Текст книги "Космос. Прошлое, настоящее, будущее"

Однако из-за задержек в производстве кораблей планы были сдвинуты, а неожиданная смерть Королева во время рядовой хирургической операции поставила крест на всей программе «Восход». В результате стартовал только еще один корабль серии 3КВ под названием «Космос-110»: 22 февраля 1966 года в нем на орбиту отправились подопытные собаки Уголек и Ветерок; продолжительность полета, проведенного в интересах космической медицины, составила двадцать два дня.

На этом завершился первый этап в освоении внеземного пространства, в ходе которого советская ракетно-космическая отрасль демонстрировала уверенное превосходство за счет более мощных ракет. 1966 год стал рубежным: американские конкуренты не только догнали, но и перегнали советских специалистов, поставив своей целью достижение Луны.

Рекордные «Близнецы»

Успешные запуски первых спутников, первых межпланетных аппаратов и космических кораблей, проведенные советскими ракетчиками, больно ударили по самолюбию американцев. 25 мая 1961 года, через шесть недель после триумфального полета Юрия Гагарина, президент Джон Ф. Кеннеди выступил с речью, в которой пообещал, что до конца десятилетия американец высадится на Луне. Потеряв значимые исторические приоритеты на начальном этапе космической «гонки», США вознамерились вернуть себе лидерство на следующем.

Надо сказать, что главной причиной отставания на тот момент была недооценка значения тяжелых баллистических ракет. Конечно, американские специалисты изучили опыт немецких инженеров, построивших во время войны ракеты А-4 (V-2), но не придали им серьезного развития, полагая, что в условиях глобальной войны достаточно будет стратегических бомбардировщиков. Конечно, команда Вернера фон Брауна, вывезенная из Германии, продолжала создавать баллистические ракеты в интересах армии, но их характеристик не хватало для осуществления космических полетов. Когда ракету «Редстоун», построенную на основе немецких V-2, приспособили для запуска корабля «Меркурий», она смогла поднять его только на суборбитальную высоту.

В то же время расчеты показывали, что для полета на Луну нужен корабль массой 180 тонн. Ракета-носитель на жидком топливе для доставки подобного корабля на околоземную орбиту получалась такой огромной, что проблематично было бы ее компоновать и обслуживать. Спасительной оказалась идея орбитальной станции: если корабль нельзя доставить на орбиту целиком, его можно разделить на два модуля поменьше, запустить их по отдельности, а затем состыковать и отправить к Луне. Но в таком случае для одной экспедиции нужно две большие ракеты с грузоподъемностью свыше 100 тонн. Их построить, безусловно, легче, но придется готовить к запуску две ракеты практически одновременно, обеспечивать маневрирование тяжелых блоков в космосе и молиться, чтобы все прошло без сбоев, ведь надежность выполнения миссии при такой схеме заметно снижается. Сторонники прямого полета и оппоненты, стоявшие за сборку корабля на околоземной орбите, долго не могли прийти к согласию. Победила третья и весьма оригинальная концепция, которую придумал молодой инженер Джон Хуболт и которая летом 1962 года была принята в качестве основы при реализации программы «Аполлон» (Apollo). Инженер предложил отправлять корабль к Луне целиком и разделять его на селеноцентрической орбите. При этом лунный модуль (Lunar Module, LM) с двумя астронавтами совершал посадку, а командно-служебный (Command Service Module, CSM) с одним астронавтом оставался на орбите, дожидаясь возвращения лунного. Новая схема тоже казалась технически сложной, но за ее счет вдвое снижалась требуемая грузоподъемность ракеты, позволяя осуществить экспедицию за один запуск.

Понятно, что сама по себе схема Хуболта не столько решала технические проблемы, сколько добавляла их. Как обеспечить маневрирование на окололунной орбите? Как реализовать расстыковку, посадку, взлет лунного модуля и стыковку? Справятся ли астронавты с этими манипуляциями без поддержки наземных командных пунктов? Возможна ли в принципе посадка на Луну, или модуль провалится в пыль, как предсказывают некоторые теоретики? Никто в 1962 году не мог ответить на эти важнейшие вопросы. Предстояла тяжелая работа.

Разумеется, перед отправкой экспедиций требовалось провести колоссальную работу по изучению Луны. Космические аппараты серии «Рейнджер» (Ranger) сделали тысячи детальных снимков лунной поверхности на траектории спуска – этим они доказали принципиальную возможность ориентации корабля при грядущих высадках. Аппараты серии «Лунар Орбитер» (Lunar Orbiter) провели подробное картографирование ближайшего небесного тела: с их помощью удалось наметить и изучить подходящие места для высадок. Аппараты серии «Сервейор» (Surveyor) совершили мягкие прилунения и передали прекрасные изображения окружающей местности.

Параллельно с накоплением научной информации отрабатывались технические средства обеспечения лунных экспедиций и накапливался опыт космической деятельности. На базе межконтинентальной баллистической ракеты «Титан» (Titan), созданной американской фирмой The Martin Company, была сконструирована и пошла в серию ракета-носитель «Титан-2» (Titan II). В качестве топлива использовались высококипящие компоненты, имевшие серьезные преимущества перед парой керосин-кислород: более высокая тяга и возможность длительного хранения ракеты в заправленном состоянии. Грузоподъемность ракеты «Титан-2» составляла 3,81 тонны, что было все еще заметно меньше грузоподъемности Р-7, но позволяло запускать на орбиту корабль с двумя астронавтами. Такой корабль, названный «Джемини» (Gemini, «Близнецы»), был вскоре построен: разные его модификации весили от 3187 до 3798 килограммов.

Серия полетов «Джемини» началась беспилотными запусками прототипов 8 апреля 1963 года и 19 января 1964 года. Хотя испытания прошли успешно, корабль требовал доработки, и первый пилотируемый полет был осуществлен на «Джемини-3» лишь через год – 23 марта 1965 года. В первом же рейсе на орбиту астронавты Вирджил Гриссом и Джон Янг сумели оценить маневренные свойства корабля, вручную меняя орбитальную скорость (увеличение на 3 м/с) и наклонение орбиты (на 0,02º). Человеку со стороны результаты полета «Джемини-3» могут показаться скромными, ведь в то же самое время Советский Союз отмечал очередное достижение: 18 марта 1965 года Алексей Леонов вышел из корабля «Восход-2» в открытый космос и находился в свободном полете двенадцать минут. Но не нужно забывать, что «Восход» был все тем же «Востоком» (то есть кораблем-спутником первого поколения), переделанным специально для установления рекорда, что с технической точки зрения для 1965 года было серьезным отставанием от корабля второго поколения «Джемини», способного маневрировать и стыковаться на орбите.

Выход в открытый космос, зафиксированный Леоновым как исторический приоритет, американцы освоили в следующей миссии – на «Джемини-4», когда 3 июня 1965 года астронавт Эдвард Уайт на двадцать минут вышел в открытый космос, полетал вокруг корабля с использованием ручного реактивного устройства и вернулся назад, причем он и его напарник Джеймс Мак-Дивитт пробыли в условиях вакуума больше часа. И еще один немаловажный факт: если экипаж «Восхода-2» вернулся на Землю через сутки, то экипаж «Джемини-4» провел на орбите четверо суток, испытав, в частности, режимы ориентации корабля в интересах программы «Аполлон». Так в июне 1965 года американскими пилотами был сделан первый маленький шаг в сторону Луны.

В дальнейшем полеты пошли один за другим. На «Джемини-5», стартовавшем 21 августа 1965 года, были испытаны электрохимические генераторы, созданные для кораблей Apollo, и радиолокатор, предназначенный для сближения модулей и стыковки. Кроме того, экипаж в составе Гордона Купера и Чарльза Конрада установил рекорд по продолжительности пребывания в космосе – почти восемь суток. Достижение американцев советские космонавты сумели побить только в июне 1970 года. Кстати, по итогам полета «Джемини-5» американцы впервые столкнулись с последствиями длительного влияния невесомости, выразившимися в ослаблении костно-мышечной системы, поэтому в дальнейшем выработали меры по предотвращению негативных эффектов: специальную диету, лекарственную терапию и серию физических упражнений.

«Джемини-7», на борту которого находились Фрэнк Борман и Джеймс Ловелл, вышел на орбиту 4 декабря 1965 года и провел в космосе больше тринадцати суток – то есть время, которое заняла бы, согласно существующим планам, полноценная лунная экспедиция. Важно было доказать, что такое длительное пребывание в космосе не окажет губительного влияния на экипаж.

15 декабря на ту же орбиту стартовал «Джемини-6» с экипажем в составе Уолтера Ширры и Томаса Стаффорда. При этом корабли разделяло расстояние в 2000 километров. За счет умелого маневрирования они сблизились до 36 метров и продолжили совместный полет, в ходе которого «Джемини-6» подходил к «Джемини-7» на расстояние до трех метров. Астронавты могли не только переговариваться по радио, но и махать друг другу через иллюминаторы. Американская пресса с облегчением писала, что наконец-то США продемонстрировали явное лидерство в области пилотируемой космонавтики: ничего похожего в то время Советский Союз предложить попросту не мог.

Впрочем, не нужно думать, что все проходило гладко. В ходе отработки кораблей «Джемини» хватало аварийных ситуаций и на Земле, и в космосе. Однако реальные проблемы начались, когда пришло время отрабатывать процедуру стыковки. В качестве модели командно-служебного модуля, с которым надо было состыковаться при возвращении с Луны, использовалась ступень-мишень «Аджена-Д» (Agena D). «Джемини-8» стартовал к ней 16 марта 1966 года (командиром корабля был Нил Армстронг, а пилотом – Дэвид Скотт) и сумел без проблем пристыковаться, однако после совершения процедуры корабль в связке с мишенью начал вращаться, раскручиваясь все быстрее. Лишь мастерство астронавтов спасло миссию от краха.

3 июня 1966 года «Джемини-9» с экипажем из Томаса Стаффорда и Юджина Сернана должен был состыковаться с легкой орбитальной мишенью ATDA (Augmented Target Docking Adapter), но у той при старте не отделился головной обтекатель, и осталось довольствоваться отработкой сложных маневров, которые могли понадобиться при полете к Луне и вокруг нее. Не удалось испытать и ракетное кресло – выход в открытый космос Юджина Сернана завершился безрезультатно.

18 июля 1966 года стартовал «Джемини-10», на его борту находились Джон Янг и Майкл Коллинз. Полет тоже не обошелся без приключений, однако на этот раз удалось не только состыковаться с новой «Адженой», но и сблизиться со старой (той, которая подвела Нила Армстронга). Выйдя в открытый космос, Майк Коллинз перелетел с корабля на мишень и снял с нее научное оборудование, которое четыре месяца находилось в космосе, – грандиозное достижение по тем временам!

Рекордным стал и полет «Джемини-11» в сентябре 1966 года. В ходе миссии отрабатывалась процедура аварийной эвакуации астронавтов с Луны. Поэтому корабль должен был взлететь так, чтобы на первом витке сблизиться с мишенью и с ходу пристыковаться к ней. Астронавты Чарльз Конрад и Ричард Гордон все это с блеском проделали. После серии стыковок-расстыковок с мишенью они изменили орбиту корабля так, что апогей поднялся на высоту до 1369 километров. Понятно, что при этом он вошел в радиационный пояс, влияние которого необходимо было изучить перед началом полетов на Луну. Надо сказать, что ни советские, ни современные российские космонавты никогда не поднимались так высоко над Землей: экипаж «Джемини-11» установил рекорд, который сумели побить только астронавты кораблей «Аполлон».

И еще одна уникальная операция была реализована в том полете: соединенные тросом корабль и мишень «Аджена» раскрутили вокруг общего центра масс, благодаря чему удалось добиться возникновения небольшой искусственной силы тяжести – 0,00078 g. Сами астронавты никаких изменений не заметили: лишь некоторые легкие предметы под воздействием центробежной силы осели на условный «пол» корабля, – но зато воплотилась в жизнь одна из самых ярких идей основоположников теоретической космонавтики, предлагавших использовать раскрутку космических кораблей для создания «искусственной гравитации». У подчиненных Сергея Королева не получилось воспроизвести подобную операцию, хотя изначально они собирались это сделать.

Полет «Джемини-12» с экипажем из Джеймса Ловелла и Эдвина (Базза) Олдрина в ноябре 1966 года должен был закрепить опыт манипуляций в открытом космосе, точно определив, какие физические нагрузки потребуются на их выполнение. Для этого ученые разработали программу двухминутных упражнений и разместили на внешней поверхности корабля набор всевозможных поручней, колец и фиксаторов. Новая миссия завершилась более чем успешно. Путь к Луне был открыт.

Рывок «Союза»

Стратегия космической экспансии, которой придерживался Сергей Королев, предусматривала полеты к Луне как промежуточный этап на пути к соседним планетам. Однако для достижения ближайшего небесного тела требовалась ракета, способная развить вторую космическую скорость, и корабль, способный маневрировать, а не только двигаться по орбите, как «Восток».

Вторую космическую скорость удалось развить с помощью ракеты «Мечта» (или «Лунник»), построенной на основе Р-7 с добавлением третьей ступени – блока Е, который был разработан всего за девять месяцев коллективом под руководством Семена Ариевича Косберга. 2 января 1959 года ракета вывела в межпланетное пространство космический аппарат Е-1, названный позднее «Луной-1». Он должен был попасть в Луну, но из-за ошибки промахнулся и вышел на гелиоцентрическую орбиту, став первой «искусственной планетой». Более успешным оказался запуск аппарата Е-1А, вошедшего в историю как «Луна-2» и врезавшегося в Луну 14 сентября 1959 года.

Начало освоения межпланетного пространства было положено, и весной того же года инженеры бюро Королева приступили к разработке проекта «Север» – трехместного корабля для облета Луны. Несмотря на то, что запуски первых «Востоков» помогли получить научно-технический задел для строительства будущих кораблей, сам проект «Север» развивался медленно. Нужно было менять концепцию, и в 1962 году в ответ на американскую лунную программу отдел Михаила Клавдиевича Тихонравова предложил космический комплекс, состоявший из кораблей 7К, 9К и 11К. Сначала на околоземную орбиту должен был выводиться корабль 9К (разгонный блок), затем к нему последовательно пристыковывались три или четыре корабля 11К (танкер) с горючим и окислителем. После заправки должен был стартовать 7К с экипажем, который, состыковавшись с разгонным блоком, превращался в корабль для облета Луны. Если все пять (или шесть) запусков проходили успешно, то пилотируемый корабль (массой 23 тонны) с помощью двигателя разгонного блока 9К переводился бы на межпланетную траекторию. Весь космический рейс не должен был занять больше семи-восьми суток.

Для того времени схема выглядела невероятно сложной, ведь на орбиту не летал еще ни один корабль с экипажем, не была отработана система стыковки, без которой осуществить проект попросту невозможно. Поэтому как предварительный этап была задумана программа 7K-Л1, получившая название «Союз». Космический корабль, разрабатываемый в рамках этой программы, предназначался для пилотируемого полета без выхода на селеноцентрическую орбиту – его предполагалось фактически «забросить» за Луну, подняв апогей на соответствующую высоту.

7 марта 1963 года Сергей Королев представил черновой проект нового ракетно-космического комплекса «Союз», который, в частности, включал в себя очередную модификацию ракеты-носителя Р-7 под названием «Союз» и космический корабль «Союз-A», предназначенный для рейсов на орбиту и облета Луны. Корабль планировалось оснастить системами сближения, стыковки и дозаправки во время полета.

В то же самое время у Королева появился серьезный конкурент – главный конструктор Владимир Николаевич Челомей, пользовавшийся поддержкой Никиты Сергеевича Хрущева. Он предлагал свой проект облета Луны по петлеобразной траектории одноместным кораблем ЛК конусовидной формы. Причем корабль должен был выводиться на околоземную орбиту и переводиться на траекторию трехступенчатой ракетой УР-500К («Протон-К») и специальным разгонным блоком, разработанными под руководством все того же Челомея.

В 1964 году, после сообщения об успешном запуске американской тяжелой ракеты «Сатурн-1» («Saturn I»), руководство Советского Союза почувствовало, что лидерство в области космонавтики ускользает, и впервые всерьез рассмотрело вопрос об экспедиции на Луну. В принятом постановлении № 655–268 «О работах по исследованию Луны и космического пространства» от 3 августа 1964 года главной задачей была заявлена высадка советского космонавта на поверхность Луны в 1967–1968 годах, к 50-летию Великой Октябрьской революции. При этом осуществление программы облета Луны было поручено Владимиру Челомею, а проект 7К-9К-11К поддержки не получил.

В ситуации неопределенности Сергей Королев приложил немалые усилия для того, чтобы сохранить накопленный задел. Он добился у правительства разрешения использовать корабль 7К для отработки системы стыковки на околоземной орбите, которая в любом случае понадобилась бы при строительстве долгоживущих военных станций: в августе 1965 года лунный корабль превратился в орбитальный 7К-ОК, унаследовавший от предыдущего проекта звучное название «Союз». Стремясь поддержать многообещающий проект, группа летавших космонавтов обратилась к новому главе государства Леониду Ильичу Брежневу с письмом, в котором приводились доводы в пользу расширения программы. В верхах прошло несколько значимых совещаний по поводу будущего космонавтики.

Однако, пожалуй, самым сильным аргументом в спорах стал успешный совместный полет кораблей «Джемини-6» и «Джемини-7», состоявшийся в декабре 1965 года. Как и предсказывали космонавты в своем письме Брежневу, одиночный рейс «Восхода-2» совсем потерялся на фоне американских «Джемини», которые маневрировали и выполняли сложные операции на орбите. Руководящие товарищи тут же начали обмениваться гневными письмами с требованием вернуть утраченное лидерство и наконец-то дали «зеленый свет» орбитальному варианту «Союза».

Согласно выпущенному проекту, корабль 7К-ОК предназначался для полета на околоземной орбите с экипажем в составе от одного до трех человек. Сам космический аппарат выполнялся в активном (А) и пассивном (П) вариантах, которые обеспечивали взаимный поиск, сближение и стыковку (механическое соединение) двух пилотируемых кораблей. Второй задачей, которую предстояло решить, была отработка перехода экипажа из одного корабля в другой через открытый космос.

Отличительной чертой «Союза» стала компоновка – он состоял из трех отсеков: бытового (БО), приборно-агрегатного (ПАО) и спускаемого аппарата (СА). Дело в том, что спускаемые аппараты «Востоков» и «Восходов» содержали системы, нужные не только для спуска, но и для орбитального полета в течение 10–14 суток. Вынеся эти системы в другие отсеки, не имеющие тяжелой теплозащиты, проектанты смогли заметно уменьшить массу спускаемого аппарата и значительно увеличить общий обитаемый объем без резкого роста массы корабля в целом. При этом сферический спускаемый аппарат на «Союзе» превратился в «фару». Теперь им можно было управлять за счет формы, ведь по сравнению с баллистическим спуском, нормальным для «Востока», она позволяла более чем на порядок повысить точность приземления (с 300–400 км до 5–10 км) и вдвое-втрое (с 8–10 до 3–5 g) снизить перегрузки при спуске, делая посадку гораздо более комфортной.

28 ноября 1966 года с полигона Тюра-Там (после полета Гагарина он официально назывался космодромом Байконур) стартовал «активный» корабль 7К-ОК(А), получивший обозначение «Космос-133». На следующий день планировался запуск «пассивного» корабля 7К-ОК(П). Но из-за монтажной ошибки, нарушившей логику управления, первый корабль израсходовал все топливо, и старт второго был отменен. Специалисты попытались свести неисправный корабль с орбиты, однако он пошел по нерасчетной траектории и был уничтожен системой автоматического подрыва.

Из-за выявленных проблем программа испытаний была изменена. Следующий «Союз» был срочно переоборудован из пилотируемого в беспилотный. Запуск 7К-ОК(П) под обозначением «Космос-140» состоялся 7 февраля 1967 года. В ходе двухсуточного полета тестировались системы корабля и двигатели, причем были обнаружены сбои в работе солнечно-звездной ориентации, а спускаемый аппарат приземлился в нерасчетном районе – на лед Аральского моря. Там он затонул, и его пришлось извлекать с помощью водолазов. При осмотре выяснилось, что днище спускаемого аппарата в центральной части прогорело и произошла разгерметизация – в пилотируемом варианте такое разрушение привело бы к гибели экипажа.

Результаты беспилотных запусков показали, что корабль «Союз» еще очень «сырой». Его следовало дорабатывать и проводить новые беспилотные запуски. И тут случилось невероятное – большинство руководителей программы высказались за переход к пилотируемым полетам! Очевидно, сыграл свою роль политический фактор: партийное руководство требовало в преддверии 50-летия Великой Октябрьской революции возобновить полеты космонавтов, ведь их не производили два года (если считать с «Восхода-2»). А это стало негативно влиять на репутацию СССР как ведущей космической державы. Идею поддержали и члены отряда космонавтов, которым нестерпимо хотелось летать.

К тому времени были окончательно сформированы два экипажа для выполнения первого полета на «Союзах». Основной экипаж возглавил Владимир Комаров, дублирующий – Юрий Гагарин. В феврале-марте 1967 года они прошли интенсивную подготовку. Комаров и Гагарин осваивали навыки сближения и стыковки кораблей на специальном тренажере, а члены экипажей отрабатывали свои действия по переходу из корабля в корабль в термобарокамере и на борту самолета Ту-104, способного имитировать кратковременную невесомость.

23 апреля 1967 года стартовал пилотируемый корабль 7К-ОК(А), получивший название «Союз-1», с Владимиром Комаровым на борту. На следующий день должен был состояться запуск корабля 7К-ОК(П) с тремя космонавтами. Однако сразу после выведения «Союза-1» на орбиту начались проблемы. Не раскрылась левая панель солнечных батарей. Не работала солнечно-звездная ориентация, поэтому не прошла автоматическая закрутка корабля, что, в свою очередь, привело к разрядке аккумуляторов. Комаров несколько раз пытался выполнить закрутку вручную, но безуспешно. Государственная комиссия, проанализировав ситуацию, приняла решение отменить запуск второго корабля и посадить «Союз-1» досрочно. После разделения отсеков и торможения спускаемого аппарата в высших слоях атмосферы отстрелилась крышка люка контейнера основного парашюта, тормозной парашют раскрылся, но вытянуть большой купол из контейнера не смог. Согласно логике работы в действие был введен запасной парашют, но и он не раскрылся, попав в аэродинамическую «тень» тормозного парашюта. В результате спускаемый аппарат на огромной скорости врезался в землю, разбился и загорелся. Летчик-космонавт Владимир Михайлович Комаров погиб.

Позднее был проведен натурный эксперимент с парашютной системой второго корабля, и выяснилось, что если бы его запуск состоялся в срок, то неизбежно погибли бы еще трое космонавтов. Сотрудники ракетно-космической отрасли получили жестокий урок: космос не прощает ошибок и суеты.