Проект HARP: Пушки для запуска в космос

Введение

Проект HARP, сокращенно High Altitude Research Project, был совместным предприятием Министерства обороны США и Министерства национальной обороны Канады, созданным с целью изучения баллистики возвращаемых аппаратов и сбора данных о верхних слоях атмосферы для исследований. В отличие от традиционных методов запуска в космос, основанных на ракетах, HARP использовал сверхмощные пушки для запуска снарядов в атмосферу на экстремально высоких скоростях. Пушка HARP, эксплуатируемая Баллистической исследовательской лабораторией армии США (ныне Исследовательской лабораторией армии США) на испытательном полигоне Юма, в настоящее время удерживает мировой рекорд по максимальной высоте, достигнутой снарядом, выпущенным из орудия.

Приготовления

Проект HARP возник как идея Джеральда Булла, известного, но противоречивого инженера-баллистика, специализирующегося на высокоскоростных орудиях и системах их применения. В теории, обтекатель должен был защищать полезную нагрузку во время выстрела и затем отделиться, когда спутник внутри выйдет на траекторию. В конце 1950-х годов Булл провел предварительные эксперименты по запуску в CARDE (ныне известном как Defence Research and Development Canada – Valcartier, или DRDC Valcartier), используя пушки калибра 76 мм. Эти эксперименты вскоре привлекли внимание Баллистической исследовательской лаборатории армии США и начальника армейских исследований и разработок армии США, генерал-лейтенанта Артура Трюдо. В то время авиационным инженерам требовалось больше информации о верхних слоях атмосферы для разработки более совершенных реактивных самолетов. Однако запуск ракет для сбора данных обычно считался дорогостоящим и неэффективным. В 1961 году Булл ушел из CARDE, и Университет Макгилла нанял его в качестве профессора. Работая совместно с Дональдом Морделлом, деканом инженерного факультета университета, Булл продолжил работу над своим проектом космической пушки и запросил финансирование из различных источников. Он получил кредит в размере 200 000 долларов от совета управляющих Университета Макгилла. Ему было дано устное обещание о предоставлении гранта в размере 500 000 долларов от Канадского департамента оборонной промышленности (CDDP), который, как сообщается, позже был отклонен из-за бюрократических препятствий. В октябре 1961 года Булл встретился с Чарльзом Мерфи, руководителем Баллистической исследовательской лаборатории, чтобы представить свой проект суперпушки и получил полную поддержку. Армия США предоставила Буллу значительное финансовое финансирование, два 16-дюймовых морских орудийных ствола в комплекте с наземным лафетом и избыточными зарядами пороха, тяжелый кран и радиолокационную систему слежения стоимостью 750 000 долларов.

Строительство

В 1962 году Булл и Морделл основали исследовательскую станцию Университета Макгилла на Барбадосе (тогда еще британская колония и часть Федерации Вест-Индии) как основную базу операций HARP для своей 16-дюймовой сверхпушки. Выбор места для размещения станции впервые предложил Морделл, полагавший, что площадка запуска, расположенная ближе к экватору, позволит снаряду получить дополнительную скорость за счет вращения Земли и достичь больших высот. Кроме того, близость к Атлантическому океану обеспечивала безопасное падение возвращающихся снарядов. По сообщениям, правительство Барбадоса оказало проекту HARP значительную поддержку, рассчитывая на активное участие островного государства в исследованиях космоса. Сотни жителей Барбадоса были привлечены к транспортировке двух 140-тонных стволов орудия с побережья к месту установки, расположенному в 4 километрах от пляжа, с использованием специально построенной временной железной дороги. Внутри ствола снаряд Martlet окружался саботом – обработанным деревянным кожухом, который защищал снаряд во время движения по стволу, поглощая энергию горения и распадаясь в воздухе после выхода Martlet из ствола. Martlet также несли полезную нагрузку в виде металлических диполей, химического дыма или метеорологических шаров для сбора атмосферных данных, а также телеметрические антенны для отслеживания траектории полета ракеты. Были разработаны несколько телеметрических систем, использованных в программе HARP. Запуск этих ракет Martlet всегда сопровождался мощным взрывом, сотрясавшим близлежащие дома и вызывавшим трещины в нескольких районах. Поскольку правительство Барбадоса отказалось удовлетворить требования жителей о компенсации за ущерб, проект HARP потерял популярность среди значительной части населения Барбадоса. Новые результаты, полученные в рамках HARP, убедили армию США увеличить ежегодное финансирование проекта с 250 000 до 1,5 миллиона долларов в год. К марту 1964 года Департамент оборонной промышленности Канады (DDP) согласился предоставить совместное финансирование программы HARP в размере 3 миллионов долларов в год. В сентябре 1964 года к 16-дюймовой пушке было добавлено десятикалиберное удлинение, основанное на эксперименте BRL с 5-дюймовой пушкой. Однако, несмотря на зафиксированное увеличение скорости и высоты во время тестовых запусков, удлинение вышло из строя в декабре после одиннадцатого выстрела. В 1965 году было успешно установлено удлинение 16-дюймовой пушки после расширения пушечной ямы для размещения увеличенного оборудования. Удлинение почти удвоило длину пушки до 36,6 метров и увеличило ее вес почти до 200 тонн, сделав 16-дюймовую пушку на Барбадосе самым крупным действующим артиллерийским орудием в мире на тот момент. К концу 1965 года в рамках проекта HARP было запущено более ста ракет на высоту свыше 80 км в ионосферу. К 1966 году программа HARP создала несколько различных стартовых площадок в США и Канаде, включая вторую 16-дюймовую пушку HARP на полигоне Highwater Range в Квебеке и третью 16-дюймовую пушку HARP на полигоне Yuma Proving Ground в Аризоне.

In 1962, Bull and Mordell established a McGill University research station on Barbados (then still a British colony and part of the West Indies Federation) as HARP's main base of operations for its 16 inch super gun. The site location was first suggested by Mordell, who believed that a launch site closer to the equator would allow the projectile to procure extra velocity from the Earth's rotation to reach higher altitudes. In addition, the site's close proximity to the Atlantic Ocean made for the safe impact of re entry projectiles. HARP reportedly received enthusiastic support from the Barbados government due to expectations that the island nation would become heavily involved in space exploration research. Hundreds of people from Barbados were employed to transport the two 140 ton gun tubes from the coast to the designated emplacement 21/2 miles from the beach using a temporary purpose built railway. Inside the gun barrel, the Martlet was surrounded by a sabot. This machined wooden casing protected the projectile as it traveled through the barrel by absorbing the combustive energy and then splitting apart in the air after the Martlet exited the barrel. The Martlets also carried payloads of metallic chaff, chemical smoke, or meteorological balloons to gather atmospheric data as well as telemetry antennas for tracking the missile's flight. designed several telemetry systems used in the HARP program. The firing of these Martlet missiles was always accompanied by a huge explosion that shook the houses within close proximity, leading to cracks in several areas. Since the Barbados government refused to recognize householders' damage claims, HARP fell into ill favor by much of the Barbados population. The new results from HARP convinced the U. S. Army to increase the annual funding of the project from $250,000 to $1.5 million per year. By March 1964, Canada's Department of Defence Production (DDP) agreed to provide joint funding for the HARP program for a total of $3 million per year. In September 1964, a ten calibers extension was added to the 16 inch gun based on BRL's experiment with the 5 inch gun. However, while increased velocity and altitude was recorded for test flights, the extension failed in December after the eleventh shot was fired. In 1965, a successful extension of the 16 inch gun was established after enlarging the gun pit to accommodate the equipment's large size. The extension almost doubled the length of the gun to 120 feet and weighed nearly 200 tons, making the 16 inch Barbados gun the largest operational artillery piece in the world at the time. By the end of 1965, Project HARP had fired more than one hundred missiles at heights over 80 km high into the ionosphere. By 1966, the HARP program had established several different launch sites around the United States and Canada, including a second 16 inch HARP gun at the Highwater Range in Quebec and a third 16 inch HARP gun at Yuma Proving Ground, Arizona.

Горно-водное хребет

16-дюймовая пушка HARP на полигоне Highwater Range была создана в 1964 году возле Университета Макгилла для проведения летных испытаний и других общих исследований пушек HARP без необходимости поездки на полигон на Барбадосе. Хотя 16-дюймовая пушка Highwater была способна только на горизонтальные испытательные полеты и не могла быть поднятa более чем на 10 градусов, она часто использовалась для тестирования новых и экспериментальных пусковых установок и пушечных систем при различных нагрузках и в свободном полете. 16-дюймовая пушка Highwater в основном использовалась для испытаний структурной целостности ракетного сабота, разработки заряда, испытаний ракетного топлива, а также для тестирования характеристик аппарата внутри пушки и во время критического момента выхода из ствола. В 1965 году ствол 16-дюймовой пушки Highwater был удлинен до 176 футов, установив рекорд длины самой крупнокалиберной артиллерии в мире. +Результаты испытаний 16-дюймовой пушки HARP Yuma в 1966 году

Масса (лб) Начальная скорость (фут/с) Апогей (килофутов) Апогей (километров)
Июнь 7001 (W) 7003 360 Нет траектории Нет траектории
Июнь 8002 (W) 8003 190 Нет траектории Нет траектории
Июнь 13003 (W) 6604 810 Нет траектории Нет траектории
Июнь 13004 760 5930 415 126.5
Июнь 13005 780 5810 398 121.3
Июнь 14006 780 6040 400 121.92
Июнь 14007 800 6270 Поврежден Поврежден
Июнь 15008 760 5630 375 114.3
Июнь 15009 780 5850 410 125
Окт. 25010 1095 5250 310 94.5
Окт. 26011 1225 5950 410 125
Окт. 26012 920 6800 540 164.6
Окт. 27013 (L) 900 7100 Нет траектории Нет траектории
Окт. 27014 1275 5900 415 126.5
Окт. 27015 920 6780 535 163
Окт. 27016 950 7040 Поврежден Поврежден
Ноябрь 16017 1290 5900 396 120.7
Ноябрь 16018 1292 5900 395 120.4
Ноябрь 16019 1296 5850 415 126.5
Ноябрь 17020 1296 5950 415 126.5
Ноябрь 17021 1290 N/A Поврежден Поврежден
Ноябрь 18022 1263 5900 400 122
Ноябрь 18023 1263 5850 410 125
Ноябрь 18024 922 6650 510 155.5
Ноябрь 18025 880 6400 490 150.3
Ноябрь 19026 910 6650 530 131
Ноябрь 19027 1270 5850 400 122
Ноябрь 19028 960 7000 590 180
Ноябрь 19029 1270 N/A Поврежден Поврежден
Ноябрь 19030 960 6350 480 146.3
Ноябрь 19031 1270 5650 367 112
Ноябрь 19032 1270 5650 370 113
Ноябрь 19033 880 6750 550 167.6

Стрелковые снаряды

Несколько моделей опытных снарядов были выпущены или разработаны в рамках проекта HARP: эти снаряды выпускались на острове Барбадос, а некоторые – баллистической лабораторией армии США.

Марлет 3Б

Мартлет 3B был похож на Мартлет 3A, но использовал стальные корпуса и предпринял попытку решить некоторые другие проблемы модели 3A. Корпуса выдержали, но топливо оказалось непригодным. Эта проблема была решена в более поздних ракетах путем заполнения топливного отсека жидкостью, но уже после завершения разработки модели 3B.