Спутник номер 1 – советский вариант.


Мало кто знает, что до запуска первого искусственного спутника земли на околоземную орбиту было отправлено несколько исследовательских геофизических ракет. Их разработкой занимался известный советский конструктор С.П.Королёв, который в конце 1940-х гг. получил задание продолжить работы немецких специалистов, хотя у него в “запасе” имелся собственные проект.

Изначально ракета, получившая впоследствии название Р-1А (В-1А) создавалась для отработки несущего топливного бака и определения воздействия высоких скоростей и атмосферы на головную часть. Однако когда проект был уже готов им заинтересовались другие ведомства и работа ракетчиков вышла далеко за пределы первоначально замысла.

Внешне Р-1А почти не отличалась от Р-1 (V-1), имея диаметр корпуса 1,65 метра и длину 15 метров. После нескольких пробных полётов 28 мая 1949 года Р-1А отправили на высоту 102 км, после чего на землю был удачно возвращен контейнер с научной аппаратурой.

Следом, в течении 1951-1954 гг., было проведено несколько пусков ракет В-1В, В-1Д и В-1Е. Эти аппараты предназначались для определения воздействия стартовых и спусковых перегрузок, которые проводили на собаках. Ракета В-1В имела герметичную кабину и могла подниматься на высоту более 100 км при скорости 4212 км\ч. Перегрузки при этом не превышали 5,5g. Отделение кабины происходило на 188-й секунде полёта, а раскрытие парашюта – на высоте 6-8 км. Вопреки распространенному сейчас мнению никто не собирался делать из собак “смертников”, как раз наоборот – ученых интересовала возможность максимального сглаживания перегрузок и выживание подопечных.

На ракетах В-1Д собаки летали уже в вентиляционных скафандрах, которые укреплялись в выдвижном лотке и вставлялись в специально сконструированную тележку. С её же помощью собак катапультировали из кабины. Высота полёта составляла 110 км, причем катапультирование правой тележки происходило на высоте 75-86 км при скорости 565-728 м\с, левой – на высоте 39-46 км и скорости 1020-1150 м\с. Наибольшая перегрузка доходила на 5g.

Следующая ракета В-1Е могла подниматься на максимальную высоту до 512 км и имела отделяемую кабину. На высоте 4 км открывался тормозной парашют головной части, а на высоте 2 км вводилась основная система парашютов. Состояние невесомости продолжалось 6-10 минут.

Опыт был признан успешным, в 1957 году на основе баллистической ракеты Р-2 была создана новая ракета В-2А, со стартовой массой 20700 кг и способностью поднимать аппаратуру общей массой порядка 1800 кг на высоту до 200 км. Длина ракеты составила 20 метров, а по внешнему виду она большее соответствовала космическим кораблям из научно-фантастических романов. Во время полёта брались пробы воздуха, записывалось давление внутри и за бортом ракеты, также имелись кассеты для регистрации воздействия микрометеоритов на корпус и фотоаппараты для съёмки поверхности планеты.

Первая попытка поставить вопрос о создании ИСЗ была сделана в декабре 1953 г. при подготовке проекта постановления Совмина по ракете Р-7. Предлагалось:

“Организовать в НИИ-88 научно-исследовательский отдел с задачей разработки проблемных заданий совместно с АН в области полета на высотах порядка 500 и более км, а также разработки вопросов, связанных с созданием искусственного спутника Земли и изучением межпланетного пространства с помощью изделия”.

Эта задача рассматривалась в ОКБ не как разовая, а с расчетом на создание специального направления в развитии ракетостроения. В проекте постановления Совмина, предлагаемом для обсуждения 27 августа 1955 г., была такая преамбула:

“В целях развертывания научно-исследовательских работ, которые должны заложить основу для практического осуществления задачи создания искусственных спутников Земли и в дальнейшем решения проблемы межпланетных сообщений. Совет Министров постановляет…”.

Такая масштабная постановка вопроса опиралась к тому времени на серьезную предварительную подготовку мнений в различных правительственных инстанциях. На этом этапе важную услугу ОКБ оказала группа Тихонравова М.К., выполнившая многочисленные изыскания, вплоть до оценки стоимости предстоящих работ по созданию ИСЗ.

16 марта 1954 г. состоялось совещание у М.В.Келдыша и определен круг научных задач, решаемых с помощью ИСЗ. Об этих планах поставили в известность президента АН СССР А.Н.Несмеянова. Следует оговориться, что вначале речь шла о создании спутника весом 1100-1400 кг, который также назывался простейшим и именовался в переписке ПС. Такое название было синонимом неориентированного спутника, имевшего индекс Д, а ориентированный индекс ОД.

27 мая 1954 г. С.П.Королев обратился к Д.Ф.Устинову с предложением о разработке ИСЗ и направил докладную записку “Об искусственном спутнике Земли”, подготовленную М.К.Тихонравовым.

Предполагалось, что создание ИСЗ будет только первым этапам, за которым последуют полёт человека в космос и постройка орбитальной станции. Для второго этапа требовалась разработка третьей ступени для ракеты Р-7. Считалось, что для накопления опыта по системе приземления следует предварительно осуществить полеты человека по баллистическим траекториям с использованием ракет Р-1 и Р-2.

На совещании у Келдыша рассматривали возможную функциональность аппарата, как например получение данных об ионосфере, сведения о первичном космическом излучении, наблюдения за ультрафиолетовой частью спектра звезд и Солнца, что невозможно делать в земных условиях, проверка некоторых следствий общей теории относительности и др. Намечались эксперименты с животными для изучения их поведения в условиях длительного отсутствия силы тяжести.

Рассматривались вопросы получения информации с орбиты, в том числе с помощью сбрасываемых кассет. Обсуждены их конструктивные особенности. Показано, в первом приближении, как можно обеспечить условия для фотографирования с орбиты.

Среди инициаторов постановки вопроса об ИСЗ постепенно зрела уверенность, что удастся добиться положительного решения вопроса.

Немаловажным был и политический вопрос – если Советскому Союзу удастся первым запустить спутник это будет иметь огромное внешнеполитическое значение и заставит США пересмотреть свои взгляды в отношении собственной обороноспособности.

Кроме того, летом 1955 года Королёв предложил проект трехступенчатой ракеты для полёта на Луну. По его заданию сотрудник ОКБ Е.Ф.Рязанов подготовил данные о параметрах космического аппарата для полета к Луне. Исследовались два варианта третьей ступени для ракеты Р-7 – с компонентами кислород-керосин и моноокись фтора – этиламин. Вес аппарата, доставляемого к Луне в первом варианте – 400 кг, во втором – (800-1000) кг. Однако более приоритетным считали создание именно ИСЗ.

Постановление Совмина о работах по ИСЗ было подписано 30 января 1956 г. Предусматривалось создание в 1957-58 гг.на базе ракеты Р-7 неориентированного ИСЗ (объект Д) весом 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований 200-300 кг. Устанавливался срок первого пробного пуска объекта Д – 1957 г.

Намеченные сроки были обусловлены решениями Международного геодезического и геофизического союза (МГТС) о проведении с 01.07.57 г. по 31.12.58 г. Международного геофизического года (МГГ), в течение которого 67 стран мира должны были проводить геофизические наблюдения и исследования по единой программе и методике.

К июлю 1956 г. был готов эскизный проект ИСЗ. К моменту завершения проекта определился состав научных задач, решаемых с помощью спутника, что составляло, можно сказать, основную идейную компоненту новой разработки.

Спешка при создании первого ИСЗ заставила сильно ограничить состав приборного оборудования и использовать только системы, имеющиеся на ракете-носителе Р-7. В результате спутник имел всего 7-10 дней эффективной работы при теоретическом времени существования 2-12 недель.

Такой, заранее ограниченный подход оправдывался тем, что объект Д был только предпосылкой для разработки объекта ОД, снабженного системой ориентации, сбрасываемой кассетой для доставки результатов с орбиты на Землю, легкой малогабаритной аппаратурой, а также солнечной батареей в качестве источника энергии.

С.П.Королев пользовался каждым случаем, чтобы подчеркнуть перспективный характер начатых работ по созданию ИСЗ, и в докладе на защите эскизного проекта отмечал:

“Несомненно, что работы по созданию первого искусственного спутника Земли являются важным шагом на пути проникновения человека во Вселенную, и несомненно, что мы вступаем, в новую область работ по ракетной технике, связанную с созданием межпланетных ракет”.

Исходными моментами, определившими объем доработок ракеты Р-7, были заданные вес аппарата и параметры орбиты – высота 200 км, обеспечивающей достаточно длительное существование спутника.

Однако слишком сжатые сроки могли привести к срыву графика работы, о чем в конце 1956 года неоднократно докладывал главный конструктор. Королев не скрывал, что “подготовительные работы к первым пускам ракеты идут со значительными трудностями и отставанием от установленных сроков”. Вместе с тем, он выражал уверенность, что “при напряженной работе в марте 1957 г. начнутся пуски ракет”. Главная мысль, которую он хотел изложить, состояла в том, что “ракету путем некоторых переделок можно приспособить для пуска в варианте искусственного спутника Земли, имеющего небольшой полезный груз в виде приборов весом около 25 кг… и отделяющийся шаровидный контейнер собственно спутника диаметром около 450 мм и весом 40-50 кг”.

Приведенные факты дали основание Королеву ставить вопрос так:

Королев не скрывал, что “подготовительные работы к первым пускам ракеты идут со значительными трудностями и отставанием от установленных сроков”.

Вместе с тем, он выражал уверенность, что “при напряженной работе в марте 1957 г. начнутся пуски ракет”. Главная мысль, которую он хотел изложить, состояла в том, что “ракету путем некоторых переделок можно приспособить для пуска в варианте искусственного спутника Земли, имеющего небольшой полезный груз в виде приборов весом около 25 кг… и отделяющийся шаровидный контейнер собственно спутника диаметром около 450 мм и весом 40-50 кг”.

Приведенные факты дали основание Королеву ставить вопрос так:

“Просим разрешить подготовку и проведение первых пусков двух ракет, приспособленных в варианте искусственных спутников Земли в период апрель-июнь 1957 г. до официального начала Международного геофизического года, проводящегося с июля 1957 г. по декабрь 1958 г.”. При этом Королев обращал внимание на то, что первый запуск объекта Д “учитывая большую сложность в создании и отработке аппаратуры для научных исследований, может быть произведен в конце 1957 г.”.

В связи с новым предложением ОКБ было принято 07.02.57 г. соответствующее Постановление Совмина, в котором цель эксперимента определялась так:

“Выведение простейшего неориентированного спутника Земли (объект ПС) на орбиту, проверка возможности наблюдения за ПС на орбите и прием сигналов, передаваемых с объекта ПС”.

Кроме того, предусматривалось попутное накопление опыта по ракете Р-7, на отработку которой отводился весь 1957 г. Это обстоятельство в значительной мере способствовало положительному решению по ИСЗ, роль которого осознавалась далеко не всеми.

Чтобы приспособить ракету Р-7 для запуска ПС, оказались в основном достаточными доработки, предусмотренные в проекте объекта Д.

Конструктивно первый советский ИСЗ представлял собой следующее. Корпус спутника состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. В верхней полуоболочке располагались две антенны, каждая из двух штырей по 2,4 м и по 2,9 м. Внутри герметичного корпуса были размещены: блок электрохимических источников; радиопередающее устройство; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть.

Тем временем ракета Р-7 была выведена на испытания, которые проводились на полигоне Тюра-Там (Байконур) и шли далеко не так гладко, как на них рассчитывал Королёв. Первый запуск был осуществлен 15 мая 1957 года, но после 103 секунд полёта нарушилась герметичность магистрали горючего и ракета взорвалась.

Второй пуск, намеченный на 9 июня, не состоялся выявленного заводского дефекта и был перенесён на 12 июня – результат был тот же – ракета разрушилась в полёте.

Лишь 21 августа 1957 года состоялся первый удачный запуск Р-7, которая преодолела расстояние 5600 км и доставила боеголовку к цели на камчатском полигоне Кура.

Первый запуск искусственного спутника Земли был проведен 4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. по московскому времени с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР “Тюра-Там”. Ракета-носитель совершила 882 оборота и прекратила существование 2 декабря 1957 г., спутник – 1440 оборота и прекратил существование 4 января 1958 г.

В статье использованы материалы из книг:
А. Первушин “Битва за звезды. Ракетные системы докосмической эры”, АСТ, Москва, 2003 г.
И.Б. Афанасьев и А.Н.Лавренов “Большой космический клуб”
Г.С. Ветров “Открытие космоса”