Подобная технология, по мнению профессора Мирабо, в значительной мере упростит и удешевит доставку грузов в космос. И если сейчас на каждый килограмм груза при доставке на орбиту приходится тратить не менее 10 000 долларов, то «лазерная доставка» будет стоить в 100, а то и в 1000 раз дешевле!
В одной из разработок ученого параболическое зеркало, смонтированное на корме небольшого космического аппарата, фокусировало лазерные импульсы на покрытии из полимерного материала. Материал, понятно, испарялся, и получавшаяся реактивная сила подбрасывала аппарат вверх. Причем если ветер отклонял аппарат от вертикали, автоматика тут же меняла направление реактивной струи, возвращая аппарат в прежнее положение.
«Возможно, в будущем, — говорит профессор Мирабо, — удастся создать более эффективные двигатели, использующие лазерную энергию вместо жидкого топлива. Такие устройства целесообразно использовать в пределах земной атмосферы. На больших же высотах реактивную тягу можно будет создавать с помощью водяного пара, как то предлагают японские исследователи…»
Впрочем, не только японские и американские исследователи работают в этом направлении. Помнится, еще лет тридцать тому назад в одной из лабораторий Московского физико-технического института мне показывали ракету из фольги. И летала она… с помощью лазерного луча и водяного пара.
Ныне этот «трюк» несколько модернизировали во многих лабораториях. Скажем, в немецком Центре авиации и астронавтики, базирующемся в Штутгарте, подобным образом запускают «летающие тарелки» диаметром с пепельницу.
Однако чтобы вывести за пределы атмосферы реальный космический аппарат со спутником, нужно направить на него луч, пульсирующий с частотой не меньше десяти вспышек в секунду и мощностью около 1 млн ватт. А это в 100 раз больше, чем мощность современных квантовых генераторов.
Тем не менее они надеются, что мощность лазеров в ближайшие годы возрастет настолько, что уже в скором будущем летательные аппараты типа «Lightcraft» будут способны доставлять на околоземную орбиту мини-спутники, служащие, например, для поддержания мобильной связи.
А чтобы не ждать, пока квантовые генераторы наберут необходимую мощность, по всей вероятности, первые лазерные двигатели будут использованы для корректирования положения на орбите спутников, уже выведенных в космос, а также помогут продлить срок действия спутников, которые уже готовы упасть на Землю потому, что на борту иссякает запас топлива для маневров.
В дальнейшей перспективе, полагают исследователи, лазерные лучи, посылаемые со спутников или с высотных аэростатов, возможно, будут приводить в движение гиперзвуковые авиационно-космические самолеты, которые смогут в считанные часы доставить пассажиров или грузы в любую точку планеты. Причем летать они будут на границе атмосферы, где мало сопротивление движению, но из-за отсутствия достаточного количества кислорода не способны работать обычные реактивные двигатели.
По мнению специалистов, именно летательные аппараты с лазерными двигателями к середине XXI века сделают полеты в космос обыденным делом.
НА ГРАНИЦЕ С КОСМОСОМ
Высотные самолеты
Во время Великой Отечественной войны наибольшую ненависть, пожалуй, вызывали даже не фашистские истребители и бомбардировщики, а «рама». Так метко окрестили наши бойцы самолет-разведчик XF-11 за характерную раздвоенность хвостовой балки. «Рама» могла безнаказанно часами висеть над нашими позициями, высматривая с высоты, недоступной зениткам и даже самолетам-перехватчикам, все, что творилось на земле.
Однако мало кто знает, что после войны уцелевшие экземпляры XF-11 были перегнаны через океан в США, где и послужили прототипами для разработки целой серии самолетов-шпионов. В их числе и знаменитый U-2, на котором Г. Ф. Пауэрс совершил полет над территорией СССР, но был сбит нашими ракетами.
Потом появились спутники-шпионы, и о высотных самолетах-разведчиках, казалось, стали постепенно забывать. Но ныне, похоже, мы являемся свидетелями новой волны интереса к ним. Бывшие шпионы меняют профессию…
Однако давайте обо всем по порядку.
До появления зенитных самонаводящихся авиационных ракет большая высота полета служила для самолетов, пожалуй, самой надежной защитой от неприятеля. Особенно это касалось бомбардировщиков и разведчиков. Именно по этому пути пошли авиаконструкторы Германии и СССР в предвоенные годы, стремясь создать самолеты, способные совершать длительные полеты в стратосфере.
Появление турбореактивных двигателей (ТРД) значительно расширило диапазон высот полета самолетов. В 1952 году эту проблему попытались решить специалисты американской фирмы «Белл», предложившие высотный малоскоростной двухдвигательный разведчик со стреловидным крылом. Спустя два года «Беллу» «перешла дорогу» фирма «Локхид». К. Джонсон предложил более легкий и с меньшими размерами самолет. Это был U-2.
Конструкторы «Локхида», создавая U-2, отказались от стреловидного крыла. Это позволило довести аэродинамическое качество машины до 25, снизить ее массу, что в совокупности с низкой нагрузкой на крыло подняло потолок разведчика до 21 км и более. Но, выбрав прямое крыло, аэродинамики столкнулись с другой проблемой. Как известно, с ростом высоты падает скорость распространения звука, а это из-за раннего развития волновых процессов на несущей поверхности значительно снижает верхний скоростной предел машины. Пришлось для будущего U-2 разрабатывать специальный крыльевой профиль.
Облегчая самолет, не забыли и о шасси, применив велосипедную схему. Боковые же опоры сделали сбрасываемыми после взлета. По этой же причине отсутствовало катапультируемое кресло, которое установили в 1957 году перед первым вторжением в воздушное пространство СССР. Тогда же самолет покрасили черной краской, снизившей его оптическую, а возможно, и радиолокационную заметность.
«Локхид» U-2 постоянно совершенствовался. Появились варианты «В» и «С». К 1961 году построили 55 машин этих вариантов. На более поздних из них вместо ТРД «Пратт-Уитни» J57-P-37A тягой около 5000 кгс установили J75-P-1 ЗА тягой по 7710 кгс, что повысило их дальность и потолок.
Тайну U-2 разгадали советские специалисты после того, как ракетчики 1 мая 1960 года сбили самолет Гарри Френсиса Пауэрса. Место падения американского разведчика в окрестностях Свердловска долго прочесывали специальные поисковые команды, собирая останки сбитой машины.
Как выяснилось, это был один из первых вариантов U-2 с крылом размахом 24,4 м. Самолеты этого типа отличались более мощным и экономичным ТРД. Первыми изучать трофейную машину начали двигателисты. В результате 28 июня 1960 года вышло постановление Совмина о воспроизведении двигателя «Пратт-Уитни» J75-P-13. Копирование двигателя под обозначением РД-16–75 велось в Казани, в ОКБ-16 под руководством П. Ф. Зубца.
«Локхид» U-2 с разведывательным оборудованием, обеспечивавшим сбор значительного объема информации в совокупности с большими высотой и дальностью полета при сравнительно малом весе, по заключению НИИ ВВС, представлял для военных большой интерес. И спустя два месяца вышло постановление Совмина о воспроизведении уже всего самолета-разведчика U-2 по сохранившимся останкам.
Советский аналог получил обозначение С-13. Главной целью этой работы стало всестороннее изучение конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей американского самолета, а также освоение в производстве элементов конструкции, материалов и оборудования для применения в отечественном самолетостроении. К апрелю 1961 года построили металлический макет фюзеляжа. В первом квартале 1962 года первые две машины требовалось предъявить на испытания.
По результатам летных испытаний предполагалось рассмотреть вопрос о возможности применения С-13 для зондирования атмосферы, уничтожения дрейфующих аэростатов противника и других воздушных целей. При этом все самолеты планировалось оснастить аэрофотоаппаратами «73–13» (АФА-60).
Все шло в соответствии с планом, но 12 мая 1962 года внезапно появилось очередное и последнее постановление правительства — на сей раз о прекращении работ по самолету С-13. Американский разведчик «Локхид» U-2 в советском исполнении так и не появился в небе СССР. Однако работы по его созданию все же принесли определенную пользу: отечественная авиапромышленность приобрела ценный опыт, освоив новые материалы, технологические процессы и технические решения, которые были воплощены впоследствии в других летательных аппаратах.
Причина же прекращения работ состояла вот в чем. Пока наши конструкторы копировали U-2 образца середины 50-х годов, на фирме «Локхид» модернизировали образец. Новый самолет с крылом большего размаха получил обозначение U-2R. В 70-е годы он затем стал основой для создания самолета TR-1, первый полет которого (вариант TR-1 А) состоялся в августе 1981 года, а серийное производство завершилось в конце 1989 года. К тому времени на его борту имелись РЛС бокового обзора UPD-X фирмы «Хьюз» с синтезированной апертурой и дальностью 55 км, системы электронной (ELINT) и радио (SIGINT) разведок, радионавигационная система TACAN, панорамная камера Т-35 и прочее оборудование.
Кроме разведчика, были разработаны учебный TR-1B и исследовательский ER-2 (для NASA) самолеты. По сообщениям иностранной печати, продолжительность полета TR-1 достигала 10–12 часов. О возможностях же аппаратуры, стоявшей на этих самолетах можно судить хотя бы по такому факту. После возвращения в США Пауэрс опубликовал свои воспоминания, где, в частности, отмечал, что технические возможности U-2 позволяли «с высоты 10 км обнаруживать головку гвоздя, с 15 км определить название газеты, с 20 км сфотографировать след человека, а с 25 км отличить велосипедиста от пешехода». Причем инфракрасная аппаратура позволяла фотографировать ночью.
Судьба Як-25РВ
Ну а что же наши конструкторы? Неужто они так и позволили конструктору U-2 Кларенсу Джонсону по прозвищу Келли и его коллегам из «мастерских скунса» (Skunk Works) — так на местном жаргоне называлось КБ, в котором создавались самые секретные самолеты США, — безнаказанно уйти в отрыв?
Нет, они в этом заочном споре смогли сказать и свое веское слово.
В апреле 1958 года вышло постановление правительства СССР — документа настолько важного, что на нем стояло сразу два грифа: «Совершенно секретно» и «Особой важности». В нем, в частности, значилось: «разработать одноместный высотный разведчик для отработки перехвата разведчиков с дозвуковыми скоростями на базе Як-25Р с прямым крылом, двумя двигателями Р11–300 (самолет Як-25РВ) со следующими данными: практический потолок 20 000—21 000 м, максимальная скорость на высоте 15 000 м — 900 км/ч, на высоте 20 000 м — 800 км/ч; минимальная скорость на высоте 20 000 м — 750 км/ч; дальность полета на высоте 20 000 м — 2500 км, на высоте 16 000—18 000 м — 3500 км и на высоте 13 000-14 000 м — 5000 км».
Далее предполагалось оснастить самолет пушкой НР-23 с 50 патронами и аэрофотоаппаратом АФА-40 для плановой съемки. Причем, кроме пилотируемого варианта, предполагалось создание Як-25РВ «для уничтожения дрейфующих аэростатов и в варианте радиоуправляемого самолета-мишени».
Машину построили, и в марте 1959 года летчик-испытатель ОКБ-115 В. П. Смирнов начал ее заводские испытания. Причем уже 13 и 25 июля Смирнов установил два мировых рекорда, подняв грузы весом 1000 и 2000 кг соответственно на высоты 20 456 и 20 174 м.
Несмотря на преемственность названия, Як-25РВ можно считать совершенно новым самолетом по сравнению с предшественником Як-25Р. Двухместную кабину экипажа переделали в одноместную, перекомпоновали оборудование, удлинили крыло, двигатели АМ-9 заменили на высотные PUB-300…
Государственные испытания, в которых принимал участие ведущий летчик-испытатель П. Н. Белясник, проходили с мая по август 1961 года. Они показали, что самолет обладал рядом недостатков, главные из которых связаны с отсутствием воздушных тормозов и закрылков. Кроме того, Як-25РВ-1, не имевший светотехнического оборудования и анти-обледенительной системы, мог эксплуатироваться только днем в простых метеоусловиях. Кроме того, если высота превышала 16 000 м, возникали трудности со снижением. Как рассказывал сам Белясник, поднявшись на 18 000 м, самолет мог снижаться только после выпуска шасси и уменьшения скорости до границы возникновения тряски. Спуск был довольно продолжительный и, например, с высоты 19 000 м занимал около 30 минут.
Тем не менее даже на этом, еще не доведенном самолете 11 августа 1965 года М. Л. Попович пролетела замкнутый маршрут протяженностью 2000 км со средней скоростью 735,048 км/ч. А два года спустя, 18 сентября 1967 года, она же пролетела замкнутый маршрут длиной 2497 км, установив, таким образом, два женских мировых рекорда.
Впрочем, заданную дальность 5000 км получить так и не удалось. А потому весной того же года заместитель председателя Совета Министров Д. Ф. Устинов поставил перед нашими конструкторами задачу увеличить высоту и продолжительность полета Як-25РВ. Однако в ответе от 9 апреля тогдашний министр П. В. Дементьев сообщил, что «повысить потолок самолета Як-25РВ до 22–23 км при продолжительности полета 5–6 часов возможно за счет облегчения конструкции самолета, увеличения размаха крыла и тяги двигателей, снижения их веса. Проработка вопроса о модификации ТРД PI 1В-300 показала, что получение необходимых для модификации самолета тяги и веса двигателей не представляется возможным без коренной переделки основных узлов и деталей…».
Какие «специалисты» подготовили это письмо — остается лишь гадать. Знал ли о нем А. С. Яковлев, неизвестно. Во всяком случае, Александр Сергеевич направил в декабре того же года письмо Устинову, в котором говорилось, что в его ОКБ совместно с С. К. Туманским проработана перспектива ближайшего развития этого самолета с целью увеличения высоты и продолжительности полета.
В итоге такой неразберихи работы над доведением Як-25РВ шли ни шатко, ни валко. В итоге Як-25РВ так и не пошел в серию, а его место занял сверхзвуковой МиГ-25Р.
Приключения «черной птицы»
Американцы тем временем тоже не стояли на месте. И вместо дозвукового U-2 «флагманом» разведывательной авиации США стал созданный конструктором У. Джонсоном в начале 60-х годов самолет SR-71, он же — «черная птица». Хорошая аэродинамика, совершенные двигатели, специальное термостабильное топливо, а главное — широкое применение в конструкции титана позволили разведчику (первоначально — истребителю-перехватчику) развивать крейсерскую скорость более 3М (то есть втрое превзойти скорость звука).
Выглядела «черная птица» впечатляющее. Благодаря специальному покрытию, которое по идее должно было поглощать лучи радара, самолет и в самом деле был совершенно черным. Оттянутые назад стреловидные плоскости с выступающими из них далеко вперед воздухозаборниками, уплощенный, как у рыбы-камбалы, фюзеляж придавали самолету вид летательного аппарата инопланетян.
Не случайно первые же испытательные полеты SR-71, проводившиеся в основном ночами и над безлюдной местностью, вызвали тем не менее волну слухов о «налетах инопланетян». Слухи эти отнюдь не опровергались, а даже поддерживались секретными службами, которым таким образом некоторое время удавалось прикрывать завесой дезинформации правду о новом самолете.
А она была такова.
Первые рекорды на «черных птицах» были установлены летчиками ВВС США в печальную для американцев годовщину — 1 мая 1965 года. В этот день пять лет назад над Уралом ракета советского комплекса ЗРК С-75 поразила разведчик U-2.
День, конечно, был выбрал не случайно: американцы хотели показать, что на смену U-2 появился новый самолет, летные характеристики которого позволяли ему избежать печальной участи предшественника.
И вот на прототипе еще не доведенного до серии самолета (официально он значился YF-12) экипаж в составе полковника Роберта Стефенса и подполковника Дэниэля Андрэ установил абсолютные рекорды скорости полета на базе 15,25 км (3331,507 км/ч) и высоты горизонтального полета (24 462,596 м).