Текст книги "Первые в космосе. Как СССР победил США"

Схожую схему реализации задания ВВС предложила и компания «Аэронетроникс». В их варианте обитаемая капсула должна была иметь конусообразную форму с диаметром 2,1 метра в основании. Полный вес аппарата должен был составить 1150 килограммов. Пилот должен был находиться внутри герметичной сферы, «подвешенной» внутри капсулы. Сфера должна была вращаться, чтобы человеческое тело всегда было расположено вдоль продольной оси корабля. В случае отказа ракеты-носителя до выхода корабля на орбиту капсула с астронавтом могла быть отстрелена. Специалисты компании «Аэронетроникс» были очень сдержаны в своих оценках первого полета, поэтому отводили на всю разработку шесть лет.

Предложение компании «Гудиер» немного отличалось от описанных выше проектов. Их обитаемая капсула должна была иметь вид сферы диаметром 2,1 метра и массой 900 килограммов. Капсулу предполагалось снабдить задним хвостовым обтекателем. На реализацию проекта «Гудиер» запросила 100 миллионов долларов и два года.

Совсем простой вариант предложила компания «Конвайр». Их шарообразная капсула диаметром 1,6 метра и массой 450 килограммов должна была выводиться на орбиту высотой 270 километров. После выполнения задачи капсула должна была сводиться с орбиты под воздействием тормозного двигателя. Конструкторы «Конвайра» были убеждены, что за счет простоты конструкции аппарата их проект можно будет реализовать в течение года.

Весьма необычную космическую систему предложила использовать компания «Авко». Их проект предусматривал создание шарообразного орбитального корабля диаметром 2,1 метра и массой 680 килограммов. Вместо тормозного двигателя аппарат планировалось снабдить уникальным парашютом из тончайших листов нержавеющей стали. Маневрирование на орбите и сход с нее должен был осуществляться при помощи пневматических микродвигателей, работающих на сжатом воздухе. При нормальном ходе полета капсула с астронавтом должна была приземлиться на территории штата Канзас, на выделенной территории размером 650 на 300 километров.

Компания «Макдоннелл» предложила использовать в рамках проекта 7969 капсулу диаметром 2,1 метра и весом 1090 килограммов. По внешнему виду она напоминает ту, которая использовалась и используется сегодня в российских космических кораблях типа «Союз». Запустить ее планировалось с помощью ракеты «Атлас», но с дополнительной ступенью, созданной на базе ракеты морского базирования «Поларис». Это позволило бы доставить аппарат на высоту 180 километров. Но время пребывания астронавта в космосе при этом составило бы всего 90 минут. Маневрирование на высоте должно было осуществляться пилотом вручную. «Макдоннелл» бралась реализовать проект за два года.

В ряде предложений, вместо схемы баллистического запуска, рассматривались варианты использования «орбитального самолета».

Так, компания «Норт Америкен» предложила в качестве пилотируемого спутника Земли свой ракетоплан Х-15.

Нечто похожее на Х-15 предложила и компания «Нортроп». От варианта «Норт Америкен» этот ракетоплан отличался лишь линейными размерами.

Свой вариант «орбитального самолета» предложили специалисты компании «Белл». Но проект был сформулирован в самом общем виде, так как инженеры «Белл» рассчитывали лишь пробудить интерес к этой проблеме со стороны американских военных. По их расчетам, создать первый настоящий орбитальный самолет можно было бы за пять лет при финансировании в 889 миллионов долларов. Впоследствии прикидки специалистов «Белла» легли в основу программы создания ракетоплана «Дайна-Сор».

Наиболее оригинальное предложение по «орбитальным самолетам» поступило от компании «Рипаблик». Их ракетоплан носил имя «Ферри след» по имени главного конструктора Антонио Ферри. Он представлял собой треугольный в плане аппарат массой 1800 килограммов. По его периметру крепилась труба диаметром 60 сантиметров, служившая одновременно обтекателем и топливным баком для жидкостного ракетного двигателя. Кроме основного двигателя на «Ферри» должны были устанавливаться две твердотопливные ракеты. Пилот находился в маленьком отсеке ближе к носу аппарата. Полет продолжительностью 10 суток завершался сходом с орбиты и планированием в атмосфере с постепенным снижением скорости. Когда скорость «Ферри» становилась ниже скорости звука, пилот должен был катапультироваться и приземлиться на парашюте. Инженеры компании «Рипаблик» полагали, что смогут запустить свой аппарат с пилотом на борту через 21 месяц после начала работ.

Пока специалисты ВВС занимались изучением полученных предложений, на «космической арене» появилось специализированное агентство – Национальное управление США по аэронавтике и космическим исследованиям (НАСА), которому и было поручено заняться реализацией программы подготовки первого полета человека в космос, получившей впоследствии название «Меркурий».

Свои требования к космического аппарату, предназначенному для полета человека в космос, НАСА сформулировало 17 ноября 1958 года. Одним из немаловажных условий при этом была возможность использовать капсулу и при суборбитальных полетах, и в орбитальном полете. Американцы упорно шли по пути, когда проникновение в космос было двухступенчатым. То есть шли тем маршрутом, от которого отказались Королев и его соратники.

В ходе объявленного конкурса наибольшую поддержку получило предложение компании «Макдонелл». С ней и был подписан контракт на разработку и изготовление 12 летных экземпляров.

Основатель фирмы Джеймс Макдонелл лично курировал разработку. Для его специалистов проводимая работа была естественным продолжением работ над реактивными истребителями. Поэтому уже 25 января 1960 года первый летный экземпляр корабля был сдан заказчику.

По большому счету «Меркурий» не был космическим кораблем. Впрочем, и «Восток» нельзя считать таковым. Ни один из них не мог маневрировать на орбите. И тот и другой были всего-навсего капсулами. Одна попроще, другая посложнее.

Американский корабль (все-таки я буду называть и «Меркурий», и «Восток» кораблями, чтобы самому не запутаться, да читателей не запутать) предназначался для того, чтобы в течение короткого времени (от десятков минут до полутора суток) обеспечить пребывание человека в условиях космического пространства. По форме она напоминала усеченный конус. Максимальный диаметр капсулы составлял 1,89 метра, высота – 2,92 метра (вместе с тормозной двигательной установкой и системой аварийного спасения – 7,91 метра). Масса капсулы – около 1,3 тонны.

Основание конуса закрывал теплозащитный экран: при баллистических полетах – бериллиевый, работающий на излучение, при орбитальных – абляционный, из стекловолокна и резины.

Оболочка капсулы имела внутреннюю герметичную и внешнюю теплозащитную обшивки, соединенные болтами. Сложный «пирог» оболочки мог «дышать» – сохранял форму и герметичность при нагреве и охлаждении.

По просьбе астронавтов, начиная со второго летного эземпляра в стенку кабины был вделан иллюминатор, позволявший видеть горизонт позади корабля во время орбитального полета.

Бортовое оборудование капсулы включало в себя систему жизнеобеспечения, систему стабилизации и ориентации, систему связи и тому подобное.

При выходе на орбиту капсула отсоединялась от носителя путем высвобождения зажимного кольца крепления и включения трех специальных твердотопливных двигателей.

Спуск на Землю происходил следующим образом. Торможение обеспечивал блок тормозных двигателей, закрепленных в центре лобового теплозащитного экрана. Двигатели включались с пятисекундным интервалом и работали по 10 секунд каждый. Далее двигательная установка сбрасывалась и капсула устремлялась к Земле.

После торможения в атмосфере, раскрывался тормозной парашют, а на высоте 3 километра – основной. После раскрытия парашюта теплозащитный экран отделялся и надувался посадочный амортизатор из прорезиненной ткани.

Сажать «Меркурии» предполагалось на воду.

И в заключении главы небольшая ремарка. Читатели, вероятно, заметили, что рассказ об американских разработках, особенно на этапе просмотра вариантов, получился более объемным, чем рассказ о работе советских специалистов. Не думайте, что этим я хочу поразить ваше воображение и что-то сказать в пользу американцев. Нет. Просто об отечественных пилотируемых вариантах известно гораздо меньше. И это огорчает. Хотелось бы знать детально, как эволюционировала советская инженерная мысль, как рождались черты того корабля, который теперь известен всему миру под наименованием «Восток». С исторической точки зрения это было бы интересно и поучительно.

На наше счастье Королев сумел увидеть среди представленных ему вариантов подготовки и осуществления полета человека в космос тот единственно верный, единственно «выигрышный», который и привел нас к победе на очередном этапе космического соревнования. Ошибись он тогда в приоритетах, и все могло бы сложиться иначе.

ГЛАВА V
Ракеты

Прежде чем перейти к рассказу о летно-конструкторских испытаниях «Востоков» и «Меркуриев» (напомню, что речь будет одновременно идти и о советских, и об американских работах), хочу немного коснуться вопроса о ракетах, которым предстояло выводить корабли в космос.

В нашей стране единственным носителем, который мог стать (и стал им впоследствии) средством отправки человека в космос, была межконтинентальная баллистическая ракета Р-7. Другие ракеты со сравнимой грузоподъемностью были еще только в перспективе, а человека в космос надо было отправлять как можно скорее. Да и создана «семерка» была Королевым, который возглавлял работы по кораблю. Проще говоря, «иного выбора у него не было».

Основой для начала работ по созданию Р-7 (заводской индекс 8К71) стало постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, принятое 20 мая 1954 года. В те годы перед нашей страной стояла, как это не высокопарно звучит, задача огромной важности – создание носителя ядерного оружия, способного поразить цели на территории неуязвимой на тот момент Америки. Одним из возможных вариантов, а их было несколько, была «Семерка».

За неполных три года удалось разработать не только саму ракету, но и создать необходимую производственную и испытательную базу, построить наземные сооружения, требуемые для обеспечения ее пусков. Именно в тот период родился знаменитый Байконур, правда, о его существовании мы узнали спустя много лет. Именно тогда были образованы предприятия, ставшие впоследствии гордостью отечественной космонавтики. Именно тогда…

Впрочем, я прерву это долгое перечисление. Сегодня рассказ не только и не столько о «семерке», сколько о том, как человек отправился в космос. И в этом контексте Р-7 лишь один из этапов этого пути. Хотя и чрезвычайно значимый этап.

Итак, к началу 1957 года работы по ракете вступили в завершающую стадию. Теперь лишь реальный полет мог доказать (или опровергнуть) все то, что было придумано, сконструировано, воплощено в металле.

К летным испытаниям готовились долго и тщательно. Предстоящие пуски должны были стать своеобразным экзаменом не только для Р-7 и ее создателей, но и для всей страны. Окажись они удачными, и Советский Союз становился одним из ведущих «игроков» на мировой политической арене, а провал испытаний ставил под сомнение право нашей страны на существование. Но это довольно схематичная трактовка тех изменений, которые могли произойти. Теперь мы знаем, что реальность превзошла все, даже самые смелые, предположения.

Первый, летный экземпляр, «Семерки» прибыл на Байконур в апреле 1957 года. Почти месяц ушел на то, чтобы устранить те замечания, которые были выявлены при проверках отдельных узлов и агрегатов. И вот 15 мая в 19 часов 1 минуту по московскому времени ракета оторвалась от Земли и, быстро уменьшаясь в размерах, взмыла ввысь. Все причастные к пуску очень надеялись на успех, на то, что ракета полетит с первой попытки.

Но, чаще всего, первый блин оказывается комом. Так получилось и в тот раз. Следившие за полетом ракеты, увидели, как сначала перекосилась струя огня, вырывавшаяся из сопел ракетных двигателей, а потом, неожиданно, все погасло.

Чуть позже стало известно, что телеметрия зафиксировала прохождение команды аварийного выключения двигателей где-то около сотой секунды полета. Дальнейший анализ данных показал, что причиной аварии стал пожар в хвостовой части блока «Д», начавшийся еще до отрыва ракеты от стартового стола и нарушивший герметичность в магистрали подачи керосина в двигатель. Тем не менее управляемый полет продолжался до 98 секунды. Потом пожар усилился и достиг таких размеров, что тяга двигателей резко снизилась, и он без команды отделился. Все остальные четыре двигателя работали, а система управления пыталась удержать ракету, но не смогла этого сделать. На 103-й секунде полета двигатели выключились и ракета, повинуясь земному притяжению, стала падать.

Просто удивительно, что полет продолжался почти две минуты. Ракета героически «боролась» за свою жизнь и еще немного, еще чуть-чуть, произошло бы разделение ступеней, и итог был бы иным. Но, что случилось, то случилось.

И хотя первая «Семерка» своей задачи не выполнила, на полигоне царила радость. Многие были уверены, что вторая ракета обязательно долетит до цели. Было решено готовить к старту следующий экземпляр, естественно, доработав его по результатам первого пуска. Кстати, в процессе подготовки было выявлено такое количество потенциальных источников возгорания, что конструкторы не переставали удивляться, почему на первой Р-7 загорелся только блок «Д». Но это так, к слову.

Второй испытательный пуск был запланирован на 10 июня. Старались предусмотреть все, что могло бы помешать, даже теоретически, ракете взлететь. Но, как обычно и бывает, неисправности возникают там, где их не ждешь.

Первый набор пусковых команд прошел нормально, но после команды «Зажигание» неожиданная остановка. Вместо моря огня, охватывающего ракету при старте, темнота и безмолвие. Электрический контроль зафиксировал сбой и остановил предстартовую подготовку.

А дальше лихорадочный поиск неисправности, к слову, безуспешный на тот момент, и решение повторить попытку. Через два с небольшим часа, после замены зажигательных устройств и приведения стартовой схемы в исходное состояние, все было готово к новому пуску.

Однако и вторая попытка закончилась тем же, что и первая. Стало ясно, что с ракетой происходит нечто серьезное, а не простой сбой, который мог бы и не проявиться при второй попытке. К счастью, подоспела телеметрия, которая позволила определить, что причиной всему стало неоткрытие главного кислородного клапана на блоке «В».

Настрой на запуск был столь велик, что решили сделать и третью попытку, на этот раз после дозаправки ракеты. А злополучный клапан «отогреть» горячим воздухом. Уже на исходе дня вновь начался предстартовый отсчет. На этот раз клапан открылся, но командой «Предварительная» все и закончилось. Как и было положено, ракету охватило яркое пламя и тут же погасло.

Теперь уже не шла речь об очередной попытке. Было решено топливо слить, ракету со стартового стола снять, а к старту готовить третий летный экземпляр.

Позже комиссия по расследованию причин несостоявшегося пуска докопалась до истины. Хотя удалось ей это сделать с трудом. Как впоследствии вспоминал один из участников тех событий, заместитель Королева Борис Евсеевич Черток, «она оказалась из разряда «нарочно не придумаешь». При монтаже на заводе клапан азотной продувки двигателя перед запуском был установлен с ошибкой 180^о. Рабочий, производивший сборку, и не знал таких тонкостей конструкции, а вот контролеры и военпреды сию ошибку проморгали.

Эта ошибка привела к тому, что продувка азотом не прекратилась перед запуском. Газообразный азот попал в кислородные полости камер сгорания двигателей. Ну и, естественно, керосин не пожелал гореть в кислородно-азотной атмосфере, а двигатель не выходил на заданный режим.

Но одно дело объяснить, а другое – не допустить повторения. Тем более и на третьей ракете, уже готовившейся к пуску, нашли аналогичный, неправильно установленный, клапан. К счастью, это произошло еще до старта. Правда, найденная неисправность не застраховала следующую ракету от неприятностей.

Строптивый второй экземпляр смогли запустить только в 1958 году, но это уже другая история.

А теперь о третьем летном экземпляре. Его пуск состоялся 12 июля 1957 года. На этот раз все закончилось уже после 35 секунд полета. Наблюдавшие со стороны за величественной картиной старта, увидели, как ракета завертелась вокруг продольной оси, боковушки отлетели от центра, и пакет разрушился. Пять дымящихся обломков, двигаясь по инерции, ушли за горизонт.

На следующий день стала ясна картина происшедшей аварии. Причиной гибели ракеты стал один из приборов системы управления, в котором произошло короткое замыкание. Поступившая от этого прибора команда и заставила боковые ступени вращаться относительно центра, хотя делать им этого нельзя ни в коем случае. Поступили кардинально – прибор со следующей ракеты сняли, тем более что надобности в нем, как оказалось, не было никакой.

Это ли или что-то другое было необходимым для успеха решением, но следующий пуск, состоявшийся 21 августа, прошел штатно. Ракета взлетела, без замечаний прошли разделения ступеней, вход головной части в земную атмосферу. Правда, боеголовка земной поверхности в тот раз не достигла. Но это были уже те мелочи, которые не могли затмить главного – Р-7 научилась летать.

Это позволило Советскому Союзу объявить на весь мир, что у нас создана и испытана межконтинентальная баллистическая ракета, а Сергею Павловичу Королеву заняться делом, которое было ему милее – покорением Космоса.

Уже 4 октября 1957 года «семерка» вывела на околоземную орбиту первый в мире искусственный спутник Земли. Через месяц стартовал второй спутник с Лайкой на борту. Потом были третий спутник, старты в сторону Луны и, наконец, в повестку дня был включен вопрос об отправке в космос человека.

Для пилотируемых пусков Р-7 была немного модифицирована – к двум ступеням баллистической ракеты добавили третью ступень. Это позволило увеличить грузоподъемность носителя, и теперь ракета могла доставлять на околоземную орбиту груз до 4,5 тонн.

Любопытно, что после полета Юрия Гагарина в газетах ракету называли не иначе, как «космической многоступенчатой ракетой». А свое нынешнее название – «Восток» – она приобрела только в 1967 году, когда ее показали на авиасалоне в Ля Бурже во Франции. Тогда на корпусе ракеты была сделана надпись «Восток», и с тех пор ее никто иначе и не называл.

А теперь об американских ракетах. Так как план США по отправке человека в космос был двухступенчатым – суборбитальный, а потом только орбитальный полеты – то было решено использовать ракеты двух типов: баллистическую ракету средней дальности «Редстоун» для «прыжков в космос» и межконтинентальную баллистическую «Атлас-Д» для орбитальных миссий.

«Редстоун» – первая американская баллистическая ракета, способная нести ядерный заряд. Ее проектирование началось в 1948 году. Через полтора года к работам были подключены немецкие специалисты из «команды Вернера фон Брауна». Фактически именно они и создали эту ракету.

Название «Редстоун» ракета получила в 1952 году от Редстоунского арсенала в городе Хантвилл в штате Алабама, где она и разрабатывалась. Там же изготавливали первые экземпляры ракет. Серийное же производство велось на заводе компании «Крайслер» в городе Стерлинг-Хайтс в штате Мичиган.

Первый «Редстоун» стартовал с мыса Канаверал во Флориде 20 августа 1953 года. В рамках летно-конструкторских испытаний были запущены 37 ракет. Правда, только 12 из них стартовали, собственно, по программе «Редстоун». Все остальные пуски были проведены для отработки компонентов баллистической ракеты «Юпитер» (фактически тот же «Редстоун», только более «дальнобойный»).

Еще в июне 1954 года Вернер фон Браун предложил использовать «Редстоун» для запуска искусственных спутников Земли. Тогда это предложение поддержки не получило. К нему вернулись только в конце 1957 года, когда в СССР был запущен первый спутник, а Соединенным Штатам надо было срочно догонять конкурента. Ракета «Юпитер-С» и сделала Америку космической державой.

К моменту начала работ по программе «Меркурий» за плечами «Редстоунов» было уже более 50 успешных полетов. Однако в своем первозданном виде, впрочем, как и в варианте «Юпитер», для доставки человека в космос ракета не годилась. Поэтому пришлось многое менять, начиная от корпуса и кончая «начинкой».

В результате проведенной доработки носитель, который получил название «Меркурий-Редстоун», позволял разгонять капсулу с астронавтом до скорости почти два километра в секунду. Для суборбитального полета этого было более чем достаточно.

Ну а для доставки капсулы на околоземную орбиту американцы решили использовать мощную межконтинентальную баллистическую ракету «Атлас-Д».

Концептуально «Атлас» родился из идеи технического директора отдела астронавтики фирмы «Конвайр» Карела Боссарта, предложившего еще в 1946 году объединить несущую конструкцию и топливные баки в единое целое. Это давало значительные преимущества по дальности и полезной нагрузке по сравнению с классической схемой, использовавшейся в «Фау-2».

Летно-конструкторские испытания «Атласа» начались 11 июня 1957 года, практически одновременно с королёвской «семеркой». Но в «космическом» варианте ракету стали использовать только через полтора года – 18 декабря 1958 года с ее помощью на околоземную орбиту был выведен первый в мире связной комплекс SCORE, который через неделю передал по радио рождественское послание президента США Дуайта Эйзенхауэра.

Для нужд пилотируемой программы «Атлас» пришлось серьезно доработать. Даже в большей степени, чем «Редстоун». Изменения в конструкции касались в первую очередь повышения надежности самой ракеты, чтобы обеспечить безопасность находившихся на борту астронавтов. Кроме того, требовалась естественная адаптация боевой ракеты для космических нужд.