В истории ракетостроения обычно упоминают Константина Циолковского и Сергея Королёва. Внимательные читатели вспомнят Роберта Годдарда, Германа Оберта, Вернера фон Брауна и ракету «Фау-2», а знатоки могут отметить, что китайцы еще в XIII веке использовали ракеты для борьбы с монгольскими захватчиками. Однако Naked Science решила напомнить о Конраде Хаасе, европейском пионере в области ракетостроения.
В XVI веке одним из ключевых событий в европейской истории стала протестантская Реформация. Она вызвала раскол между католиками и протестантами, что повлекло за собой религиозные конфликты и преследования. На востоке Османская империя находилась на пике своего могущества и активно расширяла свои территории, вплоть до осады Вены при Сулеймане Великолепном в 1529 году. Именно в начале этого насыщенного событиями столетия появился на свет Конрад Хаас.
По имеющимся данным, он родился в Дорнбахе, поселении в Хернальсе, который сегодня является XVII районом Вены, столицы Австрии. Известно, что Хаас занимал должность военного инженера и мастера арсенала в австрийской армии в период правления императора Священной Римской империи Фердинанда I. В составе австрийского войска под командованием генерала Кастальдо он прибыл в Трансильванию (современная часть Румынии) в 1551 году, где возглавил артиллерийский лагерь городского арсенала, или цейхгауза, в Сибиу (который в то время назывался Германштадт). Хаас прожил в Сибиу до самой смерти и скончался там в 1579 году.
Именно в Сибиу, вероятно, устав от тихой и неторопливой жизни, Хаас создал трактат, посвященный артиллерии и баллистике. Этот документ, написанный на немецком языке, насчитывает 450 страниц и широко известен в научных сообществах под названием «рукопись Сибиу». Детальный анализ позволяет предположить, что работа над трактатом велась на протяжении значительного времени, с 1529 по 1569 год. Отличительной чертой рукописи является обилие рисунков и чертежей, выполненных от руки самим инженером. Двести девять страниц непосредственно или косвенно затрагивают тему ракетной техники, которая объединяла два направления: фейерверки и военное применение.
Хаас, объясняя «принцип действия» ракеты, указывает на то, что она поднимается в воздух благодаря выбрасываемому топливу, однако физический механизм, с помощью которого ракета получает реактивную силу из запаса топлива, объяснить ему полностью не удалось. Для этого необходимо было, чтобы Исаак Ньютон (1642-1727) первым сформулировал третий закон движения, описывающий взаимосвязь действия и противодействия. Даже после публикации Ньютоном труда «Математические начала натуральной философии» в 1687 году потребовалось больше двух столетий, прежде чем Константин Циолковский (1903) и Герман Оберт (1916) независимо друг от друга не вывели основное уравнение ракетного движения.
Начиная со 200-й страницы, Хаас разрабатывает, вероятно, одну из самых ранних теорий комбинированной ракеты. Конструкторская документация и чертежи позволяют идентифицировать ее как самого раннего (на сегодняшний день известного) предшественника многоступенчатой ракеты. В проекте представлена ракета, состоящая из трех ступеней, расположенных последовательно. Принцип ступенчатости реализуется путем соединения ракет различного диаметра. Наиболее примечательным является то, что все ракеты спроектированы с колоколообразными соплами, то есть соплами Лаваля, которые применяются в современных ракетных конструкциях.
Хаас демонстрирует изобретательность в решении вопроса о последовательном зажигании ступеней ракеты. Сначала воспламеняется пороховой заряд нижней ступени, и ракета стартует. Перед тем, как первая ступень полностью выгорит, пламя поджигает топливо следующей ступени, и этот процесс повторяется. Разделение первой ступени после сжигания топлива не требуется, поскольку предложенный способ работы ракеты включает в себя интересную особенность: первая ступень должна полностью сгореть без остатка. Для реализации этой цели Конрад Хаас выбрал в качестве основы ракеты бумагу, пропитанную определенными веществами, которые сгорают пропорционально топливу и с одинаковой скоростью. Таким образом, после выгорания первой ступени, вторая ступень остается на месте и функционирует как самостоятельная ракета.
Хаас также проявил большую находчивость, разработав «ракетные стрелки» для своих снарядов, расположенные в нижней части. Эти дельтовидные плавники выполняли функцию стабилизации, и через четыре столетия они получили практическое применение в аэродинамической стабилизации ракетного полета на первых крупных современных ракетах, таких как советский «Восток», на котором Юрий Гагарин в 1961 году совершил полет в космос.
Современному читателю, вероятно, наиболее неожиданным окажется то, что он обнаружит на обратной стороне 215-го листа: ракета, изготовленная из дерева, металла и бумаги, с «полезной нагрузкой» в верхней части или «летающий домик» Хааса. В связи с этим некоторые исследователи высказали предположение, что Хаас, вероятно, предвидел идею современного космического корабля. Это предположение побудило других авторов назвать Конрада Хааса даже «пионером космических полетов». Тем не менее, это все поспешные выводы, не выдерживающие серьезного анализа.
Инженер не рассматривал космические путешествия, даже в самом отдаленном будущем. По словам автора трактата, его целью было создание впечатляющих фейерверков: «Необходимо организовать чрезвычайно красивое и мастерски выполненное пиротехническое шоу».
Подобным образом в истории создания ракетной техники можно найти и других, менее опытных предшественников современных ракетных снарядов. К примеру, метод, применяемый изобретателем для своего «ракетного выстрела из труб»: ракетная установка, состоящая из семи «ракетных труб», способных выстреливать тремя-четырьмя ракетами из каждой. По сути, это можно считать прообразом советской реактивной артиллерийской установки («Катюша»), использовавшейся во время Великой Отечественной войны. Однако Хаас был одним из первых изобретателей, выступавших против применения ракет в военных целях и предлагавших рассмотреть их мирное использование в качестве приоритетного направления.
Перейдя к описанию ракет, Конрад Хаас обращается к вопросу топливной смеси. В трактате, в зависимости от типа ракеты, предполагаемой дальности её применения, дальности или высоты полета, приводятся различные комбинации топлива и множество рецептов. При этом, в рассматриваемом фрагменте, особенно впечатляет рекомендация Хааса использовать жидкое топливо в качестве добавки к традиционным пороховым ингредиентам, таким как селитра, сера и уголь. Он упоминает «брантенвейн», или горящее вино – то есть, спирт, который, по его мнению, следует добавлять к стандартной смеси для увеличения тяги ракеты.
Первое упоминание этого компонента встречается на 204-й странице: «Возьмите небольшое количество толченого порошка и добавьте в него брантенвейна, чтобы получилась тестообразная масса. Затем используйте полученную смесь в гребне (ракетной камере)». Помимо использования горящего вина, Хаас советует применять и другие жидкие добавки, такие как этилацетат в сочетании с соединениями аммония. Этилацетат он изготавливает из уксусной кислоты и спирта, а соединения аммония – из аммиачной воды, получаемой из мочи. Инженер приводит 18 рецептур, использующих спирт и этилацетат.
Можно утверждать, что Конрад Хаас был мыслителем, опередившим свое время. Первую в мире ракету, работающую на жидком топливе, удалось создать лишь 16 марта 1926 года, когда Роберт Годдард запустил ее в Оберне, штат Массачусетс. Разработка современной ракеты, особенно многоступенчатой, потребовала создания ее с нуля, поскольку она не основывалась на исторических прецедентах, а была результатом научно-технического анализа. Дело в том, что работы Хааса были утеряны и вновь обнаружены лишь в 1961 году румынским писателем, историком и исследователем Дору Тодеричу, который нашел рукопись в Государственном архиве Сибиу. Тем не менее, в истории ракетной техники выдающиеся изобретательские и экспериментальные достижения Конрада Хааса займут важное место.
Хаас обладал широким спектром инженерных знаний. В трактате демонстрируются его впечатляющие познания в области математики, химии и физики, а изысканные чертежи и баллистические расчеты подчеркивают гармоничное сочетание теоретических изысканий и практических экспериментов. В этом отношении Хааса можно считать образцом для подражания, характерным представителем эпохи Возрождения, что обусловлено его гуманистическими взглядами.
«Пусть наступит мир, и пусть оружие без дела останется на складах…»
Хаас обладал не только выдающимися математическими способностями, которые изначально были направлены на строго научное изучение предмета, но и стремился выявить его эстетическую и гуманистическую ценность. Леонардо да Винчи, Леон Баттиста Альберти и другие являлись представителями подобного типа, и Конрада Хааса также можно причислить к ним. Он был первым известным инженером-специалистом в области вооружений и пионером ракетостроения в Европе эпохи Возрождения, который критиковал военное применение своих разработок и выступал за их мирное использование.
В заключительной части своего трактата Хаас дает ключевое наставление: «Добивайтесь большего мира и откажитесь от войны, позвольте оружию спокойно лежать на складах, чтобы пули не выпускались, порох не тратился и не промокал, чтобы монарх сохранил свои средства, а мастер оружейной мастерской – свою жизнь».