Наряду с отработкой и полетами автоматических межпланетных аппаратов в СССР активно велись работы по созданию возвращаемых на Землю тяжелых пилотируемых кораблей-спутников и необходимой для этого мощной ракеты-носителя. Сначала были созданы автоматически управляемые корабли-спутники, снабженные различной аппаратурой и системами, несущие на борту до двух подопытных животных (собак) и разнообразные многочисленные биологические объекты, а также манекен космонавта.

15 мая, 19 августа и 1 декабря 1960 г., 9 и 25 марта 1961 г. на орбиты вокруг Земли было выведено пять таких кораблей-спутников, каждый массой 4540-4700 кг. При спуске кораблей-спутников с них катапультировались контейнеры с объектами, которые спускались с собаками — Белкой, Стрелкой, Чернушкой, Звездочкой — на парашюте на сушу в заданном районе.

В итоге была создана конструкция летательного аппарата для полета человека в космос и отработаны все необходимые многочисленные системы, например обеспечения жизнедеятельности и безопасности космонавта в кабине, многоканальной радиосвязи, траекторных измерений, телевизионной и телеметрической информации, систем стабилизации и ориентации кабины космонавта, тормозной двигательной установки, мягкого приземления.

Историческим достижением советской космонавтики является первый в мире полет в космос корабля-спутника «Восток» с человеком на борту 12 апреля 1961 г. Пилотом-космонавтом корабля-спутника «Восток» был

84

гражданин Союза Советских Социалистических Республик майор Юрий Алексеевич Гагарин. Старт состоялся с космодрома Байконур в 9 ч 7 мин по московскому времени. На протяжении всего участка выведения Ю. А. Гагарин поддерживал непрерывную радиотелефонную связь с Центром управления полетом (позывной космонавта «Кедр»), сообщал о срабатывании бортовых систем, изменении перегрузки, разделении ступеней, а после сброса головного обтекателя передал первые результаты наблюдения Земли из космоса. На Землю передавалось телевизионное изображение Ю. А. Гагарина, начиная со старта, в процессе выведения, включая выход на орбиту, после чего космический корабль отделился от последней ступени ракеты-носителя и вышел за пределы связи с наземными приемными пунктами.

Ю. А. Гагарин полностью выполнил программу полета: наблюдал за приборами и оборудованием корабля, поддерживал непрерывную радиотелефонную и телеграфную связь, наблюдал за Землей, звездами, принимал пищу и воду. В течение всего полета космонавт следил за влиянием невесомости на состояние своего организма.

После включения автоматической ориентации на Солнце реле времени выдало команду на подготовку к спуску и включение тормозного двигателя. Облетев Землю по эллиптической орбите, в начале второго витка в 10 ч 55 мин космонавт и корабль «Восток» благополучно приземлились в заданном районе Советского Союза. В память о выдающемся событии на месте приземления — вблизи села Смеловка Терновского района Саратовской области — установлен обелиск.

В Обращении ЦК КПСС, Президиума Верховного Совета СССР и правительства Советского Союза, прозвучавшем на весь мир 12 апреля 1961 г., говорилось: «Нам, советским людям, строящим коммунизм, выпала честь первыми проникнуть в космос. Победы в освоении космоса мы считаем не только достижением нашего народа, но и всего человечества. Мы с радостью ставим их на службу всем народам, во имя прогресса, счастья и блага всех людей на Земле».

В ознаменование первого в мире полета советского человека в космос Указом Президиума Верховного Совета СССР установлен празднуемый ежегодно День космонавтики — 12 апреля. С 1968 г. по решению Международной авиационной федерации (ФАИ) 12 апреля ежегодно отмечается как Всемирный день авиации и космонавтики.

Началась новая эра в истории человечества, эра непосредственного проникновения человека в космос. Экипажи численностью в один, два и три космонавта на восьми советских космических кораблях систем «Восток» и «Восход» вышли в 1961 -1965 гг. на орбиты искусственных спутников Земли.

85

Ракета-носитель «Восток» на стартовой позиции

Имена пилотировавших эти корабли одиннадцати советских героев летчиков-космонавтов, каждый из которых внес новый вклад в освоение ближнего космоса, останутся в истории навечно.

Ю. А. Гагарин — первый человек, освободившийся от власти земного тяготения и совершивший полный облет планеты по космической орбите на высоте до 327 км.

Г. С. Титов — впервые сутки летавший с космической скоростью вокруг Земли на корабле «Вос-ток-2», стартовавшем 6 августа 1961 г. (позывной космонавта «Орел»).

А. Г. Николаев («Сокол») — раньше всех четверо суток бороздил ближний космос на корабле «Восток-3», выведенном на орбиту 11 августа 1962 г. П. Р. Попович («Беркут») — трое суток летал на корабле «Восток-4» в первом групповом полете с А. Г. Николаевым. В полете поддерживалась радиосвязь между космическими кораблями и Землей. На Землю передавались телевизионные изображения космонавтов, впервые транслировавшиеся по телевизионной сети СССР и «Интервидения». Так было положено начало космовидению.

В. Ф. Быковский («Ястреб») — впервые пять суток (14-19 июня 1963 г.) жил и трудился на корабле «Восток-5», в космической бездне.

В. В. Терешкова («Чайка») — первая женщина-космонавт, летавшая трое суток на корабле «Восток-6» (16-19 июня 1963 г.) в групповом полете с В. Ф. Быковским.

В. М. Комаров, К. П. Феоктистов и Б. Б. Егоров («Рубины») — славный экипаж первого трехместного космического корабля «Восход», состоявший из летчика-космонавта и двух ученых-космонавтов (впервые без скафандров), проводивший ценнейшие эксперименты на высотах до 408 км на орбите спутника Земли (12-13 октября 1964 г.).

П. И. Беляев и А. А. Леонов («Алмазы») — экипаж первого двухместного космического корабля «Восход-2», впервые в мире совершивший в течение орбитального полета (высотой до 498 км) бесценный эксперимент по выходу человека из корабля в космос (18-19 марта 1965 г.). Выход в космос был осуществлен А. А. Леоновым через шлюз в скафандре с автономной системой жизнеобеспечения. Космонавт удалился от корабля на расстояние до 5 м. Хотя пребывание вне корабля длилось только 20 мин (вне шлюза 12 мин), было доказано, что человек может находиться и работать вне космического корабля, будучи защищенным лишь эластичным скафандром. Процесс выхода и пребывание А. А. Леонова вне корабля были засняты кинокамерами, установленными снаружи корабля и в шлюзовом отсеке. Посадка «Восхода-2» на Землю была произведена с использованием ручной системы управления.

Осваивая космическую целину, каждый из этих одиннадцати советских космонавтов впервые выполнял новые задания, не имеющие прецедентов. Центр подготовки космонавтов в Звездном городке и конструкторское бюро, возглавлявшееся С. П. Королевым, блестяще справились с возложенной на них сложной и ответственной задачей по обучению космонавтов.

Созданные для космонавтов корабли-спутники «Восток» (масса 4,7 т) и «Восход» (масса до 5,7 т) были отлично освоены их пилотами.

Корабль «Восток» имеет сферический спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, и приборный отсек с бортовой аппаратурой и тормозной двигательной установкой конструкции

86

А. М. Исаева. Масса корабля с последней ступенью ракеты-носителя 6,17 т, длина 7,35 м, масса без последней ступени 4,73 т, масса спускаемого аппарата 2,4 т, а его диаметр 2,3 м. Космонавт в скафандре размещался в катапультируемом кресле; управление кораблем осуществлялось автоматически, а также вручную. Система жизнеобеспечения была рассчитана на 10 сут; в полете непрерывно поддерживалась радиосвязь с Землей. Для посадки корабля включалась тормозная двигательная установка, снижавшая его скорость до перехода на траекторию спуска, затем спускаемый аппарат отделялся; после торможения спускаемого аппарата в атмосфере космонавт катапультировался из кабины на высоте 7 км и приземлялся на парашюте. Спускаемый аппарат также спускался на парашюте.

По конструкции и оборудованию многоместный корабль «Восход» отличался от кораблей серии «Восток»; он был снабжен системой мягкой посадки, имел резервную тормозную двигательную установку, новое приборное оборудование (дополнительную систему ориентации с ионными датчиками, усовершенствованную телевизионную и радиотехническую и другую аппаратуру). Масса двухместного корабля «Восход-2» 5682 кг, а масса спускаемого аппарата без шлюзовой камеры 3100 кг.

Все полеты кораблей «Восток» и «Восход» происходили по орбитам с наклонением 65°.

Вывод автоматических искусственных спутников, межпланетных аппаратов и пилотируемых кораблей на космические орбиты осуществляется в СССР мощными непрерывно совершенствуемыми ракетами-носителями.

В 1957 г. весь мир узнал об успешных полетах в Советском Союзе первой в мире межконтинентальной ракеты. Использование этой ракеты было мирным, направленным на благо человечества. Именно эта двухступенчатая пятидвигательная ракета стартовой массой 267 т вывела в 1957- 1958 гг. на орбиты поразившие мир первые три искусственных спутника Земли.

Более мощные трехступенчатые ракеты-носители стартовой массой 287 т, высотой 38,4 м и максимальным диаметром по стабилизаторам 10,3 м выводили в ближний космос славное семейство кораблей-спутников «Восток». Эта ракета на кислородно-керосиновом топливе создана в результате установки третьей ступени на межконтинентальной ракете. Она имеет продольное деление первой и второй ступеней и поперечное деление второй и третьей ступеней. Первая ступень состоит из четырех боковых блоков длиной 19,8 м и диаметром до 2,7 м с двигателем РД-107 на каждом из блоков. Вторая ступень — центральный блок ракеты длиной 28,7 м, диаметром до 2,95 м с двигателем РД-108. Длина и диаметр третьей ступени -10 и 2,58 м соответственно. Блок третьей ступени имеет однокамерный ракетный двигатель с четырьмя рулевыми соплами. Шестидвигательные установки этой ракеты развивают суммарную максимальную тягу по ступеням 600 тс и суммарную по ступеням максимальную полезную мощность в полете — 20 млн. л. с.

Определяющим фактором в осуществлении полетов в космическом пространстве является уровень развития ракетных двигателей и конструктивное совершенство ракет. Скорость, приобретаемая ракетой, в первую очередь, определяется энергетическими характеристиками ее двигателя.

Основным показателем совершенства и эффективности ракетного

87

двигателя является его удельный импульс (экономичность). Удельный импульс в пустоте двигателя РД-107 первой ступени ракеты-носителя «Восток», летающей с 1957 г., почти на 30 единиц больше удельного импульса усовершенствованного американского двигателя Н-1 того же класса тяги и на том же кислородно-керосиновом топливе, с 1966 г. летавшего на первой ступени ракеты «Сатурн-1Б».

Удельный импульс в пустоте двигателя РД-107 составляет 314 с при тяге 102 тс и давлении в камере сгорания 60 кгс/см². Рулевые качающиеся камеры, питаемые от общего турбонасосного агрегата, снижают удельный импульс лишь на 1 с.

В специальном послании конгрессу о важнейших задачах страны от 25 мая 1961 г., в котором достижение Луны космонавтами до 1970 г. было провозглашено как национальная задача США, президент Д. Кеннеди писал: «Мы стали свидетелями того, что начало достижениям в космосе было положено Советским Союзом благодаря имеющимся у него мощным ракетным двигателям. Это обеспечило Советскому Союзу ведущую роль...».

Двигатель РД-107 — четырехкамерной конструкции с двумя рулевыми камерами, питающимися компонентами топлива от одного турбонасосного агрегата (ТНА). Многокамерность позволяет существенно уменьшить длину двигателя, что приводит к уменьшению массы ракеты. ТНА мощностью 5200 л. с. имеет два основных центробежных насоса для окислителя и горючего и два приводимых через мультипликатор оборотов вспомогательных насоса для питания перекисью водорода газогенератора и жидким азотом системы наддува топливных баков ракеты. Для газификации жидкого азота в ТНА предусмотрен трубчатый теплообменник, обогреваемый отработанным в турбине парогазом. Привод турбины осуществляется продуктами разложения перекиси водорода твердым катализатором в газогенераторе. Отработанный в турбине парогаз выбрасывается через выхлопной патрубок за борт ракеты, создавая дополнительную тягу. Изменение тяги и соотношения компонентов топлива в полете выполняется регуляторами двигателя по командам систем управления полетом и опорожнения баков.

Конструкция двигателя РД-108 второй ступени ракеты «Восток» аналогична описанной. Основные отличия — четыре рулевые камеры, в связи с иной схемой пуска и останова — агрегаты автоматики, а также больший ресурс, так как РД-108 запускается при старте ракеты одновременно с двигателями первой ступени. Тяга РД-108 в пустоте 96 тс, а удельный импульс 316 с. При замене керосина более эффективным синтетическим углеводородом в начале 80-х годов удельный импульс двигателя в пустоте составил 323 с.

Стартовая тяга двигателей ракеты-носителя «Восток» составляла 410 тс, а после подъема в разреженные слои атмосферы достигала 504 тс.

Двигатель третьей ступени тягой 5,5 тс в пустоте обладает удельным импульсом 323 с при давлении в камере сгорания около 50 кгс/см².

С начала космической эры до настоящего времени, т. е. более 30 лет, эти двигатели и их модификации надежно выводят на космические орбиты пилотируемые и грузовые корабли, автоматические аппараты.

Существенно более высокими показателями обладают ракетные двигатели, разработанные в СССР в последующие годы. Высокий удельный импульс двигателей,

88

установленных на советских ракетах-носителях, позволил реализовать огромные мощности при относительно умеренном расходе топлива. Создание таких двигателей является одним из основных достижений, обеспечивающих успехи Советского Союза в освоении космоса. Сочетание совершенства конструкции двигателей, систем управления и комплекса наземного стартового оборудования позволило создать ракету-носитель больших возможностей и широко ее использовать для освоения космоса. Форсированная ракета-носитель использовалась для вывода в космос кораблей «Восход» и «Союз». Более сложные четырехступенчатые модификации ракеты-носителя типа «Восток» выводили на космические орбиты автоматические аппараты «Луна-4...-14», «Марс-1», «Венера-1...-8», «Зонд-1...-3».

В то время как мощные двигатели, установленные на первых ступенях всех ракет-носителей и на вторых ступенях большинства из них, разработаны ГДЛ — ОКБ, основные двигатели, установленные на автоматических межпланетных аппаратах, космических кораблях и станциях, разработаны А. М. Исаевым в конструкторском бюро, которым он руководил.

На первых космических кораблях «Восток» применялся двигатель однокамерной конструкции с насосной подачей высококипящего самовоспламеняющегося топлива, состоящего из азотнокислотного окислителя и горючего на основе аминов. Двигатель развивал тягу 1614 кгс и удельный импульс 266 с при давлении в камере сгорания около 57 кгс/см².

Этот двигатель — часть тормозной двигательной установки ТДУ-1, служившей для перевода космического корабля с орбиты искусственного спутника Земли на траекторию спуска.

Подача топлива в двигатель при его запуске на орбите в условиях невесомости обеспечивалась установленными в баках эластичными разделителями, отделяющими топливо от газа наддува (азота) в период хранения и пуска.

Автоматические станции серии «Луна», совершившие мягкую посадку на Луну и выходившие на селеноцентрическую орбиту, были снабжены корректирующе-тормозной двигательной установкой КТДУ-1, работавшей на том же топливе, что и ТДУ-1. Однокамерный двигатель с насосной подачей работал в двух режимах: на первом режиме осуществлялось регулирование тяги двигателя от 4100 до 5164 кгс, на втором режиме двигатель работал при выключенной камере и создавал тягу за счет истечения отработанных на турбине газов через систему рулевых сопел — в пределах 20-35 кгс. При тяге 5164 кгс двигатель имел удельный импульс 278 с и давление в камере 71 кгс/см².

Подача топлива в двигатель без газовых включений при многократных запусках обеспечивалась установленными в баках сетчатыми разделителями, использующими свойство поверхностного натяжения жидкости в ячейках мелкой металлической сетки.

Заданное направление полета и ориентация космического аппарата обеспечивались рулевыми соплами. Эти же сопла обеспечивали (при отключенной камере) конечную скорость сближения аппарата с лунной поверхностью.

Сборка ракеты-носителя «Союз» в МИКе космодрома

Для обеспечения доставки на Луну луноходов, а на Землю — образцов лунного грунта в ОКБ А. М. Исаева были

89

созданы корректирующе-тормозной двигатель, агрегаты автоматики двигательной установки и кроме того двигатель для лунной взлетной ступени. Двигательная установка работала на высококипящем самовоспламеняющемся топливе, содержащем несимметричный диметилгидразин. Она состоит из двух автономных блоков (основного и малой тяги). Основной блок — однокамерный двигатель с насосной подачей топлива — работал при регулировании тяги в пределах 750-1920 кгс и мог многократно включаться (до 11 раз). Блок малой тяги — двухкамерный с вытеснительной подачей топлива (азотом) — работал при регулировании тяги в пределах 190-390 кгс. Удельный импульс двигателя основного блока составлял 312 с, а блока малой тяги — 252 с.

Двигатель взлетной ступени станции «Луна» развивал тягу 1920 кгс и имел удельный импульс 313 с при давлении в камере около 95 кгс/см². Он имел насосную подачу того же топлива, на котором работал корректирующе-тормозной двигатель.

При полетах первых межпланетных аппаратов к Венере («Венера-2...-8»), первого запущенного к Марсу аппарата, станций «Зонд-1...-3» и спутников «Молния» использовалась корректирующая двигательная установка с вытеснительной подачей азотнокислотного окислителя и несимметричного диметилгидразина. Установленный на кардане двигатель развивал тягу 200 кгс имел удельный импульс 270 с при давлении в камере сгорания 12 кгс/см².

Для последующих аппаратов этой же организацией были созданы более совершенные корректирующе-тормозные двигатели с насосной подачей топлива, способные надежно работать в условиях многомесячного космического полета.

А. М. Исаев (1908-1971) с 1934 г. работал в авиационной промышленности, был одним из создателей ракетного самолета БИ-1. В 1942 г. он занялся разработкой жидкостных ракетных двигателей, а с 1944 г. возглавил опытно-конструкторское бюро, создавшее целую серию двигателей на высококипящих компонентах топлива для ракетной и космической техники. А. М. Исаев был среди первых творцов ракетных двигателей.

Двигатели для верхних ступеней многих ракет-носителей с 1958 г. разрабатывались в ОКБ С. А. Косберга (1903-1965), с 1954 г. занимавшегося сначала вспомогательными самолетными ЖРД на унитарном топливе (изопропилнитрате), а с 1956 г.- на двухкомпонентном (жидкий кислород с керосином и др.). Однокамерный двигатель тягой 5 тс третьей ступени ракет-носителей, обеспечивших полеты первых автоматических межпланетных аппаратов к Луне и кораблей «Восток», и четырехкамерный двигатель тягой 30 тс третьей ступени ракет-носителей «Восход», «Союз» и многих других созданы ОКБ Косберга.

В освоении космоса выдающаяся роль принадлежит С. П. Королеву —

90

конструктору первых в мире космических кораблей, межконтинентальных и космических ракет. Эти ракеты разрабатывались им совместно с главными конструкторами двигателей, систем управления, комплекса наземного оборудования и других бортовых и наземных систем.

В результате совместного труда руководимых ими опытно-конструкторских бюро, в содружестве с рядом научно-исследовательских институтов промышленности и Академии наук СССР были разработаны и внедрены в производство многочисленные образцы ракетно-космической техники.

На массивной настольной золотой медали имени К. Э. Циолковского, присуждаемой Академией наук СССР, высечено: «За выдающиеся работы в области межпланетных сообщений». В 1958 г. первая такая медаль была вручена главному конструктору ракет и космических кораблей С. П. Королеву, вторая — главному конструктору ракетных двигателей В. П. Глушко, третья — главному конструктору системы управления Н. А. Пилюгину. В 1961-1971 гг. медали имени К. Э. Циолковского были вручены первым 23 советским космонавтам, в 1972 г.- теоретику космонавтики М. В. Келдышу за выдающийся вклад в научную разработку проблем изучения и освоения космического пространства. В 1977 г. эти медали были присуждены техническому директору программы «Союз»- «Аполлон» с советской стороны К. Д. Бушуеву, а также трем космонавтам, и в 1979-1985 гг. еще 10 космонавтам за успешное выполнение программы полетов на орбитальных станциях.

После работы в МосГИРД, РНИИ, ГДЛ — ОКБ С. П. Королев 9 августа 1946 г. был назначен главным конструктором отдела нового Научно- исследовательского института, занимавшегося проектированием мощных баллистических ракет, начиная с Р-1. Через 10 лет руководимый С. П. Королевым отдел выделился из института в опытно-конструкторское бюро.

Ракетно-космические комплексы, во главе разработки которых стоял С. П. Королев, позволили впервые в мире осуществить запуски искусственных спутников Земли и Солнца, полеты первых одиннадцати советских космонавтов на кораблях-спутниках «Восток» и «Восход», а также полеты первых автоматических аппаратов к Луне, Венере и Марсу и произвести мягкую посадку на поверхность Луны. Под его руководством был разработан проект космического корабля «Союз» и созданы искусственные спутники Земли серий «Электрон» и «Молния-1», многие спутники серии «Космос», первые три межпланетных разведчика серии «Зонд».

Под руководством Н. А. Пилюгина (1908-1982), назначенного главным конструктором в 1946 г., разработаны системы управления первых и ряда последующих ракет-носителей, космических кораблей и межпланетных автоматических аппаратов.

В создание стартовых комплексов многих ракет-носителей большой вклад сделан В. П. Барминым.

Развитие в нашей стране работ по ракетно-космической технике вызвало к жизни около 30 лет тому назад и позже новые коллективы, возглавляемые другими главными конструкторами ракет и космических кораблей, двигателей, систем управления, стартовых комплексов. Это не только увеличило мощность советской научно-технической базы в ракетно-космической области, но и позволило более объективно подойти к разработке нескольких различных направлений в развитии ракетных

91

систем и критически выбирать пути оптимальных решений проблем. Эти коллективы создали ряд замечательных межконтинентальных ракет, ракет-носителей и космических объектов. Так появились многочисленные спутники серии «Космос», роботы на Луне и спутники Луны «Луна-15...-24», а также межпланетные аппараты «Венера-4...-16», «Вега-1,-2», «Марс-2...-7», маневрирующие автоматические аппараты «Полет», мощный ракетно-космический комплекс «Протон» и многие другие разработки.

Одним из виднейших конструкторов — создателей советской ракетно-космической техники был М.К.Янгель (1911-1971). Выращенный им коллектив совместно с коллективами, руководимыми другими главными конструкторами — двигателей, систем управления и стартовых комплексов, внес неоценимый вклад в дело развития ракетно-космической техники и исследования околоземного космического пространства.

С 1954 г. М. К. Янгель — главный конструктор опытно-конструкторского бюро, разработавшего ряд ракет-носителей и спутников серии «Космос» и «Интеркосмос».

Для развития и совершенствования космической техники важное значение имеют работы В. Н. Челомея (1914-1984), руководившего разработкой ракеты-носителя и ИСЗ «Протон», ИСЗ «Полет» и орбитальных станций «Салют-2, -3, -5».

Г. Н. Бабакин (1914-1971) — видный конструктор и ученый в области космической техники, продолжая разработки, начатые С. П. Королевым, создал ряд автоматических аппаратов для исследования Луны и планет.

К. Д. Бушуев (1914-1978) — крупный конструктор и ученый, соратник С. П. Королева, внес значительный вклад в создание ряда автоматических космических аппаратов для исследования околоземного пространства, Луны, Венеры, Марса и пилотируемых космических кораблей «Восток», «Восход» и «Союз». Был директором международного проекта «Союз» — «Аполлон» с советской стороны.

М. С. Рязанский (1909-1987) — видный ученый, длительное время работал с С. П. Королевым. Под его руководством были разработаны системы радиоуправления ряда ракет-носителей, космических кораблей «Восток», «Восход», «Союз», межпланетных станций «Луна», «Венера», «Марс», а также системы для командно-измерительного комплекса.

Весомый вклад в разработку и реализацию советской космической программы внесен также М. В. Келдышем, Б. Н. Петровым, А. Ю. Ишлинским, Г. И. Петровым, Б. В. Раушенбахом и многими другими учеными, а в осуществление программы медико-биологических космических исследований — В. И. Яздовским, В. В. Париным, Н. М. Сисакяном и другими.

Искусственные спутники Земли серии «Космос» разных типов и назначений регулярно выводятся на различные орбиты с 16 марта 1962 г., число этих спутников уже приближается к 2000.

Обширная программа научных исследований, выполняемая с помощью спутников серии «Космос», предусматривает главным образом изучение внешних слоев атмосферы, околоземного космического пространства, а также

92

отработку многих элементов конструкции космических аппаратов. Значительное внимание уделено и медико-биологическим исследованиям. Научная программа предусматривает изучение концентрации заряженных частиц, корпускулярных потоков, распространения радиоволн, радиационного пояса Земли, космических лучей, магнитного поля Земли, излучения Солнца, метеорного вещества, облачных систем в атмосфере Земли, воздействия факторов космического пространства. На этих спутниках решаются также технические проблемы, связанные с космическими полетами (стыковка на орбите, вхождение космических аппаратов в атмосферу, ориентация в космосе, жизнеобеспечение, защита от излучений), отрабатываются многие элементы конструкции бортовых систем космических аппаратов.

Для выполнения обширной программы, предусмотренной для этой серии, используется несколько типов двух-, трех- и четырехступенчатых ракет-носителей различной грузоподъемности (от нескольких сотен килограммов до двух десятков тонн), запускаемых с советских космодромов Байконур, Капустин Яр, Плесецк.

Первым представителем этой серии ракет-носителей является двухступенчатая ракета «Космос» длиной 30 м, диаметром 1,65 м, успешно летавшая с 16 марта 1962 г. по 18 июня 1977 г. С 14 октября 1969 г. эта же ракета-носитель выводила на орбиты спутники Земли серии «Интеркосмос». Первая ступень снабжена двигателем РД-214 с тягой 74 тс в пустоте, работающим на азотнокислотном окислителе (раствор окислов азота в азотной кислоте) и углеводородном горючем (переработанные нефтепродукты). Последняя ступень снабжена двигателем РД-119с тягой 11 тс, работающим на жидком кислороде и несимметричном диметилгидразине. Оба двигателя с турбонасосной подачей компонентов топлива. Искусственный спутник Земли размещается на последней ступени под головным обтекателем, сбрасываемым на участке выведения после прохождения плотных слоев атмосферы. В конце участка выведения производится отделение спутника от последней ступени.

Двигатель РД-214 обладает наибольшими тягой и удельным импульсом (в пустоте 264 с) среди двигателей этого класса, работающих на азотнокислотном окислителе и углеводородном горючем. Этот двигатель установлен и летает с 1957 г. на прототипе ракеты «Космос» и относится к ранним разработкам ГДЛ — ОКБ (1952- 1957 гг.).

Двигатель РД-119 второй ступени этой ракеты, разработанный в ГДЛ-ОКБ в 1958-1962 гг., изготовлен в основном из титана, в однокомпонентном газогенераторе используется термически разлагаемое основное горючее. РД-119 обладает наивысшим удельным импульсом (в пустоте 352 с) среди кислородных ракетных двигателей, работающих на высококипящем горючем без дожигания после турбины. Удельный импульс титановой камеры сгорания 358 с, давление в ней 80 кгс/см². Рулевая система двигателя предназначена для управления и ориентации второй ступени ракеты в полете; работает благодаря перераспределению между неподвижными титановыми рулевыми соплами отработанных в турбине газов.

Более 15 лет работал на ракетах-носителях «Космос» двигатель РД-119, а двигатель РД-214 летает почти 30 лет и продолжает нести службу.

Примером дальнейшего развития двигателей может служить двухкамерный двигатель РД-219 тягой 90 тс на самовоспламеняющемся

93

азотнокислотно-диметилгидразиновом топливе, разработанный ГДЛ-ОКБ в 1958-1961 гг. для второй ступени ракеты-носителя. Две одинаковые камеры этого двигателя питаются одним турбонасосным агрегатом, расположенным между камерами, в районе критических сечений сопел (для уменьшения габарита двигателя). Питание турбины — от газогенератора, работающего на основных компонентах топлива. Использование высокого давления газов в камере сгорания (75 кгс/см²), профилированного сопла со значительной степенью расширения газов и эффективной конструкции форсуночной головки позволило достичь на долгохранимом, высококипящем топливе высокого значения удельного импульса (293 с). Камера сгорания двигателя обладает наибольшей тягой среди двигателей, работающих на азотно-кислотном окислителе.

Двигатель РД-111 с четырьмя качающимися камерами, разработанный ГДЛ-ОКБ в 1959-1962 гг. для первой ступени ракеты, работает на кислородно-керосиновом топливе. Тяга двигателя в пустоте 166 тс, удельный импульс 317 с (у земли 275 с), давление в камере 80 кгс/см². Привод турбонасосного агрегата — от газогенератора, работающего на основных компонентах топлива.

Еще более высокими показателями по тяге, удельному импульсу, давлению в камере сгорания, степени расширения газа в соплах, удельной массе двигателей, чем описанные выше конструкции, обладают ракетные двигатели, разработанные ГДЛ — ОКБ в последующие годы.

Дальнейшее увеличение удельного импульса двигателей требовало роста начального давления в камере, что лимитировалось потерями на привод турбонасосного агрегата. Для разработанных в ГДЛ — ОКБ двигателей с тягой в диапазоне 11 — 177 тс и более эти потери в удельном импульсе составляли лишь 0,8-1,7% при давлении в камере 75-90 кгс/см², но возрастали до неприемлемых величин при больших давлениях.

Решение проблемы было найдено в Советском Союзе в новой схеме ЖРД, в которой отработанный в турбине газогенераторный газ дожигается в основной камере сгорания при смешении с недостающим компонентом топлива. Ясно, что при этом потери на привод турбонасосного агрегата практически отсутствуют. В таких двигателях смешение компонентов топлива при поступлении в камеру происходит по схеме «газ — жидкость», в отличие от обычной «жидкость — жидкость».

Первый экспериментальный двигатель по этой схеме был разработан и испытан в РНИИ в 1958- 1959 гг., последующие двигатели по этой схеме — в опытно-конструкторских бюро. Достижение в камере сгорания давления в несколько сотен атмосфер позволило также создавать двигатели большой тяги с существенно уменьшенными габаритами. Ракеты с такими двигателями летают в Советском Союзе уже более 22 лет.

При разработке этих двигателей были использованы новейшие достижения термодинамики, гидро- и газодинамики, теплопередачи, теории прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии, электронной вычислительной техники, измерительной техники, вакуумной, электронной и плазменной технологии. Создание таких двигателей является одним из основных достижений ракетно-космической техники СССР.

Одним из примеров экспериментальных двигателей, созданных по схеме с дожиганием газогенераторного газа в

94

основной камере, является также двигатель РД-301 на фторно-аммиачном топливе с тягой 10 тс и удельным импульсом 400 с при давлении в камере сгорания 120 кгс/см² и температуре 4400 К.

РД-301, разработанный ГДЛ — ОКБ в середине 70-х годов, единственный фторный ЖРД в мире, прошедший полный объем стендовых испытаний, включая официальные.

Далее