4.1 Проект «Восток»

4.1

Проект «Восток»

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

Разумеется, он привлек к этому делу наиболее активного сторонника пилотируемой космонавтики, Михаила Клавдиевича Тихонравова. Третьего апреля 1957 года главный конструктор создал в ОКБ-1 отдел № 9, который и доверил Тихонравову, добившись перевода последнего из НИИ-4 в свое бюро.

Совет главных конструкторов, слева направо: А. Ф. Богомолов, М. С. Рязанский, Н. А. Пилюгин, С. П. Королев, В. П. Глушко, В. П. Бармин, В. И. Кузнецов

Поскольку серийной ракеты «Р-7А» еще не существовало, но зато имелся опыт полетов собак на геофизических 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 ракетодром, с которого производился запуск.

Планер был данью молодости Сергея Королева, еще в ГИРД работавшего над созданием ракетоплана «РП-1». 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[153], который занимался созданием десантных и военно-транспортных планеров.

В проекте Цыбина предполагалось, что ракетоплан стартовой массой 3500 кг и посадочной массой 2600 кг будет выводиться на орбиту высотой 300 км под головным обтекателем трехступенчатого носителя, создаваемого в ОКБ-1 на базе «Р-7». Там он останется на сутки и проведет разведку, передавая информацию по радиоканалу. Затем с помощью тормозного двигателя снизит скорость, за счет чего сойдет с орбиты и начнет спуск в атмосфере.

Оригинальной идеей Цыбина было использование складного крыла – авиаконструктор знал, что при входе в атмосферу наибольшему нагреву подвергнутся тонкие кромки крыльев, поэтому в зоне интенсивного торможения ракетоплан шел «брюхом вперед», рассеивая избыточное тепло с помощью донного теплозащитного экрана, а сложенное «шалашиком» крыло пряталось в аэродинамической «тени» корпуса. На высоте 20 км, после снижения скорости до 500–600 м/с, раскаленный теплозащитный экран сбрасывался, и раскрывались консоли крыла. Пройдя весь диапазон скоростей, аппарат планировал с постоянной дозвуковой скоростью с высоты 10 км. Посадка выполнялась на специально подготовленную грунтовую площадку с использованием лыжного шасси «велосипедного» типа. Вертикальная скорость снижения не должна была превышать 2 м/с.

«Лапоток Цыбина» – один из первых вариантов спускаемого аппарата корабля «Восток» (эскиз)

Павел Цыбин часто встречался с Королевым и держал его в курсе работ ОКБ-256 с 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[154].

В итоге Сергей Королев отказался от крылатого возвращаемого аппарата в пользу баллистической капсулы. Ее разработкой занялся пришедший в конце 1957 года из НИИ-4 талантливый конструктор Константин Петрович Феоктистов[155], которого сегодня по праву называют «отцом» космического корабля «Восток».

Константин Петрович Феоктистов (© РКК «Энергия»)

Никто в конце 1950-х 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, снизив 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 была хорошо 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. Существовавшие 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 наносили асботекстолит, который испарялся в потоке набегающего воздуха, поглощая избыточное тепло.

При выборе способа возвращения корабля также рассматривалось несколько вариантов, кроме уже упомянутого планирующего спуска. Например, Сергею Королеву очень нравился вариант торможения и посадки с помощью авторотирующих винтов, подобных вертолетным. Однако главный конструктор вертолетов Михаил Леонтьевич Миль, к которому Королев обратился с предложением о сотрудничестве, категорически отказался: слишком велика была ответственность, слишком много времени потребовалось бы на новую тему. В результате выбрали классический спуск на парашюте, хотя Королев и недолюбливал «тряпки», считая их технологией вчерашнего дня.

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 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, как еще в 1956 году предложил сделать Владимир Яздовский. Такая схема давала дополнительный плюс – катапультирование можно было 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 написать официальный отчет по проекту «Объект Д-2» (так в его бюро назывался космический корабль для орбитального полета) в течение двух месяцев.

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 4,55,5 т. Там же были приведены расчеты в обоснование выбора формы спускаемого аппарата. В частности, отвергнут конус по причине малого внутреннего объема (1,5 м³ против 5 м³ у шара) при заданном диаметре основания в 2,3 м, который определялся размерами третьей ступени. Здесь же рассматривалось шесть вариантов компоновки.

Пятнадцатого сентября 1958 года Сергей Павлович 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, было заслушано 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»[156], стал Олег Генрихович Ивановский[157], 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 не доставало – необходимо было 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 должно было использоваться многократно. Напрашивался вариант – разместить такое 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».

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 в начале весны, тогда же началось изготовление корпусов, а Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 569-2640; «О создании объектов «Восток» для осуществления полета человека в космос и других целей» вышло только 22 мая 1959 года.