Имя собственное: Первый, Второй, Третий
#img9733.jpg
Исторически сложилось так, что образцы принципиально новой техники если и не рождались, то обретали жизнь в развитых странах Запада — достаточно вспомнить пароход, паровоз, автомобиль, телефон, самолет, телевизор, атомную бомбу и т. д. Спутник же не имел прототипов, он был совершенно новым и УНИКАЛЬНЫМ творением; его — как и космическую РН — неоткуда было скопировать.
Поэтому когда Первый ИСЗ прочертил небо Земли, на всех языках зазвучали — как самые главные — два ключевых слова: «РОССИЯ, СПУТНИК!»
Вот вехи на этом пути.
16 марта 1954 г. в Отделении прикладной математики АН СССР (у М.В.Келдыша) состоялось первое специализированное совещание по определению круга научных задач, решаемых с помощью ИСЗ. Президент АН СССР А.Н.Несмеянов данное новое направление одобрил и поддержал.
Два месяца спустя С.П.Королёв представил министру оборонной промышленности Д.Ф.Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли», подготовленную М.К.Тихонравовым.
Не меньшую роль, чем научно-технические возможности, играли политические мотивы. В контексте глобального противостояния с Западом и реакции СССР на заявление президента Соединенных Штатов Д.Эйзенхауэра (Dwate Aisenhower) от 29 июля 1955 г. о запуске в период Международного геофизического года (1957–1958 гг.) американского спутника — 3 августа академик Л.И.Седов на VI конгрессе Международной астронавтической федерации в Копенгагене объявил о намерении Советского Союза также запустить ИСЗ в течение МГГ.
Через месяц, 3 сентября 1955 г., С.П.Королёв направил Гл. конструкторам и в правительство предварительные характеристики научного спутника массой 1100 кг и план работ по его созданию.
30 января 1956 г. было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР № 149-88сс, которым предусматривалось создать под ракету Р-7 неориентированный ИСЗ (объект Д) весом 1000–1400 кг с аппаратурой для научных исследований весом 200–300 кг. Срок первого пробного пуска объекта Д — 1957 год.
К концу 1956 г. выяснилось, что намеченные планы запуска ИСЗ находятся под угрозой срыва из-за трудностей в создании научной аппаратуры и более низкой (304 сек вместо расчетных 309–310) удельной тяги двигателей РН. Правительство установило новый срок запуска объекта Д — апрель 1958 г.
И здесь надо отдать должное мудрости, исторической прозорливости, энергии и изобретательности команды С.П.Королёва: в ноябре 1956 г. ОКБ-1 внесло предложение о срочной разработке и запуске т. н. «простейшего спутника» (объект ПС) массой порядка 100 кг в апреле-мае 1957 г. во время летных испытаний Р-7. Предложение было принято, и 15 февраля 1957 г. вышло Постановление, предусматривающее запуск простейшего неориентированного ИСЗ на орбиту, проверку возможности наблюдения за спутником и приема радиосигналов с его борта. Запуск ИСЗ разрешался только после одного-двух стартов ракеты Р-7 с положительным результатом.
Ведущим конструктором по аппарату ПС был назначен М.С.Хомяков. В разработке проектной и конструкторской документации принимали участие К.Д.Бушуев, С.О.Охапкин, С.С.Крюков, М.К.Тихонравов, Н.А.Кутыркин и др.
#imgBE5E.jpg
Проектная схема отделения спутника «объект Д» от ракеты-носителя: 1 — носовые створки обтекателя; 2 — спутник; 3 — хвостовые щитки обтекателя; 4 — последняя ступень РН
Что касается концепции ПС, то она выкристаллизовалась как ИСЗ-радиомаяк, сферическая форма которого идеально подходила (как исследовательская модель) для определения параметров плотности верхней атмосферы. При этом оригинальная «полусферическая» схема теплообмена аппарата с окружающей средой («лоб» — теплоизолирован, «тыл» — радиационный теплоизлучатель; требуемая ориентация ИСЗ при наличии атмосферы заметной плотности обеспечивается устойчивой статической балансировкой за счет «откинутых назад» антенн) позволяла увеличить время активного существования спутника в случае, если бы его торможение оказалось достаточно интенсивным.
#imgB34D.jpg
Одна из первых конструктивных схем «простейшего спутника»
Формирование конструктивно-компоновочной схемы «простейшего» ИСЗ на базе стандартных приборов и блоков давало массу спутника около 300 кг, что представлялось чрезмерным. Поэтому в процессе проектирования ПС были предложены (и затем реализованы) следующие технические решения:
— химическую батарею электропитания радиопередатчика изготовить в виде кольца, размещенного в корпусе (шаре-контейнере) диаметром около 500 мм;
— смонтировать радиопередатчик внутри батареи, используя стенки кольца в качестве воздуховода системы терморегулирования;
— антенны, размещенные снаружи шара-контейнера, вывести поверх обтекателя второй ступени ракеты, упростив тем самым схему разделения ИСЗ и РН.
К 1 февраля 1957 г. были согласованы габаритно-установочные чертежи передатчика, к середине февраля — разработан макет ПС для проведения электрических испытаний передатчика с имитаторами антенн.
#imgD93F.jpg
Рисунок из архива РКК «Энергия»
Простейший спутник был выполнен как герметичный контейнер сферической формы диаметром 580 мм, состоящий из двух силовых полуоболочек (конструкционный материал — алюминиевый сплав АМг-6 толщиной 2 мм). Передняя полуоболочка имела меньший радиус и прикрывалась полусферическим внешним экраном (R = 580 мм) толщиной 1 мм для обеспечения «теплоизолирующего» режима. Задняя силовая полуоболочка, отделенная от бортовых систем внутренним экраном, являлась одновременно радиационной поверхностью системы терморегулирования. Герметичный объем заполнялся сухим азотом при давлении 1,3 атм. Соединение полуоболочек осуществлялось посредством 36 шпилек М8х1,25. Герметичность стыка обеспечивала прокладка из вакуумной резины. Передняя полуоболочка имела четыре гнезда для крепления антенн со штуцерами гермовводов и фланец заправочного клапана. На задней полуоболочке располагались фланец испытательного системного разъема и блокировочный пяточный контакт, включающий автономное бортовое электропитание после отделения ПС от РН.
Четыре антенны (две длиной 2,4 м, две — 2,9 м) монтировались на передней («верхней») полуоболочке. Специальный пружинный механизм разводил антенны на угол 35° от продольной оси ИСЗ после его отделения от РН (таким образом формировалась заданная диаграмма их излучения).
#imgD051.jpg
«Начинка» Первого в мире (он же «простейший») искусственного спутника Земли (Фото И.Маринина)
Поверхность корпуса ПС полировалась и подвергалась специальной обработке, чтобы придать ей заданные значения коэффициента поглощения солнечной радиации AS и коэффициента собственного излучения ξ (внешний экран передней полуоболочки: AS= 0,2–0,25; снаружи ξ = 0,05-0,1; изнутри ξ = 0,8–0,9; задняя полуоболочка: AS= 0,23-0,27; ξ = 0,35-0,45).
Тепловой режим обеспечивался вентилятором, включавшимся от термореле при температуре равной или выше 30 °C. При этом циркулирующий азот осуществлял передачу тепла «холодной» задней полуоболочке, излучавшей избыток тепла в космическое пространство. При понижении температуры азота до 20–23 °C вентилятор выключался, что приводило — в отсутствие конвекции — к значительному увеличению теплового сопротивления между радиационной поверхностью и внутренним объемом ПС — и таким образом предотвращало дальнейшее снижение температуры.
Внутри гермоконтейнера находились: радиопередатчики мощностью 1 Вт и массой 3,5 кг (разработчик В.И.Лаппо из НИИ-885); блок питания из трех батарей на основе серебряно-цинковых элементов массой 51 кг (разработчик Институт источников тока, директор Н.С.Лидоренко), срок их непрерывной работы — не менее двух недель; дистанционный переключатель; вентилятор системы терморегулирования; сдвоенное реле системы терморегулирования; контрольное термореле и барореле. Радиопередатчики работали на частотах 20,005 и 40,002 МГц (длины волн, соответственно, 15 и 7,5 м) импульсами длительностью от 0,2 до 0,6 сек (настроечное значение 0,4 сек), импульсы одного передатчика в паузах другого. При замыкании и размыкании контактов датчиков контроля давления (барореле с настройкой р=0,35 атм) и температуры (сдвоенное термореле с настройкой Т1=+50 °C, Т2=0 °C) изменялись частоты сигналов и соотношения между их длительностью и паузами, что обеспечивало «диапазонный» контроль герметичности и температуры внутри ПС.
Общая масса ПС в сборе составляла 83,6 кг.
#imgDD09.jpg
Головной обтекатель ПС (Фото И.Маринина)
Во время выведения спутник находился под сбрасываемым коническим обтекателем высотой 80 см с углом при вершине 48° и удерживался 8-ю зацепами. Стержни антенн прижимались к наружной поверхности конического переходника РН приливами обтекателя. Отделение ПС осуществлялось пневмотолкателем с относительной скоростью 2,73 м/с. Как дублирующее было предусмотрено пиротехническое устройство, обеспечивающее отделение ИСЗ со скоростью 1,45 м/с. Одновременно пружинным толкателем со скоростью 0,643 м/с производилось отделение головного обтекателя (ГО). Вот таким — концептуально весьма непростым — был наш «простейший» первенец!
Забегая вперед, отметим: реализованный в конструктивно-компоновочной схеме ПС подход «гермоконтура с «земным» давлением, температурой, минимальной влажностью и приборным оборудованием из «стандартных» блоков на долгие десятилетия — вплоть до 1990-х гг. — оставался характерным для отечественных беспилотных КА.
Сжатые сроки разработки и создания аппарата ПС диктовали очень высокий темп работ, когда детали шли в производство «прямо с кульмана». Основные трудности встретились при изготовлении гидровытяжкой сферических полуоболочек, сварке их со шпангоутом и при полировке наружных поверхностей. При отработке конструкции ПС проводилось макетирование размещения бортового оборудования и аппаратуры, рентген-контроль сварных швов, проверка сборки на герметичность посредством гелиевого течеискателя, исследование тепловых режимов в условиях, имитирующих космическую среду.
В тот же период, с марта 1957 г., начался выбор и определение параметров траектории активного участка первой «космической» ракеты 8К71ПС.
В марте 1957 г. Центральное разведывательное управление США подготовило ежегодную оценку уровня ракетной техники СССР. Баллистические ракеты Р-1, Р-2, Р-5 и Р-12 описаныдостаточно полно. Имеется информация о существовании МБР Р-7, но ее конфигурация и принципиальные технические решения неизвестны. Запуск первого советского ИСЗ ожидается до конца 1957 г., но никакой ответной реакции нет. Во всех случаях стартовая масса ракет и боеголовок занижена, а точность переоценена.
В апреле-мае прошли проверки характеристик излучения радиопередатчиков ПС, подвешенного на тросе длиной 200 м под вертолетом.
Летом 1957 г. в цехе 39 завода № 88 в Подлипках были собраны первые блоки РН 8К71ПС и проведены испытания системы отделения обтекателя и ИСЗ от центрального блока «А».
3 сентября 1956 г. постановлением СМ СССР № 1241-632 головной организацией по созданию наземного командно-измерительного комплекса (КИК) для обеспечения полета первого ИСЗ в 1957 г. был определен НИИ-4 МО. Решение о возложении на МО новых функций принял министр обороны Маршал Советского Союза Г.К.Жуков. Было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов: НИП-1 (ИП-1Д) на полигоне Тюратам рядом с ИП-1 полигона, НИП-2 — ст. Макат, НИП-3 — ст. Сары-Шаган, НИП-4 — г. Енисейск, НИП-5 — п. Искуп, НИП-6 — п. Елизово, НИП-7 — п. Ключи.
17 сентября 1957 г. на собрании, посвященном столетию со дня рождения К.Э.Циолковского, в Колонном зале Дома Союзов выступил мало кому в то время известный член-корреспондент АН СССР Сергей Павлович Королёв. В самом начале своего выступления он, как бы между прочим, сказал: «В ближайшее время с научными целями в СССР и США будут произведены первые пробные пуски искусственных спутников Земли»… Королёв знал, что говорил: уже 20 сентября на космодроме состоялось заседание специальной комиссии, где была подтверждена готовность РН и ИСЗ к старту. Тогда же было принято решение сообщить о запуске спутника только после его первого оборота вокруг Земли. В этой связи отметим, что сам факт подготовки к запуску ИСЗ секретом не являлся: в журнале за 1957 г. (т. е. еще до запуска Первого спутника) были опубликованы радиочастоты и вид сигналов с борта будущего советского ИСЗ.
И вот — СВЕРШИЛОСЬ!
Сообщение ТАСС
«Правда» 5.10.1957
В течение ряда лет в Советском Союзе ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию искусственных спутников Земли.
Как уже сообщалось в печати, первые пуски спутников в СССР были намечены к осуществлению в соответствии с программой научных исследований Международного геофизического года.
В результате большой напряженной работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли. 4 октября 1957 года в СССР произведен успешный запуск первого спутника. По предварительным данным, ракета-носитель сообщила спутнику необходимую орбитальную скорость около 8000 метров в секунду. В настоящее время спутник описывает эллиптические траектории вокруг Земли, и его полет можно наблюдать в лучах восходящего и заходящего Солнца при помощи простейших оптических инструментов (биноклей, подзорных труб и т. п.).
Согласно расчетам, которые сейчас уточняются прямыми наблюдениями, спутник будет двигаться на высотах до 900 километров над поверхностью Земли; время одного полного оборота спутника будет 1 час 35 минут, угол наклона орбиты к плоскости экватора равен 65°. Над районом города Москвы 5 октября 1957 года спутник пройдет дважды — в 1 час 46 мин. ночи и в 6 час. 42 мин. утра по московскому времени. Сообщения о последующем движении первого искусственного спутника, запущенного в СССР 4 октября, будут передаваться регулярно широковещательными радиостанциями.
Спутник имеет форму шара диаметром 58 см и весом 83,6 кг. На нем установлены два радиопередатчика, непрерывно излучающие радиосигналы с частотой 20,005 и 40,002 мегагерц (длина волны около 15 и 7,5 метра соответственно). Мощности передатчиков обеспечивают уверенный прием радиосигналов широким кругом радиолюбителей. Сигналы имеют вид телеграфных посылок длительностью около 0,3 сек, с паузой такой же длительности. Посылка сигнала одной частоты производится во время паузы сигнала другой частоты.
Научные станции, расположенные в различных точках Советского Союза, ведут наблюдение за спутником и определяют элементы его траектории. Так как плотность разреженных верхних слоев атмосферы достоверно неизвестна, в настоящее время нет данных для точного определения времени существования спутника и места его вхождения в плотные слои атмосферы. Расчеты показали, что вследствие огромной скорости спутника в конце своего существования он сгорит при достижении плотных слоев атмосферы на высоте нескольких десятков километров.
В России еще в конце XIX века трудами выдающегося ученого К. Э. Циолковского была впервые научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи ракет.
Успешным запуском первого созданного человеком спутника Земли вносится крупнейший вклад в сокровищницу мировой науки и культуры. Научный эксперимент, осуществляемый на такой большой высоте, имеет громадное значение для познания свойств космического пространства и изучения Земли как планеты нашей Солнечной системы. В течение Международного геофизического года Советский Союз предполагает осуществить пуски еще нескольких искусственных спутников Земли. Эти последующие спутники будут иметь увеличенные габариты и вес, и на них будет проведена широкая программа научных исследований.
Искусственные спутники Земли проложат дорогу к межпланетным путешествиям и, по-видимому, нашим современникам суждено быть свидетелями того, как освобожденный и сознательный труд людей нового, социалистического общества делает реальностью самые дерзновенные мечты человечества.
#img33CA.jpg
Запуск первого в мире искусственного спутника Земли
Первый спутник летал 92 дня (до 4 января 1958 г., 1440 оборотов), блок «А» — 60 дней (до 2 декабря 1957 г., 882 оборота вокруг Земли), после чего они вошли в атмосферу и сгорели. Радиопередатчики ПС работали 3 недели. Спутник наблюдался на небе как объект 6-й, а блок «А» — 1-й звездной величины.
Научно-инженерные задачи полета ПС были выполнены полностью. Радиопередатчики спутника обеспечили возможность систематических наблюдений за его орбитой. При этом выбор длин волн и большая мощность передатчиков (на волне 15 м радиосигналы ИСЗ принимались на расстоянии до 10–12 тыс км) позволили провести ряд исследований по распространению радиоволн в ионосфере. Характер торможения ИСЗ и последней ступени РН верхней атмосферой позволил оценить ее плотность. Был экспериментально достигнут расчетный температурный диапазон внутри термоконтейнера, подтверждены работоспособность и соответствие расчетным параметрам выбранной конструктивно-компоновочной схемы ИСЗ.
Наконец, самое главное.
Политический и общественный резонанс в мире, вызванный запуском ПЕРВОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА Земли, был ошеломляющим.
#imgBA02.jpg
Госкомиссия по испытаниям ракеты Р-7 и первого спутника, а также руководители испытаний. Площадка 10 полигона Тюратам, осень 1957 г. Слева направо сидят: Г.Р.Ударов, А.И.Семёнов, А.Г.Мрыкин, М.В. Келдыш, С.П.Королёв, В.М.Рябиков, М.И. Неделин, Г.Н. Пашков, М.С. Рязанский, К.Н.Руднев, В.П.Глушко, В.П.Бармин, В.И.Кузнецов; стоят: П.Е.Трубачёв, Г.А. Тюлин, Н.Н.Смирницкий, Н.А.Пилюгин, А.А.Васильев, В.И.Ильюшенко, А.И. Носов, А.Ф. Богомолов, К.Д. Бушуев, В.И.Курбатов, К.В.Герчик
Руководство СССР и, прежде всего, лидер страны Н.С.Хрущев с изумлением и восторгом наблюдали, как «оценивающее любопытство западных стран сменяется восхищением, смешанным с завистью» (С.Н.Хрущев). Идеологические клише типа «социализм — это и есть та надежная стартовая площадка, с которой Советский Союз запускает свои космические корабли» мгновенно утвердились в качестве беспроигрышных козырей — как на международной арене, так и в «домашних разборках» (не следует забывать, только-только на XX съезде коммунистической партии был развенчан культ личности И.В.Сталина, затем — едва не удавшийся переворот т. н. «антипартийной группы Маленкова, Молотова, Кагановича и примкнувшего к ним Шепилова»; тройственная агрессия Великобритании, Франции и Израиля против Египта, кровавые события в Венгрии… Мир бурлил, политические страсти бушевали, «холодная» война, казалось, вот-вот перерастет в войну «горячую»… НИКТО из политиков ведущих держав мира даже НЕ ДОГАДЫВАЛСЯ о роли СПУТНИКОВ В ИСТОРИИ).
В США восприняли запуск ИСЗ как удар по своему могуществу и престижу. Устами своего министра обороны американцы вынуждены были констатировать, что «неограниченные цели и полная победа в войне [с СССР] более недостижимы»…
В Соединенных Штатах в одночасье вспыхнула истерия «ракетного отставания». Аналитики ЦРУ, оценив размеры выведенной на орбиту последней ступени РН в 16–17 м (фотограмметрия), с удивлением обнаружили, что не располагают даже концепцией подобной РН (при реконструкции ее облика, например, предполагались параллельно установленные блоки первой и второй ступеней одинаковой (!) длины).
9 октября 1957 г. — через пять дней после запуска Первого ИСЗ — «Правда» писала: «… Для перехода к осуществлению космических полетов с человеком необходимо изучить влияние условий космического полета на живые организмы. В первую очередь это изучение должно быть проведено на животных. Так же, как это было на высотных ракетах, в Советском Союзе будет запущен спутник, имеющий на борту животных в качестве пассажиров, и будут проведены детальные наблюдения за их поведением и протеканием физиологических процессов».
Такая программа казалась логичной, принципиально важной и достаточно сложной технически. Но никто не предполагал, что это программа не грядущих лет, а ближайших недель…
В распоряжении ОКБ-1 находились прошедшая стендовые испытания вторая ракета-носитель 8К71ПС и дублирующий комплект ПС, созданные по Постановлению правительства о запуске «простейшего спутника». На базе этой матчасти можно было попытаться закрепить успех Первого ИСЗ.
Наш второй искусственный спутник был создан как импровизация, фактически без разработки «нормальной» технической документации и всего за 22 дня (рекорд, вполне достойный книги Гиннеса).
#img822E.jpg
После запуска Первого спутника Н.С.Хрущев не раз прибегал к помощи «космических козырей» в политической игре с Западом (Фото из Библиотеки Конгресса США)
В этой связи небезынтересно привести воспоминания сына Н.С.Хрущева — Сергея, инженера-ракетчика («Никита Хрущев: кризисы и ракеты»):
«…Королёв не зря торопился первым запустить спутник. Теперь настал час его анонимного всемирного торжества — он впереди планеты всей…
Возвратившись [из Киева] в Москву, отец получил предложения Королёва о запуске новых двух спутников: одного — массой в несколько сотен килограммов — немедленно, другого — еще тяжелее, около тонны, — через полгода. Успех окрылил Королёва, он планировал форсировать двигатели и на модернизированной «семерке» начать запуски сверхтяжелых спутников и даже межпланетных зондов.
К этой новой ракете Королёв теперь примеривал свои полумечты-полупланы.
Отец в принципе поддержал Сергея Павловича. Он тоже «заболел» космосом. Однако, стоя обеими ногами на земле, поинтересовался, не повредит ли такой оборот испытаниям боевой ракеты. Пропаганда пропагандой, наука наукой, но оборона — прежде всего. Королёв заверил: ни в коей мере. Испытания уложатся в год, возможно, чуть больше. Несоразмерил он свои силы, ошибся или покривил душой, но «семерку» удалось принять на вооружение лишь через три с лишним года, в начале 1960-го.
Второй спутник Сергей Павлович предложил запустить к празднику, в этом году исполнялась круглая дата — сорокалетие революции. Отец засомневался, не принесла бы спешка вреда, вместо подарка получим сплошное расстройство. Королёв уговорил его. Он не сомневался в успехе, ну а ежели что, то просто промолчим. Дома отец поделился со мной новостью: к празднику на орбиту выйдет новый спутник с собакой на борту.
Хочу прояснить одно недоразумение. Не раз в воспоминаниях свидетелей и участников событий тех лет мне приходилось читать, как Королёв передавал своим коллегам то пожелания, а то и требования отца запустить спутник или космический корабль к очередной знаменательной дате. В самой такой постановке с точки зрения принятых у нас стереотипов нет ничего предосудительного. Все эти годы мы сдавали дома, заводы, мосты к дате. Не было бы ничего удивительного и в подобных просьбах отца, если бы они попросту были. Скорее всего, авторы искренне заблуждаются, память подводит. А возможно, Сергей Павлович, желая прибавить обороты, использовал не только свой авторитет, но и отца.
От отца я не раз слышал о предложениях Королёва запустить что-нибудь новенькое, невиданное к «красному» дню. Желание понятно, а подогнать сроки, особенно если впереди несколько месяцев, несложно. Отец же шутил: «Поспешишь — людей насмешишь». Пока спутники запускались в беспилотных вариантах, его еще удавалось уговорить…»
#imgA774.jpg
Подготовка к запуску Второго ИСЗ
#img694D.jpg
Схема размещения аппаратуры на Втором спутнике: 1 — сбрасываемый защитный конус; 2 — прибор для регистрации УФ и рентгеновского излучения Солнца; 3 — сферический контейнер с радиопередатчиками; 4 — силовая рама; 5 — гермокабина с подопытным животным
12 октября 1957 г. в ОКБ-1 поступило правительственное задание подготовить запуск второго ИСЗ к 40-летию Великой Октябрьской социалистической революции.
В тот же день было принято решение делать спутник неотделяемым от последней ступени РН, конструктивно на базе сферического гермокорпуса ПС и герметичной кабины животного (ГКЖ) из программы вертикального запуска на ракете Р-2А. Кроме того, в состав ИСЗ вошли прибор СП-65 для изучения рентгеновского и ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, разработанный под руководством профессора С.Л.Мандельштама, прибор для измерения интенсивности космических лучей академика С.Н.Вернова, а также телеметрическая аппаратура «Трал» второй ступени РН.
#img373C.jpg
Радиотелеметрические станции «Трал»
#imgE104.jpg
Пульт и фотоблоки станции «Трал»
Идею неотделяемого КА подсказал факт длительного полета центрального блока РН Первого спутника. Упрощение конструкции достигалось также тем, что аппарат собирался по блочной схеме путем закрепления оборудования в передней части ракеты на ферме; в переходнике ЦБ частично утапливалась «изюминка» второго ИСЗ — ГКЖ. Последняя включала аппаратуру контроля жизнедеятельности и обеспечения условий для существования животного — регенеративную установку, кормушку и простейшую систему терморегулирования по типу примененной для Первого ИСЗ. Кабина животного изготавливалась из алюминиевых сплавов. На одной из эллиптических крышек имелся иллюминатор. Регенерация воздуха в ГКЖ обеспечивалась применением специализированных высокоактивных химических соединений щелочных металлов, выделявших необходимый для дыхания животного кислород, поглощавших углекислоту и избыток водяных паров. Регенерирующие вещества в виде пластин размещались в кожухах коробчатого сечения с обеих сторон от подопытного животного. Интенсивность процессов регенерации регулировалась автоматически. Поскольку в условиях невесомости конвекция отсутствует, имелась система принудительной вентиляции.
В конструкцию ЦБ ракеты добавили второе противосопло в баке окислителя, чтобы свести к минимуму угловую скорость вращения после выведения на орбиту.
Решение не отделять КА от носителя позволило использовать телеметрическую аппаратуру «Трал-Ц» второй ступени путем ее программного переключения на спутник после окончания телеметрирования параметров активного участка полета ракеты. При этом потребовалось исключить электромеханический преобразователь напряжения (умформер), который не мог длительное время функционировать в открытом космосе. В течение трех недель, работая практически непрерывно, конструкторы ОКБ МЭИ М.Е.Новиков, С.М.Попов, П.Ж.Крисс и В.И.Глухов изготовили статические полупроводниковые преобразователи питания и трехфазный формирователь опорного напряжения на частоту 500 Гц.
Для реализации расчетного температурного режима переходной отсек ЦБ отполировали, ввели теплоизолирующие прокладки, на блоках питания установили полированные экраны, на телеметрической аппаратуре — медные щиты для отвода тепла. Кроме того, был установлен временной механизм (электрочасы) и коммутационное устройство для включения научной и измерительной аппаратуры над территорией СССР и ее выключения при уходе за пределы страны: считывалась информация об интенсивности солнечного излучения в различных областях спектра; вариации интенсивности первичного космического излучения; характеристики жизнедеятельности животного — движения относительно лотка, частота дыхания (периметр грудной клетки), параметры сердечно-сосудистой системы (артериальное давление и электрокардиограмма). Измерялась также температура в 12 точках ИСЗ. Для улучшения радиолокационной заметности на ЦБ установили раскрывающиеся уголковые отражатели.
#img79BF.jpg
Макет герметичной кабины животного, которая устанавливалась на Втором ИСЗ (Фото И.Маринина)
19 октября ракета 8К71ПС №М1-2ПС была отправлена на полигон. Сюда же по частям доставили ферму, кабину животного и гермокорпус аналога ПС. Пробную сборку второго ИСЗ на макете РН сделали еще на заводе, там же провели нужные доработки по ферме, что позволило на полигоне собрать конструкцию «как в аптеке».
С 22 октября началась подготовка к запуску.
К полету готовили трех собачек: «первая летная» — Лайка, «вторая летная» — Альбина (до этого уже дважды успешно поднималась на исследовательских ракетах), «технологическая» — Муха.
Перед самым вывозом ракеты со спутником на старт ответственные представители промышленности с ужасом обнаружили, что электрочасы, которые должны были по ходу орбитального полета периодически отключать бортовые приборы, отключали от источников тока и себя, после чего, разумеется, «умирало все и сразу». Вывоз РН задержали, схему перепаяли и перепроверили.
Программа активных научных исследований, связанных с проведением измерений на орбите, была рассчитана на семь суток. После прекращения работы радиопередатчиков и радиотелеметрической аппаратуры наблюдение за ИСЗ (с целью изучения верхних слоев атмосферы по изменению его орбиты) планировалось с помощью оптических и радиолокационных средств.
#img9C6C.jpg
Модульная конструкция Второго спутника: приборный блок (СП-65) — блок передатчиков (аналог Первого ИСЗ) — кабина Лайки — блок телеметрической аппаратуры (единый для РН и ИСЗ) — последняя (неотделяемая) ступень ракеты-носителя. В корпусе РН дополнительно размещались два прибора для регистрации космических лучей, программно-временное устройство и источники электропитания (Фото И.Афанасьева)
3 ноября 1957 г. в 5 час 30 мин 42 сек по московскому времени состоялся старт. Команда на выключение ДУ центрального блока «А» была подана от датчика по израсходованию окислителя. Скорость в этот момент — 7945,3 м/с (расчетное значение 7974… 8124 м/с), высота 223,7 км, угол вектора скорости с местным горизонтом 0°12′. Орбита выведения имела следующие параметры:
— наклонение — 65,3°;
— высота перигея — 225 км;
— высота апогея — 1671 км;
— период обращения — 103,75 мин.
Расчетные значения высоты орбиты были 223х945…1555 км.
Спутник просуществовал в космосе 162 дня и вошел в плотные слои атмосферы 14 апреля 1958 г., сделав 2370 оборотов вокруг Земли. Телеметрическая информация, как и планировалось, принималась в течение недели. Масса этого первого в мире биологического спутника — 508,3 кг, вместе с блоком «А» — 7,79 т.
Были получены данные по космическим излучениям, поведению животного, параметрам функционирования ГКЖ. Лайка жила в космосе 5–6 часов, затем погибла от перегрева, так как кабина, заимствованная с ракеты для вертикального зондирования, не была рассчитана на длительное пребывание животного в орбитальном полете.
Телеметрия с борта Второго ИСЗ поставила ученых в тупик.
Прибор СП-65 имел три входных устройства, расположенных под углом 120° друг относительно друга. По соображениям экономии телеметрических каналов их выходы объединили: предполагалось, что, когда солнечное излучение попадало в одно из входных устройств (напомним — КА был неориентированным), выходные сигналы двух других были близки к нулю и не влияли на показания первого. Ожидаемый сигнал в виде характерных «ступенек» обуславливался скачкообразной сменой фильтров (тонкие металлические и органические пленки) перед приемником излучения.
Прибор включался автоматически на короткие промежутки времени при прохождении спутника в зоне приема советских телеметрических станций; всего было получено девять фрагментов телеметрии, каждый длительностью 2–3 мин, на шести витках в первые сутки и на третьем витке вторых суток (напомним, общее время активного существования ИСЗ — 7 суток).
Как правило, полученные сигналы не имели «ступенек», а свидетельствовали о плавном нарастании и спаде регистрируемого излучения. Изредка шел ступенчатый сигнал, качественно соответствующий ожидаемому. Большей частью регистрировался некоторый фон. Регулярное прохождение контрольного сигнала — импульса высокого напряжения по тракту регистрации — свидетельствовало об исправности аппаратуры.
Неполный телеметрический охват и неудачная идея «солнечнозрячего» прибора с априорным «обнулением» теневых каналов не позволили тогда отечественным специалистам интерпретировать эти нарастания и спады излучения. Отметим, что американским ученым под руководством Джеймса Ван Аллена (James Van Allen) по результатам измерений гораздо более простого «ненаправленного» прибора — счетчика Гейгера-Мюллера на КА Explorer 1 — удалось однозначно связать плавную цикличность с периодическим прохождением спутника через зоны пространственно «изотропной» радиации — радиационные пояса Земли.
#imgB588.jpg
Прибор СП-65 Второго советского ИСЗ: более сложный, чем счетчик Гейгера-Мюллера на первом американском КА Explorer 1, он уступил конкуренту честь открытия радиационного пояса Земли (Фото В.Куприянова)
Что же получило человечество в результате запусков Первого и Второго в мире ИСЗ?
…В итоге наблюдений, проводившихся за движением обоих спутников, и регистрации данных измерений, получены… уникальные материалы…
С.П.Королёв, декабрь 1957 г.
…Блестяще подтвердились все основные исходные положения, которые были использованы при создании… спутников.
…Полученные… результаты траекторных измерений позволят установить… процесс эволюции параметров орбит спутников и получить новые данные о фактическом изменении плотности в верхних областях атмосферы. Интересные данные получены по тепловым режимам на спутниках в процессе их обращения вокруг земного шара…
…Можно вспомнить о тех опасениях, которые высказывались по поводу вероятности встречи спутников с метеоритами или с космическими частицами, способными… пробить или даже разрушить спутник. За время работы радиостанций советских спутников… никаких повреждений зарегистрировано не было.
…Ценные материалы получены в результате… систематических радионаблюдений за ИСЗ. Полученные данные позволяют практически оценить распространение радиоволн в ионосфере, включая области, находящиеся выше максимума ионизации основного ионосферного слоя…
…Большую ценность имеет полученный при полете второго спутника материал по изучению космических лучей,… огромный интерес… — изучение биологических явлений при полете живого организма в космическом пространстве.
…Надежный мост с Земли в космос уже перекинут запуском советских искусственных спутников, и дорога к звездам открыта!
И еще. Цитата из «Таймс»: «Честь и хвала русским. Они, подобно мореплавателям — первооткрывателям новых земель XV века, разбудили воображение. Вслед за полетом в космос неотвратимо грядет изучение новых миров…»
#img9430.jpg
Когда 15 мая 1958 г. в СССР был запущен многоцелевой Третий спутник (объект Д) — прообраз современных автоматических научных станций — лидер страны Н.С.Хрущев не упустил случая «запихнуть американцам ежа в штаны». Он заявил, что США придется запустить «много спутников размером с апельсин, чтобы догнать Советский Союз».
Новый космический успех — и рекорд! — был, действительно, впечатляющим. Масса ИСЗ составила 1327 кг, в т. ч. научной и измерительной аппаратуры вместе с источниками электропитания 968 кг. Спутник был выполнен как ггермоконтейнер конической формы длиной 3,57 м, с диаметром основания 1,73 м (без учета выступающих антенн). Ряд средств массовой информации окрестил этот ИСЗ «летающим автомобилем».
Разработка эскизного проекта объекта Д и РН 8А91 для его запуска в ОКБ-1 была завершена 24 июля 1956 г.
Плотное размещение большого количества чувствительной аппаратуры потребовало тщательной проработки компоновки ИСЗ с целью исключения взаимного влияния отдельных приборов.
Внутри гермокорпуса на т. н. задней приборной раме, выполненной из магниевого сплава, были расположены: радиотелеметрическая («Трал») и радионавигационная («Факел-Д» и «Факел-М» для контроля орбиты) системы, программно-временное устройство, блоки командной радиолинии (МРВ-2М) и системы обеспечения теплового режима, электрохимические источники тока. Здесь же была установлена научная аппаратура для измерения интенсивности первичного космического излучения и регистрации ядер тяжелых элементов в космических лучах, а также для регистрации ударов микрометеоров (на «заре космической эры» этого весьма опасались).
На передней приборной раме были размещены: аппаратура для измерения давления, ионного состава атмосферы, концентрации положительных ионов, величины электрического заряда, напряженности электростатического и магнитного полей, интенсивности корпускулярного излучения Солнца. Здесь же был установлен один из радиопередатчиков («Маяк»). Всего спутник нес на борту 12 научных приборов.
#imgD9DF.jpg
Приборный блок Третьего ИСЗ: объем и масса впечатляют… (Фото И.Маринина)
Помимо химических источников электропитания, спутник оснащался секциями полупроводниковых солнечных батарей (СБ) — четыре малые секции на переднем днище, четыре секции на боковой поверхности и одна — на заднем днище (что обеспечивало всенаправленность диаграммы приема излучения). Регулирование теплового режима ИСЗ осуществлялось путем изменения принудительной циркуляции теплоносителя (газообразный азот), а также изменением коэффициента собственного излучения ИСЗ. С этой целью на боковой поверхности спутника были установлены 16 секций автоматически управляемых жалюзи.
#img6B3D.jpg
Научная аппаратура Третьего спутника: 1 — магнитометр; 2 — фотоумножители для регистрации корпускулярного излучения Солнца; 3 — солнечные батареи; 4 — прибор для регистрации фотонов в космических лучах; 5 — магнитный и ионизационный манометры; 6 — ионные ловушки; 7 — электростатические флюксметры; 8 — масс-спектрометр; 9 — прибор для регистрации тяжелых ядер в космических лучах; 10 — прибор для измерения интенсивности первичного космического излучения; 11 — датчики для регистрации микрометеоров
Третий ИСЗ был оснащен совершенной для своего времени измерительной и радиотелеметрической аппаратурой (система «Трал» работала с запоминающим устройством), при этом результаты измерений запоминались и с большой скоростью сбрасывались на приемные пункты при пролете спутника над территорией СССР.
Носитель 8А91 для запуска Третьего ИСЗ стал, фактически, первой отечественной «чисто космической» ракетой. Первые два спутника были выведены на орбиту модернизированными опытными МБР Р-7; новая же ракета изначально разрабатывалась специально для объекта Д и последующих ИСЗ. По сравнению с базовой Р-7 она была облегчена и оснащена модифицированными ЖРД с увеличенным удельным импульсом (стартовая масса 8А91 — 268,6 т).
#img50F0.jpg
МБР Р-7, модернизированная для запуска спутника ПС
В октябре 1957 г. — марте 1958 г. в Подлипках были изготовлены четыре «пакета» 8А91: два отправлены на наземные стендовые испытания, а два (№Б1-1 и Б1-2) — на полигон Тюратам.
Подготовка спутника на технической позиции космодрома проходила в апреле 1958 г. При этом особое внимание уделялось проверке впервые примененных солнечных батарей.
Первый пуск носителя 8А91 (№Б1-2) с объектом Д-1 был произведен 27 апреля 1958 г., но ИСЗ на орбиту не вышел из-за гибели РН (на участке работы первой ступени, в Т+88 с, возникли резонансные колебания боковых блоков, которые привели к разрушению ракеты на 96 сек полета). Вот что вспоминает об этом участник событий О.Г.Ивановский: «Это была наша первая [космическая] авария. Ракета упала на полигоне, километрах в 100 от старта. Спутник оторвался и упал отдельно. Поэтому, видимо, и уцелел. ИСЗ нашли (он слегка сплющился), привезли в монтажно-испытательный корпус. При вскрытии, когда отстыковали заднее днище, спутник начал гореть: произошло короткое замыкание обгоревших проводов. И мы «впороли» ему внутрь три или четыре огнетушителя, чтобы сбить огонь…»
15 мая 1958 г. состоялся успешный пуск РН 8А91 (№ Б1-1) — Третий советский ИСЗ вышел на близкую к расчетной орбиту с параметрами:
— наклонение — 65,2°;
— высота перигея — 226 км;
— высота апогея — 1881 км;
— период обращения — 105,95 мин.
Спутник активно функционировал до 3 июня 1958 г., а баллистическое существование прекратил 6 апреля 1960 г., совершив 10037 оборотов вокруг Земли. С его многочисленных приборов была получена обильная телеметрия, а впоследствии — богатая научная «жатва».
Первые советские спутники вошли в историю космонавтики как отправная веха, НАЧАЛО. Их создание, запуск и орбитальный полет позволили получить уникальный научно-инженерный опыт, необходимый для перехода к следующим, уже планомерным этапам освоения космического пространства.
Однако главное на тот период — в корне изменилась политическая и военно-стратегическая ситуация на мировой арене. Вряд ли кто из лидеров крупнейших государств до 4 октября 1957 г. мог предположить, что придется иметь дело с тематикой, более подходящей для научно-фантастических изданий. Эра спутников кардинально меняла приоритеты и масштаб человеческой цивилизации.
«Вся суть — в переселении с Земли и в заселении Космоса» (К.Циолковский). Неужели подобные пророчества — ИСТИНА?
P.S. : Развивая идеи К.Э.Циолковского, крупный американский ученый-космист Краффт Эрике (Krafft A.Ehricke) отмечает: «…Природа, как известно, хитра, но не злонамеренна: не существует каких-либо непреложных законов, препятствующих дальнейшему расширению среды обитания человечества. Совсем наоборот: существует нечто, что может быть названо «внеземным императивом». То есть существует настоятельное требование к выходу земной жизни с поверхности Земли в истинно трехмерное пространство — космическое, ибо внутрипланетных ресурсов недостаточно, чтобы обеспечить безграничное развитие жизни».
…Приятно сознавать: и в концептуальных идеях, и в инженерных решениях, и в технической реализации того, что сейчас называют космонавтикой, Россия во многом опережает Запад — своего извечного ментора и мирового лидера всевозможных инноваций. Первый спутник — ярчайший тому пример.
