Elektronikai hadviselés a XX. században 3. rész

A rakétafegyver

A második világháború során megjelent a hadszíntéren egy régi-új fegyver is, az egyszerű szerkezetű, földről vagy a levegőből indított csapásmérő rakéta több fajtája. Ezeknél a fegyvereknél még aligha beszélhetünk célravezetésről, vezérlésről, irányításról, és technikájuk alig különbözött az évezredek óta ismert kínai röppentyűktől.

A rakétának, mint fegyvernemnek a kifejlesztése igen költségesnek és időigényesnek bizonyult. így a legtöbb hadviselő fél esetében csak csekély hadi potenciált jelentő eszközök készültek el a háború végéig, amelyek közül a A német hadiipar tudósai, mérnökei viszont - nem teljesen önkéntes alapon - egy vadonatúj technikai ágazatot, egy új fegyvernemet teremtettek meg, az irányítható ballisztikus rakétát. Hatalmas erőfeszítésük, túlhajtott fejlesztési tempójuk, a naponta ismétlődő bombázások közepette elismerésre méltó volt. Voltaképp tették a dolgukat még akkor is, ha esetenként nem is, vagy nem mindig értettek egyet a végcéllal. (De így volt ez az Egyesült Államokban is az atombomba kidolgozása és alkalmazása során. Nem minden fejlesztő értett vele egyet.)

Az A4 / V2 rakéta kifejlesztése többe került, mint a Manhattan Project, vagyis az atombomba kidolgozása! A végtermék - a világ első, sorozatban gyártott ballisztikus rakétája - korának műszaki csodája volt, amely felbocsátása során először érte el a világűr határát. Még a műszaki képzettségűek számára is hihetetlenül bonyolultnak tűnő eszköz számtalan tudományág elméleti ismereteinek a felhasználásával, továbbá elképesztő mennyiségű kísérleti munka árán jött létre. Túlzás nélkül állítható, hogy emberi számítás szerint is több évtizednyire tehető, roppant sikeres fejlesztés történt, ám mindössze néhány év leforgása alatt! Csak egy jellemző adat: a fejlesztés során több, mint 200 ezer műszaki rajz készült a V2 rakétához! Az elvégzett munka nagyságát közvetve igazolja a rakéta második világháború utáni, meglehetősen pikáns (vagy inkább botrányos) sorsa, bele értve az első Holdra szállást is...

Tulajdonképpen a II. világháborút megelőzően már számos országban folytak kísérletek az évszázadok óta sírjaiban ismert eszköz modernizálásira. de a zseniálisan új ötleteket felvonultató német rakétatechnika egyszerűen leckét adott a második világháború után még 20-30 évvel (!) is a győztes fél szakembereinek. Ezen lehet fintorogni, bosszankodni, csak éppen megcáfolni nem. Lásd Hold-program...

Talán nem is szorul kommentárra, hogy a háború vége felé a szövetségesek speciális képzettségű szakemberből és katonákból álló, kódnevekkel pl. Operation Paperclip, (Gemkapocs Hadművelet) ellátott kommandókat hoztak létre, amelyek feladata volt a létező német tudomány eredményeinek legteljesebb összegyűjtése a már megemlített területekről, mindenhonnan, bárhonnan és bármely módon, egymással is mohón versengve. Egy-egy tudós laboratóriumából még a papírkosár tartalmát is begyűjtötték. A kommandók ezen kívül felkutatták a bujkáló, netán fogolytáborba került német szakembereket, és saját kutatóbázisaikra szállítottak úgymond mindenkit, akit használhatónak véltek.

Így került az 1800 technikus és tudós (valamint 3700 családtag) evakuálása során az orvostudomány, a repüléstechnika és az elektronika kiváló német szakértői mellett 126 rakétaszakember is az Egyesült államokba, beleértve Wernher von Braunt, a rakéta atyját, továbbá testvérét, Magnus von Braun vegyészmérnököt, és Walter Dornbergert, a német rakétaprogram legfelsőbb katonai vezetőjét is. A valódi "nagy fogás” természetesen Wernher von Braun személye volt, akiknek a tudása és szervező képessége egyértelműen megalapozta az amerikai Hold-expedíciók sikerét. Magnus von Braun pedig az üzemanyagok, a turbószivattyúk, a giroszkópok és a szervomotorok szakértője volt a V2 kidolgozása során.

A fontos személyek mellett az amerikai „gyűjtögető kommandó” sikeresen összeszedte a hatalmas technikai dokumentációt, beleértve a mérési, kezelési utasításokat, az üzemanyagok pontos összetételét tartalmazó listákat, a teljes ellátórendszert, vagyis a rakétát és az üzemanyagait szállító járműveket, az indítóállomást stb. Az összeszedett értékes holmit mintegy 300 katonai teherautó szállította el. A háború végeztével pedig következett - finoman szólván - a zsákmányolt német csúcstechnikán való nagy osztozkodás. A különféle földalatti gyártóhelyeken talált (több száz!) már kész vagy még szerelés alatt álló V2 rakétát és legyártott alkatrészeit a győztes hatalmak megosztották egymás között, hatalmas lökést adva az amerikai, a brit, a francia és a szovjet rakétafejlesztéseknek.

Ugyanis az eleinte természetszerűleg számtalan kudarccal terhes német rakétafejlesztés buktatóit pl. az amerikai kutatóknak már nem kellett még egyszer végigjárniuk. A von Braun testvérek és a velük együtt érkezett német tudósok, mérnökök úgyszólván tálcán kínálták a kipróbált, jól bevált végeredményeket. Csak egy jellemző példa: Wernher von Braun tervezte a Holdra-szállás egyik főszereplőjének, a Satum V rakétának a hajtóművét, Magnus von Braun vegyészmérnök pedig az üzemanyagát.

Az A4/V2 rakéta a maga idejében az emberiség által addig kitalált legbonyolultabb, legösszetettebb és legzseniálisabb eszköz volt, amelynek kifejlesztéséhez szinte valamennyi műszaki és egyéb tudományág elméleti tudására és számtalan szakma gyakorlati ismereteire, speciális fogásaira is szükség volt. Egy, az eredetivel azonos példány legyártása még ma is számos fejlettebb ország ipari, technológiai lehetőségeit jócskán meghaladná. Mindez azonban nem homályosítja el azt a brutális, elfogadhatatlan célt, a háború által intézményesített, értelmetlen és féktelen vandalizmust, esztelen gyilkolást, amelyre ezt a zseniális eszközt egyesek valójában használták és utódait manapság is világszerte használják. A háború a legostobább dolog a világon, nem vezet sehova.

Az Aggregat 4

A második világháború után a győztesekhez került V2 rakétafegyverben számos olyan technikai megoldás került napvilágra, amely az eddig is folyó, de „fontolva haladó” rakétafejlesztéseket nagyságrendileg felgyorsította. A robbanótöltet nélküli, azaz gyári nevén Aggregat 4 típusú, nagy teljesítményű, folyadékos hajtású szerkezet volt a technikatörténet legelső megtervezett és számos (kb. 5200) példányban kipróbált, felhasznált rakétája. Az A4 az első sikeres próbarepülése alkalmával, 1942-ben, 275 km távolságra repült, és pályájának legnagyobb magassága 80 km volt. A legtöbb győztes országban lázas ütemű fejlesztés indult a hadizsákmány megoldásai alapján, természetesen az eredeti német szakemberek nem teljesen önkéntes bevonásával...

A szövetségeseknek azonnal nagyon megtetszett a Aggregat 4, és így történhetett meg az az eset, hogy a Skandináv félsziget lakói a háború befejezése utáni hónapokban felettük villámként átcikázó repülő szerkezeteket láttak az égen, amelyek a volt német rakétakísérleti telepről, Peenemündéből a győztesek valamelyike által indított, V2 rakétákkal való gyermeki, ám nem veszélytelen játszadozásra utaltak. De ez csak a kezdet volt. Például az amerikai White Sands Proving Grounds rakétakísérleti telepen 1946. áprilisa és 1951. júniusa között hatvannál is több zsákmányolt A4 rakétát lőttek fel függőleges irányban. Az itt elért legnagyobb magasság 200 km volt. Az indítás az eredeti német állványról történt. Az üzemanyaggal való feltöltés, valamint egy gyors ellenőrzés után a rakétát villamos jellel és külső segédeszközökkel begyújtották. A műveleteket távolról egy vezérlőkabinból irányították. A kellő tolóerő elérése után a rakéta felemelkedett az asztalról és megkezdte repülését.

Elemezzük ki a V2 legfontosabb konstrukciós részleteit és működését, mert ez az eszköz lényegében és szó szerint minden mai folyadéküzemű rakéta ősapja. Ugyanekkor elektronikai részegységei - továbbfejlesztett formában - úgyszólván minden mai rakétaféleségben megtalálhatóak. A második világháború utáni években csupán a V2 átalakítgatása, részeinek korszerűsítése, új anyagok kipróbálása és ezek kísérleti ellenőrzése került szóba. Az eredmények elemzése, feldolgozása után történhetett meg egy-egy új, folyékony hajtóanyagú rakétatípus önálló kidolgozása pl. a USA-ban vagy a Szovjetunióban.

A rakéta lényegében egy hosszú, merev felépítésű fémhenger, amely az orr részében robbanótöltetet, a far részénél rakétamotort tartalmaz, míg a hengeres test legnagyobb részét a két üzemanyagtartály teszi ki. A fennmaradó helyen az üzemeltetéshez szükséges segédberendezések vannak.

A rakéta az impulzusmegmaradás elvén működik, azaz a nagy tömegű test (mi) viszonylag lassú mozgatása (sí) kis tömegű (m2), de hatalmas sebességgel (s2) elmozduló égéstermékkel történik. A helyzet azonban pillanatról pillanatra változik, így dolgot elbonyolítja az a körülmény, hogy működés közben a rakéta tömege rohamosan csökken az üzemanyag fogyása következtében. Sőt, lesz egy olyan pillanat, amikor — függőleges indítási helyzet esetén - a rakéta tolóereje éppen ellensúlyozza a nehézségi gyorsulást, vagyis a rakéta „tűzön áll”.

A tervezés és a próbák, kísérletek során a problémák garmadája jelentkezett, azaz gyakorlatilag csak problémák voltak, főleg az üzemanyagok és a rakétamotor kipróbálásakor. Rendszerint úgy jelentkeztek a gondok, hogy a vasbeton próbapad helyén ismét hatalmas kráter tátongott, és újabb sebesülteket kellett kórházba szállítani. A konstrukción pedig megint változtatni kellett. A fő üzemanyag két komponensből áll, valamely éghető anyagból és a hozzá szükséges oxidálószerből. Ilyen üzemanyag párost ezrével lehet találni, de minden szempontból kedvező lényegében nem létezik. Csak viszonylag alkalmas párosok léteznek, nagyon kellemetlen üzemi tulajdonságokkal. A két üzemanyagfajta közül többnyire vagy az egyik vagy mindkettő súlyosan mérgező, vagy csak hőszigetelten, roppant hideg állapotban lehet tárolni stb. Bármelyik üzemanyagféleség kezelése sok problémát vet fel. Tiszta üzemanyag nem létezik, mert a gyulladási és égési, tárolási stb. tulajdonságokat javítandó, számos adalékot kell az üzemanyaghoz keverni. Különösen nagy figyelmet kell szentelni a hipergol típusú üzemanyag párosoknak, amelyek alkotói ha összetalálkoznak, azonnal heves égés, robbanás következik be. A fő hajtóanyagok mellett vannak segédanyagok is, amelyek segédműveletekhez szükségesek.

A V2 esetében a fejlesztés során nem álltak rendelkezésre kellő mennyiségben olyan fémek és egyéb segédanyagok, amelyek elviselték volna az egyes oxidálószerek hallatlan erős korróziós hatásait, továbbá az égés során keletkező igen magas hőmérsékletet. Itt most arra kell gondolnunk, hogy a rakéta hajtóműve akár pár másodperc alatt is megsemmisülhet bármelyik hatás, esetenként a két vagy több hatás egyidejű fellépése miatt. A lehetséges hajtómű-konstrukciók és kellően szelíd üzemanyagok kikísérletezése roppant veszélyes, drága és időrabló tevékenység, tekintettel a sokféle alkalmasnak tűnő vegyi termékre.

A legszelídebb viselkedést és a könnyű hozzáférhetőséget a folyékony oxigén és az etilalkohol-metilalkohol vizes keveréke biztosította. A vízre az égési hőmérséklet csökkentése miatt volt szükség. A hengeres rakétatest legnagyobb részét az alkoholos keverék tartálya, illetve a hőszigetelt oxigéntartály foglalta el (felső ábra baloldal). Ez a konstrukciós megoldás szinte változatlanul él tovább a legtöbb folyékony üzemanyagú rakéta esetében.

A két tartályból egy-egy cső vezet a kombinált, nagy teljesítményű turbószivattyú csoporthoz. A tartályokban kis nyomás alatt tartják az üzemanyagokat, amely nyomást a két örvényszivattyú jelentősen fokozza abból a célból, hogy az égéstérben a két anyag égés közbeni mennyisége és elporlasztása megfelelő legyen. Nem kis problémát oldottak meg a tervezők azzal, hogy egy kettős turbinaegység továbbítja a környezeti hőmérsékletű alkoholt és a -183 °C-os folyékony oxigént.

Az örvényszivattyú-csoport hajtásáról egy nagynyomású vízgőz-oxigéngáz keverék gondoskodik, amelyet egy speciális gázgenerátor állít elő (felső ábra jobboldal). Ehhez alapanyagként igen tömény hidrogén-szuperoxid és oldott kalcium-permanganát szolgál. A nagynyomású levegőt (vagy nitrogént) tartalmazó palackokból a nyomáscsökkentő szelepen keresztül a gáz benyomja a két anyagot a gáz-gőzfejlesztőbe, ahol megtörténik a bomlás és 400...500 °C-os túlhevített vízgőz és oxigéngáz keverék keletkezik. Ezt a keveréket használja a kétfokozatú Curtis-turbina munkaközegként, és hajtja a turbinával közös tengelyre szerelt hajtóanyag-szivattyúkat.

A rakétatest leghátsó részén volt igen szilárdan rögzítve az égéstér, amely kettős falú, több, hengeres részből összeállított konstrukció volt. Hátsó részén egy gömb alakú égésteret képeztek ki, igen bonyolult fúvókarendszerrel, míg az elülső része egy kúpos Laval-cső volt. Ennek nyílása kb. a rakétatest végével volt egy síkban. Miután anyaga a V2 esetében 6 mm-es vaslemez volt, csak korlátozott ideig viselte el a 2500-2700 °C-os égéssel együtt járó hatásokat, például a deformációt, a revésedést, a korróziót. Gyártása igen sok nehézséggel járt, mivel az égéskamrát és a fúvócsövet ezek kettős falán átáramoltatott alkoholos üzemanyaggal hűtötték (fátyolhűtés). így az égéskamra gyártástechnikai okokból több gyűrűből és hajlított lemezcsíkból készült. Ellenkező problémát okozott a folyékony oxigén, amelynek rendkívül alacsony (-183 °C) párolgási hőmérséklete folytán a már üzemanyaggal feltöltött rakéta mozgó alkatrészein (pl. egyes szelepeken) befagyási problémák keletkezhettek, amelyet forró levegő befúvatásával kellett ellensúlyozni az indítás előtt.

A háború utáni másolatoknál, új harci rakétaeszközöknél már rendelkezésre álltak azok a fémek, amelyek jól elviselték a magas hőmérsékletet, kiváló szilárdságúak voltak és megmunkálásukra is volt megfelelő technológia. Jellemző lett a rakétamotor gyártásban a wolfram és a vanádium alkalmazása.

A V2 stabilizálási okokból négy vezető szányat kapott, amelyeken kis felületű kormánysíkok helyezkedtek el. Ezen felül grafitlapos sugárkormányt is alkalmaztak az égéstér nyílásában, bár ez igen hamar elégett. A sugárkormányra a rakéta (függőleges) indulási időszakában volt szükség a rakétatest kellő stabilizálásához, míg a szárnyakon levő kormánysíkok a rakéta további útszakaszán a robotpilóta által alkalmazott korrekciók elvégzéséhez kelletlek. Ilyen szervóvezérelt kormánysíkokat szinte minden mai rakétán és intelligens bombán megfigyelhetünk.

Az irányítórendszer a rakétatest orrába volt beépítve a távvezérléshez szükséges rádióvevővel együtt. A robotpilóta része volt a két pörgettyűrendszer (giroszkóp), amelyet még az indulás előtt felpörgetlek. A rakéta repülése során a pörgettyűk megőrizték eredeti tengelyirányukat, és ha a kardáncsuklós felerősítő keret elfordult, azaz a rakéta a tervezett útvonalhoz képest eltért, akkor a pörgettyűkbe épített potenciométerekről érkező hibajelek vezérelték az elektroncsöves szervóerősítőket. Ekkor a rendszer a kormányfelületek segítségével korrigálta az eltéréseket addig, amíg csak a pörgettyűk újra nem adtak zérus hibajelet. A rádiós távvezérlés (parancsközlés) ebbe a szabályozó rendszerbe a hibajelhez hasonlóan beavatkozva fejtette ki irányító hatását. A kormányparancs végrehajtását követően a giroszkópok újra zérus hibajelet adtak. A felső kép baloldalán láthatjuk a giroszkópot, négy oldalán a hibajelet adó potméterekkel, jobbra pedig egy szervó motor, amivel a szárnyakat mozgatták.

A rakétamotor égési ideje 68 s körüli volt. 1600... 1700 m/s-re adódott a tűzkialvási sebesség, amely 4...5 Ma, vagyis tekintélyes érték. Az első sikeres próbarepülés alkalmával, 1942-ben a rakéta 275 km távolságra repült, pályájának legnagyobb magassága ekkor 80 km volt. A II. világháború után az elkobzott rakétákkal végzett kísérletek alkalmával az amerikai White Sand Proving Grouns rakétakísérleti telepen 1946 és 1951 között több, mint 60 darab V2 rakétát indítottak függőleges arányban. Az itt elért legnagyobb magasság 200 km volt.

Az A4 továbbfejlesztése több országban is megtörtént (pl. Jupiter-A), ennek során egyéb hajtóanyagok alkalmazása is szóba került, továbbá az égéskamrát jobb minőségű, ötvözött anyagból sikerült elkészíteni. Az Egyesült Államokban Viking néven készült egy nagyobb méretű, de lényegében A4 hasonmás, majd az A4-gyel folytattak kétlépcsős rakéta kísérleteket oly módon, hogy az A4 orrába beépítettek egy kisméretű, WAC-Corporal rakétát. Az elért csúcsmagasság 403 km volt.

Sipos Gyula okl. IC-szakmérnök (RÁDIÓTECHNIKA)