Ракетный бум ХХ века

К этому следует добавить принцип действия пороха. В процессе его сгорания образуются: сульфид калия – бесцветный порошок; оксид углерода и азот – оба газа без цвета и запаха. Чёрный дым, который вылетает из дула ружья или пушки, представляет собой твердые частички не окислившегося углерода и остатки не сгоревших исходных компонентов. Но самое главное, окислительная реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, которая, нагревая воздух, образует ударную волну.

Теперь, как мы и собирались, попытаемся докопаться до самых корней нашего генеалогического древа. С этой целью проведем небольшой анализ трактовок исторических событий, связанных с изобретением пороха. Прежде всего, следует отметить, что нередко в публикациях имеет место некоторая путаница в определениях «греческий огонь», «византийский огонь» и дымный порох.

Исследователь истории «греческого огня» А. Зорич [58] в ссылке на византийские источники приводит дату изобретения «греческого огня» – 673 год нашей эры. Впервые трубы с «греческим огнем» были установлены на византийских боевых кораблях. «Жидкий огонь» выливали из сифонов. В состав горючей смеси входили нефть, различные масла, сера, известь и некий «секретный компонент». При помощи «греческого огня» были уничтожены два арабских флота.

Понятное дело, деревянные, хорошо просмоленные для защиты от воды корабли становились легкой добычей жидких горючих смесей. Другой автор фундаментального исследования «Огнеметно-зажигательное оружие», А.Н. Ардашев [22], предполагает: «Первым огнемётчиком был, наверное, доисторический Змей Горыныч». Таким образом, порох и «греческий огонь» – это вещества, относящиеся к разным классам по виду сгорания. Порох – твердое взрывчатое вещество, «греческий огонь» – горючая, легко воспламеняющаяся жидкость.

А теперь вернемся к горючему веществу твердой консистенции – пороху. Но начнем с описания гипотетической технологии случайного его изобретения. На всех иллюстрациях, размещенных в книгах и статьях на эту тему, кроме монахообразного изобретателя непременным атрибутом этих рисунков является ступа с пестиком. Но мы не клюнем на эту приманку, а копнем ещё глубже. Зададимся вопросом, где изобретатель взял то, что он растирал в ступе – древесный уголь, серу и селитру, зачем он готовил эту смесь и какое количество было каждого компонента.

Итак, прежде всего, в какой стране мог бы жить в то время изобретатель дымного пороха? Пойдем методом исключения. Так как подавляющее количество опубликованных работ и «доказательств» указывают на Китай, начнем с него. Отметим, что все историки указывают на то, что открытие пороха дело случая. Но для того чтобы в ступе случайно встретились уголь, сера и селитра, эти вещества должны были поодиночке и в различных комбинациях часто кем-то растираться в этой ступе. Следовательно, в то время эти материалы были уже не экзотикой, а часто используемыми человеком веществами. А в какой области часто могли применять уголь, серу и селитру, ответ общеизвестен – при лечении древних граждан Земли, медицине.

Деревья для производства древесного угля в Китае можно было найти, хотя тысячу лет тому назад Китай из России, по-видимому, лес еще не экспортировал. Что касается серы, то она является широко распространенным элементом в земной коре. Небольшие месторождения самородной серы рассеяны по всем континентам и встречаются во многих странах [94].

Сера – одно из немногих веществ, которыми еще несколько тысяч лет назад оперировали первые «химики». Об одном из самых древних (хотя и гипотетических) применений серы рассказывают многие старинные книги. Например, в качестве источника тепла при термообработке грешников описывают и Новый и Ветхий Завет. И если книги такого рода не дают достаточных оснований для археологических раскопок в поисках остатков геенны огненной, то они свидетельствуют о том, что древние были знакомы с серой и некоторыми её свойствами.

В Древнем же Китае серу использовали не для наказания грешников, а для приготовления целебных снадобий. Остаётся разобраться с третьим компонентом пороха – калиевой селитрой. В отличие от Китая природа наделила Египет богатыми месторождениями каменной соли, соды, гипса, барита и других минеральных солей не только в районе дельты Нила, но и разбросала их по всему северу Африканского континента [108].

Преподобный Руфин, пресвитер Аквилейский – римский церковный писатель, живший в 345–410 годах нашей эры, долго странствовал по египетской пустыне [124]. Одним из результатов этих странствий стала рукопись «Жизнь пустынных отцов», дошедшая до наших дней. Привожу пару цитат из этой рукописи:

«В другой раз мы попали в горную долину, с источниками соленой воды. Палящий зной солнца превратил воду в соль, подобно тому, как зимою иней обращается в лед. По всему пути из земли высовывались острые колья из соли, и дорога была так затруднительна, что не только мы, босые, но и обутые терпели уколы и царапины. Едва-едва мы выбрались из этого места».

«Перейдем, наконец, к той местности, которая считается славнее всех египетских монастырей – именно к горе Нитрийской. Она отстоит от Александрии на расстоянии сорока миль и называется по имени близлежащего селения, где добывается селитра [53]».

Таким образом, существование богатых месторождений селитры в Египте наводит на мысль, что случайное открытие пороха могло произойти вероятнее всего в этой стране. Проплывем ещё немного вперёд по реке Времени и поищем тому подтверждение.

Джек Келли, американский историк, в своей книге «Порох» [69] цитирует китайский трактат, датированный 850 годом нашей эры, с названием «Тайное Дао подлинного происхождения вещей»: «Некоторые нагревали вместе серу, реальгар и селитру с мёдом; в результате появились дым и пламя, так что их руки и лица были обожжены, и даже дом, где они работали, сгорел дотла». С серой и селитрой все понятно, а что собой могут представлять другие компоненты?

Реальгар, от арабского «пыль пещеры», – это сульфид мышьяка, хрупкий минерал красного цвета, в древности краска, ядовит. Пчелиный мёд по химическому составу представляет собой смесь из: фруктозы – 38,0 %; глюкозы – 31,0 %; других сахаров – 10 % и до 20 % воды. При нагревании вода из мёда испаряется, остается смесь сахаров. Пчелиный мёд и ядохимикаты были дежурными компонентами для приготовления эликсиров здоровья и долголетия, которые алхимики готовили для своих покровителей. А то, что дотла сгорел дом, то это немудрено. Китайская фанза того времени представляла собой каркасно-столбовое сооружение, стены и крышу которого изготавливали из соломы и тростника. Понятно, что состав воспламенившейся смеси слишком далек от того, чтобы его называть порохом.

Самый ранний известный рецепт пороха записан в китайском военном манускрипте 1044 года «Уцзин цзунъяо» в эпоху империи Сун, существовавшей в 960–1279 годах нашей эпохи. «Согласно тексту манускрипта, рецепт пороха автор узнал во время путешествия в Египет, от одного из жрецов, которого он спас ото льва. Порох, формула которого описана, использовался в зажигательных бомбах, которые выстреливали из катапульт, сбрасывали с оборонительных стен или свешивали вниз на железных цепях [137]».

Таким образом, получается, что китайцы были первыми изобретателями пороха, после того как его изобрели египтяне. «К 1083 году китайцы изготавливали пороховые огненные стрелы десятками тысяч: в бумагу заворачивали комок пороха «размером с гранат», прикрепляли его к древку и запечатывали сосновой смолой. Прежде чем пустить стрелу, лучник поджигал пробку, торчащую из пороховой массы» [69].

Итак, стало известным новое вещество с уникальными свойствами. Поэтому предприимчивые люди в разных странах начали лихорадочно его изобретать. Вполне естественно, что «изобретатели» и их сторонники столбили свои личные и, естественно, национальные приоритеты в открытии пороха. Так, английский историк Г. Хайм выступил в защиту британского первенства в открытии пороха, приписывая эти заслуги английскому философу и естествоиспытателю монаху Роджеру Бэкону [157].

Сам же Р. Бэкон ни на какие изобретения не претендовал. В своей книге «Liber de Nullitate Magiae», написанной в 1242 году, он всего лишь упоминает некое восточное снадобье, «издающее звук и испускающее огонь, которое изготавливают в разных частях света из толченой селитры, серы и орехового угля» [81].

Немецкие историки приписывают открытие пороха немецкому монаху Бертольду Шварцу. Однако существуют и другие точки зрения. Так, один из исследователей этого вопроса пишет:

«В истории Бертольда Шварца, монаха-алхимика, создавшего когда-то, по чистой случайности, порох, много неясностей; главная из них заключается в том, что сам факт существования этого монаха под большим вопросом. Существовал ли Бертольд Шварц, стал ли его образ неточным описанием образа другого человека или же монах-изобретатель скорее легенда – неясно до сих пор» [83].

На Руси изобретательством пороха не занимались, его просто использовали. Согласно летописным источникам, первое применение самопалов и пищалей огненного бою имело место в 1382 году, при осаде Москвы золотоордынским ханом Тохтамышем [100]. Что касательно Соединенных Штатов Америки, то их в то время как государства вообще не существовало, поэтому нет объекта для обсуждения. Сам порох на «конкурс» его изобретателей никак не реагировал, а ждал своего часа. Довольно долго ждал, прежде чем его поместили в трубку, закрытую с одной стороны, затем подожгли его с противоположной стороны, трубка взлетела, и её назвали ракетой. Обилие претендентов на авторство создателей пороха и в равной степени ракет, при полном отсутствии фактов, позволяющих однозначную трактовку в ту или иную пользу, не позволяют установить приоритет в этом вопросе.

Глава 3. Первые пороховые ракеты

Из ряда китайских манускриптов и дошедших до наших дней рисунков следует, что на заре нашей эры в императорской армии использовали так называемые «зажигательные или огненные стрелы». Они представляли собой обычную стрелу, возле острого наконечника которой привязывали горючий материал, пропитанный смолой или маслом. Воспламенив этот состав, стрелу запускали из лука. Дым и огонь от летящей стрелы должны были запугивать противника и устраивать пожары.

После изобретения пороха к древку стрелы стали привязывать мешочек с порохом, мешочек со временем трансформировался в трубку. Трубки, до отказа заполненные порохом, не имели ни сопла, ни углубления, получившего впоследствии название ракетной пустоты. Поэтому такая конструкция не давала никакого реактивного эффекта, а служила только для поддержания яркого огня при быстром полете стрелы.

Тем не менее эти описания в виде легенд и мифов стали питательной средой для формирования в историко-научной литературе мнения о том, что китайские зажигательные стрелы были примитивными пороховыми ракетами [37].

Что касается появления пороховых ракет в Европе, то исследователи истории развития твердотопливных ракет Е.Б. Волков, Г.Ю. Мазинг и В.Н. Сокольский по этому вопросу пишут:

«Хотя в отдельных литературных произведениях и исторических источниках встречаются сведения, дающие основание предполагать о возможности применения в Европе ракет во время боевых действий в XIII веке, однако во всех указанных случаях речь шла о применении устройств, напоминающих ракеты, не европейцами, а их противниками».

Противниками же были монгольские завоеватели, которыми под руководством полководцев Байдара и Орду в период с января по март 1241 года была захвачена практически вся Польша, сожжены такие города, как Краков, Вроцлав, Люблин и другие. В это же время армия хана Батыя ураганом пронеслась через Россию, затем по территории Венгрии и в марте 1242 года двинулась в Сербию и Болгарию [92]. По-видимому, именно с этими событиями связан опубликованный в 1248 году труд английского философа Р. Бэкона, описывающий появление первых пороховых ракет в Европе.

Другим документом о ракетах, дошедшим до наших дней, является рукопись Конрада Кьезера фон Айхштадта, датированная 1405 годом и хранящаяся в университетской библиотеке в Геттингене. Исследователи, изучавшие эту рукопись, пришли к выводу, что она представляет собой описание арабских или византийских достижений в области создания пороховых ракет, которые привозили и использовали в Европе. В рукописи приведены составы дымного пороха, упоминается о гильзах – трубках из пергамента, ракетных стержнях для стабилизации полета ракет. Таким образом, рукопись К. Кьезера дает некоторые представления о состоянии ракетных дел в Европе в конце XIV – начале XV века [37].

Следует отметить, что Р. Бэкон приводит только описание ракет, в рукописи же К. Кьезера на простеньких рисунках изображены корпуса ракет, представляющие собой трубки, свернутые из пергамента. Передний конец трубки завязывали тесьмой, а в противоположном торце трубки закрепляли дюзу – деревянную пробку с отверстием в центре. Для изготовления пергамента использовали шкуры телят, овец, коз и других животных.

Другим информативным трудом в области изготовления ракет является рукопись Конрада Хааса. В настоящее время она хранится в Государственном архиве Румынии.

Рисунки из рукописи К. Хааса подтверждают смысл, который вкладывали китайские и многие восточные историографы, описывая «огненные стрелы» с боевым зарядом и треугольными стабилизаторами. Однако на рисунках видно, что «стабилизаторы» – это тривиальное оперение стрел, и на торцевой части древка стрелы виден паз для тетивы лука. Стрела, несущая привязанный к ней пороховой заряд, – это еще не ракета. Другие рисунки дают некоторые представления об уровне развития пороховых ракет начала XV века.

Революционным событием, оказавшим колоссальное влияние на развитие человечества, стало изобретение печати книг с подвижных металлических наборных литер. Первые книги немецкого изобретателя печати Иоганна Гутенберга появились в Германии в 40-х годах XV века, а к концу 1500 года в Европе действовали уже 1700 типографий [64]. Сегодня, в двадцать первом веке, можно сказать, что книги И. Гутенберга были первым в мире средством массовой информации.

Тиражирование информации в виде печатных работ, их широкое распространение за пределы одного государства, массовая аудитория читателей – это не единственные достоинства изобретения И. Гутенберга. С этого момента исчезла опасность утраты какой-либо информации, накапливаемой человечеством в процессе своего развития. Уничтожение одной или нескольких печатных книг, в отличие от рукописей, уже не приводит к катастрофической потере информации. Исключаются многие ошибки, которые возникали при расшифровке манускриптов и рукописных книг, написанных не всегда внятным каллиграфическим почерком.

Благодаря печатной технологии до наших дней в первозданном виде дошли многие гениальные шедевры творческой деятельности наших предков, во всех сферах их жизнедеятельности. Среди них находится и монография – трактат Каземира Симиновича «Artis magnae artilleriae, pars prima», в переводе на русский язык – «Великое искусство артиллерии, часть первая».

Один из сохранившихся экземпляров первого тиража хранится в Университете Лозанны. В настоящее время оригинал книги на латинском языке, международном языке того времени, оцифрован компанией Google и выложен в Интернете [133].

Книга издана в 1650 году. Кроме 304 страниц текста, она содержит 22 страницы с таблицами и 206 – с рисунками, сделанными самим Каземиром Симиновичем. Монография произвела фурор в среде военных и специалистов в области артиллерии и ракетной техники того времени. В 1651 году она издается на французском языке, в 1676-м – на немецком языке, в 1729 году монография К. Симиновича издается в Лондоне на английском языке. К этому следует добавить, что трактат К. Симиновича был в личной библиотеке Петра I.

Фактически разделы книги К. Симиновича, посвященные ракетной технике, представляют собой учебно-методические пособия по конструированию и подробные технологические инструкции по производству ракет различного назначения – боевые, сигнальные, осветительные, для фейерверков.

Автор подробно излагает технологию изготовления черного пороха. Приводит чертежи ракет, табличные справочные данные, рекомендует конструкционные материалы для изготовления ракет, дает описание технологических процессов всего производственного цикла – от изготовления ракет до их заправки порохом. Для каждого этапа технологического цикла К. Симинович предлагает эскизы технологического оборудования и оснастки. Более того, вводит подобие современного технического контроля – описывает возможные типовые ошибки в изготовлении ракет и рекомендует способы, как их избежать [132].

Вся эта информация была весьма полезна для современников К. Симиновича. А вот идеи компоновок ракет оказались востребованы и в двадцатом, и в двадцать первом веках.

Прежде всего, он обратил внимание на овальную конфигурацию сопла ракеты и ракетной пустоты в пороховом топливе, в виде острого угла. Именно эти элементы обеспечивают наибольшую тягу ракетного двигателя.

В монографии приведена конструкция ракеты, намного опередившая свое время, – составной трехступенчатой ракеты. Предложена узнаваемая идея компоновки ракеты в виде пакета ракетных двигателей, или, как еще называли этот вариант в двадцатом веке, связка ракет. Оба варианта конструкций ракет использованы при создании двухступенчатой пакетной компоновки ракеты, выведшей на околоземную орбиту советский первый искусственный спутник Земли. К. Симинович предложил вместо длинной деревянной рейки устанавливать треугольные стабилизаторы. Большинство современных ракет несут на себе подобные стабилизаторы. Более того, он приводит эскиз классической крылатой ракеты.

Ему же принадлежит идея управления траекторией полёта ракеты. На внешней стенке маршевого ракетного двигателя он предлагает закрепить небольшие ракетные двигатели. Располагают их по восходящей винтовой спирали, которую на эскизе Симинович начертил тонкой линией. Каждая маленькая ракета соединена поджигающим фитилем с рабочим телом (порохом) большой ракеты. После запуска ракета летит вертикально вверх до тех пор, пока пламя внутри большой ракеты не поднимется до поджигающего фитиля нижней боковушки. Её порох воспламеняется, возникшая небольшая сила тяги меняет вектор и соответственно траекторию полета ракеты. Затем аналогичным образом включается вторая боковушка, и ракета вновь меняет траекторию полета, потом третья боковушка…

Таким образом, продолжая подниматься вверх, ракета зигзагами мечется в небе, во время фейерверка – это красиво. Но любой, даже непосвященный в тайны космонавтики читатель, заметит, что с использованием небольших навесных ракетных двигателей, боковушек, осуществляются все маневры искусственных спутников, аппаратов и кораблей, бороздящих космическое пространство в XXI веке.

К. Симинович впервые предложил проект ракеты с разделяемой головной частью, содержащей четыре небольшие ракеты, в современной терминологии четыре боеголовки. В конце полета ракеты догорающий порох через отверстия в диафрагме, разделяющей головную часть ракеты от двигателя, поджигает пороховой заряд головной части ракеты. Взрыв разрушает корпус ракеты и одновременно поджигает порох четырех ракет, которые начинают полет каждая по своей траектории.

Это красиво при фейерверках и очень опасно для тех, над кем произойдет разделение головной части российской ракеты «Ярс».

Немного о главном конструкторе пороховых ракет семнадцатого столетия. Родился Каземир Симинович в 1600 году на территории современной Белоруссии, поэтому его считают белорусом. Польские историки считают его польским инженером. Литовские историографы утверждают, что он родился в семье литовского шляхтича. Невзирая на дискуссию о гражданстве автора, труды К. Симиновича интернациональны и принадлежат нашей цивилизации.

Однако, как в Книге Книг писал Екклесиаст, гл. 1, 10: «Бывает нечто, о чем говорят: «смотри вот это новое»; но это было уже в веках, бывших прежде нас». И действительно. Биограф Каземира Симиновича, П.К. Кравченко, в своей работе «Жизнь Каземира Симиновича и судьба его творения» писал: «Интересно, что К. Симинович точно предугадал судьбу своих открытий. Он писал, что его труды по прошествии столетий будут забыты, а его изобретения присвоят себе более поздние авторы» [79].

Труды Каземира Симиновича в значительной степени повсеместно способствовали развитию ракетной техники. Однако при этом никаких принципиальных нововведений в конструкцию ракеты не наблюдалось. В части технологии их изготовления предпринимались попытки кроме картонных корпусов ракет изготавливать их из дерева и покрывать парусиной, пропитанной горячим клеем [37]. Уровень развития ракетостроения к середине восемнадцатого столетия достиг своего апогея, наступил застой.