2.6 Спутник

2.6

Спутник

О необходимости запуска искусственного спутника Земли много говорили основоположники теоретической космонавтики. Однако обосновывали они эту необходимость по-разному. Константин Эдуардович Циолковский предлагал запускать на круговую орбиту ракету с экипажем, чтобы сразу начать освоение космоса человеком. Немец Герман Оберт предлагал собрать из верхних ступеней ракет-носителей большую орбитальную станцию, которая решала бы задачи военной разведки, морской навигации и передачи радиосообщений. Кроме того, снабдив эту станцию большим зеркалом, можно было, по мнению Оберта, фокусировать солнечные лучи и направлять их в сторону Земли, воздействуя на климат или угрожая вражеским городам.

Орбитальная станция Ари Штернфельда (иллюстрация Н. Кольчицкого к очерку «На малой луне»)

Многие ученые и фантасты сходились во мнении, что искусственный спутник Земли будет использован прежде всего как перевалочная база для межпланетных кораблей, летящих к Луне, Марсу и Венере. И в самом деле – зачем кораблю тащить на орбиту всё топливо, необходимое для разгона, если он может подзаправиться от спутника? Тогда же придумали снабдить будущий спутник телескопом, чтобы астрономы получили возможность прямо с орбиты наблюдать за отдаленными космическими объектами, избавившись от искажений, вносимых атмосферой.

Однако время шло, а средство доставки спутника на орбиту построить не получалось. Из-за отсутствия носителя появлялись весьма экзотические проекты. Например, в 1944 году генерал-майор Георгий Иосифович Покровский[117] опубликовал статью «Новый спутник Земли», в которой предложил запустить металлический спутник способом направленного взрыва. Он понимал, конечно, что после такого взрыва на орбиту выйдут только какие-то обломки, но был уверен, что и такой опыт нужен человечеству: наблюдение за их движением даст массу новой информации. Советский теоретик космонавтики Ари Абрамович Штернфельд[118] отстаивал идею постройки большой обитаемой базы – «малой луны», которая должна послужить стартовой «площадкой» для межпланетных полетов. С целью популяризации этой идеи он даже написал серию фантастических репортажей, в которых наглядно изложил поэтапную программу освоения космического пространства.

Обсуждение более реальных проектов началось только после того, как в октябре 1951 года Международный Совет Научных Союзов при ЮНЕСКО принял решение об организации Международного геофизического года. Год приурочили к периоду максимума солнечной активности – он должен был начаться 1 июля 1957 года и закончиться 31 декабря 1958 года. О своем намерении отправить спутник на орбиту заявили американцы. Позднее к ним присоединился Советский Союз[119]. С этого момента в прессе, западной и советской, стала активно муссироваться тема запуска искусственных спутников Земли – об этом писали как о свершившемся факте истории.

Сергей Павлович Королёв не собирался отдавать первенство американцам. Он пришел в ракетную технику не только для того, чтобы создать новое грозное оружие, – он собирался сделать свою страну лидером в освоении космического пространства

За теоретическим обоснованием возможности вывода на орбиту искусственного спутника главный конструктор обратился к увлеченному этой тематикой Михаилу Тихонравову – разговор состоялся в сентябре 1953 года. Работы над прототипом «Р-7» тогда только разворачивались, но специалистам, и прежде всего Тихонравову, было ясно, что «пакетная» ракета способна развить первую космическую скорость.

Группа Тихонравова произвела необходимые расчеты, результаты которых легли в основу докладной записки «Об искусственном спутнике Земли». Двадцать шестого мая 1954 года Королёв послал ее в Центральный Комитет КПСС и в Совет министров с рекомендацией немедленно приступить к проектированию такого спутника. Ответ был отрицательным, ведь от бюро Королёва ждали прежде всего боевую межконтинентальную ракету – научно-исследовательская тематика верхи волновала мало. Тогда Сергей Павлович подготовил новую записку, в которой напирал на «политическое значение» запуска первого спутника, но и это не произвело заметного впечатления.

Руководители ракетно-ядерной программы: С. П. Королев, И. В. Курчатов, М. В. Келдыш, В. П. Мишин

Королёв не отчаялся, поскольку к тому моменту уже научился использовать советскую административно-командную систему во благо прогресса. Он зашел с другого направления – через Академию наук, с которой имел прочные связи благодаря сотрудничеству по запускам геофизических ракет.

Тридцатого августа 1955 года, то есть когда началось строительство полигона Тюра-Там, на совещании у Василия Михайловича Рябикова, который в то время занимал пост заместителя министра среднего машиностроения, собрались ведущие специалисты по ракетной технике, в том числе Сергей Павлович Королёв, Михаил Клавдиевич Тихонравов и Валентин Петрович Глушко. От Академии наук присутствовал Мстислав Всеволодович Келдыш[120]. Сергей Павлович выступил с кратким сообщением о проектах спутников, после чего предложил создать в структуре АН СССР специальный орган по разработке программы научных исследований с помощью серии космических аппаратов. Келдыш с энтузиазмом поддержал его и с декабря 1955 года по март 1956 года провел ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в изучении околоземного пространства. Каждое совещание было посвящено одному вопросу: космическим лучам, ионосфере, магнитному полю Земли и тому подобному. Обсуждались обычно три момента: что может дать искусственный спутник для данной области науки, какие приборы нужно поставить на него и кто из ученых возьмется конструировать их.

Серьезный подход к делу способствовал росту интереса к искусственным спутникам со стороны Академии наук, и правительство уже не могло просто отмахнуться от «фантастического прожекта». Тридцатого января 1956 года было принято постановление ЦК КПСС и Совета министров № 149-88сс, которым предусматривалось создание «Объекта Д». Так в документах именовался неориентируемый искусственный спутник Земли весом от 1000 до 1400 кг. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 кг. Срок первого пробного пуска на базе разрабатываемой баллистической ракеты дальнего действия – лето 1957 года.

Заполучив долгожданное постановление, Сергей Королёв немедленно приступил к реализации своих далеко идущих планов. В ОКБ-1 появился отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой спутников. Возглавил его, как и ожидалось, Михаил Тихонравов, перешедший в бюро на постоянную работу.

К июлю 1956 года эскизный проект «Объекта Д» был готов. После перебора вариантов остановились на конической форме корпуса со сферическим днищем. К этому моменту определился и круг научных задач, решаемых спутником, что прямым образом повлияло на комплектацию аппаратуры. С помощью «Объекта Д» предусматривалось проведение исследований по измерению плотности и ионного состава атмосферы, корпускулярного излучения Солнца и магнитных полей.

Проектная схема отделения спутника «Объект Д» от ракеты-носителя: 1 – носовые створки обтекателя; 2 – спутник; 3 – хвостовые щитки обтекателя; 4 – последняя ступень ракеты-носителя

В конце года выяснилось, что намеченные планы запуска спутника находятся под угрозой срыва из-за трудностей в создании научной аппаратуры. Правительство установило новый срок запуска «Объекта Д» – апрель 1958 года. Столь значительная отсрочка категорически не устраивала Королёва, и тогда он принял волюнтаристское решение, ставшее историческим. Двадцать пятого ноября 1956 года ОКБ-1 внесло предложение о срочной разработке и запуске в апреле-мае 1957 года так называемого «Простейшего спутника» («Объект ПС») массой порядка 100 кг.

Предложение было принято, и 15 февраля 1957 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 171-83сс, предусматривающее запуск простейшего спутника на орбиту, проверку возможности наблюдения за спутником и приема радиосигналов с его борта. Важный момент – запуск «ПС» разрешался только после одного-двух успешных стартов ракеты «Р-7».

Общая схема «Простейшего спутника»

Руководство работами по конструированию и изготовлению облегченного варианта спутника поручили двум инженерам – Михаилу Степановичу Хомякову и Олегу Генриховичу Ивановскому. Радиопередатчик сконструировал Вячеслав Иванович Лаппо. Специальные сигналы для передатчика придумывал Михаил Сергеевич Рязанский. Головной обтекатель ракеты, защищающий спутник от воздействия атмосферы на участке выведения, проектировала группа Сергея Осиповича Охапкина.

Хотя спутник и выглядел по схеме очень простым, но создавался он впервые, никаких аналогов орбитального искусственного объекта в технике не существовало. Задано было только одно – ограничение по весу: не более 100 кг (в конечном виде он весил еще меньше – 83,6 кг).

Компоновка «Простейшего спутника» (© РКК «Энергия»)

Довольно быстро конструкторы пришли к выводу, что выгодно сделать спутник в форме шара. Сферическая форма позволила при меньшей поверхности оболочки наиболее полно использовать внутренний объем. На сферической форме настаивал и Сергей Павлович Королёв – ему, видимо, запал в душу образ «малой луны», а Луна, как известно, должна быть круглой.

Все, кто работал в то время над спутником, позднее отмечали, что Королёв особое значение придавал эстетике первого космического аппарата: алюминиевая сфера была тщательнейшим образом отшлифована до чистого блеска и помещена, словно драгоценность, на ложе, обитое бархатом. Королёв предвидел, что «ПС» станет одним из символов ХХ века, появится на марках и медалях, на открытках и в памятниках, а потому добивался максимальной выразительности при элегантной простоте внешнего вида.

Внутри спутника разместили два радиопередатчика с частотой излучения 20,005 и 40,002 МГц. Радиопередающее устройство спутника должно было обладать мощностью излучения в 1 Вт – это позволяло принимать его сигналы на значительных расстояниях широкому кругу радиолюбителей в диапазоне коротких и ультракоротких волн, а также наземным станциям слежения.

Сигналы спутника имели вид телеграфных посылок длительностью около 0,3 секунды. Когда работал один из передатчиков, то у другого была пауза. Расчетное время непрерывной работы составляло не менее 14 суток.

Энергопитание бортовой аппаратуры спутника обеспечивали электрохимические источники тока (серебряно-цинковые аккумуляторы), рассчитанные на работу минимум в течение двух-трех недель.

Четыре антенны монтировались на передней («верхней») полуоболочке. Специальный пружинный механизм разводил антенны на угол 35° от продольной оси спутника после его отделения от ракеты.

Проектирование велось быстрыми темпами, а изготовление деталей шло параллельно с выпуском чертежей. «Двойник» спутника многократно состыковывали и отделяли от корпуса ракеты, пока конструкторы не убедились, что надежно действует вся цепочка: срабатывают пневмозамки, отделяется головной обтекатель, освобождаются из «походного» положения штыри антенн, и толкатель направляет спутник вперед.

Сборка «Простейшего спутника»

В марте 1957 года начался выбор и определение параметров траектории активного участка первой «космической» ракеты. В апреле – мае прошли проверки характеристик излучения радиопередатчиков спутника – его «катали» на вертолете, подвесив на тросе длиной 200 м.

Летом 1957 года в цехе 39-го опытного завода в Подлипках были собраны первые блоки ракеты и проведены испытания системы отделения обтекателя и спутника от центрального блока «А».

Семнадцатого сентября на собрании, посвященном столетию со дня рождения Константина Циолковского, в Колонном зале Дома Союзов выступил мало кому в то время известный член-корреспондент АН СССР Сергей Павлович Королёв. Что примечательно, тезисы его доклада были в тот же день опубликованы в газете «Правда» в виде небольшой статьи под названием «Основоположник ракетной техники». Это была первая послевоенная публикация Королёва в столь тиражном издании, но главное – засекреченному конструктору позволили подписать ее собственной фамилией! В статье были и такие слова: «Советские ученые работают над вопросами глубокого проникновения в космическое пространство. Сбываются замечательные предсказания К.Э. Циолковского о полетах ракет и о возможности вылета в межпланетное пространство, высказанные им более шестидесяти лет тому назад».

Через два дня после этого, 19 сентября, Королёв прибыл на полигон Тюра-Там. Двадцатого сентября там состоялось заседание Государственной комиссии по запуску спутника, где все службы подтвердили свою готовность к старту. Тогда же решено было сообщить о запуске спутника в печати только после его первого оборота вокруг Земли.

Двадцать второго сентября на полигон доставили ракету (изделие 8К71ПС) со спутником «ПС» (изделие М1-ПС). Эта ракета представляла собой значительно облегченную модификацию летного варианта «Р-7». Макетная головная часть вместе с измерительными системами была снята и заменена коническим переходником. С центрального блока убрали радиоотсек с системой радиоуправления общей массой 300 кг, поскольку не было нужды в высокой точности выведения полезной нагрузки. В верхней части бака окислителя центрального блока сделали противосопло для торможения блока и увода его в сторону от спутника после разделения. Модифицированные двигатели 8Д74ПС (РД-107) боковых блоков с 100-й секунды полета переходили на режим первой промежуточной ступени тяги, чтобы затянуть процесс отделения «боковушек». Модифицированный двигатель 8Д75ПС (РД-108) центрального блока отключался по выработке одного из компонентов топлива. Соответственно, автоматика отключения двигателя стала существенно проще. В результате начальная масса «изделия» уменьшилась с 280 до 272,83 т, а масса в момент отрыва от стартового устройства составила 267 т.

В ходе подготовки в МИКе были проведены последние тесты. Тогда и случился очень неприятный казус.

Ракета-носитель «Спутник» (рисунок А. Шлядинского)

Чтобы продемонстрировать членам Государственной комиссии свою готовность, испытатели решили показательно подключить аккумуляторные батареи спутника к внешнему прибору. И вдруг выяснилось, что батареи не работают! Пришлось немедленно вскрывать оболочку. Оказалось, что виной всему отвалившиеся из-за плохой пайки провода. Председатель Госкомиссии дал волю эмоциям. «Люди вы или не люди? – зло спрашивал он. – Можно ли найти имя этому безобразию?!» Провода быстро припаяли, спутник собрали и снова проверили его работоспособность.

Запуск назначили на 6 октября 1957 года, но тут Сергей Королёв потребовал произвести его на двое суток раньше. Причиной тому стал полученный из Москвы листок экспресс-информации, в котором утверждалось, что на совещании по координации запусков ракет и спутников, которое проходило в Вашингтоне по линии Международного геофизического года, на 6 октября намечен американский доклад «Спутник над планетой». Сергей Павлович очень встревожился. Вдруг это не просто доклад, а констатация факта? Королёв знал, что запуск американского спутника планируется примерно на март 1958 года, но что, если конкуренты тайно решили пересмотреть сроки?..

На самом деле американцы могли попытаться опередить Королёва. В то же самое время в рамках проекта Farside предусматривались запуски на большую высоту (примерно 6370 км) связок твердотопливных ракет, стартующих со стратостата. Если в конце разгона ракету Farside направить горизонтально, то теоретически она может стать искусственным спутником Земли. 3 октября 1957 года с атолла Эниветок была предпринята попытка запустить такую ракету, однако американцам не повезло: стратостат не достиг заданной высоты, ракета сбилась с курса, максимальная высота ее полета составила около 800 км…

Приказ о летных испытаниях спутника «ПС» был подписан на полигоне 2 октября. Следующим утром ракету вывезли на старт.

В ночь с 3 на 4 октября началась заключительная стадия подготовки – заправка ракеты компонентами топлива. Предстартовые работы шли по графику. На рабочих местах находились смешанные расчеты испытателей полигона и представителей бюро.

Старт ракеты-носителя «Спутник» с «Простейшим спутником»

Четвертого октября 1957 года в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени ярчайшая вспышка осветила ночную казахстанскую степь. Ракета-носитель, впоследствии получившая название «Спутник-1», с гулом ушла вверх. Ее факел постепенно слабел и скоро стал неразличим на фоне звездного неба.

На активном участке выведения не обошлось без проблем. При старте ракеты было отмечено запаздывание выхода на первую промежуточную ступень и на режим главной ступени основного двигателя блока «Г». Эта задержка могла привести к автоматическому отбою. Но повезло – на последних долях секунд временного контроля блок «Г» вышел на режим. На 16-й секунде полета отказала система опорожнения баков, что привело к повышенному расходу керосина. Из-за этого двигатель выключился на секунду раньше, а в самом конце активного участка одна секунда его работы существенно влияет на орбиту – спутник был выведен на 90 км ниже расчетной высоты…

Момент отделения головного обтекателя и последней ступени ракеты-носителя от первого искусственного спутника Земли

И все же «ПС» летел в космическом пространстве! Наблюдения на первых витках показали, что он движется по орбите с наклонением 65,1°, высотой в перигее 228 км и с максимальным удалением от поверхности Земли в 947 км[121]. Каждый виток занимал 96 минут 10,2 секунды.

Общественный резонанс был ошеломляющим. Зрелище маленькой звездочки, бегущей в небе за пределами атмосферы, с неустанно передаваемым по радио «бип-бип-бип» быстро захватило внимание широкой аудитории, включающей ученых, радиолюбителей, военных, агентов разведслужб и бесчисленных зрителей, взобравшихся на крыши со своими биноклями.

Французская газета «Фигаро» поймала настроение момента, поместив главный заголовок на всю ширину полосы: «Миф стал реальностью: земная гравитация покорена». С плохо скрываемым восхищением французы отмечали, что Соединенные Штаты Америки – «страна, редко проигрывающая в технической области» – теперь оказались перед необходимостью наверстывать, двигаясь «по спирали иллюзий и горьких размышлений».

В тот же день британская «Манчестер Гардиан» выразила мнение, что теперь Советский Союз владеет достаточным потенциалом, чтобы отправить ракеты к Марсу. В другой, более мрачной заметке автор «Гардиан» отмечал угрожающий военный облик «Спутника», выражая мнение, что «русские могут создавать ракеты, способные поражать любые намеченные цели в любой точке мира».

Неделей позже журнал «Тайм» попытался очертить эпохальное значение «Спутника» для американцев, представив произошедшее событие как важнейший шаг в поиске новых рубежей: «Запуск русского «Спутника» является первой успешной попыткой человека проплыть в океане космоса, окружающем Землю».

Руководство СССР, и прежде всего лидер страны Никита Сергеевич Хрущев, торжествующе наблюдали, как, по выражению Хрущева, «оценивающее любопытство западных стран сменяется восхищением, смешанным с завистью». Идеологическое клише «социализм – это и есть та надежная стартовая площадка, с которой Советский Союз запускает свои космические корабли» мгновенно утвердилось в качестве беспроигрышного козыря как на международной арене, так и внутри СССР.

Американское политическое руководство осознало, что космос тоже может быть полем битвы и на этом поле США потерпели первое поражение. Девятого октября президент Дуайт Эйзенхауэр выступил на пресс-конференции в Белом доме с поздравлениями в адрес советских ученых. В своей речи президент пообещал, что американский спутник будет выведен на орбиту до истечения года. Обещание осталось невыполненным – спутник Explorer добрался до орбиты 1 февраля 1958 года[122]. Вырваться в лидеры можно было только одним способом – запустив в космос человека. Но команда Сергея Королёва уже готовила заокеанским конкурентам новый сюрприз.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.