12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких десятках километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65°, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-й мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области.

Космический корабль (КК) «Восток» был создан группой ученых и инженеров под руководством основоположника практической космонавтики С. П. Королева. Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным (плавящимся при нагреве) материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась радиосвязь с Землей. Космонавт в скафандре размещался в катапультируемом кресле самолетного типа, оснащенном парашютной системой и аппаратурой связи. В случае аварии небольшие ракетные двигатели в основании кресла выстреливали его через круглый люк. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм (760 мм рт. ст.).

Пилотируемый отсек (спускаемый аппарат) крепился с помощью металлических стяжных лент к приборному отсеку. Все оборудование, непосредственно не требуемое в спускаемом аппарате, размещалось в приборном отсеке. В нем находились баллоны системы жизнеобеспечения с азотом и кислородом, химические батареи для радиоустановки и приборов, тормозная двигательная установка (ТДУ) для уменьшения скорости космического корабля при переходе на траекторию спуска с орбиты и небольшие двигатели ориентации. «Восток-1» имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг.

Расчет траектории возвращения КК «Восток» на Землю производился с помощью ЭВМ, необходимые команды передавались на космический корабль по радио. Двигатели ориентации обеспечивали соответствующий угол входа космического корабля в атмосферу. По достижении нужного положения включалась тормозная двигательная установка, и скорость корабля уменьшалась. Затем пироболты разрывали стяжные ленты, связывающие спускаемый аппарат с приборным отсеком, и спускаемый аппарат начинал свой «огненный нырок» в атмосферу Земли. На высоте около 7 км входной люк отстреливался от спускаемого аппарата и кресло с космонавтом катапультировалось. Раскрывался парашют, через некоторое время сбрасывалось кресло, чтобы космонавт не ударился о него при приземлении. Гагарин был единственным космонавтом КК «Восток», остававшимся в спускаемом аппарате до приземления и не использовавшим катапультируемое кресло. Все последующие космонавты, летавшие на кораблях «Восток», катапультировались. Спускаемый аппарат корабля «Восток» приземлялся отдельно на собственном парашюте.

СХЕМА КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ "ВОСТОК-1"

«Восток-1»
1 Антенна системы командных радиолиний.
2 Антенна связи.
3 Кожух электроразъемов
4 Входной люк.
5 Контейнер с пищей.
6 Стяжные ленты.
7 Ленточные антенны.
8 Тормозной двигатель.
9 Антенны связи.
10 Служебные люки.
11 Приборный отсек с основными системами.
12 Проводка зажигания.
13 Баллоны пневмосистмы (16 шт.)
для системы жизнеобеспечения.
14 Катапультируемое кресло.
15 Радиоантенна.
16 Иллюминатор с оптическим ориентиром.
17 Технологический люк.
18 Телевизионная камера.
19 Теплозащита из абляционного материала.
20 Блок электронной аппаратуры.

Этот корабль имел два основных отсека: спускаемый аппарат диаметром 2,3 м и приборный отсек. Система управления автоматическая, но космонавт мог перевести управление и на себя. Правой рукой он мог ориентировать корабль с помощью ручного управляющего устройства. Левой рукой он мог включить аварийный переключатель, который сбрасывал входной люк и приводил в действие катапультируемое кресло. Вырез в носовом обтекателе ракеты-носителя позволял космонавту покинуть корабль при аварии носителя. При возвращении в атмосферу сферического спускаемого аппарата осуществлялась автоматическая коррекция его положения. При нарастании давления воздуха спускаемый аппарат занимал правильное положение.

Ракеты-носители
2 ½ -ступенчатая ракета-носитель «Восток» была создана на базе советской межконтинентальной баллистической ракеты.
Ее высота вместе с космическим кораблем 38,4 м.
«Меркурий-Атлас» также являющаяся модификацией межконтинтальной баллистическй ракеты, имела общую высоту 29 м.
В обеих ракетах топливо - жидкий кислород и керосин.

Космический корабль «Восток» выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека. В период между 15 мая 1960 г. и 25 марта 1961 г. эти космические корабли запускались на орбиту под названием корабль-спутник. В них размещались собаки, манекены и различные биологические объекты. Четыре из этих аппаратов имели возвращаемые капсулы, со смонтированными в них креслами космонавтов. Три были возвращены. Последние два аппарата серии до входа в атмосферу выполнили как и «Восток-1», по одному витку вокруг Земли. Другие выполнили 17 витков, как «Восток-2».

Рождение «Союза»

Первые пилотируемые корабли-спутники серии «Восток» (индекс 3КА) создавались для решения узкого круга задач — во-первых, чтобы опередить американцев, и, во-вторых, чтобы определить возможности жизни и работы в космосе, изучить физиологические реакции человека на факторы орбитального полёта. Корабль блестяще справился с поставленными задачами. С его помощью был осуществлён первый прорыв человека в космос («Восток»), состоялась первая в мире суточная орбитальная миссия («Восток-2»), а также первые групповые полёты пилотируемых аппаратов («Восток-3» — «Восток-4» и «Восток-5» — «Восток-6»). Первая женщина попала в космос также на этом корабле («Восток-6»).

Развитием этого направления стали аппараты с индексами 3КВ и 3КД, с помощью которых были осуществлены первый орбитальный полёт экипажа из трёх космонавтов («Восход») и первый выход человека в открытое космическое пространство («Восход-2»).

Однако ещё до того, как были установлены все эти рекорды, руководителям, конструкторам и проектантам королёвского Опытного конструкторского бюро (ОКБ-1) было ясно, что для решения перспективных задач лучше подойдёт не «Восток», а другой корабль, более совершенный и безопасный, обладающий расширенными возможностями, увеличенным ресурсом систем, удобный для работы и комфортный для жизни экипажа, обеспечивающий более щадящие режимы спуска и большую точность посадки. Для повышения научной и прикладной «отдачи» требовалось увеличить численность экипажа, введя в него узких специалистов — врачей, инженеров, учёных. Кроме того, уже на рубеже 1950—1960-х годов создателям космической техники было очевидно, что для дальнейшего изучения космического пространства нужно освоить технологии встречи и стыковки на орбите для сборки станций и межпланетных комплексов.

Летом 1959 года в ОКБ-1 начался поиск облика перспективного пилотируемого корабля. После обсуждений целей и задач нового изделия было решено разработать достаточно универсальный аппарат, пригодный как для околоземных полётов, так и для облётных лунных миссий. В 1962 году в рамках этих изысканий был инициирован проект, получивший громоздкое название «Комплекс сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли» и короткий шифр «Союз». Основной задачей проекта, в ходе решения которой предполагалось освоить орбитальную сборку, был облёт Луны. Пилотируемый элемент комплекса, имевшего индекс 7К-9К-11К, получил название «корабль» и имя собственное «Союз».

Принципиальным его отличием от предшественников были возможности стыковки с другими аппаратами комплекса 7К-9К-11К, полёта на большие (вплоть до орбиты Луны) расстояния, входа в земную атмосферу со второй космической скоростью и посадки в заданном районе территории Советского Союза. Отличительной чертой «Союза» стала компоновка. Он состоял из трёх отсеков: бытового (БО), приборно-агрегатного (ПАО) и спускаемого аппарата (СА). Такое решение позволило обеспечить приемлемый обитаемый объём для экипажа из двух-трёх человек без существенного роста массы конструкции корабля. Дело в том, что спускаемые аппараты «Востоков» и «Восходов», покрытые слоем теплозащиты, содержали системы, нужные не только для спуска, но и для всего орбитального полёта. Вынеся их в другие отсеки, не имеющие тяжёлой теплозащиты, проектанты могли заметно сократить общий объём и массу спускаемого аппарата, а значит, значительно облегчить весь корабль.

Надо сказать, что по принципам разбиения на отсеки «Союз» мало чем отличался от своих заокеанских конкурентов — кораблей Gemini и Apollo. Однако американцам, обладающим большим преимуществом в области микроэлектроники с высоким ресурсом, удавалось создавать сравнительно компактные аппараты, не разделяя жилой объём на независимые отсеки.

Из-за симметричного обтекания при возвращении из космоса сферические спускаемые аппараты «Востоков» и «Восходов» могли совершать лишь неуправляемый баллистический спуск с достаточно большими перегрузками и невысокой точностью. Опыт первых полётов показал, что эти корабли при посадке могли отклоняться от заданной точки на сотни километров, что значительно затрудняло работу специалистов по поиску и эвакуации космонавтов, резко увеличивая контингент сил и средств, привлекаемых для решения этой задачи, зачастую заставляя их рассредоточиваться по огромной территории. Например, «Восход-2» сел со значительным отклонением от расчётной точки в таком труднодоступном месте, что поисковики лишь на третьи (!) сутки смогли эвакуировать экипаж корабля.

Спускаемый аппарат «Союза» обрёл сегментально-коническую форму «фары» и при выборе определённой центровки летел в атмосфере с балансировочным углом атаки. Несимметричное обтекание порождало подъёмную силу и давало аппарату «аэродинамическое качество». Этим термином определяется отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению в поточной системе координат при данном угле атаки. У «Союза» оно не превышало 0,3, но этого хватало, чтобы на порядок (с 300—400 км до 5—10 км) повысить точность приземления и вдвое-второе (с 8—10 до 3—5 единиц) снизить перегрузки при спуске, делая посадку гораздо более комфортной.

«Комплекс сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли» не был реализован в первоначальном виде, но стал родоначальником многочисленных проектов. Первым был 7К-Л1 (известен под открытым названием «Зонд»). В 1967-1970 годах по этой программе было предпринято 14 попыток запуска беспилотных аналогов этого пилотируемого корабля, 13 из которых имели целью облёт Луны. Увы, по разным причинам лишь три можно считать успешными. До пилотируемых миссий дело не дошло: после облёта Луны американцами и высадки на лунную поверхность интерес руководства страны к проекту угас, и 7К-Л1 закрыли.

Лунный орбитальный корабль 7К-ЛОК был частью пилотируемого лунного комплекса Н-1 — Л-3. В период с 1969 по 1972 год советская сверхтяжёлая ракета Н-1 стартовала четырежды, и каждый раз с аварийным исходом. Единственный «почти штатный» 7К-ЛОК погиб при аварии 23 ноября 1972 года в последнем пуске носителя. В 1974 году проект советской экспедиции на Луну был остановлен, а в 1976 году отменён окончательно.

В силу разных причин как «лунные», так и «орбитальные» ответвления проекта 7К-9К-11К не прижились, а вот семейство пилотируемых кораблей для проведения «тренировочных» операций по встрече и стыковке на околоземной орбите состоялось и получило развитие. Оно отпочковалось от темы «Союз» в 1964 году, когда было принято решение отработать сборку не в лунных, а в околоземных полётах. Так появился 7К-ОК, получивший в наследство имя «Союз». Основные и вспомогательные задачи первоначальной программы (управляемый спуск в атмосфере, стыковка на околоземной орбите в беспилотном и пилотируемом вариантах, переход космонавтов из корабля в корабль через открытый космос, первые рекордные автономные полёты на длительность) удалось решить за 16 запусков «Союзов» (восемь из них прошли в пилотируемом варианте, под «родовым» именем) до лета 1970 года.

⇡ Оптимизация задач

В самом начале 1970-х годов Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ, так с 1966 года стало называться ОКБ-1) на базе систем корабля 7К-ОК и корпуса орбитальной пилотируемой станции ОПС «Алмаз», спроектированной в ОКБ-52 В. Н. Челомея, разработало долговременную орбитальную станцию ДОС-7К («Салют»). Начало эксплуатации этой системы лишало смысла автономные полёты кораблей. Космические станции обеспечивали получение гораздо большего объёма ценных результатов из-за более длительной работы космонавтов на орбите и наличия места для установки различной сложной исследовательской аппаратуры. Соответственно, корабль, доставляющий экипаж к станции и возвращающий его на Землю, из многоцелевого превращался в одноцелевой транспортный. Эта задача была возложена на пилотируемые аппараты серии 7К-Т, созданные на базе «Союзов».

Две катастрофы кораблей на базе 7К-ОК, произошедшие за сравнительно короткий период времени («Союз-1» 24 апреля 1967 года и «Союз-11» 30 июня 1971 года), заставили разработчиков пересмотреть концепцию безопасности аппаратов данной серии и провести модернизацию ряда основных систем, что негативно сказалось на возможностях кораблей (резко уменьшился срок автономного полёта, экипаж сократился с трёх до двух космонавтов, которые совершали теперь полёт на ответственных участках траектории одетыми в аварийно-спасательные скафандры).

Эксплуатация транспортных кораблей типа 7К-Т при доставке космонавтов на орбитальные станции первого и второго поколения продолжилась, но выявила ряд крупных недостатков, обусловленных несовершенством служебных систем «Союза». В частности, управление движением корабля по орбите было слишком «привязано» к наземной инфраструктуре сопровождения, управления и выдачи команд, а используемые алгоритмы не страховались от ошибок. Поскольку СССР не имел возможности разместить наземные пункты связи по всей поверхности земного шара вдоль трассы, полёт космических кораблей и орбитальных станций значительную часть времени проходил вне зоны радиовидимости. Зачастую экипаж не мог парировать нештатные ситуации, возникающие на «глухой» части витка, а интерфейсы «человек — машина» были настолько несовершенными, что не позволяли в полной мере использовать возможности космонавта. Запас топлива для маневрирования оказался недостаточен, часто не позволяя осуществить повторные попытки стыковки, например при возникновении сложностей во время сближения со станцией. Во многих случаях это приводило к срыву всей программы полёта.

Для пояснения того, как разработчикам удалось справиться с решением этой и ряда других проблем, следует отступить немного назад во времени. Вдохновлённый успехами головного ОКБ-1 в области пилотируемых полётов, Куйбышевский филиал предприятия — ныне Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс» — под руководством Д. И. Козлова в 1963 году начал проектные проработки по военно-исследовательскому кораблю 7К-ВИ, который, кроме прочего, предназначался для разведывательных миссий. Не будем обсуждать саму проблему присутствия человека на спутнике-фоторазведчике, которая сейчас кажется по меньшей мере странной, — скажем лишь, что в Куйбышеве на основе технических решений «Союза» был сформирован облик пилотируемого аппарата, в значительной мере отличающегося от прародителя, но ориентированного на запуск с помощью ракеты-носителя того же семейства, что выводило корабли типа 7К-ОК и 7К-Т.

Проект, в который закладывалось несколько изюминок, космоса так и не увидел, и был закрыт в 1968 году. Основной причиной обычно считают стремление руководства ЦКБЭМ монополизировать тематику пилотируемых полётов в головном конструкторском бюро. Оно предложило вместо одного корабля 7К-ВИ спроектировать орбитальную исследовательскую станцию (ОИС) «Союз-ВИ» из двух компонентов — орбитального блока (ОБ-ВИ), разработку которого поручили филиалу в Куйбышеве, и пилотируемого транспортного корабля (7К-С), который проектировался своими силами в Подлипках.

Были задействованы многие решения и наработки, сделанные как в филиале, так и в головном КБ, однако заказчик — Министерство обороны СССР — признал более перспективным средством разведки уже упоминавшийся комплекс на основе ОПС «Алмаз».

Несмотря на закрытие проекта «Союз-ВИ» и переброску значительных сил ЦКБЭМ на программу создания ДОС «Салют», работы по кораблю 7К-С продолжились: военные готовы были использовать его для проведения автономных экспериментальных полётов с экипажем из двух человек, а разработчики видели в проекте возможность создания на основе 7К-С модификаций корабля различного целевого назначения.

Интересно, что проектированием занималась команда специалистов, не связанная с созданием 7К-ОК и 7К-Т. Поначалу разработчики пытались, сохранив общую компоновку, улучшить такие характеристики корабля, как автономность и способность к маневрированию в широких пределах, путём изменения силовой конструкции и мест расположения отдельных модифицированных систем. Однако по мере продвижения проекта стало ясно, что кардинальное улучшение функциональности возможно лишь путём внесения принципиальных изменений.

В конечном итоге проект имел коренные отличия от базовой модели. 80% бортовых систем 7К-С были разработаны заново или значительно модернизированы, в аппаратуре применена современная элементная база. В частности, новая система управления движением «Чайка-3» строилась на базе бортового цифрового вычислительного комплекса на основе компьютера «Аргон-16» и бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Принципиальным отличием системы стал переход от прямого управления движением по данным измерений к управлению на основе корректируемой модели движения корабля, реализованной в бортовом компьютере. Датчики навигационной системы измеряли угловые скорости и линейные ускорения в связанной системе координат, которая, в свою очередь, моделировались в компьютере. «Чайка-3» рассчитывала параметры движения и автоматически управляла кораблём в оптимальных режимах с наименьшим расходом топлива, вела самоконтроль с переходом — в случае необходимости — на резервные программы и средства, выдавая экипажу информацию на дисплей.

Принципиально новым стал пульт космонавтов, установленный в спускаемом аппарате: основные средства отображения информации имели командно-сигнальные пульты матричного типа и комбинированный электронный индикатор на основе кинескопа. Принципиально новыми были приборы обмена информацией с бортовым компьютером. И пусть первый отечественный электронный дисплей обладал (как шутили некоторые специалисты) «интерфейсом куриного интеллекта», это уже был значительный шаг к тому, чтобы перерезать информационную «пуповину», связывающую корабль с Землёй.

Была разработана новая двигательная установка с единой топливной системой для основного двигателя и микродвигателей причаливания и ориентации. Она стала надёжнее и вмещала больший запас топлива, чем раньше. На корабль вернули солнечные батареи, снятые после «Союза-11» для облегчения, усовершенствовали систему аварийного спасения, парашюты и двигатели мягкой посадки. При этом корабль внешне оставался очень похож на прототип 7К-Т.

В 1974 году, когда Минобороны СССР решило отказаться от автономных военно-исследовательских миссий, проект переориентировали на транспортные полёты к орбитальным станциям, а численность экипажа довели до трёх человек, одетых в обновлённые аварийно-спасательные скафандры.

⇡ Другой корабль и его развитие

Корабль получил обозначение 7К-СТ. По совокупности многочисленных изменений ему даже планировали дать новое имя — «Витязь», однако в итоге обозначили как «Союз Т». Первый беспилотный полёт новый аппарат (ещё в варианте 7К-С) совершил 6 августа 1974 года, а первый пилотируемый «Союз Т-2» (7К-СТ) стартовал лишь 5 июня 1980 года. Столь длительный путь к регулярным миссиям обуславливался не только сложностью новых решений, но и определённым противодействием «старой» команды разработчиков, которые параллельно продолжали доработки и эксплуатацию 7К-Т — в период с апреля 1971 года по май 1981 года «старый» корабль 31 раз слетал под обозначением «Союз» и 9 раз как спутник «Космос». Для сравнения: с апреля 1978 года по март 1986 года 7К-С и 7К-СТ совершил 3 беспилотных и 15 пилотируемых полётов.

Тем не менее, завоевав место под солнцем, «Союз Т» со временем стал «рабочей лошадкой» отечественной пилотируемой космонавтики — именно на его базе началось проектирование следующей модели (7К-СТМ), предназначенной для транспортных полётов к высокоширотным орбитальным станциям. Предполагалось, что ДОС третьего поколения будут работать на орбите с наклонением 65° для того, чтобы трасса их полёта захватывала большую часть территории страны: при запуске на орбиту с наклонением 51° всё, что остаётся севернее трассы, недосягаемо для приборов, предназначенных для наблюдения с орбиты.

Поскольку ракета-носитель «Союз-У» при запуске аппаратов к высокоширотным станциям недобирала примерно 350 кг массы полезного груза, она не могла вывести на нужную орбиту корабль в штатной комплектации. Необходимо было компенсировать потери грузоподъёмности, а также создать модификацию корабля, обладающую повышенной автономностью и ещё большими возможностями для маневрирования.

Проблему с ракетой решили переводом двигателей второй ступени носителя (получил обозначение «Союз-У2») на новое высокоэнергетическое синтетическое углеводородное горючее «синтин» («циклин»).

«Циклиновый» вариант ракеты-носителя «Союзу-У2» летал с декабря 1982 года по июль 1993 года. Фото Роскосмоса

А корабль переделали, оснастив усовершенствованной двигательной установкой повышенной надёжности с увеличенным запасом топлива, а также новыми системами - в частности, старую систему сближения («Игла») заменили новой («Курс»), позволяющей проводить стыковку без переориентации станции. Теперь все режимы нацеливания, в том числе на Землю и Солнце, могли выполняться либо автоматически, либо при участии экипажа, а сближение осуществлялось на основе расчётов траектории относительного движения и оптимальных манёвров — они выполнялись с помощью бортового компьютера при использовании информации от системы «Курс». Для дублирования был введён телеоператорный режим управления (ТОРУ), позволявший в случае отказа «Курса» космонавту со станции взять управление на себя и вручную состыковать корабль.

Корабль мог управляться по командной радиолинии или экипажем с использованием новых бортовых устройств ввода и отображения информации. Обновлённая система связи позволяла при автономном полёте связаться с Землёй через станцию, к которой летел корабль, что существенно расширяло зону радиовидимости. Вновь переделали двигательную установку системы аварийного спасения и парашюты (для куполов использовали облегчённый капрон, а для строп — отечественный аналог кевлара).

Эскизный проект на корабль следующей модели — 7К-СТМ — был выпущен в апреле 1981 года, а лётные испытания начались с беспилотного запуска «Союза ТМ» 21 мая 1986 года. Увы, станция третьего поколения оказалась всего одна — «Мир», и летала она по «старой» орбите с наклонением 51°. Но пилотируемые полёты корабля, которые начались с февраля 1987 года, обеспечили не только успешную эксплуатацию этого комплекса, но и начальный этап работы МКС.

При проектировании вышеуказанного орбитального комплекса для существенного снижения продолжительности «глухих» витков была предпринята попытка создать спутниковую систему связи, контроля и управления на основе геостационарных спутников-ретрансляторов «Альтаир», наземных пунктов ретрансляции и соответствующей бортовой радиоаппаратуры. Такая система успешно использовалась при управлении полётом во время эксплуатации станции «Мир», однако оснастить подобной аппаратурой корабли типа «Союз» в то время всё же не могли.

С 1996 года из-за высокой стоимости и отсутствия месторождений сырья на российской территории пришлось отказаться от использования «синтина»: начиная с «Союза ТМ-24» все пилотируемые корабли вернулись на носитель «Союз-У». Вновь возникла проблема недостаточной энергетики, которую предполагалось решать облегчением корабля и модернизацией ракеты.

С мая 1986 года по апрель 2002 года были запущены 33 пилотируемых и 1 беспилотный аппарат серии 7К-СТМ — все они шли под обозначением «Союз ТМ».

Следующая модификация корабля была создана для эксплуатации в международных миссиях. Её проектирование совпало с разработкой МКС, точнее со взаимной интеграцией американского проекта Freedom и российского «Мир-2». Поскольку стройку предполагалось осуществлять американскими шаттлами, которые не могли подолгу оставаться на орбите, в составе станции должен был постоянно дежурить аппарат-спасатель, способный в случае возникновения чрезвычайной ситуации безопасно вернуть экипаж на Землю.

Соединённые Штаты работали над «космическим такси» CRV (Crew Return Vehicle) на базе аппарата с несущим корпусом X-38, а Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» (так со временем стало называться предприятие — правопреемник «королёвского» ОКБ-1) предлагала корабль капсульного типа на базе масштабно увеличенного союзовского спускаемого аппарата. И тот и другой аппараты должны были доставляться на МКС в грузовом отсеке шаттла, который, кроме того, рассматривался как основное средство полёта экипажей с Земли на станцию и обратно.

20 ноября 1998 года в космос был запущен первый элемент МКС — функционально-грузовой блок «Заря», созданный в России на американские деньги. Строительство началось. На этом этапе стороны осуществляли доставку экипажей на паритетной основе — шаттлами и «Союзами-ТМ». Большие технические сложности, вставшие на пути проекта CRV, и значительное превышение бюджета заставили прекратить разработку американского корабля-спасателя. Специальный российский корабль-спасатель тоже не был создан, но работы в этом направлении получили неожиданное (или закономерное?) продолжение.

1 февраля 2003 года при возвращении с орбиты погиб шаттл Columbia. Реальной угрозы закрытия проекта МКС не было, но ситуация оказалась критической. Стороны справились с возникшим положением, уменьшив экипаж комплекса с трёх до двух человек и приняв российское предложение о постоянном дежурстве на станции российского «Союза ТМ». Затем подтянулся модифицированный транспортный пилотируемый корабль «Союз ТМА», созданный на базе 7К-СТМ в рамках ранее достигнутого межгосударственного соглашения России и США как составная часть комплекса орбитальной станции. Главным его назначением стало обеспечение спасения основного экипажа станции и доставка экспедиций посещения.

По результатам ранее проведённых полётов международных экипажей на «Союзах ТМ» в конструкции нового корабля были учтены специфические антропометрические требования (отсюда и литера «А» в обозначении модели): среди американских астронавтов есть персоны, довольно сильно отличающиеся от российских космонавтов по росту и весу, причём как в большую, так и в меньшую сторону (см. таблицу). Надо сказать, что эта разница влияла не только на комфорт размещения в спускаемом аппарате, но и на центровку, что было важно для безопасной посадки при возвращении с орбиты и потребовало модификации системы управления спуском.

Антропометрические параметры членов экипажа кораблей «Союз ТМ» и «Союз ТМА»

Параметры	«Союз ТМ»	«Союз ТМА»
1. Рост, см
. максимальный в положении стоя	182	190
. минимальный в положении стоя	164	150
. максимальный в положении сидя	94	99
2. Обхват груди, см
. максимальный	112	не ограничивается
. минимальный	96	не ограничивается
3. Масса тела, кг
. максимальная	85	95
. минимальная	56	50
4. Длина ступни максимальная, см	-	29,5

В спускаемом аппарате «Союза ТМА» установили три вновь разработанных удлинённых кресла с новыми четырёхрежимными амортизаторами, которые регулируются по массе космонавта. Оборудование в зонах, прилегающих к креслам, перекомпоновали. Внутри корпуса спускаемого аппарата в зоне подножек правого и левого кресел сделали выштамповки глубиной около 30 мм, которые позволили разместить рослых космонавтов в удлинённых креслах. Изменился силовой набор корпуса и прокладка трубопроводов и кабелей, расширилась зона прохода через входной люк-лаз. Установлены новый пульт управления, уменьшенный по высоте, новый холодильно-сушильный агрегат, блок запоминания информации и другие новые или дорабатываемые системы. Кабину экипажа по возможности расчистили от выступающих элементов, перенеся их в более удобные места.

Органы управления и системы индикации, установленные в спускаемом аппарате «Союза ТМА»: 1 - командир и бортинженер-1 имеют перед собой интегрированные пульты управления (ИнПУ); 2 — цифровая клавиатура для введения кодов (для навигации по дисплею ИнПУ); 3 — блок управления маркером (для навигации по дисплею ИнПУ); 4 — блок электролюминесцентной индикации текущего состояния систем; 5 — ручные поворотные вентили РПВ-1 и РПВ-2, отвечающие за наполнение магистралей дыхания кислородом; 6 — электропневмоклапан подачи кислорода при посадке; 7 — командир корабля наблюдает за стыковкой через перископический «Визир специальный космонавта (ВСК)»; 8 — с помощью ручки управления движением (РУД) кораблю придаётся линейное (положительное или отрицательное) ускорение; 9 — с помощью ручки управления ориентацией (РУО) кораблю задаётся вращение; 10 — вентилятор холодильно-сушильного агрегата (ХСА), выводящего из корабля тепло и излишнюю влагу; 11 — тумблеры включения вентиляции скафандров при посадке; 12 — вольтметр; 13 — блок предохранителей; 14 — кнопка запуска консервации корабля после стыковки с орбитальной станцией

В очередной раз доработали комплекс средств приземления — он стал более надёжным и позволял уменьшить перегрузки, возникающие после спуска на запасной парашютной системе.

Проблему спасения полностью укомплектованного экипажа МКС из шести человек в конечном итоге решили одновременным нахождением на станции двух «Союзов», которые с 2011 года, после ухода шаттлов в отставку, стали единственными пилотируемыми кораблями в мире.

Для подтверждения надёжности был проведён значительный (по нынешним временам) объём экспериментальной отработки и макетирование с контрольной примеркой экипажей, включая астронавтов NASA. В отличие от кораблей предыдущих серий, беспилотных запусков не проводилось: первый старт «Союза ТМА-1» состоялся 30 октября 2002 года сразу с экипажем. Всего до ноября 2011 года было запущено 22 корабля данной серии.

⇡ Цифровой «Союз»

С начала нового тысячелетия основные усилия специалистов РКК «Энергия» были направлены на совершенствовании бортовых систем кораблей путём замены аналогового оборудования цифровым, выполненным на современной компонентной базе. Предпосылками к этому стало моральное старение аппаратуры и технологии изготовления, а также прекращение выпуска ряда комплектующих.

С 2005 года предприятие вело работы по модернизации «Союза ТМА» для того, чтобы обеспечить выполнение современных требований к надёжности пилотируемых кораблей и безопасности экипажа. Основным изменениям подверглись системы управления движением, навигации и бортовых измерений — замена этого оборудования современными приборами на основе вычислительных средств с развитым программным обеспечением позволила улучшить эксплуатационные характеристики корабля, решить проблему обеспечения гарантированных поставок ключевых служебных систем, уменьшить массу и занимаемый объём.

Всего в системе управления движением и навигации корабля новой модификации вместо шести старых приборов общей массой 101 кг установили пять новых массой около 42 кг. Потребление электроэнергии снизилось с 402 до 105 Вт, а производительность и надёжность центральной вычислительной машины выросла. В системе бортовых измерений 30 старых приборов общей массой около 70 кг заменили 14 новыми общей массой примерно 28 кг при той же информативности.

Для того чтобы организовать управление, электропитание и термостатирование новой аппаратуры, соответственно доработали системы управления бортовым комплексом и обеспечения теплового режима, выполнив дополнительные усовершенствования конструкции корабля (улучшена технологичность его изготовления), а также доработав интерфейсы связи с МКС. В результате удалось облегчить корабль примерно на 70 кг, что позволило увеличить возможности по доставке полезного груза, а также и далее повышать надёжность «Союза».

Один из этапов модернизации был отработан на «грузовике» «Прогресс М-01М» в 2008 году. На беспилотном аппарате, являющемся во многом аналогом пилотируемого корабля, устаревший бортовой «Аргон-16» заменили современной цифровой вычислительной машиной ЦВМ101 с тройным резервированием, производительностью 8 млн операций в секунду и ресурсом работы 35 тыс. часов, которая была разработана НИИ «Субмикрон» (Зеленоград, Москва). В новом компьютере используется RISC-процессор 3081 (с 2011 года ЦВМ101 комплектуется отечественным процессором 1890BM1T). Также на борту была установлена новая цифровая телеметрия, новая система наведения и экспериментальным программным обеспечением.

Первый старт пилотируемого космического корабля «Союз ТМА-01М» состоялся 8 октября 2010 года. В его кабине стоял модернизированный пульт «Нептун», сделанный с использованием современных вычислительных средств и устройств отображения информации, отличающийся новыми интерфейсами и программным обеспечением. Все компьютеры корабля (ЦВМ101, КС020-M, компьютеры пульта) объединены в общую вычислительную сеть — бортовой цифровой вычислительный комплекс, интегрируемый в вычислительную систему российского сегмента МКС после стыковки корабля со станцией. В результате вся бортовая информация «Союза» может попасть в систему управления станции для контроля, и наоборот. Такая возможность позволяет оперативно изменять навигационные данные в системе управления корабля в случае необходимости выполнения штатного или срочного спуска с орбиты.

Европейские астронавты Андреас Могенсен и Тома Песке отрабатывают на тренажёре управление движением корабля «Союз ТМА-М». Скриншот с видео ЕКА

Первый цифровой «Союз» ещё не отправился в свой пилотируемый полет, а в 2009 году РКК «Энергия» обратилась в Роскосмос с предложением рассмотреть возможность дальнейшей модернизации кораблей типа «Прогресс М-М» и «Союз ТМА-М». Необходимость в этом вызвана тем, что в наземном автоматизированном комплексе управления выводились из эксплуатации морально устаревшие станции «Квант» и «Кама». Первые обеспечивают основной контур управления полётом кораблей с Земли через бортовой радиотехнический комплекс «Квант-В», производимый на Украине, вторые — измерение параметров орбиты корабля.

Современные «Союзы» управляются по трём контурам. Первый — автоматический: бортовая система решает задачу управления без вмешательства извне. Второй контур обеспечивается Землёй с привлечением радиотехнических средств. Наконец, третий — ручное управление экипажем. Предыдущие модернизации обеспечили обновление автоматического и ручного контура. Самый последний этап затронул радиотехнические средства.

Бортовая командная система «Квант-В» меняется на единую командно-телеметрическую систему, оснащённую дополнительным телеметрическим каналом. Последняя резко повысит независимость космических кораблей от наземных пунктов управления: командная радиолиния обеспечит работу через спутники-ретрансляторы «Луч-5», расширив зону радиовидимости до 70% длительности витка. На борту появится новая радиотехническая система сближения «Курс-НА», уже прошедшая лётные испытания на «Прогрессах М-М». По сравнению с прежним «Курсом-А» она легче, компактнее (в том числе за счёт исключения одной из трёх сложных радиоантенн) и энергоэкономичнее. «Курс-НА» производится в России и выполнен на новой элементной базе.

В состав системы введена аппаратура спутниковой навигации АСН-КС, способная работать как с отечественной ГЛОНАСС, так и с американской GPS, что обеспечит высокую точность определения скоростей и координат корабля на орбите без привлечения наземных измерительных систем.

Передатчик бортовой телевизионной системы «Клёст-М» ранее был аналоговым, теперь его заменили цифровым, с кодированием видео в формате MPEG-2. Как следствие, снизилось влияние индустриальных помех на качество изображения.

В системе бортовых измерений применён модернизированный блок записи информации, выполненный на современной отечественной элементной базе. Существенно изменена система электропитания: более чем на один квадратный метр выросла площадь фотоэлектрических преобразователей солнечных батарей, а их КПД увеличился с 12 до 14%, установлен дополнительный буферный аккумулятор. В результате мощность системы выросла и обеспечивает гарантированное электропитание аппаратуры при стыковке корабля с МКС даже на случай нераскрытия одной из панелей солнечных батарей.

Изменено размещение двигателей причаливания и ориентации комбинированной двигательной установки: теперь программа полета сможет выполняться при отказе одного любого двигателя, а безопасность экипажа будет обеспечена даже при двух отказах в подсистеме двигателей причаливания и ориентации.

В очередной раз повышена точность радиоизотопного высотомера, включающего двигатели мягкой посадки. Доработки системы обеспечения теплового режима позволили исключить нештатное функционирование расхода теплоносителя.

Модернизирована система связи и пеленгации, позволяющая с помощью приёмника ГЛОНАСС/GPS определять координаты места посадки спускаемого аппарата и передавать их поисково-спасательной команде, а также в подмосковный ЦУП по спутниковой системе КОСПАС-SARSAT.

В наименьшей степени изменения затронули конструктив корабля: на корпусе бытового отсека установлена дополнительная защита от микрометеоритов и космического мусора.

Отработка модернизированных систем уже традиционно выполнялась на грузовом корабле — на этот раз на Прогрессе МС, который стартовал к МКС 21 декабря 2015 года. В ходе миссии впервые за время эксплуатации «Союзов» и «Прогрессов» был осуществлён сеанс связи через спутник-ретранслятор «Луч-5Б». Штатный полёт «грузовика» открыл путь к миссии пилотируемого «Союза МС». Кстати, старт «Союза ТМ-20АМ» 16 марта 2016 года завершил данную серию: на корабле был установлен последний комплект системы «Курс-А».

Ролик телестудии «Роскосмос», описывающий модернизации систем корабля «Союз МС».

⇡ Подготовка к полёту и старт

Конструкторская документация на монтаж приборов и оборудования Союза МС выпускалась в РКК «Энергия» с 2013 года. Тогда же началось изготовление корпусных деталей. Цикл изготовления кораблей в корпорации составляет примерно два года, поэтому начало лётной эксплуатации нового «Союза» относилось на 2016 год.

После того как первый корабль поступил на заводскую контрольно-испытательную станцию, некоторое время его старт планировали на март 2016 года, но в декабре 2015 года перенесли на 21 июня. В конце апреля запуск сдвинули на три дня. СМИ сообщили, что одной из причин переноса стало желание сократить промежуток между приземлением «Союза ТМА-19М» и запуском «Союза МС-01» «в целях более эффективной работы экипажа МКС». Соответственно, дату посадки «Союза ТМА-19М» сдвинули с 5 на 18 июня.

13 января на Байконуре началась подготовка ракеты «Союз-ФГ»: блоки носителя прошли необходимую проверку, и специалисты приступили к сборке «пакета» (связка из четырёх боковых блоков первой и центрального блока второй ступеней), к которому была присоединена третья ступень.

14 мая на космодром прибыл корабль, и началась его подготовка к пуску. Уже 17 мая прошло сообщение о проверке автоматической системы управления двигателями ориентации и причаливания. В конце мая «Союз МС-01» испытали на герметичность. В это же время на Байконур доставили двигательную установку системы аварийного спасения.

С 20 по 25 мая корабля тестировался на герметичность в вакуумной камере, после чего был перевезён в монтажно-испытательный корпус (МИК) площадки 254 для дальнейших проверок и испытаний. В процессе подготовки в системе управления обнаружились неполадки, которые могли привести к закрутке корабля при стыковке с МКС. Первоначально выдвинутая версия о сбое программного обеспечения не подтвердилась при испытаниях на стенде аппаратуры системы управления. «Специалисты обновили программное обеспечение, проверили его на наземном тренажёре, однако и после этого ситуация не изменилась», — сообщил анонимный источник в отрасли.

1 июня специалисты рекомендовали перенести запуск «Союза МС». 6 июня состоялось заседание Государственной комиссии Роскосмоса под председательством первого заместителя главы Госкорпорации Александра Иванова, которое приняло решение перенести старт на 7 июля. Соответственно сдвинулся (с 7 на 19 июля) и запуск грузового «Прогресса МС-03».

Блок управления резервным контуром сняли с «Союза МС-01» и отправили в Москву для перепрошивки программного обеспечения.

Параллельно с техникой готовились и экипажи — основной и дублирующий. В середине мая российский космонавт Анатолий Иванишин и японский астронавт Такуя Ониси, так же как и их дублёры — космонавт Роскосмоса Олег Новицкий и астронавт ЕКА Тома Песке, успешно прошли испытания на специализированном тренажёре на базе центрифуги ЦФ-7: проверялась возможность ручного управления спуском корабля при имитации перегрузок, возникающих при входе в атмосферу. Космонавты и астронавты успешно справились с поставленной задачей, «приземлившись» максимально близко к расчётной точке посадки с минимальными перегрузками. Затем продолжились плановые тренировки на тренажёрах «Союза МС» и российского сегмента МКС, а также занятия по проведению научных и медицинских экспериментов, физическая и медицинская подготовка к воздействию факторов космического полёта и экзамены.

31 мая в Звёздном городке было принято окончательное решение об основном и дублирующем экипажах: Анатолий Иванишин — командир, Кэтлин Рубенс — бортинженер №1 и Такуя Ониси — бортинженер №2. В состав дублирующего экипажа вошли Олег Новицкий — командир, Пегги Уитсон — бортинженер №1 и Тома Песке — бортинженер №2.

24 июня основной и дублирующий экипажи прибыли на космодром, уже на следующий день осмотрели «Союз МС» в МИКе площадки 254, а затем приступили к тренировкам в Испытательном учебно-тренировочном комплексе.

Интересна эмблема миссии, созданная испанским дизайнером Хорхе Картесом (Jorge Cartes): на ней изображён «Союз МС-01», сближающийся с МКС, а также указаны название корабля и фамилии членов экипажа на языках их родных стран. Номер корабля — «01» — выделен крупным шрифтом, причём внутри нуля изображён крохотный Марс, как намёк на глобальную цель пилотируемой космонавтики на ближайшие десятилетия.

4 июля ракету с пристыкованным кораблем вывезли из МИКа и установили на первую площадку («Гагаринский старт») космодрома Байконур. При скорости движения 3-4 км/ч процедура вывоза занимает около полутора. Служба безопасности пресекала попытки гостей, присутствовавших на вывозе, расплющить «на счастье» монетки под колесами тепловоза, тянущего платформу с уложенной на установщик ракетой-носителем.

6 июля Госкомиссия окончательно утвердила уже намеченный ранее основной экипаж 48-49-й экспедиции на МКС.

7 июля в 01:30 мск началась подготовка ракеты-носителя «Союз-ФГ» к пуску. В 02:15 мск космонавты, одетые в скафандры, заняли свои кресла в кабине «Союза МС-01».

В 03:59 объявлена 30-минутная готовность к пуску, начался перевод колонн обслуживания в горизонтальное положение. В 04:03 мск взведена система аварийного спасения. В 04:08 прошел доклад о выполнении предстартовых операций в полном объёме и эвакуации стартового расчета в безопасную зону.

За 15 минут до старта для поднятия духа «Иркутам» начали транслировать лёгкую музыку и песни на японском и английском языках.

В 04:36:40 ракета стартовала! Через 120 секунд сбросилась двигательная установка системы аварийного спасения и отошли боковые блоки первой ступени. На 295 секунде полёта отошла вторая ступень. На 530 секунде закончила работу третья ступень и «Союз МС» был выведен на орбиту. Новая модификация корабля-ветерана устремилась в космос. Экспедиция 48-49 на МКС началась.

⇡ Перспективы «Союза»

В этом году должны быть запущены ещё два корабля (23 сентября летит «Союз МС-02» и 6 ноября — «Союз МС-03») и два «грузовика», которые по системе управления во многом являются беспилотными аналогами пилотируемых аппаратов (17 июля — «Прогресс МС-03» и 23 октября — «Прогресс МС-04»). В следующем году ожидаются запуски трёх «Союзов МС» и трёх «Прогрессов МС». Примерно так же выглядят планы на 2018 год.

30 марта 2016 года, во время пресс-конференции руководителя Госкорпорации «Роскосмос» И. В. Комарова, посвящённой Федеральной космической программе на 2016—2025 годы (ФКП-2025), был показан слайд, демонстрирующий предложения по запуску к МКС в указанный период в общей сложности 16 Союзов МС и 27 «Прогрессов МС». С учётом уже опубликованных российских планов с конкретным указанием даты запусков до 2019 года табличка в общем согласуется с реалиями: в 2018-2019 годах NASA надеется начать полёты коммерческих пилотируемых кораблей, которые будут доставлять американских астронавтов на МКС, из-за чего отпадёт необходимость в столь значительном числе запусков «Союзов», как сейчас.

Корпорация «Энергия» по контракту с Объединённой ракетно-космической корпорацией (ОРКК) дооснастит пилотируемые корабли «Союз МС» индивидуальным снаряжением для отправки на МКС и возвращения на землю шести астронавтов по договору с NASA, срок окончания действия которого — декабрь 2019 года.

Запуски кораблей будут осуществляться ракетами-носителями «Союз-ФГ» и «Союз-2.1А» (с 2021 года). 23 июня агентство «РИА Новости» сообщило, что Госкорпорация «Роскосмос» объявила два открытых конкурса на изготовление и поставку трёх ракет «Союз-2.1А» для выведения грузовых кораблей «Прогресс МС» (срок отгрузки — до 25 ноября 2017 года, начальная цена контракта — более 3,3 млрд рублей) и двух «Союз-ФГ» для пилотируемых кораблей «Союз МС» (срок отгрузки — до 25 ноября 2018 года, максимальная цена на изготовление и поставку — более 1,6 млрд рублей).

Таким образом, начиная с только что проведённого запуска, «Союз МС» становится единственным российским средством доставки на МКС и возвращения космонавтов на Землю.

Варианты корабля для околоземных орбитальных полётов

Название	«Союз» 7К-ОК	«Союз» 7К-Т	«Союз» 7К-ТМ	«Союз Т»	«Союз ТМ»	«Союз ТМА»	«Союз ТМА-М»	«Союз МС»
Годы эксплуатации	1967-1971	1973-1981	1975	1976-1986	1986-2002	2003-2012	2010-2016	2016-…
Общие характеристики
Стартовая масса, кг	6560	6800	6680	6850	7250	7220	7150	-
Длина, м	7,48
Максимальный диаметр, м	2,72
Размах солнечных батарей, м	9,80	9,80	8,37	10,6	10,6	10,7	10,7	-
Бытовой отсек
Масса, кг	1100	1350	1224	1100	1450	1370	?	?
Длина, м	3,45	2,98	310	2,98	2,98	2,98	2,98	2,98
Диаметр, м	2,26
Свободный объём, м 3	5,00
Спускаемый аппарат
Масса, кг	2810	2850	2802	3000	2850	2950	?	?
Длина, м	2,24
Диаметр, м	2,2
Свободный объём, м 3	4,00	3,50	4,00	4,00	3,50	3,50	?	?
Приборно-агрегатный отсек
Масса, кг	2650	2700	2654	2750	2950	2900	?	?
Запас топлива, кг	500	500	500	700	880	880	?	?
Длина, м	2,26
Диаметр м	2,72

Если проследить всю пятидесятилетнюю эволюцию «Союзов», можно заметить, что все изменения, не связанные со сменой «рода деятельности», в основном касались бортовых систем корабля и сравнительно мало отражались на его внешности и внутренней компоновке. А ведь попытки «революций» предпринимались, и не раз, но неизменно натыкались на тот факт, что такие модификации конструкции (связанные, например, с увеличением размеров бытового отсека или спускаемого аппарата) вели к резкому нарастанию сопутствующих проблем: изменение масс, моментов инерции и центровки, а также аэродинамических характеристик отсеков корабля влекло за собой необходимость проведения комплекса дорогостоящих испытаний и ломки всего технологического процесса, в который с конца 1960-х годов было вовлечено несколько десятков (если не сотен) предприятий-смежников первого уровня кооперации (поставщиков приборов, систем, ракет-носителей), вызывая лавинообразный рост затрат времени и денег, которые могли и вовсе не окупиться полученными выгодами. И даже изменения, не влияющие на компоновку и внешний вид «Союза», вносились в конструкцию лишь при возникновении реальной проблемы, которую не мог решить имеющийся вариант корабля.

Союз МС станет вершиной эволюции и последней крупной модернизацией корабля-ветерана. В дальнейшем он будет подвергаться лишь незначительным доработкам, связанным со снятием с производства отдельных приборов, обновлением элементной базы и ракет-носителей. Например, планируется замена ряда электронных блоков в системе аварийного спасения, а также адаптация «Союза МС» под ракету-носитель «Союз-2.1А».

По мнению ряда экспертов, корабли типа «Союз» пригодны для выполнения ряда задач и за пределами околоземной орбиты. К примеру, несколько лет назад компания Space Adventures (выполняла маркетинг посещения МКС космическими туристами) совместно с РКК «Энергия» предлагала туристические полёты по траектории облёта Луны. Схема предусматривала два пуска ракет-носителей. Первым стартовал «Протон-М» с разгонным блоком, оснащённым дополнительным жилым модулем и стыковочным узлом. Вторым — «Союз-ФГ» с «лунной» модификацией корабля «Союз ТМА-М» с экипажем на борту. Обе сборки стыковались на околоземной орбите, а затем разгонный блок отправлял комплекс к цели. Запас топлива корабля был достаточен для выполнения коррекций траектории. По планам путешествие занимало в общей сложности около недели, давая туристам уже через двое-трое суток после старта возможность насладиться видами Луны с расстояния в пару сотен километров.

Доработка собственно корабля заключалась в первую очередь в усилении теплозащиты спускаемого корабля для обеспечения безопасного входа в атмосферу со второй космической скоростью, а также доработки систем жизнеобеспечения под недельный полет. Экипаж должен был состоять из трёх человек — профессионального космонавта и двух туристов. Стоимость «билета» оценивалась в $ 150 млн. Желающих пока не нашлось…

Между тем, как мы помним, «лунные корни» «Союза» говорят об отсутствии технических препятствий к осуществлению подобной экспедиции на доработанном корабле. Вопрос упирается лишь в деньги. Возможно, миссию можно упростить, отправляя «Союз» к Луне с помощью ракеты-носителя «Ангара-А5», стартующей, например, с космодрома Восточный.

Однако в настоящее время представляется маловероятным, что «лунные» «Союзы» когда-нибудь появятся: слишком мал платёжеспособный спрос на такие путешествия и слишком велики затраты на доработку корабля под крайне редкие миссии. Тем более что на смену «Союзам» должна прийти «Федерация» — пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП), который разрабатывается в РКК «Энергия». Новый корабль вмещает больший экипаж — четыре человека (а при аварийном спасении с орбитальной станции — и до шести) против трёх у «Союза». Ресурс систем и энергетические возможности позволяют ему (не в принципе, а в реалиях жизни) решать гораздо более сложные задачи, в том числе совершать полёты в окололунное пространство. Конструкция ПТК НП «заточена» под гибкое использование: корабль для полётов за пределы низкой околоземной орбиты, транспорт для снабжения космической станции, спасатель, туристический аппарат либо система для возврата грузов.

Отметим, что последняя модернизация «Союзов МС» и «Прогрессов МС» позволяет уже сейчас использовать корабли в качестве «летающих испытательных стендов» для отработки решений и систем при создании «Федерации». Так оно и есть: проведённые доработки стоят в ряду мероприятий, направленных на создание ПТК НП. Лётная сертификация новых приборов и оборудования, установленных на «Союз ТМА-М», позволит принять соответствующие решения применительно к «Федерации».

В итоге Сергей Королев отказался от крылатого возвращаемого аппарата в пользу баллистической капсулы. Ее разработкой занялся пришедший в конце 1957 года из НИИ-4 талантливый конструктор Константин Петрович Феоктистов , которого сегодня по праву называют «отцом» космического корабля «Восток».

Константин Петрович Феоктистов (© РКК «Энергия»)

Никто в конце 1950-х не знал, как должен выглядеть пилотируемый космический корабль. Известно было только, что наибольшую угрозу для жизни пилота будет представлять возвращение на Землю. Быстрое торможение в плотных слоях атмосферы могло вызвать перегрузку до 10 g, поэтому на первом этапе группа Феоктистова проектировала аппарат в виде конуса – тот мог планировать, снизив перегрузку вдвое. Однако испытания на добровольцах показали, что тренированный человек вполне способен выдержать десятикратную перегрузку, поэтому Феоктистов предложил необычное решение – сделать корабль шарообразным подобно первому спутнику. Такая форма была хорошо известна аэродинамикам, а потому не требовала дополнительных исследований.

Вначале разработчикам показалось, что при падении в атмосфере шар будет беспорядочно крутиться, что может привести к непредсказуемым последствиям в момент приземления. Но эти сомнения были тут же разрешены путем проведения простейшего опыта. В то время работники отдела № 9 увлекались игрой в пинг-понг. Кому-то из членов группы Феоктистова пришла в голову мысль использовать в качестве модели пинг-понговый шарик с небольшой нашлепкой пластилина в нижней части для создания эксцентриситета. Шарик бросали со второго этажа в лестничный пролет, и он всегда падал именно на нашлепку – устойчивость формы была продемонстрирована экспериментально.

Одной из наиболее серьезных проблем была защита корабля от перегрева при входе в плотные слои атмосферы. Существовавшие конструкционные материалы таких температур не выдерживали. Поэтому проектанты решили использовать тот же принцип, что и для головных частей «Р-5» и «Р-7» – на спускаемый аппарат наносили асботекстолит, который испарялся в потоке набегающего воздуха, поглощая избыточное тепло.

При выборе способа возвращения корабля также рассматривалось несколько вариантов, кроме уже упомянутого планирующего спуска. Например, Сергею Королеву очень нравился вариант торможения и посадки с помощью авторотирующих винтов, подобных вертолетным. Однако главный конструктор вертолетов Михаил Леонтьевич Миль, к которому Королев обратился с предложением о сотрудничестве, категорически отказался: слишком велика была ответственность, слишком много времени потребовалось бы на новую тему. В результате выбрали классический спуск на парашюте, хотя Королев и недолюбливал «тряпки», считая их технологией вчерашнего дня.

Сначала проектанты и не думали о разделяемом корабле, собираясь возвращать его на Землю целиком. Только вот изготовить весь корабль в виде шара не позволяли габариты ракеты, поэтому его поделили на две части: сферический спускаемый аппарат, в котором находился пилот, и приборный отсек, сгоравший после разделения в атмосфере.

Чтобы не усложнять конструкцию корабля системой мягкой посадки, было решено катапультировать пилота из спускаемого аппарата на высоте нескольких километров, как еще в 1956 году предложил сделать Владимир Яздовский. Такая схема давала дополнительный плюс – катапультирование можно было использовать при аварии ракеты на начальном участке выведения.

Первоначальный облик будущего космического корабля определился. Константин Феоктистов подготовил доклад для главного конструктора и представил его в июне 1958 года. Королев поддержал новую компоновку и поручил написать официальный отчет по проекту «Объект Д-2» (так в его бюро назывался космический корабль для орбитального полета) в течение двух месяцев.

В середине августа отчет под названием «Материалы предварительной проработки вопроса о создании спутника Земли с человеком на борту» был выпущен. В нем указывалось, что с помощью трехступенчатой ракеты-носителя на орбиту искусственного спутника Земли можно вывести корабль массой 4,55,5 т. Там же были приведены расчеты в обоснование выбора формы спускаемого аппарата. В частности, отвергнут конус по причине малого внутреннего объема (1,5 м 3 против 5 м 3 у шара) при заданном диаметре основания в 2,3 м, который определялся размерами третьей ступени. Здесь же рассматривалось шесть вариантов компоновки.

Пятнадцатого сентября 1958 года Сергей Павлович Королев подписал окончательный отчет по кораблю-спутнику, а на следующий день направил письма в адрес Академии наук СССР, руководителям ракетной отрасли и Совету главных конструкторов с уведомлением о завершении исследований, позволяющих приступить к разработке «пилотируемого спутника Земли».

На Совете Главных конструкторов, состоявшемся в ноябре 1958 года, было заслушано три доклада: о проекте автоматического спутника-фоторазведчика, о проекте аппарата для полета человека по баллистической траектории и о проекте пилотируемого орбитального аппарата. После обсуждения из двух последних проектов был выбран именно пилотируемый орбитальный. Ему же конструкторы дали наибольший приоритет по сравнению с фоторазведчиком, хотя Министерство обороны настаивало на обратном.

Чтобы ускорить процесс подготовки чертежей, Сергей Павлович приказал расформировать группы, трудившиеся в ОКБ-1 над различными системами корабля, и объединить специалистов в новообразованном секторе, который возглавил Константин Феоктистов. Ведущим конструктором корабля, получившего красивое и многозначительное название «Восток» , стал Олег Генрихович Ивановский , до того участвовавший в создании спутников и «лунников».

Работа над кораблем требовала широкой кооперации с привлечением смежников, ведь для пилотируемого космического полета нужно было сконструировать и систему жизнеобеспечения, и систему голосовой связи, и телевизионный комплекс, и пульт ручного управления, и парашюты, и многое другое. Инициативы одного бюро тут явно не доставало – необходимо было получить правительственное постановление. Поэтому для Королева на новом этапе было важно, чтобы его поддержали не только соратники по Совету и члены Академии, но и высшие военные, от которых напрямую зависело финансирование перспективных проектов. Сергей Павлович проявил политическую гибкость – в начале 1959 года он предложил унифицировать системы пилотируемого корабля и спутника-фоторазведчика. На таком спутнике предлагалось установить сложное и дорогое фотооборудование, которое должно было использоваться многократно. Напрашивался вариант – разместить такое фотооборудование в спускаемом аппарате вместо пилота и возвращать на Землю вместе с отснятыми пленками. Разумеется, это требовало полной автоматизации корабля, что Королева вполне устраивало – в пилотируемых полетах он хотел свести влияние человеческого фактора к минимуму. Фоторазведчик был принят в разработку под названием «Восток-2». Во избежание путаницы позднее его переименовали в «Зенит».

Тем не менее военные требовали, чтобы работа над фоторазведчиком была приоритетной. В проекте постановления правительства, который обсуждался в феврале 1959 года, фигурировал только этот космический аппарат. Королев через Мстислава Келдыша добился включения в текст постановления фразы о пилотируемом корабле-спутнике.

Получается, корабль появился раньше, чем решение правительства по нему. Первые комплекты чертежей были переданы в цеха Опытного завода в Подлипках в начале весны, тогда же началось изготовление корпусов, а Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 569-2640; «О создании объектов «Восток» для осуществления полета человека в космос и других целей» вышло только 22 мая 1959 года.

Корабль «1КП»

Космический корабль «Восток» был именно спутником, то есть в принципе не мог менять высоту и наклонение орбиты. Ее параметры задавались запуском и радиоуправлением на этапе выведения (как у «лунников»). Поэтому все эволюции сводились к одному, но очень важному маневру – торможению в космосе и снижению в атмосфере. Для осуществления этого маневра в приборном отсеке размещалась тормозная двигательная установка, которая должна была сработать безотказно.

Обращаться к главному двигателисту Валентину Петровичу Глушко с учетом его высокой занятости при создании двигателей для боевых ракет Сергей Павлович Королев не захотел, а потому работать над проектом тормозной установки «ТДУ-1» пригласил Алексея Михайловича Исаева , главного конструктора расположенного поблизости ОКБ-2. Старый ракетчик не горел большим желанием брать на себя еще одну работу, но в конце концов согласился. И всего лишь через семь месяцев после выдачи технического задания, 27 сентября 1959 года, был проведен первый «прожиг» «ТДУ-1» на стенде. Однокамерная установка работала на самовоспламеняющемся топливе (горючее на основе аминов и азотная кислота в качестве окислителя) и была основана на простых физических принципах. За счет этого она ни разу не подвела.

Сергей Павлович Королев требовал многократно продублировать все системы «Востока», но вторая «ТДУ-1» никак не вписывалась в компоновку. Поэтому главный конструктор распорядился, чтобы баллистики из расчетного бюро подбирали орбиту, которая в случае отказа тормозной установки обеспечивала бы сход корабля за счет естественного торможения в высших слоях атмосферы в течение пяти-семи дней после запуска.

Системой управления корабля, получившей неофициальное название «Чайка», должен был заниматься главный конструктор Николай Алексеевич Пилюгин, но и он был чрезвычайно загружен работой по основному ракетному направлению. В результате Королев решил создавать комплекс силами ОКБ-1, возложив ответственность за это на своего заместителя Бориса Евсеевича Чертока. Конструирование системы ориентации, являвшейся частью комплекса управления, возглавил Борис Викторович Раушенбах, которого Королев переманил из НИИ-1 вместе с коллективом.

Чтобы торможение корабля на орбите не обернулось ускорением, он должен быть правильно ориентирован в пространстве. Для этого на «Востоке» реализовали две схемы ориентации.

Автоматическая ориентация запускалась либо по команде с Земли, либо бортовым программно-временным устройством «Гранит» (в случае отказа устройства – пилотом). Для надежности она содержала два независимых контура управления: основной и резервный. Основной контур должен был обеспечить трехосную ориентацию с помощью инфракрасной вертикали (ИКВ). Ее придумали и создали в Центральном конструкторском бюро «Геофизика» для ориентации научных спутников. Прибор различал границу между «теплой» Землей по всей ее окружности и «холодным» космосом. Инфракрасная вертикаль считалась надежной, поскольку с успехом прошла натурные испытания на геофизических ракетах «Р-5А» в августе-сентябре 1958 года.

Резервная система ориентации, предложенная Борисом Раушенбахом, была куда проще. Известно, что корабль летит по направлению вращения Земли – с запада на восток. Соответственно, для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу, которое является прекрасным ориентиром. Посему возникла идея разместить на корабле солнечный датчик из трех фотоэлементов (прибор «Гриф»). Главным недостатком такой системы (по сравнению с основной) было только то, что она не могла ориентировать корабль без Солнца, то есть в «тени» Земли.

Обе системы имели релейные блоки управления, которые выдавали команды на пневматические клапаны микродвигателей ориентации, работающих на сжатом азоте, Выбранное направление поддерживали три гироскопических датчика угловых скоростей (ДУС), поэтому орбита корабля на профессиональном жаргоне называлась «гироскопической». Перед выдачей импульса торможения вся система проходила тест – если в течение минуты заданная ориентация строго выдерживалась, начинала работать «ТДУ-1». Сам процесс ориентации занимал несколько минут.

В случае отказа автоматики пилот мог перейти на ручное управление. Для него разработали необычную оптическую систему: в иллюминатор, расположенный под ногами, встраивался ориентатор «Взор», включавший два кольцевых зеркала-отражателя, светофильтр и стекло с сеткой. Солнечные лучи, распространявшиеся от линии горизонта, попадали на первый отражатель и через стекла иллюминатора проходили на второй отражатель, который направлял их на глаз космонавта. При правильной ориентации корабля космонавт периферийным зрением видел во «Взоре» изображение линии горизонта в виде концентрического кольца. Направление полета корабля определялось по «бегу» земной поверхности – при верных условиях она совпадала с курсовыми стрелками, также нанесенными на стекло иллюминатора.

Дублировалось и разделение отсеков корабля. На орбите они были стянуты металлическими лентами. Кроме того, через кабель-мачту осуществлялась связь между оборудованием кабины и приборного отсека. Эти соединения надо было оборвать, для чего использовались многочисленные и задублированные пиротехнические устройства: внешние кабели перерубались пироножами, стяжные ленты и герморазъем кабель-мачты отстреливались пиропатронами. Управляющий сигнал на разделение выдавало программно-временное устройство после окончания работы тормозной установки. Если по каким-то причинам сигнал не проходил, на корабле срабатывали термодатчики, генерировавшие тот же сигнал по повышению температуры окружающей среды при входе в атмосферу. Импульс разделения сообщал надежный пружинный толкатель в центре переднего съемного днища приборного отсека.

Разумеется, все эти и другие системы корабля требовали испытаний в космосе, поэтому Сергей Королев решил начать с запуска более простого корабля-прототипа (сейчас его назвали бы «демонстратором технологий»), фигурировавшего в документах под индексом «1КП» («Корабль Простейший»).

«1КП» довольно заметно отличался от конечного варианта «Востока». На нем не было теплозащиты, систем жизнеобеспечения и средств катапультирования. Зато на нем установили блок солнечных батарей и новую коротковолновую радиостанцию «Сигнал», созданную в НИИ-695 для оперативной передачи части телеметрической информации и надежной пеленгации корабля. Чтобы компенсировать недостающий вес (и инерцию), на корабль заложили тонну железных брусков. После этого масса «1КП» стала соответствовать проектной – 4540 кг.

Пятнадцатого мая 1960 года с полигона Тюра-Там стартовала ракета-носитель «Р-7А» с лунным блоком «Е» (8К72, «Восток-Л», № Л1-11). Она успешно вывела «1КП» на орбиту с высотой 312 км в перигее и 369 км в апогее. Аппарат получил официальное название «Первый космический корабль-спутник». Через четыре дня по сигналу с Земли была дана команда на включение «ТДУ». Однако подвела система ориентации, основанная на инфракрасной вертикали. Вместо того чтобы затормозить, корабль разогнался и поднялся на более высокую орбиту (307 км в перигее и 690 км в апогее). Он оставался там до 1965 года . Если бы на борту находился пилот, его гибель была бы неизбежна.

Сергея Павловича Королева совсем не расстроила эта неудача. Он был уверен, что в следующий раз свести корабль в правильном направлении обязательно получится. Главное – сработала «ТДУ-1», а переход на более высокую орбиту сам по себе был ценным экспериментом, хорошо продемонстрировав возможности ориентируемых космических аппаратов.

Корабль «1К»

Постановлением правительства от 4 июня 1960 года № 587-2з8сс «О плане освоения космического пространства на 1960 и первую половину 1961 г.» устанавливались сроки запусков кораблей. В мае 1960 года на орбиту должны были отправить два корабля «1КП»; до августа 1960 года – три корабля «1К», создаваемых для отработки основных систем корабля и аппаратуры фоторазведчика; в период с сентября по декабрь 1960 года – два корабля «3К» с полноценной системой жизнеобеспечения (на таком предстояло лететь первому космонавту).

Времени, как водится, было в обрез. Поэтому конструкторы решили не повторять запуск «1КП», а сразу готовить «1К» .

Космический корабль-спутник «1К» (рисунок А. Шлядинского)

Новый корабль отличался от «простейшего» прежде всего наличием теплозащиты и катапультируемого контейнера с подопытными животными, который являлся одним из вариантов контейнера для будущих полетов человека. В контейнер поместили кабину для животных с лотком, автоматом кормления, ассенизационным устройством и системой вентиляции, катапультные и пиротехнические средства, радиопередатчики для пеленгации, телекамеры с системой подсветки и зеркал.

Бортовая передающая камера системы «Селигер»

Очень важно было проверить телекамеру – конструкторы рассчитывали наблюдать за будущим космонавтом все время полета. Ее создавали те же ленинградские инженеры из телевизионного НИИ-380, которые разработали комплекс «Енисей» для «Луны-3». Новая система называлась «Селигер» и включала две передающие камеры ЛИ-23 массой 3 кг каждая и комплекты приемной аппаратуры, размещавшиеся на НИПах. Качество передачи – 100 элементов в строке, 100 строк в кадре, частота – 10 кадров в секунду. Кажется, что немного, но вполне достаточно для наблюдения за поведением подопытных животных или пристегнутого в кресло пилота. После испытаний и «сопряжения» с радиопередающей аппаратурой корабля комплекты аппаратуры «Селигер», установленные по традиции в автомобильных «кунгах», отправили на ИП-1 (Тюра-Там), НИП-9 (Красное Село), НИП-10 (Симферополь), НИП-4 (Енисейск) и НИП-6 (Елизово). В Подмосковье приемная станция «Селигера» была размещена на измерительном пункте полигона ОКБ Московского энергетического института в Медвежьих озерах. В начале лета состоялся ставший обязательным облет НИПов специальным самолетом, на котором устанавливалось оборудование, имитирующее работу систем спутника или корабля. Тест прошел удовлетворительно, а выявленные сбои были оперативно устранены.

Поскольку на этот раз спускаемый аппарат должен был вернуться на Землю, его снабдили парашютной системой, созданной Научно-исследовательским экспериментальным институтом парашютно-десантной службы (НИЭИ ПДС) совместно с заводом № 81 Государственного комитета по авиационной технике (ГКАТ). Спускаемый аппарат выпускал свой парашют по сигналу барометрических датчиков на высоте порядка 10 км, а после снижения до высоты 7–8 км отстреливалась крышка люка и катапультировался контейнер с животными.

Еще одним новшеством стала система терморегулирования корабля, созданная в ОКБ-1: никто не хотел, чтобы новые собаки, а потом космонавт погибли от перегрева, как несчастная Лайка. За основу была принята аналогичная система третьего спутника («Объект Д»). Для охлаждения внутреннего объема использовался агрегат с жидкостно-воздушным радиатором. Жидкий хладагент поступал в радиатор из так называемого радиационного теплообменника, установленного на приборном отсеке и связанного с жалюзи, которые по необходимости открывались, позволяя сбросить избыточное тепло посредством излучения с поверхности теплообменника.

Наконец все было готово, и 28 июля 1960 года на полигоне Тюра-Там стартовала ракета «Р-7А» («Восток-Л», № Л1-10). Под ее головным обтекателем находился корабль «1К» № 1 с собаками Лисичкой и Чайкой на борту. И вновь «семерка» показала свой непростой характер. На 24-й секунде полета из-за возникших высокочастотных колебаний взорвалась камера сгорания блока «Г». Еще через десять секунд «пакет» развалился, упав на территории полигона, в непосредственной близости от ИП-1. Спускаемый аппарат разбился при ударе о землю, собаки погибли.

Подлинную причину колебаний так и не выяснили, списав ее на отступление от технологических норм, допущенное на Куйбышевском заводе № 1. Королев тяжело переживал эту катастрофу – рыжая Лисичка была его любимицей.

Страшная гибель собак подстегнула конструкторов к созданию надежной системы аварийного спасения (САС) на этапе выведения. В этой разработке принял участие сам главный конструктор, весьма озабоченный большим количеством отказов ракет на первых минутах полета. Непосредственно проектом занимались Борис Супрун и Владимир Яздовский.

Система аварийного спасения работала следующим образом. Если сбой происходил до 40-й секунды полета, то по сигналу, подаваемому из бункера, катапультировался контейнер с космонавтом. Если ракета начинала вести себя ненормально в промежутке с 40-й по 150-ю секунду полета, ее двигатели отключались, и при падении ракеты до 7 км осуществлялось катапультирование по штатной схеме. Если что-то не ладилось с 150-й по 700-ю секунду, снова выключались двигатели, и отделялся уже весь спускаемый аппарат. При неисправности блока «Е», которое могло произойти в промежуток с 700-й по 730-ю секунды полета, выключался его собственный двигатель, но при этом отделялся весь корабль.

Однако задача спасения на первых 15–20 секундах полета не имела удовлетворительного решения. Достаточно было развесить металлические сети в районе предполагаемого падения космонавта после его катапультирования – ведь парашют в этом случае просто не успел бы раскрыться. Но даже если бы космонавт в такой ситуации уцелел, до него могло добраться пламя пожара.

Сергея Павловича Королева беспокоило, что пилота нельзя спасти на этих роковых секундах, но поскольку затягивать работы было невозможно, главный конструктор решил, что в данной ситуации пилотируемый запуск следует производить только после двух удачных полетов полностью собранного беспилотного корабля .

К следующему запуску готовились с особой тщательностью. Шестнадцатого августа состоялся торжественный вывоз ракеты на старт с расчетом пустить ее на следующий день. Неожиданно на носителе забраковали главный кислородный клапан, и пришлось задержать пуск, пока специальным рейсом не привезли новый из Куйбышева. Больше всех по этому поводу переживали медики. Они уверяли, что подопытные собаки от непривычной обстановки стартовой позиции «сойдут с ума» раньше, чем доберутся до космоса. Но животные стоически перенесли задержку.

Девятнадцатого августа 1960 года в 11 часов 44 минут 7 секунд по московскому времени с полигона Тюра-Там успешно стартовала ракета-носитель «Р-7А» («Восток-Л», № Л1-12). Она вывела на орбиту высотой 306 км в перигее и 339 км в апогее беспилотный корабль «1К» № 2 массой 4600 кг, получивший официальное название «Второй космический корабль-спутник». На его борту находились собаки Белка и Стрелка.

Фото Стрелки, полученное с помощью системы «Селигер» (первое изображение живого существа, принятое из космоса)

Обе собаки были небольшими и светлой масти. Белка весила четыре с половиной килограмма, Стрелка – на килограмм больше. Как и у Лайки, у новых собак-космонавтов регистрировались артериальное давление, электрокардиограмма, тоны сердца, частота дыхания, температура тела и двигательная активность. На орбите они были не одни: в отдельном герметичном контейнере, расположенном в той же катапультируемой установке, находились две белые крысы и двенадцать белых и черных мышей, насекомые, растения и грибы. Вне катапультируемого контейнера помещались еще двадцать восемь мышей и две крысы. Кроме того, в спускаемом аппарате разместили пакеты с семенами различных сортов кукурузы, пшеницы и гороха, чтобы проверить воздействие космического полета на их урожайность.

Собаки с триумфом вернулись на Землю

Наблюдения за животными велись с помощью системы «Селигер» с двумя телекамерами, снимавшими собак анфас и в профиль. На Земле изображение фиксировалось на кинопленку. Благодаря этой съемке, а также расшифровке медицинских параметров выяснилось, что на четвертом и шестом витках Белка вела себя крайне неспокойно, билась, старалась освободиться от привязных ремней, громко лаяла. Потом ее вырвало. Позднее этот факт повлиял на выбор длительности первого полета человека – один виток.

Перед спуском с орбиты вновь отказала основная система ориентации, построенная на инфракрасной вертикали ИКВ. Сергей Королев был в бешенстве, но его успокоили, объяснив, что это хороший шанс испытать резервную систему, ориентирующуюся по Солнцу.

Двадцатого августа НИП-4 (Енисейск) выдал команду на запуск программно-временного устройства «Гранит», обеспечивающего последовательность операций спуска. НИП-6 (Елизово) подтвердил, что «Гранит» работает четко, посылая в эфир метки времени. Сработала «ТДУ-1», спускаемый аппарат отделился от приборного отсека, вошел в атмосферу и приземлился в треугольнике Орск-Кустанай-Амангельды с отклонением лишь на 10 км от расчетной точки. Он пробыл в космосе 1 сутки, 2 часа и 23 минуты, совершив 17 витков вокруг Земли.

В отличие от предыдущих собак, клички которых и факт гибели надолго засекретили, Белка и Стрелка стали знаменитыми. Во многих советских школах после возвращения корабля проводились специальные уроки хорошего отношения к дворнягам. Рассказывают, что на Птичьем рынке в Москве резко увеличился спрос на беспородных щенков.

Собаки быстро реабилитировались после полета. Позднее Стрелка дважды приносила здоровое потомство – шесть щенков. Каждый из них был на учете, и за него персонально отвечали. В августе 1961 года Никита Сергеевич Хрущев отправил щенка по кличке Пушок в подарок Жаклин Кеннеди, жене президента США.

Щенок Пушок – сын четвероногого космонавта Стрелки, родившийся после полета и подаренный Жаклин Кеннеди

А злополучную систему ИКВ, которая подвела уже во второй раз, решили с будущих кораблей снять. Основной стала система солнечной ориентации – на нее же вывели два контура управления микродвигателями, оставив третий за пилотом.

«Неделинская» катастрофа

Вдохновленные успешным полетом Белки и Стрелки, ракетчики назначили запуск пилотируемого корабля на декабрь 1960 года. В правительстве их поддержали. Одиннадцатого октября 1960 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров № 1110-462сс, в котором предписывалось «осуществить подготовку и запуск космического корабля «Восток» с человеком на борту в декабре 1960 года и считать это задачей особой важности». Однако за первым серьезным успехом последовала длинная череда неудач и даже трагедий.

В сентябре 1960 года образовалось так называемое астрономическое окно , подходящее для запуска аппаратов к Марсу. Сергей Павлович Королев и здесь собирался захватить приоритет, отправив к красной планете автоматическую станцию и сфотографировав вблизи ее загадочные «каналы» . Уже для этой станции профессор Александр Игнатьевич Лебединский из МГУ подготовил блок оборудования, включавший фототелевизионное устройство и спектрорефлексометр, призванные определить, есть ли жизнь на Марсе. Королев предложил предварительно проверить этот блок в казахстанской степи. К восторгу ракетчиков прибор показал, что на Тюра-Таме жизни нет. В результате оборудование Лебединского оставили на Земле.

Станцию «1М» массой 500 кг собирались пускать с помощью новой модификации ракеты – четырехступенчатой «Р-7А» (8К78), снабженной разгонным блоками «И» и «Л». Позднее ракета получила красивое название «Молния».

Двигатель для блока «И» сконструировало воронежское ОКБ-154 Семена Ариевича Косберга, а в блоке «Л» был впервые применен жидкостный ракетный двигатель замкнутой схемы С1.5400 (11ДЭЗ), разработанный в ОКБ-1.

Из-за задержек с подготовкой космического аппарата и ракеты старт все время откладывался. В конце концов, когда надежды на то, что станция пройдет вблизи красной планеты, уже не оставалось, запуск состоялся. Десятого октября 1960 года ракета-носитель «Молния» (8К78, № Л1-4М) с аппаратом «1М» № 1 ушла со старта. Однако тут же потерпела аварию.

Причину установили довольно быстро. Еще на участке работы блока «А» (второй ступени) начали нарастать резонансные колебания в блоке «И» (третьей ступени). В результате сильнейшей вибрации произошло нарушение командной цепи по каналу тангажа, и ракета стала отклоняться от траектории. Двигатель блока «И» включился, но проработал всего 13 секунд до отказа системы управления на 301-й секунде полета. Верхние ступени вместе с автоматической станцией разрушились при входе в плотные слои атмосферы над Восточной Сибирью; остатки ракеты упали в 320 км северо-западнее Новосибирска.

Ракета «Р-16» конструкции Михаила Янгеля на полигоне Тюра-Там

Лихорадочно подготовили второй запуск ракеты № Л1-5М с автоматической станцией «М1» № 2. Он состоялся 14 октября. И опять авария. На этой раз нарушилась герметичность системы подачи жидкого кислорода. Керосиновый клапан блока «И», облитый жидким кислородом, замерз, и двигатель не смог включиться. Третья ступень и станция сгорели в атмосфере. Обломки ракеты упали в Новосибирской области.

Марс остался недоступен. Удрученные ракетчики вернулись в Москву, и тут их нагнало страшное известие – 24 октября 1960 года на полигоне Тюра-Там произошла катастрофа.

В тот день на 41-й стартовой площадке готовили к запуску боевую межконтинентальную ракету «Р-16» (8К64, № ЛД1-3Т) конструкции Михаила Кузьмича Янгеля . После ее заправки была обнаружена неисправность в автоматике двигателя. В подобных случаях техника безопасности требовала слить топливо и лишь после этого устранять неполадки. Но тогда наверняка сорвался бы график запуска, пришлось бы отчитываться перед правительством. Главнокомандующий ракетными войсками маршал Митрофан Иванович Неделин принял роковое решение устранить неполадку прямо на заправленной ракете. Ее облепили десятки специалистов, поднимаясь на нужный уровень по фермам обслуживания. Сам Неделин лично наблюдал за ходом работ, сидя на табурете в двадцати метрах от ракеты. Его, как обычно, окружала свита, состоявшая из руководителей министерств и главных конструкторов различных систем. Когда была объявлена тридцатиминутная готовность, подали питание на программное устройство. При этом случился сбой, и прошла незапланированная команда на включение двигателей второй ступени. С высоты нескольких десятков метров ударила струя раскаленных газов. Многие, в том числе и маршал, погибли сразу, даже не успев понять, что произошло. Другие пытались бежать, срывая с себя горящую одежду. Но их удержал забор из колючей проволоки, со всех сторон ограждавший стартовую установку. Люди попросту испарялись в адском пламени – от них оставались лишь очертания фигур на выжженной земле, связки ключей, монеты, пряжки ремней. Маршала Неделина впоследствии опознали по сохранившейся «Звезде Героя».

Всего в той катастрофе погибли 92 человека. Более 50 человек получили ранения и ожоги. Конструктор Михаил Янгель уцелел благодаря случайности – отошел перекурить как раз перед взрывом…

Все вышеперечисленные аварии не имели прямого отношения к программе «Восток», но они косвенно повлияли на нее. Траурные мероприятия, расследование причин катастрофы и ликвидация ее последствий заняли значительное время. Лишь в начале декабря команда Королева смогла приступить к запускам космических кораблей.

Возобновление испытаний обернулось новыми проблемами: 1 декабря 1960 года ракета «Р-7А» («Восток-Л», № Л1-13) вывела на орбиту корабль «1К» № 5 («Третий космический корабль-спутник») с собаками Пчелкой и Мушкой на борту. Параметры орбиты выбирались баллистиками с таким расчетом, чтобы в случае отказа «ТДУ-1» корабль сошел с нее самостоятельно. Перигей составил 180 км, апогей – 249 км.

О том, что в корабле-спутнике находятся собаки, было объявлено открыто, поэтому весь мир с большим интересом следил за космическим путешествием дворняг. В суточном полете корабль вел себя нормально, но во время спуска был внезапно уничтожен системой аварийного подрыва объекта (АПО).

В ходе расследования причин гибели корабля выяснилось следующее: систему подрыва установили по требованию военных – она предназначалась для фоторазведчиков «Зенит» («2К») и была нужна, чтобы секретное оборудование и пленки с заснятыми объектами не попали в руки «потенциального противника». Если траектория спуска оказывалась слишком пологой – это определялось датчиком перегрузки – и возникала вероятность приземления на территорию другого государства, АПО срабатывал и уничтожал космический аппарат.

К этому печальному варианту корабль подтолкнула мелкая неисправность в тормозной двигательной установке. Дело в том, что время работы «ТДУ-1» – 44 секунды. Все это время она должна была строго ориентироваться в пространстве по вектору орбитальной скорости, иначе корабль просто закувыркался бы. Конструктор тормозной установки Алексей Михайлович Исаев нашел изящное решение – стабилизировать ее за счет газов, истекающих из газогенератора, подавая их в набор рулевых сопел, которые устанавливались вокруг главного сопла «ТДУ-1». Похоже, одно из рулевых сопел было повреждено. Из-за этого корабль сошел с расчетной траектории, после чего и сработал АПО.

Разумеется, детали происшествия были засекречены. В официальном сообщении ТАСС говорилось только, что «в связи со снижением по нерасчетной траектории корабль-спутник прекратил свое существование при входе в плотные слои атмосферы». Более расплывчатую формулировку трудно придумать. К тому же она вызывала вопросы. Что значит «нерасчетная траектория»? Почему она привела к гибели корабля? А что если пилотируемый корабль выйдет на «нерасчетную траекторию»? Он тоже погибнет?

Подготовка спускаемого аппарата корабля «1К» № 6 к транспортировке с места посадки

Запуск «1К» № 6 состоялся через три недели, 22 декабря 1960 года (ракета «Восток-Л», № Л1-13А). Пассажирами были собаки Жемчужная и Жулька , мыши, крысы и другая мелкая живность. Команда запуска двигателя блока «Е» прошла на 322-й секунде – с опозданием на три секунды. Этого короткого времени оказалось достаточно, чтобы корабль на орбиту не вышел. Отлично сработала новая система аварийного спасения. Спускаемый аппарат отделился от корабля и приземлился в 60 км от поселка Тура в районе реки Нижняя Тунгуска.

Все решили, что собаки погибли, но Сергей Павлович Королев верил в лучшее и настоял на организации поиска. Госкомиссия отправила в Якутию поисковую группу во главе с Арвидом Владимировичем Палло . Этому ветерану ракетной техники предстояло в безлюдной Якутии при жутких морозах найти остатки космического корабля. В его группу входил специалист по обезвреживанию заряда АПО и, на всякий случай, представитель Института авиационной медицины. Местные власти и авиация с большой готовностью выполняли все требования Палло. Вскоре поисковые вертолеты обнаружили по указанной им трассе цветные парашюты. Спускаемый аппарат лежал невредимый.

При его осмотре обнаружили, что гермоплата кабель-мачты, соединяющей отсеки, не отделилась. Это нарушило логику в работе систем корабля, и АПО оказался блокирован. Кроме того, контейнер не катапультировался, а остался внутри защищенного теплоизоляцией спускаемого аппарата. Если бы он вышел, как положено, то собаки неизбежно погибли бы от холода, а так они были живы и вполне здоровы.

Группа Палло с большой осторожностью приступила к открытию люков и разъединению всех электрических цепей – любая ошибка могла привести к подрыву заряда АПО. Собак извлекли, завернули в тулуп и срочно отправили в Москву, словно самый ценный груз. Палло остался на месте еще на несколько дней, руководя эвакуацией спускаемого аппарата.

Так завершился 1960 год – возможно, самый трудный год в истории советской космонавтики.

Корабль «3КА»

Параллельно с летными испытаниями кораблей «1К» в проектном секторе ОКБ-1, возглавляемом Константином Петровичем Феоктистовым, шла активная работа над пилотируемым кораблем «3К».

В августе 1960 года конструкторы нашли возможность ускорить его создание, отказавшись от части предусмотренных начальным проектом систем. Было решено не устанавливать систему управления спуском, отказаться от разработки герметичной капсулы космонавта, заменив ее катапультируемым креслом, упростить пульт управления и т. п. Проект упрощенного «Востока» для полета человека получил дополнительную букву «А» и стал индексироваться «3КА».

Сергея Павловича Королева продолжала беспокоить тормозная двигательная установка. Он считал, что одна «ТДУ-1» не обеспечивает достаточной надежности спуска с орбиты, и потребовал перепроектировать корабль. Сектор Феоктистова приступил к проработкам. Для установки даже самого простого порохового двигателя дополнительно требовалось несколько сотен килограммов веса, а такого резерва не было. Для исполнения указания Королева пришлось бы снимать часть крайне необходимой бортовой аппаратуры, что опять же приводило к резкому снижению надежности корабля. Изменилась бы и компоновка, а за ней – прочностные характеристики. При таких условиях результаты запусков «1К» можно было сразу забыть и начинать готовить новые прототипы.

Космический корабль-спутник «Восток» («ЗКА») (рисунок А. Шлядинского)

Космический корабль «Восток»: вид со стороны кабель-мачты (рисунок А. Шлядинского)

Космический корабль «Восток»: вид на катапультный люк (рисунок А. Шлядинского)

Пришлось убеждать Королева отказаться от своего решения. Однако Сергей Павлович настаивал на его исполнении, для чего собственноручно подготовил и утвердил документ «Исходные данные на проектирование Корабля 3К», в соответствии с которым на «Востоке» необходимо было смонтировать двойную двигательную установку. Назревал конфликт. Феоктистов собрал ведущих работников сектора для обсуждения «Исходных данных». Те единодушно сошлись во мнении, что поручение Сергея Павловича ошибочно. Заместитель Королева по проектным делам

Константин Давыдович Бушуев уведомил конструктора о бунте проектантов. На срочно созванном совещании Королев внимательно выслушал мнение сотрудников сектора и был вынужден согласиться с ними. Корабль «3КА» предстояло спроектировать с минимальными доработками на базе корабля «1К».

Кабина корабля «Восток»

К тому времени к процессу создания корабля подключились авиационные организации, и прежде всего знаменитый Летно-исследовательский институт (ЛИИ), который возглавлял Николай Сергеевич Строев . В апреле 1960 года в лабораторию № 47 ЛИИ приехали конструкторы ОКБ-1 и показали эскизы пульта будущего космического корабля с просьбой высказать компетентное мнение. Вдохновленные интересной задачей сотрудники лаборатории придумали свои варианты пульта управления и приборной доски, которые получили одобрение Сергея Павловича Королева. К ноябрю полностью готовые комплекты были сданы заказчику. Тогда же началось изготовление тренажера, на котором впоследствии проходили подготовку все космонавты, участвовавшие в программе «Восток».

Система отображения информации и сигнализации СИС-1-3КА корабля «Восток»: 1 – приборная доска ПД-1-3КА; 2 – двухкоординатная ручка управления ориентацией корабля РУ-1А; 3 – пульт управления ПУ-1-3КА

Приборная доска находилась прямо перед космонавтом на уровне вытянутой руки. Тумблеры, кнопки, сигнальные табло, трехстрелочные индикаторы позаимствовали у авиации. Поскольку на «Востоке» процесс спуска с орбиты был «завязан» на программно-временное устройство «Гранит», создали прибор контроля режима спуска (ПКРС). «Изюминкой» стал прибор «Глобус», расположенный в левой части доски. Он действительно выглядел как маленький глобус – через специальное устройство его вращение было синхронизировано с движением корабля по орбите. Взглянув на прибор, пилот «Востока» мог увидеть, над какой территорией в настоящий момент находится. Больше того, при переключении особого тумблера в положение «Место посадки» глобус поворачивался и показывал, куда примерно приземлится корабль, если прямо сейчас запустить тормозную двигательную установку. На пульте управления, который располагался слева от пилота, конструкторы разместили рукоятки и переключатели, необходимые для управления радиотелефонной системой, регулирования температуры и влажности внутри кабины, а также включения ручного управления системой ориентации и тормозного двигателя.

Схема приземления спускаемого аппарата корабля «Восток» (© РКК «Энергия»): 1 – отстрел люка, катапультирование пилота в кресле на высоте 7000 м; 2 – введение тормозного парашюта; 3 – стабилизация и спуск на тормозном парашюте до высоты 4000 м; 4 – введение основного парашюта, отделение кресла на высоте 4000 м; 5 – отделение НАЗа, автоматическое наполнение лодки на высоте 2000 м; 6 – приземление со скоростью 5 м/с; 7 – отстрел люка, введение вытяжного парашюта, введение тормозного парашюта на высоте 4000 м; 8 – спуск на тормозном парашюте до высоты 2000 м, введение основного парашюта; 9 – приземление со скоростью 10 м/с

Отказ от герметичной кабины космонавта потребовал доработки всей системы покидания спускаемого аппарата и введения некоторых изменений в схему приземления. Новое кресло решили не конструировать, а просто «раздели» кабину, убрав ее защитную оболочку. Этой работой руководил начальник лаборатории № 24 Летно-исследовательского института Гай Ильич Северин . Сами кресла и манекены для испытаний изготавливались на заводе № 918 Министерства авиационной промышленности в подмосковном Томилино. Новая схема покидания спускаемого аппарата была опробована в условиях, приближенных к «боевым»: сначала кресла с манекенами выбрасывались с самолета, затем на место манекенов сели испытатели-парашютисты Валерий Иванович Головин и Петр Иванович Долгов.

В итоге получилась схема, кажущаяся сложной и рискованной, но зато устраняющая многие технические проблемы. На высоте 7 км из спускаемого аппарата выходил вытяжной парашют, на высоте 4 км – тормозной, на высоте 2,5 км – основной. Космонавт в кресле катапультировался со скоростью 20 м/с еще до выхода вытяжного парашюта. Сначала кресло выпускало стабилизирующий парашют, чтобы остановить возможное кувыркание. На высоте 4 км он отцеплялся, и в действие вступал основной парашют космонавта, который в буквальном смысле выдергивал его с «насиженного места» – космонавт и кресло тоже приземлялись отдельно. Запасной парашют вводился в случае отказа основного. Скорость приземления не должна была превышать 5 м/с для космонавта и 10 м/с для спускаемого аппарата. Кстати, на случай отказа систем отстрела люка и катапультирования было предусмотрено приземление космонавта внутри шара – это была бы жесткая посадка (ведь никаких устройств мягкой посадки или амортизаторов не предусматривалось), но в любом случае человек оставался жив. Наибольшие опасения у конструкторов вызывала возможность «заваривания» люка – тогда пилот не смог бы выбраться из аппарата самостоятельно, что грозило ему серьезными неприятностями.

Для наблюдения за космическим пространством в спускаемом аппарате прорезали три отверстия под иллюминаторы. Первое располагалось над головой пилота – в отстреливаемой крышке входного люка. Второе находилось сверху и справа, а третье было устроено прямо под ногами пилота, в крышке технологического люка – на нем крепился оптический ориентатор «Взор», с помощью которого космонавт мог сориентировать корабль в пространстве при переходе на ручное управление.

Разработку иллюминаторов взял на себя НИИ технического стекла Минавиапрома . Задача оказалась крайне сложной. Еще производство самолетных фонарей осваивали в свое время долго и трудно – под воздействием встречного потока воздуха стекло быстро покрывалось трещинами, теряя прозрачность. Война заставила разработать бронестекла, однако для космических кораблей не годились даже они. В конце концов остановились на кварцевом стекле, точнее, на двух его марках – СК и КВ (последняя – плавленый кварц). Иллюминаторы очень хорошо показали себя и в космосе, и при спуске в атмосфере, под воздействием температуры в несколько тысяч градусов – с ними никогда не было проблем. Если через иллюминатор начинал бить солнечный свет, который мешал космонавту работать, он всегда мог опустить шторку, перебросив соответствующий тумблер на пульте («Взор», «Правый» или «Задний»).

На «Востоке» устанавливалось разнообразное радиооборудование. Пилоту выделялось сразу несколько каналов связи, которые обеспечивала радиотелефонная система «Заря», работающая в диапазонах коротких волн (9,019 и 20,006 МГц) и ультракоротких волн (143,625 МГц). УКВ-канал задействовался для связи с НИПами на расстояниях до 2000 км и, как показал опыт, давал возможность вести переговоры с Землей на большей части орбиты.

Кроме того, на корабле имелась радиосистема «Сигнал» (короткие волны на частоте 19,995 МГц), предназначенная для оперативной передачи данных о самочувствии космонавта. К ней прилагался дублированный комплект радиоаппаратуры «Рубин», обеспечивавший траекторные измерения, и радиотелеметрическая система «Трал П1».

Разумеется, внутри спускаемого аппарата были созданы достаточно комфортабельные условия для жизни. Ведь в случае отказа тормозной установки космонавт мог остаться там на неделю. В специальных стойках кабины были закреплены контейнеры с запасом еды, резервуар с консервированной водой (пить ее можно было через мундштук), емкости для сбора отходов.

Система кондиционирования поддерживала нормальное атмосферное давление, температуру воздуха на уровне от 15 до 22 °C и относительную влажность в пределах от 30 до 70 %. В начале проектирования «Востока» конструкторы встали перед выбором оптимальной атмосферы внутри космического корабля (обычная или насыщенная кислородом). Последний вариант позволял снизить давление в корабле и за счет этого уменьшить общий вес системы жизнеобеспечения. Именно так поступили американцы. Однако Сергей Павлович Королев настоял на нормальной атмосфере – в «кислородной» от любой искры мог возникнуть пожар, а выбраться пилоту было некуда. Время подтвердило правоту главного конструктора – именно насыщенная кислородом атмосфера корабля стала одной из причин быстрой и страшной гибели экипажа «Apollo-1».

Итак, окончательная компоновка «Востока» определилась. По тем временам это был действительно уникальный аппарат, вобравший в себя новейшие технологии. В различных его системах была использована 421 электронная лампа, более 600 полупроводниковых транзисторов, 56 электродвигателей, около 800 реле и переключателей. Суммарная длина электрических кабелей составила 15 км!

Корабль «3КА» был немного тяжелее «1К» (если «1К» № 5 весил 4563 кг, то беспилотный «3КА» № 1 – 4700 кг). Конечно, вес первого пилотируемого «Востока» собирались облегчить, насколько это возможно, но у Королева были большие планы по использованию подобных кораблей в будущем, и его не устраивала грузоподъемность лунного блока «Е». Поэтому воронежское ОКБ-154 Семена Ариевича Косберга получило техзадание на конструирование более совершенного двигателя на основе РО-5.

Двигатель РО-7 (РД-0109, 8Д719) на топливной смеси керосин-кислород был создан за один год и три месяца.

Двигатель РД-0109 (РО-7) для третьей ступени ракеты «Восток»

С новой третьей ступенью ракета, получившая вслед за кораблем название «Восток» (8К72К), обрела завершенный вид. Но доработка узлов, дополнительные тесты и прожиги двигателей заняли время, поэтому в установленные сроки ракетчики не уложились – новые корабли подготовили только к февралю 1961 года. Кроме того, ударные силы ОКБ-1 опять пришлось отвлечь на запуск межпланетных станций в «астрономическое окно». На этот раз в центре внимания была «утренняя звезда» Венера.

Настало время реабилитироваться за провал марсианской программы. Первый запуск четырехступенчатой ракеты «Мечта» (8К78, № Л1-7Б) с автоматической станцией «1ВА» № 1 на борту состоялся 4 февраля. Станция вышла на околоземную орбиту, однако отказал преобразователь тока в системе энергоснабжения разгонного блока «Л» (этот преобразователь не был рассчитан на работу в вакууме), двигатель блока не запустился, и станция осталась в околоземном пространстве.

Трехступенчатая ракета-носитель «Восток» (рисунок А. Шлядинского)

Как обычно, о проблемах не сообщалось – в открытой печати было сказано только, что на орбиту выведен «тяжелый научный спутник». На Западе станцию «1ВА» № 1 окрестили «Спутником-7», и долгое время муссировался слух, что на ней находился пилот, который погиб во время полета, а потому имя его было засекречено.

Новый «космический» год начинался неудачно, однако советским ракетчикам удалось переломить негативную тенденцию. Злополучный преобразователь тока на следующем блоке «Л» загерметизировали, и 12 февраля стартовала «Молния» (8К78, № Л1-6Б), которая вывела в космос венерианскую станцию «1ВА» № 2. На этот раз все прошло почти идеально – аппарат ушел с околоземной орбиты и удостоился официального имени «Венера-1». Проблемы появились позже. Согласно данным телеметрии, отказал привод жалюзи системы терморегулирования, из-за чего нарушился температурный режим внутри приборного отсека станции. Кроме того, была зафиксирована неустойчивая работа «Венеры-1» в режиме постоянной солнечной ориентации, необходимой для зарядки аккумуляторов от солнечных батарей. Автоматически запустился режим «грубой» ориентации с закруткой аппарата вокруг оси, направленной на Солнце, и выключением, для экономии энергии, почти всех систем, кроме программно-временного устройства. В таком режиме связь осуществлялась через всенаправленную антенну, а следующий сеанс связи мог начаться автоматически по команде только через пять суток.

Межпланетный аппарат «Венера-1» (© NASA)

Семнадцатого февраля НИП-16 под Евпаторией вышел на связь с «Венера-1». Расстояние до станции в тот момент составляло 1,9 млн км. Телеметрические данные снова показали отказ системы терморегулирования и сбои в режиме солнечной ориентации. Этот сеанс оказался последним – станция перестала отвечать на сигналы .

Информация о проблемах на «Венере-1» была скрыта, и еще многие годы в разных изданиях утверждалось, что станция полностью выполнила научную программу. Впрочем, это не имеет существенного значения, ведь главное – впервые в истории сделанный на Земле вымпел отправился к другой планете Солнечной системы. И был это советский вымпел…

Запуск «Венеры-1» замечателен еще и тем, что в деле показал себя новый плавучий измерительный пункт, развернутый на этот раз не в Тихом, а в Атлантическом океане. Решение вывести в Атлантику НИПы было принято по итогам полетов кораблей «1К» – на карте мира оставалась обширная «слепая» зона, недоступная локаторам и радиосистемам Командно-измерительного комплекса. И это была очень ответственная зона, ведь, чтобы приземлиться на обжитую часть территории Советского Союза, корабль должен был тормозить где-то над Африкой, а до того неплохо было убедиться, что на борту все в порядке. В исключительно сжатые сроки (апрель – май i960 года) были арендованы и подготовлены к плаванию суда Минморфлота. Теплоходы «Краснодар» и «Ворошилов» переоборудовались у причалов морского торгового порта Одессы, теплоход «Долинск» – в Ленинграде. Каждое судно оснащалось двумя комплектами радиотелеметрических станций «Трал».

В то время на складах предприятия-изготовителя уже не нашлось готовых комплектов этих станций – их развезли по наземным НИПам. Почти всю номенклатуру аппаратуры пришлось собирать чуть ли не по свалкам предприятий оборонной промышленности. Приведенные в рабочее состояние блоки отлаживали, тестировали, упаковывали и отправляли в контейнерах в порты приписки судов. Интересно, что монтировали «Тралы» в классическом автомобильном варианте, а потом просто снимали «кунг» с шасси и опускали целиком в трюм теплохода.

Если с укомплектованием основной телеметрической аппаратуры вопрос все-таки как-то решался, то с аппаратурой «Бамбук» Службы единого времени дело обстояло совершенно иначе. К намеченному выходу в первые рейсы ее вообще не успевали изготовить. По договоренности с ОКБ-1 было решено привязывать получаемые данные к мировому времени по морскому хронометру, который давал точность в полсекунды. Разумеется, его приходилось часто сверять.

В свой первый рейс суда Атлантического измерительного комплекса вышли 1 августа 1960 года. На каждом была экспедиция в составе десятка сотрудников НИИ-4. В течение четырехмесячного рейса отрабатывалась технология проведения телеметрических измерений. Однако в «боевых» условиях суда показали себя именно в феврале 1961 года, снимая данные с разгонных блоков венерианских станций «1ВА».

Условия походов были далеки от комфортабельных. Люди, впервые попавшие в тропики, долго не могли к ним привыкнуть. Выделенные для аренды суда постройки двадцатых годов не имели элементарного бытового оборудования. Сотрудники экспедиции работали в грузовых трюмах под главной палубой, которая с утра раскалялась под горячими лучами солнца. Чтобы избежать тепловых ударов, тренировки и включение аппаратуры старались проводить в утреннее и ночное время. При этом работали голышом. Из-за жары случались и сбои, и возгорания техники. Но экипажи справились и отлично показали себя весной, когда в космос отправились новые космические корабли.

Девятого марта 1961 года в 9 часов 29 минут по московскому времени трехступенчатая ракета-носитель «Восток» стартовала с первой площадки полигона Тюра-Там и вывела на орбиту высотой 183,5 в перигее и 248,8 км в апогее космический корабль «ЗКА» № 1 («Четвертый космический корабль-спутник»). Это был самый тяжелый беспилотный корабль-спутник – он весил 4700 кг. Его полет в точности воспроизводил одновитковой полет пилотируемого корабля.

Четвероногие испытатели кораблей «1К» и «3КА»: Звездочка, Чернушка, Стрелка и Белка

Катапультируемое кресло пилота занял одетый в скафандр манекен, прозванный испытателями «Иваном Ивановичем». В его грудную и брюшную полости специалисты ГНИИИ авиационной медицины поместили клетки с мышами и морскими свинками. В некатапультируемой части спускаемого аппарата находился контейнер с собакой Чернушкой.

Сам полет прошел хорошо. Но после торможения не отстрелилась гермоплата кабель-мачты, из-за чего спускаемый аппарат не отделился от приборного отсека – это могло обернуться гибелью корабля. Из-за высокой температуры при входе в атмосферу кабель-мачта сгорела, и разделение все-таки произошло. Непредвиденный сбой привел к перелету расчетной точки на 412 км. Однако, по итогам обсуждения на заседании Госкомиссии, испытания были признаны успешными, а риск для будущего космонавта – допустимым.

В советских газетах писали: «Чудо современной техники – космический корабль весом в 4700 килограммов не только облетел вокруг Земли, но и совершил посадку в заданном районе Советского Союза. Это исключительное достижение наших покорителей Космоса с большим восхищением встречено всем миром. Теперь уже никто не сомневается, что чудесный гений советского народа в недалеком будущем осуществит дерзновеннейшую мечту – пошлет человека в Космос.»

Введение

«Восток», наименование серии советских одноместных космических кораблей, предназначенных для полётов по околоземной орбите, на которых были совершены первые полёты советских космонавтов. Создавались ведущим конструктором О. Г. Ивановским под руководством генерального конструктора ОКБ-1 С. П. Королёва с 1958 по 1963 год.

«Восток» ? первый космический корабль, на котором 12 апреля 1961 был осуществлен полёт человека в космическое пространство. Пилотировался Ю. А. Гагариным. Запущен с космодрома Байконур в 9 ч 07 мин по московскому времени и, совершив один оборот по орбите, приземлился в 10 ч 55 мин в районе деревни Смеловка Саратовской области.

Основными научными задачами, решаемыми на кораблях «Восток», были изучение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, и проверка основных принципов построения космических кораблей.

История создания космического корабля «Восток 1»

М. К. Тихонравов, работавший в ОКБ-1, начал работу по созданию пилотируемого космического корабля весной 1957 года. В апреле 1957 был подготовлен план проектных исследований, предусматривающий помимо прочего создание пилотируемого корабля-спутника. В период с сентября 1957 по январь 1958 проводились исследования различных схем спускаемых аппаратов для возвращения с орбиты ИСЗ.

Всё это позволило уже к апрелю 1958 года определить основные черты будущего аппарата. В проекте фигурировала масса от 5 до 5,5 тонн, ускорение при входе в атмосферу от 8 до 9 G, сферический спускаемый аппарат, поверхность которого должна была нагреваться при входе в атмосферу от 2 до 3,5 тысяч градусов Цельсия. Вес теплозащиты должен был составить от 1,3 до 1,5 тонн, а предположительная точность приземления -- 100--150 километров. Рабочая высота полёта корабля -- 250 километров. При возвращении на высоте от 10 до 8 километров предусматривалось катапультирование пилота корабля. В середине августа 1958 года был подготовлен отчёт, обосновывающий возможность принятия решения о развёртывании опытно-конструкторских работ, и уже осенью начата работа по подготовке конструкторской документации. В мае 1959 был подготовлен отчёт, содержащий баллистические расчёты по спуску с орбиты.

22 мая 1959 года результаты работ были закреплены в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 569--264 о разработке экспериментального корабля-спутника, где были определены основные цели и назначены исполнители. Изданное 10 декабря 1959 года постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1388--618 «О развитии исследований космического пространства» утвердило главную задачу -- осуществление полёта человека в космос.

В 1959 году ведущим конструктором первых пилотируемых космических кораблей «Восток» был назначен О. Г. Ивановский. К апрелю 1960 года был разработан эскизный проект корабля-спутника «Восток-1», представленного как экспериментальный аппарат, предназначенный для отработки конструкции и создания на его основе спутника-разведчика «Восток-2» и пилотируемого космического корабля «Восток-3». Порядок создания и сроки запуска кораблей-спутников были определены постановлением ЦК КПСС № 587--238 «О плане освоения космического пространства» от 4 июня 1960 года. В 1960 году в ОКБ-1 группой конструкторов под руководством О. Г. Ивановского практически был создан прототип одноместного космического корабля.

11 октября 1960 года -- постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1110--462 определило запуск космического корабля с человеком на борту, как задачу особого назначения, и наметило срок подобного запуска -- декабрь 1960 года.

12 апреля 1961 года в 9 час 06 мин 59,7 с. с космодрома Байконур стартовал первый космический корабль с человеком на борту. На борту корабля находился лётчик-космонавт Ю. А. Гагарин. За 108 минут корабль совершил один виток вокруг Земли и выполнил посадку недалеко от деревни Смеловка Терновского района Саратовской области (ныне Энгельсский район).

«Если бы сейчас положили на полигоне корабль «Восток» и все современные главные, сели бы и посмотрели на него, никто не проголосовал бы пускать такой ненадёжный корабль. Я тоже подписал документы, что у меня все в порядке, гарантирую безопасность полёта. Сегодня я бы никогда этого не подписал. Получил огромный опыт и понял, как сильно мы рисковали» -- Борис Черток -- выдающийся советский и российский учёный-конструктор, один из ближайших соратников С. П. Королёва, академик РАН (2000). Герой Социалистического Труда (1961).

«Первый космический корабль стартует с Земли со скоростью 0,68 с...» Так начинается текст задачи в учебнике по физике для учеников 11 класса, призванной способствовать закреплению в их сознании основных положений релятивистской механики. Итак: «Первый космический корабль стартует с поверхности земли со скоростью 0,68 c. Второй аппарат начинает движение с первого в том же направлении со скоростью V2 = 0,86 с. Необходимо вычислить скорость второго судна относительно планеты Земля».

Желающие проверить свои знания могут потренироваться в решении этой задачи. Можно также вместе со школьниками принять участие в решении теста: «Первый космический корабль стартует с поверхности земли со скоростью 0,7 с. (с — обозначение скорости света). Второй аппарат начинает движение с первого в том же направлении. Его скорость - 0,8 с. Следует вычислить скорость второго судна относительно планеты Земля».

У тех, кто считает себя сведущим в этом вопросе, имеется возможность сделать выбор - предлагаются четыре варианта ответов: 1) 0; 2) 0,2 с; 3) 0,96 с; 4) 1,54 с.

Важной дидактической целью авторы данного урока выдвигают ознакомление учащихся с физическим и философским смыслом постулатов Эйнштейна, сущностью и свойствами релятивистского понятия времени и пространства и т.д. Воспитательной целью урока является выработка у юношей и девушек диалектико-материалистического мировоззрения.

Но читатели статьи, знакомые с историей отечественных космических полетов, согласятся с тем, что задачи, в условиях которых упоминается выражение «первый космический корабль», способны сыграть более значительную воспитательную роль. При желании учителем с использованием этих задач могли бы быть раскрыты как познавательный, так и патриотический аспекты вопроса.

Первый космический корабль в космосе, успехи отечественной космической науки вообще - что об этом известно?

О значении космических исследований

Космическими исследованиями были внесены в науку ценнейшие данные, которые позволили постичь суть новых явлений природы и поставить их на службу людям. Используя искусственные спутники, ученые смогли определить точную форму планеты Земля, при помощи изучения орбиты стало возможным проследить за районами магнитных аномалий в Сибири. С применением ракет и спутников смогли открыть и исследовать радиационные пояса вокруг Земли. С их помощью стало возможным решение многих других сложных проблем.

Первый космический корабль, посетивший Луну

Луна - небесное тело, с которым связаны наиболее эффектные и впечатляющие успехи космической науки.

Полет к Луне впервые в истории был осуществлен 2 января 1959 автоматической станцией «Луна-1». Первый запуск искусственного был значительным прорывом в сфере освоения космического пространства. Но главная цель проекта не была достигнута. Она заключалась в осуществлении перелета с Земли на Луну. Запуск спутника позволил получить ценную научную и практическую информацию, касающуюся полетов к другим космическим телам. В ходе осуществления полета «Луны-1» была развита (впервые!) вторая Кроме того, стало возможным получение данных о радиационном поясе земного шара, добыты другие ценные сведения. Мировая печать присвоила космическому аппарату «Луна-1» имя «Мечта».

АМС «Луна-2» повторяла предшественницу практически полностью. Используемые приборы и оборудование позволяли вести наблюдение за межпланетным пространством, а также корректировать сведения, полученные "Луной-1". Запуск (12 сентября 1959) также осуществлялся с использованием РН 8К72.

14 сентября «Луна-2» достигла поверхности природного спутника Земли. Был совершен первый в истории полет с нашей планеты на Луну. На борту АМС содержались три символических вымпела, на которых стояла надпись: «СССР, сентябрь 1959». В середину был помещен металлический шар, который при ударе о поверхность небесного тела разлетался на десятки мелких вымпелов.

Задачи, поставленные перед автоматической станцией:

• достижение поверхности Луны;
• развитие второй космической скорости;
• преодоление тяготения планеты Земля;
• доставка на лунную поверхность вымпелов «СССР».

Все они были выполнены.

«Восток»

Это был самый первый космический корабль в мире из всех, выведенных на орбиту Земли. Академиком М. К. Тихонравовым под руководством знаменитого конструктора С. П. Королева разработки проводились в течение долгих лет, начиная с весны 1957 г. В апреле 1958-го стали известны приблизительные параметры будущего корабля, а также и его общие показатели. Предполагалось, что первый космический корабль будет иметь вес около 5 тонн и что при входе в атмосферу ему потребуется дополнительная теплозащита весом около 1,5. Кроме того, было предусмотрено катапультирование пилота.

Создание экспериментального аппарата закончилось в апреле 1960-го. Летом были начаты его испытания.

Первый космический корабль «Восток» (фото его ниже) состоял из двух элементов: приборного отсека и спускаемого аппарата, соединенных между собой.

Судно было оснащено ручным и автоматическим управлением, ориентацией на Солнце и Землю. Кроме того, имелись приземление, терморегулировка и электропитание. Борт был рассчитан на полет одного пилота в скафандре. В судне имелось два иллюминатора.

Первый космический корабль отправился в космос в 1961-м, 12 апреля. Сейчас эта дата празднуется как День космонавтики. В этот день Ю.А. Гагарин вывел на орбиту первое в мире космическое судно. Им был произведен оборот вокруг Земли.

Главной задачей, которую выполнял первый космический корабль с человеком на борту, было исследование самочувствия и работоспособности космонавта за пределами нашей планеты. Успешным полетом Гагарина: нашего соотечественника, первого человека, увидевшего Землю из космоса - развитие науки было выведено на новую ступень.

Настоящий полёт в бессмертие

«Первый космический корабль с человеком на борту был выведен на орбиту Земли 12 апреля 1961 года. Первым пилотом-космонавтом корабля-спутника "Восток" стал гражданин СССР, летчик, майор Гагарин Ю. А.»

Слова из памятного сообщения ТАСС навсегда остались в истории, на одной из наиболее знаменательных и ярких ее страниц. По истечении десятилетий полеты в космос превратятся в обычное, будничное явление, но полет, совершенный человеком из небольшого городка в России - Гжатска - навсегда остался в сознании многих поколений как великий человеческий подвиг.

Космическая гонка

Между Советским Союзом и США в те годы шло негласное соревнование за право играть ведущую роль в деле завоевания космоса. Лидером соревнования был Советский Союз. У США недоставало мощных ракет-носителей.

Советской же астронавтикой уже была проверена их работа в январе 1960 г. в ходе испытаний в районе Тихого океана. Всеми крупными газетами мира публиковалась информация, что в СССР скоро будет запущен человек в космос, что, безусловно, оставит США позади. Все люди мира ждали первого полета человека с огромным нетерпением.

В апреле 1961-го человек впервые взглянул на Землю из космоса. «Восток» устремился навстречу Солнцу, вся планета следила за этим полетом у радиоприемников. Мир был потрясен и взволнован, все неотрывно наблюдали за ходом величайшего в истории человечества эксперимента.

Минуты, которые потрясли мир

«Человек в космосе!» Этим известием была прервана на полуслове работа радио и телеграфных агентств. «Советами запущен человек! Юрий Гагарин в космосе!»

«Востоку» на то, чтобы облететь планету, понадобились всего 108 минут. И эти минуты не только свидетельствовали о скорости полета космического борта. Это были первые минуты новой космической эры, именно поэтому ими так был потрясен мир.

Гонка между двумя сверхдержавами за звание победителя в борьбе за освоение космоса завершилась победой СССР. В мае США по баллистической траектории также запустили человека в космос. И все же начало выхода человека за пределы атмосферы Земли было положено советскими людьми. Первый космический корабль «Восток» с космонавтом на борту был послан именно Страной Советов. Этот факт явился предметом необычайной гордости советских людей. Причем полет длился дольше, проходил гораздо выше, шел по значительно более сложной траектории. Кроме того, первый космический корабль Гагарина (фото представляет его внешний вид) нельзя сравнить с капсулой, в которой совершил полет американский пилот.

Утро эры космоса

Эти 108 минут изменили жизнь Юрия Гагарина, нашей страны и всего мира навсегда. После того как вышел корабль с человеком на борту, это событие люди Земли стали считать утром космической эры. На планете не было человека, который пользовался бы такой огромной любовью не только своих сограждан, но и людей всего мира, вне зависимости от национальной принадлежности, политических и религиозных убеждений. Его подвиг явился олицетворением всего лучшего, созданного человеческим разумом.

«Посол мира»

Облетев Землю на корабле «Восток», Юрий Гагарин отправился в путешествие по странам мира. Всем хотелось увидеть и услышать первого в мире космонавта. Его одинаково радушно принимали премьер-министры и президенты, великие князья и короли. А также Гагарина радостно встречали шахтеры и докеры, военные и ученые, студенты великих университетов мира и старейшины заброшенных селений в Африке. Первый космонавт был одинаково прост, дружелюбен и приветлив со всеми. Это был настоящий «посол мира», признанный народами.

«Один большой и прекрасный человеческий дом»

Дипломатическая миссия Гагарина была для страны очень важной. Никто бы не смог настолько успешно, как это сделал первый побывавший в космосе человек, завязать узелки дружбы между людьми и народами, соединить мысли и сердца. Он обладал незабываемой, обворожительной улыбкой, удивительной доброжелательностью, которые объединяли людей разных стран, различных убеждений. Необыкновенно убедительными были его страстные, идущие от всего сердца выступления, призывающие к миру во всем мире.

«Я видел, как красива Земля, - говорил Гагарин. - Из космоса неразличимы границы государств. Наша планета выглядит из космоса как один большой и прекрасный человеческий дом. Все честные люди Земли ответственны за порядок и мир в своем доме». Ему безгранично верили.

Невиданный взлет страны

На рассвете того незабываемого дня он был знаком ограниченному кругу людей. В полдень его имя узнала вся планета. К нему потянулись миллионы, его полюбили за доброту, молодость, красоту. Для человечества он стал предвестником будущего, разведчиком, вернувшимся из опасного поиска, открывшим новые пути к познанию.

В глазах многих он олицетворял свою страну, был представителем народа, в свое время внесшего огромный вклад в победу над фашистами, а теперь первым поднявшегося в космос. Имя Гагарина, которому было присвоено звание Героя Советского Союза, стало символом невиданного взлета страны к новым высотам социального и экономического прогресса.

Начальный этап исследования космоса

Еще до совершения знаменитого полета, когда первый космический корабль с человеком на борту был запущен в космос, Гагарин задумывался о том, какое значение для людей имеет освоение космоса, для чего нужны могучие корабли и ракеты. Зачем монтируются телескопы и рассчитываются орбиты? Для чего взлетают спутники и поднимаются антенны радиостанций? Он очень хорошо понимал насущную необходимость и важность этих дел и стремился внести свою лепту в начальный этап исследования человеком космоса.

Первый космический корабль «Восток»: задачи

Основными научными задачами, которые стояли перед кораблем «Восток», были следующие. Во-первых, изучение воздействия условий полёта на орбите на состояние организма человека и его работоспособность. Во-вторых, проверка принципов построения космических кораблей.

История создания

В 1957 г. С.П. Королёвым в рамках научного ОКБ был организован специальный отдел № 9. В нем предусматривалось проведение работ по созданию искусственных спутников нашей планеты. Отдел возглавлялся соратником Королёва М.К. Тихонравым. Также здесь исследовались вопросы создания спутника, пилотируемого человеком на борту. В качестве ракеты-носителя рассматривалась королёвская Р-7. По расчётам, ракета с третьей степенью защиты была в состоянии вывести пятитонный груз на низкую околоземную орбиту.

В расчетах на ранней стадии разработки принимали участие математики Академии наук. Было сделано предупреждение, что десятикратная перегрузка может привести к баллистическому спуску с орбиты.

В отделе исследовались условия осуществления этой задачи. Пришлось отказаться от рассмотрения крылатых вариантов. Как наиболее приемлемый способ возвращения человека изучались возможности его катапультирования и дальнейшего спуска на парашюте. Отдельного спасения спускаемого аппарата при этом не предусматривалось.

В ходе проводимых медицинских исследований было доказано, что наиболее приемлемой для человеческого организма является сферическая форма спускаемого аппарата, позволяющая выдерживать значительные нагрузки без серьёзных последствий для здоровья космонавта. Именно сферическая форма была выбрана для производства спускаемого аппарата пилотируемого судна.

Первым был отправлен корабль «Восток-1К». Это был автоматический полёт, который состоялся в мае 1960 г. Позднее создали и отработали модификацию «Восток-3КА», которая была полностью готова к проведению пилотируемых полётов.

Кроме одного неудавшегося полета, закончившегося аварией ракеты-носителя на самом старте, программой был предусмотрен запуск шести беспилотных аппаратов и шести пилотируемых космических кораблей.

Программой осуществлены:

• проведение полета человека в космос - первый космический корабль «Восток 1» (фото представляет изображение судна);
• полёт длительностью в сутки: «Восток-2»;
• проведение групповых полётов: «Восток-3» и «Восток-4»;
• участие в космическом полёте первой женщины-космонавта: «Восток-6».

«Восток»: характеристики и устройство корабля

Характеристики:

• вес - 4,73 т;
• длина - 4,4 м;
• диаметр - 2,43 м.

Устройство:

• сферический спускаемый аппарат 2,3 м);
• орбитальный и конический приборные отсеки (2,27 т, 2,43 м) - предусмотрено их механическое соединение между собой при помощи пиротехнических замков и металлических лент.

Оснащение

Автоматическое и ручное управление, автоматическая ориентация на Солнце и ручная ориентация на Землю.

Жизнеобеспечение (предусмотрено на протяжении 10 суток поддержание внутренней атмосферы, соответствующей параметрам атмосферы Земли).

Командно-логическое управление, электропитание, терморегулирование, приземление.

Для работы человека

С целью обеспечения работы человека в космосе борт был оснащен следующей аппаратурой:

• автономные и радиотелеметрические устройства, необходимые для осуществления контроля состояния космонавта;
• устройства для радиотелефонной связи с наземными станциями;
• командная радиолиния;
• программно-временные устройства;
• телевизионная система для наблюдения за пилотом с Земли;
• радиосистема для осуществления контроля орбиты и пеленгации судна;
• тормозная двигательная установка и другие.

Устройство спускаемого аппарата

В спускаемом аппарате было два иллюминатора. Один из них располагался на входном люке, немного выше головы пилота, другой, со специальной системой ориентации, размещался в полу у его ног. Одетый в располагался в катапультируемом кресле. Предусматривалось, что после проведения торможения спускаемого аппарата на высоте 7 км космонавт должен катапультироваться и на парашюте совершить приземление. Кроме того, имелась возможность приземления пилота внутри самого аппарата. В спускаемом аппарате имелся парашют, но не было предусмотрено оснащение средствами для мягкой посадки. Это грозило находящемуся в нём человеку серьёзными ушибами при приземлении.

Если бы отказали автоматические системы, космонавт мог бы использовать ручное управление.

В кораблях «Восток» не было приспособлений для полётов человека на Луну. В них был недопустимым полёт людей без специальной подготовки.

Кто пилотировал корабли «Восток»?

Ю. А. Гагарин: первый космический корабль «Восток - 1». Фото внизу представляет изображение макета судна. Г. С. Титов: «Восток-2», А. Г. Николаев: «Восток-3», П.Р. Попович: «Восток-4», В. Ф. Быковский: «Восток-5», В. В. Терешкова: «Восток-6».

Заключение

108 минутами, в течение которых «Восток» совершил оборот вокруг Земли, была навсегда изменена жизнь планеты. Памятью об этих минутах дорожат не только историки. Живущими поколениями и нашими далекими потомками будут с уважением перечитываться документы, повествующие о рождении новой эры. Эры, которая открыла людям путь в бескрайние просторы Вселенной.

Насколько бы далеко ни продвинулось человечество в своем развитии, оно всегда будет помнить об этом удивительном дне, когда человек впервые оказался один на один с космосом. Люди всегда будут помнить бессмертное имя славного пионера космоса, которым стал обыкновенный русский человек - Юрий Гагарин. Все сегодняшние и завтрашние достижения космической науки можно считать шагами по его следу, результатом одержанной им победы - первой и самой главной.