Первые ступени

Решавшаяся конструкторским бюро задача была чрезвычайно сложна своей новизной и необычайностью. Советоваться было не с кем, подобного еще никто и нигде не делал.

Через несколько дней был обсужден и утвержден план окончания проекта, получившего условное название «Восток». Вначале несколько странно было писать в технических документах это слово, но привычка есть привычка. «Восток» быстро завоевал себе право на жизнь, пока, правда, в кругу проектантов и конструкторов.

Попытаться описать более или менее подробно процесс рождения космического корабля — его расчеты, проектирование, конструирование, изготовление и испытания — в небольшой книжке почти безнадежное дело. Сделать это можно разве что во многих специальных томах.

Пожалуй, трудно даже перечислить названия всех тех специальностей, представители которых сообща создают космический корабль: от ученого-теоретика до слесаря-монтажника.

Со временем, очевидно, будут написаны соответствующие книги, быть может, даже целые курсы проектирования, которые будут изучаться студентами в институтах. Сейчас же мне хочется рассказать лишь о некоторых эпизодах создания «Востока».

В 1960 году была построена и испытана ракета-носитель, способная вывести на орбиту полезный груз весом около 4 ¹/ ₂тонн.

Этот груз, эти 4 ¹/ ₂тысячи килограммов и явились нашими первыми «исходными данными». Проведенные расчеты показали, что космический корабль, предназначенный для полета человека и спуска его на Землю, может «уложиться» в такой вес.

Итак, ракета может вынести на орбиту космический корабль с человеком на борту. А что значит — вынести? Это значит поднять, оторвать от Земли, преодолевая силу земного тяготения и сопротивления атмосферы в начале полета, и разогнаться вместе с кораблем до скорости, необходимой для того, чтобы стать искусственным спутником. А скорость эта около 28 тысяч километров в час, или чуть меньше 8 километров в секунду.

Специалисты-баллистики определили, какой формы может получиться орбита: это эллипс с определенным числом километров при минимальном удалении от Земли (в перигее) и определенным — при максимальном удалении (в апогее).

Что еще есть в распоряжении проектантов? Немного. Им дано не слишком большое время, ограниченное жестким графиком. У них есть большое желание сделать все как можно лучше. Им может быть обещана и преподнесена куча неприятностей за то, что предлагаемое ими неоптимально или очень оптимально, но невыполнимо «по таким-то и таким-то соображениям», или… Да мало ли еще найдется этих «или».

Как только проектные работы разворачиваются полным ходом, почти сейчас же появляются сомнения, что вообще-то задачу можно решать не одним способом, придумать не эту, а другую конструкцию. Предлагается несколько вариантов. Появляются сторонники и противники этих вариантов. Начинаются споры, проводятся расчеты и рисуются первые «картинки» — компоновочные схемы.

Если в это время зайти в проектный отдел конструкторского бюро, то на чертежных досках (почему-то до сих пор именующихся кульманами) можно увидеть предполагаемые общие контуры корабля. Их несколько. Но во всех существует одно — главное: корабль должен состоять из двух частей. Это основная схема.

Основной она стала не сразу, а лишь тогда, когда все в ней более или менее «завязалось», когда она была внимательно рассмотрена Константином Дмитриевичем, а потом доложена Сергею Павловичу и, наконец, утверждена для дальнейшей разработки на совещании у Королева с участием всех его заместителей и начальников ведущих отделов конструкторского бюро.

Что же представляла собой эта «завязанная» схема?

Ну, естественно, на корабле, предназначавшемся для полета человека, прежде всего должно быть помещение: кабина, в которой будет находиться космонавт. Поскольку кабина должна спуститься на Землю, то часть корабля вместе с кабиной и получила название «спускаемый аппарат».

Спуск — это ответственнейший этап всего космического полета. Происходит он в плотных слоях атмосферы и характеризуется уменьшением скорости с 28 тысяч километров в час почти до нуля в момент приземления. Очевидно, что гасить такую скорость аппарата интенсивным ракетным торможением невыгодно. Гашение же за счет силы лобового сопротивления будет сопровождаться большими перегрузками и сильным аэродинамическим нагревом. При этом конструкция будет претерпевать испытание и на прочность и на термостойкость, а космонавт — подвергаться перегрузкам.

Проектантам необходимо все учесть: и количество тепла, которое «обрушится» на спускаемый аппарат, и максимальную скорость его притока, и величину максимальной перегрузки, и продолжительность ее действия.

Понятно, конструкция кабины должна обеспечить такой вход с орбиты в атмосферу, такое торможение и посадку, чтобы перегрузки не превысили определенной величины, переносимой человеком.

Почему разговор прежде всего идет о перегрузках? Это очень легко понять, но трудно представить. На орбите корабль летит со скоростью около 8 тысяч метров в секунду; затем он должен затормозиться и к поверхности Земли, к посадке, подойти со скоростью не более 10 метров в секунду. Если скорость окажется большей — это уже опасно. Отсюда и задача: уменьшить скорость кабины от 8 тысяч до 10 метров в секунду, причем уменьшить очень плавно и постепенно.

Кто хоть раз проехал в автомобиле, автобусе или троллейбусе, хорошо представляет, сколь неприятно резкое торможение. Но это при скорости около 20 метров в секунду, а каково на космическом корабле!

Если автомобиль, затормозив, все же проходит каких-нибудь 10–15 метров, то космический корабль — около 10 тысяч километров! Понятно, форма спускаемого аппарата играет при этом немалую роль: тела разной формы испытывают и разное воздействие атмосферы, в которой они перемещаются. Если при движении в атмосфере тело должно сохранять определенное положение, то тогда надо иметь какие-то средства, чтобы это положение поддерживать, — стабилизаторы, рули или другие средства управления.

Но есть форма, которая безразлична к воздействию атмосферы — шар. Его движение в атмосфере хорошо изучено, он не обладает так называемым аэродинамическим качеством, то есть никогда не может создавать подъемной силы; он движется по законам баллистики, падает на Землю по вполне определенному пути и может не иметь органов управления.

Именно это предложение проектантов и было принято Сергеем Павловичем: форма опускаемого аппарата — шар, спуск — по баллистической кривой.

Мы перечислили далеко не все доводы и соображения, которые привели к выбору шара, но, чтобы не загромождать ход рассуждений многочисленными техническими понятиями и терминами, допустим, что упомянутых причин достаточно.

Схема для прохода через атмосферу была выбрана, но как с посадкой? Конечно же, «падая с неба», шар не может подойти к Земле со скоростью не более 10 метров в секунду и на последнем участке должен вступить в действие тормозящий парашют.

Нелегко сейчас детально проследить за ходом мыслей проектантов при компоновке «Востока». Для этого надо было или самому сидеть за чертежной доской, или хоть бывать в проектном отделе каждый день по нескольку часов. Ни для того, ни для другого возможности у меня не было, и потому в этих воспоминаниях, может быть, отсутствуют целые этапы работы над «Востоком». Однако главную идею увидеть можно.

Итак, спускаемый аппарат — шар. И кажется, хорошо бы поместить в нем все необходимые устройства, приборы и системы, тогда весь корабль состоял бы из одного шара, и все. Чего проще? Но анализ, проведенный в проектном отделе, показал, что это нерационально. Некоторые приборы и узлы закончат свою службу на орбите и при спуске окажутся вредным балластом, и понятно, что совсем не все равно затормозить и посадить на Землю аппарат весом в 5 тонн или, скажем, в 2,5 тонны.

После пересмотра нескольких вариантов остановились на корабле, состоящем из двух частей: собственно спускаемого аппарата и приборного отсека. Прежде всего нужно было определить их объем, вес, форму.