиксирована при четвертом его испытании, состоявшемся 28 апреля 1933 года. Он развил тягу 392 ньютона в течение 35 секунд при давлении в камере 0,3 – 0,8 мегапаскаля.

Эти опыты показали, что на пути создания ЖРД стоят серьезные трудности, главные среди которых состояли в неустойчивом режиме горения и в сложности охлаждения стенок камеры. Пытаясь решить эти проблемы, последователи Ф. А. Цандера заменили бензин и жидкий кислород на топливо: спирт и жидкий кислород; отказались от водяного охлаждения сопла, заменив его охлаждением газообразным кислородом (то есть вся камера охлаждалась только кислородом), стенки камеры они стали облицовывать различными огнеупорными материалами.

Не все эти нововведения были целесообразны. Однако в конечном итоге этот двигатель, получивший индекс «02», стабильно работал без разрушений в течение примерно 40 – 50 секунд. Для того времени это был большой успех. Р. Годдард, например, о такой длительности работы своих двигателей не мог даже и мечтать вплоть До конца 30-х годов. В 1936 году двигатель 02 проходил летные испытания в составе ракеты «216» конструкции С. П. Королева. В одном из опытов она поднялась по наклонной траектории на высоту около 500 метров.

Последователи Ф. А. Цандера закончили работу и по созданию ракеты «ГИРД-Х». С использованием двигателя ОР-1 были проведены опыты по подаче металлического порошка в камеру, показавшие, что решение, этой проблемы потребует больших затрат времени и сил. В результате было решено делать ракету только на жидком топливе. С этой целью был разработан и построен двигатель «010», имевший три варианта (двигатель на металлическом горючем в ГИРДе называли первым вариантом, двигатели на жидком топливе соответственно вторым, третьим и четвертым вариантами).

Второй вариант был разработан в июне-июле 1933 года учениками Ф. А. Цандера. Его камера сгораний имела грушевидную форму и была изготовлена из нержавеющей стали. В передней ее части располагалась камера смешения, служившая для предварительного смешения компонентов топлива перед подачей их в камеру. Конструкторы предполагали таким путем обеспечить необходимую устойчивость процесса горения топлива, в качестве которого использовался бензин и жидкий кислород. Камера была окружена кожухом, обеспечивавшим зазор охлаждающего тракта, равный 3 миллиметрам, По этому тракту от сопла к головке протекал жидкий кислород для охлаждения камеры. Тяга двигателя должна была составлять 640 ньютонов при времени непрерывной работы 20 – 30 секунд.

В первой декаде августа 1933 года состоялось его первое огневое испытание. За 45 секунд работы стенка камеры раскалилась докрасна, и из нее полетели искры, да 63-й секунде она прогорела. Результаты этого опыта по тем временам были удовлетворительными – желаемые 20 – 30 секунд работы удалось значительно перекрыть.

В том же месяце был изготовлен третий вариант этого двигателя, не имевший особых отличий от предыдущего. В ходе испытаний прогар стенки наступал через 22 секунды при давлении в, камере, составлявшем 0,153 мегапаскаля.

В сентябре-октябре был создан четвертый вариант двигателя (рис. 9), на котором появились некоторые нововведения. Вместо бензина стал использоваться 75%-ный водный раствор спирта, жидкий кислород дополнительно вводился в охлаждающий тракт в конце (от сопла) камеры сгорания. Последнее решение было нецелесообразным, так как уменьшало интенсивность охлаждения сопла. Кроме того, использование в качестве ^хладагента водного раствора спирта было бы более эффективным по сравнению с жидким кислородом. В процессе работы над двигателем, дополнительный ввод кислорода в охлаждающий тракт камеры был ликвидирован, и она стала охлаждаться кислородом, вводившимся в этот тракт только со стороны сопла. Этот вариант двигателя был признан наиболее удовлетворительным. Его тяга составляла, 690 – 735 ньютонов: при давлении в камере 1 мегапаскаль и времени непрерывной работы свыше 20 секунд. Этот ЖРД и был установлен на ракете «ГИРД-Х».

Рис. 9. Схема камеры четвертого варианта двигателя 010

Ракета имела пять отсеков. В головной ее части (первый отсек) размещался парашют с выбрасывающим устройством; второй отсек занимал бак с жидким кислородом; третий – баллон со сжатым воздухом, служившим для наддува баков, и пусковая арматура; в четвертом отсеке размещался бак с горючим и, наконец, в пятом отсеке был смонтирован двигатель. Стартовая масса ракеты составляла 29,5 килограмма, из которых 8,3 килограмма приходилось на топливо, 2 килограмма – на полезную нагрузку.

После смерти Ф. А. Цандера руководителем первой бригады ГИРД стал Л. К. Корнеев. Большой вклад в работу по ракете «ГИРД-Х» внёс А. И. Полярный.

Запуск ракеты состоялся 25 ноября 1933 года. В подготовительных работах принимали участие Л. С. Душкин, Л. Н. Колбасина, Л. К. Корнеев, А. И. Полярный, К. К. Федоров. Двигатель запустился благополучно, и ракета, медленно сойдя с направляющих, стала подниматься вертикально вверх. На высоте 75 – 80 метров из-за возникших повреждений в креплении двигателя она изменила направление полета и упала в 150 метрах от места старта. Это был запуск первой советской ракеты, работавшей на жидких компонентах топлива и нашедшей свое развитие в созданных в Дальнейшем более совершенных ракетах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ф. А. Цандер прожил короткую, небогатую внешними событиями, но яркую, полную творческого напряжения жизнь. Многие его идеи значительно опережали свое время и стали актуальными только сейчас, когда внутренняя логика развития космонавтики поставила на повестку дня вопрос об их практической реализации. Внимание современных специалистов привлекают идеи Ф. А. Цандера по гравитационному маневру космических аппаратов, по способу передвижения в космосе под воздействием сил давления солнечного света, по траекториям, представляющим собой эллипсы, касательные к лежащим в одной плоскости орбитам планет старта и цели, и т. д.

Разработанные Ф. А. Цандером методики расчета жидкостных ракетных двигателей стали отправным пунктом для их дальнейшего развития и последующего формирования теории двигателей. В разных странах в 50 – 60-е годы начались обширные исследования предложения Ф. А. Цандера об использовании металлизированного горючего в ракетных двигателях.

Пилотируемые полеты в космос с особой остротой поставили вопрос о решении проблемы жизнеобеспечения экипажей. Идеи Ф. А. Цандера в этой области, касающиеся создания замкнутого круговорота веществ на космическом аппарате, использования метода выращивания на борту растений, известного под названием «аэропоника», а также метода раздвижения растении в процессе их вегетации, оказались в центре внимания современных специалистов, считающих их практическую реализацию не только привлекательной, но и крайне желательной.

Не остались без внимания ученых и идеи Ф. А. Цандера по противометеоритной защите. Его предложение окружить космический аппарат шаром, наэлектризованным отрицательным зарядом, хотя и не находит применения для защиты от метеоритов, но тем не менее расценивается специалистами как возможный вариант защиты от воздействия космических лучей.

Чрезвычайно перспективными являются и идеи, содержащиеся в проекте корабля-аэроплана Ф. А. Цандера. Среди них следует отметить предложение использовать многоступенчатые ракеты для полета в космос, идею о крылатых (то есть аппаратов, использующих аэродинамическое качество), космических аппаратах с «самолетным» взлетом и посадкой. Логичным и привлекательным кажется современным специалистам предложение Ф. А. Цандера использовать для условий каждого характерного участка полета наиболее эффективно работающие типы двигателей: в нижних слоях атмосферы Земли – двигатели, «приспособленные к летанию в воздухе», в верхних ее слоях – жидкостные ракетные двигатели, а в открытом космосе – силы давления солнечного света.

Современные американские многоразовые транспортные космические корабли знаменуют собой лишь первые шаги по осуществлению этих идей Ф. А. Цандера и ещё далеки от их полной практической реализации. Время и разум, отфильтровывающие все целесообразное в науке, безусловно, внесут свои коррективы в решение этого вопроса.

Оригинальной с теоретической точки зрения и весьма эффективной представляется идея Ф. А. Цандера об использовании отработавших элементов конструкции космических аппаратов в качестве дополнительного горючего. Вопрос о ее возможной практической реализации вызывает многочисленные споры, но неизменно привлекает внимание исследователей его творчества. Увлекательной, хотя и фантастической, кажется идея ученого о «космическом лифте» между Землей и Луной. И хотя, возможно, такой лифт никогда не будет реализован на практике, некоторые аспекты этой идеи (создание всевозможных космических тросов, буксиров и т. д.) в настоящее время довольно широко разрабатываются теоретиками.

Даже если бы Ф. А. Цандер ограничился только теоретическими работами, то и тогда его вклад в ракетно-космическую науку и технику был бы огромен. Однако не менее важны и значимы его практические работы по реактивным и ракетным двигателям, а также по первой советской ракете «ГИРД-Х», использовавшей только жидкие компоненты топлива. Созданный ученым первый реактивный двигатель ОР-1 открыл путь к организации у нас в стране Группы изучения реактивного движения (ГИРД), ставшей «кузницей» кадров советских ракетчиков. После смерти ученого его ученики и последователи создали ряд конструкций спирто-кислородных ракетных двигателей и ракет на этом топливе.

В апреле 1936 года успешно стартовала ракета «Авиавнито» с двигателем 12к, разработанная под руководством одного из учеников Ф. А. Цандера (Л. С. Душкина). В 1935 году у нас в стране было организовано КБ-7, в котором работали и некоторые бывшие гирдовцы: Л. Н. Корнеев (руководитель КБ), А. И. Полярный и другие. Работы этого КБ начались с использования опыта проектирования двигателей и ракет, накопленного в первой бригаде ГИРД, возглавляемой Ф. А. Цандером. В конце 30-х годов проходили летные испытания спирто-кислородные ракеты Р-03, Р-03–02, Р-06, разработанные коллективом КБ-7, проводились работы по созданию ракеты Р-05.

Большое значение для популяризации и распространения идей космонавтики имела общественная и пропагандистская деятельность Ф. А. Цандера. При его участии в 1924 году было организовано первое у нас в стране Общество изучения межпланетных сообщений. Лекции и доклады ученого по различным вопросам ракетно-космической тематики неизменно вызывали интерес у слушателей, служили для многих из них первым источником знаний о проблемах космонавтики. Велика заслуга Ф. А. Цандера в организации подготовки в высших учебных заведениях нашей страны кадров по ракетно-космической тематике. Курс его лекций, занятия в студенческом кружке МАИ были первыми вехами на пути решения этой важной задачи.

Деятельность Ф. А. Цандера протекала на стыке двух этапов развития ракетно-космической науки и техники – теоретическом и практическом, и на каждом из них его вклад был весьма значителен. В области теории параллельно с ним работал другой известный исследователь Ю. В. Кондратюк, в 1929 году опубликовавший книгу «Завоевание межпланетных пространств». Одновременно, с Ф. А. Цандером начал свои практические работы по жидкостным ракетным двигателям известный советский ученый и инженер В. П. Глушко, прославленный конструктор ракетно-космических двигателей. Под его руководством в 30-е годы было создано семейство «опытных ракетных моторов»: (ОРМ), работавших на азотной кислоте и керосине. Его двигатель ОРМ-65, прошедший огневые испытания в 1936 году, был по, своим техническим характеристикам лучшим двигателем в мире.

В послевоенные годы под руководством В. П. Глушко были разработаны такие всемирно известные двигатели, как РД-107 и РД-108, использовавшиеся в составе ракеты-носителя «Восток», РД-119 и РД-214, совершающие космические рейсы на ракете «Космос», РД-253, установленный на ракете-носителе «Протон», и многие другие.

Велик вклад в развитие ракетно-космической техники ученика и соратника Ф. А. Цандера, основоположника практической космонавтики С. П. Королева, под руководством которого у нас в стране была созданы мощные ракеты-носители, искусственные спутники Земли, пилотируемые космические корабли и межпланетные аппараты.

Советский народ свято чтит память о выдающемся ученом и инженере Фридрихе Артуровиче Цандере. В Риге и Кисловодске открыты его музеи, его именем названы улицы в Москве и Риге, кратер на обратной стороне Луны, один из теплоходов Рижского пароходства. С 1968 года в Академии наук СССР под председательством академика В. П. Мишина работает комиссия по разработке научного наследия ученого. Комиссия проводит раз в два года научные чтения, посвященные памяти Ф. А. Цандера. Они состоялись в Москве, Ленинграде, Днепропетровске, Куйбышеве, Риге, Харькове, Уфе. В их работе принимали участие видные советские ученые и инженеры, ветераны ракетно-космической науки и техники, летчики-космонавты СССР.

На чтениях обычно заслушивается около 80–70 докладов и сообщений, посвященных изучению творческого наследия Ф. А. Цандера и развитию его идей. К настоящему времени выпущено около 20 сборников трудов этих чтений. Регулярно издаются и труды Ф. А. Цандера, они вышли в виде книг в 1947, 1961,1964 и 1977 годах: К 100-летию со дня рождения ученого приурочено издание собрания его трудов из трех книг; его научная биография. В Москве и Риге пройдут торжественные заседания, посвященные этому юбилею, будут организованы телевизионные передачи о его жизни и деятельности.

Однако лучшим памятником Ф. А. Цандеру будет дальнейшая практическая реализация его бессмертных идей.

ОСНОВНЫЕ ДАТЫ ЖИЗНИ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Ф. А. ЦАНДЕРА

23 августа 1837 г. – родился Ф. А. Цандер.

25 августа 1898 г. – Ф. А. Цандер поступает в Рижское реальное училище.

1904 г. – знакомство с некоторыми идеями К. Э. Циолковского, изложенными в статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.).

1905 г. – окончание Рижского реального училища, поступление в Рижский политехнический институт, прекращение занятий о нем и поступление в Высшее Королевское училище в Данциге (Гданьске).

1907 г. – досрочное окончание Высшего Королевского училища, возобновление занятий в Рижском политехническом Институте.

1908 г. – Организация при участий Ф. А. Цандера Первого Рижского студенческого общества воздухоплавания и техники полета, начало регулярных исследований Ф. А. Цандера по космической тематике.

1914 г. – окончание Рижского политехнического института и поступление на работу на завод «Проводник» в качестве помощника заведующего автошинным отделом.

1915 г. – переезд вместе с заводом «Проводник» в Москву.

1919 г. – переход на Госавиазавод № 4 (бывший «Мотор», позже Госавиазавод № 14).

1921 г. – выступление с докладом об авиационном двигателе высокого давления, работающем на кислородно-нефтяном топливе, на Первой Московской губернской конференции изобретателей.

15 июля 1922 г. – 15 июня 1923 г. – годовой отпуск, во время которого Ф. А. Цандер разрабатывает проект корабля-аэроплана.

1924 г. – Ф. А. Цандер избирается членом президиума Общества изучения межпланетных сообщений и руководителем его научно-исследовательской секции. В журнале «Техника и жизнь» за № 13 издается его статья «Перелеты на другие планеты».

1924 – 1925 гг. – выступления Ф. А. Цандера в Москве, Ленинграде, Рязани, Туле, Харькове и Саратове с лекциями и докладами о его работах в области межпланетных перелетов.

1926 г. – переход на работу в Центральное конструкторское бюро Авиатреста (при заводе № 24) В качестве старшего инженера.

1927 г. – участив в Первой всемирной выставке моделей и проектов межпланетных аппаратов в Москве.

1929 г. – испытание первого реактивного двигателя

1930 г. – начало преподавательской деятельности Ф. А. Цандера в высших учебных заведениях, переход на работу в Институт авиационного моторостроения.

1931 г. – Ф. А. Цандер назначен руководителем Группы изучения реактивного движения (ГИРД), работающей на общественных началах.

1932 г. – переход на постоянную работу в ГИРД, ставшей производственной организацией. Выход в свет книги Ф. А. Цандера «Проблема полета при помощи реактивных аппаратов». Работа по созданию двигателя ОР-2 и ракеты «ГИРД-Х».

1933 г. – начало огневых испытаний двигателя ОР-2.

28 марта 1933 г. – смерть Ф. А. Цандера в Кисловодске.

ЛИТЕРАТУРА

3ильманович Д. Я. Фридрих Цандер. Детство, юность, первые исследования. – Рига: Зинатна, 1967.

Зильманович Д. Я. Пионер советского ракетостроения Ф. А. Цандер. – М.: Оборонгиз, 1966.

Корнеев Л. К. Жизнь, творчество и деятельность Ф. А. Цандера (К 75-летию со дня рождения). – В кн.: Ф. А. Цандер. Проблема полета при помощи реактивных аппаратов. Межпланетные полеты. - М.: Оборонгиз, 1961. – С. 5 – 75.

Гелий Малькович Салахутдинов

ФРИДРИХ АРТУРОВИЧ ЦАНДЕР

(К 100-летию со дня рождения)

Главный отраслевой редактор Л. А. Ерлыкин

Редактор Е. Ю. Ермаков

Мл. редактор Т. Г. Пантелеева

Обложка художника А. А. Астрецова

Худож. редактор М. А. Гусева

Техн. редактор Н. В. Калюжная

Корректор Л. В. Иванова

ИБ № 8586

Сдано в набор 16.12.86. Подписано к печати 20.02.87. Т 00395. Формат бумаги 84×108¹/₃₂. Бумага тип. № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 3.36. Усл. кр.-отт. 3,57. Уч.-изд. л. 3,44. Тираж 32 480 экз. Заказ 2949. Цена 11 коп. Издательство «Знание». 101335, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 874203.

Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва. Центр, Новая пл. д. 3/4.

4-я стр. обложки