Запуски первых искусственных спутников Земли в СССР и США показали, что созданы средства доставки ядерного заряда в любую точку мира. И военные рванулись в космос. Появились проекты создания на околоземной орбите тяжелых (до 100 т) платформ, с которых можно было бы бомбардировать атомными бомбами территорию противника, как в 1-ю мировою войну бросали гранаты в траншеи противника из гондолы аэростата. Для осуществления таких проектов необходимо было создать сверхмощные ракеты. В США начались работы над проектами ракет «Нова» и «Сатурн 5». (Главный конструктор Вернер фон Браун), а в СССР — «Наука -1» (Н-1). Главный конструктор С.П. Королев. Интересно отметить такой факт. Первый вариант эскизного проекта «Н-1» военное командование отклонило по причине малой военной компоненты. Тогда С.П. Королев так расписал возможности этой сверхмощной ракеты, что фильм «Звездные войны» может показаться детским фильмом. В настоящее время любому старшекласснику понятно, что на околоземную орбиту ракета выводит полезную нагрузку, которая составляет всего 2-3% от веса всей ракеты. Таким образом, чтобы вывести на околоземную орбиту полезную нагрузку весом около 100 т, вес ракеты при старте должен быть около или более 3000 т. Соответственно двигатели первой ступени должны развивать тягу еще большую. В те годы однокамерные двигатели могли развивать тягу не более 120-150 т, поэтому использовали многокамерные двигатели – один турбонасосный агрегат и несколько камер сгорания. Кстати эта конструктивная схема, по словам Б.Е.Чертока, была предложена Гельмутом Греттрупом – руководителем группы немецких специалистов – ракетчиков, вывезенных в 1946г. из Германии в СССР на озеро Селигер.
Двигатель F-1 фирмы Рокетдайн
Если исходить из того, что тяга одного двигателя около 100 т, то для сверхмощной ракеты потребовалось около 30 двигателей, что крайне ненадежно и аварийно опасно. Чтобы снизить количество двигателей до 5-6 в 1957г. в США приступили к изучению возможностей создания однокамерного ЖРД с тягой около 700т. Одновременно в декабре того же года Вернер фон Браун предлагает проект ракеты «Сатурн-5». В 1958г. началось эскизное проектирование двигателя, работающего на керосине и жидком кислороде с тягой 700т. Основное требование – двигатель должен был быть надежным даже за счет снижения ряда характеристик. В ноябре того же года работам по двигателю F-1 придается высший приоритет.
6 марта 1959г. было проведено первое статическое испытание двигателя, а 13 апреля того же года была опубликована его 1-я фотография. В 1960-61гг. идет интенсивная отработка двигателя и его отдельных элементов. К январю 1962г. было изготовлено 15 таких двигателей, а к1965г. было проведено 1000 огневых испытаний этого двигателя.
А то, что происходило в СССР, иначе, как парадоксальным, не назовешь. В то время, как в Америке полным ходом шла отработка однокамерного двигателя с тягой 680 т, специалисты КБ Глушко пришли к заключению, что нет «технических оснований» создавать однокамерный двигатель с тягой более 150 т. А это автоматически приводит к увеличению двигателей на первой ступени и резкому снижению надежности. Это подтвердили аварии ракеты Н-1.
Двигатель работает на кислородно-керосиновом топливе. F-1 является однокамерным ЖРД с насосной подачей топлива. Газ для привода турбонасосного агрегата вырабатывается в газогенераторе за счет сжигания основного топлива ЖРД, но с большим избытком горючего. Давление в камере сгорания составляет 70 атм.
Вот так выглядит один из жидкостных ракетных двигателей лунной ракеты «Сатурн-5» ( Фото Я.Голованова)
На ракете «Сатурн-5», доставившей американцев на Луну, было установлено 5 двигателей F-1 (для сравнения отметим, что на нашей лунной ракете Н-1 было установлено 30 двигателей). Центральный двигатель был установлен неподвижно, а периферийные – в карданных подвесах, которые обеспечивают поворот ЖРД в любой плоскости, параллельной его оси, с целью управления положением ракеты и направлением полета. Для наглядного представления о масштабе ЖРД F-1 приведем некоторые его параметры. Масса – 8400 кг, высота – 5.6 м, диаметр камеры в выходном сечении равен 3.6 м. В секунду двигатель потребляет около 2.5 тонн топлива, которое подается насосами.
Стенд испытаний двигателя F-1
Старт ракеты « Сатурн 5»
Необходимо отметить высокую надежность двигателя. Всего было произведен 31 пуск ракет «Сатурн» различной модификации. Сатурн-1 (10 пусков), Сатурн-1В (10 пусков), Сатурн -5 (11 пусков). При этом не было ни одного аварийного.
К сожалению, в СССР такого двигателя в то время не было создано.