Роберт Годдард

Американский физик Роберт Годдард получил патент на многоступенчатую ракету и на ракету, работающую на бензине и жидком оксиде азота, ещё в 1914 году — задолго до того, как ракеты стали чем-то большим, чем предметом теоретических статей. А 16 марта 1926 года на ферме своей тётушки Эффи в Оберне он запустил аппарат размером с человеческую руку, который за 2,5 секунды поднялся примерно на 12 метров. В журнале Годдард записал: «Первый полёт ракеты, использующей жидкое топливо, был произведён вчера на ферме тётушки Эффи».

Роберт Годдард родился 5 октября 1882 года в Вустере, штат Массачусетс, и умер 10 августа 1945 года в Балтиморе, штат Мэриленд.

Вишнёвое дерево и Марс

Наукой Годдард увлёкся с пяти лет. В двенадцать он потерял младшего брата Ричарда, родившегося с деформацией позвоночника и умершего до своего первого дня рождения, и остался единственным ребёнком в семье. Мать Фанни, у которой вскоре диагностировали туберкулёз, часто оставляла сына дома при малейших признаках недомогания — к шестнадцати годам Боб отставал в школе на два года. Дома он самостоятельно изучал электричество, химию, телефоны, фонографы и радиоприёмники; отец поддерживал его интересы, подарив телескоп, микроскоп и подписку на журнал Scientific American.

В шестнадцать лет, после книги Герберта Уэллса «Война миров», Годдард заинтересовался исследованиями космоса. 19 октября 1899 года, взбираясь на вишнёвое дерево, чтобы обрезать засохшие ветки, он, как позднее напишет сам, вообразил, «как чудесно было бы сделать такое устройство, с помощью которого можно долететь до Марса, и какой маленькой бы выглядела оттуда лужайка под моими ногами». Этот день он потом всегда отмечал как личный праздник.

От генераторной лампы к ракетам

После степени бакалавра в Вустерском политехническом институте в 1908 году Годдард учился на физическом факультете Университета Кларка, получив степень магистра в 1910 году и степень кандидата наук в 1911 году. С 1914 года он начал конструировать ракетные двигатели при финансовой поддержке Смитсоновского общества, а с 1919 года написал ряд работ о возможности полёта на Луну.

Ещё в 1912 году, работая в Принстонском университете, он исследовал воздействие радиоволн на изоляторы. Чтобы генерировать радиоволны, Годдард создал собственную конструкцию генераторной лампы с отклонением луча — 2 ноября 1915 года на это изобретение был выдан патент U.S. Patent 1 159 209. В 1914 году были зарегистрированы два значимых патента в ракетной технике: U.S. Patent 1 102 653 описывал многоступенчатую ракету, U.S. Patent 1 103 503 — ракету, работающую на бензине и жидком оксиде азота. В 1917 году он получил грант в 5 000 долларов от Smithsonian Institution на продолжение экспериментов, а в 1918 году успешно разработал твёрдотопливную баллистическую ракету — после перемирия даже Армия США потеряла к ней интерес. После войны Годдард продолжил исследования в Университете Кларка, стремясь создать аппараты, способные проникать в ионосферу.

Кроме космических путешествий, он занимался и другими задачами: предложил идею реактивного гранатомёта, и первые американские модели гранатомётов «Базука» были созданы на основе его работ.

Линдберг находит спонсора

Запуски ранних ракет Годдарда стали объектом внимания прессы в 1929 году. Одну из таких статей прочёл Чарльз Линдберг, в то время начинавший интересоваться отдалёнными перспективами авиации и космическими полётами. Линдберг проверил добросовестность Годдарда через Массачусетский технологический институт и, убедившись в ней, позвонил ему в ноябре 1929 года. Вскоре они встретились в офисе Годдарда; искренний интерес лётчика впечатлил обычно скрытного физика, и открытое обсуждение работ положило начало союзу, который длился до конца жизни Годдарда.

К концу 1929 года каждый новый запуск привлекал всё больше внимания, и работать становилось труднее. Линдберг поставил вопрос о поиске дополнительного финансирования и укрепил этот запрос собственной популярностью. Обращения к промышленникам и частным инвесторам не давали результатов до весны 1930 года — сказывался биржевой крах 1929 года. Весной 1930 года Линдберг добился своего, найдя союзника — финансиста и филантропа Дэниэла Гуггенхайма.

Гуггенхайм согласился финансировать Годдарда в ближайшие четыре года на сумму 100 000 долларов. Семья Гуггенхаймов, в особенности его сын Гарри Фрэнк Гуггенхайм, поддерживала работу Годдарда в последующие годы. Новым местом для работы физик выбрал Розуэлл, штат Нью-Мексико.

Розуэлл: гироскопы, турбонасосы и рекорды

В Розуэлл Годдард переехал летом 1930 года, специально посоветовавшись с метеорологом насчёт подходящего климата. Местные жители ценили приватность, и он надеялся, что незнакомец, расспрашивающий о его местонахождении, получит неправильные указания. К сентябрю 1931 года его ракеты приобрели знакомый вид гладкой оболочки с плавниками. Годдард занялся гироскопом в системе управления ракетой и в апреле 1932 года провёл лётные испытания системы с гироскопическим управлением; полёт был недолгим, но тест показал принципиальную работоспособность узла, и испытание сочли успешным. Аналогичную конструкцию через десять лет использовали в германской ракете Фау-2.

С весны 1932 до осени 1934 года Годдард не работал в Нью-Мексико из-за потери финансирования. По возвращении в Розуэлл он начал работу над серией ракет A длиной от 4 до 4,5 метров, работающих на бензине и жидком кислороде под давлением азота; гироскопическая система управления размещалась в средней части ракеты, между топливными баками. В ракете A-4, запущенной 8 марта 1935 года, использовалась более простая маятниковая система управления, поскольку гироскопическая ещё нуждалась в доработке. A-4 поднялась на 1000 футов, затем повернулась по ветру и, как писал сам Годдард, «взревела, спускаясь над прерией со скоростью звука». Снабжённая гироскопической системой управления А-5 28 марта 1935 года поднялась до 4800 футов, затем свернула на горизонтальную траекторию, пролетела 13000 футов и достигла максимальной скорости 550 миль в час.

В 1936—1939 годах Годдард начал работу над ракетами серий K и L, гораздо более массивными и рассчитанными на большие высоты. Серия K состояла из стендовых испытаний мощного двигателя, достигшего тяги в 624 фунта в феврале 1936 года, но работу преследовали проблемы с прожиганием камеры, которые так и не удалось устранить, — пришлось вернуться к менее массивным образцам, экспериментируя с соплами и камерами сгорания. В ноябре 1936 года он запустил L-7 — первую в мире ракету с четырьмя камерами сгорания; она достигла высоты 200 футов и показала принципиальную возможность подобных решений. Запущенная 26 марта 1937 года ракета L-13 достигла высоты 2,7 километра — рекорд для всех ракет Годдарда.

Дальнейшие эксперименты были связаны с турбонасосами. Промышленных образцов таких насосов тогда не существовало, и команда Годдарда с сентября 1938 года по июнь 1940 года разрабатывала и испытывала миниатюрные турбонасосы и газогенераторы для работы турбин. Успех позволил продолжить работу над ракетами серии P, где турбонасосы работали на тех же топливах, что и основной двигатель: они обеспечивали большее давление топлива, что позитивно влияло на мощность двигателя, и избавляли конструкцию от бака с вытесняющим азотом. Два запуска закончились авариями на высотах порядка сотен футов, но турбонасосы работали хорошо, и Годдард был удовлетворён этими экспериментами.

Война, Аннаполис и Фау-2

С 1938 года американские военные всё больше интересовались экспериментами Годдарда, а после японской атаки на Перл-Харбор этот интерес перешёл в практическую плоскость. В начале 1942 года ВМФ США привлёк его к работам на Инженерной экспериментальной станции в Аннаполисе, штат Мэриленд. Климат Мэриленда был вреден для здоровья Годдарда, но шла война, и он согласился на переезд.

Ещё в Розуэлле и до вступления в силу контракта ВМФ Годдард начал разработку двигателя переменной тяги, который мог бы использоваться как вспомогательный ускоритель на гидросамолёте PBY. К маю 1942 года у него был образец, способный запускать тяжеловесный самолёт с короткой взлётно-посадочной полосы. В феврале он получил часть PBY с пулевыми отверстиями, очевидно, приобретёнными во время атаки на Перл-Харбор, и написал Дэниэлу Гуггенхайму: «никакие мысли не приносят мне большего удовлетворение, чем мой вклад в неизбежное возмездие». К августу его двигатель вырабатывал 800 фунтов тяги в течение 20 секунд. После шести циклов испытаний, когда найденные проблемы были устранены, гидросамолёт поднялся в воздух, пилот совершил посадку и приготовился к повторному старту. Годдард хотел проверить состояние реактивного аппарата, но радиосвязь с PBY не работала. На седьмой попытке двигатель загорелся; самолёт был на высоте 150 футов, когда полёт пришлось прекратить. Поскольку в последний момент перед запуском Годдард установил систему безопасности, взрыва не произошло и никто не погиб. В результате военные выбрали в качестве ускорителя более безопасные твердотопливные двигатели.

Весной 1945 года Годдард увидел захваченную немецкую баллистическую ракету V-2 в военно-морской лаборатории в Аннаполисе. После тщательного осмотра он был убеждён, что немцы «украли» его работу. Хотя детали конструкции не были точно такими же и в целом она была более прогрессивной, чем самые успешные из годдардовских ракет, базовая схема Фау-2 была похожа, а важнейшей частью успеха изделия были непосредственные изобретения Годдарда: турбонасосный агрегат, завесное охлаждение стенок камеры сгорания и газовые рули, управляемые гироскопической инерциальной системой навигации.

Эстер и патенты после смерти

21 июня 1924 года Годдард женился на Эстер Кристин Киск, с которой познакомился за пять лет до этого. Жена увлеклась ракетостроением, фотографировала некоторые из его работ, помогала в экспериментах и делопроизводстве, включая бухгалтерский учёт. Детей у пары не было. После смерти мужа Эстер разобралась с его бумагами и получила 131 дополнительный патент на его работу.

Что осталось от Годдарда

В 1959 году в честь Роберта Годдарда названа крупнейшая американская научная ракетно-космическая организация — Центр космических полётов Годдарда. Его имя носит крупный ударный кратер на обратной стороне Луны, название утверждено Международным астрономическим союзом в 1964 году, а также астероид 9252 Goddard, обнаруженный 17 октября 1960 года К. Дж. ван Хаутеном и И. ван Хаутен-Грюневельдом на пластинах Паломарского телескопа, снятых Т. Герелсом.

В 1966 году, к 40-летнему юбилею первого успешного запуска ракеты на жидком топливе, в Вустере вышла автобиография Годдарда. Издательство «Ахилл Сент-Онж», специализирующееся на миниатюрных книгах, напечатало 1926 экземпляров объёмом 85 страниц и размером примерно 3 × 2 дюйма (7,6 × 5 см). Один из экземпляров, присланных издателем Баззу Олдрину, астронавт по просьбе своего отца, ученика Годдарда Эдвина Олдрина, взял с собой в полёт «Аполлона-11». Впоследствии этот экземпляр, ставший первой в истории человечества книгой, побывавшей на Луне, Эстер Годдард передала в дар Библиотеке имени Годдарда.

В честь Роберта Годдарда названа главная библиотека Университета Кларка в Вустере, открытая в 1969 году; в ней хранится архив учёного, переданный в дар Эстер Годдард. А тринадцатая версия дистрибутива операционной системы GNU/Linux Fedora получила кодовое название Goddard.

Частые вопросы

Правда ли, что Годдард запустил первую ракету на жидком топливе?

Да, это произошло 16 марта 1926 года в Оберне. Ракета под названием «Нелл» размером с человеческую руку за 2,5 секунды поднялась примерно на 12 метров.

Почему его называют пионером ракетостроения?

Ему принадлежат патенты на многоступенчатую ракету и на ракету, работающую на бензине и жидком оксиде азота, он первым запустил ракету на жидком топливе и ввёл в конструкцию гироскопическое управление и турбонасосы.

Как сложилась судьба его наследия?

После его смерти Эстер Годдард разобрала бумаги мужа и получила 131 дополнительный патент на его работу. Его имя носят Центр космических полётов Годдарда, кратер на Луне и астероид, а автобиография учёного в миниатюрном издании побывала на Луне в полёте «Аполлона-11».