«Земля и Вселенная» 1997 №4

Несколько публикаций в последующих номерах журнала так или иначе будут касаться этого знаменательного события. А данная статья одного из участников космических свершений раскрывает некоторые неизвестные страницы из истории работ над первыми проектами космических аппаратов и ракет. По изложенным в статье фактам можно проследить, как зарождался тот или иной проект, понять, насколько глубоко заложен фундамент развития отечественной космонавтики ее основателем — С.П. Королевым. Одно из детищ его творческого коллектива, ракета Р7, до сих пор успешно выводит многочисленные спутники и корабли на околоземные орбиты.

СПУТНИКОВЫЕ ПРОЕКТЫ НА БАЗЕ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ (1954-58 гг.)

Вскоре после создания в 1946 г. перед ОКБ-1 (будущая Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева) правительство поставило задачу по воссозданию абсолютно точной копии немецкой ракеты V-2.

В воспоминаниях генерал-полковника А.А. Максимова утверждается, что Сталин запретил какие-либо изменения — «Сначала вы воспроизведите ракету, а потом уже будете делать свою!» Точная копия ракеты А-4 (V-2), названная Р-1, прошла испытания в 1947-48 гг.

После успешного завершения работ ОКБ-1 получило право на инициативные разработки. Перед руководством ОКБ стал вопрос — или стать мозговым центром, разрабатывающим собственные идеи и идеи, «спущенные» сверху, либо опереться на идеи, возникающие снизу, т.е. на свободу творческого замысла. В этом случае у С.П. Королева оставалась только функция экспертизы и отбора наиболее ценных идей.

С.П. Королев выбрал второй путь. Сразу же появилось множество планов по усовершенствованию баллистической ракеты Р-1, конструированию принципиально новых боевых ракет и их модификаций для научных исследований. С 1952 г. началась разработка проекта (по теме Т1) межконтинентальной баллистической ракеты, получившая окончательный вид как система Р7, группой П.И. Ермолаева (Михеев Ю.А., Нечаев А.И., Фирсов И.П.).

Схема межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 (8К71) на первом этапе разработки в 1956 г.

В 1953 г. возникла идея применения Р7 для выведения на орбиту искусственного спутника Земли. Первые прикидочные расчеты, сделанные инженером (3-го отдела) Л.М. Милославским, показали, что ракета Р7 способна вывести на орбиту полезный груз до 1,5 т, причем центральный блок ракеты (блок «Д») массой 10 т также оставался на околоземной орбите.

Инициативная группа инженеров (3-го отдела) — Л.М. Милославский, Ю.А. Михеев, В.В. Молодцов и А.И. Нечаев — предложила вариант обитаемой орбитальной станции, собранной из 6 блоков «Д» ракеты Р7 в виде тора. Проработки проекта остановились из-за нерешенности проблем, связанных с доставкой космонавтов на орбиту, а также средствами сборки станции.

Инициированные распоряжением Академии наук (№ 3-1517 от 19.08.54 г.) проектные работы по конструированию спутника весом 1,5 т поручили проектно-баллистической группе Е.Ф. Рязанова (Л.М. Милославский, В.И. Фрумсон, В.А. Николаева). В них сразу наметились три направления. Первое — проектирование на базе МБР Р7 неориентированного и невозвращаемого спутника. Второе — создание малого ИСЗ на базе ракеты М5 (при условии модификации). Третье — повышение грузоподъемности МБР Р7 за счет увеличения ее размеров и массы до 700 т без изменения принципиальной конструктивной схемы.

Главным было выбрано первое направление. Однако в ходе работ выяснилось, что предложенная научная аппаратура не вместилась бы и в спутнике массой 5 т. Поэтому Е.Ф. Рязанов, с согласия Королева, решил начать проектирование сразу трех спутников (по 1,5 т каждый — Д1, Д2 и Д3).

М.В. Келдыш активно поддерживал второе направление (малый спутник), что требовало достаточно сложных доработок ракеты. Инженеры В.В. Молодцов и В.И. Фрумсон обосновали принципиальную возможность создания такого ИСЗ (массой несколько кг), однако для его запуска масса системы управления ракеты-носителя должна быть уменьшена на 140 кг, что делало проект нереальным в ближайшем будущем.

Третье направление — чисто теоретическое, ведь еще не существовало МБР Р7 и начинать проектирование более мощной ракеты было преждевременно. К тому же инженер В.М. Удальцов под руководством В.П. Мишина начал прорабатывать вопросы возможности создания сверхмощной ракеты-носителя Н1, аналога проектируемой в США суперракеты «NOVA».

Определилось и назначение спутников: Д1 — с научной аппаратурой; Д2 -с собакой в гермокабине, устанавливаемой внутри герметичного корпуса аппарата; ДЗ — с оставшимися приборами.

Но разработка спутников стала затягиваться из-за больших объемов работ, для запусков спутников на орбиту на базе ракеты Р7 изготавливались три ракеты-носителя (8К71).

Г.Ю. Максимов предложил идею создания на базе ракеты 8К71 спутника, ориентированного в пространстве и с возвращаемой капсулой. Она была одобрена, и проект спутника ОД-1 (ориентированный Д-1) с возвращаемой капсулой в виде конуса (с вершиной около 90°) и входящей вершиной в атмосферу начал разрабатываться.

Еще в 1955 г. Д. Эйзенхауэр выступил с сообщением о намерении США в 1957 г. осуществить первый в мире запуск крохотного спутника «MOUSE» («Мышь»). В СССР предпринимались экстренные меры, чтобы опередить американцев. Однако подготовка научной аппаратуры затягивалась, поэтому форсировать работы по подготовке к запуску Д1 было бесполезно. Королев решил, что надо, не останавливая работ по Д1, срочно провести работы и запустить простейший спутник без научной аппаратуры (ПС-1). Конечно, само выведение на орбиту 10-тонной ступени (блока Д) уже обеспечивало приоритет, но это был бы пассивный спутник, а Сергей Павлович хотел создать простейший работоспособный аппарат.

К этому времени МБР Р7 выдержала два успешных испытания. Поэтому осуществили запуск РН в варианте 8К71 со спутником ПС-1. Эта сенсация нарушила стройность всей программы.

Как уже говорилось, планировался орбитальный полет животного, но проектировавшийся для этих целей спутник Д2 не был готов. Кабину с животным установили не в герметичном корпусе, а непосредственно на приборной раме спутника в вакууме. Поэтому тепловой режим кабины не соответствовал расчетному. Температура в течение нескольких витков быстро поднялась выше 50°С и собака погибла мучительной смертью. Такой была плата за приоритет...

Ракета-носитель (8А91) использовалась для запуска Д1, ставшего третьим советским спутником. Спутник Д3 и часть научных задач, планировавшихся осуществить на аппарате Д2, так и остались нереализованными. Необходимость проведения более обширных исследований в космосе вынудила Е.Ф. Рязанова искать способ выведения на орбиту тяжелого ИСЗ. Расчеты, выполненные М.С. Флорианским, показали, что при установке третьей ступени (блока Е) грузоподъемность носителя увеличится в три раза (до 4,5 т). Идея была заманчива, началась разработка блока Е и, соответственно, трехступенчатой РН (8К72).

ЛУННЫЕ ПРОЕКТЫ (1958-60 гг.)

Группа Г.Ю. Максимова была сформирована для дальнейшего развития работ по ориентированным спутникам. Разработка новой РН (8К72) отодвинула реализацию проекта ОД-1 с возвращаемой капсулой, а приоритет по первому возвращению космического аппарата с орбиты достался американскому разведывательному спутнику «Дискаверер-13» (12 августа 1960 г.). Поэтому вместо проекта ОД-1 начались работы сразу по трем инициативным направлениям: запуск простейшего неориентированного аппарата на Луну (проект Е1, разработку выполнял В.В. Молодцов); полет ориентированного аппарата для фотографирования обратной стороны Луны (Е2, проектирование поручили В.К. Алгунову); экспериментальные работы создания пилотируемого космического планера (проектом занимался К.С. Шустин).

В первом направлении хотели решить задачу завоевания приоритета в достижении Луны. Сложность ее заключалась в том, что прилунение происходило со скоростью

Ракетный блок «Е» с лунной станцией Е-1 под обтекателем РН 8К72 (1958 г.)

3 км/с и сохранить вымпел неповрежденным казалось невозможно. Возникла идея использовать эффект ручной гранаты. При разлете осколков часть их не разрушится взрывом и мягко осядет на лунную поверхность. М.К. Тихонравов обсудил предложение и направил В.В. Молодцова в артиллерийскую академию к Б.И. Шехтеру на консультацию. После проведенных исследований была подтверждена правильность этого замысла. Шарики-вымпелы с осколками-пятиугольниками, с нанесенными на них символами СССР, достигли Луны 14 сентября 1959 г. («Луна-2»). Один из таких вымпелов Н.С. Хрущев подарил президенту США Д. Эйзенхауэру.

Второе направление было устремлено на получение максимально подробной информации о природе и физических свойствах лунной поверхности. С целью проработки задачи в Харькове собрались три крупных советских астронома — Н.П. Барабашов, В.В. Шаронов и B.C. Троицкий. ОКБ-1 представлял В.В. Молодцов. Впоследствии составленное теоретическое описание лунной поверхности оказалось достаточно подробным для дальнейших исследований зондами.

Первые запуски космических аппаратов серии «Луна» (Е1) начались в конце 1958 г. Однако возникли сложности с новым носителем (с блоком Е). Возникновение незатухающих колебаний и отказы двигателя блока Е — привели к взрывам ракет (старты 23 сентября, 12 октября и 4 декабря 1958 г.).

После выяснения их причин и выполнения существенных доработок, РН «Л» (8К72) стала надежным носителем (станция Е2А — «Луна-3» сфотографировала невидимую часть Луны), несмотря на аварийные старты станций серии «Луна» (Е1 и Е3) — 18 июня 1959 г., 15 и 19 апреля 1960 г.

Кроме лунной программы параллельно велась проработка других проектов. Разработка проекта космического планера затягивалась из-за нехватки конструкторов и сложности задания. Планер представлял собой одноместный дельтавидный аппарат с сильно округленными лобовыми частями фюзеляжа и передней кромки крыла. Из-за перегрузки ОКБ-1 тематику передали в КБ П.В. Цыбина в 1960 г.

К концу 1958 г. сектор Е.Ф. Рязанова закончил проектные работы первых трех спутников и решил выполнить обязательства перед институтами Академии наук, установив всю оставшуюся научную аппаратуру на сверхтяжелый спутник. Аппарат получил шутливое название «Царь-спутник». По этому поводу на одном из совещаний прозвучали пророческие слова: «Царь-пушка не стреляла, Царь-колокол не звонил, Царь-спутник не полетит». Увы, это предсказание сбылось.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОРАБЛЕЙ «ВОСТОК» (1959-63 гг.)

В начале 1958 г. из НИИ-4 в сектор Н.П. Белоусова (отдел 15), занимавшегося созданием кабины для высотного запуска человека на баллистической ракете Р5, перешел К.П. Феоктистов. Идея возможности применения сферы для спускаемого аппарата ПКК была высказана им при обсуждении аэродинамических форм космического планера.

Под руководством К.П. Феоктистова (уже в отделе № 9) началась разработка пилотируемого корабля со сферическим спускаемым аппаратом. Рассматривались различные способы приземления (тема ОД-2), в частности, роторный спуск, которому С.П. Королев уделял большое внимание. Но был утвержден наиболее простой для выполнения.

С.П. Королёв на космодроме. 1959 г.

После завершения работ над темой ОД-2 группу К.П. Феоктистова преобразовали в сектор в составе двух групп по пилотируемому кораблю. Было решено первые запуски кораблей производить с животными на борту. Завод приступил к изготовлению серии кораблей-спутников (1К). Из-за отставания от графика работы по нанесению теплозащиты на спускаемый аппарат С.П. Королев решил произвести первый запуск корабля без теплозащитного покрытия (1КП), чтобы проверить работоспособность бортовой аппаратуры. При входе в атмосферу спускаемый аппарат сгорел. Из четырех запусков кораблей-спутников (23 июля, 19 августа, 1 и 21 декабря 1960 г.) только два оказались удачными.

Программа испытаний в автоматическом режиме пилотируемых кораблей (1К) была исчерпана. Следовало переходить к полетам с космонавтами. Но статистика неудачных запусков настораживала. Для повышения надежности С.П. Королев потребовал доработать корабль, в частности, установить на нем вторую тормозную двигательную установку (ТДУ). Позже проект получил индекс 3К. Однако после совещаний с проектантами С.П. Королев согласился оставить одну ТДУ. Корабль назвали «Восток» (3КА).

Два первых корабля проекта 3КА № 1 и № 2 успешно совершили полеты с манекенами в начале 1961 г. Доработки кораблей «Восток» были минимальными, и все запуски кораблей с космонавтами прошли успешно.

Успех полета Ю.А. Гагарина вызвал эмоциональный взрыв во всем мире. Резко возрос престиж космонавтики. В США уже 25 мая 1961 г. Конгрессом была одобрена программа высадки астронавтов на Луну до конца 60-х гг. Кроме того, после успешных полетов кораблей «Меркурий», американцы готовились к запуску двухместного корабля «Джемини» (предусматривался выход астронавта в открытый космос). Этот вызов нам надо было как-то парировать.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ЛУННОЙ ЭКСПЕДИЦИИ (1960-е гг.)

Продолжалась разработка под руководством Г.Ю. Максимова тяжелого носителя Н-1 для посылки пилотируемого корабля ТМК (тяжелый марсианский корабль) к Марсу. Прорабатывалось несколько принципиально отличающихся вариантов применения двигателей в полете ТМК (на химическом топливе, плазменно-реактивных и электрореактивных). ОКБ-1 не было готово к такому резкому скачку по уровню поставленных задач и эти проекты оказались столь же утопическими, как и проект станции-спутника 1954 г.

Автоматическая станция Е-2 («Луна-3»)

Реальная же обстановка складывалась следующим образом — ракеты-носителя промежуточной грузоподъемности между Р7 и Н1 в ОКБ-1 не разрабатывалось. Однако начиная с 1962 г., инженеры К.С. Шустин и Б.И. Столповский работали над возможностью осуществления операций сближения космических объектов на орбите. Инженеры В.И. Гаврилов и Ю.Н. Базилевский занимались проектными изысканиями вариантов конструкции стыковочных узлов космических объектов. К тому же М.С. Флорианским совместно с П.И. Ермолаевым разрабатывался проект дальнейшей модификации РН 8К72, предусматривающий увеличение полезного груза с 4,5 до 6 т за счет замены блока Е ступенью И большей мощности (8К78). Исходя из этих возможностей появилась идея разработки пилотируемого межпланетного корабля (МК) на базе 8К78 с применением сборки МК на околоземной орбите. Комплекс собирался автоматически из двух блоков — пилотируемого корабля (7К) и ракетного (9К), заправка ракетного блока топливом должна была осуществляться с помощью танкера-заправщика (11 К). Это позволяло решить проблему отсутствия мощной ракеты. Проектные исследования комплекса МК проводились в секторе В.В. Молодцова.

Лунный корабль (7К) имел отличие от 3КА в условии возвращения — после облета Луны спускаемый аппарат входил в атмосферу со второй космической скоростью, а для снижения перегрузок обладал небольшим аэродинамическим качеством. Другим нововведением стал «бытовой отсек» — просторное помещение для работы и отдыха экипажа при длительных полетах.

В 1963 г. все проектные работы по объектам 7К, 9К и 11К были завершены, и отдел № 15 приступил к выпуску конструкторской документации. Предполагалось, что весь комплекс будет готов к концу 1967 г. — началу 1968 г. Тем временем, понимая, что работы по ракете-носителю Н1 затягиваются, С.П. Королев решил договориться с В.Н. Челомеем об использовании РН УР-500 («Протон») в лунной экспедиции. Применение РН «Протон» позволяло запускать корабль 7К на траекторию полета к Луне без сборки комплекса 7К-9К на околоземной орбите. Возможность доставки на орбиту столь тяжелого груза (до 20 т) открывало дорогу идее создания долговременной орбитальной пилотируемой станции (ДОС), куда экипаж мог прилетать на транспортном корабле типа 7К.

В 1964-65 гг. велись разработки комплексной программы освоения Луны с использованием ракет-носителей УР-500 и Н1. Программа предусматривала разработку трех типов объектов: ЭЛК -экспедиционный лунный корабль для посадки на Луну с экипажем и возвращения обратно; НЛК — навигационный лунный корабль для картографирования лунной поверхности и выбора места посадки ЭЛК; ГЛК — грузовой лунный корабль для доставки на поверхность Луны необходимых грузов, в том числе лунохода. ЭЛК предполагалось запускать на Н1, а НЛК и ГЛК — на УР-500.

Группа разработчиков проекта обитаемого спутника (ОД-2), 1958 г. Сидят (слева направо): О.В. Сургучев, Г.Д. Давлетин, Л.И. Дульнев, К.Л. Феоктистов, Е.Н. Ломоносова, В.И. Петров; стоят: А.А. Алимов, В.А. Яздовский, Б.Г. Супрун, Е.П. Белявский, В.Е. Любинский, К.С. Шустин, М.С. Флорианский и В.И. Фрумсон

НЛК получил обозначение Л1 (базовой конструкцией послужил корабль 7К), луноход — Л2, а ЭЛК — Л3. Проектной разработкой лунохода (Л2) на первой стадии занимался сектор В.В. Молодцова (инженеры А.А. Лобнев и В.П. Зайцев). В.П. Зайцев также начал исследовать условия создания обитаемой лунной базы.

Разработкой посадочного модуля лунного пилотируемого корабля (Л3) занимался отдел И.С. Прудникова. Однако из-за технических и организационных трудностей проектирование по всем трем проектам затягивалось...

ПРОЕКТЫ 1964-66 гг.

С 1963 по 1967 гг. возник пробел в программе проведения пилотируемых полетов. Было решено создать на базе корабля 3КА трехместный корабль 3КВ («Восход»). Разработку возглавил К.П. Феоктистов. В 1964 г. состоялся полет многоместного корабля «Восход» с экипажем на борту. В этом же году началась разработка космического корабля 3К («Восход-2») для осуществления выхода человека в открытый космос — полет состоялся в марте 1965 г. Работу возглавил лично С.П. Королев.

Тем временем работы над кораблем 7К несколько опережали создание системы сближения и стыковки. И С.П. Королев решил на базе лунного корабля 7К (Л1) проектировать орбитальный корабль 7К-ОК («Союз»), с чьей помощью предполагалось провести отработку основных бортовых систем и решить также некоторые прикладные, научные и военные задачи. Но и этот корабль мог быть изготовлен не ранее 1967 г. На заводе уже были готовы еще пять кораблей 3КВ, поэтому главный конструктор Королев принял решение об использовании их для научно-исследовательских целей.

Серия получила общее название «Корабли заказа 1965 г.». Один из них предназначался для 30-суточного полета с животным (руководитель эксперимента Б.Б. Егоров). Остальные корабли готовились для полетов двух космонавтов по трем программам (на 15-20 сут; два 12÷15-суточных с отработкой тросовой системы «Искусственная тяжесть»; 3÷5-суточный с неоднократным выходом в космос). Последняя из программ предполагала нахождение в открытом космосе 3÷5 ч, в том числе, и в автономном аппарате с маневрированием и самостоятельным спуском одного космонавта в легкой капсуле (ЛСК).

Космический комплекс Л-1 (слева — корабль Ж, справа — разгонный блок Д) дли облета Луны с экипажем из двух человек, декабрь 1965 г.

Смерть С.П. Королева помешала реализовать все задуманное. Был запущен только один корабль в этой серии («Космос-110»). Выполнение остальной части программы было прекращено, также как и лунная экспедиция проекта Л3-Н1. Из замыслов, начатых еще при жизни С.П. Королева, впоследствии реализованы следующие: ДОС «Заря» в виде станции «Салют», лунных зондов в варианте Л1А (беспилотные полеты), орбитальный корабль 7К-ОК в вариантах 7КТ и 7КС, мягкая посадка станции Е6 на Луну — «Луна-9», проект самоходного аппарата Л2 («Луноход-1»). Многие другие идеи и разработки середины 60-х гг., инициированные академиком С.П. Королевым, нашли воплощение в интересных престижных проектах. Заложенные им основы развития практической космонавтики имеют продолжение и в современных достижениях российских космических исследований.

В.В.Молодцов