Статья: Полеты в стратосферу в СССР в 1930-е гг.
Гондола шарообразной формы диаметром 2,3 м была склепана из тонких (толщиной 3 мм), выколоченных по форме шара листов дюралюминия и имела каркас из вертикальных стоек, проходящих через обшивку и склепанных с ней фланцами. К нижним ушкам стоек (под гондолой) крепилось стальное кольцо с узлами для посадочного устройства и кольцо для подвески балласта, а к верхним ушкам - кольцо для крепления 24 строп от оболочки. Внутри гондолы с каркасом был соединен горизонтальный пол для экипажа. 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 давление воздуха изнутри.
Гондола имела девять иллюминаторов для кругового обзора диаметром 120 и 150 мм. Несмотря на значительный запас прочности стекол, выдерживавших при толщине 10-15 мм давление свыше 5 кг/см [2], каждый иллюминатор был снабжен аварийной заслонкой. Два входных люка диаметром 750 мм имели запорные механизмы, позволяющие закрывать и открывать их за 5-6 секунд. Крышка люка, отлитая из алюминиевого 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 усеченной 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 выполняло роль подставки при стоянке гондолы на земле. Его размеры были достаточны, чтобы разместить внутри нее мешки с балластом.
Теория и практика воздухоплавания установили, что начавшийся спуск аэростата с предельно достигнутой им высоты происходит со все возрастающей скоростью. Для того чтобы эта скорость не превысила допустимой величины, необходимо гасить ее сбрасыванием балласта. "СССР-1" мог брать для этого до 1 т 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.
Задача жизнеобеспечения экипажа требовала сохранения в гондоле нормального атмосферного давления, обеспечения кислородом, очистки воздуха от углекислоты и других токсичных веществ, поддержания нормальной температуры и влажности. Все это было предусмотрено и решено. Плотная клепка и прокраска швов, резиновые уплотнения иллюминаторов и люков, специальные сальники для выходящих наружу валов обеспечили надежную герметичность гондолы. Для теплоизоляции гондола была покрыта снаружи слоем оленьего войлока, затем тонким полотном. Удачно выбранная наружная окраска в серый (шаровый) цвет обеспечила умеренный нагрев гондолы лучами солнца. Все это позволило в течение всего полета иметь в гондоле нормальную температуру от +22° до +30°С при наружной температуре -67°С. Необходимый запас кислорода хранился в баллонах со сжатым кислородом и сосудах с жидким 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 были установлены приборы для исследования космических лучей, электрического поля и электропроводности воздуха, а также точные навигационные приборы: альтиметры, секстант, термометры, самопишущие барографы, метеорографы и вариометр. В гондоле стратостата находилась 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 решетчатых алюминиевых коробках обеспечивали их сохранность при приземлении.
Стратостат был готов к полету в начале сентября 1933 г. Ждали погоды. Так как о предстоящем полете 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.
23 сентября была предпринята первая попытка поднять стратостат в воздух. Б.Ф. Ляпин вспоминает:
Доставили на аэродром оболочку, 700 баллонов с водородом. В темноте при свете прожекторов началось наполнение оболочки водородом. Медленно поднимается на 70-метровую высоту серый купол. Из ангара вынесли гондолу, прикрепили к стропам оболочки [...] И вдруг увидели - аппендикс стратостата затянут узлом захлестнувшей его мокрой веревки. Вызвали пожарных, но их лестница оказалась коротка, не достать. Как быть? И вдруг из стартовой команды выходит небольшого роста красноармеец и обращается к начальнику ВВС тов. Алкснису: «Товарищ командир, дозвольте я слазаю». Его пытались отговорить, но он настоял на своем. По тонкой стропе поднялся он на высоту восьмиэтажного дома, распутал узел и спокойно опустился на землю. Это был красноармеец Терещенко Федор Карпович. Начальник ВВС тут же подарил ему свои часы.
Экипаж в гондоле. Звучит команда начальника старта Гараканидзе: «На поясных дать свободу!..» Оболочка зашевелилась, гондола приподнялась над землей и... снова опустилась. Сырой туман покрыл оболочку росой, и она грузом больше полутонны навалилась на стратостат, погасив его подъемную силу. Полет пришлось отложить. Газ выпустили, и оболочка осела на землю [6].
Полет состоялся 30 сентября 1933 г. и завершился успешно.
В ночь перед полетом, когда стало ясно, что погода не помешает старту, был отдан приказ наполнить оболочку. На этот раз наполнение проводилось не из баллонов со сжатым водородом, как обычно, а из газгольдеров, 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 веревки.
К 6.00 наполнение оболочки закончилось. В нее влили около 3000 м3 водорода, и она наполнилась примерно на 1/8 своего объема.
В 6.20 на старт вынесли гондолу, установили и прикрепили к такелажу. Комиссия по определению высоты полета запломбировала научные приборы.
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 полету, 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 8.40 по команде Я.И. Алксниса красноармейцы, державшие стратостат за корзину амортизатора, отпустили его.
Через пять минут на радиостанции Главной аэрометеорологической станции аэродрома была получена радиограмма с позывными стратостата "Марс", в которой сообщалось, что достигнута высота два километра. С этого момента наземная радиостанция (позывные "Рыба") поддерживала связь со стратостатом до того момента, когда он пошел на посадку. Через 32 минуты, в 9.17 "СССР-1" достиг высоты 16800 м, побив рекорд Пиккара-Козинса, достигнутый ими во время второго полета. В 9.19 стратонавты сообщили, что оболочка стратостата выполнилась (приняла форму шара) и уравновесилась на высоте 17000 м. После этого Прокофьев, видя, что все в порядке, стал подниматься выше. К 14.45 "СССР-1" достиг высоты в 19000 м. Стратонавты в 14.50 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 подъема стратостата "СССР" на высоту 19000 м (по приборам). Экипаж готов к дальнейшей работе по овладению стратосферой.
Командир стратостата "СССР" Прокофьев Пилот Бирнбаум Инженер Годунов [7].
После достижения рекордной высоты стратостат пошел на снижение и около пяти часов вечера, в тот же день, опустился на луг около Коломенского завода. 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:
16 октября 1933 года комиссия под председательством начальника Центрального управления единой гидрометеорологической службы СССР профессора А.Ф. Вангенгейма, в составе члена президиума ученого комитета при президиуме ВЦИК Союза ССР профессора В.Т. Тер-Оганесова, директора Аэрологического института Главной геофизической обсерватории профессора П.А. Молчанова, заместителя начальника Военно-воздушной академии П.С. Дубенского, начальника учебного отдела ВВА В.А. Семенова, начальника метеорологической службы ВВС РККА М.В. Белякова, представителей Осоавиахима О.Н. Ильина, Бутлера, помощника начальника Метеорологической службы ВВС РККА А.А. Кулакова, начальника Геофизической части ВТУ РККА А.К. Максимова, начальника Главной аэрометеорологической станции ВВС РККА В.И. Альтовского на основании анализа всей совокупности данных о высоте подъема - считает установленной максимальную высоту подъема стратостата "СССР-1" 30 сентября 1933 г. в промежутке времени между 13 час. и 13 час. 20 мин. в 19 км над уровнем моря.
Вангенгейм, Тер-Оганесов, Молчанов, Дубенский, Семенов, Беляков, Ильин, Бутлер, Кулаков, Максимов, Альтовский [8]
Научные результаты полета стратостата "СССР-1" были следующие: К.Д. Годунов выполнил измерения интенсивности космических лучей с помощью электрометров 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 м привезли пробы воздуха. Анализ показал, что на этой высоте состав воздуха немного отличается от близкого к земле: в нем 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 полета на этих высотах как двигателей внутреннего сгорания, с компрессорами, так и воздушно-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 отсчетов. Этих отсчетов было достаточно для пользования при вычислении высоты подъема, но полной картины распределения температуры по высоте они не дали.
Институт актинометрии и атмосферной оптики планировал провести изучение солнечной и рассеянной радиации, а также измерение отражающей способности (альбедо) земной поверхности. Для этого специалисты института разработали два пиранометра, а также пираноальбедометр, которые предполагалось подвесить на расстоянии 75 м под гондолой. Приборы прошли испытания и были подготовлены к полету, но не установлены в стратостате, так как первый полет был предназначен в основном для обучения экипажа.
Постановлением Президиума ЦИК СССР от 14 ноября 1933 г. организаторы и участники полета были награждены орденами. Ордена Ленина получили члены экипажа стратостата Г.А. Прокофьев, К.Д. Годунов, Э.К. Бирнбаум, а также С.Л. Марголин, В.А. Чижевский, И.Г. Моисеев, Е.Н. Кузина, участвовавшие в постройке "СССР-1". Инженер-пилот Дирижаблестроя В.Г. Гараканидзе был награжден орденом Красной Звезды за исключительно умелую организацию всех работ на старте и заполнение стратостата водородом, а инженер Научно-исследовательского института резиновой промышленности Г.К. Левитина - орденом Трудового Красного Знамени за активное участие в изготовлении рецептуры оболочки стратостата и особо тщательную проверку материалов в лабораторных условиях.
Полет первого советского стратостата завершился успехом, но исследователей стратосферы ждали новые суровые испытания...
Полет и гибель стратостата "Осоавиахим-1"