Стратостат «СССР-1».
Разработчик: ГК НИИ ВВС, ВВА и другие организации
Страна: СССР
Первый полет: 1933 г.
В 1930-е годы, когда интерес к исследованию верхних слоев атмосферы необычайно вырос, наиболее реальным методом проникновения на большие высоты казалось использование специальных высотных аэростатов – «стратостатов», «субстратостатов», несущих герметическую гондолу с экипажем исследователей. Впервые в мировой практике постройку такого высотного аэростата осуществил бельгийский профессор Огюст Пиккар (August Piccard). Построенный по его проекту стратостат был снабжен двухместной герметической гондолой, имел оболочку из прорезиненной ткани объемом 14000 м3 и весом 800 кг. Первая попытка Пикара достигнуть большой высоты, состоявшаяся 30 сентября 1930 года, оказалась неудачной. По причине перетяжеления и последующего повреждения гондолы стратостат не смог оторваться от земли. Однако менее чем через год, 27 мая 1931 года, бельгийский экипаж в составе О.Пикара и П.Кипфера впервые достиг стратосферы. Покоренная стратонавтами высота оказалась рекордной — она составила 15781 м.
Подготовка к испытаниям стратостата Огюста Пиккара. 1931 год.
Успешные эксперименты Пикара немедленно активизировали постройку высотных аэростатов в различных странах. Заинтересовались данной проблемой и в Советском Союзе. Начиная с 1931 года ряд организаций поначалу на общественном уровне выступили с предложением о постройке стратостатов. Нужно отметить, что хотя главной задачей ставились научные исследования, однако общим настроением являлось, прежде всего, достижение рекордной высоты. В 1933 году вопрос начал решаться на официальном уровне. Начальник ВВС Красной Армии Яков Алкснис совсем недвусмысленно заявил о решении «…штурмовать стратосферу кратчайшими путями» и не позднее 1933 года совершить первый высотный полет.
19 января 1932 года в Москве председатель Гидрометеорологического комитета РСФСР Н.Н.Сперанский созвал первое заседание по изучению стратосферы. На этом заседании был заслушан доклад метеоролога В.И.Виткевича о задачах изучения стратосферы и образована Комиссия по изучению стратосферы под его председательством. Первое заседание Комиссии состоялось 22 января. На нем был намечен план работ, включавший также постройку стратостата для подъёма с людьми на высоту 20-25 км. Члену комиссии М.Н.Канищеву было поручено разработать проект стратосферного аэростата.
На первом этапе создания этот стратостат назывался «СССР». Указывалось, что инициатором и организатором его постройки являлось Управление ВВС во главе с начальником ВВС РККА Я.И.Алкснисом. Расчеты предстоящих полетов в стратосферу и их научное обоснование велись в Военно-воздушной академии им. Н.Е.Жуковского под руководством начальника кафедры воздухоплавания В.А.Семенова.
Работу по созданию стратостата возглавил командир Отдельного воздухоплавательного дивизиона Г.А.Прокофьев. В проектировании и постройке принимали участие Отдел воздухоплавания ГК НИИ ВВС, кафедра воздухоплавания Военно-воздушной академии им. профессора Н.Е.Жуковского, Научно-исследовательский институт резиновой промышленности и другие организации.
Проектирование оболочки произвел начальник конструкторского отдела московского завода «Каучук» инженер К.Д.Годунов. Рабочее проектирование, разработку технологии, изготовление и предварительные испытания оболочки велись Научно-исследовательским институтом резиновой промышленности (НИИРП). Одновременно решались вопросы обеспечения прочности оболочки, покрытия внешней поверхности специальной краской на основе алюминиевой пудры для защиты от ультрафиолетового облучения и уменьшения нагрева газа. Когда опытные работы завершились, практическое изготовление оболочки перенесли на завод «Каучук». Особо отмечалось, что при значительном объеме удалось добиться ее незначительного веса – всего 950 кг. На неё пошло примерно 5000 погонных метров перкалевой материи производства Богородско-Глуховской мануфактуры, на которую нанесли тонкие слои специального резинового состава. Рецептуру и технологические процессы для изготовления ткани оболочки разработали сотрудники Научно-исследовательского института резиновой промышленности Е.Н.Кузина и Г.К.Левитина. Закончили изготовление оболочки в мае 1933 года. Объем оболочки стратостата «СССР-1» составил 24340 м3 (обычно это значение округляли и писали 25000 м3), при подъеме на расчетную высоту оболочка расширялась и принимала форму шара диаметром 36 м.
Гондола стратостата проектировалась с начала 1933 года в БОК под руководством В.А.Чижевского, при участии Н.Н.Каштанова, А.Я.Левина, И.И.Цебрикова и В.И.Лапинского. Построили ее на опытном производстве завода № 39 за 4 месяца. Так как всего заложили 4 практически одинаковых гондолы, то на этапе постройки стратостата его стали именовать «СССР-1». Гондола должна была удовлетворять следующим требованиям:
-абсолютная герметичность;
-достаточная прочность;
-хорошая видимость во все стороны;
-быстро открывающиеся входные люки;
-размещение вне гондолы необходимого для спуска балласта и надежное устройство для его сбрасывания;
-амортизирующее посадочное устройство, предохраняющее гондолу от удара при посадке;
-защита от низкой температуры и солнечного нагрева;
-удобное размещение приборов.
Трехместная гондола представляла собой сферу диаметром 2,3 м. Она состояла из 12 листов 2-мм дюралюминия, собранных при помощи 5 тысяч заклепок. Герметичность оболочки достигалась специальной промазкой клепаных швов. Силовой каркас гондолы выполнили из 8 вертикальных дюралевых труб, соединенных стальными узлами. Каркас воспринимал все усилия от веса экипажа, балласта и оборудования. Оболочка, выполненная с 12-кратным запасом прочности, воспринимала лишь нагрузку от разности давления. В верхней части каркас переходил в узлы крепления оболочки, в нижней части — в стойки посадочной амортизации. Сам амортизатор представлял классическую корзину из ивовых прутьев. При ударе о землю со скоростью 5-7 м/с амортизатор должен был сломаться, поглотив силу удара. Одновременно он выполнял роль подставки при стоянке гондолы на земле. Его размеры были достаточны, чтобы разместить внутри нее мешки с балластом. Теория и практика воздухоплавания установили, что начавшийся спуск аэростата с предельно достигнутой им высоты происходит со все возрастающей скоростью. Для того чтобы эта скорость не превысила допустимой величины, необходимо гасить ее сбрасыванием балласта. «СССР-1» мог брать для этого до 1 т балласта в виде мелкой свинцовой дроби в 40 мешках, подвешенных к кольцу гондолы внутри посадочного устройства.
В центральной части гондолы имелся силовой обруч-экватор. На поверхности сферы оборудовали два больших лаза для входа и выхода экипажа, которые открывались в течение 5-6 секунд. Для кругового обзора и наблюдения прорезали 9 люков — иллюминаторов диаметром 100 мм. Установленные в иллюминаторах стекла толщиной 8 мм обработали специальным составом от запотевания и покрытия инеем.
Оборудование стратостата включало:
-высокоточный высотомер;
-ртутный барометр;
-метеорографы для определения параметров воздуха (давление, влажность, температура);
-электротермометр;
-приборы для определения интенсивности космического излучения.
У гондолы стратостата «СССР-1» слева направо: В.И.Лапинский, В.А.Чижевский, Н.Н.Каштанов.
Для проведения рекордного полета в стратосферу организовали специальный технический совет при УВВС РККА под председательством Начальника штаба ВВС РККА Хрипина. Приготовления к старту велись оперативно и уже в первых числах сентября 1933 года «СССР-1» подготовили к первому полету, после чего началось ожидание тихой погоды. Окончательная готовность определилась 26 сентября, в этот день все элементы стратостата проверили и взвесили.
Основные весовые характеристики «СССР-1»:
Вес оболочки и подвесной системы, кг: 1191
Вес гондолы и оборудования, кг: 730
Внутренний балласт, кг: 360
Наружный балласт, кг: 420
Вес различного снаряжения, кг: 671
Общий вес, кг: 3372
Экипаж стратостата состоял из трех человек: командир — Георгий Александрович Прокофьев (командир опытно-испытательного воздухоплавательного дивизиона, размещенного в Кунцево), пилот-радист и помощник командира Эрнст Карлович Бирнбаум (УВВС), пилот-инженер Константин Дмитриевич Годунов (конструктор НИИ ГВФ). Перед полетом все трое прошли длительную тренировку в специальной барокамере с пониженным атмосферным давлением.
Экипаж стратостата «СССР-1» — Эрнст Бирнбаум, Константин Годунов, Георгий Прокофьев.
Г.А.Прокофьев, К.Д.Годунов и Э.К.Бирнбаум в гондоле стратостата «СССР-1», 1933 год.
Первая попытка старта состоялась в ночь с 23 на 24 сентября 1933 года на Центральном аэродроме Москвы. В 22 часа 40 минут начали наполнение оболочки из 700 подготовленных баллонов с водородом при помощи трех 50-мм рукавов. В ходе затянувшейся подготовки опустившийся сильный туман привел к тому, что оболочка утяжелилась на 500 кг. Затем поднялся порывистый ветер, который превратил наполненный стратостат в парус и делал предстоящий старт опасным мероприятием. Утром невозможность полета стала очевидной, к 12 часам 24 сентября старт решили отменить. Открытием разрывного клапана газ выпустили, оболочку отправили на просушивание и подготовку к следующему старту.
Наполнение оболочки стратостата «СССР-1».
Вторая попытка состоялась в ночь на 30 сентября 1933 года. На этот раз оболочку наполняли из 35 газгольдеров с водородом. Команда из 10 красноармейцев просто наваливалась на зеленые газгольдеры и под собственным весом выдавливала газ по шлангу в оболочку стратостата. Руководил стартовой командой один из участников программы создания стратостата Гарканидзе. К 6 часам утра наполнение закончили и немедленно в воздух поднялись два небольших воздушных шара – прыгуна. Сидящие в подвесной системе этих шаров два члена аэродромной команды осмотрели и расправили оболочку. В 6 часов 30 минут запустили радиозонд, который подтвердил полное отсутствие ветра.
Проверка оболочки стратостата «СССР-1» перед полетом. 30 сентября 1933 г.
Г.А.Прокофьев перед стартом в гондоле «СССР-1».
С первыми лучами солнца гондолу, вокруг которой было навешено 620 кг маневрового балласта из мелкой дроби, прикрепили к оболочке. Еще 300 кг резервного балласта разместили внутри гондолы. В оболочке находилось 3000 м3 газа, что составляло 1/10 полного объема. С подъемом на высоту 17 км газ должен был расшириться и заполнить оболочку полностью, превратив ее в сферу.
В 8 часов 30 минут экипаж занял гондолу и через 10 минут начальник ВВС Яков Алкснис лично дал разрешение на старт. Под крики ура и аплодисменты провожающих голубая гондола с надписью «СССР», подвешенная под серебристой «кишкой» оболочки дирижабля, быстро по вертикали пошла вверх. Уже через 5 минут полета набранная высота составила 3 км. Подъем продолжался при постоянной радиосвязи с экипажем, который имел позывной «Марс». На земле связь осуществляли радиоузел в поселке Тарасовка и радиостанция Главной аэрометеорологической службы (ГАМС).
Стратостат «СССР-1» в момент старта 30 сентября 1933 г.
К 11 часам дня «СССР-1» достиг высоты 18 км при температуре за бортом -67°C, внутри гондолы температура составила +22°C, перегрев оболочки достиг 75°C. В 12 часов 45 минут аэростат уже полностью достиг сферической формы, к этому моменту он достиг высоты 19 км при температуре -67°C снаружи, внутри оболочки +75°C, внутри гондолы температура колебалась от +12°C до +32°C.
Как и было тогда положено, при достижении максимальной высоты экипаж направил приветственную радиограмму товарищу Сталину, после чего приступил к снижению. В течение всего полета, продолжавшегося около 8 часов 15 минут, стратостат отлично наблюдали с земли. В 13 часов дня наземные наблюдатели отметили начало его снижения и перемещение в направлении на юго-восток. В 17 часов 30 сентября «СССР-1» благополучно опустился на берегу Москва-реки близ Коломны, в 250 метрах от Коломенского завода у станции Голутвин.
Научные результаты полета стратостата «СССР-1» были следующие:
— К.Д.Годунов выполнил измерения интенсивности космических лучей с помощью электрометров Гесса и Кольхёрстера, их зарядка осуществлялась электризованной трением о шерсть эбонитовой палочкой. Электрометр Кольхёрстера был изготовлен в Германии, а электрометр Гесса — на опытном заводе Геологоразведки в Ленинграде. Полученные результаты подтвердили данные Пиккара о космическом (внеземном) происхождения этих лучей и роли атмосферы в защите от них.
— с высоты 18000 м привезли пробы воздуха. Анализ показал, что на этой высоте состав воздуха немного отличается от близкого к земле: в нем смешаны 78,13% азота, 20,95% кислорода и 0,92% аргона и инертных газов. Установление близости состава стратосферного воздуха к воздуху тропосферы означало в перспективе возможность использования для полета на этих высотах как двигателей внутреннего сгорания, с компрессорами, так и воздушно-реактивных двигателей. Метеорографы стратостата работали нормально. Давление измерялось ртутным барометром, температура — электрическим платиновым термометром, но из-за слабого действия вентиляции точными можно было признать лишь часть отсчетов. Этих отсчетов было достаточно для пользования при вычислении высоты подъема, но полной картины распределения температуры по высоте они не дали.
— институт актинометрии и атмосферной оптики планировал провести изучение солнечной и рассеянной радиации, а также измерение отражающей способности (альбедо) земной поверхности. Для этого специалисты института разработали два пиранометра, а также пираноальбедометр, которые предполагалось подвесить на расстоянии 75 м под гондолой. Приборы прошли испытания и были подготовлены к полету, но не установлены в стратостате, так как первый полет был предназначен в основном для обучения экипажа.
Гондола стратостата «СССР-1». Музей ВВС Монино.
Результат полета стратостата «СССР-1» заслуженно расценивался как национальный триумф. Свершившееся событие было тем более необыкновенно, что достижение высоты 19 км стало вообще первым рекордом мирового значения, достигнутым СССР. Г.А.Прокофьев, К.Д.Бирнбаум и К.Д.Годунов были награждены высшей наградой Советского Союза — орденами Ленина. Писатель Максим Горький направил им краткое, но вполне соответствующее духу времени послание: «Смелым вашим полетом вы подняли свою страну еще выше в глазах пролетариата всего мира и в глазах всех честных людей.»
.
.
Список источников:
Михаил Маслов. Утерянные победы советской авиации.
Б.Ф.Ляпин. Воздухоплавание — летание на аппаратах легче воздуха. Полет стратостата «СССР».
Фотоархив сайта russianplanes.net
Материалы сайта «История России в фотографиях».