Помоги проекту - поделись книгой:
Научные исследования проводились на «Аннушках» в течение семи лет – ракета оказалось очень удобной. С каждым годом они привлекали все больше экспериментаторов, особенно ищущую молодежь. Сергей Королев был очень доволен и самими запусками, и новыми задачами. С военными он связывал ближнюю перспективу, с учеными – дальнюю. И не ошибся.
После успешных испытаний ракет «Р-1А» по приказу Королева было составлено «Техническое задание на проведение работ по исследованию высоких слоев атмосферы», которое Сергей Павлович утвердил 28 августа 1950 года. В нем Королев сделал следующий логический шаг к пилотируемой космонавтике – он заявил о своей готовности начать медико-биологические эксперименты по изучению влияния больших (космических!) высот на живые организмы.
Итак, в космос отправятся животные. Но что это будут за животные? Каким существам доверят честь стать первыми космонавтами Советского Союза? На этот вопрос должны были ответить специалисты из той области, с которой Королеву почти не приходилось иметь дело, – авиационные медики.
О своей первой встрече с главным конструктором вспоминает профессор Владимир Иванович Яздовский, волею судьбы ставший основоположником космической медицины:
Королев организовал встречи Яздовского с министром обороны и с президентом Академии наук. Те обещали полную поддержку исследованиям, которые предстояло возглавить медику. Поскольку предусматривалась тесная связь этой работы с деятельностью разных подразделений ОКБ-1, решили вопрос и о финансировании экспериментов: Королев согласился взять лабораторию на свое финансовое обеспечение.
В 1949 году проведение биологических и медицинских исследований было возложено на Научно-исследовательский испытательный институт авиационной медицины, а конкретное исполнение – на Владимира Яздовского, который сформировал группу из трех врачей и одного инженера. В 1950 году под его руководством в институте была открыта первая научно-исследовательская работа в области космической медицины по теме «Физиолого-гигиеническое обоснование возможностей полета в особых условиях».
Программу подготовки животных к запуску в космическое пространство Яздовский начал с изучения трудов по космической биологии, главным образом американских, ведь ничего подобного в отечественной литературе еще не было. Как того и следовало ожидать, между членами его группы возникли споры по выбору подопытных животных. Предлагали начать исследования с мелких животных – например, с мышей. Рассматривался вопрос об использовании обезьян: в США к тому времени уже летали на ракетах «V-2» макаки-резусы. Но у этих последних часто случались нервные срывы, поэтому ученые вынуждены были погружать обезьян в наркоз, что значительно снижало ценность результатов.
После долгих обсуждений было решено, что биологическим объектом для космических экспериментов станет собака. С одной стороны, собака хорошо поддается тренировке, быстро привыкает к различным ограничениям; с другой – ее физиология изучалась в России на протяжении десятилетий, работы Ивана Петровича Павлова растиражированы и знакомы будущим космическим медикам со студенческой скамьи.
Начался отбор собак. Оказалось, что достать подходящих всем условиям не так-то просто. Приходилось много ездить, искать, общаться с «собачниками», списываться с учреждениями, занимавшимися отловом дворняг, – в общем, работы и суеты было много. Поэтому вполне понятна радость, с которой исследователи встречали каждое новое животное, подходящее по всем параметрам.
Для полетов отбирались собаки массой не более семи килограммов. Другое необходимое условие пригодности для экспериментов – отличное здоровье, выраженное в высокой сопротивляемости заболеваниям, устойчивости к различным неблагоприятным факторам внешней среды, что присуще прежде всего беспородным собакам. Большое значение имел и возраст собак: старые животные, а также щенки в возрасте до восемнадцати месяцев хуже переносят неблагоприятные условия внешней среды. А последние ко всему прочему вертлявы, не в меру игривы, а это может привести к срыву экспериментов. На основании опытов было установлено, что предпочтительнее взять собак в возрасте от двух до пяти-шести лет.
Всего в виварии, размещенном в кирпичном особнячке, до революции именовавшемся гостиницей «Мавритания», на задворках стадиона «Динамо», собрали тридцать две собаки. Там стояли на высоких, почти метровых, ножках квадратные клетки с деревянным полом. На каждой клетке висела табличка с кличкой «владельца квартиры». На полу клетки подстилка – пушистая, тонкая и длинная стружка, солома, сено. Тут же стояли миски: одна для воды, другая для пищи. Собаки быстро привыкали к своим «квартирам» и, возвращаясь с прогулки, прыгали в клетку столь же охотно, как и покидали ее.
На протяжении недель специалисты собирали и анализировали данные о поведении каждого животного в виварии, на прогулке, во время еды, об их отношениях между собой, с окружающей обстановкой и людьми. Собранные сведения помогали правильно понимать реакции животных и изменения, возникавшие в результате различных воздействий. Спокойных животных рекомендовалось использовать в длительных экспериментах. Именно по этому признаку впервые из числа кандидатов были выделены Цыган, Дезик, Лайка, Стрелка, Белка, Лисичка, Жемчужная, Чернушка и Звездочка – собаки, ставшие знаменитыми.
Наконец Сергею Королеву доложили программу исследований. Предстояло приступить к тренировкам собак в герметичной кабине, с включением всех приборов и датчиков. Главный конструктор несказанно обрадовался и все повторял: «Да вы понимаете, что натворили, это же будет предполетная стадия!». По его указанию в институт была тут же доставлена стальная кабина – отсек головной части ракеты «Р-1Б».
Специалисты получили кабину, но вопросов только прибавилось. Одну собаку посылать или двух? Надежнее – двух. Если что-то случится с одним животным или его аппаратурой, будут получены данные от другого. Каким образом расположить собак в кабине? Учитывая, что ускорения и вибрации в полете будут действовать по трем осям координат, решили разместить собак именно по осям. И так далее.
Осенью 1950 года сотрудники института выехали в «фирму» Сергея Королева, вместе с оборудованием и животными разместившись прямо в монтажном цехе завода № 88. Прежде всего в отдельной комнате поселили собак – первый космический экипаж в составе Цыгана и Дезика. Рабочие завода, конечно же, немедленно возлюбили четвероногих и старались каждую свободную минуту пообщаться с ними, угостить лакомствами. Пришлось вводить ограничения на доступ.
Первый полет ракеты с животными состоялся 22 июля 1951 года.
Тут следует отметить, что при этих испытаниях использовались ракеты с двумя обозначениями: «Р-1Б» и «Р-1В». Они практически ничем не отличались друг от друга – только на «Р-1В» вместо научно-исследовательской аппаратуры монтировалась парашютная система спасения корпуса ракеты.
И снова обратимся к воспоминаниям Яздовского:
Между тем шла полным ходом подготовка ко второму пуску. Лететь должны были тот же Дезик и новая собака по кличке Лиса. Медикам показалось интересным получить информацию от Дезика второй раз, ответив на вопрос: остаются ли в организме следовые реакции на напряжения, имевшие место в первом полете?
Распорядок и программа второго полета ничем не отличались от предыдущего. 29 июля 1951 года Яздовский снова завинтил крышку люка на верхней площадке и доложил Королеву о готовности. Как и в первый раз, все шло точно по графику. На восемнадцатой минуте после пуска наблюдатели рассчитывали увидеть парашют. Но его не было. Самолетам дали команду начать поиск приземлившейся головной части ракеты с животными. Примерно через полчаса пришло сообщение, что кабина обнаружена. Автомашины с научными сотрудниками немедленно выехали на место падения. Оказалось, что головная часть ракеты падала свободно, а парашют остался нераскрытым в контейнере. Ударившись о землю, кабина разрушилась, а животные погибли. Однако данные полета, зарегистрированные автономными самописцами, уцелели и были впоследствии расшифрованы.
Так Дезик из первого космонавта стал первым погибшим космонавтом. А Цыгана было решено в полет больше не посылать, сохранив для истории. До самой смерти он жил у академика Анатолия Аркадьевича Благонравова на даче. Рассказывают, что четвероногий космонавт отличался суровым нравом и до конца дней своих был признанным лидером среди окрестных собак.
В новый экипаж назначили псов Мишку и Чижика. Их первый полет на ракете «Р-1Б» состоялся 15 августа 1951 года. Ночью исследователи с животными и аппаратурой перебазировались из монтажного корпуса на пусковую площадку. Собаки вели себя спокойно. Когда через восемнадцать минут после старта на горизонте показался парашют, из капонира раздалось дружное: «Ура-а-а!».
Полеты собак на ракетах «Р-1Б» и «Р-1В» стали реальным шагом на пути к пилотируемой космонавтике. За эту работу члены группы Владимира Ивановича Яздовского и он сам были награждены Государственными премиями.
Первая космическая
Компоновка ракеты, реализованная в «V-2», «Р-1» и «Р-2», не подходила для ракеты «Р-5», рассчитанной на дальность порядка 1000 км, поэтому пришлось пересмотреть всю конструкцию. Прежде всего следовало максимально облегчить саму ракету. Для начала отказались от тяжелого приборного отсека – приборы системы управления разместили в отсеке, который был прямым продолжением хвостового. Затем была реализована старая идея – оба топливных бака (этиловый спирт и жидкий кислород) сделали несущими, что позволило дополнительно разгрузить ракету.
Был закрыт и еще один важный вопрос. Отделяемая боеголовка «Р-5» входила в атмосферу со скоростью 3 км/с – понятно, что при этом она сильно нагревалась. Для защиты ее от термического разрушения были созданы специальные «уносимые» покрытия – избыточная тепловая энергия поглощалась за счет испарения их поверхностного слоя и отводилась потоком воздуха. Сегодня этот принцип теплозащиты широко используется в ракетно-космической технике.
В 1953 году, перед началом полигонных запусков, в филиале № 2 НИИ-88, расположенном в комплексе новых зданий под городом Загорском, провели огневые стендовые испытания с целью определения реальных температур компонентов топлива в баках ракеты, проверки двигательных систем, отработки циклограммы запуска. Впоследствии огневые испытания («прожиги») узлов и элементов новых ракет в полном сборе на стенде станут обязательными.
Первый этап запусков «Р-5» на полигоне Капустин Яр был проведен весной 1953 года. Всего было испытано в полете восемь ракет: на дальность 270, 550 и 1200 км. Второй и третий этапы испытаний начались поздней осенью 1953 года, а завершились в феврале 1955 года. Ракета показала себя очень хорошо, но пришлось дорабатывать систему радиоуправления дальностью. Проблему решили, но к тому времени «фирма» Королева переориентировалась на модификацию «Р-5» – ракету «Р-5М». Дело в том, что 12 августа 1953 года в Семипалатинске было проведено успешное испытание первого отечественного термоядерного заряда РДС-6с мощностью 400 килотонн в тротиловом эквиваленте. Советским атомщикам удалось создать заряд сравнительно небольших размеров и массой примерно в одну тонну. Теперь предстояло под этот заряд построить баллистическую ракету.
Постановление о разработке ракеты на основе «Р-5» для доставки термоядерного заряда на дальность 1200 км было выпущено 10 апреля 1954 года. Нужно было разработать новую, более короткую, коническую головную часть, которая позволяла бы уменьшить скорость ее падения на последнем участке траектории в два раза. Но это вело к сокращению общей длины ракеты и изменению ее аэродинамических характеристик, что в свою очередь влекло за собой экспериментальные работы по определению нового облика «изделия», получившего обозначение «Р-5М». Наличие же ядерного заряда вызвало необходимость повышения надежности системы управления, чтобы ошибка или повреждение в одной цепи не приводили к общему отказу. Кроме того, требовалось упростить процесс подготовки ракеты к старту и сократить число обслуживающего персонала.
Коллектив ОКБ-1 блестяще справился с задачей модернизации «Р-5». При этом был выдержан очень жесткий срок заводской отработки ракеты «Р-5М» – в течение 1954 года. Для повышения ее надежности все цепи бортовой системы управления были продублированы. Кроме того, была введена новая система аварийного подрыва – если из-за каких-либо отказов произойдет значительное отклонение ракеты от программной траектории, ее следует уничтожить в полете. Конструкторам удалось полностью автоматизировать процесс запуска, но предстартовая подготовка все еще отнимала много времени – 30 часов. Позже за счет улучшения организации работы это время сократили до 5–6 часов.
У «Р-5М» оставался серьезный и неустранимый недостаток – жидкий кислород, используемый в качестве окислителя, не позволял хранить ракету в заправленном состоянии длительное время. Для пополнения постоянно выкипающего кислорода нужно строить мощные промышленные предприятия в районах базирования ракетных частей. Подпитывать ракету окислителем необходимо было и непосредственно перед пуском – для этого возводились громоздкие стартовые сооружения. И все же армия получила оружие огромной разрушительной силы. За 10–12 минут ракета могла доставить боевой заряд, способный уничтожить большой промышленный город, на расстояние свыше тысячи километров.
2 февраля 1956 года эту возможность подтвердил контрольный запуск «Р-5М», завершивший длительный цикл испытаний. Впервые в мире баллистическая ракета пронесла через космос атомную боеголовку. Преодолев положенные 1200 км, боеголовка дошла до земли в районе Аральских Каракумов. Сработал ударный взрыватель, и чудовищный взрыв открыл ракетно-ядерную эру в истории человечества. Мощность взрыва составила более 80 килотонн в тротиловом эквиваленте, что в четыре раза превысило мощность взрыва в Хиросиме.
Никаких официальных публикаций по поводу этого исторического события не последовало. Американская разведка в то время не имела средств обнаружения ракетных пусков, поэтому факт взрыва был отмечен лишь как очередное наземное испытание атомного оружия.
На середину 1950-х годов «Р-5М» была лучшей баллистической ракетой. Поэтому не приходится удивляться, что на ее основе в «фирме» Королева быстро появились проекты «научных» ракет, нацеленных на дальнейшее изучение высших слоев атмосферы, околоземного пространства и аспектов космического полета по суборбитальной траектории до высоты порядка 500 км. Именно с «Р-5М» сам Сергей Королев связывал свои новые планы по запуску космонавта – не подопытной собаки, а человека.
Еще шли полным ходом испытания «Р-5М», а в июне 1955 года Королев подготовил отчет о своей научной деятельности, в котором как бы мимоходом упомянул о реальности создания «ракетного корабля для полетов человека на большие высоты и для исследования межпланетного пространства». В сентябре главный конструктор выступил на Юбилейной сессии, посвященной 125-летию МВТУ имени Баумана. Его доклад назывался «К вопросу о применении ракет для исследования высоких слоев атмосферы и полетов в надатмосферном пространстве». В нем Королев подводил определенный итог работам по «научным» ракетам, а главное – впервые в большой аудитории было заявлено о возможности полета «автоматически управляемой ракеты – летающей лаборатории с экспериментатором для производства наблюдений на высотах порядка 100 км». При этом рассматривался как вертикальный полет, так и полет по пологой траектории для перевозки пассажиров. В заключение своего выступления Сергей Павлович обратился с призывом, «чтобы советский человек первым совершил полет на ракете».
Несмотря на секретность, доклад Сергея Королева вызвал резонанс. Молодые ученые из Научно-исследовательского испытательного института авиационной медицины – Абрам Моисеевич Генин, Иван Иванович Касьян, Александр Дмитриевич Серяпин, Евгений Яковлевич Шепелев и Евгений Михайлович Юганов – даже написали заявление с просьбой доверить им полет в ракете.
20 апреля 1956 года состоялось совещание Междуведомственной комиссии для координации работ по исследованию верхних слоев атмосферы при президенте Академии наук СССР под председательством Анатолия Аркадьевича Благонравова и Леонида Ивановича Седова, на котором выступили с докладами Владимир Иванович Яздовский («К проблеме полета человека в верхние слои атмосферы») и Михаил Клавдиевич Тихонравов («О перспективах полета человека в верхние слои атмосферы»). Это были выступления теоретического плана, но уже тогда в докладе Яздовского прозвучала мысль о необходимости приземления пилота с помощью индивидуального парашюта, а не внутри спускаемого аппарата. В свою очередь Тихонравов считал наиболее перспективными суборбитальные полеты по пологой траектории, поскольку в этом случае перегрузки будут меньше, а время пребывания в невесомости больше. По итогам комиссия рекомендовала начать подготовку к полету человека в специальных ракетах на высоту 100 км.
В том же апреле Сергей Королев составил отдельную записку, озаглавленную «Ближайшие задачи по изучению космоса». В ней рассматривались варианты использования геофизической ракеты «Р-5А» для обеспечения полета человека в баллистической капсуле и ракетоплане.
Есть сведения, что в то же время начался первый отбор в отряд космонавтов: Яздовский и другие медики просматривали личные дела летчиков-испытателей, пытаясь выработать критерии, по которым можно будет оценивать будущих покорителей межпланетного пространства. Делалось это в секрете даже от начальства, поскольку Главнокомандующий ВВС Главный маршал авиации Павел Федорович Жигарев довольно пренебрежительно отзывался о деятельности группы Яздовского и не поощрял запуски «ракетных собак».
Однако ракете «Р-5» так и не суждено было стать пилотируемой – куда более перспективными оказались работы над ракетами, собранными по так называемой пакетной схеме.
Полигон Тюра-Там
Испытательные запуски первых советских баллистических ракет проводились на полигоне Капустин Яр в Астраханской области. Однако для многоступенчатой ракеты с межконтинентальной дальностью полета он не годился. Дело в том, что трасса полета проходила в восточном направлении – фактически через всю азиатскую часть Советского Союза. Нужно было отчуждать новые районы для падения отработавших ступеней ракет, создать новые измерительные пункты (ИПы), выбрать подходящие районы для пунктов радиоуправления полетом ракеты (РУПы), оборудовать боевые поля падения головной части в восточных районах страны (на Камчатке и в акваториях Тихого океана). Также необходимо было разработать систему транспортирования огромных блоков новой ракеты к месту старта.
17 марта 1954 года военным и промышленности было предписано к 1 января 1955 года произвести выбор места для нового полигона, а 20 мая вышло и соответствующее постановление Совета министров о проведении рекогносцировочных работ в подходящих районах. Соответственно, была образована Государственная комиссия во главе с гвардии генерал-лейтенантом артиллерии Василием Ивановичем Вознюком, начальником полигона Капустин Яр. При выборе места она руководствовалась рядом соображений: расстояние между местом старта и местом падения головной части должно быть не менее 7000 км; трасса полета не должна проходить над населенными пунктами; малонаселенные районы по трассе полета могут быть без проблем отчуждены в пользу Министерства обороны; поблизости от полигона должен находиться водоем, способный в изобилии обеспечить водой людей и технику.
В ходе обсуждения комиссия остановилась на трех основных вариантах. Первый вариант – Марийская автономная республика, где во время войны образовались огромные вырубки леса и были проложены хорошие транспортные пути. Во время детальной проработки варианта обнаружили, что он не удовлетворяет требованиям к трассе полета. Тогда взоры комиссии обратились ко второму варианту – западному побережью Каспийского моря (район Астраханской области и Дагестана). Однако выяснилось, что если новый полигон построить там, то некуда будет «приткнуть» пункты радиоуправления полетом. Из-за многочисленных гор и холмов радиолуч наземной станции управления не достигнет борта ракеты на отдельных участках ее траектории и прежде всего на наиболее важном – в первую минуту после ее отрыва от стартового стола.
Третий вариант – Казахстан, район от Аральского моря до города Кзыл-Орды – оказался наиболее пригоден для привязки полигона. Там нашлось три подходящих места для строительства: берег Аральского моря, железнодорожные разъезды Байхожа и Тюра-Там. Комиссия выбрала последнее. Во-первых, через Тюра-Там проходила железная дорога Москва – Ташкент, а рядом текла река Сырдарья. Во-вторых, в тридцати километрах от станции располагался небольшой карьер, к которому вела готовая узкоколейная ветка. При окончательном выборе члены комиссии учли и пожелания Сергея Павловича Королева – в то время он уже планировал запуск искусственных спутников. Из рассмотренных вариантов полигон в Казахстане был самым южным. Следовательно, с большей эффективностью можно было использовать центробежную силу вращения Земли, а это немаловажно именно при выведении аппаратов в космическое пространство.
Постановление Совета министров «О новом полигоне для Министерства обороны СССР» было подписано 12 февраля 1955 года, однако сроки, определенные правительством, были столь жесткие, что за месяц до этого на станцию Тюра-Там прибыл первый взвод военных строителей. Его возглавлял старший лейтенант Игорь Николаевич Денежкин. Он представлял 130-е Управление инженерных работ подполковника Георгия Максимовича Шубникова, входящее в Главное управление специального строительства Министерства обороны. Задачей взвода Денежкина являлась подготовка железнодорожных путей для приема вагонов со стройматериалами и спецпоезда из Капустина Яра.
Хотя Тюра-Там подходил ракетчикам по всем параметрам, освоить эту необжитую местность было очень трудно. Летом температура воздуха поднималась здесь до +45 °С в тени, начинались пыльные бури. Зимой стояли морозы до -36 °С, дули сильные ветры. Сам поселок Тюра-Там производил унылое впечатление: небольшое здание вокзала, водонапорная башня, два двухэтажных домика железнодорожников, несколько мазанок и юрт. А вокруг – ровная пустынная степь, такыры, солончаки, пески, колючки.
Первые строители разместились в палатках. Весь январь и февраль бушевали метели. Морозы и снежные заносы сильно затруднили работу, но «денежкинцы» шаг за шагом упорно продвигались вперед. А еще они сделали большое дело – за два зимних месяца выкололи из Сырдарьи несколько тысяч кубометров льда и засыпали его толстым слоем опилок. В знойное лето 1955 года ледник спас от гниения сотни тонн мяса и других продуктов, предотвратив эпидемию желудочных болезней.
В мае на полигон, получивший условное название «Тайга», прибыл начальник строительства Георгий Шубников. С этого момента темпы и масштаб стройки нарастали непрерывно. К станции Тюра-Там подходили эшелон за эшелоном. Бывало, что за один день маленький разъезд принимал до тысячи вагонов. Над грунтовыми дорогами стояла сплошная стена мелкой пыли, из-за чего машины двигались с зажженными фарами в солнечный день. Бытовые условия были ужасны. Старший офицерский состав жил в вагонах, младший селился в землянках. Питались консервами и сухарями. Очищенной воды не хватало для питья и приготовления пищи, не говоря уже о санитарных нуждах. Навесы, под которыми военнослужащие обедали, плохо защищали от палящего солнца, туч пыли и вездесущих насекомых. Песок скрипел на зубах, набивался в рот. Несмотря на бытовой «ад», работа кипела вовсю. Строители прокладывали «бетонку», рыли котлованы, возводили цементный завод.
Организационная структура полигона была определена 2 июня 1955 года директивой Генерального штаба Вооруженных сил СССР4. Тогда же будущему космодрому было присвоено официальное название – 5-й Научно-исследовательский полигон Министерства обороны (НИИП-5 МО). Первым его начальником был назначен генерал-лейтенант Алексей Иванович Нестеренко. Главным инженером проекта строительных конструкций стал Алексей Алексеевич Ниточкин. В том году штат полигона составил 1900 военнослужащих и 664 вольнонаемных работников. Однако реально на первом этапе строительства было задействовано свыше двадцати тысяч солдат и офицеров.
20 июля на полигоне Тюра-Там началось возведение «объекта 135» – стартового ракетного комплекса, который сами строители называли «Площадкой номер один» или «Стадионом». Через несколько лет его назовут «Гагаринским стартом».
При строительстве комплекса не обошлось без проблем. Буквально за несколько дней до его начала место старта по требованию «маскировщиков» из Генерального штаба было перенесено с возвышения в низину. Но после начала строительства выяснилось, что существующие данные геологоразведки не могут быть применены к новому положению: вместо песка там были глины, а под ними – подземное озеро. Неожиданные препятствия могли сорвать заданные сроки, поэтому проект пришлось дорабатывать прямо по ходу, приспосабливая к новым условиям.
Пункт управления предстартовыми операциями и запуском ракеты находился в подземном бункере на расстоянии 200 м от старта и на глубине около 8 м. В самом большом из пяти помещений, снабженном двумя морскими перископами, вдоль стен были установлены пульты телеметрического контроля. Второе большое помещение предназначалось для членов Государственной комиссии по испытаниям, почетных гостей и главных конструкторов; в нем также находились два перископа. В остальных помещениях бункера была размещена контрольная аппаратура систем телеметрии, управления заправкой, стартовыми механизмами, вспомогательные комнаты для связистов и охраны.
Рядом с полигоном рос город: 5 мая 1955 года состоялась закладка первого здания. В разное время он назывался по-разному: поселок Заря, поселок Ленинский, город Ленинск. Сегодня мы его знаем под названием Байконур. Изначально город закладывали для пяти тысяч человек постоянного персонала. Проектанты ошиблись, не подозревая, что очень скоро численность населения на порядок превысит проектную.
Великолепная «семерка»
Собирать ракеты в пакет предложил Михаил Клавдиевич Тихонравов. Разочарованный тем, что его проект «ВР-190» («Победа») в НИИ-4 поменяли на «Ракетный зонд», конструктор, обладая полномочиями заместителя начальника института, организовал новый отдел, который должен был заниматься многоступенчатыми ракетами, соединенными не последовательно, а параллельно – в пакет.
Идея появилась не на пустом месте. Дело в том, что привычная схема последовательного расположения ступеней, несмотря на видимую простоту, имела свои недостатки. Прежде всего не была решена задача запуска двигателя второй ступени во время полета. Теоретикам она казалась малосущественной, но практики долго не знали, как к ней подступиться. Второй существенный момент – оценочные расчеты показывали, что высота ракеты, сделанной по последовательной схеме и при этом способной развить первую космическую скорость, будет поистине гигантской: придется строить огромную монтажную башню, а сама ракета от увеличения длины вовсе не станет прочнее и надежнее.
Пытаясь решить очевидные проблемы, Тихонравов обратился к трудам Константина Циолковского, которого безмерно уважал, и в работе «Наибольшая скорость ракеты» (1935) нашел описание «эскадры ракет». Интерпретация идеи, предложенная Тихонравовым, состояла в том, чтобы запускаемые одновременно ракеты, имеющие, по Циолковскому, только гидравлические связи, снабдить дополнительно механическими связями, объединив в один пакет. В такой схеме запуск двигателей всех ракет осуществляется одномоментно на старте, топливо к ним подается сначала от одной ракеты, которая после опустошения отваливается, затем от другой и так далее.
Пакет ракет не имеет ограничений по дальности полета, то есть сначала задаешь дальность, а потом проектируешь под нее пакет. Однако в то время не существовало теории оптимального выбора основных конструктивно-баллистических параметров таких сложных агрегатов – именно ее и предстояло создать новому отделу, учрежденному Тихонравовым. В 1947 году ракетчики еще не располагали мощными электронно-вычислительными машинами, поэтому все необходимые расчеты приходилось выполнять на арифмометрах. Тем не менее к концу года был выпущен предварительный отчет по теории составных ракет, включая анализ пакетных схем.
Тихонравов внимательно следил за работой отдела. Результаты ему так понравились, что он решил доложить их на ученом совете НИИ-4. Оригинальную идею встретили настороженно. Скептики тут же уцепились за плохую аэродинамику соединения ракет, за уязвимость механических соединений. Но Тихонравов верил в осуществимость проекта и 14 июля 1948 года в Академии артиллерийских наук прочитал расширенный доклад «Пути осуществления больших дальностей стрельбы ракетами». Выступление вызвало бурю негодования – мало кто из специалистов поверил в практическую возможность достижения дальностей свыше 1000 км с помощью баллистических ракет. Поэтому сообщение Тихонравова о том, что пакет способен достичь любых дальностей и даже вывести на орбиту искусственный спутник Земли, взбудоражило зал. По иронии судьбы, среди яростных критиков были и те, кто стал впоследствии видными учеными в области космонавтики.
Исторически значимый доклад чуть было не стал катастрофой для научной карьеры Тихонравова. Отдел тут же расформировали как «занимающийся неактуальными проблемами». Самого Михаила Клавдиевича сняли с должности заместителя директора института, низведя до научного консультанта. Тогда в его судьбу вмешался Сергей Павлович Королев. В декабре 1949 года он выдал НИИ-4 официальный заказ на выполнение работы по теме «Исследование возможностей и целесообразности создания составных ракет дальнего действия типа „пакет“». В записке была прямо сформулирована цель исследования – «сравнение возможностей достижения больших дальностей (порядка 10 000 км) с помощью одиночных и составных (последовательных и по типу „пакет“) ракет дальнего действия с целью выбора рационального направления работ в области дальнобойных ракет».
Тихонравову после получения заказа не только вернули тему, но и позволили сформировать большую группу для научно-исследовательской работы. В марте 1950 года он сделал новый доклад – «Ракетные пакеты и перспективы их развития». Тогда прозвучало, что по техническому заданию Королева группой был рассмотрен двухступенчатый пакет из трех больших баллистических ракет и доказано, что такой пакет может не только доставить тяжелую боевую часть на любую дальность, но и вывести на орбиту спутник, масса которого может оказаться достаточной для полета на нем человека. На этот раз доклад выслушали внимательно, хотя в последовавшей дискуссии по-прежнему преобладали саркастические интонации.
Работы по изучению различных проблем создания составных ракет продолжались в группе до 1953 года. Результаты исследований регулярно высылались в бюро Королева. Сергею Павловичу особенно нравилась схема простейшего пакета, и он, видя, что группа Тихонравова не справляется по времени, заказал оптимизацию этой схемы в Отделении прикладной математики имени Стеклова.
В конечном итоге Михаил Тихонравов отправил правительству два письма, в которых аргументированно излагались перспективы применения составных ракет для достижения межконтинентальной дальности. Ответом стало постановление, которое Иосиф Сталин подписал незадолго до своей смерти – 13 февраля 1953 года. В тексте задавалась тема «Т-1» – «Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000–8000 км». Цель исследований – разработка эскизного проекта ракеты дальнего действия массой до 170 т, снабженной отделяющейся головной частью массой 3 т.
Позднее, в октябре 1953 года, проектное задание было изменено: массу головной части увеличена до 5,5 т при сохранении дальности полета. Последнее решение приняли под влиянием неофициальной информации о техническом облике термоядерных зарядов нового поколения, которую предоставил один из ведущих специалистов в этой области – будущий академик Андрей Дмитриевич Сахаров. Позднее выяснилось, что масса такого заряда может быть многократно уменьшена. Однако двигатели для ракеты уже разрабатывались, и запас по тяге, который они давали, впоследствии сыграл решающую роль в реализации космических планов.
В декабре 1953 года в ОКБ-1 был подготовлен проект постановления о создании баллистической ракеты большой дальности «7Р» (позже – «Р-7»). Среди прочего в его тексте предлагалось применить ракету «7Р» для запусков искусственных спутников Земли и космических аппаратов к другим планетам. В январе 1954 года прошли совещания главных конструкторов, на которых были сформулированы технические требования к «7Р», согласованы основные тактико-технические характеристики, этапы конструирования и испытаний.
Наконец 20 мая 1954 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 956-408сс о разработке, изготовлении и испытаниях межконтинентальной ракеты «Р-7». Начался этап эскизного проектирования. При этом сотрудники ОКБ-1 рассмотрели более полусотни вариантов компоновки пакета. В конечном итоге остановились на не самом оптимальном из возможных, но позволявшем использовать многие существовавшие технологические наработки.
Пакет ракеты «Р-7» состоял из пяти блоков (фактически – одноступенчатых ракет): центрального блока «А» и четырех симметрично окружавших его конических боковых блоков «Б», «В», «Г» и «Д». Двигатели всех блоков запускались на старте одновременно. После опустошения топливных баков боковые блоки отделялись (первая ступень), а центральный блок (вторая ступень) продолжал полет. При этом внутренняя компоновка блоков была подобна компоновке ракеты «Р-5», что значительно упрощало работу конструкторам и технологам. Новизну для них представляли лишь узлы связей блоков и магистралей перекачки топлива. Основные компоненты топлива располагались в нижнем (горючее) и верхнем (окислитель) баках каждого блока. Вспомогательные компоненты (жидкий азот для наддува баков и перекись водорода для привода турбонасосного агрегата) размещались в торовых баках непосредственно над рамой двигателя.
Разумеется, в ходе эскизного проектирования пришлось определиться с двигателями. За их создание взялось Опытно-конструкторское бюро № 456 (ОКБ-456), разместившееся на базе авиазавода в подмосковном городе Химки и возглавляемое замечательным ученым Валентином Петровичем Глушко.
Первой задачей бюро Глушко после войны стало конструирование двигателей «РД-100», в точности воспроизводящих двигатели «А-4» («V-2»). Разумеется, сначала предстояло развернуть производственную базу – заброшенный завод в Химках был восстановлен и переоборудован под новые задачи. Понимая, что воспроизведением немецкого опыта работа не ограничится, Глушко подошел к делу с размахом. На территории завода были созданы научно-исследовательская лаборатория, комплекс стендового оборудования и испытательная станция. Первый колышек под строительство будущей станции был забит в сентябре 1947 года в непосредственной близости от бюро – на относительно высоком откосе оврага, в излучине речки Химки. Больших перепадов высот, необходимых для свободного горения факела, здесь найти не удалось, поэтому Глушко предложил конструкцию наклонного стенда. Строительство велось быстрыми темпами, и к маю 1948 года монтаж стенда и кабины управления был завершен. 24 мая 1948 года на стенде состоялся успешный «прожиг» двигателя «РД-100», что является историческим событием для отечественного ракетостроения.
Когда пришло время выбрать компоненты топлива для «Р-7», Глушко оказался перед трудным выбором. Увеличение размеров спиртового двигателя уже не давало требуемого эффекта, что показали работы над двигателем «РД-101» для ракеты «Р-2» и двигателем «РД-103М» для ракеты «Р-5М». Было ясно, что пора переходить на керосин, который более калориен и столь же хорошо освоен промышленностью. Однако при таком переходе возникали серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на тысячу градусов выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже, а ведь именно горючим приходится охлаждать стенки камеры сгорания, если в качестве окислителя используется быстро испаряющийся кислород. Задача охлаждения осложнялась еще и тем, что для обеспечения оптимальных характеристик керосинового двигателя необходимо поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых аналогах.
Поделиться книгой: