Авиация и космонавтика 2013 04

Суровая реальность. О запусках первых космических аппаратов и пилотируемых космических кораблей

В. П. Кузнецов

Автор настоящей статьи являлся непосредственным участником обеспечения летных испытаний всех первых ракет-носителей Р-7.

Трудности и даже неудачи при запусках объектов в космос проявлялись практически во все времена, когда создавалась новая уникальная техника. Однако трудности в прошлом и в настоящее время исходят от разных причин. Отметим только, что в начале освоения космоса был высочайший энтузиазм и необыкновенное стремление обеспечить запуск объекта, несмотря на то, что все было впервые. Тогда не было жажды материального обогащения, разгильдяйства и беспечности, порожденных постсоветской эпохой, приведшей к развалу экономики и деградации промышленности, к утечке квалифицированных кадров, к застою в развитии новых технологий.

В 1950-е гг. наша Родина стала первой космической державой мира, которая, в том числе и благодаря этому, стала играть роль сверхдержавы, с мнением которой вынуждены были считаться все развитые государства мира. И мы гордились этим вполне заслуженно.

Прошло всего 12 лет после окончания Великой Отечественной войны. Завершая восстановление народного хозяйства, усилия нашего народа были также сосредоточены на повышение обороноспособности страны. Начиная с конца пятидесятых годов, в США было разработано несколько конкретных планов нанесения ядерных ударов по СССР. Необходимо было срочно создать силы возмездия, способные сдержать агрессию. В том числе были созданы первые в мире: межконтинентальные баллистические ракеты; первые искусственные спутники Земли и первые пилотируемые космические корабли, первые автоматические лунные, венерианские и марсианские корабли. Эти достижения стали возможны благодаря восстановленной военно- промышленной экономики государства, помноженной на энтузиазм людей и огромные ресурсы страны.

При всей тщательности разработки и изготовления новой ракетно- космической техники, когда ее процесс развития шел по еще неизведанным путям, естественно возникали непредвиденные недостатки и даже потери. Чтобы меньше было потерь и ошибок, надо было постоянно учиться не повторять их, сокращая тем самым людской и материальный ущерб страны.

Каждый новый запуск КА являлся воплощением новых идей. Каждый новый запуск являлся первым, решающим комплекс новых научных и практических задач.

При испытании МБР Р-7 только четвертый и пятый пуски были удачными. Вслед за ними с первой попытки вышли в космос первый и второй простейшие спутники ПС-1 и ПС-2. Но когда пришло время запустить той же ракетой третий ИСЗ (Объект «Д») с полезным весом 1327 кг, а не 83 кг, как при запуске первого в мире спутника Земли, возникли весьма серьезные проблемы. Пренебрегая полученными расчетами и опытом отрабатываемой ракеты-носителя на базе Р-7, приняли решение по облегчению ее массы. Это облегчение осуществили за счет утончения баков с горючим, съема измерительной аппаратуры, в том числе телеметрических систем, кабельной сети, бортовых источников питания. Первая попытка запуска была предпринята ко дню рождения В.И. Ленина, но по техническим причинам была отложена. В результате запуска третьего ИСЗ, приуроченного к празднованию 1 Мая, 27 апреля 1958 г., его ракета-носитель взорвалась на 97 секунде. У всех нас, находившихся в районе старта, эта неудача вызвала стрессовое состояние души, которое может быть сравнимо только с первым неудачным пуском 15 мая 1957 г. испытываемой на полигоне межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. Ведь именно на базе успешной разработки ракеты Р-7, было принято 30 января 1956 г. специальное Постановление правительства по созданию первого неориентированного ИСЗ (Объекта «Д»), Это потом, спустя год, в связи с грандиозностью задач, возлагаемых на объект «Д», 15 февраля 1957 г., было принято новое Постановление правительства о запуске в 1957 г. простейших спутников ПС-1 и ПС-2. Благодаря этому постановлению и усилиям разработчиков простейших облегченных спутников и создателей КИК, мы оказались первыми в мире.

Спутник ПС- 7.

Причина взрыва ракеты с третьим спутником (космической лабораторией с 12 уникальными измерительными академическими приборами) осталась не выясненной. Тем не менее, нас отпустили домой в Москву. Вдруг, через неделю нас вновь срочно направляют на полигон. Хотя причина неудачного предыдущего запуска осталась невыясненной, 15 мая 1958 г. состоялась очередная попытка запуска ИСЗ. Как ни странно, но он вышел на орбиту случайно. Это подтверждается тем, что последующие в 1958 г. три попытки запуска КА в сторону Луны ракетой трехступенчатого варианта с утонченными баками 23 сентября, 12 октября и 3 декабря окончились неудачей. В результате все же было выявлено наличие таких резонансных явлений в опорожняющихся баках с горючим, которые привели к разрушению ослабленной конструкции ракеты третьего ИСЗ и двух последующих «лунников».

Этих неудач можно было бы избежать, если бы система вибротелеизмерений оставалась на ракете при запуске третьего ИСЗ 27 апреля. Но состоялся бы тогда очередной запуск третьего ИСЗ 15 мая, обеспечивший ряд открытий? Он, вероятно, все же был бы, но намного позднее, так как потребовалась бы доработка ракеты-носителя.

Серьезные проблемы при освоении космоса пришлось решать научно-инженерным кадрам и в процессе обеспечения полета также первых пилотируемых космических кораблей.

Подготовка к пилотируемым КК официально началась с Постановления правительства от 10 декабря 1959 г. «О развитии исследований космического пространства». Проработка вопросов обеспечения полета человека в космос в ОКБ-1, НИИ-4 и других организациях началась еще в 1957–1958 гг.

Перед всеми участниками осуществления космического полета человека была поставлено весьма ответственное задание: «Во что бы то ни стало сохранить жизнь первому космонавту». В процессе исследований в ОКБ-1 было установлено, что при спуске пилотируемого корабля необходимо использовать баллистическую схему спуска с орбиты, обеспечивающую реализацию полета в наиболее сжатые сроки.

В разработке только самого КК «Восток» участвовало 123 предприятия. Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 11 октября 1960 г. «Об объекте «Восток-ЗА» полет первого человека в космос планировался на декабрь 1960 г., но случилось непредвиденное: 24 октября на старте взорвалась МБР Р-16. При взрыве погибло 76 специалистов, в том числе и Председатель Государственной комиссии Главный маршал артиллерии М.И. Неделин. Вместо него в январе 1961 г. Распоряжением Правительства СССР Председателем Госкомиссии был назначен генерал-лейтенант А.И. Соколов. Запуск КК в связи с этим существенно задержался. Только 30 марта 1961 г. состоялся доклад в ЦК КПСС, подписанный Д.Ф. Устиновым, К.М. Рудневым, М.В. Келдышем, С.П. Королевым и другими руководителями создания корабля, о его готовности к запуску. В нем было отмечено, что в случае отказа системы посадки корабля на Землю будет обеспечен спуск корабля за счет естественного торможения в атмосфере в течение 2–7 суток.

С 15 мая 1960 г. по 25 марта 1 961 г. было осуществлено семь экспериментальных запусков КК «Восток». Среди комплекса проблем одной из важнейших явилась проблема обеспечения спуска корабля на Землю. Перед специалистами теории полета, измерений и баллистиками была поставлена задача: вывести корабль на оптимальную орбиту, которая реализовала бы одновитковый полет с учетом атмосферного торможения. В крайнем случае, допускался не более чем трехвитковый полет, обеспечивающий приземление КК на территории Советского Союза. Научно-технические проработки решения проблемы возвращения космонавта на Землю велись в до самого момента запуска корабля в космос. Так, используя двухкратное различие площадей корабля встречному атмосферному потоку при его полете вдоль и поперек продольной оси, Ю.А. Гагарину было рекомендовано при ручном управлении в районе апогея орбиты устанавливать продольную ось корабля под 90° относительно направления его полета, а в районе перигея орбиты — вдоль направления полета корабля. Такая телеграмма баллистиков пришла С.П. Королеву на полигон 12 апреля, буквально за несколько часов до запуска первого космонавта на орбиту Земли.

Фактически при запуске первого космонавта отключение двигателя ракеты произошло на 15 секунд позднее расчетного времени, После этого стало ясно, что апогей орбиты «Востока» оказался равным 327 км вместо 230 км. При этом сразу же отпали варианты спуска корабля за счет его естественного торможения, которое бы теперь могло продолжаться 25–30 суток вместо одного витка, продолжительностью в полтора часа.

Ю.А. Гагарин и С.П. Королев.

Вот для таких случаев надо было срочно создавать тормозную двигательную установку, срабатывающую в автоматическом и ручном режимах. Как потом было выяснено, совокупности таких трех условий удовлетворяли только шестой и седьмой экспериментальные запуски, осуществленные 9 и 25 марта 1961 г. соответственно.

В 1959 г. перед ОКБ-2, руководимым А.М. Исаевым, С.П. Королев поставил сложную задачу: «Создать не просто тормозную двигательную установку, а ТДУ, обладающую при минимальном весе высочайшей надежностью и запускающейся в условиях открытого космоса». При первой встрече А.М. Исаев наотрез отказался от ее создания. Опыта создания таких установок не было. Времени на разработку такой ТДУ было мало. При отказе ТДУ вся ответственность за гибель космонавта легла бы на плечи ее главного конструктора. Было над чем подумать! Большинство ученых ОКБ-2 склоняло А.М. Исаева не браться за разработку ТДУ в целом, а разрабатывать ее совместно с ОКБ-1.

После повторных встреч, ОКБ-2 все же взялось за разработку устройства за годичный срок при поддержке всем необходимым со стороны С.П. Королева. При запуске в разреженной атмосфере при низкой температуре были случаи взрыва двигателей. Попытки создания ТДУ на твердом топливе приводило к трудностям управления величиной импульса двигателя. Однако спускаемый аппарат первого экспериментального корабля «Восток» уже был оснащен ТДУ-1, которое надежно сработало 19 мая 1960 г. по команде с Земли. Правда, из-за неправильной ориентации корабль поднялся на более высокую орбиту с апогеем 690 км вместо 369 км, на которые был изначально выведен первый экспериментальный космический корабль.

Всего для отработки ТДУ-1 было проведено 12 включений. Тем не менее, при выдаче импульса торможения ТДУ для обеспечения спуска пилотируемого корабля с Ю.А. Гагариным, погрешности в его работе имели место. После выдачи тормозного импульса ТДУ отработало как будто бы до полной выработки его горючего, хотя по заданной программе спуска выключение должно было произойти от интегратора по достижении заданной скорости торможения. Фактически ТДУ выключилось на одну секунду раньше расчетного времени из-за окончания подачи горючего. Следствием стал существенный перелет корабля расчетной точки приземления. Главный конструктор А.И. Исаев вспоминал: «Полтора часа полета «Востока» для меня были насыщены прелестью инфарктной обстановки».

Далее было не легче. При спуске корабля отделение приборно-аппаратного отсека от спускаемой капсулы с космонавтом произошло с существенной задержкой, примерно на 10 минут. Все это время корабль с космонавтом вращался со скоростью 30 град./с. Приземление корабля из-за несвоевременного отделения приборного отсека и несвоевременного прекращения работы ТДУ оказалось нештатным, с существенным перелетом относительно расчетной точки приземления. Были и другие недостатки, в том числе: при спуске на основном парашюте вдруг открылся ранец запасного; временно отказал клапан дыхания в воздухе, так как был придавлен оболочкой комбинзона. Любой из этих недостатков мог привести к непоправимым последствиям.

Волновались ли космонавты во время полета? В частности, Юрий Гагарин. Радиотелеизмерения показали, что за два-три часа до посадки на корабль его пульс составлял 65 ударов в минуту. За 5 минут до старта пульс возрос до 108 ударов, при выводе на орбиту — больше 150 ударов. Во время свободного полета он составлял 97 ударов в минуту, а при входе в атмосферу — 112 ударов.

Перед запуском корабля Ю.А. Гагарина никто из членов предполетной медицинской комиссии не подписался под заключением, что по медицинским показаниям они гарантируют возврат космонавта на Землю живым. С.П. Королев понимал, что успех гарантирован только на 50 %, но он не мог допустить первенства запуска пилотируемого космического корабля Соединенными Штатами Америки. С.П. Королев сам принял экзамен у Ю.А. Гагарина и всю оставшуюся жизнь был горд, что все сложилось удачно. Наша страна вновь стала первой в освоении космического пространства.

После космического полета Ю. Гагарина прошло не полных три месяца, как Н.С. Хрущев неожиданно для главных конструкторов ракетно-космической техники настойчиво предложил С.П. Королеву в первой половине августа запустить на орбиту Земли второго космонавта, да так, чтобы обеспечить существенное перекрытие результатов полета Юрия Гагарина. Как потом выяснилось, необходимо было отвлечь внимание общественности мира от возведения берлинской стены, что действительно удалось. 6 августа 1961 г. состоялся суточный 17-ти витковый космический полет Германа Степановича Титова. Вклад его в использование космоса для науки и практической деятельности человечества оказался огромным.

На трибуне Мавзолея Г.С. Титов, Н.С. Хрущев и Ю.А. Гагарин.

В задании первому человеку на космический полет, утвержденному Главным конструктором ракеты-носителя и космического корабля С.П. Королевым и помощником главнокомандующего ВВС Н.П. Каманиным 8 апреля 1961 г., было указано: «Проверить возможности пребывания человека в космосе, проверить оборудование корабля в полете, проверить связь корабля с Землей и убедиться в надежности средств приземления корабля и космонавта». Перед вторым же космонавтом, кроме перечисленных выше задач, были поставлены новые и более глубокие задачи, в том числе Г.С. Титов своим полетом должен был решить физиологические, социально-экономические и оборонные задачи.

Г.С. Титов в соответствии с программой полета в условиях длительной невесомости осуществлял: ручное управление кораблем; фотографирование объектов на Земле, в том числе военных баз США, расположенных по периметру границ Советского Союза. Его длительное пребывание после четырех витков полета в условиях невесомости привело к вскрытию нарушений функционирования вестибулярного аппарата, которое проявлялось в отсутствии аппетита, в тошноте, головной боли, головокружении и даже рвоте. Стало ясно, почему неоднократные длительные полеты собак приводили к вялости животных и отказам от приема пищи и даже от воды. А ведь такая реакция собак долгое время была необъяснима. Во время полета в соответствии с программой космонавт спал. При этом пульс составлял 56–58 ударов в минуту. Полет Г. Титова показал, что в космосе можно жить, спать, питаться и успешно работать, только надо уделять более серьезное внимание усиленным тренировкам вестибулярного аппарата. В частности, последующие кандидаты в космонавты А.Г. Николаев, а затем П.Р. Попович прошли дополнительные тренировки и при своих длительных полетах не испытывали подобных нарушений в организме.

Но ведь большинство полученных результатов полета Г. Титова могло пропасть, так как при спуске корабля опять не произошло своевременное разделение спускаемого аппарата от приборного отсека, что вызвало вращение корабля с угловой скоростью до 30 град./с вокруг продольной оси и угрозу успешному приземлению космонавта. Если Ю.А. Гагарин приземлился в овраге, то Г.С. Титов — в 10 метрах от железнодорожного полотна, по которому только что прошел поезд. Его парашют не был приспособлен для управления куполом и спас его только порыв ветра, позволивший космонавту перелететь через железнодорожное полотно. Этот факт также явился недоработкой, которая в дальнейшем при очередных спусках КК была устранена путем учета графика движения поездов или временной их приостановки в районе приземления космонавта или космического корабля.

До последнего времени остается недостаточно ясным, зачем в период подготовки запуска первых космонавтов со стартовой площадки № 1, с соседнего стартового стола, расположенного в двух сотнях метров от космического старта № 1, осуществляли запуски совершенно еще не отработанной МБР Р-9 за три дня до каждого запуска космонавтов номер 1 и номер 2? Неужели это связано конкуренцией отработки МБР Р-9 и МБР Р-16, разрабатываемых соответственно в конструкторских бюро С.П. Королева и М.К. Янгеля? Забегая вперед, отметим, что испытания боевой ракеты Р-16 под руководством председателя Государственной комиссии, начальника НИИ-4 генерала А.И. Соколова были завершены в октябре и к концу 1961 г. уже более 30 ракет встали на дежурство. Они тоже сыграли положительную роль при разрешении Карибского кризиса в 1962 г. Отработка же ракеты Р-9 продолжалась до 1964 г.

Известно, что первый относительно удачный пуск ракеты Р-9 состоялся 21 апреля 1961 г., а первый пуск ракеты Р-9, осуществленный 9 апреля 1961 г., был неудачным, хотя она ушла со стартового стола. Для начала испытаний ракеты такой пуск можно было считать удовлетворительным, но ведь на полигоне за три дня до пуска космонавта знали, что пуск был неудачным. Перед полетом второго космонавта тоже все повторилось, только в более худшем варианте. Так же, как и перед полетом Ю.А. Гагарина, с площадки № 51 за три дня до полета Г.С. Титова состоялся запуск МБР Р-9. Ракета, поднявшись на несколько десятков метров, упала обратно на стартовый стол, с которого взлетала. Но ведь она с такой же вероятностью могла бы упасть и на космический стол № 1, если бы аварийное выключение ее двигателей произошло чуть позднее. Психологически эти запуски, мягко говоря, не содействовали поддержанию положительных эмоций ни у космонавтов, ни у всех причастных к пуску пилотируемых Юрием Гагариным и Германом Титовым космических кораблей.

Неоценимую роль в успешном обеспечении первых в мире полетов ИСЗ сыграл Командно-измерительный комплекс средств измерения и вычисления орбит, радиотелеметрического контроля и управления, системы синхронизации, баллистического, пространственно-временного и оперативного связного обеспечения. Модернизированный в 1959–1961 гг. и дооснащенный новыми средствами в соответствии с эскизными проектами КИК (с привлечением кораблей ТОГЭ, расположенными в Тихом океане, и созданной флотилией из трех кораблей, располагаемой в Атлантическом океане), также внес существенный вклад в обеспечение пилотируемых космических кораблей. Ведь вся информация об измерениях, эфемеридах, управлении и состоянии корабля и космонавта своевременно получалась и использовалась только благодаря успешной работе средств КИК и его персонала.

Ракета Р-9 и ее запуск.

После развала Советского Союза корабли были проданы в западные или восточные страны мира на металлолом или как музейные реликвии. Россия потеряла единственный космодром, с которого взлетали в космос все наши космонавты. После развала Советского Союза наша страна потеряла большое количество квалифицированных научных и испытательских кадров, что не могло не сказаться на неудачах при разработке и обеспечении испытаний новых ракетных и космических систем и комплексов вооружения.

Никто не сомневается, что руководство нашей страны приложит все усилия, чтобы в ближайшие годы переломить комплекс неполноценности управления и научного сопровождения разработок вооружения в процессе его создания, что должно привести к восстановлению наших позиций в мире.

Историческая серия «Самолеты России»