Главная страница >  Хронология 

Первые ракеты и спутники «Страны восходящего солнца»

1 августа 2003 г. сгорел в атмосфере первый японский КA Ohsumi, запущенный 11 февраля 1970 г. ИСЗ активно функционировал в космосе всего 14-17 часов (до седьмого витка), а затем более трех десятилетий безмолвно кружил по своей орбите... С запуском «Осуми» Япония стала четвертой страной в мире после СССР, США и Франции, которая доставила в космос национальный искусственный спутник ракетой-носителем собственной разработки. Основной особенностью запуска было испытание схемы вывода типа «гравитационный поворот» (gravity turn).

ПЕРВЫЕ РАКЕТЫ И СПУТНИКИ «СТРАНЫ ВОСХОДЯЩЕГО СОЛНЦА»

До Второй мировой войны «Страна восходящего солнца» не проявляла заметного интереса к ракетной технике. Лишь в заключительной фазе войны японцы - как и их союзники, немцы - сделали ставку на «чудо-оружие» - ракеты. Известность получил неудачный пуск 1944 г., когда «большая» ракета свалилась в пригороде Токио, напугав случайных очевидцев. Самой же «продвинутой» японской разработкой того времени можно считать ракетоплан MXY-7 «Ока» (Ohka), сбрасываемый с винтового бомбардировщика и наводимый на цель пилотом-смертником. Пороховые ракетные ускорители разгоняли «Оку» в последние 10 секунд пикирования.

...Несмотря на то, что ракеты были изобретены в Китае, в соседнюю Японию они попали кружным путем, через Европу, примерно в 1600 г.

Хидео Итокава (1912-1999) был не только ракетчиком, но и авиационным инженером, музыкантом, философом, доктором медицины, писателем. Во время Второй мировой войны, работая как проектант (конструктор) на фирме «Накадзима» (Nakajima), Итокава принимал участие в создании истребителей Ki-27 и Ki-44 «Секи», бомбардировщика Ki-49 «Донрю»; возглавлял группу, которая разработала известный японский истребитель Ki-43 «Хаябуса». В конце войны занял должность зам. декана инженерного факультета Токийского университета. С декабря 1953 г. возглавлял группу изучения авиационного оборудования и сверхзвуковой аэродинамики AVSA (Avionics and Supersonic Aerodynamics Group). Именовался прессой как «Доктор Ракета» («Dr Rocket»). В 1956 г. основал Японское ракетное общество JRS (Japanese Rocket Society) в рамках Международной астронавтической федерации IAF.

Поражение в войне и последовавший за этим запрет на широкий спектр научно-технических исследований не давали возможности проводить сколько-нибудь серьезных работ в области ракетостроения. Когда в 1954 г. запрет был снят, профессор Токийского университета Хидео Итокава (Hideo Itokawa) вместе с энтузиастами и студентами «Института промышленных наук» (Institute of Industrial Science) сделал крошечную пороховую ракету длиной 23 и диаметром 1,8 см, окрещенную «карандашом». Более 150 таких малюток было запущено, главным образом в горизонтальном положении, чтобы получить опыт проектно-конструкторской отработки.

Знаменитые «карандаши» Х.Итокавы умиляют ракетомоделистов и одновременно демонстрируют: когда власть на стороне инженеров - технический прогресс фантастически успешен Фото JAXA

Решение японского правительства об участии страны в научной программе предстоящего Международного геофизического года позволило развернуть разработку ракет на более солидной основе.

Итокава смог заинтересовать ракетами японскую промышленность, и компания Nissan Motor стала его главным подрядчиком. Правительство обещало финансовую помощь, и японские разработчики успешно спроектировали зондирующую ракету Карра («Каппа»). Летные испытания варианта Карра-1 длиной 2,26 м начались в сентябре 1956 г. По мере того, как группа Итокавы создавала новые двигатели твердого топлива и соединяла их в различные комбинации, диапазон вариантов этих ракет ширился.

В августе 1955 г. группа Итокавы провела пуски новых двухступенчатых изделий серии Baby-S (от Simple - простейший) длиной 134 и диаметром 7,5 см. В сентябре шесть Baby-T (от Telemetry - телеметрический) уже передали на наземные станции информацию о параметрах полета. Наконец, в октябре-ноябре 1955 г. на борту трех Baby-R (от Recovery - возвращаемый) совершили полет 16-мм фотокамеры (съемка подстилающей поверхности с высоты до 5000 м).

В 1957 г. двухступенчатая Карра-4 уже измеряла интенсивность космических лучей и скорость ветра в верхних слоях атмосферы в рамках программы МГГ.

Итокава за пультом управления пуском первых послевоенных ракет (именно с такого примитивного оборудования начиналось японское «электронное чудо») Фото JAXA

К началу 1960-х гг. исследования и успехи Итокавы привлекли внимание (и финансовую поддержку) правительственных учреждений, включая Управление по науке и технике, Министерство почт и связи и Министерство транспорта. Каждое из них имело собственные идеи относительно направления японских космических усилий.

16 июня 1958 г. полетела двухступенчатая Карра-6, которая при массе 360 кг могла нести груз 7-10 кг на высоту до 60 км. К сентябрю 1960 г. совершили полет 13 таких ракет. Далее пошли улучшенные варианты Карра-6Н (High Performance - высокая эффективность) и намного более крупная Карра- Последние, обладая неплохими техническими характеристиками и сравнительно низкой стоимостью, стали пользоваться спросом и за пределами Японии. Так, в 1965 г. 10 таких ракет приобрела Индонезия. Закупали «Каппы» Югославия и Индия. Используя РДТТ с корпусом из высокопрочной стали и более эффективное топливо, трехступенчатая Карра-9М в 1962 г. смогла поднять ПГ массой 80 кг на высоту более 300 км.

В стране разгорелись клановые «войны». Самые большие «сражения» происходили между Институтом космических исследований ISAS (Institute of Space and Aeronautical Sciences), в который была преобразована лаборатория Итокавы AVSA, и Агентством по науке и технике STA (Science and Technology Agency). Итокава упорно стоял на позиции, чтобы Япония разрабатывала и строила собственные ракеты-носители, но STA полагало, что главная цель - создание и запуск на орбиту собственных спутников, в т.ч. и на неяпонских ракетах.

Участвующая в деле влиятельная Федерация экономических организаций «Кайданрен» (Keidan-ren) склонила премьер-министра страны Сато Еисаку (Sato Eisaku) просить помощи у Соединенных Штатов, несмотря на «патриотические» желания министерств разрабатывать и строить спутники и ракеты-носители целиком «у себя».

Ракета Lambda-3H на пусковой установке. В рамках Международного года спокойного Солнца (1964-1965 гг.) эти потомки «карандашей» достигали высоты ~1500 км Фото JAXA

Спор шел и по поводу приоритетов национальной космической программы. Итокава выступал за «чистые» научные исследования, в то время как STA лоббировало «коммерческое» применение РН и ИСЗ. К концу 1960-х гг. противоборство достигло пика. Рассуждения о том, что Японии необходима «лишь одна» гибкая организация, способная поддержать космические разработки на высоком уровне, ни к чему конкретному не привели. По мнению коллег Итокавы, «премьер-министр хотел бы иметь объединенную организацию типа NASA, но руководитель каждого из «космических» министерств непременно желал стать ее главой...» В результате, правительство Японии решило институционализировать сей «философский спор», разделив космическую программу на две части. ISAS продолжил «научные» исследования, а на базе STA (в 1966 г. преобразованном в Национальный центр по освоению космоса NSDC ) -National Space Development Center) в октябре 1969 г. было создано «многопрофильное» Национальное агентство по космическим разработкам NASDA (National Aviation and Space Development Agency).

Ракеты серии «Каппа» и «Лямбда» позволили стране принять участие в программе Международного года спокойного Солнца (1964-65 гг.). Летом 1966 г. аппаратура, установленная на борту «Лямбды-ЗН-2», достигшей высоты 1800 км, впервые в Японии провела исследования радиационных поясов.

В 1962 г. фирма Nissan начала работу по РДТТ тягой 40 тс для новой большой ракеты Lambda. Трехступенчатая комбинация на базе этого мощного двигателя и ракеты Карра - Lambda-З - могла нести ПГ в 100 кг на высоту до 1000 км. Пусковые сооружения для ракет этой серии были построены в Космическом центре Токийского университета в Утиноура (префектура Кагосима, о.Кюсю). Первая Lambda стартовала отсюда в июле 1964 г.

Отметим: интерес Японии к космонавтике не был случаен - безграничный «новый океан» стал для страны символом возрождения и могущества на новом - послевоенном -этапе истории. Это необычайно важно для духа нации, особенно на Востоке. «Путь в космос раскинулся широким плодородным полем для тех, кто будет его возделывать. Сегодня в Японии масса молодых ученых, которые пойдут этим путем. Для наших детей космонавтика - ключ к мечте, вдохновляющей их любопытство и тягу к приключениям. И пока это так - наше стремление в космос будет возрождаться вновь и вновь...»

А специалисты IS AS уже наметили новую амбициозную цель: спутник Земли! В перспективной программе, разработанной Национальным советом по космосу в 1966 г., предусматривалось запустить первый опытный ИСЗ уже в 1967 г., а к 1970 г. вывести на околоземную орбиту целых девять (!) научных спутников.

Еще в 1960 г. Хидео Итокава и Риедзиро Акиба (Ryojiro Akiba) подготовили документ, в котором обосновали возможность запуска малого спутника многоступенчатой зондирующей ракетой. Методика космического старта предполагала запуск неуправляемой суборбитальной ракеты, использующей специализированный двигатель в апогее траектории для довыведения на орбиту.

Для реализации первых этапов национальной космической программы предназначалась «экспериментальная» РН Lambda-4S.

Более 30 промышленных предприятий Японии были заняты в производстве ракет и оборудования для их пусков. Основными участниками проектов ISAS являлись такие «киты» индустрии, как Nissan Motor, Mitsubishi Heavy Industries, Matsushita Communication Industrial, Meisei Electric, Japan Aviation Electronics Industry, Nippon Electric и др.

Таким образом первый японский космический носитель был, по сути, зондирующей ракетой - «переростком», все четыре ступени и два навесных СТУ которой были «классическими» неуправляемыми РДТТ. Аэродинамические стабилизаторы обеспечивали устойчивость первой ступени, закрутка - второй и третьей. Лишь для управления четвертой ступенью применялся блок инерциальной навигации, который вместе с управляющими микро-ЖРД располагался в цилиндрической проставке между третьей и четвертой ступенями. Lambda-4S была, по-видимому, самой простой (чего, правда, нельзя сказать о стоимости) космической РН в мире: при стартовой массе 9480 кг она была способна вывести на орбиту спутник массой до 26 кг.

При запуске 20 декабря 1966 г. (L-4S-2) не включилась четвертая ступень. Еще хуже прошел пуск 13 апреля 1967 г. (L-4S-3). На этот раз отказала третья ступень.

Тем не менее, японская космонавтика «рождалась в муках». 26 сентября 1966 г. стартовала первая «Лямбда-48» (L-4S-1). Первые три ступени отработали гладко, но система управления дала сбой и послала четвертую ступень «в молоко».

Три подряд аварии означали, что ISAS может не справиться с задачей запуска первого японского спутника к 1968 г. Чувствуя свою «неспособность противостоять событиям», Хидео Итокава ушел из ISAS и космической программы в марте 1967 г. Он переключился на проект подводного нефтехранилища емкостью в миллиард литров.

Хидео Итокава и его коллегии «пребывали в глубоком пессимизме».

Следует отметить, что, помимо «доморощенных» ракетно-космических технологий, японские специалисты практиковали опыт импорта доступных зарубежных разработок. Если институту ISAS удалось наладить создание довольно мощных (на тот период времени) РДТТ, осуществлять пуски зондирующих ракет Карра и Lambda, продвинуться в разработке перспективного носителя Ми, развернуть эксплуатацию Космического центра Кагосима и стендового комплекса в Носиро, то центр NSDC приступил к созданию ракет Q и N с жидкостными ступенями (на базе технологии РН Delta, закупленной в США) и строительству нового полигона - Космического центра Танегасима на одноименном острове.

Четырехступенчатая твердотопливная ракета-носитель Lambda-4S: 1 - сбрасываемый головной обтекатель; 2 - ПГ; 3 - сферический РДТТ четвертой ступени; 4 - система управления; 5 - РДТТ третьей ступени; 6 - РДТТ второй ступени; 7 - РДТТ первой ступени; 8 - стартовые твердотопливные ускорители; 9- аэродинамические стабилизаторы

Вследствие секвестра бюджета активность ISAS была снижена. Ко всем неприятностям добавились требования японских рыбаков запретить пуски ракет из Утиноуры, и интенсивность функционирования Космического центра Кагосима пришлось резко ограничить.

В 1968 финансовом году NSDC получил третью часть бюджета, предназначенного на «японский космос» (бюджет ISAS уменьшился с 11,109 млн $ в 1967 ф.г. до 9,885 млн $ в 1968 ф.г.; в свою очередь, бюджет NSDC вырос за тот же период с 3,851 до 8,358 млн $). Третьей организацией, занимающейся космосом, была Научно-исследовательская лаборатория радио (бюджет 2,011 млн$ в 1968 ф.г), которая участвовала в разработке ИСЗ для исследования ионосферы .

Четвертая попытка космического старта ракеты «Лямбда-48» состоялась 22 сентября 1969 г. - через полтора года после третьей. На сей раз все шло хорошо до окончания работы третьей ступени. Она штатно отделилась, но - в результате догорания остатков топлива - произошло ее соударение с отсеком СУ четвертой ступени. Потеря ориентации, гибель...

Отсюда «Страна восходящего солнца» шагнула в космос (строительство стартовой площадки РН Lambda-4) Фото JAXA

Через 29 сек после запуска, на высоте 15 км, закончилось топливо в первой ступени. После ее отделения включились РДТТ закрутки, установленные в верхней части второй ступени. Стабилизация вращением (на уровне 2,5 об/сек) поддерживалась перекошенными на 4° стабилизаторами до тех пор, пока ракета не вышла из плотных слоев атмосферы.

...11 февраля 1970 г. Мощный кран с направляющей стрелой поднял L-4S-5 на угол 63° над тихоокеанским горизонтом. Запустились двигатель первой ступени и два навесных СТУ. С более чем шестикратной перегрузкой ракета устремилась в небо. Через 7,4 сек (скорость М=1,5) ускорители прекратили работу и через 1,5 сек отделились.

Через 1 мин 43 сек после запуска включилась третья ступень. Она проработала 27 сек и увеличила скорость до 4,6 км/с (число М=15).

Через 37 сек после старта запустилась вторая ступень. Она работала почти 40 сек, подняв ракету на высоту 58 км и более чем удвоив ее скорость (с 0,98 до 2,5 км/с). После пассивного полета в течение 23 сек до высоты 87 км отделились половинки ГО, защищающего спутник от атмосферного нагрева. Еще через две секунды разрывные болты разъединили, а пружины развели вторую и третью ступени.

Установка ГО на спутник Ohsumi. Хорошо виден сферический РДТТ четвертой ступени Фото JAXA

С высоты 141 км начался пассивный полет по баллистической траектории. Через 2,5 мин после пуска отделилась третья ступень (тормозные РДТТ увели ее от отсека управления, исключив тем самым столкновение, которое привело к аварии в предыдущем полете). Через 6 сек пара РДТТ отработала программный импульс противовращения. Лишь после этого система инерциальной навигации стала впервые участвовать в управлении носителем. По сигналам от гироскопов крошечные микро-ЖРД на перекиси водорода окончательно остановили закрутку и наклонили ступень по тангажу. На 4-й мин полета они же начали новую закрутку, удерживая ее на уровне 3 об/сек. Отсек управления и четвертая ступень еще 3 мин поднимались до апогея траектории. Момент включения РДТТ программировался бортовым таймером и корректировался по радиокомандам с Земли.

Первый японский спутник - Ohsumi - нарекли в честь полуострова, с которого он был запущен. КА представлял собой усеченный конус высотой 0,447 м, диаметром основания 0,304 м и включал термометры, акселерометры и передатчики общей массой 9 кг. Ohsumi вышел на высокоэллиптическую орбиту с параметрами:

Через 7 мин 57 сек после взлета, на высоте 325 км, четвертая ступень, отделив отсек управления, запустилась. За 32 сек работы она разогналась до скорости 8,13 км/с - и вышла на орбиту ИСЗ. Победа!

- перигей - 337 км;

- наклонение- 31°;

- период обращения - 144,6 мин.

- апогей - 5151 км;

... Отработавшая четвертая ступень своей остаточной теплотой подняла температуру в приборном отсеке ИСЗ выше 70° С и тем самым сократила ресурс батарей электропитания вдвое.

Ушедший в отставку Хидео Итокава, который в это время «по нефтяным делам» был далеко от Японии - пересекал на автомобиле пустыню на границе Кувейта и Саудовской Аравии - услышал новость по радио. Он остановил машину, вышел и, подняв глаза к небу, заплакал. Мечта его жизни осуществилась!

Запуск Lambda-4S-5 11 февраля 1970 г. Через 8 мин 29 сек Япония станет четвертой державой «Большого космического клуба» Фото JAXA

Ohsumi не сделал никаких открытий: он был не научным КА, а всего лишь телеметрическим контейнером ракеты. «Лямбду-48» не предполагалось далее эксплуатировать в качестве космической РН, и «Осуми» стал первым и последним спутником, запущенным ею. С построенного неподалеку нового комплекса готовились запуски более мощного носителя серии «Мю».

ЛКИ ракеты Mu с «живой» первой ступенью начались 31 октября 1966 г. Через три года суборбитальный полет совершил трехступенчатый прототип.

Работы по РН этой серии начались в ISAS в 1963 г. Первый вариант Mu-4S - комбинация четырех специально созданных РДТТ - был значительно мощнее «Лямбды». Носитель не имел автономной бортовой системы управления - полет ракеты шел по радиокомандам с Земли. Двигатели нижних ступеней оснащались системой управления вектором тяги, верхняя ступень стабилизировалась закруткой. Оторвать ракету от земли помогали восемь СТУ, испытанных еще на «Лямбде».

Первая попытка орбитального запуска Mu-4S-1 была предпринята 25 января 1970 г., т.е. еще до старта «Лямбды-48-5», но окончилась неудачей - не включился двигатель четвертой ступени. Погиб аппарат MS-F1 (или «Научный спутник №1»), который нес три прибора для исследования ионосферы, два приемника солнечного излучения и блок датчиков энергичных частиц. К счастью, имелся его дублер. Перед запуском этого второго экземпляра ISAS решил провести дополнительные эксплуатационные испытания носителя Mu-4S с технологическим ПГ MS-T 16 февраля 1971 г. Mu-4S-2 вывел этот аппарат на орбиту высотой ~1000 км. Спутник получил название «Tansei» или «Светло-синий» (цвет здания Токийского университета).

Подготовка к первому запуску «рабочего» носителя Mu-4S Фото JAXA

После третьего успешного запуска 19 августа 1972 г. Mu-4S была заменена более мощным вариантом Mu-ЗС. Вслед за ним появились ракеты Mu-ЗН и Mu-3S. Каждый вариант представлял собой последовательное усовершенствование предыдущих: росла масса ПГ и точность его выведения на орбиту. По мере появления новых модификаций твердотопливных РН возможности ISAS выросли настолько, что в 1980-1990-х годах позволили институту - совершенно независимо от NASDA - запустить первые японские межпланетные аппараты к комете Галлея и Луне.

Наконец, 28 сентября 1971 г. аппарат MS-F2 массой 65 кг стал первым японским научным спутником (получил после выхода на орбиту название «Shinsei» или «Новая Звезда»).


... А ракетчик №1 «Страны восходящего солнца» Хидео Итокава написал «персональную историю в стихотворной форме», которая была опубликована в серии статей газетой Nikkei Shimbun 10 ноября -6 декабря 1974 г. Как гласит японская поговорка, «все содеянное тобой - к тебе же и вернется»...





Далее:
На орбите корабль «Союз-1».
ВОЙНА….
Глава III. Воздушная оболочка Земли..
Прогнозное ориентирование.
Путь в Пенемюнде.
Борисов М. «На космической верфи».
Зарождение идеи применения комбинации (ЖРД+СПВРД).
7. МЫС.
Некоторые новые идеи в биологических науках.


Главная страница >  Хронология