История ракет: от династии Хань до ФАУ-2

Ракета — это летательный аппарат. В зависимости от своего предназначения она может быть и праздничной забавой, и грозным орудием, и космическим транспортом. Первоначально такие устройства разрабатывались для увеселений; как метательные снаряды их стали использовать в XVIII веке. 

Часто слово «ракета» используется как синоним мгновенного движения: и действительно, некоторых из этих устройств могут развить даже вторую космическую скорость и преодолеть земное притяжение. Мы не будем останавливаться на «золотом веке ракет», случившемся в XX столетии. Мы расскажем, как это век стал возможен: о древнем Китае, о веретёнах и о вечной мечте человека о космосе. 

Летающий деревянный голубь и огненные стрелы

Для начала: что такое ракета сама по себе? С точки зрения происхождения слова это — маленькое веретено, что по-итальянски звучит как rocchetta. Сейчас под этим словом подразумевается летательный аппарат на реактивной тяге, возникающей при выбрасывании газов из двигателя. 

Таким образом, здесь получается забавное несоответствие: устройство, двигающееся благодаря реактивной силе, названо в честь устройства, двигающегося благодаря силе центробежной. 

Говоря простыми словами, ракета — это устройство, летящее вперёд, потому что из него с большой скоростью вырываются газы или струя пламени. Газы вылетают назад — ракета движется вперёд. Это похоже на то, как надутый воздушный шарик, если его отпустить, летит в противоположную сторону от выходящего из него воздуха.

Некоторое подобие ракеты существовало ещё в Древней Греции. Там Архит Тарентский (математик и механик, полководец, теоретик музыки: практически «человек и пароход», как было заведено в те времена) якобы сконструировал деревянного голубя, который принимался летать от дуновения спрятанного в нём воздуха. Всё бы хорошо, но в античной традиции пневматики (это раздел физики, который изучает поведение газов) таких аналогов использования сжатия воздуха более не наблюдается.

Фейерверки и развлечения

Гораздо более обоснованным выглядит утверждение, что ракеты впервые появились в Китае. И действительно, во времена династии Хань — то есть в начале III века нашей с вами эры — в этой стране открыли порох и начали его активно применять для торжественных празднований. 

Описание летающих «огненных стрел», применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были ракетами. К ним прикреплялась трубка из уплотнённой бумаги, открытая только с заднего конца и наполненная горючим составом. Заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука. Единственное отличие от ракеты — запаса топлива как такового у «огненной стрелы» не было.

Существует мнение, что якобы порох китайцы использовали сугубо для развлечений, потом в Поднебесную прибыли европейцы и поняли, что этот самый порох (скорее всего, его дымная разновидность) вполне можно применять для войны. Это совсем не так: хоть порох и был получен случайно в процессе поиска даосскими алхимиками эликсира бессмертия, но применение ему нашли очень быстро. Так что у китайцев были и огнемёты, и бомбы, и примитивные гранаты и мины — и, разумеется, боевые ракеты.

Многоступенчатые боевые ракеты

Ракеты — как и многие другие явления, от математических и астрономических открытий до конкретных устройств — попали в Европу через Ближний Восток. Первым их применение описал знаменитый францисканский монах, он же учёный и естествоиспытатель, Роджер Бэкон. Сделал он это в 1248 году.

Об одном из главнейших трудов «удивительного доктора» Роджера Бэкона читайте в нашей статье «Тайные действия природы и ничтожество магии»

Ступени к небу

К XVI веку в Европе появляется первая многоступенчатая ракета. Что такое ступени? Это части ракеты, от которых она избавляется в процессе полёта для того, чтобы оставшиеся части работали более эффективно. Первая ступень — самая мощная: в ней содержится больше всего топлива и именно она запускает ракету. Когда она отсоединяется — ракета становится легче и эффективнее продолжает движение по своей траектории.

Такую конструкцию первым придумал средневековый изобретатель из Трансильвании Конрад Хаас. Более четверти века он создавал свою ракету и наконец издал труд, где описал две функции этого устройства: как носителя фейерверка и как оружия. Что характерно: книгу эту нашли только лишь в 1961 году в городском архиве города Сибиу (Румыния), и это породило множество альтернативных исторических теорий.

До этого изобретателем многоступенчатой ракеты считался Казимир Семенович, военный инженер Великого княжества Литовского и автор книги «Великое мастерство артиллерии», живший в первой половине XVII века. 

Свою книгу Семенович опубликовал в 1650 году в Амстердаме, и на более, чем два столетия, она стала в Европе учебником по артиллерии. В ней автор впервые представил идею использования реактивного движения в артиллерии, а также много было посвящено калибрам, конструкции, строению и качествам ракет (как военных, так и гражданских).

Промышленная революция

Настал XIX век, и мир переживал промышленную революцию: от ручного труда переходили к машинному производству, от мануфактуры — к фабрике. Естественные науки переживали свой бум, и открытия в физике сыпались как из рога изобилия. Всё появляющееся знание различные народы, разумеется, пытались применить для улучшения вооружения. 

Ракеты, разумеется, исключением не стали: тем более, что учёные активно изучали сам феномен реактивной тяги. Однако от применения ракет в артиллерии довольно быстро отказались — точность и кучность ведения огня была небольшой, и вскоре появились нарезные артиллерийские орудия, которые гораздо лучше справлялись со своими непосредственными задачами. 

Но ракеты не были отброшены на свалку истории. Многие инженеры стали разрабатывать двигатели для ракет (условно говоря, ключевой её компонент — ракета относится к ракетному двигателю так же, как автомобиль — к автомобильному двигателю), чтобы подняться над Землёй. Кого-то привлекал космос сам по себе; кого-то привлекали возможные ресурсы; кто-то размышлял о размещении оружия на орбите — впрочем, как и сейчас.

Русский инженер Александр Засядко стал разрабатывать теорию ракет: в частности, он пытался рассчитать, сколько пороха необходимо, чтобы долететь до Луны. Русский же учёный и изобретатель Константин Константинов спроектировал Николаевский ракетный завод, а заодно улучшил показатели уже существовавших к тому времени боевых ракет. 

Опять же русский революционер-изобретатель Николай Кибальчич разработал проект пилотируемого ракетного летательного аппарата, где рассмотрел устройство порохового ракетного двигателя. При этом этот самый проект он вначале начертил на стене тюрьмы, где сидел за участие в убийстве императора Александра II. Но потом перенёс свои идеи на бумагу.

Ракета в космическое пространство

Несмотря на все предшествующие разработки, начало «золотого века» ракет связывают обычно с тремя именами: Константин Циолковский, Герман Оберт и Роберт Годдард. 

Ракета в космическом пространстве

Константин Циолковский — один из основоположников русской космонавтики: он занимался не только теоретическими её положениями, но и философскими проблемами освоения космоса. Основные его научные труды — по аэронавтике, ракетодинамике и космонавтике — являлись попытками использовать математический аппарат для решения фантастических для своего времени задач. 

Одной из идей Циолковского был так называемый «ракетный поезд» — прототип всё той же многоступенчатой ракеты, которая должна были отвезти человека к звёздам. Он описывал этот поезд как «соединение нескольких одинаковых реактивных приборов, двигающихся сначала по дороге, потом в воздухе, потом в пустоте вне атмосферы», которые затем отделялись друг от друга.

Характерно также и то, что Циолковский прекрасно понимал недостаточность пороха для космических перелётов. Наиболее эффективным топливом для покидания Земли он считал смесь жидкого кислорода и водорода. Учёный сформулировал эти идеи в научно-фантастической повести «Вне Земли» 1903 года, а потом в брошюре «Ракета в космическом пространстве», вышедшей в 1924 году.

Ракета для межпланетного пространства

Название брошюры Циолковского намеренно перекликалось с названием труда другого пионера ракетной космонавтики — немецкого учёного Германа Оберта. Этот труд, вышедший в 1923 году, именовался «Ракета для межпланетного пространства».

В этой работе — переиздававшейся потом четыре раза, каждый раз с новыми вводными — учёный математически обосновал принципиальную возможность пилотируемой ракетной космонавтики. В одном из интервью Оберт провёл любопытную параллель между космонавтикой и авиацией:

« То, что в противоположность авиации, было прыжком в неизвестное, где техника пилотирования отрабатывалась со многими жертвами, полёты на ракете оказались менее трагичными, объясняется тем, что основные опасности были предсказаны и найдены способы их устранения. Практическая космонавтика стала лишь подтверждением теории».

Таким образом, долгие расчёты изобретателей предотвратили многие человеческие жертвы при освоении космоса. Правда, не стоит сбрасывать со счетов и то, что первые самолёты были, по сути, дешёвыми «фанерками»; в ракеты же изначально приходилось изрядно вкладываться, и ни одно государство мира не могло позволить себе такое количество неудачных полётов, какое сопровождало начало авиастроения. 

Женщина на Луне

Любопытно, что первая ракета, которую Оберт сконструировал в реальности, не имела отношение ни к военному делу, ни к космосу. Вернее, к космосу отношение она имела — но опосредованное. Знаменитый режиссёр Фриц Ланг — снявший киноленту «Метрополис», повлиявшую на весь кинематограф разом и стабильно входящую в рейтинг самых важных фильмов всего мира — задумал фильм «Женщина на Луне». 

Один из самых ярких сторонников пилотируемой космонавтики того времени и популяризатор науки, немецкий учёный Вилли Лей убедил Фрица Ланга дать Оберту возможность построить и запустить небольшую настоящую ракету. Отдел рекламы киностудии УФА, где снимали «Женщину на Луне», чрезвычайно воодушевлённо воспринял эту идею: это была блестящая идея для проката.

Однако финансисты студии были осторожны: с Обертом они заключили контракт, по которому учёный обязательно должен выплачивать студии 50% доходов от изобретений, которые он, возможно, сделает при работе над этой ракетой, если он такие доходы в будущем будет получать. 

В итоге Оберт смог создать ракету высотой примерно 2 метра, которая смогла взлететь на целых 40 метров. Фильм имел успех, и Оберт стал получать письма от лиц, предлагавших свою кандидатуру для полёта на Луну. 

Метод достижения экстремальных высот

Рассказ о пионерах ракетной техники был бы неполон без упоминания ещё одного исследователя — американца Роберта Годдарда. Ему удалось создать первый жидкостный ракетный двигатель, который делал возможность сверхвысоких полётов реальной.

О покорении космоса Годдард задумался в 16 лет, прочтя «Войну миров» Уэллса. В это же время, 19 октября 1899 года, взбираясь на вишнёвое дерево, чтобы отрезать ссохшиеся ветки, он вообразил — по его дневникам: «как чудесно было бы сделать такое устройство, с помощью которого можно долететь до Марса, и какой маленькой бы выглядела оттуда лужайка под моими ногами». С тех пор для Годдарда этот день стал личным праздником. 

Многие первопроходцы космоса вдохновлялись в своей деятельности романами Жюля Верна. Об этом замечательном писателе мы рассказываем в статье «Из пушки на Луну: Жюль Верн и космос»

Первую ракету на жидком топливе — уже написав свою основную книгу «Метод достижения экстремальных высот» — Годдард запустил в 1926 году. Ракета была крохотной по нынешним масштабам, размером с человеческую руку; однако за 2,5 секунды она вертикально взлетела на 12 метров. 

Запуск этих мини-ракет крайне заинтересовал Чарльза Линдберга — легендарного американского пилота, первого человека, который перелетел Атлантику в одиночку. Он познакомил исследователя с промышленным магнатом Дэниэлом Гуггенхаймом, а тот со временем смог наладить контакт с ВМФ США. 

Так наступили 1930-е годы, и в истории ракетостроения обозначились три главные державы: СССР, Германия и США. Ракеты разрабатывались как для войны, так и для космоса, который также играл крайне важную роль в соревновании держав. О каждой из разработок можно написать не только отдельную статью, но и книгу — как и об истории любой семьи. Сохраните истории своих семей в Цифровой капсуле времени — а для начала познакомьтесь с этим инструментом на консультации «Первый шаг»: переходите по ссылке и записывайтесь!