4.5 Корабль «3КА»

4.5

Корабль «3КА»

Параллельно с летными испытаниями кораблей «1К» в проектном секторе ОКБ-1, возглавляемом Константином Петровичем Феоктистовым, шла активная работа над пилотируемым кораблем «3К».

В августе 1960 года конструкторы нашли возможность ускорить его создание, отказавшись от части предусмотренных начальным проектом систем. Было решено не устанавливать систему управления спуском, отказаться от разработки герметичной капсулы космонавта, заменив ее катапультируемым креслом, упростить пульт управления и т. п. Проект упрощенного «Востока» для полета человека получил дополнительную букву «А» и стал индексироваться «3КА».

Сергея Павловича Королева продолжала беспокоить тормозная двигательная установка. Он считал, что одна «ТДУ-1» не обеспечивает достаточной надежности спуска с орбиты, и потребовал перепроектировать корабль. Сектор Феоктистова приступил к проработкам. Для установки даже самого простого порохового двигателя дополнительно требовалось несколько сотен килограммов веса, а такого резерва не было. Для исполнения указания Королева пришлось бы снимать часть крайне необходимой бортовой аппаратуры, что опять же приводило к резкому снижению надежности корабля. Изменилась бы и компоновка, а за ней – прочностные характеристики. При таких условиях результаты запусков «1К» можно было сразу забыть и начинать готовить новые прототипы.

Космический корабль-спутник «Восток» («ЗКА») (рисунок А. Шлядинского)

Космический корабль «Восток»: вид со стороны кабель-мачты (рисунок А. Шлядинского)

Космический корабль «Восток»: вид на катапультный люк (рисунок А. Шлядинского)

Пришлось убеждать Королева отказаться от своего решения. Однако Сергей Павлович настаивал на его исполнении, для чего собственноручно подготовил и утвердил документ «Исходные данные на проектирование Корабля 3К», в соответствии с которым на «Востоке» необходимо было смонтировать двойную двигательную установку. Назревал конфликт. Феоктистов собрал ведущих работников сектора для обсуждения «Исходных данных». Те единодушно сошлись во мнении, что поручение Сергея Павловича ошибочно. Заместитель Королева по проектным делам

Константин Давыдович Бушуев[171] уведомил конструктора о бунте проектантов. На срочно созванном совещании Королев внимательно выслушал мнение сотрудников сектора и был вынужден согласиться с ними. Корабль «3КА» предстояло спроектировать с минимальными доработками на базе корабля «1К».

Кабина корабля «Восток»

К тому времени к процессу создания корабля подключились авиационные организации, и прежде всего знаменитый Летно-исследовательский институт (ЛИИ), который возглавлял Николай Сергеевич Строев[172]. В апреле 1960 года в лабораторию № 47 ЛИИ приехали конструкторы ОКБ-1 и показали эскизы пульта будущего космического корабля с просьбой высказать компетентное мнение. Вдохновленные интересной задачей сотрудники лаборатории придумали свои варианты пульта управления и приборной доски, которые получили одобрение Сергея Павловича Королева. К ноябрю полностью готовые комплекты были сданы заказчику. Тогда же началось изготовление тренажера, на котором впоследствии проходили подготовку все космонавты, участвовавшие в программе «Восток».

Система отображения информации и сигнализации СИС-1-3КА корабля «Восток»: 1 – приборная доска ПД-1-3КА; 2 – двухкоординатная ручка управления ориентацией корабля РУ-1А; 3 – пульт управления ПУ-1-3КА

Приборная доска находилась прямо перед космонавтом на уровне вытянутой руки. Тумблеры, кнопки, сигнальные табло, трехстрелочные индикаторы позаимствовали у авиации. Поскольку на «Востоке» процесс спуска с орбиты был «завязан» на программно-временное устройство «Гранит», создали прибор контроля режима спуска (ПКРС). «Изюминкой» стал прибор «Глобус», расположенный в левой части доски. Он действительно выглядел как маленький глобус – через специальное устройство его вращение было синхронизировано с движением корабля по орбите. Взглянув на прибор, пилот «Востока» мог увидеть, над какой территорией в настоящий момент находится. Больше того, при переключении особого тумблера в положение «Место посадки» глобус поворачивался и показывал, куда примерно приземлится корабль, если прямо сейчас запустить тормозную двигательную установку. На пульте управления, который располагался слева от пилота, конструкторы разместили рукоятки и переключатели, необходимые для управления радиотелефонной системой, регулирования температуры и влажности внутри кабины, а также включения ручного управления системой ориентации и тормозного двигателя.

Схема приземления спускаемого аппарата корабля «Восток» (© РКК «Энергия»): 1 – отстрел люка, катапультирование пилота в кресле на высоте 7000 м; 2 – введение тормозного парашюта; 3 – стабилизация и спуск на тормозном парашюте до высоты 4000 м; 4 – введение основного парашюта, отделение кресла на высоте 4000 м; 5 – отделение НАЗа, автоматическое наполнение лодки на высоте 2000 м; 6 – приземление со скоростью 5 м/с; 7 – отстрел люка, введение вытяжного парашюта, введение тормозного парашюта на высоте 4000 м; 8 – спуск на тормозном парашюте до высоты 2000 м, введение основного парашюта; 9 – приземление со скоростью 10 м/с

Отказ от герметичной кабины космонавта потребовал доработки всей системы покидания спускаемого аппарата и введения некоторых изменений в схему приземления. Новое кресло решили не конструировать, а просто «раздели» кабину, убрав ее защитную оболочку. Этой работой руководил начальник лаборатории № 24 Летно-исследовательского института Гай Ильич Северин[173]. Сами кресла и манекены для испытаний изготавливались на заводе № 918 Министерства авиационной промышленности в подмосковном Томилино. Новая схема покидания спускаемого аппарата была опробована в условиях, приближенных к «боевым»: сначала кресла с манекенами выбрасывались с самолета, затем на место манекенов сели испытатели-парашютисты Валерий Иванович Головин и Петр Иванович Долгов.

В итоге получилась схема, кажущаяся сложной и рискованной, но зато устраняющая многие технические проблемы. На высоте 7 км из спускаемого аппарата выходил вытяжной парашют, на высоте 4 км – тормозной, на высоте 2,5 км – основной. Космонавт в кресле катапультировался со скоростью 20 м/с еще до выхода вытяжного парашюта. Сначала кресло выпускало стабилизирующий парашют, чтобы остановить возможное кувыркание. На высоте 4 км он отцеплялся, и в действие вступал основной парашют космонавта, который в буквальном смысле выдергивал его с «насиженного места» – космонавт и кресло тоже приземлялись отдельно. Запасной парашют вводился в случае отказа основного. Скорость приземления не должна была превышать 5 м/с для космонавта и 10 м/с для спускаемого аппарата. Кстати, на случай отказа систем отстрела люка и катапультирования было предусмотрено приземление космонавта внутри шара – это была бы жесткая посадка (ведь никаких устройств мягкой посадки или амортизаторов не предусматривалось), но в любом случае человек оставался жив. Наибольшие опасения у конструкторов вызывала возможность «заваривания» люка – тогда пилот не смог бы выбраться из аппарата самостоятельно, что грозило ему серьезными неприятностями.

Для наблюдения за космическим пространством в спускаемом аппарате прорезали три отверстия под иллюминаторы. Первое располагалось над головой пилота – в отстреливаемой крышке входного люка. Второе находилось сверху и справа, а третье было устроено прямо под ногами пилота, в крышке технологического люка – на нем крепился оптический ориентатор «Взор», с помощью которого космонавт мог сориентировать корабль в пространстве при переходе на ручное управление.

Разработку иллюминаторов взял на себя НИИ технического стекла Минавиапрома[174]. Задача оказалась крайне сложной. Еще производство самолетных фонарей осваивали в свое время долго и трудно – под воздействием встречного потока воздуха стекло быстро покрывалось трещинами, теряя прозрачность. Война заставила разработать бронестекла, однако для космических кораблей не годились даже они. В конце концов остановились на кварцевом стекле, точнее, на двух его марках – СК и КВ (последняя – плавленый кварц). Иллюминаторы очень хорошо показали себя и в космосе, и при спуске в атмосфере, под воздействием температуры в несколько тысяч градусов – с ними никогда не было проблем. Если через иллюминатор начинал бить солнечный свет, который мешал космонавту работать, он всегда мог опустить шторку, перебросив соответствующий тумблер на пульте («Взор», «Правый» или «Задний»).

На «Востоке» устанавливалось разнообразное радиооборудование. Пилоту выделялось сразу несколько каналов связи, которые обеспечивала радиотелефонная система «Заря», работающая в диапазонах коротких волн (9,019 и 20,006 МГц) и ультракоротких волн (143,625 МГц). УКВ-канал задействовался для связи с НИПами на расстояниях до 2000 км и, как показал опыт, давал возможность вести переговоры с Землей на большей части орбиты.

Кроме того, на корабле имелась радиосистема «Сигнал» (короткие волны на частоте 19,995 МГц), предназначенная для оперативной передачи данных о самочувствии космонавта. К ней прилагался дублированный комплект радиоаппаратуры «Рубин», обеспечивавший траекторные измерения, и радиотелеметрическая система «Трал П1».

Разумеется, внутри спускаемого аппарата были созданы достаточно комфортабельные условия для жизни. Ведь в случае отказа тормозной установки космонавт мог остаться там на неделю. В специальных стойках кабины были закреплены контейнеры с запасом еды, резервуар с консервированной водой (пить ее можно было через мундштук), емкости для сбора отходов.

Система кондиционирования поддерживала нормальное атмосферное давление, температуру воздуха на уровне от 15 до 22 °C и относительную влажность в пределах от 30 до 70 %. В начале проектирования «Востока» конструкторы встали перед выбором оптимальной атмосферы внутри космического корабля (обычная или насыщенная кислородом). Последний вариант позволял снизить давление в корабле и за счет этого уменьшить общий вес системы жизнеобеспечения. Именно так поступили американцы. Однако Сергей Павлович Королев настоял на нормальной атмосфере – в «кислородной» от любой искры мог возникнуть пожар, а выбраться пилоту было некуда. Время подтвердило правоту главного конструктора – именно насыщенная кислородом атмосфера корабля стала одной из причин быстрой и страшной гибели экипажа «Apollo-1».

Итак, окончательная компоновка «Востока» определилась. По тем временам это был действительно уникальный аппарат, вобравший в себя новейшие технологии. В различных его системах была использована 421 электронная лампа, более 600 полупроводниковых транзисторов, 56 электродвигателей, около 800 реле и переключателей. Суммарная длина электрических кабелей составила 15 км!

Корабль «3КА» был немного тяжелее «1К» (если «1К» № 5 весил 4563 кг, то беспилотный «3КА» № 1 – 4700 кг). Конечно, вес первого пилотируемого «Востока» собирались облегчить, насколько это возможно, но у Королева были большие планы по использованию подобных кораблей в будущем, и его не устраивала грузоподъемность лунного блока «Е». Поэтому воронежское ОКБ-154 Семена Ариевича Косберга получило техзадание на конструирование более совершенного двигателя на основе РО-5.

Двигатель РО-7 (РД-0109, 8Д719) на топливной смеси керосин-кислород был создан за один год и три месяца.

Двигатель РД-0109 (РО-7) для третьей ступени ракеты «Восток»

С новой третьей ступенью ракета, получившая вслед за кораблем название «Восток» (8К72К), обрела завершенный вид. Но доработка узлов, дополнительные тесты и прожиги двигателей заняли время, поэтому в установленные сроки ракетчики не уложились – новые корабли подготовили только к февралю 1961 года. Кроме того, ударные силы ОКБ-1 опять пришлось отвлечь на запуск межпланетных станций в «астрономическое окно». На этот раз в центре внимания была «утренняя звезда» Венера.

Настало время реабилитироваться за провал марсианской программы. Первый запуск четырехступенчатой ракеты «Мечта» (8К78, № Л1-7Б) с автоматической станцией «1ВА» № 1 на борту состоялся 4 февраля. Станция вышла на околоземную орбиту, однако отказал преобразователь тока в системе энергоснабжения разгонного блока «Л» (этот преобразователь не был рассчитан на работу в вакууме), двигатель блока не запустился, и станция осталась в околоземном пространстве.

Трехступенчатая ракета-носитель «Восток» (рисунок А. Шлядинского)

Как обычно, о проблемах не сообщалось – в открытой печати было сказано только, что на орбиту выведен «тяжелый научный спутник». На Западе станцию «1ВА» № 1 окрестили «Спутником-7», и долгое время муссировался слух, что на ней находился пилот, который погиб во время полета, а потому имя его было засекречено.

Новый «космический» год начинался неудачно, однако советским ракетчикам удалось переломить негативную тенденцию. Злополучный преобразователь тока на следующем блоке «Л» загерметизировали, и 12 февраля стартовала «Молния» (8К78, № Л1-6Б), которая вывела в космос венерианскую станцию «1ВА» № 2. На этот раз все прошло почти идеально – аппарат ушел с околоземной орбиты и удостоился официального имени «Венера-1». Проблемы появились позже. Согласно данным телеметрии, отказал привод жалюзи системы терморегулирования, из-за чего нарушился температурный режим внутри приборного отсека станции. Кроме того, была зафиксирована неустойчивая работа «Венеры-1» в режиме постоянной солнечной ориентации, необходимой для зарядки аккумуляторов от солнечных батарей. Автоматически запустился режим «грубой» ориентации с закруткой аппарата вокруг оси, направленной на Солнце, и выключением, для экономии энергии, почти всех систем, кроме программно-временного устройства. В таком режиме связь осуществлялась через всенаправленную антенну, а следующий сеанс связи мог начаться автоматически по команде только через пять суток.

Межпланетный аппарат «Венера-1» (© NASA)

Семнадцатого февраля НИП-16 под Евпаторией вышел на связь с «Венера-1». Расстояние до станции в тот момент составляло 1,9 млн км. Телеметрические данные снова показали отказ системы терморегулирования и сбои в режиме солнечной ориентации. Этот сеанс оказался последним – станция перестала отвечать на сигналы[175].

Информация о проблемах на «Венере-1» была скрыта, и еще многие годы в разных изданиях утверждалось, что станция полностью выполнила научную программу. Впрочем, это не имеет существенного значения, ведь главное – впервые в истории сделанный на Земле вымпел отправился к другой планете Солнечной системы. И был это советский вымпел…

Запуск «Венеры-1» замечателен еще и тем, что в деле показал себя новый плавучий измерительный пункт, развернутый на этот раз не в Тихом, а в Атлантическом океане. Решение вывести в Атлантику НИПы было принято по итогам полетов кораблей «1К» – на карте мира оставалась обширная «слепая» зона, недоступная локаторам и радиосистемам Командно-измерительного комплекса. И это была очень ответственная зона, ведь, чтобы приземлиться на обжитую часть территории Советского Союза, корабль должен был тормозить где-то над Африкой, а до того неплохо было убедиться, что на борту все в порядке. В исключительно сжатые сроки (апрель – май i960 года) были арендованы и подготовлены к плаванию суда Минморфлота. Теплоходы «Краснодар» и «Ворошилов» переоборудовались у причалов морского торгового порта Одессы, теплоход «Долинск» – в Ленинграде. Каждое судно оснащалось двумя комплектами радиотелеметрических станций «Трал».

В то время на складах предприятия-изготовителя уже не нашлось готовых комплектов этих станций – их развезли по наземным НИПам. Почти всю номенклатуру аппаратуры пришлось собирать чуть ли не по свалкам предприятий оборонной промышленности. Приведенные в рабочее состояние блоки отлаживали, тестировали, упаковывали и отправляли в контейнерах в порты приписки судов. Интересно, что монтировали «Тралы» в классическом автомобильном варианте, а потом просто снимали «кунг» с шасси и опускали целиком в трюм теплохода.

Если с укомплектованием основной телеметрической аппаратуры вопрос все-таки как-то решался, то с аппаратурой «Бамбук» Службы единого времени дело обстояло совершенно иначе. К намеченному выходу в первые рейсы ее вообще не успевали изготовить. По договоренности с ОКБ-1 было решено привязывать получаемые данные к мировому времени по морскому хронометру, который давал точность в полсекунды. Разумеется, его приходилось часто сверять.

В свой первый рейс суда Атлантического измерительного комплекса вышли 1 августа 1960 года. На каждом была экспедиция в составе десятка сотрудников НИИ-4. В течение четырехмесячного рейса отрабатывалась технология проведения телеметрических измерений. Однако в «боевых» условиях суда показали себя именно в феврале 1961 года, снимая данные с разгонных блоков венерианских станций «1ВА».

Условия походов были далеки от комфортабельных. Люди, впервые попавшие в тропики, долго не могли к ним привыкнуть. Выделенные для аренды суда постройки двадцатых годов не имели элементарного бытового оборудования. Сотрудники экспедиции работали в грузовых трюмах под главной палубой, которая с утра раскалялась под горячими лучами солнца. Чтобы избежать тепловых ударов, тренировки и включение аппаратуры старались проводить в утреннее и ночное время. При этом работали голышом. Из-за жары случались и сбои, и возгорания техники. Но экипажи справились и отлично показали себя весной, когда в космос отправились новые космические корабли.

Девятого марта 1961 года в 9 часов 29 минут по московскому времени трехступенчатая ракета-носитель «Восток» стартовала с первой площадки полигона Тюра-Там и вывела на орбиту высотой 183,5 в перигее и 248,8 км в апогее космический корабль «ЗКА» № 1 («Четвертый космический корабль-спутник»). Это был самый тяжелый беспилотный корабль-спутник – он весил 4700 кг. Его полет в точности воспроизводил одновитковой полет пилотируемого корабля.

Четвероногие испытатели кораблей «1К» и «3КА»: Звездочка, Чернушка, Стрелка и Белка

Катапультируемое кресло пилота занял одетый в скафандр манекен, прозванный испытателями «Иваном Ивановичем». В его грудную и брюшную полости специалисты ГНИИИ авиационной медицины поместили клетки с мышами и морскими свинками. В некатапультируемой части спускаемого аппарата находился контейнер с собакой Чернушкой.

Сам полет прошел хорошо. Но после торможения не отстрелилась гермоплата кабель-мачты, из-за чего спускаемый аппарат не отделился от приборного отсека – это могло обернуться гибелью корабля. Из-за высокой температуры при входе в атмосферу кабель-мачта сгорела, и разделение все-таки произошло. Непредвиденный сбой привел к перелету расчетной точки на 412 км. Однако, по итогам обсуждения на заседании Госкомиссии, испытания были признаны успешными, а риск для будущего космонавта – допустимым.

В советских газетах писали: «Чудо современной техники – космический корабль весом в 4700 килограммов не только облетел вокруг Земли, но и совершил посадку в заданном районе Советского Союза. Это исключительное достижение наших покорителей Космоса с большим восхищением встречено всем миром. Теперь уже никто не сомневается, что чудесный гений советского народа в недалеком будущем осуществит дерзновеннейшую мечту – пошлет человека в Космос.»

Данный текст является ознакомительным фрагментом.