Техническая революция в строительстве подводных лодок произошла после того, как на них
установили атомные энергетические установки. Они имеют огромную мощность и не нуждаются в атмосферном воздухе. По существу, только после этого субмарина стала по-настоящему подводной, а не ныряющей.
В 1954 г. в США построили первую в мире атомную субмарину «Наутилус». Силовая установка (мощность 15 000 л. с.) с одним реактором позволяла «Наутилусу» идти под водой со скоростью 20 узлов (37 км/ч). В Советском Союзе к созданию атомных подводных лодок приступили в 50-х гг., а в 1959 г. в
море вышел подводный атомоход «Ленинский комсомол». Эта двухкорпусная, двухвинтовая
субмарина по размерам почти не отличалась от «Наутилуса»,
но обладала более обтекаемыми корпусом и ограждением рубки.
Вскоре в списки Северного флота СССР зачислили атомную подводную лодку К-162,
предназначенную для нанесения ударов по авианосным соединениям противника. Кроме
торпед она была вооружена десятью крылатыми ракетами и системой их наведения. Благодаря
двум мощнейшим реакторам корабль развивал под водой скорость более 44 узлов (81,5 км/ч) —
рекорд, так и оставшийся непревзойдённым! Другая особенность этого ракетоносца — корпус
из лёгких и немагнитных титановых сплавов.
Несколько позже приступили к выпуску серийных титановых субмарин.
В 1984 г. военно-морской флаг подняла многоцелевая титановая лодка «Комсомолец» — первая в мире боевая субмарина с рабочей глубиной погружения до 1000 м. После Второй мировой войны подводники обзавелись и новым оружием. На американских дизель-электрических субмаринах появились крылатые ракеты «Регулус», размещавшиеся в ангарах. В России крылатые ракеты содержались в герметичных контейнерах рядом с рубкой. В конце 50-х гг. в армиях США и СССР начали использовать сверхдальнобойные межконтинентальные баллистические ракеты с ядерными боеголовками. Ими задумали оснастить и подводные лодки, которые, в отличие от наземных пусковых установок, гораздо труднее обнаружить и поразить. В 1957 г. американский флот заказал ракеты «Поларис» (длина — 8,5 м, масса — 12,6 т, дальность полёта — 2200 км), предназначенные и для запуска с находившихся на глубине субмарин. Американцы вставили в корпус серийного многоцелевого атомохода отсек с 16 вертикальными шахтами — пусковыми установками для «Поларисов». Подобные корабли типа «Джордж Вашингтон» высылали на скрытое дежурство в океаны, чтобы с началом мировой войны они выпустили свой боезапас по заранее намеченным целям на территории Советского Союза.
Ответ не заставил себя ждать. В I960 г. в СССР ввели в строй дизельные подводные лодки, у которых в удлинённом ограждении рубки устроили три шахты для таких ракет. Спустя семь лет, в 1967 г., были созданы субмарины с отсеками на 16 вертикальных шахт для хранения и подводного пуска межконтинентальных ракет.
В 80-х гг. ядерное противостояние двух великих держав достигло кульминации. В США началось крупносерийное строительство подводных атомоходов типа «Огайо», вооружённых баллистическими ракетами «Трайдент». В Советском Союзе появились самые большие в мире суперсубмарины типа «Акула» надводным водоизмещением 23 200 т, способные нести по 20 ракет РСМ-52 с дальностью полёта 8300 км. Само слово «лодка» применительно к таким гигантам выглядит нелепо, поэтому официально их именуют тяжёлыми подводными крейсерами 1-го ранга.

Самолёты стали использовать в военных целях, прежде всего для воздушной разведки, уже в начале XX в., т. е. практически с момента рождения авиации. Это потребовало специальных средств защиты, и уже в период Первой мировой войны были созданы орудия противовоздушной обороны (ПВО). За последующие 80 лет «противоаэропланная оборона» очень изменилась, но главная задача ПВО осталась — защита гражданских и военных объектов от ударов с воздуха.
Современные средства противовоздушной обороны позволяют обнаружить летательный аппарат противника, проследить за ним и уничтожить. Такие операции выполняют разные виды техники. Типовой зенитный ракетный комплекс (ЗРК) включает в себя станцию обнаружения и целеуказания, станцию сопровождения цели, средства поражения и аппаратуру управления ими. Составляющие
комплекса располагаются отдельно или на одном шасси танка, БМП, БТР, автомобиля и т. п. В воздушном нападении участвует, как правило, не один самолёт, соответственно и атаку отражает тоже не один зенитный комплекс. Поэтому управление боем с применением средств ПВО — сложнейшая организационно-техническая задача: количество целей велико, времени — считанные минуты, а обстановка меняется в доли секунды.

СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ

Чем раньше удастся обнаружить и опознать противника, тем лучше можно подготовиться к отражению налёта. В начале XX в. средства наблюдения были просты — собственные глаза да бинокль. Со временем появились звукоуловители: шум моторов дозвуковых самолётов был слышен задолго до того, как они попадали в поле зрения. Но настоящая техническая революция в этой области произошла с созданием в конце 30-х —

начале 40-х гг. радиолокационных станций (РЛС).

РЛС сразу стали «глазами» ПВО. Несомненное достоинство таких станций в том, что

применять их можно круглосуточно и в любую погоду. Со временем, однако, разработали и

средства противодействия РЛС — ракеты, самонаводящиеся на излучение локатора. Кроме

того, летательные аппараты сейчас проектируют так, чтобы они были менее заметны для

радиолокационных станций: специальное покрытие металлической поверхности поглощает

импульс локатора; особая форма аппарата «уводит» импульс в сторону. Но и РЛС начали

«умнеть».

Воздушную цель мало обнаружить, нужно ещё и определить, что это такое: одинаково

неприятно принять стаю гусей за стратегический бомбардировщик и наоборот. До сих пор

около 20% потерь на любой войне приходится на случайные удары по своим. Избежать ошибки

помогают системы обработки информации и автоматизированные системы управления,

способные по отражённым от цели радиолокационным сигналам

определить её природу. Плохо «видят» РЛС цели, летящие у самой земли. Чтобы обнаружить

штурмовики, вертолёты и крылатые ракеты на сверхмалых высотах, используют акустические,

тепловые и электромагнитные датчики, а также телевизионные камеры. Военные инженеры

работают над безопасностью самих РЛС. Так, применение в зенитно-ракетном комплексе

«Куб» телевизионно-оптического прицела позволило сократить продолжительность работы

радиолокационной станции в эфире. В результате повысилась защищённость системы от

противорадиолокационного оружия, и теперь передатчику станции больше не нужно работать в

течение всего времени полёта зенитной ракеты.

СРЕДСТВА ПОРАЖЕНИЯ

Итак, воздушная цель обнаружена, «захвачена» и опознана. Теперь её нужно уничтожить.

Иногда в дело вступают пилотируемые истребители-перехватчики, но чаще — зенитная

артиллерия и зенитные управляемые ракеты (ЗУРы).

Зенитные пушки применяли вначале для борьбы с аэростатами и дирижаблями. Однако после Второй мировой войны их значение уменьшилось: с высотными скоростными целями классическая ствольная артиллерия бороться не может. Эффективным средством поражения являются малокалиберные автоматические пушки с высоким темпом стрельбы. Они выпускают потоки снарядов и способны очень быстро развернуться навстречу низко летящему противнику. Сегодня самоходная и буксируемая малокалиберная зенитная артиллерия — главное средство борьбы с противокорабельными ракетами, корректируемыми (управляемыми) бомбами, самолётами и вертолётами, которые оказывают непосредственную поддержку войскам на поле боя.
Ракеты перед артиллерийскими снарядами имеют огромное преимущество: они управляемы в течение всего полёта. Если из 50—100 пушечных снарядов в цель попадает в лучшем случае один, то из ракет — в худшем случае одна из десяти. Кроме того, современные ЗУРы могут уничтожить практически любую воздушную цель. Эти достоинства с лихвой окупают затраты на их производство.
Зенитные управляемые ракеты большой дальности на разных участках полёта управляются разными способами. ЗУР зенитно-ракетной системы С-300 (Россия) выводится в нужный район наземными локаторами или системой дальнего обнаружения, смонтированной на самолёте. На конечном участке полёта радиолокационная головка самонаведения ракеты «захватывает» цель и сама корректирует полёт.
Наконец ракета «догнала» цель. Однако попасть в самолёт или вертолёт, который маневрирует и ставит помехи («забивает» сигнал самонаведения мощным радиоизлучением, выбрасывает тучу металлических иголок и лент, «прячась» за ними), практически невозможно, поэтому объект поражают осколками. ЗУР универсального зенитного ракетного комплекса С-300 радиолокатором или лазерным дальномером определяет курс цели, расстояние до неё и в момент наибольшего сближения взрывается, направляя поток осколков точно в летательный аппарат.
Некоторые зенитные ракеты оснащены ядерными боевыми частями. Их используют для поражения высотных и скоростных целей, когда вероятность промаха велика, а сбить противника нужно обязательно. На высоте 20—25 км зенитные ракеты по скорости и манёвру значительно уступают самолётам и головным частям межконтинентальных баллистических ракет. Вот здесь и помогает ядерный заряд. Потоки нейтронов, осколки ядер и рентгеновское излучение, возникающие при взрыве, выводят из строя приборы и системы управления аппаратов. Для борьбы со средствами воздушного нападения в стратосфере создано также оружие ПВО космического (спутникового) базирования.
Чтобы средства противовоздушной обороны действовали эффективно, применяются автоматизированные системы управления разных уровней. Например, в Российской армии бригадами зенитных ракетных комплексов «Круг» управляют автоматизированная система «Поляна-Д1»; С-300В или «Бук» — «Поляна-Д4»; зенитными батареями мотострелкового полка («Стрела-ЮМ», «Тунгуска», «Игла») — подвижный пункт разведки и управления ППРУ-1; расчётами переносных ЗРК «Игла» и «Игла-1» — переносные электронные планшеты. Эти технические средства ПВО считаются одними из лучших в мире.

Воздушно-десантные войска (ВДВ) всегда наносят противнику удар с тыла — там, где его не
ждут. Десантно-транспортные самолёты доставляют
вооруженных людей, снаряжение и боевую технику далеко за линию фронта и быстро
разгружают её или сбрасывают на парашютах.
Для подобных операций созданы самолёты особой конструкции, которая отвечает нескольким требованиям. Во-первых, люк грузового отсека должен быть достаточно большим, чтобы могла проехать техника. Во-вторых, выгрузке не должны мешать крыло, оперение и другие части
самолёта. И, наконец, необходимы трапы и рампы — наклонные площадки для въезда и выезда
машин.
Инженеры-конструкторы выбрали для ВДВ высокоплан с задранным вверх хвостовым
оперением, под которым расположен трап-люк почти во всю ширину фюзеляжа. Из-за больших
вырезов в фюзеляже конструкция становится менее прочной, и борт в этом месте усилен
дополнительными балками.
Существует такое понятие, как максимальная неделимая масса груза (предельная масса
единицы техники), которую можно сбросить с самолёта. Известно, что Ил-7б поднимает около
40 т, Ан-22 «Антей» — 60 т (в рекордном полёте — 105 т, но на то он и рекорд), Ан-124
«Руслан» — 120 т, однако сбросить они могут не более 20 т. Почему?
Грузовой отсек транспортных самолётов довольно длинный, люк находится в торце. Например,
нужно сбросить танк. Когда его двигают от места закрепления к люку, устойчивость самолёта
нарушается, центр массы смещается назад, и машина может войти в штопор. С перемещением
20-тонных «гирь» системы управления отечественных транспортников ещё справляются, а
более тяжёлые грузы пока остаются в зоне риска.
Как же сбрасывают грузы, технику и людей? Самый распространённый способ — парашютный.
Многокупольные парашютно-ракетные комплексы обеспечивают мягкое приземление грузов
массой до 40 т. Парашют гасит скорость снижения в лучшем случае до 5—10 м/с, что для
сохранности техники недостаточно. Поэтому платформы, на которые помещается груз,
оснащают или амортизаторами, сминающимися при ударе, или упругими надувными
«подушками». Чаще, чем «подушки», используют твердотопливные тормозные двигатели (не
случайно такие комплексы называют не только парашютными, но и ракетными). Двигатели
закрепляют на платформе; около самой земли они срабатывают и гасят скорость практически
до нуля.
Однако парашютный способ имеет свои недостатки. Им нельзя воспользоваться при большой
скорости ветра (груз может быть унесён за много километров) или на малой высоте (это
опасно, когда действует система ПВО противника).
На ровные открытые площадки самоходную технику с хорошей амортизацией и грузы на
платформах можно сбрасывать и без парашютов. Транспортник летит на высоте около 10 м (так
называемый бреющий полёт). Через открытый грузовой люк выпускают небольшой парашют
на длинной стропе, конец которой прикреплён, например, к танку. Парашют наполняется
воздухом и вытягивает груз.
Наиболее «экзотично» выглядит беспарашютное десантирование людей. Самолёт идёт над
полем на предельно малой высоте: между фюзеляжем и грунтом остаётся не более 2 м. Из люка
спускают матерчатые полотнища; они волочатся по земле, и по ним скатываются (в прямом
смысле слова) солдаты.
Наконец высадка позади, и десант вступает в бой. Чем сегодня располагает «крылатая пехота»?
Во-первых, конечно, индивидуальным оружием. Ножи, пистолеты и ручные гранаты у
десантников те же, что и в других войсках, а вот с автоматами, а тем более с винтовками дело
обстоит иначе. От обычных их отличает складной приклад: оружие не должно мешать
десантнику ни в самолёте, ни при спуске на землю. За рубежом разрабатывались специальные
укороченные десантные автоматы и пистолеты-пулемёты, но даже самые удачные образцы
оказались не очень удобны в применении.
Во-вторых, ВДВ используют пулемёты, противотанковые гранатомёты, управляемые ракетные
комплексы, переносные зенитные ракетные комплексы, лёгкие миномёты — словом, оружие,
которое расчёт (два-три человека) может унести на себе. Малогабаритные управляемые ракеты,
запускаемые с переносных станков, Уже к середине Второй мировой войны стало ясно, что лёгкие танки десантных войск не
способны противостоять боевым машинам вдвое большей массы. В Советском Союзе вскоре
после войны были созданы авиадесантные самоходные артиллерийские установки (АСУ-57, а
затем АСУ-85). Они могут отражать танковые атаки, поддерживать десантников огнём и
перевозить их на броне.
В конце 60-х гг. появились БМД — боевые машины десанта. Сегодня в строю уже третья
модель. Они оснащены 73-мм гладкоствольной или 30-мм автоматической пушкой,
противотанковыми ракетами, пулемётами, автоматами, ручными пулемётами, гранатомётами,
переносными зенитными ракетными комплексами. На поле боя БМД должны выполнять две
задачи: «транспортную» и боевую — уничтожать удалённые цели. Однако под обстрелом в них
лучше не ездить: алюминиевая броня плохо защищает даже от пуль.
Наиболее важная из боевых машин десанта — десантный бронетранспортёр БТР-Д. На нём
размещают как всевозможные ракетные комплексы (противотанковые и зенитные), так и
уникальное 120-мм орудие «Нона-С», из которого можно вести огонь обычными снарядами, минами и управляемыми ракетами.
До недавнего времени в России специальной колёсной техники для воздушного десанта не было, но уже сейчас проходит испытания и готовится к серийному производству многоцелевой автомобиль ГАЗ-3937 «Водник». Машина способна идти по бездорожью, преодолевать водные препятствия. На унифицированном шасси, в частично бронированном корпусе, можно устанавливать самое разнообразное оружие.

Ракетное (реактивное) оружие появилось раньше огнестрельного. Но развитие артиллерии постепенно отодвигало несовершенные и «неточные» ракеты на задний план. К концу XIX в. они, казалось, окончательно превратились во вспомогательные — осветительные и сигнальные — средства. Однако уже в 20-х гг. XX столетия возродился интерес к боевым ракетам. В годы Второй мировой войны грозным оружием стали реактивные системы залпового огня (прежде всего советские реактивные миномёты, известные как «катюши», и немецкие химические миномёты). Большого успеха добились немецкие инженеры, создавшие самолёт-снаряд «Фау-1» и баллистическую ракету «Фау-2» (см. статью «Пионеры ракетной космической техники»). После войны ракетное оружие вступило в эру бурного развития. Именно ракеты служат сегодня основным элементом большинства комплексов управляемого оружия. Различают баллистические и крылатые ракеты, а также неуправляемые ракетные снаряды реактивных систем залпового огня. По месту базирования и типу целей выделяют классы ракет «земля — земля» (запускаются с земли для поражения наземных целей), «воздух — воздух», «воздух — земля», «земля — воздух». Особые классы составляют противокорабельные и противотанковые ракеты. Реактивными снарядами стреляют из большинства противотанковых гранатомётов. Есть реактивные огнемёты, системы дистанционного минирования, устройства доставки зарядов разминирования и т. д. Реактивному двигателю нашлось место даже в ствольной артиллерии — в активно-реактивных дальнобойных снарядах. Баллистические ракеты (БР), появившиеся в 50-х гг. XX в., называются так потому, что большую часть полёта они движутся по законам баллистики. Межконтинентальный полёт продолжается 30—40 мин, но двигатель и система управления работают только 5—7 мин. Именно такой характер полёта обусловил относительную неуязвимость и простоту баллистических ракет, так как создать машину, сверхнапряжённо работающую считанные минуты, проще. Сами по себе БР ещё не были полноценным оружием из-за низкой точности, но в соединении с ядерными боеголовками превратились в решающее, практически неотразимое средство нападения.
С созданием ракетно-ядерного оружия наземного и морского базирования, объединённого быстродействующей системой управления и находящегося в постоянной готовности к пуску, в мире впервые заговорили о возможности самоубийства человечества. В то же время это оружие стало надёжнейшим средством сдерживания агрессии. Впрочем, разработка и совершенствование систем управления в 60-х гг. сделали весьма грозными и БР с «обычным
снаряжением», поражающие с высокой точностью важные объекты противника — пусковые
установки, командные пункты, узлы связи.
Конструктивно межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) сходны с ракетами так
называемой
средней дальности (БРСД). (Похожи на них были и первые ракеты малой дальности —
тактические и оперативно-тактические.) Они размещаются вблизи линии фронта на мобильных
стартовых установках — колёсных или гусеничных шасси. Пусковые установки МБР и БРСД
выполнены в виде защищенных шахт, на железнодорожном ходу или многоосном колёсном
шасси. Баллистические ракеты морского базирования не ржавеют от морской воды; чтобы они могли вписаться в ограниченные размеры корабля (особенно подводной лодки), их делают гораздо короче наземных. Только на
этих ракетах разделяющиеся боеголовки размещены вокруг двигателя верхней ступени, а не в отдельной головной части.
Крылатые ракеты «земля — земля» большой дальности (КРБД) сегодня запрещены международными договорами. Какое-то время над этими самолётами-снарядами и баллистическими ракетами работы велись параллельно. Уязвимость КРБД, сложность систем управления ими на фоне преимуществ баллистических ракет свели самолёты-снаряды со сцены. «Вторую жизнь» им дали новые системы управления и более совершенная авиационная техника, позволившая значительно уменьшить размеры КРБД.
Крылатые ракеты «воздух — земля» могут наводиться с самолёта-носителя, земли, другого самолёта или вертолёта-наводчика с высокой точностью. Особенно эффективны такие ракеты против скопления бронированной техники и кораблей.
Противокорабельные крылатые ракеты имеют ряд принципиальных особенностей. Цель, на которую они наводятся, крупная, радиоконтрастная, тёплая, её легко обнаружить и «захватить». Однако она активно защищается — отстреливается и ставит помехи, да и корабельную броню пробить не так-то просто. Поэтому здесь необходимы сложные системы управления с уклонением от перехвата, спутниковым целеуказанием и специальные бронебойные боеголовки. Особый класс образуют ракеты-торпеды, предназначенные для поражения подводных целей. Некоторые из них представляют собой крылатую ракету, сбрасывающую на определённом участке траектории самонаводящуюся торпеду. Ракеты-торпеды могут выстреливаться на большой глубине из торпедных аппаратов подводных лодок. Ракеты «воздух — воздух» и «земля — воздух» настолько похожи, что порой используются в обоих качествах (например, американские «Сайдуиндер» и «Спэрроу»). Они имеют высокие скорости и ускорения на разгоне и при манёвре, сложные системы наведения и дистанционные взрыватели. Существуют также «противоспутниковые» ракеты, запускаемые с самолёта вертикально
на предельных высотах, и зенитные управляемые ракеты, решающие задачи противоракетной
обороны или, иначе, противоракеты.
Противотанковые управляемые ракеты на текущий момент самые портативные. Они
применяются в бою в наиболее напряжённых условиях, а значит, должны быть предельно
надёжными и простыми в эксплуатации.
По способу наведения различают управляемые ракеты с командным телеуправлением и
самонаведением
Командное телеуправление — исторически первое, наиболее простое в реализации. Оператор или аппаратура на пусковой установке ведёт ракету до момента попадания в цель. Наведение производится либо через оптический прицел, либо по изображению, получаемому с установленной на ракете телекамеры, на мониторе оператора. Команды передаются по радио или по проводам, идущим от оператора к ракете. Ракета может оснащаться аппаратурой, которая удерживает её в луче лазера или радиолокатора, наведённого на цель, либо вычисляет положение цели по двум радиолокационным лучам.
Ракеты самонаведения бывают активного, полуактивного и пассивного типов. Головка активного самонаведения представляет собой радио- или лазерный локатор, который определяет расстояние до цели и направление на неё, а бортовая аппаратура формирует управляющие
команды. При полуактивном наведении посторонний радиолокатор или лазер освещает цель, а
ракета принимает отражённый сигнал и наводится на неё.
Если головка самонаведения принимает собственное излучение цели (тепловое, оптическое,
радио- или звуковое), говорят о пассивном самонаведении. Именно оно позволяет реализовать
принцип «выстрелил — и забыл», увеличить число обстреливаемых целей и повысить
живучесть всего боевого комплекса.
Ещё более «пассивно» так называемое инерциальное наведение. Ракета летит по заданной
программе, даже не «видя» цели. Для этого она использует стабилизирующие системы
управления и датчики отклонения ракеты. Бортовые инерциальные системы автономны, почти
не подвержены помехам, надёжны, но не способны ни изменить курс, ни исправить ошибку во
время полёта. С их помощью выводят на траекторию боевые части баллистических ракет.
По физическим принципам наведения различают оптико-электронные (тепловизионные,
инфракрасные, телевизионные, лазерные, оптические), радиолокационные и радиотехнические
системы. Многие из них рассчитаны на работу сразу в нескольких диапазонах — например, в
инфракрасном и ультрафиолетовом. Используются и комбинированные системы управления. Так, американская система управления TERCOM ведёт крылатые ракеты на малых высотах с огибанием рельефа. В основном действует инерциальная система, но на определённых участках траектория корректируется — радиолокационная карта местности, над которой летит ракета, оцифровывается и сравнивается с заранее введённой в память бортового компьютера. Если на пути возникает неучтённое препятствие (скажем, высотное сооружение), ракета его огибает.
Наиболее перспективным способом запуска наземных и морских управляемых ракет считают вертикальный старт с последующим доворотом ракеты на цель. Именно так запускают баллистические, а также ряд зенитных ракет.
Неуправляемые ракетные снаряды (PC) калибра 82—240 мм дёшевы. PC можно производить и запускать в больших количествах, сосредоточивая их на направлениях ударов, что компенсирует недостаточную точность ракетных снарядов.

Конструкции ракет-носителей, в значительной степени определяющиеся типом применяемого
двигателя, справедливо относятся к вершинам технической мысли.
Существует так называемая формула Циолковского, согласно которой конечная скорость ракеты
равна произведению скорости истечения реактивной струи на натуральный логарифм отношения масс заправленной и пустой машины. Величина первой космической скорости однозначно задана размерами и массой Земли и равна, как уже говорилось, приблизительно 8 км/с. Скорость истечения реактивной струи для лучших существующих ЖРД составляет около 4,5 км/с (чаще 3,8 км/с), а у твердотопливных — ещё меньше. Следовательно, масса носителя с топливом должна быть, по крайней мере, в шесть раз больше, чем без топлива!
Конструкция носителей с ЖРД прошла долгий путь развития и совершенствования. Сначала нагрузки от двигателя (ускорение и вибрации) и набегающего воздушного потока воспринимал жёсткий каркас, к которому крепились топливные баки. Потом — и это явилось
колоссальным шагом вперёд — воспринимать все нагрузки стали сами баки. Более того, их
начали надувать, что позволило значительно облегчить конструкцию без снижения её
жёсткости (вспомните, насколько прочен надутый воздушный шарик).
Впереди ракеты находится отсек полезного груза. Выводимый на орбиту спутник, или
космический корабль, или модуль орбитальной станции закрывается головным обтекателем,
который защищает конструкцию от набегающего потока воздуха и, как правило, сбрасывается
после прохождения плотных слоев атмосферы — на высоте около 40 км.
В двигательном отсеке, в хвостовой части, находятся маршевые и (если есть) рулевые
двигатели с приводами. (Силовая конструкция этого отсека зачастую является той опорой,
которая удерживает ракету на стартовом столе.) Здесь же устанавливается огневая защита,
предотвращающая попадание в отсек газов, истекающих из двигателей (в лабиринте стартовых
газоотводов и в разрежённых верхних слоях атмосферы газы могут обволакивать корпус
аппарата).
Управляют носителем в полёте либо специальными рулевыми двигателями, либо поворачивая
камеры или сопла маршевых агрегатов. На твердотопливных двигателях используют ещё один
способ: в сопло вдувают газ, смещая вбок реактивную струю.
Все современные ракеты-носители многоступенчатые. По мере выгорания топлива ступени с
опустевшими баками отделяются от ракеты и падают на Землю. При этом заметно уменьшается
масса аппарата, а кроме того, по мере подъёма можно переходить на другое топливо и
двигатели оптимальной для данной высоты конструкции — в разрежённой атмосфере размеры
сопла должны быть в несколько раз больше, чем у поверхности Земли.
Космическую технику приходится не только выводить в космос, но и возвращать на Землю. Спускаемые аппараты с экипажем и приборами на борту приземляются на парашютах. Попытки «спасти» отработанные первые ступени, оснастив их крыльями или парашютами, успехом не увенчались: системы после полёта и приземления становятся ненадёжными. Поэтому избрали другой путь — создание аппаратов многоразового использования. В нашей
стране был построен корабль «Буран», в США — серия космических челноков типа «Шаттл»
различного назначения.
Многоразовые корабли напоминают реактивный самолёт с треугольным крылом. Кабина
экипажа герметизирована, а грузовой отсек в космосе может открываться, «выпуская» спутник
или выгружая конструкции орбитальной станции. Все «Шаттлы» оснащены стыковочными
узлами с переходными отсеками, которые позволяют им причаливать к станции «Мир» и
международной космической станции (её строительство началось в 1998 г.).
Запускают челноки при помощи пороховых ускорителей первой ступени и ЖРД — в него
поступает горючее из огромного бака второй ступени. Ускорители и опустевший бак
сбрасываются. Спуск на Землю осуществляется в режиме планирования, с выключенным
двигателем. Система наведения сажает аппарат на аэродром, как обыкновенный самолёт.
При входе в плотные слои атмосферы поверхность аппарата порой разогревается до 1000°С
Поэтому его носовая часть и передние кромки крыльев выложены керамическими плитками,
спасающими кабину от перегревания, а саму конструкцию — от разрушения.

Исследуют атмосферу даже с помощью ракет. Пример подобной метеорологической техники — российская двухступенчатая твердотопливная неуправляемая ракета М-100Б. Первая её ступень имеет диаметр 250 мм, длину 4,1 м и работает 5 с. Вторая ступень того же диаметра длиной 1,5 м работает 4,5 с. При запуске из установки ракета закручивается со скоростью 3,5 оборота в секунду.
Отделение первой ступени происходит механически после возгорания пороха во второй ступени. Головная часть ракеты с приборами и блоками питания (батареями и аккумуляторами) на активном участке траектории (пока работает двигатель) закрыта обтекателем; на высоте 50 км он сбрасывается. Головная часть отделяется на высоте 65—70 км. Одновременно раскрывается парашют площадью около 40 м , который стабилизирует полёт на верхнем отрезке траектории свободного падения, а в плотных слоях атмосферы (ниже 50—40 км) резко замедляет скорость снижения и заставляет ракету дрейфовать в соответствии с силой и
направлением ветра.
Скорость ветра на больших (до 100 км) высотах измеряют, наблюдая с помощью наземного
радиолокатора за движением металлизированных надувных шаров, лент или стеклянных игл,
которые ракета выбрасывает по команде с Земли. Температуру атмосферы определяют
четырьмя термометрами сопротивления, сделанными из тончайшей вольфрамовой проволоки.
Действие этих приборов основано на способности металлов изменять электрическое
сопротивление в зависимости от температуры. При этом вводятся поправки, учитывающие
скорость движения ракеты, солнечное излучение, тепловую инерцию проволоки и др.
Для определения концентрации озона применяют хемилюминесцентный метод. При движении
ракеты через её бортовой проточный реактор, защищенный от света ловушками-лабиринтами, течёт воздух. Озон, взаимодействуя с поверхностью диска из пористого стекла, покрытого люминофором, вызывает его свечение, которое регистрируют чувствительные фотоприёмники В других приборах используют реакции, позволяющие измерять концентрации окислов азота и атомарного кислорода, слой которого расположен на высоте 90—100 км.
Испытывают такие ракеты на установках, моделирующих условия верхней атмосферы, и в аэродинамических трубах, где создают сверхзвуковые потоки разрежённого газа.

Воздушную среду изучают не только с Земли, но и из космоса. Со спутников следят за температурой, плотностью и химическим составом средней (10—100 км от поверхности Земли) и верхней (более 100 км) атмосферы. Самой современной аппаратурой для подобных исследований является CRISTA (Германия). Это три инфракрасных телескопа-спектрометра, которые улавливают тепловое излучение газов. Чтобы определить, как распределяются газы, проводят зондирование (сканирование) атмосферы по высоте. Три телескопа направлены под углами 162°, 180° и 198° к траектории движения спутника, так что вся воздушная среда разделяется на три полосы по 200 км шириной. Каждую полосу наблюдает один телескоп. Весь участок необходимо измерить за 1 с. На борту CRISTA (так называют и сам спутник) содержится 600 л жидкого гелия, имеющего температуру -270 °С. Он охлаждает высокочувствительные инфракрасные детекторы и оптические устройства, чтобы их собственное тепловое излучение не мешало измерениям. За 16 оборотов спутника вокруг Земли в течение суток можно получить картину распределения в атмосфере соединений углерода, азота, хлора, фтора и других элементов. Такая условная карта состоит из более чем 9 тыс. квадратов размером 200x200 км каждый.
В 60-х гг. XX в. американские спутники неожиданно начали фиксировать всплески гамма-излучения, подобные тем, что возникают при ядерных испытаниях. Но никаких испытаний там, где заметили подобные явления (над Африкой, Индонезией, океанскими просторами), быть не могло. Вскоре выяснилось, что аппаратура регистрирует не взрывы, а мощные грозы. С помощью высокочувствительных кинокамер, спектрографов и приёмников гамма-излучения, размещённых в самолёте-лаборатории, удалось заснять необычные электрические разряды — восходящие молнии в средней атмосфере. Природа этого относительно редкого явления до сих пор неясна. В среднем на 500 обычных молний приходится одна, бьющая в ионосферу, при том что в год на земном шаре происходит около 10 млрд. грозовых разрядов.

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели... Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство». Эти слова принадлежат великому мечтателю и замечательному русскому учёному Константину Эдуардовичу Циолковскому (1857—1935). Он никогда не строил и не запускал ракет, но его фундаментальный вклад в создание науки о полётах в космос признан во всём мире. В 1895 г. Циолковский опубликовал книгу «Грёзы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения», в которой утверждал, что можно создать искусственный спутник. «Воображаемый спутник Земли, — писал учёный, — вроде Луны, но произвольно близкий к нашей планете, лишь вне пределов её атмосферы, значит, — вёрст за 300 от земной поверхности, — представит, при очень малой массе, пример среды, свободной от тяжести». Циолковский предложил использовать в ракетах жидкое топливо, более выгодное по сравнению с твёрдым; разработал теорию многоступенчатых ракет, или «ракетных поездов», в которых отработавшие ракетные ступени отбрасываются во время полёта. Именно Циолковский научно обосновал возможность орбитальных полётов и создания искусственных космических станций, сформулировал принципы функционирования систем жизнеобеспечения межпланетного корабля. Многие идеи и проекты учёного воплотились в жизнь, стали реалиями XX столетия.
Ракета, в отличие от самолёта, может летать за пределами земной атмосферы: для движения ей не нужен воздух. В соответствии с третьим законом Ньютона ракета будет перемещаться в сторону, противоположную направлению истечения газов, и в космическом пространстве. Впервые доказал это на практике американский профессор Роберт Годдард (1882—1945). В 1912 г. он провёл любопытный опыт: поместил ракету в большой стеклянный сосуд, из которого затем был выкачан воздух. Через 14 лет, 16 марта 1926 г., в американском городе Обурн Годдард осуществил успешный запуск первой в мире ракеты с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД). Ракета поднялась на высоту 12,5 м, пролетев 56 м за 2,5 с. Исследования Р. Годдарда натолкнули немецкого изобретателя Макса Валье (1895—1930) на мысль использовать ракетный двигатель в качестве автомобильного. Двигатель, топливом для которого служила смесь этилового спирта и жидкого кислорода, вмонтировали в автомобиль марки «Рак-7». Испытания прошли в апреле 1930 г. на аэродроме Темпельхоф в Берлине. Машина двигалась с большим шумом, оставляя за собой шлейф пепельно-красного дыма — продукт неполного сгорания топлива. Опыты с автомобилем-ракетой закончились трагически. В мае 1930 г. во время испытательного пробега двигатель взорвался, а сидевший за рулём Валье погиб.
Работы в области ракетной техники велись и в СССР. В 1931 г. в Москве начала действовать Группа изучения реактивного движения (ГИРД). Она объединила энтузиастов, ставших впоследствии ведущими конструкторами страны. В частности, у истоков ГИРДа стояли Фридрих Артурович Цандер (1887—1933) и Сергей Павлович Королёв (1906 или 1907— 1966). С момента основания Группа установила тесную связь с К. Э. Циолковским, оказавшим большое влияние на её деятельность.
Ф. А. Цандер занимался теорией реактивного движения, построил жидкостные ракетные двигатели ОР-1 и ОР-2. Через несколько лет усовершенствованный ОР-2 поставили на баллистическую и крылатую ракеты. Преждевременная смерть помешала учёному осуществить задуманные проекты, тем не менее, его вклад в разработку элементов будущих ракетных систем весьма существен.
В Ленинграде подобные исследования проводились в Газодинамической лаборатории (ГДЛ). В 1929 г. заведующий отделением ГДЛ Валентин Петрович Глушко (1908—1989) изобрёл первый в мире электротермический ракетный двигатель, реактивную тягу в котором создавала струя газа, нагретого до высокой температуры электрическим током. Однако такой двигатель не мог вывести космический аппарат за пределы атмосферы, поэтому дальнейшие усилия группа под руководством Глушко сосредоточила на проектах ЖРД. В 1931 г. появился жидкостный ракетный двигатель ОРМ-1, работавший на смеси горючего (бензина или толуола) с окислителем (четырёхокисью азота), а в 1933 г. — усовершенствованный двигатель жидкостного типа ОРМ-52. Его можно было установить не только на ракете, но также на истребителе И-4 (как дополнительный мотор) и на морской торпеде.
Развитию ракетостроения в Германии способствовали исследования профессора физики и математики Германа Оберта (1894—1989). Он обосновал возможность применения ракет в верхних слоях атмосферы, предложил использовать в двигателях различные топливные комбинации. Идеи Оберта заинтересовали многих учёных, и в 1927 г. группа энтузиастов основала в Германии Общество межпланетных сообщений. В 1930 г. под руководством Г. Оберта был создан ракетный двигатель «Кегельдюзе», работавший на бензине и жидком кислороде, и построена ракета «Мирак» с этим двигателем. Испытания на берлинском полигоне Рейникендорф показали, что конструкция двигателя взрывоопасна и требует дальнейшей доработки. Тогда Оберт с помощниками построил новую, более надёжную ракету «Репульсор». Она поднималась на высоту порядка 1500 м.
В начале 30-х гг. деятельность энтузиастов перестала получать поддержку. Во-первых, в это время Германия переживала экономический кризис, а во-вторых, опыты с ракетами вызывали протесты жителей кварталов, прилегавших к полигону. В 1934 г. Общество межпланетных сообщений прекратило существование, но его разработками заинтересовались военные. В 1933 г. при Управлении вооружений было организовано специальное подразделение по ракетной технике. Его сотрудник Вернер фон Браун (1912—1977) стал впоследствии ведущим конструктором Германии, а с 1945 г. — США. В 1934 г. на острове Беркум в Северном море под руководством фон Брауна проводились испытания ракет А-2, летавших на смеси жидкого кислорода и спирта; они достигали высоты 1500—2000 м.
Очень скоро все работы над ракетами с ЖРД были засекречены, и начались целенаправленные исследования в интересах армии. На Балтийском побережье Германии, в местечке Пенемюнде, в 1937 г. построили крупный ракетный исследовательский центр.
По заданию Управления вооружений группа фон Брауна в 1942 г. создала крупную ракету А-4, известную во всём мире как V-2 («Фау-2»). Ракета была способна доставлять боевую головку массой 1 т на расстояние до 275 км. В сентябре 1944 г. гитлеровские войска применили «Фау-2» для массированной бомбардировки Лондона. «Оружие возмездия», как называли ракету немецкие военные, не смогло спасти фашистскую Германию от поражения во Второй мировой войне. Профессор фон Браун переехал в США, где продолжил свои исследования. Выдающийся конструктор и учёный С. П. Королёв стал в СССР ведущим специалистом в области ракетной техники ещё до Второй мировой войны. 17 августа 1933 г. под его руководством в районе подмосковного посёлка Нахабино была успешно запущена ракета ГИРД-09, работавшая на смеси жидкого кислорода и отверждённого бензина. Этот аппарат достиг высоты около 400 м. Спустя три года Королёв спроектировал ракетопланёр, поднимавшийся в воздух с помощью самолёта-буксировщика. Первый полёт состоялся 28 февраля 1940 г.; включение ЖРД производилось на высоте 2600 м.
Менее чем через два десятилетия, 4 октября 1957 г., с помощью межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, разработанной конструкторским бюро С. П. Королёва, был осуществлён запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Так была открыта космическая эра в истории человечества.