30 сентября 1933 года стратостат «СССР-1» достиг высоты 19 км

Этот день в истории:

30 сентября 1933 года первый стратостат, построенный в РСФСР - «СССР-1» - совершил рекордный подъём на высоту 19 км. с экипажем в составе: Георгия Алексеевича Прокофьева (капитан, командир опытно-испытательного воздухоплавательного дивизиона, размещённого в Кунцево), Эрнста Карловича Бирнбаума (пилот-радист и помощник командира) и Константина Дмитриевича Годунова (пилот-инженер, конструктор НИИ ГВФ).

Г.А.Прокофьев, К.Д.Годунов и Э.К.Бирнбаум в гондоле стратостата «СССР-1»

В создании стратостата принимал участие коллектив конструкторов: С.Л.Марголин, И.Г.Моисеев, Е.Н.Кузина, Н.Н.Каштанов, А.Я.Левин, И.И.Цебрикови В.И.Лапинский во главе с В.А.Чижевским.

У  гондолы стратостата «СССР‑1» слева направо: В.И.Лапинский, В.А.Чижевский, Н.Н.Каштанов

Запуск стратостата состоялся в Подмосковье в 8 часов 40 минут. Достигнув рекордной высоты 19 км., стратонавты направили радиограмму Сталину, Ворошилову и Молотову о совершённых ими достижениях. Полёт продолжался около 8 часов 15 минут. Около 17 часов «СССР‑1» благополучно опустился на луг на берегу Москва – реки близ Коломны, в 250 метрах от Коломенского завода у станции Голутвин. Удачная конструкция амортизатора способствовала тому, что ни один из приборов и никто из пилотов стратостата не пострадал.

Специальная комиссия зафиксировала мировой рекорд высоты поднятия на воздушном шаре:

Результат полёта стратостата «СССР‑1» заслуженно расценивался как национальный триумф. Свершившееся событие было тем более необыкновенно, что достижение высоты 19 км. стало вообще первым рекордом мирового значения, достигнутым СССР. Г.А.Прокофьев, К.Д.Бирнбаум и К.Д.Годунов, а также конструкторы С.Л.Марголин, В.А.Чижевский, И.Г.Моисеев и Е.Н.Кузина были награждены высшей наградой Советского Союза – орденами Ленина. Писатель Максим Горький направил им краткое, но вполне соответствующее духу времени послание: «Смелым вашим полётом вы подняли свою страну ещё выше в глазах пролетариата всего мира и в глазах всех честных людей».

Именно тогда, в 1933 году начался долгий путь развития стратонавтики в СССР. Несмотря на последующие неудачи, новые аппараты исследователи стратосферы легче воздуха продолжали строиться и совершенствоваться.

 

История создания стратостата «СССР‑1»

В 1931 году советские инженеры были вдохновлены успехами зарубежных стратостатов FNRS-1 конструкции О.Пикара и вскоре в СССР началась работа по созданию собственного стратосферного аэростата. Начиная с 1931 года ряд организаций поначалу на общественном уровне выступили с предложением о постройке стратостатов. Нужно отметить, что, хотя главной задачей ставились научные исследования, однако общим настроением являлось, прежде всего,достижение рекордной высоты. Уже бытовал лозунг, который приписывался Сталину: «Догнать и перегнать!».

19 января 1932 года в Москве председатель Гидрометеорологического комитета РСФСР Н.Н.Сперанский созвал первое заседание по изучению стратосферы. На этом заседании был заслушан доклад метеоролога В.И.Виткевича о задачах изучения стратосферы и образована Комиссия по изучению стратосферы под его председательством. Первое заседание Комиссии состоялось 22 января 1932 года. На нём был намечен план работ, включавший также постройку стратостата для подъёма с людьми на высоту 20-25 км. Члену комиссии М.Н.Канищеву было поручено разработать проект стратосферного аэростата. Но, однако, вскоре Гидрометеокомитет РСФСР был расформирован. Постройка стратостатов пошла по линии Осоавиахима и Управления Военно-воздушных сил

В 1933 году вопрос начал решаться уже на официальном уровне. Начальник ВВС Красной Армии Яков Алкснис заявил о решении «штурмовать стратосферу кратчайшими путями» и не позднее 1933 года совершить первый высотный полёт.

Но именно первое заседание Гидрометеорологического комитета по изучению стратосферы дало долгожданный толчок развитию стратосферной аэронавтики в РСФСР, поскольку, с него стратосферной аэронавтикой начинают заниматься государственные организации.

Работу по созданию стратостата возглавил командир Отдельного воздухоплавательного дивизиона Алексей Георгиевич Прокофьев. В проектировании и постройке принимали участие Отдел воздухоплавания, кафедра воздухоплавания Военно-воздушной академии им.Н.Е.Жуковского, Научно-исследовательский институт резиновой промышленности и ряд других организаций. Расчёты предстоящих полётов в стратосферу и их научное обоснование велись в Военно-воздушной академии им.Н.Е.Жуковского под руководством начальника кафедры воздухоплавания В.А.Семёнова.

 

Устройство стратостата

Из-за необычной высоты полёта, оболочка стратостата «СССР-1» отличалась от оболочек обыкновенных аэростатов в основном своим объёмом – 24340 м³(стратостат был рекордным не только по высоте подъёма, но и по объёму: он был в 1,7 раз больше стратосферного аэростата FNRS-1 конструкции О.Пикара, который имел объём 14300 м³), а также тщательностью производства. При подъёме на расчётную высоту оболочка расширялась и принимала форму шара диаметром 36 м.

Изготовили оболочку на московском заводе «Каучук» под руководством Константина Дмитриевича Годунова. На неё пошло примерно 5000 погонных метров перкалевой материи, на которую нанесли тонкие слои специального резинового состава. Рецептуру и технологические процессы для изготовления ткани оболочки разработали сотрудники Научно-исследовательского института резиновой промышленности Е.Н.Кузина и Г.К.Левитина. Ткань предварительно подвергалась испытаниям на прочность и газонепроницаемость при нагреве, охлаждении, действии рентгеновских и ультрафиолетовых лучей. Покрытие внешней поверхности осуществлялось специальной краской на основе алюминиевой пудры для защиты от ультрафиолетового облучения и уменьшения нагрева газа. Оболочка была сшита и склеена из 24 полотнищ меридианно-трапециевидного раскроя. При значительном объёме удалось добиться её незначительного веса - всего 950 кг. Закончили изготовление оболочки в мае 1933 года.

Гондола стратостата должна была обеспечить нормальные условия для длительного пребывания людей в сильно разреженном воздухе при очень низкой температуре среды и интенсивном солнечном облучении. Её конструктором и одним из инициаторов постройки стратостата был начальник Бюро особых конструкций ЦАГИ В.А.Чижевский. В проектировании гондолы принимали участие Н.Н.Каштанов, А.Я.Левин, И.И.Цебриков и В.И.Лапинский.

Конструктор В.А.Чижевский около гондолы стратостата «СССР-1»

Изготовили гондолу на опытном производстве московском авиазавода №39 им.В.Р.Менжинского за 4 месяца. Так как всего заложили 4 практически одинаковых гондолы, то на этапе постройки стратостата его стали именовать «СССР-1». Гондола шарообразной формы диаметром 2,3 м. была склёпана из тонких выколоченных по форме шара 12 листов 2-х-миллиметрового дюралюминия, собранных при помощи 5000 заклёпок. Герметичность оболочки достигалась специальной промазкой клёпаных швов. Силовой каркас гондолы выполнили из 8 вертикальных дюралевых труб, соединенных стальными узлами, проходящих через обшивку и склёпанных с нею фланцами. Каркас, осуществляя связь между оболочкой и посадочным устройством, воспринимал нагрузки от веса балласта, приборов, экипажа. На обшивку гондолы эти нагрузки не передавались, она воспринимала только от разности давления воздуха внутри и вовне. Оболочка была выполнена с 12-кратным запасом прочности. Внутри гондолы с каркасом был соединён горизонтальный пол для экипажа. В верхней части каркас переходил в узлы крепления оболочки, в нижней части – в стойки посадочной амортизации (корзину из ивовых прутьев). В центральной части гондолы имелся силовой обруч – экватор.

Гондола имела девять иллюминаторов для кругового обзора диаметром 120 и 150 мм. Несмотря на значительный запас прочности стёкол, выдерживавших при толщине 10-15 мм. давление свыше 5 кг/см., каждый иллюминатор был снабжён аварийной заслонкой. Стёкла обработали специальным составом от запотевания и покрытия инеем.

Два входных люка диаметром 750 мм. имели запорные механизмы, позволяющие закрывать и открывать их за 5-6 секунд. Крышка люка, отлитая изалюминиевого сплава, имела в центре герметичный сальник с проходящим через него валиком с внутренней и наружной ручками управления. При повороте ручки специальный зубчатый механизм с двумя передаточными валиками поворачивал кольцо у внешнего обвода крышки с шестью конусными бобышками, которые при закрывании выходили под ролики, закрепленные на кольце обшивки и прижимали при этом крышку к резиновому уплотнению в кольце обшивки. При обратном повороте ручки конуса выходили из-под роликов, крышка открывалась и на петлях откидывалась вниз.

Посадочное устройство в виде усечённой пирамиды, сплетенной из ивовых прутьев, на которой устанавливалась гондола, служило амортизатором при посадке. При ударе о землю со скоростью 5-7 м/с., оно должно было сломаться, поглотив силу удара. Одновременно оно исполняло роль подставки при стоянке гондолы на земле. Размеры посадочного устройства были достаточны, чтобы разместить внутри неё мешки с балластом.

Теория и практика воздухоплавания установили, что начавшийся спуск аэростата с предельно достигнутой им высоты происходит со всё возрастающей скоростью. Для того чтобы эта скорость не превысила допустимой величины, необходимо гасить её сбрасыванием балласта. «СССР-1» мог брать для этого до 1 тонны балласта в виде мелкой свинцовой дроби в 40 мешках, подвешенных к кольцу гондолы внутри посадочного устройства. Каждый мешок удерживался на кольце штырьком, при его вытаскивании мешок освобождался, но не падал, а, будучи привязан снизу, опрокидывался, и содержимое его высыпалось, не причиняя вреда никому на земле. Вынимались штырьки тросом, наматывавшимся на барабан, вал которого проходил вовнутрь гондолы через герметичный сальник и заканчивался рукояткой. Весь балласт мог быть сброшен за 1-2 минуты.

Клапан выпуска водорода, расположенный в верхней точке оболочки, управлялся аналогичным образом, т.е. барабан был вне гондолы, а штурвал - внутри. С его помощью пилоты могли начать спуск стратостата по своему усмотрению. Барабан связывался с клапаном прочным шнуром, проходившим через аппендикс вовнутрь оболочки.

Каким образом была решена задача жизнеобеспечения на большой высоте? Перед Георгием Алексеевичем Прокофьевым стояли задачи – обеспечить в гондоле нормальное атмосферное давление, обеспечение кислородом, очистка воздуха от токсичных веществ, поддержание нормальной температуры и влажности. Всё это было предусмотрено и решено. Плотная клёпка и прокраска швов, резиновые уплотнения иллюминаторов и люков, специальныесальники для выходящих наружу валов обеспечили надёжную герметичность гондолы. Для теплоизоляции гондола была покрыта снаружи слоем оленьего войлока, затем тонким полотном. Удачно выбранная наружная окраска в серый цвет обеспечила умеренный нагрев гондолы лучами солнца. Всё это позволило в течение всего полёта иметь в гондоле нормальную температуру от +22° до +30°С при наружной температуре -67°С. Необходимый запас кислорода хранился в баллонах со сжатым кислородом Специальная вентиляционная установка прогоняла воздух гондолы через химические патроны, поглощающие углекислоту, другие токсичные вещества и излишнюю влагу. Для экипажа были предусмотрены откидные сидения.

Для проведения научных исследований стратосферы в гондоле и снаружи её были установлены приборы для исследования космических лучей, электрического поля и электропроводности воздуха, а также точные навигационные приборы: высокоточный высотомер, секстант, термометры, самопишущие барографы, метеорографы и вариометр. На борту стратостата располагалась мощная радиостанция, работающая в телеграфном и телефонном режимах. На стропах вне гондолы были подвешены специальные приборы для взятия проб воздуха, разработанные научным сотрудником Главной физической обсерватории Гольцманом. Это - стеклянные сосуды с удлиненным горлышком, из которых был откачан воздух. По сигналу из кабины электромеханическое устройство разбивало конец горлышка, и воздух из стратосферы поступал в сосуд. При подаче тока по другой паре проводов раскалялась платиновая проволока, вновь запаивавшая горлышко с пробой воздуха. Пружинящие крепления стеклянных баллонов в решётчатых алюминиевых коробках обеспечивали их сохранность при приземлении.

Основные весовые характеристики стратостата «СССР-1»:

 

История запуска и хронология полёта стратостата

Перед полётом все трое членов экипажа прошли длительную тренировку в специальной барокамере с пониженным атмосферным давлением.

Приготовления к старту велись оперативно и уже в первых числах сентября 1933 года «СССР‑1» подготовили к первому полёту, после чего началось ожидание тихой погоды. Так как о предстоящем полёте сообщалось в прессе, то на завод им.В.Р.Менжинского началось паломничество желающих посмотреть гондолу. Среди посетителей были авиаторы, писатели, артисты, члены правительства (К.Е.Ворошилов, Г.К.Орджоникидзе, В.М.Молотов, М.М.Литвинов), иностранные делегации.

Первая попытка старта состоялась в ночь с 23 на 24 сентября 1933 года на Центральном аэродроме Москвы. В 22 часа 40 минут начали наполнение оболочки из 700 подготовленных баллонов с водородом при помощи трёх 50-мм. рукавов. В ходе затянувшейся подготовки опустившийся сильный туман привел к тому, что оболочка утяжелилась на 500 кг. Затем поднялся порывистый ветер, который превратил наполненный стратостат в парус и делал предстоящий старт опасным мероприятием. Утром невозможность полёта стала очевидной, и к 12 часам 24 сентября старт решили отменить. Открытием разрывного клапана газ выпустили, оболочку отправили на просушивание и подготовку к следующему старту.

Вторая (и оказавшаяся удачной) попытка состоялась в ночь на 30 сентября 1933 года. На этот раз оболочку наполняли не из баллонов со сжатым газом, а из 35 газгольдеров с водородом, каждый из которых вмещал примерно 120 м³ газа при нормальном атмосферном давлении. У стартовой команды они получили ироническое название «слоны», как из-за размеров, так и потому, что их «привели» на аэродром, поддерживая за верёвки. Команда из 10 красноармейцев просто наваливалась на зелёные газгольдеры и под собственным весом выдавливала газ по шлангу в оболочку стратостата. Руководил стартовой командой один из участников программы создания стратостата Гарканидзе.

К 6.00 утра наполнение оболочки закончили. В неё влили около 3000 м³ водорода, и она наполнилась примерно на 1/8 своего объёма. С подъёмом на высоту17 км. газ должен был расшириться и заполнить оболочку полностью, превратив её в сферу. В воздух поднялись два небольших воздушных шара – прыгуна. Сидящие в подвесной системе этих шаров два члена аэродромной команды осмотрели и расправили оболочку.

В 6.20 на старт вынесли гондолу, установили и прикрепили к такелажу. Комиссия по определению высоты полёта запломбировала научные приборы.

В 6.30 запустили радиозонд, который подтвердил полное отсутствие ветра. С первыми лучами солнца гондолу, вокруг которой было навешено 620 кг. маневрового балласта из мелкой дроби, прикрепили к оболочке. Ещё 300 кг. резервного балласта разместили внутри гондолы.

Около 8.00, после доклада командира стратостата Г.А.Прокофьева прибывшему к месту старта начальнику ВВС командарму Я.И.Алкснису о готовности экипажа и стратостата к полёту, стратонавты заняли свои места в гондоле. Первым к люку поднялся Э.К.Бирнбаум, за ним - К.Д.Годунов, последним - командир экипажа. Были выдернуты поясные веревки, продетые в особые ушки несущего пояса. Вся система в последний раз была взвешена.

В 8.30 экипаж занял гондолу и через 10 минут начальник ВВС Яков Алкснис лично дал разрешение на старт. 

В 8.40 красноармейцы, державшие стратостат за корзину амортизатора, отпустили его. Под крики «ура!» и аплодисменты провожающих голубая гондола с надписью «СССР», подвешенная под серебристой «кишкой» оболочки дирижабля, быстро по вертикали пошла вверх. Уже через 5 минут полёта набранная высота составила 3 км. Подъём продолжался при постоянной радиосвязи с экипажем, который имел позывной «Марс». На земле связь осуществлялирадиоузел в поселке Тарасовка и радиостанция Главной аэрометеорологической службы (ГАМС). Позывной наземной радиостанции был «Рыба». Связь со стратостатом поддерживалась до того момента, когда он пошёл на посадку.

В 9.17 «СССР-1» достиг высоты 16200 м., побив рекорд Пиккара-Козинса, достигнутый ими во время второго полёта 18 августа 1932 года.

В 9.19 стратонавты сообщили, что оболочка стратостата выполнилась (приняла форму шара) и уравновесилась на высоте 17000 м. После этого Прокофьев, видя, что всё в порядке, стал подниматься выше.

К 11 часам дня «СССР‑1» достиг высоты 18 км. при температуре за бортом –67°C, внутри гондолы температура составила +22°C, перегрев оболочки достиг75°C.

В 14.45 аэростат достиг высоты 19 км. при температуре –67°C снаружи, внутри оболочки +75 °C, внутри гондолы температура колебалась от +12°C до +32°C.

В 14.50 стратонавты посылают радиограмму:

«ЦК ВКП(б) - тов. СТАЛИНУ
Реввоенсовету - тов. ВОРОШИЛОВУ
Совнаркому СССР - тов. МОЛОТОВУ.

Экипаж первого советского стратостата выполнил поставленную перед ним задачу и сообщает о благополучном завершении подъёма стратостата "СССР" на высоту 19000 м (по приборам). Экипаж готов к дальнейшей работе по овладению стратосферой.

Командир стратостата "СССР" Прокофьев
Пилот Бирнбаум
Инженер Годунов». 

После этого экипаж приступил к снижению.

В течение всего полёта стратостат отлично наблюдали с земли. В 13 часов дня наземные наблюдатели отметили его перемещение в направлении на юго-восток.

В 17 часов «СССР‑1» благополучно опустился на луг на берегу Москва – реки близ Коломны, в 250 метрах от Коломенского завода у станции Голутвин.

Удачная конструкция амортизатора способствовала тому, что ни один из приборов и никто из пилотов стратостата не пострадал. Специальная комиссия зафиксировала мировой рекорд высоты поднятия на воздушном шаре.

 

Научные результаты полёта

Научные результаты полёта стратостата «СССР-1» были следующие. К.Д.Годунов выполнил измерения интенсивности космических лучей с помощьюэлектрометров Гесса и Кольхёрстера. Их зарядка осуществлялась электризованной трением о шерсть эбонитовой палочкой. Электрометр Кольхёрстера был изготовлен в Германии, а электрометр Гесса - на опытном заводе Геологоразведки в Ленинграде. Полученные результаты подтвердили данные Пиккара о космическом (внеземном) происхождения этих лучей и роли атмосферы в защите от них.

С высоты 18000 метров были доставлены пробы воздуха. Анализ показал, что на этой высоте состав воздуха немного отличается от близкого к земле: в нём смешаны 78,13% азота, 20,95% кислорода и 0,92% аргона и инертных газов. Установление близости состава стратосферного воздуха к воздуху тропосферы означало в перспективе возможность использования для полёта на этих высотах как двигателей внутреннего сгорания, с компрессорами, так ивоздушно-реактивных двигателей.

Метеорографы стратостата работали нормально. Давление измерялось ртутным барометром, температура - электрическим платиновым термометром, но из-за слабого действия вентиляции точными можно было признать лишь часть отсчётов. Этих отсчётов было достаточно для пользования при вычислении высоты подъёма, но полной картины распределения температуры по высоте они не дали.

Источники:
Ю.О.Дружинин, Д.А.Соболев Полёты в стратосферу в СССР в 1930-е гг.,
http://ru.wikipedia.org/, http://dic.academic.ru/, http://www.geog.ucsb.edu/, http://www.civilavia.info/, http://vivovoco.rsl.ru/

-------------------

http://itgsol.ucoz.com/news/80_let_pervomu_poljotu_sovetskogo_stratostata_sssr_1/2013-09-30-368