Как готовился запуск первого искусственного спутника Земли
Пятьдесят восемь лет назад Советский Союз открыл космическую эру в истории человечества
В нынешнем году исполняется 58 лет со дня запуска первого в мире искусственного спутника Земли. Это достижение, которое вывело нашу страну в лидеры процесса освоения околоземного пространства. И хотя в последние десятилетия успехи в этой отрасли гораздо более скромные, тот факт, что и первый спутник, и первое живое существо, и первый человек отправились в космос именно с российской земли, на отечественных ракетах и с помощью усилий тысяч наших земляков, дает нам уверенность, что ситуация может и должна измениться.
Ведь сумела же страна, только-только пережившая самую катастрофическую в мировой истории войну — Великую Отечественную — и едва оправившаяся от ран, найти в себе силы и возможности заглянуть на десятки лет в будущее! А запуск первого спутника был именно таким «заглядыванием». Но надо помнить не только о том, что 4 октября 1957 года у Земли появился первый искусственный спутник, а само это слово вошло в словари всех языков мира. Стоит помнить и о том, каким долгим и трудным был путь к этому в буквальном смысле слова звездному часу отечественной космической отрасли.
Немецкое наследство и российский ум
Если обращаться к самым-самым дальним истокам советского триумфа 4 октября 1957 года, то нужно признать, что без конструкторских идей эсэра Николая Кибальчича, без теоретических положений ученого Константина Циолковского и, вообще, без многовековой мечты человека о прорыве к звездам ничего подобного не случилось бы. Но конкретные события, как правило, имеют конкретные причины и поводы, более конкретных исполнителей и воплотителей. Так было и с первым спутником Земли. Среди его «родителей» — создатель отечественной космонавтики Сергей Королев, академик Мстислав Келдыш, теоретик и исследователь Михаил Тихонравов, энергетик и электротехник Николай Лидоренко, гениальный инженер-конструктор Глеб Максимов и один из ближайших сподвижников Королева — ученый-конструктор Борис Черток. Именно он в своих воспоминаниях откровенно признался (фактически первым из всех основателей советской космонавтики!) в том, что история первого искусственного спутника по большому счету «и в Советском Союзе, и в США имела немецкое начало».
Вот как описывал Борис Черток историю этого «начала» в книге «Ракеты и люди»: «В связи с запретом по Версальскому мирному договору от 1919 г. разрабатывать новые виды артиллерийского вооружения и строить боевые самолеты немецкие военные обратили внимание на перспективы ракет дальнего действия — запрета на них этот документ не предусматривал. Особенно активную соответствующую работу начали в Германии после 1933 г., с приходом к власти Гитлера. Тогда небольшая группа энтузиастов во главе с молодым талантливым инженером Вернером фон Брауном получила поддержку армии, а затем (ее работа. — РП.) стала приоритетной государственной программой вооружения. И в 1936 г.… начали строить мощный научно-производственный и испытательный ракетный центр Пенемюнде (округ Росток). А в 1943 г. был совершен первый удачный пуск боевой баллистической ракеты дальнего действия А4, получившей впоследствии пропагандистское название ФАУ-2 ("Фергелтунг" — "возмездие")».
Именно с этой ракетой и имели дело советские специалисты, которых в последние дни войны направили изучать трофейное оборудование в Пенемюнде. «Основными достижениями немецких специалистов стала технология серийного изготовления мощных жидкостных ракетных двигателей и системы управления полетом, — пишет Борис Черток. — Идеи отечественного ученого и изобретателя Константина Циолковского, немца Германа Оберта, американца Роберта Годдарда и других гениальных одиночек конца XIX — начала XX вв. превращались в конкретные инженерные системы коллективами мощных фирм "Сименс", "Телефункен", "Лоренц" и т.д., местных университетов, которые вели исследования по заданиям Пенемюнде… Изучая в самой Германии ее опыт в течение 1,5 лет, мы — в том числе и я — убедились: их ракета — не снаряд, не пушка, а большая и сложная система, требующая использования последних достижений аэрогазодинамики, радиоэлектроники, теплотехники, науки о материалах и высокой культуры производства».
Хотя еще гремели последние залпы войны, Советский Союз уже всерьез задумывался о том, каким будет новый, послевоенный мир. И было совершенно очевидно, особенно после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, что наступает эра совершенно иной техники, среди которой ракеты должны занять ведущее место. И нужно было понять, способна ли наша страна, где вопросами ракетных полетов занялись еще в первые двадцать лет ХХ века, совершить технологический рывок.
«После капитуляции фашистов я был в числе организаторов реконструкций немецкой ракетной техники на территории самой Германии, — вспоминал Борис Черток. — Уже тогда мы убедились: никаких новых физических законов для создания мощных ракет дальнего действия, летящих через космическое пространство, открывать не требовалось. В 1947 г. летными испытаниями собранных в Германии ФАУ-2 была начата работа по реальному освоению ее в СССР. Она стала первым беспилотным автоматически управляемым устройством дальнего действия… В 1948 г. на первом отечественном ракетном полигоне Капустин Яр (междуречье Волги и ее левого рукава Ахтубы) испытали ракеты Р-1 — копии немецких ФАУ-2, но изготовленные полностью из отечественных материалов. А в 1949 г. прошла серия высотных полетов этих устройств для исследования космического пространства. А в 1950 г. начали испытания следующей — Р-2 — на дальность 600 км. Окончательным "отрывом" от наследия ФАУ-2 стала наша ракета Р-5 на дальность 1200 км, чьи проверки повели с 1953 г. Тогда же именно с помощью Р-5 мы совместно с другими отечественными учеными развернули исследования по использованию ракеты как носителя атомной бомбы».
Легендарная «семерка»
Получается, что совершенно мирное достижение — запуск первого искусственного спутника Земли — имеет военное происхождение?! Да, это действительно так. И удивляться подобной иронии судьбы не стоит: в те годы очень многие научные открытия, получавшие в дальнейшем сугубо мирное значение, совершались в рамках чисто военных проектов. К тому же, как отмечал еще в 1939 году будущий Герой Социалистического Труда, выдающийся ракетчик-теоретик Михаил Тихонравов, «все без исключения работы в области ракетной техники в конце концов ведут к космическому полету».
Итак, возвращаясь к началу, стоит повторить вслед за Борисом Чертоком: «История создания первого спутника связана с работой над ракетой как таковой». После череды экспериментов, буквально методом проб и ошибок советские конструкторы ракетной техники создали без преувеличения гениальную конструкцию — легендарную «семерку», межконтинентальную баллистическую ракету Р-7. Гениальность ее заключается в том, что эта система, совершившая первый полет в далеком 1957 году, за несколько месяцев до начала космической эры, до сих пор выводит на орбиту космические аппараты и космонавтов.
Макет 1-го искусственного спутника Земли. Фото: Валентина Кузьмина /ТАСС
«В течение 1955–1956 гг. было закончено изготовление первого технологического комплекса ракеты Р-7, проведены ее испытания на Ленинградском металлическом заводе совместно с реальной стартовой системой, — пишет в мемуарах Борис Черток. — На огневых стендах под Загорском (ныне город Пересвет) начали огневые испытания отдельных блоков ракеты. Под руководством Н. Пилюгина проводили моделирование и комплексную отработку системы управления… 14 января 1957 г. Совет министров СССР утвердил программу летных испытаний ракет Р-7. И первая технологическая «примерочная» ракета уже в январе была отправлена в Тюратам (позднее Байконур. — РП) на полигон. Я провел много дней и ночей на контрольно-испытательной станции. Мы осуществили автономные и комплексные электрические проверки ракеты: вначале поблочно, затем собрали пакет и провели его испытания в целом. И не зря: нашли много ошибок в документации и сложных электрических схемах. Впрочем, нечего удивляться: вместо привычной одной двигательной установки у нас было пять! Одних только рулевых двигателей 12! 32 камеры сгорания (20 основных и 12 рулевых)».
Первый полет «семерки» состоялся 5 мая 1957 года и продолжался, если иметь в виду управляемый участок, всего 98 секунд. Рубежным стал четвертый запуск, состоявшийся 21 августа: несмотря на то что и он по большому счету окончился неудачей, через шесть дней официальный орган советской массовой информации — агентство ТАСС — передало на весь мир сообщение, что в СССР разработана и испытана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета.
И тут в историю освоения космоса, которая пока еще была историей создания самого страшного оружия на Земле, вмешался его величество случай. Как вспоминает Борис Черток, «7 сентября 1957 г. состоялся очередной пуск Р-7 (№ М1-9). Весь активный участок, все блоки отработали нормально. Однако головная часть снова сгорела в плотных слоях атмосферы, хотя на этот раз удалось отыскать несколько остатков конструкции… Было очевидно: изделие может летать, но головная его часть нуждалась в радикальной доработке, что требовало не менее полугода усиленного труда. Но нет худа без добра: разрушение головных частей открывало дорогу для запуска первого простейшего спутника Земли: ведь ему-то не требовалось входить в плотные слои атмосферы. И Королев получил согласие Хрущева на использование двух ракет для экспериментального пуска новинки. 17 сентября 1957 г. на торжественном собрании, посвященном 100-летию со дня рождения К. Циолковского, с докладом выступил тогда почти никому не известный член-корреспондент АН СССР Сергей Королев. Он сказал, что у нас в стране в ближайшее время может быть доставлен в космос искусственный спутник Земли. А еще через 5 дней на полигон прибыла ракета-носитель 8К71ПС (изделие М1-ПС)».
Именно эта ракета и войдет в историю всего через двенадцать суток, выведя на орбиту первый искусственный спутник Земли. Который, кстати, тоже получился таким, каким его теперь знает весь мир, едва ли не случайно.
От космической лаборатории — до полуметрового шара
Несмотря на то что идея запуска искусственного спутника в прямом смысле слова витала в воздухе с конца 1940-х, реальные черты она начала приобретать лишь в начале 1950-х. Отправной точкой работ по «воплощению» первого спутника в металле можно считать лето 1954 года: 27 мая Сергей Королев представил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли». В ней, в частности, говорилось: «В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью ракет скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170–1100 км от ее поверхности. Такой прибор будем называть простейшим спутником».
Процесс подготовки более детальных и конкретных предложений и согласований «в верхах» занял почти полтора года. Только 30 января 1956 года вышло постановление Совета министров СССР о создании неориентированного искусственного спутника Земли. В документах, как вспоминает Борис Черток, он проходил «под секретным шифром "Объект Д" массой 1000–1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200–300 кг. Общее научное руководство и обеспечение аппаратурой для научных исследований космического пространства возлагалось на АН СССР, разработка самого спутника — на ОКБ-1 (во главе с Королевым), проведение экспериментальных пусков — на Министерство обороны».
Проект «Объект Д» был закончен к июлю 1956 года, и тогда же определили круг научных задач, которые он призван был решить. По сути, в космос должна была отправиться целая дистанционно управляемая лаборатория! Среди ее задач были измерение ионного состава пространства и корпускулярного излучения Солнца, изучение магнитных полей и космических лучей, регистрация теплового режима спутника, контроль торможения его в верхних слоях атмосферы, оценка продолжительности существования на орбите, точности определения координат и параметров орбиты и т.д. А поскольку подобной работы в СССР, да и где бы то ни было в мире, до сих пор никто еще не делал, сроки подготовки «Объекта Д» то и дело срывались и отодвигались все дальше и дальше. И вскоре, как пишет в мемуарах Борис Черток, «Королев, убедившийся в срыве сроков по изготовлению первого ИСЗ в варианте космической лаборатории, вышел в правительство с предложением: "Имеются сообщения о том, что в связи с Международным физическим годом США намерены в 1958 г. запустить ИСЗ. Мы рискуем потерять приоритет. Предлагаю вместо сложной лаборатории "Объекта Д" вывести в космос простейший спутник". Предложение было принято — началась подготовка запуска простейшего спутника "ПС"».
Первый в мире искусственный спутник Земли. Фото: Николая Акимова /Фотохроника ТАСС
Именно под этим названием — ПС-1, то есть «простейший спутник», — аппарат и вошел в историю. Он представлял собой шар диаметром 58 см, собранный из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенных между собой 36 болтами. Поскольку после сборки спутник должны были заполнить осушенным азотом, стык герметизировался резиновой прокладкой. В верхней полуоболочке располагалось четыре антенны, причем разной длины: две из них — длиной 2,4 м, а две другие — на полметра длиннее, 2,9 м. Там же находился и пружинный механизм, который после отделения спутника от ракеты-носителя разводил антенны на угол 35° от продольной оси. Блок электропитания ПС-1, рассчитанный на бесперебойную работу в течение двух недель, состоял из трех батарей на основе серебряно-цинковых элементов и был создан в Институте источников тока под руководством Николая Лидоренко. В состав аппаратуры первого спутника входили также дистанционный переключатель, вентилятор системы терморегулирования, сдвоенное термореле и контрольные термо- и барореле. Все вместе сооружение весило 83,6 кг — в 12 раз меньше первоначальных планов по «Объекту Д».
Полсекунды, чтобы войти в историю
На стартовый стол испытательного полигона №5 Министерства обороны СССР Тюратам, который лишь через несколько лет станет известным на весь мир под именем Байконура, ракета Р-7 № М1-9, в головной части которой под обтекателем прятался ПС-1, встала на рассвете 3 октября 1957 года. Полтора дня ушло на подготовку старта. И в 22 часа 28 минут 34 секунды первый в мире искусственный спутник Земли стартовал в космос.
«Через 295,4 с спутник и центральный блок ракеты-носителя вышли на орбиту, — вспоминал Борис Черток. — Впервые была достигнута первая космическая скорость, рассчитанная основателем классической физики и закона всемирного тяготения англичанином Исааком Ньютоном (1643–1727 гг.). Она составляла для первого ИСЗ 7780 м/с. Наклонение орбиты спутника равнялось 65,1°, высота перигея 228 км, высота апогея — 947 км, период обращения 96,17 мин. После первых восторгов, когда на полигоне приняли ставшие тут же известными всему человечеству сигналы "Бип-бип-бип" и, наконец, обработали телеметрию, выяснилось: ракета стартовала "на бровях". Двигатель бокового блока "Г" выходил на режим с запозданием, т.е. меньше чем за секунду до контрольного времени. Если бы еще чуть-чуть задержался, схема автоматически "сбросила" бы установку и старт был бы отменен. Мало того, на 16-й секунде полета отказала система управления опережением баков. Это привело к повышенному расходу керосина, и двигатель центрального блока был выключен на 1 с раньше расчетного значения. Были и другие неполадки. Если бы еще немного, первая космическая скорость могла быть не достигнута».
Но история не знает сослагательного наклонения, и день 4 октября 1957 года навсегда останется днем величайшего триумфа нашей страны, ее ученых, инженеров, рабочих, военных и всех остальных, кто, так или иначе, оказался причастен к началу космической эры. По сути, к ним можно отнести весь наш народ, который сумел, вынеся на своих плечах тяжесть противостояния самой совершенной военной машине середины ХХ века, победить — и тут же начать мечтать о будущем. И не просто мечтать, а воплощать его.
…Спутник вышел на орбиту с наклонением 65°6', высотой в перигее 228 км и максимальным удалением от поверхности Земли 947 км. На каждый виток вокруг планеты ПС-1 тратил 96 минут и 10,2 секунды. Без четверти два часа ночи 5 октября 1957 года спутник прошел над Москвой, а вскоре ТАСС распространило на весь мир заявление о первом успешном космическом старте в истории человечества.
Первый спутник находился в космосе 92 дня, до 4 января 1958 года. За это время он совершил 1440 оборотов вокруг Земли, налетав в общей сложности около 60 млн км. Как и рассчитывали его создатели, батареи спутника проработали положенные две недели, и все это время он передавал в эфир свой знаменитый сигнал «бип-бип-бип». Кстати, интересно, что длительность сигналов и пауз между ними была непостоянной. Поскольку аппаратуру телеметрии на спутник установить не удалось из-за небольшого размера, наблюдавшие за его полетом советские специалисты оценивали состояние аппарата именно по длительности сигналов и пауз. В среднем она составляла 0,4 секунды и изменялась, если температура поднималась выше 50°С или опускалась ниже 0°С, а также в том случае, если давление внутри ПС-1 падало ниже 0,35 атмосферы.
Первые — навсегда!
С тех пор и до нынешнего времени 4 октября 1957 года остается датой начала освоения космоса человеком. Это потом туда отправятся сначала животные, а потом и люди. Это позже появятся спутники, которые доберутся сперва до Луны, а затем до Венеры, Марса и других планет Солнечной системы. Это гораздо позднее на околоземных орбитах появятся спутники-шпионы и спутники-охранники, родятся идеи «звездных войн», орбитальных лазерных пушек и другого космического оружия… А в тот момент никто в мире об этом, пожалуй, и не думал — все радовались прорыву в неведомое.
И этот прорыв был и навсегда останется российским достижением. Ведь первый спутник наших конкурентов — Америки — отправился в космос лишь четыре месяца спустя, 1 февраля 1958 года…
- Сергей Антонов
- http://rusplt.ru/sdelano-russkimi/kak-gotovilsya-zapusk-pervogo-iskusstvennogo-sputnika-zemli-19077.html
Информация