В 1928 году Комитет Астрономического общества Франции по присуждению премии «Эсно-Пельтри-Гирша» присудил члену этого общества, Герману Юлиусу Оберту, премию за представленную рукопись. Премия позволила ему опубликовать в 1929 году книгу «Wege zur Raumschiffahrt» – «Пути к звёздоплаванию», объемом в 423 страницы, то есть в четыре раза больше, чем книга, которую он издал в 1923 году. Основной причиной увеличения объема книги явились новые результаты, полученные Обертом за пять лет, прошедших между первым и третьим изданием книги.
Главным достижением Оберта в разделе динамики ракет следует считать предложенную им синергическую траекторию подъема и разгона космической ракеты. Никто до него не рассматривал столь тщательно вопроса об оптимальных траекториях космических ракет, стартующих с Земли и переходящих на заданную космическую орбиту.
Основная идея полета по синергической траектории заключена в горизонтальном, без удаления от Земли, разгоне. Космический полет начинается с достижения круговой скорости в атмосфере, создающей большое воздушное сопротивление. Поэтому вначале выгодно, не слишком разгоняясь, поднять ракету за пределы атмосферы и уже там начать основной разгон. При этом взлетать следует в направлении на восток, чтобы добавить к горизонтальной скорости ракеты скорость вращения Земли. Эта идея оказалась чрезвычайно плодотворной. И сегодня все космические ракеты взлетают и разгоняются, следуя этой схеме.
В книге приведены формулы для расчета движения по всей синергической траектории. Оберт показывает, что при разгоне до второй космической скорости использование предложенной им траектории дает по сравнению с вертикальным подъемом экономию топлива, которого хватило бы на дополнительный разгон в космическом пространстве на 1–2 километра в секунду. А это очень большая экономия и топлива, и окислителя.
Проблема возвращения космического аппарата к Земле и его спуск на ее поверхность тоже занимает достойное место в книге.
Целая глава книги посвящена вопросам стабилизации полета ракеты.
Описывается задача автоматического управления полетом ракет и соответствующие приборы управления: два свободных гироскопа и три датчика ускорений, измеряющие не только осевое ускорение, но и две ортогональные боковые составляющие. На основе обработки этих измерений появляется возможность определять с нужной точностью движение центра масс ракеты. В качестве исполнительных органов предлагаются газовые рули. Обсуждаются опасности межпланетного полета – различные излучения в космическом пространстве, метеоритная опасность; предлагается скафандр для выходов в открытый космос.
В последней главе книги рассматривается возможность создания электрического космического корабля. Предлагается получать реактивную силу за счет разгона ионизированных молекул до скоростей порядка 10–40 километров в секунду. Причем большие скорости истечения способствуют снижению расхода массы. В космосе масса «дороже» энергии, так как запасы массы невосполнимы, в то время как энергию можно получить за счет излучения Солнца.
В то время полупроводниковых преобразователей солнечного света в электрическую энергию еще не существовало. Поэтому Г. Оберт предлагает зеркалами фокусировать солнечные лучи на паровом котле, пар вращает турбину, которая смонтирована на одной оси с электрогенератором. Турбина работает по замкнутому циклу – сконденсированный пар снова подается в паровой котел [114].
Результаты работ этих энтузиастов-ракетчиков не могли не попасть в сферу внимания руководства рейхсвера. Первым, кто в летающих «игрушках» романтиков межпланетных путешествий увидел потенциальное средство для нанесения ударов по стратегическим объектам в тылу противника, был Карл Хайнрих Эмиль Беккер, автор книги «Внешняя баллистика и теория движения снаряда от дула орудия до попадания в цель».
Доктор наук, профессор Высшего технического училища в Шарлоттенбурге подполковник Карл Беккер, в будущем генерал артиллерии, возглавлял Отдел баллистики и боеприпасов. Проведя анализ состояния уровня развития пороховой ракетной техники в Германии, он подготовил и направил соответствующий доклад начальнику Управления вооружений сухопутных войск генералу Курту фон Шлейхеру. С положительным отзывом тот направил доклад в следующую инстанцию.
Ознакомившись с этим докладом, министр рейхсвера (министр обороны Веймарской республики) генерал-лейтенант Карл Эдуард Вильгельм Грёнер издал приказ об изучении возможности применения реактивных и ракетных двигателей в военных целях. В соответствии с этим приказом К. Беккер в руководимом им Отделе баллистики и боеприпасов организовал рабочую группу под руководством капитана фон Горстига.
Первоначальным заданием была разработка и испытания пороховых ракет. Затем на их основе создание дешевого и простого в производстве оружия, которое могло бы уничтожать цели в отдалении до 8 километров. Что касаемо ракет на жидком топливе, предстояло сначала изучить принципы их работы, закономерности полёта и создать теорию их проектирования. Для этого предстояло провести экспериментальные работы по созданию моделей таких ракет [27].
Вилли Лей об этой ситуации напишет: «Не будет большим преувеличением сказать, что задача, поставленная отделу, была почти невыполнима. Ведь не имелось практически ничего, чем можно было бы руководствоваться. Ни один технический институт в Германии не вел работу в области ракет, не занималась этим и промышленность. Единственно известное экспериментирование с ракетами проводилось с рекламными целями. Конечно, были и отдельные изобретатели, но большинство из них хранило свои мысли в тайне и походило на сумасшедших. Сотрудник отдела баллистики капитан фон Горстиг, ведавший организационными вопросами, долго не мог найти такого изобретателя, который при значительной финансовой помощи мог бы дать какое-либо законченное изобретение» [35].
Поэтому на усиление группы капитана фон Горстига, начальник отдела К. Беккер направляет капитана рейхсвера Вальтера Роберта Дорнбергера. В Первую мировую войну он служил в артиллерии, воинское звание – лейтенант. За боевые отличия был награжден орденами – Железным крестом 1-го и 2-го класса [56]. Попал в плен к французам.
После освобождения восстановлен в вооруженных силах и был откомандирован на учебу в Высшее техническое училище в Шарлоттенбурге, округ Берлина (в 1946 году переименовано в Берлинский технический университет), где занимался изучением баллистики. После получения степени магистра весной 1930 года был направлен в Отдел баллистики Управления вооружений сухопутных сил [31].
Для проведения экспериментов по ракетной тематике в пригороде Берлина, близ поселка Куммерсдорф-Гут, между двумя действующими артиллерийскими полигонами, был построен испытательный стенд для пороховых ракет. На этом стенде капитан Дорнбергер с небольшой группой военнослужащих занимался испытаниями пороховых ракет с целью выяснения возможностей использования их в качестве боевого оружия.
Теоретические разработки в области конструирования, технологии изготовления и опыта применения пороховых ракет в конце XIX – начале XX века были достаточно глубоко проработаны и опубликованы во многих научных трудах на эту тематику. А к началу тридцатых годов двадцатого столетия физика, химия, металлургия, энергетика, электроника совершили громадный скачок в своём развитии. Обилие новых конструкционных материалов, развитие машиностроительной индустрии, появление принципиально новых прецизионных технологий открывали широкие горизонты и возможности для оружейников. Задача, стоящая перед Дорнбергом, заключалась в том, чтобы, соединив эти два потока, массив информации по проектированию пороховых ракет и научно-технические достижения промышленности, создать высокоэффективные боевые ракеты на твердом топливе. Но, увы!
О пороховых ракетах, будучи уже генералом, в своих мемуарах В. Дорнбергер напишет: «Тогда я не имел представления, что несколько лет спустя эти самые пороховые ракеты обретут такое большое значение на полях сражений в России, Франции, Норвегии и в Северной Африке. Еще меньше я подозревал, что их появление на фронте в самом начале Русской кампании в июне 1941 года возвещает для них начало новой эры» [50].
