Ракета «Бампер-8

Бампер-8 (англ. Bumper-8) — американская двухступенчатая геофизическая и экспериментальная ракета, запущенная 24 июля 1950 года с мыса Канаверал. Она стала первой ракетой в мире, стартовавшей с территории будущего космодрома на мысе Канаверал (Флорида, США). «Бампер-8» представляла собой гибридную конструкцию: в качестве первой ступени использовалась трофейная немецкая баллистическая ракета «Фау-2» (V-2), а в качестве второй ступени — американская зенитная ракета WAC Corporal. Программа «Бампер» (Bumper Project) была разработана для отработки принципов многоступенчатых ракет и достижения сверхвысоких высот и скоростей, недоступных одноступенчатым носителям.

История создания

Предпосылки

После окончания Второй мировой войны США в рамках операции «Скрепка» (Operation Paperclip) вывезли из Германии значительное количество трофейных ракет «Фау-2», а также привлекли к работе немецких специалистов во главе с Вернером фон Брауном. К концу 1940-х годов у США имелся значительный запас «Фау-2», однако их характеристики (дальность около 320 км, высота подъёма до 180 км) уже не удовлетворяли требованиям для изучения верхних слоёв атмосферы и отработки перспективных технологий. Возникла идея комбинировать «Фау-2» с более лёгкой и высокоскоростной второй ступенью.

Проект «Бампер»

В 1946 году Армейский баллистический центр (Army Ballistic Missile Agency) и Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) при Калифорнийском технологическом институте начали разработку программы «Бампер». Целью было создание двухступенчатой ракеты, способной достичь высот порядка 400–500 км и скоростей, близких к первой космической (около 7,9 км/с). В качестве второй ступени была выбрана ракета WAC Corporal, которая уже использовалась как зенитная и исследовательская. Конструкция предусматривала установку WAC Corporal на верхнюю часть «Фау-2» с помощью специального переходного отсека.

Всего по программе «Бампер» было запланировано несколько запусков. Первые пуски (Bumper 1–7) производились с полигона Уайт-Сэндс (Нью-Мексико) в 1948–1949 годах. Они выявили ряд технических проблем, в частности, нестабильность разделения ступеней и преждевременное воспламенение второй ступени. После серии аварий и частично успешных полётов было решено перенести испытания на новое место — мыс Канаверал, где имелись более протяжённые трассы для падения ступеней и возможность запуска в сторону Атлантического океана.

Конструкция

Первая ступень (V-2)

Первая ступень «Бампер-8» представляла собой стандартную баллистическую ракету «Фау-2» (A-4) длиной около 14 м, диаметром 1,65 м. Она оснащалась жидкостным ракетным двигателем, работавшим на смеси жидкого кислорода (окислитель) и 75% этилового спирта (горючее). Тяга двигателя составляла около 25 тонн-сил (245 кН). Время работы первой ступени — примерно 65 секунд. На ракете были установлены газодинамические рули (графитовые лопатки в струе выхлопных газов) и аэродинамические стабилизаторы. Система управления гироскопическая, позволяющая корректировать траекторию в полёте.

Вторая ступень (WAC Corporal)

Вторая ступень — ракета WAC Corporal длиной около 5 м, диаметром 0,3 м. Она имела собственный жидкостный двигатель, работавший на азотной кислоте (окислитель) и анилине (горючее). Тяга двигателя составляла около 1,5 тонн-сил (14,7 кН). Время работы — около 45 секунд. WAC Corporal не имела собственной системы управления — стабилизация обеспечивалась вращением (закруткой) ступени перед отделением. Полезная нагрузка включала приборы для измерения температуры, давления, магнитного поля и космического излучения.

Переходной отсек и разделение

Ступени соединялись сварным переходником, который после выгорания первой ступени отделялся пиротехническими зарядами. Воспламенение двигателя второй ступени происходило автоматически после разделения, на высоте около 50–60 км. Схема разделения была отработана с учётом опыта предыдущих запусков: на «Бампер-8» использовали задержку поджига второй ступени на несколько секунд, чтобы избежать повреждения от струи первой ступени.

Запуск 24 июля 1950 года

Подготовка

Стартовая площадка на мысе Канаверал (позднее получившая обозначение LC-3) была построена специально для программы «Бампер». Она представляла собой бетонное основание с металлической башней обслуживания. Ракета «Бампер-8» была собрана в сборочном корпусе и доставлена на старт за несколько дней до пуска. Заправка первой ступени жидким кислородом и спиртом производилась непосредственно перед стартом. Вторая ступень заправлялась азотной кислотой и анилином за сутки до запуска.

Хронология полёта

Запуск состоялся 24 июля 1950 года в 14:29 по местному времени (19:29 UTC). Первая ступень отработала штатно, подняв ракету на высоту около 50 км. После разделения вторая ступень WAC Corporal включилась и продолжила набор высоты. Максимальная высота полёта составила около 400 км (по разным данным — от 390 до 410 км). Максимальная скорость — около 2,5 км/с (примерно 9000 км/ч). Общая длительность полёта от старта до падения второй ступени составила около 10 минут. Первая ступень упала в Атлантический океан примерно в 320 км от места старта. Вторая ступень, после выгорания топлива, продолжила баллистический полёт и упала в океан на расстоянии около 800 км от мыса Канаверал.

Научные результаты

Полезная нагрузка «Бампер-8» включала ионизационные камеры, термопары, магнитометры и датчики давления. Данные, переданные по радиотелеметрии, позволили измерить концентрацию заряженных частиц в верхней ионосфере, а также температуру на высотах до 400 км. Также были получены первые сведения о распределении магнитного поля Земли на больших высотах. Полёт подтвердил принципиальную возможность использования многоступенчатых ракет для достижения высот, недоступных одноступенчатым носителям.

Значение и последствия

Запуск «Бампер-8» имел историческое значение как первый пуск с территории будущего космодрома на мысе Канаверал, который впоследствии стал основной стартовой площадкой для программы «Меркурий», «Джемини», «Аполлон» и запусков шаттлов. Технические решения, отработанные на «Бампер-8» (система разделения ступеней, задержка зажигания второй ступени, телеметрия на больших высотах), были использованы при создании более совершенных ракет, в частности, ракеты «Редстоун» (Redstone) и «Юпитер-С» (Jupiter-C), которая в 1958 году вывела на орбиту первый американский спутник «Эксплорер-1».

Программа «Бампер» в целом продемонстрировала, что двухступенчатая схема позволяет значительно увеличить высоту и скорость полёта по сравнению с одноступенчатыми ракетами. Однако из-за высокой сложности и аварийности (из восьми запусков по программе «Бампер» полностью успешными считаются только два — «Бампер-5» и «Бампер-8») программа была закрыта в 1951 году. Тем не менее, полученные данные легли в основу проектирования баллистических ракет средней и межконтинентальной дальности, а также ракет-носителей для космических полётов.

Интересные факты

• «Бампер-8» была не первой многоступенчатой ракетой в истории — ещё в 1949 году в СССР запускалась двухступенчатая ракета Р-1Е (с использованием трофейных «Фау-2» и советской второй ступени), но «Бампер-8» стала первой, стартовавшей с мыса Канаверал.
• Изначально стартовая площадка на мысе Канаверал называлась «Бампер-пад» (Bumper Pad) и представляла собой временное сооружение. После программы «Бампер» её модернизировали для запусков ракет «Редстоун».
• Вторая ступень WAC Corporal на «Бампер-8» была оснащена системой закрутки, которая обеспечивала её стабилизацию в полёте — это был один из первых случаев использования гироскопической стабилизации на ракетах.
• В честь запуска «Бампер-8» на мысе Канаверал установлен памятный знак — бетонный обелиск с табличкой, указывающей на место первого старта.

Источники

• NASA Historical Data Book, Vol. II: Programs and Projects 1958–1968.
• «The Bumper Project: A History of the First Two-Stage Rocket» (JPL Publication, 1960).
• «V-2: The First Ballistic Missile» (Smithsonian Institution Press, 1995).
• «The Rocket Team» (Frederick I. Ordway III, Mitchell R. Sharpe, 1979).
• Документы Армейского баллистического центра (ABMA), 1946–1951.