Слово ракета в настоящее время имеет множество значений. Это и вид оружия, и летательный аппарат, и даже детская игрушка.

Что такое ракета?

Первая крупная баллистическая ракета Р-1, созданная в Советском Союзе по образцу немецкой Фау-2 [1].

По своему определению ракета – это летательный аппарат, приводимый в движение реактивной тягой, создаваемой при отбросе определённой части самого корпуса или вещества, образующегося при химической реакции. Действие ракет основывается на законе сохранения импульса.

Как летает ракета?

Уникальность этого устройства заключается в том, что ему не требуется определенная среда, например, воздух, ракета может двигаться даже в космосе. Двигатель, используемый в ракете, может быть приспособлен под разные виды топлива: жидкое, твёрдое или гибридное. Толкающая сила создаётся в результате истечения с большой скоростью продуктов сгорания через сопло. Продукты горения образуются в камере сгорания, где определенное давление обеспечивает оптимальный режим сгорания топлива (протекания химических реакций реагирования компонентов топлива).

В качестве простейшего примера может быть приведена паровая ракета, тяга в которой создаётся паром, образующимся при нагревании воды.
Для того чтобы поднять ракету в воздух, необходим мощный двигатель. Большинство ракет оснащены несколькими так называемыми ракетными двигателями, количество которых зависит от массы самой ракеты и космического аппарата, который она должна доставить в космос.

Двигатель первой ступени ракеты УР-100 (предположительно) [2]

Ракетный двигатель работает на жидком, твердом или гибридном топливе. В камере сгорания происходит химическая реакция между топливом и особым окислителем, в результате чего образуется газ и тепло. Раскаленные газы расширяются в камере сгорания и под большим давлением выбрасываются в сопла двигателя, где происходит их ускорение. Таким образом, выбрасываемый из сопла газ заставляет ракету двигаться в противоположном (движению газа) направлении.

Для чего используют ракеты?

Другое наиболее распространённое значение этого слова применяется в терминологии военных. Там под ракетой подразумевают снаряд с реактивным двигателем, содержащим пороховой или ядерный заряд и предназначенный для поражения какой-либо цели. Ракеты являются самым грозным оружием современной армии, так как способны вызвать наиболее масштабные разрушения. Благодаря встраиваемой системе наведения и управления они могут поражать цели, находящиеся в любом месте планеты, независимо от места её запуска.

Межконтинентальная баллистическая ракета «Тополь» [3]

Ракетами нередко называют содержащие небольшое количество пороха и предназначенные для праздничных фейерверков снаряды (петарды или шутихи) [4].
Самолёты и воздушные шары, запускаемые для изучения атмосферы Земли имеют высотный потолок 30-40 километров. Ракеты такого «потолка» не имеют и используются для зондирования верхних слоёв атмосферы, главным образом мезосферы и ионосферы.
Существует деление ракет на лёгкие метеорологические, способные поднять один комплекс приборов на высоту около 100 километров и тяжёлые геофизические, которые могут нести несколько комплексов приборов и чья высота полёта практически не ограничена.
Обычно научные ракеты оснащают приборами для измерения атмосферного давления, магнитного поля, космического излучения и состава воздуха, а также оборудованием для передачи результатов измерения по радио на землю. Существуют модели ракет, где приборы с полученными в ходе подъёма данными опускаются на землю с помощью парашютов.

Метеоракета М100Б на стартовой площадке [5]

Ракетные метеорологические исследования предшествовали спутниковым, поэтому на первых метеоспутниках стояли те же приборы, что и на метеорологических ракетах. В первый раз ракета была запущена с целью изучить параметры воздушной среды 11 апреля 1937, но регулярные ракетные запуски начались с 1950-х годов, когда были созданы серии специализированных научных ракет. В Советском Союзе это были метеорологические ракеты МР-1, М-100, МР-12, ММР-06 и геофизические типа «Вертикаль». В современной России в сентябре 2007-го использовались ракеты М-100Б. За пределами России применялись ракеты «Аэроби», «Black Brant», «Skylark» [6].

Кто изобрел ракету?

Точного ответа на этот вопрос человечество, скорее всего, не узнает никогда. Известен факт, что ещё до нашей эры греческий философ Архит Тарентский передвигал деревянную фигурку голубя, используя реактивное действие пара. Конечно, это изобретение было чисто практическим. Никто, даже сам изобретатель, понятия не имел, что заставляет её двигаться.

Первые попытки использования ракет для полётов

Следующее упоминание о подобии ракеты нашлось в летописях Древнего Китая, которые использовали примитивные ракеты для фейерверков. Один смельчак пытался соорудить летательный аппарат, закрепив на воздушных змеях несколько небольших ракет. Первый полёт закончился трагедией: изобретение взорвалось вместе с изобретателем.

Значительно позже уже в XV веке полёт удался турку Лагари Хасану Челеби. Он сумел не только благополучно взлететь на своём аппарате, но и вернутся на землю, спланировав на двух крыльях. Первое время ракеты в основном использовали для фейерверков. Их применение в качестве оружия было отмечено в конце XVIII века индийскими солдатами в сражении с британцами. Неразорвавшиеся ракеты были захвачены англичанами и после небезуспешного усовершенствования, они применялись в сражениях. Образцы тех ракет до сих пор хранятся в одном из британских музеев.

Многоступенчатые ракеты

Идеи о ракетах с отделяемыми частями – многоступенчатых – высказывались ещё в Бельгии в XVI веке, но не получили должного развития. Эту теорию с целью создания ракеты, которая могла бы преодолеть земное притяжение и выйти в космос, развивал русский учёный Константин Эдуардович Циолковский в начале XX века.
Принцип строения и запуска ракет был разработан великим русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским. Важнейшие научные результаты получены Циолковским в теории движения ракет. Мысли об использовании принципа реактивного движения для целей летания высказывались Циолковским еще в 1883 году, однако создание им математически строгой теории реактивного движения относится к самому концу 19 века.

В 1903 году в статье "Исследование мировых пространств реактивными приборами" на основании общих теорем механики Циолковский дал теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы в процессе движения, а также обосновал возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений. Строгое математическое доказательство возможности применения ракеты для решения научных проблем, использования ракетных двигателей для создания движения грандиозных межпланетных кораблей целиком принадлежат Константину Циолковскому. В этой статье и в последовавших продолжениях ее он впервые в мире дал основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементов его конструкции.
В 1929 году Циолковский разработал весьма плодотворную теорию движения составных ракет. Он предлагал к осуществлению два типа составных ракет. Один из типов – последовательная составная ракета, состоящая из нескольких соединенных одна за другой ракет. При взлете толкающей является последняя (нижняя) ракета. После использования ее топлива она отделяется от общей конструкции и падает на землю. Далее начинает работать двигатель ракеты, оказавшейся последней. Эта ракета для оставшихся является толкающей до момента полного использования своего топлива, а затем также отделяется от общей конструкции. К цели полета доходит лишь головная ракета, достигающая значительно более высокой скорости, чем одиночная ракета, т. к. она разогнана отброшенными в процессе движения ракетами.

Траектория движения баллистической ракеты Р-39 с последовательным отделением ступеней

Второй тип составной ракеты (параллельное соединение ряда ракет) был назван Циолковским эскадрильей ракет. В этом случае, по мысли ученого, все ракеты работают одновременно, до момента использования половины своего топлива. Затем крайние ракеты сливают оставшийся запас топлива в полупустые баки остальных ракет и отделяются от ракетного поезда. Процесс переливания топлива повторяется до тех пор, пока от общей конструкции останется лишь одна головная ракета, набравшая очень высокую скорость.
Циолковский первым решил задачу о движении ракеты в однородном поле тяготения и подсчитал необходимые запасы топлива для преодоления силы притяжения Земли. Приближенно он рассмотрел влияние атмосферы на полет ракеты и вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил сопротивления воздушной оболочки Земли.
Циолковский является основоположником теории межпланетных сообщений. Вопрос о межпланетных путешествиях интересовал Константина Эдуардовича с самого начала его научных изысканий. Его исследования впервые строго научно показали возможность осуществления полета с космическими скоростями, несмотря на большие технические трудности практического осуществления этих полетов. Он первым изучил вопрос о ракете — искусственном спутнике Земли, и высказал идею о создании внеземных станций как промежуточных баз при межпланетных сообщениях, подробно рассмотрел условия жизни и работы людей на искусственном спутнике Земли и межпланетных станциях. Циолковский выдвинул идею газовых рулей для управления полетом ракеты в безвоздушном пространстве. Он предложил гироскопическую стабилизацию ракеты в свободном полете в пространстве, где нет сил тяжести и сил сопротивления. Циолковский понимал необходимость охлаждения стенок камеры сгорания реактивного двигателя, и его предложение охлаждать стенки камеры компонентами топлива широко используется в современных конструкциях реактивных двигателей.
Чтобы ракета не сгорела, как метеорит, при возвращении из космического пространства на Землю, Циолковский предложил специальные траектории планирования ракеты для погашения скорости при приближении к Земле, а также способы охлаждения стенок ракеты жидким окислителем. Он исследовал большое число различных окислителей и горючих и для жидкостных реактивных двигателей рекомендовал следующие топливные пары: жидкий кислород и жидкий водород; спирт и жидкий кислород; углеводороды и жидкий кислород или озон.

Ракеты на земле, в космосе и под водой

Основываясь на его исследованиях Э.К. Циолковского, была разработана система БМ-13 («Катюша»), которые внесли огромный вклад в победу над фашистами.

БМ-13-16 "Катюша", Реактивная система залпового огня (на базе ЗиЛ-157) [7]

Советский учёный, конструктор Сергей Павлович Королёв, развивая практическое использование идей Циолковского, сумел методом проб и ошибок спроектировать первые ракеты, сумевшие вывести на орбиту спутники и впоследствии человека [8].

Ракета-носитель «Союз-2», предназначенная для выведения космических аппаратов на орбиты с существующих стартовых комплексов [9]

1959-1960 годы были характерны резко нарастающим изменением качественного состава военно-морских флотов основных государств мира. На флотах США, Англии, Франции и Советского Союза появились атомные ракетные и многоцелевые подводные лодки, которые стали основной ударной силой флотов.
Для обеспечения необходимого паритета в противолодочном вооружении атомных подводных лодок ВМФ СССР с атомными подводными лодками ВМС США и стран НАТО была поставлена задача срочного создания отечественных ракетных комплексов, аналогичных зарубежным, но превосходящих их по тактико-техническим характеристикам.
Для этого в кратчайшие сроки на базе отечественной науки и передовой технологии необходимо было решить сложнейшие проблемы создания высокоэффективных ракетных двигателей, высокоточных навигационных систем и систем управления и наведения, а также проблемы подводного старта и другие. Отечественными учеными, конструкторами, коллективами НИИ ВМФ и промышленности и ведущими производственными коллективами промышленности эти проблемы уже в 60-х годах были успешно решены.

Баллистическая ракета Р-29PM. Эта ракета  вобрала в себя уникальную систему спутниковой навигации и вычислительный комплекс «Малахит-3. На основе ракеты Р-29РМ создана ракета-носитель «Штиль-1» с забрасываемой массой 100 кг. С её помощью впервые в мире из подводного положения был запущен искусственный спутник земли.

Начало положило создание в 1968 году неуправляемой баллистической ракеты класса «НК-воздух-ПЛ» с ракетным двигателем на твердом топливе научно-производственным коллективом под руководством лауреата Ленинской и Государственной премий Н.П. Мазурова.
Следующим шагом стало принятие на вооружение ВМФ в 1969 году твердотопливной баллистической автономно-управляемой ракеты класса «ПЛ-воздух-ПЛ». Она создана коллективом, руководимым профессором, лауреатом Ленинской и Государственной премий Л.В. Люльевым, а ее инерциальные системы управления — коллективом, который возглавлял лауреат Ленинской и Государственной премий А.С. Абрамов. Создание этой ракеты проходило в тесной творческой связи с решением научных проблем по разработке систем управления и боевых информационно-управляющих систем автоматизированных атомных подводных лодок, которыми руководил академик В.А. Трапезников.
Позднее в 1973 году была создана первая отечественная телеуправляемая крылатая ракета класса «НК-воздух-ПЛ», над которой работали коллективы под руководством лауреата Ленинской и Государственной премий Г.Н. Волгина.
Создание баллистических и крылатых противолодочных ракет было выполнено исключительно на базе российских научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок с применением в управляющих системах отечественной элементной базы. При этом было обеспечено не только достижение паритета в противолодочном оружии с зарубежными флотами, но и существенное улучшение тактико-технических характеристик ракет по сравнению с зарубежными аналогами в части дальности и точности стрельбы, применения в качестве боевой части малогабаритных самонаводящихся торпед и других характеристик. Был создан научно-технический задел для продолжающегося дальнейшего развития перспективных отечественных баллистических и крылатых ракет.
В 50 – 70-х годах в Советском Союзе впервые в мире создан принципиально новый вид оружия, не имеющий аналогов и прототипов за рубежом, – скоростные подводные кавитирующие ракеты. Его новизна заключается в движении под водой в режиме развитой кавитации (отрывного обтекания), когда основная часть корпуса ракеты охвачена парогазовой полостью-каверной. При этом резко снижается гидродинамическое сопротивление и достигается высокая скорость подводного движения ракеты, в 3 – 5 раз превышающая скорость обычных торпед, движущихся в режиме сплошного (безотрывного) обтекания.

Самая быстрая отечественная подводная ракета ВА-111 «Шквал» [10]

На основе ряда последовательных научно-исследовательских работ, проведенных институтами ВМФ и промышленности при участии Академии наук СССР, был осуществлен переход к большой опытно-конструкторской работе по созданию первого боевого образца скоростной подводной кавитирующей ракеты «Шквал» класса «ПЛ-вода-ПЛ», «ПЛ-вода-воздух-НК». Создание первой в мире кавитирующей скоростной подводной ракеты явилось большим достижением российской науки и техники и в научно-техническом плане открыло путь к дальнейшему созданию перспективных образцов подводного оружия этого типа с высокими тактико-техническими данными [9].

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ:

1. http://www.militarists.ru/?p=7534 - 10 октября 1948 года – запуск первой советской баллистической ракеты Р-1.
2. Оружие России: Вооружение и военная техника РВСН. Каталог. Том 4
3. ВС и ОПК России - http://armyprom.ru/
4. Что такое ракета? - http://kosmokid.ru/kosmodrom/chto_takoe_raketa.html
5. Юбилейный буклет «Центральная Аэрологическая Обсерватория» - http://cao-rhms.ru/
6. Космические ракеты - http://gakish.com/uncategorized/kosmicheskie-rakety.htm
7. http://modelizm.kz/ru/product/BM-13-16-Katyusha-Reaktivnaya-sistema-zalpovogo-ognya-na-baze-ZiL-157 - БМ-13-16 "Катюша", Реактивная система залпового огня (на базе ЗиЛ-157)
8. Ракета - http://kosmokid.ru/kosmodrom/raketa.html
9. Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры - http://www.tsenki.com
10. http://army-news.ru/2012/04/podvodnaya-raketo-torpeda-va-111-shkval/ - Подводная ракето-торпеда ВА-111 «Шквал»

• Вперед