Первый космический корабль

Первый космический корабль

Свыше пятидесяти лет отделяет нас от того момента, когда человечество впервые вышло в космос. Полет Гагарина 12 апреля 1961 года навсегда вошел в историю не только СССР, но и всей земной цивилизации.

Что же из себя представлял первый космический корабль?

К 1955 году Королёв добился вывода своего ОКБ-1 из состава НИИ-88 в самостоятельную организацию. На его счету были уже несколько одноступенчатых баллистических ракет, в том числе принятая в том же году на вооружение Р-5, которая несла ядерный заряд на расстояние до 1200 км. Но для поражения территории США – основного противника в планировавшейся войне, этого было совершенно недостаточно. Ставившаяся на подводные лодки P-11 обладала и того меньшими возможностями – до 150 км. Партия и правительство настойчиво требовали большего.

И Сергею Павловичу было что им предложить – проработки многоступенчатых ракет выполнялись им еще несколькими годами ранее. Принципиально идея “ракетного поезда”, отбрасывающего свои отработанные части по мере выгорания в них топлива, восходит еще к Циолковскому и к формулам Мещерского для тела переменной массы, полученным еще до революции.

Создаваемая двухступенчатая ракета получила шифр Р-7 или, в военных обозначениях, 8К71, её дальность составила свыше 8 тысяч км, а стартовый вес – 283 тонны. Именно под Р-7 менее чем за год был построен первый стартовый стол Байконура. Все космические задачи ОКБ-1, под которые был выделен 9-й отдел, стали возможны тоже исключительно с помощью этой ракеты. После вывода первых трех спутников, обеспечивших конструкторам мировой приоритет, целью работ стал собственно пилотируемый полет. Соответствующее постановление Совета Министров СССР датируется 1959 годом, но к этому времени многие узлы и системы будущего “Востока” уже активно проектировались.

После выбора носителя, следующим вопросом стало благополучное возвращение космонавта с орбиты. Способ с собакой Лайкой, погибшей от перегрева в первые же часы после старта и летавшей до тех пор, пока капсула с останками несчастного животного не сгорела в верхних слоях атмосферы, в случае с человеком, по крайней мере официально, не годился.

Общая постановка задачи обусловлена тем, что и спутник и космический корабль движутся без каких-либо дополнительных затрат энергии, только за счет силы тяжести Земли. Парадоксальным фактом является то, что при снижении высоты орбиты скорость этих объектов увеличивается, что приводит к еще большей силе сопротивления за счет трения о воздух, и так далее, вплоть до контакта с земной поверхностью на скорости порядка восьми километров в секунду. Несмотря на то, что “контакт” будет по касательной, длина идеально ровной посадочной полосы должна составлять от десятков до сотен километров для того чтобы аппарат смог естественным путем погасить первую космическую скорость.

Существенное улучшение условий посадки происходит при искусственном снижении скорости космического корабля путем создания реактивной тяги, вектор которой направлен навстречу его движению. Этот принципиальный момент применяется до настоящего времени во всех возвращаемых космических аппаратах.

Первоначально реактивное торможение должно было приводить к отделению от основного корабля специального сверхзвукового планера с формой корпуса и плоскостей, рассчитанных на устранение аэротермического нагрева. Много позже этот способ реализуют на космических кораблях многоразового использования “Спейс Шаттл”, США, и “Буран”, СССР, причем последний будет проектировать сподвижник Королева, прошедший вместе с ним лагеря, а к тому времени академик и третий по счету начальник ОКБ-1, В. П. Глушко.

А тогда и Глушко и все остальные, оценив необходимые габариты длинной и тонкой конструкции, пришли к выводу, что если их Р-7 по массе такое и потянет, то обеспечить устойчивость всей системы в условиях набегающего потока при старте будет крайне затруднительно. Кроме того, хотя геометрия поверхностей и снижала нагрев при спуске с трех до “всего лишь” полутора тысяч градусов – температуры плавления стали, основная масса аппарата все равно должна была приходиться на теплозащиту, почти ничего не оставляя будущему космонавту.

В довершение всего, экономия каждого грамма привела к тому, что на планере оказалось невозможным установить посадочное устройство. Посадка “на брюхо” по образцу германского ракетного истребителя Ме-163 при скоростях, на порядок больших, исключалась, и для спасения космонавта оставался единственный выход – катапультирование. Поневоле пришлось искать более безопасный и дешевый вариант спускаемого аппарата.

После обсуждения и отклонения полусферы и зонтичной конструкции выбор остановился на простой сфере со смещенным центром тяжести. Существует легенда, что первоначальную проверку работоспособности такой конструкции выполнили, бросая в лестничный пролет теннисный шарик с прилепленным кусочком пластилина. Сфера должна была спускаться на парашюте, но скорость, развиваемая всей системой, при ударе о землю могла привести к тяжелым травмам. На разработку посадочных двигателей, позволяющих гасить скорость капсулы непосредственно в момент посадки, времени уже не хватало, поэтому, как и в предыдущем варианте, космонавту предписывалось катапультироваться.

Характерным штрихом эпохи была дискуссия между гражданскими и военными специалистами по поводу установки на спускаемом аппарате подрывного заряда на случай нерасчетного приземления на иностранной территории. На пилотируемых кораблях решили не устанавливать, но на всех остальных система самоликвидации была и корабль с собаками Пчелка и Мушка, уходивший на территорию Китая, был подорван именно с её помощью.

Следующим вопросом было создание системы управления кораблем. Основной системой была признана автоматическая. От космонавта зависело исправить сбившуюся ориентацию “Востока” и выбрать момент начала спуска – включить тормозной двигатель. Первое из этих действий космонавт мог выполнить с помощью двухкоординатной ручки ориентации, запускавшей электродвигатели гиродинов. Контролировать результат своих действий ему должны были помочь системы ориентации – основная и аварийная. Первая работала по инфракрасному излучению Земли, что позволяло использовать её и в ночное время, вторая ориентировала корабль по положению Солнца, используя фотоэлектрический датчик и счетно-решающее устройство.

Принципиальная важность систем ориентации состояла в том, что для осуществления упоминавшегося маневра реактивного торможения корабль должен быть развернут тормозным двигателем по ходу движения с очень высокой степенью точности. И при испытаниях первого беспилотного прототипа, оснащенного вместо системы теплозащиты стальной болванкой соответствующего веса, выяснилось, что основная система ориентирования отказала. Во избежание повторения инцидента “основная система” со всех последующих кораблях серии была снята и именно поэтому полет был назначен на дневное время.

Кроме перечисленных двух, существовала и система визуального контроля позиции корабля – прибор “Взор”, совмещенный с одним из иллюминаторов. Коническое зеркало, отбрасывавшее изображение всего горизонта на матовый экран, позволяло ориентировать первый космический корабль относительно вектора его скорости. Текущее положение корабля отображалось на подвижном глобусе, наполовину выступавшем из приборной панели и приводившемся от часового механизма. Кроме того, многочисленные логические схемы исключали ошибочные действия космонавта, особенно в вопросах схода с орбиты.

Нелишне ко всему этому добавить, что доступ ко всем органам управления Гагарин и Титов могли получить только набрав на пульте трехзначный код, хранившийся в запечатанном конверте, который надлежало вскрыть в случае крайней необходимости. Причиной такого решения мотивировалось возможное сумасшествие разумного существа под влиянием неизвестной среды, но, тем не менее, большинство проектантов, посвященных в секрет, данную идею не поддерживали и сообщали Гагарину код, чтобы он в полете не тратил драгоценные секунды если действительно что-то произойдет. Когда все убедились, что первые два космонавта с ума не сошли, процедуру с кодом отменили.

Следующей ключевой задачей стало обеспечение жизнедеятельности человека в герметичном объеме. Выдыхаемый углекислый газ восстанавливался до кислорода регенерирующими патронами, для отправления естественных потребностей была предусмотрена ассенизационная система. Дополнительный запас кислорода хранился в баллонах, размещенных снаружи спускаемого аппарата между ним и коническим приборным отсеком, в случае непредвиденной задержки полета космонавт мог повышать из них содержание кислорода в своем отсеке. Кроме того, на случай разгерметизации, мягкий скафандр космонавта позволял ему прожить в вакууме несколько часов с возможностью управления кораблем.

Радиоаппаратура корабля была представлена радиостанциями КВ и УКВ диапазона, работавшими в режиме телефонии. Кроме того, происходящее в капсуле фиксировалось двумя телекамерами с собственными каналами передачи изображения на Землю. Делалось это не только в целях документирования полета, но и с расчетом на вероятного противника, который эту передачу обязательно будет перехватывать при пролете корабля над его территорией и убедится, что космические корабли СССР не дезинформация, а суровая реальность.

Вся электроника была в ламповом и релейном исполнении и питалась постоянным током от бортовых аккумуляторов.

После разработки проекта подошла очередь его непосредственной реализации. Была изготовлена серия кораблей, с незначительно отличающейся комплектацией, предназначенных для проверки надежности всех систем перед первым полетом в космос человека. В 1960 – 1961 годах состоялось семь запусков, из которых полностью успешными были только три – с собаками Белка и Стрелка, с собакой Чернушка и с собакой Звёздочка. Еще в двух случаях спускаемые аппараты с подопытными животными подверглись полному разрушению, но увеличивать серию пробных запусков не стали – согласно данным разведки пилотируемый полет американцев намечался на 20 апреля 1961 года.

Полет, как мы знаем, прошел успешно, а первый космический корабль ждала очень интересная судьба: в отличие от большинства “первых”, проект оказался действительно удачным, хотя и для довольно специфической цели – использования в качестве спутника фоторазведки.

После широко известных шести пилотируемых запусков с космонавтами Гагариным, Титовым, Николаевым, Поповичем, Быковским и Терешковой состоялось свыше 500 запусков беспилотной модификации “Восток-2” под шифром “Космос” с различными индексами. Спутники оснащались узкоугольными фотокамерами, размещавшимися в спускаемом аппарате и снимавшими через иллюминаторы, разрешение полученных с их помощью снимков доходило до одного метра. Вся высококачественная оптика возвращалась на Землю и устанавливалась на новый спутник.

Последний полет спутника этой серии, переименованного к этому времени в “Зенит-8”, состоялся в 1994 году, но гражданские модификации, предназначенные также для фотосъемки земной поверхности, продолжают использоваться до сих пор.


Социальные закладки:

Судя по их названию, этому тексту релевантны статьи:

  1. [?] Советский "Восток" - космический аппарат
  2. [?] Космические аппараты Вояджер 1 и Вояджер 2
  3. [?] Первые космические ракеты
Комментарии к этой заметке больше не принимаются.


Рейтинг популярности - на эти заметки чаще всего ссылаются:

Astrolabe-GPS.Ru | Космическая техника