Vesmírné osudy 20. díl – Valentin Gluško

Zkouška motoru v Chimkách

Raketové motory žily, alespoň co se Valentina Gluška týče, jakoby vlastním životem. Zatímco jeden motor pracoval téměř bezchybně, jiný kus po několika milisekundách vybuchoval a měnil okolí testovací stolice a své vlastní naleštěné a delikátní vnitřnosti v kusy kovu, zralé pro šrotiště. Motory z jedné série měly být identické, ale to prostě nebylo možné. Mikroskopické odchylky při výrobě měly zásadní vliv na funkci agregátu. A navíc- první série motorů pracovaly přinejlepším 2-3 sekundy. Nejlepší motor z další desítky po implementaci vylepšení a po zpřísnění kontroly práce fungoval závratných 15 sekund. Pořád to ale bylo málo. Musíme postavit další sérii motorů, pak další sérii, a ještě další, časem se určitě propracujeme k časům přes 100 sekund. A tak obyvatelé moskevského předměstí Chimki mohli téměř každý den poslouchat ohlušující šum a sledovat oblaka dýmu, vycházející z věží testovacích stolic v areálu OKB-456. Příznačně pro tehdejší léta byl celý komplex umístěn uprostřed běžné zástavby rychle expandujícího předměstí na severozápadním okraji Moskvy. Až po několika letech se podařilo navrhnout testovací stendy s uzavřeným odvodem spalin. I tak je ale závod uprostřed  Chimek s dvěma sty tisíci obyvateli dodnes svým způsobem unikátní. Nicméně oněch malých odlišností, kterými se motory lišily jeden od druhého, se Valentinu Gluškovi a jeho lidem zbavit nepodařilo. Zanedlouho jim tento fakt měl připravit velmi krušné chvíle…

 

Valentin Gluško- Ve znamení ohně (4/6)

 

Zastavení čtvrté: Na ohnivém chvostu do vesmíru

 

 

Sovětský svaz se stal díky práci svých konstruktérů prvním státem světa, který vypustil „živou“ jadernou hlavici na špici své balistické rakety R-5M. Žádná z velmocí, které 21. června 1956 svými detektory zachytily jaderný výbuch na polygonu v Semipalatinsku, netušila, že jaderná nálož se do cílové oblasti dostala pomocí rakety. Výbuch byl proto zprvu klasifikován jako pozemní. Sovětský svaz mohl touto raketou zasáhnout téměř libovolnou oblast Evropy. Ještě dlouho před tímto okamžikem však generalita usoudila, že rádius, který pokrývá Evropu, nestačí. Ten hlavní protivník se nachází za oceánem a sází na svou geografickou izolaci. Je třeba sestrojit takovou raketu, která dokáže zasáhnout území USA.

Gluško v plne síle v roce 1950.

Gluško v plne síle v roce 1950.
Zdroj: www.buran.ru, osobní archív A. Gluška

Předběžné studie byly zpracovány už v padesátém roce, o tři roky později bylo zadání upřesněno a byl dán design rakety: dvoustupňový stroj, schopný donést hlavici o hmotnosti 3 tuny na vzdálenost 8 tisíc kilometrů. Projekt byl ještě několikrát změněn, nicméně 20. května 1954 dostal oficiální „štempl“ Ústřední komise Komunistické strany Sovětského svazu a Rady ministrů SSSR. Raketovému průmyslu byl uložen úkol zkonstruovat první mezikontinentální balistickou raketu na světě. Zastřešující organizací byla určena OKB-1 Sergeje Koroljova, o srdce rakety- motory- se měl postarat Valentin Gluško se svou OKB-456.

V té době již několik let fungovala tzv. Rada hlavních konstruktérů, kterou mnoho lidí znalo a zná pod přízviskem „Velká šestka“. Jejími členy byli vůdčí osobnosti ve svých oborech raketového průmyslu. Do vedení rady svou přirozenou autoritou a talentem nastoupil záhy po jejím ustavení Sergej Koroljov. Členem tohoto neformálního orgánu byl samozřejmě i V. P. Gluško, v té době pravděpodobně nejerudovanější konstruktér motorů na kapalná paliva. A právě na půdě Velké šestky Gluška čekaly velmi tvrdé debaty ohledně designu motorů pro novou raketu. Často se zasedací místností ozývaly zvýšené hlasy hlavních konstruktérů, ale tvořivá mysl členů Rady dokázala většinou konflikty vyřešit k alespoň částečné spokojenosti všech.

RD-107 se zřetelnými vernierovými motorky. Od RD-108 se lišil jejich počtem.

RD-107 se zřetelnými vernierovými motorky. Od RD-108 se lišil jejich počtem.
Zdroj: en.wikipedia.org

Hned od počátku měl Valentin Gluško, jak se lidově říká, „hlavu v pýru“. Nová raketa, nesoucí název R-7, bude muset disponovat motory o celkovém startovním tahu 200-300 tun. Tedy obrovskou silou, jakou dosud nikdo na světě nedal dohromady. Znamenalo to vyvinout obří motory. Palivem měl být kerosin a okysličovadlem kapalný kyslík. Jenže tady začala první potíž- při konstrukci velkých spalovacích komor s touto kombinací paliva a okysličovadla se Gluško záhy setkal se závažnou nestabilitou hoření, zapříčiněnou vibracemi ve vysoké části frekvenčního spektra. Jak tuto situaci vyřešit? Řešení nakonec připomíná chytrého Šalamouna: jedna sada turbočerpadel bude dodávat palivo do čtyř spalovacích komor se čtyřmi tryskami. Vlastně čtyři motory v jednom, řečeno současnou reklamní terminologií. Nicméně řešení fungovalo a tak se zrodily legendární motory RD-107 a RD-108.

Byl tu ale další problém: Gluško nedokázal zaručit, že se jeho motory zažehnou v nepřátelském prostředí horní části atmosféry. Na řadu muselo přijít další geniální řešení- oba dva stupně se musí zažehnout současně. Raketa tak dostala čtyři kužele prvního stupně kolem své základny, odborně se tato konfigurace nazývá кластер (klastr). Kuželovité bloky motorů 1. stupně dostaly pojmenování podle ruské abecedy – B, V, G, D (písmenem A byl pojmenován hlavní, 2 stupeň). V momentu, kdy raketa dosáhla rychlosti 2170 m/s, se kužely prvního stupně oddělily a centrální druhý stupeň hořel dál.

Ale jak zajistit řízení rakety? Dosud užívané grafitové řídící plošky, usměrňující proud spalin, byly schopny v pekelném žáru vydržet přibližně 120 sekund. Jenže centrální stupeň bude hořet zhruba 250 sekund, tedy dvojnásobnou dobu! Deflektory byly rázem z kola venku. Podařilo se ale najít řešení v podobě malých vernierových motorků, jejichž naklápění zajišťovalo ovládání rakety. Navíc se tím podařilo zabít dvě mouchy jednou ranou. Ve velkých motorech totiž i po jejich vypnutí hořelo zbytkové palivo ve spalovacích komorách a to měnilo dosaženou rychlost a tím pádem posílalo přesný zásah cílové oblasti k čertu. Podle nového návrhu byl příkaz k vypnutí hlavního motoru centrálního stupně vydán o zlomek sekundy před dosažením potřebné rychlosti. O opravu této veličiny se pak postaraly vernierovy motorky, které rychlost rakety „doladily“ na přesnou hodnotu. Motory RD-107 v kuželech prvního stupně nesly po dvou malých motorcích, zatímco RD-108 v centrálním stupni využíval motorky čtyři. Nebyly ovšem dílem OKB-456, podle Gluška měla totiž jeho kancelář s výrobou hlavních motorů práce až nad hlavu.  Nakonec se o jejich návrh a výrobu se postaral Michail Melnikov z OKB-1.

RD-107 na stendu v roce 1956.

RD-107 na stendu v roce 1956.
Zdroj: epizodsspace.airbase.ru

Tato řešení s sebou nesla obrovské nároky na systémy řízení. Místo pěti velkých spalovacích komor se při startu R-7 zažehlo dohromady včetně malých vernierových motorků 32 komor! A jak už to bývá, ve chvíli, kdy se zdál být problém vyřešen, objevila se nová, nečekaná potíž. Tentokrát se týkala výše zmíněných diskrepancí mezi jednotlivými motory. Nevyhnutelné, i když miniaturní odchylky ve zpracování a výrobě motorů RD-107, umístěných ve čtyřech kuželových blocích 1. stupně, měly za následek rozdílnou spotřebu paliva a okysličovadla u jednotlivých agregátů. Ač se Gluškovi lidé snažili co nejpečlivěji „párovat“ motory s co nejpodobnějšími charakteristikami, výsledný rozdíl v hmotnosti zbytku paliva u jednotlivých bloků po vypnutí motorů mohl dosáhnout až několik desítek tun. To zásadním způsobem ohrožovalo stabilitu rakety a, stejně jako předcházející problémy, vylučovalo přesný zásah cíle. Situaci vyřešil systém SOBIS, který kontroloval poměr složek paliva a monitoroval jeho spotřebu.

Záhy bylo všem jasné, že Kapustin Jar už dávno svými parametry nestačí a začaly práce na výstavbě nového kosmodromu u železniční stanice Ťura- Tam v Kazachstánu. Unikátní klastrový design rakety vyžadoval naprosto novátorské zařízení odpalovací rampy. Raketa nebyla postavena, ale zavěšena na konstrukci, zvané Tюльпан (Tulipán). Ta mechanickým způsobem při zdvihu rakety nad rampu během startu uvolňovala své sevření. V klidu zabezpečovala stroj před převržením (bylo odhadováno, že vítr o rychlosti 15 m/s by mohl R-7 převrátit). Také revoluční způsob sestavování rakety v horizontální poloze a její vztyčení až na rampě, navržený Koroljovovým zástupcem Vasilijem Mišinem, byl naprosto odlišný od všech předchozích procedur. Ale zpět ke Gluškovi a jeho problémům, potíže se totiž vynořovaly vlastně neustále.

Dalším problémem byl start motorů. Opět se projevily miniaturní tolerance ve výrobě motorů. Tentokrát se jejich následky projevily během zážehu motorů RD-107 ve čtyřech blocích 1. stupně. Motory totiž nenabíhaly na plný tah úplně stejně a různé úrovně tahu v okamžicích před odpoutáním od rampy měly potenciál převrhnout raketu se všemi katastrofálními důsledky. Nabízela se dvě řešení: první by znamenalo „přidržet“ semjorku mechanicky na rampě dokud nenaběhnou všechny motory na plný tah. Druhé řešení bylo konstrukčně jednodušší- nejprve by se zažehly bloky prvního stupně. Naběhly by na hodnotu tahu, která by nepřevyšovala hmotnost rakety, tím pádem by Tulipán stroj bezpečně držel ve stanovené poloze. Probíhala by kontrola funkce motorů 1. stupně.  Teprve pak by se zažehl motor RD-108 centrálního druhého stupně, tah by převážil nad hmotností, raketa by se začala zvedat nad rampu a bloky prvního stupně by mohly přejít na plný tah. Po konzultaci s Koroljovem Gluško svolil k druhému řešení. Znamenalo totiž jen mírnou úpravu systémů řízení startu a naopak nebylo nutno navrhovat složitý elektromechanický systém, který by raketu držel „za ocas“.

Všechny tyto problémy dávají nahlédnout do neuvěřitelně složitého rozhodovacího procesu, kterým museli tvůrci R-7, a s nimi i Valentin Gluško, denně procházet. Neuvěřitelně velká zodpovědnost, ležící na jejich bedrech, se možná dá i vyjádřit řečí peněz: každý start semjorky vyšel na částku půl miliardy tehdejších rublů! Není divu, že v té době zřejmě Valenitn Gluško a vlastně všichni jeho kolegové neoplývali pokojným spánkem…

Po neuvěřitelném tříletém maratonu byl první exemplář R-7 s výrobním číslem 5 vypraven speciálním vlakem na kosmodrom. Tam byla raketa sestavena a podstoupila testy, kontroly a poslední úpravy. 6. května 1957 v 7 hodin ráno místního času se obrovská vrata hangáru MIK rozevřela a semjorka se vydala na svou poslední pozemskou pouť, tlačena lokomotivou na speciálním podvalníku směrem k rampě. Po vztyčení následovaly další zkoušky a pak- rozkaz k tankování. Tím okamžikem se spustily pomyslné stopky, neúprosně odtikávající k okamžiku, kdy musel proběhnout start- kapalný kyslík se totiž velmi rychle odpařoval a na natankování rakety a udržování hladiny kyslíku v nádržích padla kompletní produkce všech sovětských kyslíkáren.

První ICBM světa se zvedá z rampy.

První ICBM světa se zvedá z rampy.
Zdroj: www.energia.ru

Konečně tady byl 15. květen 1957- den startu první ICBM světa. V té době už Gluško několik dní bydlel na kosmodromu a teď seděl v bunkru řízení startu, zamlklý, přesto vyzařující klid. Po namáhavém dni nakonec nadešel okamžik pravdy- v 9 hodin večer místního času zazněla slova: „Klíč na start… Průplach… Klíč na ventilaci… Start… Zážeh… Předběžný… Hlavní… Signálka vzletu!“  Raketa se vydala vstříc temné obloze. Přítomní se hrnuli ven z bunkru a propukl jásot. Ten ale netrval dlouho. Po 100 sekundách letu najednou hvězdičky, ve které se proměnily výtokové trysky motorů, pohasly. Požár ve spodní části bloku D v 98. sekundě letu znamenal ztrátu tahu jeho motoru a jeho předčasné oddělení působením dynamických sil kolem 100. sekundy. Zbývající tři bloky 1. stupně a centrální stupeň ještě fungovaly, ale řídicí systém nedokázal kompenzovat asymetrii tahu a ve 103. sekundě havarijní mechanizmus AVD vypnul motory.  A ani k tomu nepotřeboval kódové slovo „Ivanhoe“, tedy povel k havarijnímu vypnutí motorů, který měly z Ťura- Tamu obdržet sledovací stanice na trase letu.  Kontrola telemetrie ukázala netěsnost v palivovém potrubí, kerosin pod tlakem unikal již v okamžiku startu. Všechny oči se obrátily na Gluška. Problém vznikl v části rakety, která podléhala jemu.

Na exempláři s výrobním číslem 6 byly provedeny zkoušky těsnosti. A opět se Gluško a jeho lidé museli červenat- bylo odhaleno tolik míst, kde palivo prosakovalo, že bylo téměř jisté opakování prvního neúspěšného letu. Ale ani pak nebylo Gluškovým útrapám konec. Když 10. června proběhl zážeh a raketa se měla už-už odlepit od rampy, plameny pohasly. Motory se vypojily! Druhý pokus o dvě hodiny později dopadl stejně. Achillovou patou byl tentokrát ventil přívodu kapalného kyslíku, v němž vinou nízkých teplot ztuhlo mazadlo, a on se neotevřel. Opět selhání Gluška a jeho lidí… Ventil byl ohřívačem uveden do funkčního stavu a mohl proběhnout další pokus. Tentokrát se motory zažehly v pořádku, proběhla předběžná fáze startu, kdy bloky 1. stupně nabíhaly podle plánu, pak se měl zapojit centrální stupeň…a nic! Plameny opět pohasly. V čem byl problém tentokrát? Ventil, který umožňoval předstartovní pročišťování spalovacích komor dusíkem, byl namontován obráceně! Přestože byl opatřen šipkou, jeho závit umožňoval instalaci oběma směry. Dělník v Chimkách neměl tušení, kterým směrem má šipka ukazovat a výstupní kontrola totálně zaspala. (Situace velmi připomíná letošní nepovedený start Protonu-M se třemi satelity Glonass, stejná chyba s obrácenou montáží součástky o více než padesát let později- neuvěřitelné!). V atmosféře, bohaté na dusík, se kerosin nevznítil a havarijní systém odstavil motory 1. stupně.

Ani třetí pokus o vypuštění semjorky 12. července se nepodařil, tentokrát vinou chybné práce senzoru úhlové rychlosti IR-FI. Až napočtvrté, 21. srpna 1957, raketa fungovala bezchybně. Dopravila maketu hlavice nad Kamčatku tak, jak bylo v plánu. S hlavicí bylo ztraceno spojení asi 15-20 sekund před plánovaným dopadem. Tehdy ještě nikdo netušil, že termální ochrana hlavice je naprosto nedostačující. Nicméně Gluško svůj úkol splnil, jeho motory se staly srdcem první mezikontinentální balistické rakety na světě. Teď si konečně mohl odpočinout. Nebo…ne?

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

http://files.abovetopsecret.com/files/img/nt4f082cb9.jpg
http://www.buran.ru/images/gif/glushk10.gif
(soukromý archiv Александр Валентинович Глушко)
http://en.wikipedia.org/wiki/File:RD-107_Vostok.jpg
(Photo by A. Sdobnikov)
http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/glushko/razv/161.jpg
http://www.energia.ru/energia/launchers/im/r7-03_b.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


4 komentáře ke článku “Vesmírné osudy 20. díl – Valentin Gluško”

  1. Jakub napsal:

    Díky za perfektní článek. Ty podrobnosti o motorech jsou úplně fantastické. Rakety jsou prostě složitosti v jiných složitostech. Divím se, že něco tak komplikovaného dokáže spolehlivě létat.

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Děkuji za pochvalu 😉
      Ono to právě v počátcích moc spolehlivě nelétalo. To, že dnes to létá jako na běžícím pásu (tedy víceméně, viz. Proton apod.), je důsledkem mnoha desítek neúspěšných startů…

  2. Dušan Oravec napsal:

    Ako som predpokladal, opäť som sa kvalitou článku nesklamal. Pri čítaní človeka napadá množstvo myšlienok, predovšetkým na to v akom prostredí museli ľudia ako Gluško a Koroljov pracovať. Z článku je jasné a každý si to dokáže predstaviť aká bola v 50. rokoch v SSSR kvalita výroby. Okrem toho na každom kroku stál nejaký aktívny aparátčik, ktorý na pokoji v duši určite nepridával. Pri každej skúške motoru alebo nosnej rakety mali konštruktéri nôž na krku. A v takejto atmosfére podávať výkony aké realizovali či už Gluško, Koroljov a ďalší bol fakt nadľudský výkon. Sem tam ma napadne otázka kam by to asi títo ľudia dotiahli, keby mali také zázemie ako Von Braun v USA. Kto vie. Každopádne klobúk dolu páni konštruktéri.

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Děkuji! Je pravda, že Rusové neměli ideální podmínky (ale kdo je vlastně měl- snad jen s výjimkou několika málo zlatých let Apolla před rokem 1969). Možná právě pod tlakem se rodí ty nejlepší věci.

Zanechte komentář