Pierwszy płyn

Rakieta to najstarsza z maszyn cieplnych używanych przez ludzi. Jednak pierwsze tysiąclecie jej rozwoju nie miało znaczącego wpływu na historię.

Dopiero gdy K. E. Ciołkowski, poszukując sposobów na opanowanie bogactw kosmosu, opracował teorię ruchu odrzutowego i na jej podstawie wynalazł rakietę na paliwo ciekłe, pozbawioną fundamentalnych ograniczeń charakterystycznych dla rakiet prochowych, pojawiła się możliwość dynamicznego rozwoju nowej gałęzi techniki – współczesnej astronautyki.

Zaszczyt stworzenia pierwszej radzieckiej rakiety na paliwo ciekłe należy do młodzieżowego zespołu Komsomołu z Grupy Badania Ruchu Odrzutowego (GIRD), założonej w Moskwie we wrześniu 1931 roku w ramach systemu Ossoawiachim. Rozpoczynając od opracowania w ramach działalności społecznej rakietoplanu RP-1 z silnikiem rakietowym na paliwo ciekłe F. A. Candra OR-2, członkowie GIRD szybko udowodnili aktualność i perspektywiczność swoich planów, a już w kwietniu 1932 roku otrzymali wsparcie państwowe, które pozwoliło im zorganizować biuro konstrukcyjne z czterema brygadami projektowymi oraz warsztaty produkcyjne z zespołem inżynierów i robotników. Dzięki temu możliwe było znaczne rozszerzenie tematyki badań i pod koniec roku w GIRD rozwijano już osiem skomplikowanych projektów silników rakietowych i pojazdów. Jednak problemy, które pojawiły się podczas ich realizacji, okazały się znacznie trudniejsze, niż przypuszczano. Stało się jasne, że ich rozwiązanie można przyspieszyć jedynie poprzez wykonanie kroku wstecz i stworzenie najprostszej konstrukcji rakiety na paliwo ciekłe w celu zdobycia podstawowego doświadczenia praktycznego. Kierownik GIRD S. P. Korolow powierzył opracowanie tego projektu, oznaczonego jako „obiekt 09”, szefowi drugiej brygady M. K. Tichonrawowowi.

Główne trudności w budowie rakiet na paliwo ciekłe wynikały z faktu, że ich silniki musiały pracować kilkadziesiąt razy dłużej i w temperaturach 2-3 razy wyższych niż rakiety prochowe, a oba składniki paliwa – utleniacz i paliwo – musiały być dostarczane do komory spalania stopniowo i w ściśle określonych proporcjach. W projekcie rakiety 09 częściowo udało się obejść te trudności dzięki zastosowaniu w roli paliwa zagęszczonej benzyny, opracowanej na zlecenie Korolowa przez Bakiński GIRD. Umieszczono ją bezpośrednio w komorze spalania w formie pierścieniowej warstwy przylegającej do jej ścian, chroniąc je tym samym przed przegrzaniem. Dzięki temu uproszczono również system zasilania, ponieważ z zbiornika trzeba było dostarczać już tylko ciekły tlen. Oprócz wysokiej efektywności i dostępności, ten utleniacz, szybko parując w normalnej temperaturze, pozwalał obejść się bez pompy i akumulatora ciśnienia – mógł być dostarczany do silnika pod własnym ciśnieniem par.

Projektowanie i produkcja elementów rakiety zostały zrealizowane w szybkim tempie i już w marcu 1933 roku rozpoczęto naziemne testy jej napędu, który nie zadziałał od razu. Minęło pięć miesięcy, zanim zaczęła stabilnie rozwijać ciąg niezbędny do wykonania lotu.

Równolegle trwały prace nad dopracowaniem prochowego wyrzutnika spadochronu, a w tunelu aerodynamicznym MAI przeprowadzano testy modeli korpusu rakiety bez stabilizatora oraz ze stabilizatorami o różnych kształtach, co pozwoliło doprecyzować jej układ aerodynamiczny i uczynić go bardzo doskonałym.

17 sierpnia 1933 roku członkowie GIRD przewieźli w pełni złożoną rakietę na poligon inżynieryjny w rejonie podmoskiewskiej miejscowości Nachabino i zamontowali ją na wyrzutni. Główni konstruktorzy maszyny, N. I. Jefremow i Z. I. Krugłowa, osobiście napełnili ją zagęszczoną benzyną i ciekłym tlenem, a następnie zeszli do schronu, skąd na komendę S. P. Korolowa uruchomili silnik. Z dyszy wystrzelił płomień, rakieta powoli wysunęła się z wyrzutni i, nabierając prędkości, pomknęła w niebo. Cały lot trwał 18 sekund, ale te sekundy były godną nagrodą dla zespołu entuzjastów, dowodzącą ich zdolności do rozwiązywania skomplikowanych problemów naukowo-technicznych stojących na drodze realizacji idei Ciołkowskiego.

"Pierwsza radziecka rakieta na paliwo ciekłe została wystrzelona! Dzień 17 sierpnia jest niewątpliwie znamiennym dniem w historii GIRD i od tego momentu radzieckie rakiety powinny latać nad Związkiem Republik" – pisał wówczas Korolow w specjalnym wydaniu gazetki ściennej GIRD. Ten lot pozwolił przyszłemu twórcy praktycznej kosmonautyki postawić przed kierownictwem kwestię przyznania środków na budowę doświadczalnej serii podobnych rakiet oraz przyspieszenia otwarcia Instytutu Badawczego Napędu Odrzutowego, którego powstanie było omawiane na szczeblach rządowych od około dwóch lat.

Podczas opracowywania seryjnej wersji rakiety, oznaczonej jako „obiekt 13”, wprowadzono szereg udoskonaleń: zwiększono ciąg silnika, zmieniono system tankowania ciekłym tlenem, zamontowano kroplowe owiewki nad króćcami tankującymi, które wystawały poza obrys korpusu w górnej części. W sumie wyprodukowano sześć rakiet 13, z których pięć odbyło loty, a w trzech z nich osiągnięto wysokość 1500 m. Niewątpliwie przy dalszej pracy nad tą maszyną osiągnięto by również zakładaną wysokość lotu, jednak jej twórcy byli już pochłonięci opracowywaniem nowych, bardziej złożonych projektów, a zasadnicze zadania stojące przed najprostszą rakietą zostały już rozwiązane.

W wyniku stworzenia „obiektów 09 i 13” po raz pierwszy w naszym kraju zdobyto praktyczne doświadczenie w całym cyklu prac nad rakietą na paliwo ciekłe, w tym w trudnych na owe czasy operacjach z ciekłym tlenem w warunkach polowych. Osiągnięto stabilny lot po trajektorii pionowej z niewielkim (w porównaniu do rakiet prochowych) przyspieszeniem, przetestowano metody obliczeń balistycznych, wytrzymałościowych i cieplnych, które stały się podstawą teorii projektowania rakiet. Co najważniejsze, historyczny lot 17 sierpnia oznaczał narodziny w ZSRR nowej dziedziny inżynierii. Dlatego kopia pierwszej radzieckiej rakiety, odtworzona na podstawie zachowanych rysunków GIRD, dziś słusznie zajmuje honorowe miejsce w wielu muzeach kraju.