газета "За новую технику" № 42 (3583) от 7 сентября 2012 г.

К 55-летию запуска первого искусственного спутника Земли

МЫ БЫЛИ ПЕРВЫМИ

Совсем немного времени осталось до 4 октября – знаменательной даты в истории развития цивилизации.
В этот день 55 лет назад, запустив первый искусственный спутник Земли (ИСЗ), Человечество сделало первый шаг в освоение околоземного космического пространства.
Статья В.Д. Вачнадзе, непосредственного участника подготовки и запуска первого ИСЗ, генерального директора НПО «Энергия» (1977-1991), лауреата Ленинской и Государственной премий, академика Российской академии космонавтики имени К.Э.Циолковского, открывает цикл статей, посвящённых этому эпохальному событию.

В конце 2 мировой войны США демонстративно опробовали в Японии новый вид оружия – атомную бомбу, уничтожив города Хиросима и Нагасаки. Так начиналась «холодная» война за господство в мире. СССР тогда надо было восстанавливать разрушенную войной страну, а пришлось принимать самые неотложные меры для укрепления её обороны, оградив от ядерного шантажа. В 1949 году была создана советская атомная бомба, но необходимы были средства её гарантированной доставки на территорию противостоящей страны. И в качестве таких средств предпочтение получили баллистические ракеты дальнего действия (БРДД). В 1946 году Постановлением Правительства на базе артиллерийского завода № 88 было создано НИИ-88 для реактивного вооружения страны, С.П. Королёв был назначен Главным конструктором изделия № 1. С этого момента начинается соревнование с США по дальности полёта таких ракет.
Ракета Р-7 на старте
Ракету Р-5М, разработанную для доставки атомного заряда на дальность 1200 км, начали испытывать уже в 1955 году. До неё в 1947-1949 гг. разрабатывалась ракета Р-3 с дальностью полёта 3000 км, а затем по теме Т-1 – межконтинентальная БРДД. Но, когда были согласованы все решения по проекту Т-1, в октябре 1953 года к С.П. Королёву приехал министр среднего машиностроения В.А. Малышев с предложением отказаться от её разработки и создавать межконтинентальную ракету для ядерного заряда массой 3 т при массе головной части 5,5 т. Сергей Павлович дал согласие, хотя многие не одобрили тогда это решение. Приходилось начинать проектирование новой ракеты практически с «нуля». Однако со временем поняли, что оно было верным. Более мощная ракета Р-7, кроме дальности полёта на 12 тыс. км, позволяла достичь 1-ю космическую скорость и вывести на орбиту искусственный спутник Земли.
Разработка и производство ракеты Р-7 стали триумфом конструкторско-технологической деятельности в ракетостроении. В этом проекте реализовано большое количество уникальных научных и технических решений по созданию новых инженерных систем и сложнейших конструкций, впервые в мире без прототипов. Например: подвеска ракеты над стартом за силовой пояс крепления боковых блоков с помощью четырёх ферм, снабжённых противовесами, самостоятельно откидывающихся во время подъема ракеты; управление в полете с помощью качающихся рулевых жидкостных ракетных двигателей вместо газовых
Рулевой качающийся двигатель ракеты Р-7
графитовых рулей, отклоняющих газовые струи, вытекающие из сопла двигателей; разделение ступеней ракеты по сложной схеме с разворотом боковых блоков; сборка и транспортировка ракеты в горизонтальном положении с установкой в вертикальное на старте; одновременный запуск всех двигателей 1 и 2 ступени на старте на промежуточную тягу и переход на полную тягу для полета после их надёжной одновременной работы.
Были введены новые системы по наддуву и регулированию одновременного опорожнения баков, продувка хвостовых отсеков, демпфирование пульсаций кислородных магистралей двигательных установок, обеспечение заданной программы изменения осевой перегрузки с помощью регулирования кажущейся скорости, снижение разброса импульса последействия после выключения двигателей. Значительно увеличилась тяговооружённость новых маршевых двигателей (5 шт. по 102 тс у ракеты Р-7) по сравнению с ФАУ-2 (25 тс), создана телеметрическая система «Трал» на 700 параметров. Подобных новшеств было множество, и только благодаря царившему в коллективах духу творчества их удалось «покорить» в очень короткие сроки.
В разработке ракеты Р-7 участвовали ОКБ-1 (головное), многие подразделения НИИ-88, которые позже стали самостоятельными предприятиями (НПО ИТ, НПО «Композит» и др.). И, конечно, все предприятия и научные институты, находящиеся в ведении всемогущего Совета Главных конструкторов (сегодняшние НПО «Энергомаш», НПО АП, ГСКБ «Спецмаш», НИИ ПМ и др.).
Совет Главных конструкторов
Постановление Правительства о создании двухступенчатой управляемой баллистической ракеты Р-7 (8К71) вышло 20 мая 1954 года. А 3 марта 1957 года первая лётная ракета Р-7 № М1-5 прибыла с завода № 88 на полигон (предыдущие 4 изделия использовались для стендовых испытаний).
Заводу за 2,5 года при очень интенсивной 3-сменной работе (на «узких» местах производства был организован режим работы в 2 смены по 12 часов) удалось провести отработку новых технологий крупногабаритной пятиблочной ракеты Р-7 с общей длиной 34,22 метра и максимальным диаметром пакета 10,3 метра. Были созданы баки диаметром 2,95 м из нового алюминиевого сплава АМГ-6, освоены штамповка днищ (20 штук на 1 комплект), клёпка хвостовых отсеков, высокотемпературная вакуумная пайка камер сгорания рулевых двигателей, точечная и аргонно-дуговая сварка. Впервые в СССР совместно с ВИЛСом МАП внедрены в производство титановые сплавы для 2-х верхних конусов боковых блоков ракеты. Налажено производство шар-баллонов, клапанов автоматики, высокоточных приводов и рулевых машинок, антенн и датчиковой аппаратуры. Для этих целей на нашем заводе была построена 54-метровая «высотка» с тремя боковыми пролётами и проведены реконструкция и техперевооружение более половины всего состава цехов.
С.П. Королёв очень долго вынашивал идею прорыва в космическое пространство, но только с созданием ракеты Р-7 его мечта начала сбываться.
Первая докладная записка Главного конструктора С.П. Королёва и М.К. Тихонравова об ИСЗ была направлена Д.Ф. Устинову в мае 1954 года. С.П. Королёв и М.В. Келдыш готовили для выведения на орбиту космическую лабораторию – объект «Д», но в необходимые сроки укомплектовать её научной аппаратурой институты Академии наук не смогли. Учитывая острую конкуренцию с США, которые обещали в объявленный геодезический 1957 год вывести на орбиту вокруг Земли космический аппарат, С.П. Королёв обратился к Первому секретарю ЦК КПСС, Председателю Совета Министров СССР Н.С. Хрущёву разрешить запуск на околоземную орбиту простейшего спутника (ПС) после двух успешных пусков ракеты Р-7. Несмотря на возражение военных, Н.С. Хрущёв согласился. Вышло Постановление Правительства об участии СССР в программе международного геодезического года и запуске двух простейших спутников. Космическая лаборатория – объект «Д», которую планировали запустить первой, была отправлена в космос в 1958 году, став 3-м искусственным спутником Земли.

Пуск первой ракеты Р-7 состоялся 15 мая 1957 года. Она ушла со старта нормально, но сразу возник пожар в хвостовом отсеке блока «Д», который на 100-й секунде без команды отделился. Пожар возник из-за нарушения герметичности магистрали подачи керосина в ракетный двигатель. С 23 апреля началась подготовка второй ракеты Р-7. После трёх неудачных попыток её запуска, проведённых 10-11 июня, с неё были слиты компоненты, и она была возвращена на завод в Подлипки. Там обнаружили, что клапан азотной продувки, которая проводится перед запуском, установлен неправильно. Это привело к тому, что продувка перед запуском не прекратилась и газообразный азот попал в кислородные полости камер сгорания. Керосин в смеси кислорода с азотом плохо горел, двигатель не вышел на режим, автоматика отключила все двигатели.
Ракета «Атлас»
А в это время, 11 июня, в США начались лётные испытания межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) «Атлас». Пуск был аварийный. Американцы раньше нас – в 1951 году –
Ракета-носитель «Спутник»
начали её разработку (проект MX 1593, руководитель К. Дж. Боссарт). Советские конструкторы обогнали американцев на пути от проекта до лётных испытаний за счёт одновременного сосредоточения усилий конструкторских, научных, промышленных предприятий и организаций различных ведомств, за счёт патриотизма и трудового энтузиазма людей.
Следующий запуск ракеты Р-7 состоялся 12 июля. В полёте она начала вращаться и превысила разрешённый допуск в 7 градусов, автоматика выключила все двигатели, блоки ракеты упали и взорвались. С.П. Королёв тяжело переживал случившееся. Он произнес: «Преступники мы!»... Дело в том, что в бункер управления пуском до старта доложили, что на корпусе ракеты «минус» бортовой электрической аккумуляторной батареи. Королёв решил тогда, что это отказ датчика.
Положение стало напряжённым: три неудачи подряд. Но Сергей Павлович настоял на продолжении пусков, призвав более тщательно вести всю подготовку. И, наконец, 21 августа 1957 года МБР Р-7 № М1-8 успешно доставила головную часть на Камчатку, пролетев более 8000 км. ТАСС сообщил о запуске в СССР сверхдальней многоступенчатой МБР. Американцы, которые следили за всеми пусками ракет Р-1, Р-2, Р-5 с полигона «Капустин Яр» в Астраханской области, не поверили этому и объявили, что сработала «красная пропаганда». Они ничего не знали о новом полигоне. Очередной пуск ракеты Р-7 успешно прошел 7 сентября, – и никто в мире уже не сомневался, что впервые в истории США сами стали досягаемы для ядерного оружия. Их монополия в этом направлении была закончена.
После двух успешных пусков ракеты Р-7 возможность осуществления запуска первого ИСЗ была открыта. С 22 сентября на полигоне началась подготовка к его запуску. С ракеты, которая впоследствии получила наи
Третий ИСЗ, вес 1327 кг
менование ракета-носитель (РН) «Спутник», были сняты боевая головная часть и ненужные для этого полёта системы, уменьшено количество аккумуляторов. Проведены доработки под установку головной части новой конструкции в виде конуса длиной 3 м с носовой конической частью диаметром 0,8 м, которая отбрасывалась пружинным толкателем вперёд вместе со спутником после выключения двигателей второй ступени.
ПС-1 был выведен на орбиту 4 октября 1957 года в 22 ч 28 мин московского времени. Его масса была 83,6 кг, диаметр – 0,58 м. Спутник наблюдался с Земли невооруженным глазом как объект шестой звёздной величины, а его радиопередатчики излучали импульсы – знаменитые «бип-бип».
Достижение первой космической скорости и запуск спутника вызвали мировую сенсацию, принесли величайшую славу нашей стране, сломав стереотипы об её отсталости.
Космическая модификация ракеты Р-7 (в прессе – ракета-носитель «Спутник») и первый в мире ИСЗ явились качественным скачком, квинтэссенцией многих наук и достижений техники, символом начала новой Космической эры в истории человечества.
В
Макет американского ИСЗ Explorer-1 в руках его создателей, 1958 год
США восприняли это как удар по престижу страны. «Неограниченные цели и полная победа в войне более недостижимы», – заявил государственный секретарь США Д. Ачесон. В его высказывании – стратегическая оценка события и ясность агрессивных намерений некоторых кругов в США.
Неудачная попытка США запустить спутник «Авангард» состоялась
Ракета Р-1А для отработки отделения головной части
6 декабря, а 17 декабря МБР «Атлас» пролетела всего 800 км. В 1957 году США не смогли запустить свои обещанные спутники. Только 31 января 1958 года это удалось сделать американским ракетчикам под руководством Вернера фон Брауна – бывшего главного конструктора немецкой ракеты ФАУ-2, вывезенного в 1945 году из Германии в США. Был успешно запущен ИСЗ «Экслорер-1». Спутник, выполненный как единое целое с четвёртой ступенью ракеты «Юнона-1», имел диаметр 15 см, длину 203 см и массу 14 кг. Полезная масса его приборов и источников питания составила всего 8,2 кг. МБР «Атлас-В» в этом же году совершила первые успешные полёты на дальности 4000 и 4800 км.
Более мощные модификации ракеты Р-7 позволили СССР первыми осуществить в 1959 году запуски к Луне и достичь её поверхность, вывести на околоземную орбиту пилотируемый корабль «Восток» с первым в мире космонавтом планеты Ю.А. Гагариным. И, сегодня, оставаясь самыми надёжными в мире, современные модификации легендарной ракеты Р-7 продолжают доставлять пилотируемые и грузовые корабли, а также малые модули на МКС.
С.П. Королёв обладал необыкновенной широтой взгляда на будущее космонавтики. Все разработки и научные решения рассматривались им с позиции перспективы. Так
Фотография обратной стороны Луны
родился принцип привязки текущей разработки к прогрессивной идее будущего. Например, системы и агрегаты стыковки были отработаны на кораблях «Союз», а затем стали использоваться на орбитальных станциях.
Многие новые системы и агрегаты создаваемых ракет проходили отработку на предшествующих баллистических ракетах с минимальным последующим совершенствованием. Для ракеты Р-2 это делалось на ракетах Р-1А и Р-2Э, для Р-5 – на ракете Р-2Р. А для межконтинентальной ракеты Р-7 прошли испытания многих систем и агрегатов на ракетах М5РД и Р-5Р – такие, как система подавления высокочастотных пульсаций двигателей, системы регулирования кажущейся скорости и опорожнени
Автоматическая станция «Луна-2»
я баков, система радиоизмерения параметров траектории ракеты и т.д.
В этих особенностях проведения отработки изделий и заключается одна из основ школы Королёва, который руководил работами, обеспечившими не только прорыв в космос, но и создание новых областей науки и техники. Эта школа имеет много традиций, в числе которых – отработка новых технологий на этапе реализации предыдущих проектов.
Наше предприятие сегодня ведёт работы по проекту перспективной пилотируемой транспортной системы с пилотируемым транспортным кораблём нового поколения. Можно значительно снизить затраты и сократить сроки её создания, если, например, начать отработку бортовых систем корабля с массо-габаритным макетом (имитатором) нового теплозащитного покрытия (ТЗП), осуществив его запуск и стыковку с МКС, сопровождая отлётами от неё, необходимым ремонтом и доводкой. Грузовой вариант корабля со штатным ТЗП, многократно используя как «грузовик» для МКС, можно возвращать на Землю, отрабатывая систему посадки для пилотируемого. Это всё возможно делать с использованием эксплуатируемых РН типа «Союз» и «Зенит». Имея большой научно-технический опыт создания и эксплуатации комплекса «Мир» и системы «Энергия-Буран», надо его использовать и в новых разработках. Это позволит обеспечить главное – надёжность и безопасность работы вновь создаваемых сложнейших систем и конструкций.
При величайших космических победах нашей страны, достигнутых во второй половине XX века в области ракетно-космической техники, у специалистов-разработчиков остался очень неприятный осадок. В 1972 году было принято политическое решение уничтожить РН H1, а в 90-е годы было прекращено изготовление РН «Энергия», несмотря на то, что у неё были большие перспективы.
Сегодня ни одна зарубежная страна не имеет такого ракетного двигателя, как РД-170 (тяга 740 тс), и РН типа «Энергия». Создавая на базе задела по РН «Энергия» новый носитель, Россия могла бы обеспечить приоритет в реализации различных космических программ XXI века, в том числе для решения актуальных задач по сохранению земной цивилизации от бедствий и катаклизмов из-за резкого изменения климата планеты, задач получения из космоса энергетических ресурсов, истощающихся на Земле.