Первые в космосе. Шаг в неизвестность

Это открытие стало большой научной сенсацией. Для космонавтики оно имело важное практическое значение. Космические аппараты, орбиты которых проходили сквозь радиационные пояса, получали значительное облучение, в частности разрушение структуры фотоэлектронных преобразователей солнечных батарей. Для пилотируемых космических аппаратов длительное пребывание в этих поясах вообще считается недопустимым.

После опубликования открытий Ван Аллена решили, пусть с опозданием, исправить ошибку, допущенную по вине отказа запоминающего устройства на третьем спутнике. В нашей литературе радиационные пояса стали называть поясами Ван Аллена – Вернова.

Эта история была хорошим уроком для ученых, показавшим, насколько необходима надежная работа приборов непосредственного измерения и бортовых служебных систем для хранения и передачи на Землю полученных ими данных. К сожалению, надежность приборов для научных исследований и в последующие годы оставалась слабым местом нашей космонавтики».

Помимо научных результатов, первые советские спутники произвели колоссальный эффект, в корне изменив расклад сил на геополитической арене. Хотя американцам удалось запустить на орбиту сначала «Explorer», а потом и «Vanguard» (их масса – 13,9 и 1,47 кг соответственно), на фоне даже самого легкого «ПС» (83,6 кг) они просто терялись. Никита Сергеевич Хрущев иронизировал по этому поводу: «США придется запустить много спутников размером с апельсин, чтобы догнать Советский Союз».

Тем не менее американские военные специалисты, понимая свое отставание, собирались не только быстро догнать, но и обогнать советских конкурентов. В апреле того же 1958 года Управление баллистических ракет ВВС США выпустило первый долгосрочный план развития пилотируемых космических программ. Программа должна была осуществляться в четыре этапа. Первая этап, названный «Человек в космосе как можно скорее» («Man-in-Space-Soonest»), предусматривал подготовку и реализацию запуска обитаемой капсулы на орбиту: планировалось, что первоначально в космос будут запущены подопытные обезьяны, а лишь потом полетит человек. На втором этапе, «Человек в космосе осваивается» («Man-in-Space-Sophisticated»), планировалось подготовить и запустить более тяжелую пилотируемую капсулу, способную находиться на орбите не менее 14 дней, – фактически орбитальную станцию. Третий этап, «Лунная разведка» («Lunar Reconnaissance»), подразумевал мягкую посадку автоматической станции с научным оборудованием и телекамерой на Луну. В ходе реализации четвертого этапа, «Высадка человека на Луне и возвращение» («Manned Lunar Landing and Return»), инженеры собирались построить огромный космический корабль, способный не только подняться в космос, но и облететь Луну, совершить мягкую посадку на ее поверхность, после чего вернуться назад. В меморандуме к программе прямым текстом говорилось, что первый этап может быть завершен уже к октябрю 1960 года. Интересно, что альтернативная космическая программа, вошедшая в историю как «Mercury», предусматривала полет американца на орбиту еще раньше – в течение первой половины 1960 года.

Как известно, ни один из этих планов не был реализован, в том числе и потому, что советские ракетчики и ученые приготовили своим соперникам еще множество удивительных сюрпризов.

Объект «Е»

Вклад Сергея Павловича Королева в дело создания космических ракет-носителей и первых спутников высоко оценили в научном мире. 20 июня 1958 года состоялось общее собрание Академии наук СССР, на котором главный конструктор был избран действительным членом (академиком) Отделения технических наук по специальности «Механика».

Сбылась его давняя мечта – отныне Королев мог спокойно заниматься космонавтикой. Правительство и ученые признали, что развитие этой новейшей области человеческой деятельности не менее важно, чем создание грозного оружия, обеспечивающего обороноспособность страны. И следующим этапом для Королева стала Луна.

Формирование конкретных советских планов по освоению Луны началось с письма, которое 28 января 1958 года Сергей Королев и Мстислав Келдыш направили в Центральный комитет КПСС. В тексте были сформулированы два главных пункта лунной программы: во-первых, попадание в видимую поверхность Луны, а во-вторых, облет Луны и фотографирование ее обратной стороны. Программа была одобрена Никитой Хрущевым, после чего началось воплощение проекта в реальные разработки.

В рамках программы рассматривалось несколько типов лунных станций: «Е-1» («Луна-А») для попадания в Луну с доставкой на ее поверхность вымпела СССР (при скорости прилунения более 3 км/с); «Е-2» («Луна-Б») для облета Луны и фотографирования ее обратной стороны с передачей изображения по радиоканалу на Землю; «Е-3» («Луна-В») для попадания в Луну с фиксацией события яркой вспышкой на поверхности; «Е-4» («Луна-Д») для попадания в Луну с применением термоядерного заряда.

Конструкторам предстояло преодолеть серьезное препятствие – чтобы вывести искусственный объект с околоземной орбиты на трассу к Луне, необходимо поднять его скорость с первой космической (7,91 км/с) до второй (11,2 км/с). Для выполнения этой задачи двух ступеней «Р-7» уже не хватало, требовалась третья ступень (разгонный блок).

Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР № 343-166сс «О создании объекта „Е“» от 20 марта 1958 года предусматривалась разработка лунной станции и трехступенчатого носителя на основе серийной межконтинентальной ракеты «Р-7А» с целью достижения второй космической скорости и доставки станции на Луну (первый вариант) или облета ею Луны (второй вариант). Время на проектно-конструкторскую разработку, изготовление и отработку вновь было минимальным из возможных – Сергей Королев привычно опасался, что его опередят американские конкуренты.

Проект двигателя третьей ступени, названной блоком «Е», предложило воронежское Опытно-конструкторское бюро № 154 (ОКБ-154) под руководством Семена Ариевича Косберга. Двигатель «РО-5» (или «РД-0105»), работающий на привычных компонентах кислород – керосин, был создан и испытан в кратчайшие сроки – всего за девять месяцев! Рекорд объясняется тем, что у Косберга имелись в наличии почти все элементы для его сборки и тестирования, полученные в ходе работы над «Р-7».

Блок «Е» стартовал с центрального блока «А» (второй ступени) ракеты-носителя в «горячем» режиме, то есть двигатели блока в тот момент еще работали. Было понятно, что случайное повреждение центрального блока факелом может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому сверху на блоке «А» установили отражатель с жаростойким покрытием и ферменный переходный отсек.

После того, как вся эта кропотливая работа была завершена, 2 сентября 1958 года вышло постановление № 1014-483сс о пусках станций к Луне начиная с текущего месяца. Столь скорому появлению документа способствовали усилия американцев по завоеванию приоритетов в освоении космического пространства. Упустив первенство на этапе спутников, они ударно разработали космический аппарат «Pioneer», предназначенный для изучения Луны и окололунного пространства. 17 августа 1958 года с мыса Канаверал был даже осуществлен пуск аппарата этой серии массой 38 кг, однако взрыв ракеты «Thor» на 77-й секунде прервал его полет.

Советская межпланетная станция «Е-1», разработанная группой Глеба Юрьевича Максимова, была намного тяжелее (187 кг) и конструктивно походила на первый простейший спутник, представляя собой сферический контейнер из двух алюминиево-магниевых полусфер радиусом 400 мм, соединенных 48 болтами через шпангоуты. На верхней полусфере размещались четыре стержневые антенны радиопередатчика, две протонные ловушки для обнаружения межпланетного газа и два пьезоэлектрических «микрофона» для регистрации ударов метеоритных частиц. Полый алюминиевый штырь на полюсе верхней полусферы нес датчик для измерения магнитного поля Луны. На нижней полусфере размещались еще две протонные ловушки и две ленточные антенны радиопередатчика. Внутри контейнера на приборной раме закрепили два радиопередатчика, блоки приемников и телеметрии, научную аппаратуру и батареи.

Несмотря на тщательную отработку всех элементов космической системы, на начальном этапе советских ученых и конструкторов ждало разочарование. При пуске 23 сентября 1958 года станция «Е-1» погибла в результате развала ракетного пакета на 87-й секунде полета. 11 октября состоялся новый старт, и снова неудача: на 104-й секунде ракета разрушилась из-за возникновения резонансных вибраций конструкции от пульсаций давления в двигателях. Гибелью носителя закончился и пуск 4 декабря – тяга двигателей резко упала, поэтому аварийная система выключила их.

Только 2 января 1959 года к Луне стартовала ракета «Р-7А» с «Е-1», получившим в сообщении ТАСС название «Первая космическая ракета», а в печати – «Лунник» и «Мечта». Впервые в истории человечества рукотворный объект превысил вторую космическую скорость, развив 11,4 км/с.

После выключения двигателя блока «Е» произошло отделение станции. Дальнейший полет продолжали уже два тела – через 34 часа после старта они миновали цель на расстоянии 6400 км, проскочив расчетную точку раньше Луны, и вышли на гелиоцентрическую орбиту. Причиной «промаха» стало обычное разгильдяйство, связанное с празднованием Нового года. Представитель разработчика системы радиоуправления, выставляя 1 января плоскость антенн, ошибся по углу места на 2°, выставив 44° вместо 42°. Его никто не проконтролировал – «влияние» праздника. Во время полета данные от пеленгатора в счетно-решающее устройство поступали исправно, но параметр по углу места все время шел с ошибкой, воспринимаясь как отклонение ракеты вниз от расчетной траектории. Поэтому счетно-решающее устройство не выключало двигатель центрального блока, ожидая, пока данные по углу места не придут в пределы допуска. В результате двигатель отработал до исчерпания топлива, и блок «Е» стартовал из случайного района.

Впрочем, из любой оплошности всегда можно извлечь выгоду. Благодаря тому, что станция улетела в космос, удалось выяснить практическую дальность действия систем Командно-измерительного комплекса: она составила около 500 000 км. А советские официальные лица, не моргнув глазом, заявили, что полет мимо Луны был задуман изначально. Станция «Е-1» была названа «Луной-1» и объявлена «первой искусственной планетой Солнечной системы». Американцы смогли осуществить похожий запуск только через два месяца – 3 марта 1959 года американский аппарат «Pioneer 4» стал второй искусственной планетой.

Среди других научных результатов, полученных с помощью приборов, установленных на «Луне-1», были и такие, которые непосредственно затрагивали перспективы будущих пилотируемых межпланетных полетов. Например, в отчете, подготовленном 22 января, то есть через двадцать дней после старта «Е-1», для членов ЦК КПСС, находим следующий пассаж:

«По результатам измерений космических лучей получены новые данные, показывающие, что в межпланетном пространстве на очень больших расстояниях от Земли интенсивность космического излучения постоянна с точностью до 20 %. На высоте 2000 км зарегистрирована доза космического излучения порядка рентгена в час, а на высоте 100 000 км суммарная ионизация составляет 6×10-4 рентгена в час. <…>

По космическим лучам получены результаты большого научного значения. Полученные результаты позволяют уже сейчас оценить дозу вредного облучения живого организма, находящегося в межпланетном пространстве. Эта доза, по-видимому, не может привести к катастрофически вредным воздействиям. Зоны опасного воздействия расположены вблизи небесных тел, имеющих магнитное поле.

Человек, находящийся вне опасной зоны в межпланетном пространстве, может получить смертельную дозу облучения порядка 500 рентген в течение 50 лет.

Полученные выводы нуждаются в дальнейшем уточнении, так как, по данным наземных станций регистрации космических лучей, один раз в несколько лет наблюдаются большие возрастания интенсивности космических лучей, что может привести к значительному облучению».

Позднее, с учетом итогов полета станции «Луна-1» и появившейся возможности увеличить полезную нагрузку ракеты-носителя, в конструкцию самой станции были внесены небольшие изменения, модернизированы аппаратура станции и блока «Е». В частности, был установлен более чувствительный магнитометр. Кроме того, на станции размещалось не один, а два металлических шара с вымпелами. После модернизации она получила индекс «Е-1А».

Первая «Е-1А» была запущена 18 июня 1959 года. На 153-й секунде полета, на этапе работы второй ступени (центрального блока «А»), произошел отказ инерциальной системы, и по команде с Земли ракета была подорвана.

Для подстраховки от возможных неудач к осенним стартам были подготовлены две ракеты-носителя и три одинаковые станции. Очередной запуск был запланирован на 6 сентября 1959 года, но из-за сброса автоматики при наземной подготовке был отменен. Следующую попытку предприняли 8 сентября – проблемы с наддувом бака окислителя заставили отменить и этот старт. Третий раз станция «Е-1А» могла быть запущена 9 сентября 1959 года, но уже после зажигания команда «Главная» не прошла, и ракету сняли со старта.

Станция «Е-1А», получившая название «Луна-2», была запущена 12 сентября 1959 года. Она выполнила историческую миссию, впервые перелетев с Земли на другое небесное тело. Попадание в Луну было зафиксировано 14 сентября 1959 года в 00:02:24 по московскому времени. Вымпелы упали в районе Болота Гниения, в западной части Моря Дождей, в 800 км от центра видимого диска. Сейчас этот район называется Заливом Лунника.

Удачный «выстрел» в Луну оказался очень кстати. 15 сентября 1959 года, на следующий день после триумфа «Луны-2», Хрущев был с визитом в США и подарил американскому президенту Дуайту Эйзенхауэру точную копию исторического вымпела и золотой значок, изготовленный специально в честь этого события. Выступая перед американцами, Хрущев сказал: «Мы не сомневаемся в том, что замечательные ученые, инженеры и рабочие Соединенных Штатов Америки, которые работают в области завоевания космоса, также доставят свой вымпел на Луну. Советский вымпел, как старожил Луны, будет приветствовать ваш вымпел, и они будут жить в мире и дружбе, как и мы с вами на Земле должны жить в мире и дружбе, как должны жить в мире и дружбе все народы, населяющие нашу общую мать-землю, которая так щедро вознаграждает нас своими дарами…»

Запуски научно-исследовательских станций к Луне были, без сомнения, важнейшей задачей, решение которой позволило советским ученым завоевать целый ворох исторических приоритетов. Но не менее значимым достижением по итогам реализации программы создания «Объекта Е» стало расширение возможностей ракетно-космической техники: «Р-7» стала трехступенчатой и могла теперь забрасывать полезный груз в межпланетное пространство, развивая вторую космическую скорость на финальном участке активной части траектории, а ее третью ступень (то есть разгонный блок «Е») можно было использовать в том числе для выведения на орбиту кораблей с космонавтами на борту.

1959 год. Космонавт Икс

Опасная пустота

До начала ХХ века о природных условиях внеземного пространства и факторах космического полета наука имела весьма противоречивые сведения. Разумеется, было уже известно, что между планетами царит пустота, но при этом, например, считалось, что метеороидов и комет намного больше, чем в действительности, и что именно они будут главной угрозой межпланетным путешествиям. С другой стороны, никто не подозревал о радиационной опасности, которая считается главной проблемой сегодня, а влияние перегрузок и невесомости вообще не учитывалось – достаточно вспомнить фантастическую дилогию Жюля Верна о полете внутри пушечного снаряда вокруг Луны.

Вероятно, первым, кто задумался о том, что перегрузки, возникающие при старте и торможении в атмосфере, и динамическая невесомость, возникающая при свободном космическом полете, могут усложнить осуществление межпланетных путешествий, был все тот же основоположник Константин Эдуардович Циолковский. Правда, в этом отношении он был оптимистом и полагал, что перегрузки вполне реально преодолеть, поместив пилотов межпланетного корабля в резервуары с жидкостью соответствующей плотности, а к невесомости человек привыкнет, как привыкают к плаванию, и она может оказаться даже полезной для здоровья. В целом этот оптимизм сохранили и другие отечественные ученые, занимавшиеся теоретической космонавтикой, хотя они, конечно, не могли игнорировать исследования западных коллег, которые куда осторожнее оценивали перспективы переносимости факторов космического полета.

Первые опыты по раскрутке насекомых и животных в примитивных центрифугах (Циолковский, Гарсо, Рынин) показали, что те способны выдерживать весьма значительные перегрузки без вреда для здоровья. С появлением авиации, в том числе морского базирования, началось изучение действия перегрузок на летчиков. Например, при одном из экспериментальных полетов немецкого самолета «F.6», совершенном в 1928 году, при резком выходе из пике возникло ускорение 10,5 g – пилот, конечно, выжил, но на месяц попал в больницу с конъюнктивитом глаз и нервным расстройством, вызванным капиллярными кровоизлияниями в мозгу. Причем в других случаях, когда кратковременное ускорение не превышало 9 g, каких-то негативных физиологических эффектов не отмечалось.

Позднее появились самолетные катапульты, а затем и специальные центрифуги для тренировки летчиков, поэтому к началу космической эры был накоплен значительный материал по воздействию перегрузок на человеческий организм. Об этом свидетельствует, например, обзорная статья доктора Алана Э. Слейтера «Медицинские и биологические проблемы» в английском научном сборнике «Space Research and Exploration», опубликованном на языке оригинала в 1957 года, а через два года изданном на русском языке под названием «Исследование мирового пространства». В отношении перегрузок Слейтер конкретен: длительную перегрузку человек способен выносить довольно долго, оставаясь дееспособным, если она не превышает 5 g, а в лежачем положении – 7 g. Кроме того, если речь идет о кратковременных перегрузках, то оказывается, что можно без потери сознания и без какого-либо вреда для здоровья выдержать до 12,5 g. Остается только определить оптимальную позу, при которой они переносятся легче всего, чем медицина и занималась вплоть до первых космических полетов, хотя и не успела к тому времени эту проблему окончательно разрешить. Таким образом, перегрузки, испытанные первыми космонавтами при старте и при возвращении на Землю, не были чем-то новым ни для них самих, ни для специалистов, готовивших их к полету.

Совсем другое дело – невесомость, ведь ее длительное действие практически невозможно воспроизвести на Земле. Давайте проследим, как менялись представления о невесомости, по работам, опубликованным в открытой печати.

Отдельное внимание этому фактору космического полета уделял авторитетный советский теоретик Ари Абрамович Штернфельд. Вот что он писал в своей статье «Межпланетные путешествия и физиология человека» (1938): «Мы знаем, что отсутствие перегрузки в течение нескольких секунд вполне безвредно. Однако, оценивая условия межпланетного путешествия, которое может длиться целые годы, мы можем лишь строить более или менее обоснованные гипотезы, касающиеся самочувствия пассажиров. Можно думать, что сердце будет действовать нормально, поскольку деятельность его сходна с механической работой насоса с замкнутым циклом, и ему приходится лишь преодолевать сопротивление трения крови о стенки вен, а это сопротивление почти не зависит от внешнего давления. Вопросы дыхания представляются более сложными. Например, при кратковременном падении обычно наблюдается задержка дыхания, если же падение будет длиться долго, то, несомненно, потребуется применение приборов для искусственного дыхания. <…> В обычных условиях физиологические процессы совершаются при любых положениях тела – стоячем, сидячем и лежачем, и изменение направления силы тяжести не оказывает на них существенного влияния. Известно, однако, что очень трудно долгое время держать голову опущенной ниже туловища. Это показывает, что при некоторых необычных положениях тела сила тяжести оказывает вредное влияние на организм, но, с другой стороны, нельзя утверждать, что для других положений тела наличие тяжести необходимо. <…> Итак, в нашем распоряжении еще нет опытных доказательств того, что человек будет чувствовать себя вполне нормально при отсутствии перегрузки. Вполне возможно, что для этого придется применить те или иные меры медицинского характера, которые, впрочем, не устраняют опасности атрофии большинства мышц».

В послевоенное время с развитием реактивной авиации появилась возможность изучать динамическую невесомость более предметно, ведь она возникает в самолете, летящем по параболе, а чем выше парабола, тем дольше продолжается состояние невесомости. Однако проведенные эксперименты давали неоднозначный результат. Например, во время пикирования в течение 15–20 секунд пилот «F-80E», совершавший эксперимент, почувствовал нарушение координации движений и был дезориентирован. При этом, правда, он утверждал, что повторные эксперименты давались легче, то есть вырабатывалась своего рода «привычка».

Физиологи Игорь Сергеевич Балаховский и Виктор Борисович Малкин сообщали в статье «Биологические проблемы межпланетных полетов» (1956): «Вопрос о том, какое влияние на человека будет оказывать отсутствие силы земного тяготения, особенно труден в связи с крайней сложностью воспроизведения в эксперименте условий невесомости. Разрешение этого вопроса имеет большое значение, так как вскоре после взлета ракеты, сразу же после выключения двигателей, астронавты окажутся в условиях невесомости, в которых им придется находиться длительное время. Что же может произойти в этих условиях с человеком? Было высказано много предположений. Некоторые физиологи на основании теоретических представлений сомневались в возможности жизни человека в этих условиях. Так, немецкий кардиолог Лангер высказал мнение, что в условиях полного отсутствия силы тяжести жизнь может продолжаться только несколько минут, так как неизбежно возникнут глубокие расстройства кровообращения из-за нарушения его нервной регуляции; кровь потеряет вес и не будет оказывать давление на стенки сосудов, где расположены специальные нервные окончания, чувствительные к изменению кровяного давления (барорецепторы). При этом не будет также давления крови в полостях сердца во время его расслабления, что может привести к нарушению нормальной сердечной деятельности. Большинство исследователей все же считает, что жизнь в условиях невесомости возможна и что организм сумеет приспособиться к новым условиям существования. Однако в процессе приспособления могут возникнуть нарушения деятельности центральной нервной системы, связанные с тем, что она не будет получать сигналов от нервных окончаний, расположенных в коже и мышцах, а также в специальном органе равновесия – лабиринте (находится во внутреннем ухе), которые в нормальных условиях „сообщают“ о положении тела и его отдельных частей. При этом возможно расстройство регуляции мышечного тонуса, нарушение ориентации в пространстве, возникновение синдрома „воздушной болезни“ – головокружения и тошноты, а также расстройства сна».

О возможных проблемах писал в 1957 году вышеупомянутый Алан Э. Слейтер: «Наибольшая продолжительность невесомости, достигнутая до настоящего времени, была получена летчиками ракетных самолетов, в частности Чарльзом Егером. <…> По заявлению Х. Хабера, Егер „не использовал все 32 секунды невесомости, которые способен дать тот тип самолета, на котором он совершал полеты. Через 8–10 секунд он почувствовал, что его голова становится тяжелой, и начались первые нарушения ориентировки. На 13-й секунде невесомости у него появилось ощущение медленного вращения в неопределенном направлении. После 15 секунд он потерял ориентировку в пространстве и вышел из параболы“. По заявлению самого Егера: „На какое-то время, которое кажется целым часом, вы оказываетесь в состоянии, когда не можете определить свое положение относительно какого-либо предмета“. С тех пор в США был осуществлен на реактивных самолетах ряд испытаний такого рода, описанных Гератоволем. В этих испытаниях 16 человек были подвергнуты действию невесомости в течение времени от 10 до 30 сек, причем некоторые полеты совершались по параболической кривой вверх и вниз, а часть – только вдоль нисходящей ветви такой кривой. Довольно неожиданным оказалось то, что в действительности восьмерым из испытуемых ощущение показалось приятным, для троих оно было безразличным, и у пятерых появились симптомы воздушной болезни. Таким образом, в настоящее время мы знаем, что некоторые люди могут переносить невесомость в течение целых полминуты, тогда как другие перестают ее переносить уже после первой четверти минуты. Но что случится в длительном межпланетном путешествии? В настоящее время мы можем только догадываться об этом…»

Советские специалисты хоть и проявляли оптимизм, но тоже весьма сдержанный, о чем можно судить по статьям, написанным кандидатами медицинских наук Олегом Георгиевичем Газенко и Виктором Борисовичем Малкиным для журнала «Наука и жизнь» в 1958–1959 годах. Например, в статье, озаглавленной «Человек в космосе. Проблема жизни в условиях невесомости» (1959, № 12), они суммировали данные по наблюдению за подопытными собаками, летавшими с полигона Капустин Яр на космическую высоту (период невесомости составлял до десяти минут), и приходили к выводу, что отсутствие силы тяжести не нарушает фатально кровообращение, как предсказывал Лангер. Все же, отмечали исследователи, до сих пор нет надежных сведений о влиянии невесомости на «функции пищеварения и выделения», но главное – те же эксперименты с ракетными полетами выявили у животных «существенные изменения двигательной активности и характера движений, что указывало на нарушения деятельности центральной нервной системы».

Свидетельства летчиков-испытателей, совершавших параболические полеты, которые приводили исследователи в своей статье, тоже не позволяли сделать однозначный вывод о действии невесомости на нервную систему: «Ферри отметил, что в период невесомости у него появлялось ощущение слабости в ногах и нарушалась способность управлять самолетом. Диринсгофен при многократном повторении параболического полета пришел к убеждению, что расстройства координации движения при пилотировании, возникающие в первых полетах во время невесомости, постепенно исчезают, а новые ощущения он считал приятными». Кроме того, исход экспериментов с «параболической» невесомостью оказался сильно зависим от величины перегрузок, которые предшествовали переходу к состоянию с нулевой силой тяжести, что, конечно, выглядело закономерным, но требовало новых исследований.

Разброс мнений по вопросу влияния невесомости среди ученых, занимавшихся космической биологией в «догагаринский» период, рос как снежный ком, поэтому в Хоторне (штат Калифорния) прошел симпозиум, по итогам которого был издан сборник, озаглавленный весьма красноречиво: «Невесомость – физические феномены и биологические эффекты» (1961). Согласно библиографическим спискам, более обширного и полного труда на заявленную тему, доступного всем желающим, в то время попросту не было. В нем подводится промежуточный итог исследованиям, предшествовавшим эре пилотируемой космонавтики, рассматриваются все виды невесомости или ее имитации, которые можно получить в земных условиях: «баллистическая» невесомость, «параболическая» невесомость, «водная» невесомость, кратковременная невесомость свободного падения.

Анализ исследований влияния длительного отсутствия силы тяжести на человека занимает в этом труде не слишком большое место, поскольку, как отмечал Рафаэль Левин из корпорации «Локхид», автор доклада «Симуляция невесомости», продолжительность самых длинных и достоверных экспериментов по ее имитации с участием человека к тому времени не превышала 40 секунд. Если же линейно экстраполировать те изменения в самочувствии, которые испытывали пилоты и ученые при «параболической» невесомости, то получалось, что уже через 20 минут после начала ее действия у части людей может наступить «полное нарушение критически важных функций». Какие же проблемы могут возникнуть? Левин перечислял их списком: тошнота, дезориентация, нарушение биологических ритмов, перебои в работе сердечно-сосудистой системы и дыхания. Вызывало его опасения и самочувствие астронавтов при возвращении на Землю: после длительного пребывания на орбите у них могут атрофироваться мышцы и деградировать кости настолько, что им придется заново учиться ходить. Для более серьезного исследования эффектов, возникающих при невесомости, инженеры «Локхида» построили большой вращающийся резервуар, который перед началом испытаний заполнялся соленой водой повышенной плотности: жидкость должна была имитировать состояние безопорного парения, а вращение компенсировало восприятие гравитационного вектора. Левин сообщал, что первые эксперименты с использованием хитроумного резервуара начнутся в июне 1961 года, верил в их большую перспективу, хотя и отмечал, что в нем все равно не получится полноценно воссоздать условия космического корабля, поэтому окончательные ответы на тревожащие вопросы можно получить только на орбите.

Итак, несмотря на большое количество экспериментов (за два предшествующих года американские пилоты, как утверждается в сборнике, совершили свыше двух тысяч полетов с целью изучения «параболической» невесомости), к концу 1960 года у специалистов все еще не было твердой уверенности, что человек сможет жить и работать в космосе больше нескольких минут.

Испытатели ставят рекорды

Специалисты в области авиационной медицины прекрасно понимали, что перед тем, как запустить человека на орбиту, требуется хотя бы «вчерне» подготовить его к условиям, в которых придется жить и работать. Поэтому задолго до того момента, когда всерьез встал вопрос о наборе первых космонавтов, было принято решение о формировании группы добровольцев, которые могли бы опробовать факторы космического полета в буквальном смысле на себе.

Поводом стало правительственное постановление от 24 октября 1952 года, предписывающее «создать специальную команду испытателей для испытания костюмов, скафандров, одежды и разработки других вопросов, связанных с обеспечением жизнедеятельности и работоспособности экипажей самолетов с большими скоростями и высотами». 30 июня 1953 года маршал Павел Федорович Жигарев, занимавший в то время должность главкома ВВС, издал соответствующий приказ, а менее чем через месяц, 14 июля, в Государственном научно-исследовательском испытательном институте (ГНИИИ) авиационной медицины был сформирован отдел № 7, который возглавил подполковник медицинской службы Евгений Анатольевич Карпов.

Личный состав отдела набирался из солдат и сержантов, проходивших срочную службу в авиачастях. Требования по здоровью были жесточайшие – из тысяч обследованных отбирались единицы. Первые военнослужащие начали прибывать в ГНИИИ авиационной медицины с августа 1953 года, и тогда же на территории института начала действовать войсковая часть 64688. Численность испытателей в разные годы варьировалась от 10 до 70–80 человек (например, в 1961 году в испытаниях участвовали 83 человека). Общее число испытателей, прошедших институт, составляет около 970 человек.

Располагались испытатели в кубрике на втором этаже здания бывшей гостиницы «Мавритания» на Петровско-Разумовской аллее, дом 12А. Вместе с ними жили механики по обслуживанию центрифуги и барокамеры. На первом этаже находилась сама барокамера, прозванная «Комсомолкой». Центрифуга была немецкая, трофейная, с вращающей «лапой» в 7 метров, и размещалась в новой пристройке к «Мавритании»

Испытания проводились в предельно допустимых для человеческого организма условиях. Например, требовалось выяснить, под каким углом надо расположить кресло, чтобы пилот смог выдержать жесткую посадку, и какую максимальную скорость падения перенесет его позвоночник без угрозы быть сломанным. Для этого между двумя 14-метровыми мачтами расположили кресло, которое падало на бетонную площадку с амортизаторами. Те имитировали разные типы грунта – мягкий, средний, жесткий. В ходе эксперимента только четверо испытателей решились на серьезные перегрузки, но поскольку с каждым экспериментом риск возрастал, трое от дальнейшего участия в программе отказались. Оставшимся храбрецом был Джон Иванович Гридунов – он и стал обладателем мирового рекорда в этом экстремальном виде «спорта» – 50 g.

Еще один его рекорд был поставлен на центрифуге – 18,5 g при медленном увеличении нагрузок. Благодаря Гридунову авиационные медики вынесли вердикт о том, что взрослый тренированный человек спокойно выдержит нарастающую перегрузку до 10 g и кратковременную ударную перегрузку в 25 g. Именно эти данные определили позднее конечный вид корабля «Восток» и схему приземления его спускаемого аппарата.

Заслуживает внимания еще один уникальный эксперимент, проведенный отделом № 7. Специалисты ГНИИИ авиационной медицины знакомились с исследованиями, которые проводили в области их профессиональных интересов зарубежные коллеги. В частности, в США довольно много времени и сил было потрачено на изучение влияния полной обездвиженности (гипокинезии) на человека, находящегося в воде. Исследования показали, что человек может находиться в таком состоянии без вреда для здоровья не более шести суток. Но советские испытатели пошли на рекорд. Двадцатилетний ефрейтор Леонид Викторович Сидоренко пробыл в бассейне (в плавках и шапочке) в неподвижности двенадцать суток, а потом смог выполнить полный цикл физических упражнений! Впрочем, целесообразность подобного опыта была поставлена под сомнение, и в программу тренировок будущих космонавтов погружения в бассейн не вошли.

Очень рискованными были так называемые высотные эксперименты, проводимые в барокамере. Ими занимался майор медицинской службы Акаки Согратиевич Цивилашвили. В начале 1950-х годов авиационные медики имели смутное представление о том, что произойдет при мгновенной разгерметизации и падении давления от одной атмосферы до нуля. Поэтому сначала эксперименты проводились на крысах, кроликах и собаках. В ходе этих исследований животных бинтовали, предупреждая раздутие органов – так появился высотно-компенсирующий костюм. Вскоре в подобном костюме в барокамеру уже мог войти человек.

Акаки Цивилашвили вспоминал:

«Для моих экспериментов испытателей среди солдат подбирали специально. Не каждый подходил. Эксперименты шли каждый день, но каждому из испытуемых нельзя было участвовать в них более одного раза в неделю.

Мы работали очень дружно. Ребята были для нас как родные. У нас не было отношений „полковник“ – „солдат“. Конечно же, за каждого переживал. Как-то во время одного из экспериментов проверили пульс, в том числе у меня. У испытуемого в барокамере он был 70. А у меня, рядом с ней, – 150. Тяжелые эксперименты были. Очень тяжелые. Потому что рискованные.

Много ребят через меня прошло, многих помню, хотя был на экспериментах долго – с 1954 по 1972 год. Без теплоты отношений работать нельзя. Это основа доверительности. Очень важно было, чтобы испытатель откровенно и правильно оценил воздействующий фактор. Участники после каждого эксперимента оставляли у меня в протоколе свое заключение, мнение».

Однако будущему космонавту угрожали не только внезапные перепады давления. Мог нарушиться процесс газообмена, и тогда кабина начала бы наполняться углекислым газом. Специалисты считали, что опасным для здоровья является содержание углекислого газа в 3,7 %. Однако испытатели смогли провести месяц в барокамере при 5,2 % и при этом не утратили работоспособность!

Но если перегрузки, разгерметизацию, нарушение в работе систем жизнеобеспечения и катапультирование еще можно было имитировать в земных условиях, то как быть с невесомостью? Для отработки этого состояния в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) в Жуковском с февраля 1960 года начались полеты по параболической траектории летающей лаборатории «Ту-104А» (борт № 42396). Первый пробный полет выполнил заслуженный летчик-испытатель Сергей Николаевич Анохин. Целью рейса было выяснить, какие доработки нужно внести в системы «тушки», чтобы она могла беспрепятственно пикировать – только так в ее салоне могла на короткое время возникнуть динамическая невесомость. По итогам были внесены изменения в конструкцию масло-топливоподачи – это помогло избежать помпажа двигателя. Внутри салона убрали перегородки, буфетный отсек и все пассажирские кресла. Пол покрыли многослойной пористой резиной, чтобы испытатели не повредили конечности после «плавания» в невесомости.

С 1961 года полеты лаборатории проводились регулярно. На высоте 6 км она разгонялась на форсаже, затем «прыгала» на 9 км и пикировала с выходом на прежний уровень. В каждом полете невесомость продолжительностью полминуты создавалась до 28 раз. Понятно, что до и после этих периодов все, кто находился на борту, испытывали перегрузки от 1,5 до 1,8 g. И здесь тоже появились свои рекордсмены. Например, врачу-экспериментатору Леониду Алексеевичу Китаеву-Смыку пришлось побывать в кратковременной невесомости 2580 раз!

Самим испытателям отдела № 7 на орбиту отправиться было не суждено, а имена многих из них на десятилетия засекретили. Однако своим героическим трудом они создали тренировочную базу для будущих космонавтов, а главное – доказали, что человеческий организм куда более устойчив к тяготам космического путешествия, чем полагали теоретики.

1960 год. Проект «Восток»

Объект «ОД-2»

К проработке вариантов пилотируемого космического корабля в ОКБ-1 приступили в инициативном порядке, когда стало ясно, что «Р-7» полетит. Имея в своем распоряжении носитель с грузоподъемностью свыше 5 т, Сергей Королев собирался реализовать нормальный запуск с первой космической скоростью, а не прыжок по баллистической траектории, как планировал ранее для «Р-5А».

Разумеется, прежде всего он привлек к этому делу наиболее активного сторонника пилотируемой космонавтики – Михаила Клавдиевича Тихонравова. 3 апреля 1957 года главный конструктор создал в ОКБ-1 отдел № 9, который и доверил Тихонравову.

Поскольку серийной ракеты «Р-7А» еще не существовало, но зато имелся опыт полетов собак на «научных» ракетах, новый отдел занялся проектом запуска прототипа космического корабля-капсулы с помощью «Р-5М» на высоту порядка 500 км. Как вариант вместо капсулы рассматривался миниатюрный планер, использующий для маневра в плотных слоях атмосферы подъемную силу коротких крыльев. Благодаря этой возможности планер мог вернуться на тот же ракетодром, с которого производился запуск.

Планер был данью молодости Сергея Королева. Однако когда главный конструктор увидел, что отдел Тихонравова просто не справляется со столь сложной задачей, как конструирование крылатого возвращаемого аппарата, он передал проект в бюро ОКБ-256 Государственного комитета авиационной техники, возглавляемое Павлом Владимировичем Цыбиным, который занимался созданием десантных и военно-транспортных планеров. Цыбин часто встречался с Королевым и держал его в курсе работ ОКБ-256 над возвращаемым ракетопланом. При этом Сергей Павлович отметил определенное сходство аппарата с лаптем, после чего инженеры бюро Цыбина стали называть свое детище «лапотком». Представители ОКБ-1 участвовали в подготовке чертежей на компоновку ракетоплана и его сопряжение с ракетой-носителем. Однако при продувках моделей в аэродинамической трубе выяснилось, что максимальная температура теплозащитного экрана превышает расчетную. Требовались дополнительные исследования с натурными испытаниями аппарата-аналога. Королев одобрил этот план. Его реализации помешало очередное «укрупнение» – бюро Цыбина передали в подчинение другим, а сам он устроился в ОКБ-1 на должность заместителя главного конструктора.

В итоге Сергей Королев отказался от крылатого возвращаемого аппарата в пользу баллистической капсулы. Ее разработкой занялся пришедший в «фирму» талантливый конструктор Константин Петрович Феоктистов, которого сегодня по праву называют «отцом» космического корабля «Восток».

Никто в конце 1950-х годов не знал, как должен выглядеть пилотируемый космический корабль. Известно было только, что наибольшую угрозу для жизни пилота будет представлять возвращение на Землю. Быстрое торможение в плотных слоях атмосферы могло вызвать перегрузку до 10 g. Поэтому на первом этапе группа Феоктистова проектировала аппарат в виде конуса – тот мог планировать и тем самым снизить перегрузку вдвое. Однако испытания на добровольцах показали, что тренированный человек вполне способен выдержать десятикратную перегрузку, поэтому Феоктистов предложил необычное решение – сделать корабль шарообразным подобно первому спутнику. Такая форма хорошо была известна аэродинамикам, а потому не требовала дополнительных исследований.

Вначале разработчикам показалось, что при падении в атмосфере шар будет беспорядочно крутиться, что может привести к непредсказуемым последствиям в момент приземления. Но эти сомнения были тут же разрешены путем проведения простейшего опыта. В то время работники отдела № 9 увлекались игрой в пинг-понг. Кому-то из членов группы Феоктистова пришла в голову мысль использовать в качестве модели пинг-понговый шарик с небольшой нашлепкой пластилина в нижней части для создания эксцентриситета. Шарик бросали со второго этажа в лестничный пролет, и он всегда падал именно на нашлепку – устойчивость формы была продемонстрирована экспериментально.

Одной из наиболее серьезных проблем была защита корабля от перегрева при входе в плотные слои атмосферы. Существующие конструкционные материалы таких температур не выдерживали. Поэтому проектанты решили использовать тот же принцип, что и для головных частей «Р-5» и «Р-7» – на спускаемый аппарат наносится асботекстолит, который испаряется в потоке набегающего воздуха, поглощая избыточное тепло.

Сначала проектанты и не думали о разделяемом корабле, собираясь возвращать его на Землю целиком. Только вот изготовить весь корабль в виде шара не позволяли габариты ракеты, поэтому в конце концов его поделили на две части: сферический спускаемый аппарат, в котором находился пилот, и приборный отсек, сгоравший после разделения в атмосфере.

Чтобы не усложнять конструкцию корабля системой мягкой посадки, было решено катапультировать пилота из спускаемого аппарата на высоте нескольких километров. Такая схема давала дополнительный плюс – катапультирование можно использовать при аварии ракеты на начальном участке выведения.

Первоначальный облик будущего космического корабля определился. Константин Феоктистов подготовил доклад для главного конструктора и представил его в июне 1958 года. Королев поддержал новую компоновку и поручил в течение двух месяцев написать официальный отчет по проекту «Объект ОД-2» (так в его бюро назывался пилотируемый корабль для орбитального полета).

В середине августа отчет под названием «Материалы предварительной проработки вопроса о создании спутника Земли с человеком на борту» был выпущен. В нем указывалось, что с помощью трехступенчатой ракеты-носителя на орбиту искусственного спутника Земли можно вывести корабль массой до 5,5 т. Там же были приведены расчеты в обоснование выбора формы спускаемого аппарата. 15 сентября 1958 года Сергей Королев подписал окончательный отчет по кораблю-спутнику, а на следующий день направил письма в адрес Академии наук СССР, руководителям ракетной отрасли и Совету главных конструкторов с уведомлением о завершении исследований, позволяющих приступить к разработке «пилотируемого спутника Земли».

На Совете Главных конструкторов, состоявшемся в ноябре 1958 года, были заслушаны три доклада: о проекте автоматического спутника-фоторазведчика, о проекте аппарата для полета человека по баллистической траектории и о проекте пилотируемого орбитального аппарата. После обсуждения из двух последних проектов был выбран именно пилотируемый орбитальный. Ему же конструкторы дали наибольший приоритет по сравнению с фоторазведчиком, хотя Министерство обороны настаивало на обратном.

Чтобы ускорить процесс подготовки чертежей, Сергей Павлович приказал расформировать группы, трудившиеся в ОКБ-1 над различными системами корабля, и объединить специалистов в новообразованном секторе, который возглавил Константин Феоктистов. Ведущим конструктором корабля, получившего красивое и многозначительное название «Восток», стал Олег Генрихович Ивановский, до того участвовавший в создании спутников и «лунников».

Работа над кораблем требовала широкой кооперации с привлечением смежников. Ведь для пилотируемого космического полета нужно было сконструировать и систему жизнеобеспечения, и систему голосовой связи, и телевизионный комплекс, и пульт ручного управления, и парашюты, и многое другое. Инициативы одного бюро тут явно недостаточно – необходимо получить правительственное постановление. Поэтому для Королева на новом этапе было важно, чтобы его поддержали не только соратники по Совету и члены Академии, но и высшие военные, от которых напрямую зависело финансирование перспективных проектов. Сергей Павлович проявил политическую гибкость – в начале 1959 года он предложил унифицировать системы пилотируемого корабля и спутника-фоторазведчика. На таком спутнике предлагалось установить сложное и дорогое фотооборудование, которое хотелось бы использовать многократно. Напрашивался вариант – разместить это фотооборудование в спускаемом аппарате вместо пилота и возвращать на Землю вместе с отснятыми пленками. Разумеется, это требовало полной автоматизации корабля, что Королева вполне устраивало – в пилотируемых полетах он хотел свести влияние человеческого фактора к минимуму. Фоторазведчик был принят в разработку под названием «Восток-2». Во избежание путаницы позднее его переименовали в «Зенит-2».

Тем не менее военные требовали, чтобы работа над фоторазведчиком была приоритетной. В проекте постановления правительства, который обсуждался в феврале 1959 года, фигурировал только этот космический аппарат. Королев через Мстислава Келдыша добился включения в текст постановления фразы о пилотируемом корабле-спутнике.

Получается, корабль появился раньше, чем решение правительства по нему. Первые комплекты чертежей были переданы в цеха Опытного завода в Подлипках-Калининграде в начале весны, тогда же началось изготовление корпусов, а Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 569-264сс «О создании объектов „Восток“ для осуществления полета человека в космос и других целей» вышло только 22 мая 1959 года.

Космический корабль «Восток» был именно спутником, то есть в принципе не мог менять высоту и наклонение орбиты. Ее параметры задавались запуском и радиоуправлением на этапе выведения, как у «лунников». Поэтому все эволюции сводились к одному, но очень важному маневру – торможению в космосе и снижению в атмосфере. Для осуществления этого маневра в приборном отсеке размещалась тормозная двигательная установка, которая должна была сработать безотказно.

Обращаться к главному двигателисту Валентину Глушко с учетом его высокой занятости над двигателями для боевых ракет Сергей Королев не захотел, а потому пригласил к работе над проектом тормозной установки «ТДУ-1» главного конструктора расположенного поблизости от «фирмы» ОКБ-2 Алексея Михайловича Исаева. Старый ракетчик не горел большим желанием брать на себя еще одну работу, но в конце концов согласился. И всего лишь через семь месяцев после выдачи технического задания, 27 сентября 1959 года, было проведено первое испытание «ТДУ-1» на стенде. Однокамерная установка работала на самовоспламеняющемся топливе и была основана на простых физических принципах. За счет этого она ни разу не подвела.

Сергей Королев требовал многократно продублировать все системы «Востока», но вторая «ТДУ-1» никак не вписывалась в компоновку. Поэтому главный конструктор распорядился, чтобы баллистики из расчетного бюро подбирали такую орбиту, которая в случае отказа тормозной установки обеспечивала бы сход корабля за счет естественного торможения в высших слоях атмосферы в течение пяти-семи дней после запуска.

Системой управления корабля, получившей неофициальное название «Чайка», должен был заниматься главный конструктор Николай Алексеевич Пилюгин, но и он был чрезвычайно загружен работой по основному ракетному направлению. В результате Королев решил создавать такой комплекс силами ОКБ-1, возложив ответственность за это на своего заместителя Бориса Евсеевича Чертока. Конструирование системы ориентации, являющейся частью комплекса управления, возглавил Борис Викторович Раушенбах, которого Королев переманил в свою «фирму» вместе с коллективом.

Чтобы торможение корабля на орбите не обернулось ускорением, он должен быть правильно ориентирован в пространстве. Для этого на «Востоке» были реализованы две схемы ориентации. Автоматическая ориентация запускалась либо по команде с Земли, либо бортовым программно-временным устройством «Гранит» (в случае отказа устройства – пилотом). Для надежности она содержала два независимых контура управления: основной и резервный. Основной контур должен был обеспечить трехосную ориентацию с помощью инфракрасной вертикали. Она была придумана и создана в Центральном конструкторском бюро «Геофизика» для ориентации научных спутников. Прибор различал границу между «теплой» Землей по всей ее окружности и «холодным» космосом. Инфракрасная вертикаль считалась надежной, поскольку с успехом прошла натурные испытания на ракетах «Р-5А» в августе-сентябре 1958 года.

Резервная система ориентации, предложенная Раушенбахом, была куда проще. Известно, что корабль летит по направлению вращения Земли – с запада на восток. Соответственно, для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу, которое является прекрасным ориентиром. Посему возникла идея разместить на корабле солнечный датчик из трех фотоэлементов (прибор «Гриф»). Главным недостатком такой системы по сравнении с основной было только то, что она не могла ориентировать корабль без Солнца, то есть в «тени» Земли.

Обе системы имели релейные блоки управления, которые выдавали команды на пневматические клапаны микродвигателей ориентации, работающих на сжатом азоте, Выбранное направление поддерживали три гироскопических датчика угловых скоростей, поэтому орбита корабля называлась на профессиональном жаргоне «гироскопической». Перед выдачей импульса торможения вся система проходила тест – если в течение минуты заданная ориентация строго выдерживалась, начинала работать «ТДУ-1». Сам процесс ориентации занимал несколько минут.

В случае отказа автоматики пилот мог перейти на ручное управление. Для него разработали необычную оптическую систему – в иллюминатор, расположенный под ногами, встраивался ориентатор «Взор», включающий два кольцевых зеркала-отражателя, светофильтр и стекло с сеткой. Солнечные лучи, идущие от линии горизонта, попадали на первый отражатель и далее через стекла иллюминатора проходили на второй отражатель, который направлял их на глаз космонавта. При правильной ориентации корабля космонавт периферийным зрением видел во «Взоре» изображение линии горизонта в виде концентрического кольца. Направление полета корабля определялось по «бегу» земной поверхности – при правильной ориентации она совпадала с курсовыми стрелками, нанесенными опять же на стекло иллюминатора.

Дублировалось и разделение отсеков корабля. На орбите они были стянуты металлическими лентами. Кроме того, через кабель-мачту осуществлялась связь между оборудованием кабины и приборного отсека. Эти соединения надо было оборвать, для чего использовались многочисленные и опять же задублированные пиротехнические устройства: внешние кабели перерубались пироножами, стяжные ленты и герморазъем кабель-мачты отстреливались пиропатронами. Управляющий сигнал на разделение выдавало программно-временное устройство после окончания работы тормозной установки. Если по каким-то причинам сигнал не проходил, на корабле имелись термодатчики, генерирующие тот же сигнал по повышению температуры окружающей среды при входе в атмосферу. Импульс разделения сообщал надежный пружинный толкатель, расположенный в центре переднего съемного днища приборного отсека.

Разумеется, все эти и другие системы корабля требовали испытаний в космосе, поэтому Сергей Королев решил начать с запуска более простого корабля-прототипа, фигурирующего в документах под индексом «1КП» («Корабль Простейший»).

Трудное время

Космический корабль-спутник «1КП» довольно заметно отличался от конечного варианта «Востока». На нем не было теплозащиты, систем жизнеобеспечения и средств катапультирования. Зато на нем установили блок солнечных батарей и новую коротковолновую радиостанцию «Сигнал», созданную для оперативной передачи части телеметрической информации и надежной пеленгации корабля. Чтобы компенсировать недостающий вес (и инерцию), на корабль заложили тонну железных брусков. После этого масса «1КП» стала соответствовать проектной – 4540 кг.

15 мая 1960 года с полигона Тюра-Там стартовала ракета-носитель «Р-7А» с лунным блоком «Е». Она успешно вывела «1КП» на орбиту с высотой 312 км в перигее и 369 км в апогее. Аппарат получил официальное название «Первый космический корабль-спутник». Через четыре дня по сигналу с Земли была дана команда на включение «ТДУ-1». Однако подвела система ориентации, основанная на инфракрасной вертикали. Вместо того чтобы затормозить, корабль разогнался и поднялся на более высокую орбиту (307 км в перигее и 690 км в апогее). Он оставался там до 1965 года. Если бы на борту находился пилот, его гибель была бы неизбежна.

Сергея Павловича Королева совсем не расстроила эта неудача. Он был уверен, что в следующий раз свести корабль в правильном направлении обязательно получится. Главное – сработала «ТДУ-1», а переход на более высокую орбиту является ценным экспериментом сам по себе, хорошо продемонстрировав возможности ориентируемых космических аппаратов.

Постановлением правительства устанавливались сроки запусков кораблей. В мае 1960 года на орбиту должны были отправиться два корабля «1КП»; до августа 1960 года – три корабля «1К», создаваемых для отработки основных систем корабля и аппаратуры фоторазведчика; в период с сентября по декабрь 1960 года – два корабля «3К» с полноценной системой жизнеобеспечения: на таком предстояло лететь первому космонавту).

Времени, как водится, было в обрез. Поэтому конструкторы решили не повторять запуск «1КП», а сразу готовить «1К». Новый корабль отличался от «простейшего» прежде всего наличием теплозащиты и катапультируемого контейнера с подопытными животными, который являлся одним из вариантов контейнера для будущих полетов человека. В контейнере разместили кабину для животных с лотком, автоматом кормления, ассенизационным устройством и системой вентиляции, катапультные и пиротехнические средства, радиопередатчики для пеленгации контейнера, телекамеры с системой подсветки и зеркал.