вернёмся в библиотеку?

«Земля и Вселенная» 1998-2




Люди науки


Иоганнес Винклер — один из пионеров ракетной техники и космонавтики

Иоганнес Винклер (Johannes Winkler) родился 29 мая 1897т. в городе Карлсруэ в верхней Силезии (ныне польский город Покой) в семье столяра. У него рано проявились изобретательские способности и склонность к занятиям техникой. В 1904-1909 гг. Иоганнес учился сначала в народной, затем в реальной школе, проводя все свободное время на учебном плацу.

Интересовался он также астрономией. Этому способствовало очередное появление на небе кометы Галлея в 1910 г. С 1911 г. до весны 1915 г. Иоганнес учился в гимназии. В июне 1915 г. он ушел добровольцем на фронт, участвовал в боях, в марте 1916 г. получил тяжелое ранение. После семимесячного лечения в госпитале Винклер вернулся к учебе. Свой 21-й день рождения он отметил в Данциге (ныне Гданьск) сдачей экзамена на аттестат зрелости.

Затем в течение двух семестров (1908-09 гг.) Винклер изучал машиностроение в Высшей технической школе в Данциге. Он ходил на занятия по вечерам, работая днем в конструкторском бюро Кайзеровской верфи, занимавшейся строительством подводных лодок.

В последующие годы, следуя желанию родителей, а также своему внутреннему убеждению, Винклер изучал в Университетах Бреслау (ныне Вроцлав) и Лейпцига теологию, одновременно посещая лекции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. В октябре 1922 г. сдав экзамен и получив степень кандидата теологии, он уехал в Виттен на Руре, где работал в управлении церквами.

Еще гимназистом Винклер прочитал романы Ж. Верна "С Земли на Луну" и "Вокруг Луны", которые произвели на него неизгладимое впечатление. Однако импульсом к изучению проблем ракетной техники и космонавтики стало его знакомство в 1926 г. с фантастическими романами О.В. Гайла "Камень с Луны" и "Выстрел в мировое пространство".

Винклер углубился в труды известных немецких пионеров космонавтики Г. Оберта, М. Валье, В. Гомана. Мысль о технической возможности преодолеть земное притяжение и выйти в космос настолько захватила его, что он решил провести необходимые эксперименты и построить ракетный летательный аппарат. Но начал он с распространения идеи космической ракеты в широких кругах общественности Германии, пытаясь увлечь поисками решений теоретических и практических проблем космонавтики.

И.Винклер с ракетой HW-1. 1931 г.

В январе 1927 г. Винклер основал "Немецкую молодежную газету" ("Deutsche jugendliche Zeitung"), преобразованную в журнал "Ракета" ("Die Rakete") 15 апреля того же года. Пропагандистская деятельность издателя и редактора "Ракеты", его стремление сплотить энтузиастов ракетной техники не остались незамеченными. Вскоре он получил предложение от журналиста Вилли Лея принять участие в организации Общества космонавтики (Verein fuer Raumschiffahrt) — первого в Германии и одного из первых космических обществ в мире. Учредительное собрание общества состоялось 5 июля 1927 г. в Бреслау. Первоначально предполагалось возложить обязанности председателя на М. Валье, но поскольку тот отказался от них (из-за своих частых поездок с докладами и лекциями), то первым главой Общества был избран Винклер. Официальным печатным органом Общества стал журнал "Ракета".

Под руководством Винклера общество быстро росло. У его истоков стояли 10 учредителей, а через полгода в нем было уже 500, а к сентябрю 1929 г. — 870 членов.

Практические эксперименты в области ракетной техники Винклер начал с пороховых ракет, но скоро понял, что для осуществления космического полета более перспективны ракеты на жидком топливе. В 1928 г. он приступил к систематическим опытам с жидкостными ракетами. В 1929 г. Винклер решил оставить службу в управлении церквами и полностью сосредоточил внимание на вопросах теории и практики ракетостроения. В сентябре того же года он принял предложение принять участие в качестве инженера-испытателя в разработках стартовых ракетных ускорителей на жидком топливе для самолетов-гидропланов, проводившихся в лаборатории профессора Г. Юнкерса в Дессау. Правда, при этом ему пришлось пожертвовать своей деятельностью в Обществе космонавтики — таково было условие, поставленное генеральным директором фирмы Юнкерс.

В рамках шестимесячного контракта Винклер классифицировал все известные тогда пороховые ракеты, используя специальную контрольно-измерительную аппаратуру для регистрации характеристик. Затем он приступил кэкспериментам, изготовив цилиндрическую камеру сгорания с длинным коническим соплом. Для тепловой защиты ее стенок он использовал тонкий слой магнезитового огнеупорного материала. Итогом экспериментов стали натурные испытания гидросамолета с ракетными двигателями.

Модель ракеты HW-I. Немецкий музей техники (г. Мюнхен)

Параллельно с созданием ракетных ускорителей Винклер продолжал вынашивать планы сборки жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Устройство его камеры сгорания он впервые описал в статье, опубликованной в мартовском номере журнала "Ракета" за 1929 г. А в течение следующего года Винклер, оборудовав в Дессау маленькую мастерскую, вместе с опытным механиком А. Бауманом строил и испытывал жидкостную ракету. Финансовую поддержку ему оказал владелец шляпной фабрики Г. Хюккель. Готовая к летным испытаниям, в феврале 1931 г. ракета получила наименование HW-I (Hueckel-Winkler). По форме это была трехгранная призма, составленная из 3-х частично закрытых алюминиевой обшивкой трубообразных баков. В каждом из них находились компоненты топлива (жидкий кислород и сжиженный метан) и сжатый азот, под давлением которого горючее и окислитель подавались в камеру сгорания ЖРД. Она была расположена между баками по оси ракеты. Сопло в самом узком месте камеры сгорания имело керамическое покрытие. Стартовый вес составлял около 5 кг, вес топлива — около 1,7 кг. Длина — 60 см, длина ЖРД — 45,7 см. Модели ты, изготовленная преимущественно из элементов подлинной конструкции, хранится в Немецком музее техники в Мюнхене.

Первый пробный старт ракеты HW-I состоялся 21 февраля 1931 г. на учебном плацу под Дессау: из-за технических неполадок она взлетела только на три метра. Вскоре после неудачного испытания — 7 марта 1931 г. — Винклер, взяв двухгодичный отпуск, покинул лабораторию Г. Юнкерса. Теперь он полностью сосредоточился на отработке и испытаниях проектируемых им ракетных конструкций.

Неделю спустя (14 марта) во время повторного экспериментального пуска ракета HW-I совершила успешный полет. Электрическое зажигание было применено с расстояния 50 м. Ракета поднялась на высоту 60 м, затем отклонилась от вертикали и, прежде чем упасть, преодолела расстояние в 100 м. По мнению Винклера, не отклонись ракета от вертикального полета, она взлетела бы на высоту в 500 м.

Это был первый успешный полет первой европейской жидкостной ракеты. Он был запечатлен на кинопленку: Нью-йоркская кинокомпания "Paramount News" сняла о нем звуковой фильм, единственный из сохранившихся до наших дней.

Модель ракеты HW-II в Немецком музее техники в Мюнхене

Для изучения возможности стабилизации ракеты в полете Винклер провел 28 марта и 7 апреля 1931 г. еще два экспериментальных запуска. Конструкция ракеты к тому времени претерпела изменения — на нижних концах труб были прикреплены стабилизаторы. Усовершенствованная модификация получила наименование HW-la. В дальнейшем Винклер построил еще две модификации своей первой ракеты: HW-1b имела улучшенную аэродинамическую форму и три коротких стабилизатора прямоугольной формы, а HW-1c — длинные, закругленные вверху стабилизаторы. Но испытания прошли не совсем удачно.

С сентября 1931 г. Винклер продолжил свои эксперименты на Ракетном полигоне в пригороде Берлина Райникендорф (Raketenflugplatz Berlin-Reinickendorf). В его планы входило строительство жидкостной ракеты больших размеров. Предварительная разработка ее конструкции началась по желанию Г. Хюккеля еще в мае 1931 г. Если опыты с ракетой HW-I доказали возможность полета аппарата с ЖРД, то новая ракета должна была продемонстрировать лучшие характеристики по сравнению с твердотопливными.

Наряду с Винклером в строительстве ракеты HW-II участвовали Р. Энгель и X. Шпрингер, ранее работавшие в ракетной группе Р. Небеля, и К. Бермюллер из конструкторской группы К. Риделя.

Ракета HW-II имела традиционную аэродинамическую форму длиной 1,9 м и максимальным диаметром 40 см. Внутри корпуса, выполненного из тончайшей стали, один над другим размещались топливные баки; камера сгорания и сопло ЖРД находились в хвостовой части. Там же снаружи располагались стабилизаторы трапециевидной формы. Вес ракеты на старте составлял 43 кг, запас топлива весил 34 кг, в том числе жидкий кислород — 32 кг, сжиженный метан — 4 кг. Предполагалось, что ЖРД в течение 49 с разовьет тягу 96 кгс. Топливные клапаны ракеты изготовлялись из нового сплава алюминия с магнием — электрона. Расчетная высота полета — 5 км. Для замера высоты на ракете был установлен барограф. Предусмотрено возвращение HW-II на Землю на парашюте.

Для своего времени HW-II была самой крупной и мощной ракетой, отличавшейся высоким техническим совершенством. Соотношение полной и сухой масс конструкции равнялось коэффициенту 4,6 и оставалось непревзойденным до 1943 г. HW-II вмещала топлива в 20 раз больше, чем HW-I и при этом была тяжелее только в три раза.

После проведения с января по май 1932 г. более 20 стендовых испытаний началась подготовка ракеты к полету, назначенному на 6 октября 1932 г. Местом испытаний после долгих переговоров с властями (ракетный полигон в Берлине оказался мал) выбрали район на Балтийском побережье в Восточной Пруссии.

Еще во время заполнения топливных баков Винклер и Энгель заметили, что пусковые клапаны горючего и окислителя (из-за коррозии под действием морского воздуха) неплотно закрыты. Но поскольку к началу испытаний собрались многочисленные зрители, в том числе именитые гости из руководства Кенигсберга, они решили рискнуть и, несмотря на опасность, осуществить старт.

Непосредственно перед пуском была предпринята попытка продуть корпус ракеты сжатым азотом, чтобы вытеснить скопившуюся между внешней оболочкой и топливными баками смесь газов. Но до включения зажигания газы успели вновь скопиться — ракета взорвалась, едва достигнув высоты 15 м.

Перед запуском ракеты HW-II. 6 октября 1932 г.

Неудача во время испытаний повергла Винклера в отчаяние — Хюккель отказался финансировать его дальнейшие работы.

В течение нескольких месяцев Винклеру пришлось пережить безработицу и безденежье. 11 августа 1933 г. он получил должность инженера-испытателя на авиационном заводе Юнкерса. Там им была продолжена разработка ракетных ускорителей для самолетов. После приостановления этих работ, незадолго до начала второй мировой войны, 1 июля 1939 г. Винклер был направлен в Брауншвейг в немецкий Авиационный исследовательский центр — одно из научных учреждений Военно-воздушных сил Германии. С апреля 1941 г. по 30 июня 1945 г. он возглавлял отдел Центра.

Позднее он основал частное инженерное бюро и выступал с докладами на тему: "От атомной бомбы к космическому кораблю". Осенью 1943 г. Винклер перенес инфаркт сердца в легкой форме. После второго инфаркта 27 декабря 1947 г. он скончался.

Неудачные испытания ракеты HW-II осенью 1932 г. стали последним этапом самостоятельных экспериментальных работ Винклера в области ракетной техники. Впоследствии он занимался только теоретическими исследованиями. Их итоги, а также свои взгляды на возможности и перспективы развития ракетной техники обобщены им в рукописи "Реактивный мотор" ("Der Strahlmotor"), написанной в декабре 1932 г. Автор не предпринимал никаких попыток издать ее, поскольку считал преждевременным знакомить широкие круги читателей и специалистов со своими выводами. По-видимому, он стремился избежать возможных заимствований. Винклер считал, что накопленные им знания дают ему хороший шанс добиться выдающихся результатов.

В конце 20-х годов ракетчики уже четко представляли, каких размеров должен быть ракетный летательный аппарат (ЛА) и какую тягу должны развивать его двигатели, чтобы осуществить космический полет. Неясно было только, можно ли создать ЖРД соответствующих размеров и мощности. Эксперименты показывали, что простое увеличение в размерах первых маленьких ЖРД не приведет автоматически к повышению их мощности. Поэтому в числе вопросов, вытекавших из концепции многоступенчатой ракеты, был и об одновременном включении нескольких относительно маломощных двигателей.

У Винклера были свои соображения по этому вопросу, высказанные им в работе 1932 г. Их смысл сводился к созданию универсальной — "стандартной" (по терминологии Винклера) ракеты с ЖРД тягой 10 т. Ракетно-космический ЛА должен был представлять собой сложную составную конструкцию, каждая ступень которой, в свою очередь, образовывалась связками "стандартных" ракет. Двигатели каждой связки включались одновременно и, после выгорания в них топлива, они отделялись. Идея Винклера была вариантом конструктивной схемы "ракетный пакет".

Не желая высказывать эту идею прямо и в то же время заботясь о своем приоритете в решении проблемы составной ракеты, Винклер придал ей в автобиографии, включенной в сборник "Люди ракеты" ("Maenner der Rakete", 1933 г.), довольно завуалированную форму: "Высокие летные характеристики ракеты, то есть такие, какие не в состоянии обеспечить один ракетный двигатель, могут быть получены при помощи большого числа одинаковых двигателей. Силу тяги можно увеличить путем одновременного числа двигателей, Масса полезного груза может быть любой величины". Только в 1935 г. Энгель и другие специалисты, обстоятельно исследовав формулу, приведенную Винклером в автобиографии, пришли к выводу, что им разработана конструкция, основанная на принципе ракетных связок. Подробное теоретическое обоснование этого принципа, дополненное математической моделью, Винклер изложил в работе "Составные ракеты" ("Zusammengesetzte Raketen"), написанной в 1947 г. и также оставшейся неопубликованной.

И. Винклер оказал огромное влияние на развитие ракетной техники и распространение идеи ракетно-космического полета в Германии в период 1927-32 гг. В то время он был наряду с Г. Обертом крупнейшим немецким исследователем проблем ракетной техники. Настойчиво шел он своим путем в ракетостроении — в отличие от многих ракетчиков никогда не пропагандировал оружия. Внешне спокойный и скромный человек, ученый всю жизнь оставался верен заповеди: в победе или в поражении нужно снова и снова отваживаться на следующий шаг. В ознаменование научных заслуг Винклера в 1970 г. один из кратеров на обратной стороне Луны был назван его именем. В 1976 г. имя И. Винклера увековечено в Международном космическом зале славы в Сан-Диего (США).

Т.Н. ЖЕЛНИНА