Страница:
Наконец, все готово и подтверждена дата старта 2 февраля. Всех, кроме боевого расчета, со старта убрали. Пуск прошел без всяких накладок.
Ракета Р-5М впервые в мире пронесла через космос головную часть с атомным зарядом. Пролетев положенные 1200 км, головка без разрушения дошла до Земли в районе Аральских Каракумов. Сработал ударный взрыватель и наземный ядерный взрыв ознаменовал в истории человечества начало ракетно-ядерной эры.
Никаких публикаций по поводу этого исторического события не последовало. Американская техника не имела средств обнаружения ракетных пусков. Поэтому факт атомного взрыва был отмечен ими как очередное наземное испытание атомного оружия.
Мы поздравили друг друга и уничтожили весь запас шампанского, который до этого тщательно оберегался в буфете столовой руководящего состава.
Позднее, когда мы уже вернулись с полигона и снова перенастраивались на проблемы межконтинентальной Р-7, Королев на узком сборе сказал «под большим секретом»: «Знаете, что мне передали? Мощность взрыва была 80 килотонн. Это в четыре раза больше Хиросимы».
Рязанский мрачно пошутил: «А вы не боитесь, что нас всех когда-нибудь будут судить как военных преступников?».
Через несколько лет для ракет Р-5М, уже принятых на вооружение и находившихся на дежурстве в Прибалтике и на Дальнем Востоке, начали поступать не атомные, а термоядерные заряды эквивалентной мощностью до одной мегатонны.
Вскоре после первого успешного пуска ракеты Р-5М с настоящим атомным зарядом Королев и Мишин были удостоены звания Героев Социалистического Труда. Еще двадцать сотрудников НИИ-88, в том числе и я, получили ордена Ленина. Трудовой энтузиазм всего нашего коллектива был подкреплен постановлением правительства о награждении НИИ-88 орденом Ленина.
На нашей улице был настоящий праздник в самый разгар работ по созданию первой межконтинентальной ракеты Р-7.
Золотые звезды Героев Социалистического Труда получили Глушко, Бармин, Рязанский, Пилюгин и Кузнецов. Ордена и медали щедро получили большое число участников работ почти во всех смежных организациях.
Во время работы над Р-5М и Р-7 Королев не единожды организовывал встречи с ведущими и «самыми-самыми» главными атомщиками. Мы шутили, что он приглашает «узкий круг своих ограниченных людей» на встречи со знаменитыми учеными. Во встречах, на которых мне довелось присутствовать в разное время, с нашей стороны обычно участвовали Мишин, Бушуев, Прудников, Садовый. Несколько раз приезжал Юлий Борисович Харитон, Кирилл Иванович Щелкин, Николай Леонидович Духов. Их всегда сопровождали «секретари» – офицеры госбезопасности, отвечающие головой за своего подопечного. Ни разу за время совместных работ мне не довелось встретиться с Сахаровым. Между тем, в своих воспоминаниях Сахаров пишет о том, что он был у нас и встречался с Королевым: «Вскоре после возвращения с полигона Малышев организовал для нас ряд „экскурсий“, в том числе поездку на завод, на котором изготовлялись баллистические ракеты. Мы считали, что у нас большие масштабы, но там увидели нечто, на порядок большее. Поразила огромная, видная невооруженным глазом, техническая культура, согласованная работа сотен людей высокой квалификации и их почти будничное, но очень деловое отношение к тем фантастическим вещам, с которыми они имели дело. Во время экскурсии, перемежавшейся демонстрацией фильмов, пояснения давал главный конструктор Сергей Павлович Королев, тогда я его увидел впервые».
23 октября 1953 года Королев и Глушко были избраны членами-корреспондентами Академии наук. Для Королева, пока известного очень узкому кругу ученого сообщества, это была победа, означавшая, что в него верят, на него делают ставку. В те годы быть выбранным в Академию наук вопреки воле ЦК было невозможно. Более того, если ЦК считал очень необходимым, чтобы кого-либо обязательно выбрали, то при соответствующей обработке академиков это удавалось.
На этом же общем собрании Академии в академики был выбран научный руководитель Арзамаса-16, по существу самый главный конструктор ядерных зарядов Юлий Борисович Харитон.
Членами-корреспондентами были выбраны заместитель Харитона Кирилл Иванович Щелкин и Николай Леонидович Духов.
Сразу в академики, без прохождения традиционной ступени члена-корреспондента, общее собрание выбрало доктора физико-математических наук тридцатидвухлетнего Андрея Сахарова.
Всех атомщиков на академическом собрании украшали одна, а то и две золотые звезды Героев Социалистического Труда. До 1953 года Королева и Глушко их недруги при случае упрекали, что вся их деятельность сводится к воспроизводству немецкой техники. Включение их в такое сверкающие созвездие было в какой-то степени авансом. Из членов Совета главных больше в 1953 году никто не был избран в Академию наук. В члены-корреспонденты из сотрудничавших с нами ученых были избраны Вадим Трапезников и Борис Петров.
Выборы 1953 года были началом формирования в составе Академии наук мощной коалиции ученых, работавших в военно-промышленном комплексе.
С позиций большой «фундаментальной» науки наша деятельность была отлична от атомщиков. Мы начинали развивать свое ракетное направление, опираясь на технику, технологию производства, чисто инженерные науки, и, только углубившись в работы по межконтинентальной ракете, столкнулись с проблемами, требующими фундаментальных исследований, с тем, что в академических кругах любили именовать большой наукой.
Почти все атомщики в начале своей деятельности были теоретиками, служителями чистой науки или физиками-экспериментаторами. Они поклонялись науке как таковой. Прежде всего потому, что человек должен знать, почему мир устроен так, а не иначе и из каких кирпичиков он состоит. Уже потом, когда они разобрались, что теоретически объяснимое на бумаге превращение вещества в энергию можно реализовать практически, им пришлось привлечь инженеров и самим уйти с головой в проблемы технологии.
Нам потребовалось выпустить более конкретное и детализированное постановление, дающее возможность разработать предварительно эскизный проект новой ракеты и приводящее в действие ради достижения этой цели многообразную кооперацию, подключающее новые производственные мощности.
Создание межконтинентальной ракеты-носителя термоядерного заряда, который вместе с конструкцией головной части предположительно составлял массу 5,5 т, требовало больших капитальных вложений для строительства новых производственных корпусов, испытательных стендов и поисков нового полигона.
Проект нового постановления до его представления в ЦК и правительство был тщательно проработан многими специалистами всех смежных министерств. Как всегда, хотелось как можно больше получить, предусмотрев все возможное, ничего и никого не забыть. Впрочем, многолетний опыт показывает, что как бы тщательно не готовились подобные постановления, уже через несколько дней после их выхода выясняется, что обязательно что-то упустили. В таких случаях утешают: «Ждите следующего. Кроме вас еще много забывчивых».
Постановление Совета Министров и ЦК о разработке межконтинентальной ракеты Р-7 было принято 20 мая 1954 года.
15 мая 1957 года состоялся первый пуск первой ракеты. Сколько же надо было успеть сделать за эти три года! В мае 1954 года не было даже эскизного проекта! Сейчас с трудом себе представляю, как мы успели проделать такую работу. Ведь в параллель шли Р-11, Р-11ФМ, Р-5 и Р-5М.
В 1956 году еще только предстояло в первый раз испытать ракету с атомным зарядом, а мы уже через год – в 1957 – замахнулись на ракету с водородным!
Начиная с 1954 года перед нами одна за другой возникали труднейшие научные, технические и организационные проблемы. Не все проблемы были осознаны или даже сформулированы на этапе эскизного проекта ракеты Р-7. Проект был выпущен в 1954 году за рекордно короткий срок.
Необходимость многих новых разработок осознавалась в процессе уже рабочего проектирования ракеты и последующих экспериментальных исследований.
Я позволю себе перечислить только некоторые принципиально новые для ракетной техники решения того периода. Они показательны еще и в том смысле, что полностью отсекают утверждения, имеющиеся в мемуарной литературе старых пенемюндовцев и некоторых зарубежных публикациях, что якобы первый искусственный спутник Земли появился у русских в результате создания ракеты-носителя, разработанной с помощью немецких ученых. Ракета Р-7 тем и замечательна, что она создавалась, во многом отрицая наши прошлые достижения, в которых действительно использовались немецкие идеи.
Я перечислю проблемы не в порядке их важности. Они все требовали в той или иной мере героического труда, изобретательности, коллективных мозговых атак и больших организационных усилий.
Проблема номер один.После исследований и проектных расчетов альтернативных схем двухступенчатой ракеты был выбран пакетный вариант. Первую ступень составляли четыре ракеты, окружавшие центральную ракету, которая и являлась второй ступенью. Опыта запуска мощного ЖРД в космосе не было. Глушко гарантировать надежность запуска где-то там, далеко, в неведомых условиях не мог. Приняли решение запускать под контролем Земли все пять двигателей одновременно. Но тогда время работы центральной второй ступени превосходит 250 с. Это в два раза больше того, что могут выдержать графитовые газоструйные рули. Но даже если их делать не из графита, армированного вольфрамом, а из чего-то еще более огнеупорного, то все равно остаются два довода против газоструйных рулей. Первый – они приводят к потере дальности, являясь сопротивлением на выходе струи газов из сопла двигателя. И второй – ошибки по дальности определяются точностью измерения скорости. По достижении расчетного значения конечной скорости по команде системы управления выключается двигатель второй ступени. Так вот, оказалось, что какой бы замечательной ни была система управления, после исполнения ее команды на выключение двигателя идет неуправляемый процесс догорания остатков топлива, который образует так называемый импульс последействия.
Разброс величины импульса последействия по опыту Р-5 и стендовым испытаниям столь велик, что в десятки раз перекрывает разброс ошибок за счет системы управления. Только по этой причине ошибки по дальности могут составить свыше полусотни километров.
По этому поводу было много предложений, большинство из которых сводились к доработкам двигательной установки, которые Глушко отвергал.
Решение пришло в виде предложения, убивавшего сразу двух зайцев. Вместо газоструйных рулей для управления использовать специальные управляющие двигатели. Эти же двигатели должны служить последней ступенью малой, «нониусной» тяги. После выключения основного двигателя второй ступени точное измерение скорости производится на режиме работы только рулевых двигателей. По достижении заданной скорости они выключаются практически без импульса последействия. Глушко отказался делать рулевые двигатели. Ему хватало забот с основными двигателями, сроки доводки которых были под угрозой срыва. Для разработки рулевых двигателей по инициативе Мишина были приглашены на работу в ОКБ-1 Михаил Мельников, Иван Райков и Борис Соколов, которые застряли в НИИ-1 у Келдыша после того, как оттуда ушел Исаев со своими двигателистами.
Двигательное производство на заводе уже имелось, но только для исаевских ЖРД на высококипящих компонентах для зенитных ракет и Р-11. Надо было организовать заново производство кислородных двигателей малой тяги и создать комплекс для всех видов испытаний, в том числе огневых. Мы с Пилюгиным еще в Бляйхероде мечтали о системе без газоструйных рулей.
Василий Мишин оказался энтузиастом этой идеи и пошел дальше. Если можно отказаться от газоструйных рулей на центральном блоке, то зачем их сохранять на «боковушках» первой ступени? Было принято революционное решение – на ракете вообще никаких газоструйных графитовых рулей. Управление на всем активном участке осуществляется только управляющими двигателями, которые работают на тех же компонентах, что и основные, и получают питание от тех же турбонасосных агрегатов. Глушко создал для первой и второй ступеней по существу один двигатель с четырьмя камерами сгорания. Теперь к этому двигателю на второй ступени добавили еще четыре малых, рулевых, а на первой – по две малых камеры на каждый двигатель боковых блоков. Эскизный проект предусматривал на каждом боковом блоке для управления использование трех газоструйных и одного воздушного руля. Четыре управляющих двигателя вводились только на центральном блоке. Решение о замене газоструйных и воздушных рулей на боковых блоках управляющими двигателями было принято уже после защиты эскизного проекта.
Вместо одной камеры сгорания, с которой все мы привыкли иметь дело на любой ракете, появились сразу тридцать две! Этому решению почти 40 лет. Но оно не только не стареет, а сейчас переживает уже третью молодость. Тридцатью двумя камерами надо научиться управлять – готовить запуск турбонасосных агрегатов, открывать в требуемой последовательности десятки клапанов, обеспечивать одновременное зажигание и последующий выход на все режимы.
Резко возросла наша ответственность за координацию работ в треугольнике ОКБ-1 – ОКБ-456 – НИИ-885. Общую пневмогидросхему разрабатывало ОКБ-1, общую электрическую схему – НИИ-885, а схема и циклограмма работы двигателей была за ОКБ-456.
Нелегко было Глушко согласиться с подключением к его двигательным установкам еще двенадцати качающихся камер! Но бескомпромиссная позиция Мишина плюс энтузиазм команды Мельникова, Райкова, Соколова показали пример нестандартного «выхода из безвыходного положения» и проложили дорогу для многих последующих схем управления ракетами и космическими аппаратами.
Мой коллектив совместно с рулевиками Калашниковым, Вильницким, Степаном должен был создать новые рулевые машины, обладающие большим запасом по динамическим параметрам и мощностью для преодоления трения в узлах подвода кислорода и керосина к качающимся двигателям. Все вместе: двигатели Глушко, рулевые камеры Мельникова, наши рулевые машины – надо было после раздельной разработки отработать на совместном огне! Сначала на стендах ОКБ-456 в Химках, а потом в Загорске – филиале № 2 НИИ-88.
Проблема номер два.Сколько бы ни старались двигателисты выпускать свои двигатели строжайшим образом одинаковыми, они будут иметь технологические разбросы по удельным и абсолютным значениям тяги, а следовательно и разбросы по расходам компонентов. Стало быть, за равное время в каждом из боковых блоков будет израсходовано разное количество кислорода и керосина. Когда подсчитали, то ужаснулись. Ко времени выключения первой ступени разброс остатков по массе достигал десятков тонн. Это угрожало несимметричными нагрузками на конструкцию, органы управления и прямыми потерями дальности. Получалось, что даже при самом жестком подборе двигателей по идентичности характеристик мы не используем десятки тонн драгоценных компонентов. До сих пор таких проблем у ракетчиков не было. Мы, управленцы, пришли на помощь двигателистам и заявили, что можем обеспечить синхронизацию расхода компонентов из всех боковых блоков при условии, что нам дадут право управлять общим расходом и соотношением расходов керосин-кислород на каждом двигателе. Такая система оказалась совершенно необходимой.
Еще раз оправдал себя закон «всякая инициатива наказуема»: нам не только разрешили, нас обязали создать систему регулирования расхода по соотношению компонентов и синхронизировать расходы между всеми боковыми блоками. А для верности это предложение было подкреплено, как в то время полагалось, решением ЦК и Совмина.
Электронику для этой системы разрабатывало ОКБ-12, которое возглавлял Алексей Сергеевич Абрамов. Это был тот самый институт НИСО, с которым я сотрудничал во время войны и с тогдашним начальником которого генералом Петровым в 1945 году впервые улетел в Германию. Теорией системы и ее электронным исполнением занимался Глеб Маслов, опытный специалист авиационного приборостроения, способный критически осмыслить задачу и совмещающий качества теоретика, конструктора и испытателя. Мы обрели в лице Маслова еще одного надежного смежника и хорошего товарища, с которым в последующих весьма острых ситуациях летных испытаний всегда достигали взаимопонимания. Новая система была названа СОБИС – система опорожнения баков и синхронизации. Для академического развития теории регулирования двигателей к работе привлекли Институт автоматики и телемеханики Академии наук. Этими проблемами там увлекся молодой ученый Юрий Портнов-Соколов.
Много сил у нас отняли исследования, конструкторская разработка и испытания датчиков измерения уровней в баках жидкого кислорода и керосина. Ответственным за эту разработку был славившийся изобретательностью Константин Маркс. Он прекрасно разбирался в теоретических основах электротехники и славился инженерным искусством приборной реализации своих идей. После многочисленных экспериментов по выбору принципов измерения мы остановились на емкостных дискретных датчиках. Оказалось, однако, что задача расположения точек для дискретной регистрации уровней отнюдь не тривиальна. Она определялась особенностями конструкции бака и программой полета. Когда с подгонкой датчиков уровня под каждый бак что-либо не ладилось, острословы не упускали случая пошутить: «Вот даже К.Маркс не имеет ответа на этот вопрос».
Несмотря на массу хлопот, которые всегда доставляет отработка принципиально новой по задачам и исполнению системы, СОБИС вошла в ряд принятых и необходимых ракетной технике систем. Ракета Р-7 уже не мыслилась без электроавтоматики регулирования двигателей по оптимизации соотношения расхода компонентов, тяге и синхронизации расходов между боковыми блоками.
Упомянув Маслова и Портнова-Соколова, хотел бы отметить, что наши контакты не ограничивались чисто деловыми отношениями. Жена Маслова, художница, сделала несколько портретов Королева, которые после его смерти украшали интерьеры на нашей и других фирмах. С Портновым-Соколовым у нас оказалось общее хобби – страсть к байдаркам. Теперь, когда на такие путешествия уже не хватает физических сил, мы вынуждены ограничиваться приятными воспоминаниями о походах на веслах.
Проблема номер три.Ни одна из предлагаемых в эскизном проекте компоновок пакета не обладала надежностью при сопряжении с предполагаемым стартовым сооружением. Начиная с А-4 – Р-1 мы привыкли к свободно стоящей ракете, стартующей со стола.
Но как установить пакет из пяти ракет на стол, чтобы он не рассыпался? Нагрузка на хвостовую часть блоков при такой схеме будет столь велика, что для обеспечения прочности необходимо было такое усиление конструкции, которое выходило за разумные пределы. По расчетам, при скорости ветра до 15 м/с из-за большой «парусности» пакета (ширина пакета в хвостовой части составляла 10 м) создавались нагрузки, угрожавшие свалить ракету со стола. Королев просил Бармина спроектировать вокруг старта стену для защиты от ветра. Бармин от этой работы категорически отказался: «Создание китайской стены вокруг старта не входит в мою тематику».
В КБ Бармина полным ходом проектировалась «телега», которая вывозила собранную ракету из МИКа в вертикальном положении и устанавливала ее на четыре стола – по одному для каждого бокового блока. Никого такая схема не воодушевляла. Сложно и дорого. Кроме всего прочего, когда проектанты подсчитали, какой может быть опрокидывающий момент за счет разброса абсолютной величины тяги двигателей боковых блоков и сложили его с возможными ветровыми нагрузками, то убедились, что без «китайской стены» обойтись никак нельзя. В то же время сама идея стены вызывала столько обоснованных возражений, что общее мнение сводилось к короткой фразе: «Так дальше продолжаться не может». Положение создавалось критическое.
Силовая схема пакета была выбрана так, что в полете усилия от тяги двигателей боковых блоков передавались на центральный блок в верхней силовой связи. Боковые блоки как бы тащили весь пакет, упираясь в «талию» центральной второй ступени. Эта схема оказалась оптимальной для полетных условий. Принцип соединения боковых блоков с центральным, передача усилий на центральный блок и последующая техника безударного отделения – развала пакета так, чтобы центр спокойно ушел вперед без всякой опасности соударений, – все это было остроумно, изобретательно придумано и разработано. Проектная группа, которая все это придумала, возглавлялась Павлом Ермолаевым в отделе, которым руководили сначала Константин Бушуев, а затем Сергей Крюков.
Очень внимательно и придирчиво за предложениями по технологии сборки пакета и схеме разделения следил Королев. Мишин, еще со студенческих лет любивший нетривиальные предложения в практической механике, уделял этой проблеме большое внимание. Наряду с такой новинкой, как рулевые камеры вместо рулей, эти проблемы начали выплескиваться на Советы главных и приводить к жарким спорам.
Возникла идея отказаться от стартовых столов и создать ракете еще на Земле условия, близкие к полетным. Вместо установки на стол ракета подвешивается в стартовом устройстве, опираясь на его фермы в том же месте, куда передаются усилия боковых блоков. Если бы в те времена возникли мысли о исторической перспективности принимаемых решений и закреплении их авторскими свидетельствами, то в коллективе изобретателей на первом месте должны были значиться Мишин, Ермолаев и Крюков. Их предложение могло опрокинуть разработки, на которые Бармин уже затратил много сил. Наземщики продолжали отстаивать свою позицию – опирание хвостовыми отсеками боковых блоков на стартовое устройство.
Королев поручил Мишину доложить новые революционные идеи Совету главных и Рудневу, который в то время был председателем Государственного комитета по оборонной технике и отвечал за выполнение постановления о создании межконтинентальной ракеты. НИИ-88 снова находился в подчинении Руднева. С его участием Совет главных рассмотрел новое и необычное предложение по схеме старта Р-7.
Мишин докладывал очень экспрессивно. Он предложил производить сборку пакета не вертикально, а горизонтально в монтажном корпусе. Собранную ракету в горизонтальном виде перевозить на старт, поднимать и не устанавливать на столы, а подвешивать весь пакет в стартовой системе за силовые узлы на боковых блоках в местах их крепления к центральному блоку. При этом предлагалось опустить нижний срез ракеты за счет ликвидации стартовых столов. Ветровые нагрузки теперь принимали на себя фермы стартовой системы, а конструкция ракеты не усиливалась, учитывались только полетные нагрузки.
В таком варианте Бармину предлагалась разработка более простого единого транспортного установочного агрегата. Отпала необходимость в «китайской стене».
За 1955 год было разработано уникальное по инженерной оригинальности стартовое сооружение, которым по праву могут гордиться его создатели.
Боковые блоки на пусковой установке подвешиваются на опорных стрелах за свой прочный носовой узел, а центральный блок опирается в четырех точках на шарообразные оголовки носовых узлов боковых блоков. Конструкция разработана так, что радиальные сминающие силы на ракету не передаются. При старте ракеты опорные стрелы отслеживают движение ракеты. После выхода оголовков опорных стрел из специальных опорных гнезд в носовых узлах боковых блоков опорные стрелы с фермами отбрасываются, поворачиваясь на опорных осях и освобождают путь для подъема ракеты.
При старте ракета и стартовое устройство составляют единую динамическую систему. Анализ движения ракеты не мог быть проведен независимо от стартового сооружения. Динамика подвижных частей стартовой системы, в свою очередь, не могла рассматриваться без анализа поведения ракеты.
Это было быстро понято при согласовании принципиальной схемы. Совсем зеленый молодой специалист Лебедев получил от Королева ответственное задание участвовать в работе коллектива Бармина в качестве «представителя ракеты» по динамике. Его способность описать динамику инженерной конструкции системой дифференциальных уравнений, проанализировать их и сделать чисто инженерные выводы представлялась мне вполне достаточной, чтобы еще тогда сразу присудить ему степень хотя бы кандидата технических наук.
Но получил он ее значительно позже, потратив уйму времени на оформление диссертации, в которую были включены еще многие другие, менее важные для истории техники вопросы.
Никакие теоретические исследования не могли дать полной уверенности в надежности выбранной схемы, отсутствии конструкторских ошибок и правильности выбора всех динамических параметров. Методы моделирования с помощью электронных ЦВМ в те годы еще большой уверенности не внушали.
Ракета Р-5М впервые в мире пронесла через космос головную часть с атомным зарядом. Пролетев положенные 1200 км, головка без разрушения дошла до Земли в районе Аральских Каракумов. Сработал ударный взрыватель и наземный ядерный взрыв ознаменовал в истории человечества начало ракетно-ядерной эры.
Никаких публикаций по поводу этого исторического события не последовало. Американская техника не имела средств обнаружения ракетных пусков. Поэтому факт атомного взрыва был отмечен ими как очередное наземное испытание атомного оружия.
Мы поздравили друг друга и уничтожили весь запас шампанского, который до этого тщательно оберегался в буфете столовой руководящего состава.
Позднее, когда мы уже вернулись с полигона и снова перенастраивались на проблемы межконтинентальной Р-7, Королев на узком сборе сказал «под большим секретом»: «Знаете, что мне передали? Мощность взрыва была 80 килотонн. Это в четыре раза больше Хиросимы».
Рязанский мрачно пошутил: «А вы не боитесь, что нас всех когда-нибудь будут судить как военных преступников?».
Через несколько лет для ракет Р-5М, уже принятых на вооружение и находившихся на дежурстве в Прибалтике и на Дальнем Востоке, начали поступать не атомные, а термоядерные заряды эквивалентной мощностью до одной мегатонны.
Вскоре после первого успешного пуска ракеты Р-5М с настоящим атомным зарядом Королев и Мишин были удостоены звания Героев Социалистического Труда. Еще двадцать сотрудников НИИ-88, в том числе и я, получили ордена Ленина. Трудовой энтузиазм всего нашего коллектива был подкреплен постановлением правительства о награждении НИИ-88 орденом Ленина.
На нашей улице был настоящий праздник в самый разгар работ по созданию первой межконтинентальной ракеты Р-7.
Золотые звезды Героев Социалистического Труда получили Глушко, Бармин, Рязанский, Пилюгин и Кузнецов. Ордена и медали щедро получили большое число участников работ почти во всех смежных организациях.
Во время работы над Р-5М и Р-7 Королев не единожды организовывал встречи с ведущими и «самыми-самыми» главными атомщиками. Мы шутили, что он приглашает «узкий круг своих ограниченных людей» на встречи со знаменитыми учеными. Во встречах, на которых мне довелось присутствовать в разное время, с нашей стороны обычно участвовали Мишин, Бушуев, Прудников, Садовый. Несколько раз приезжал Юлий Борисович Харитон, Кирилл Иванович Щелкин, Николай Леонидович Духов. Их всегда сопровождали «секретари» – офицеры госбезопасности, отвечающие головой за своего подопечного. Ни разу за время совместных работ мне не довелось встретиться с Сахаровым. Между тем, в своих воспоминаниях Сахаров пишет о том, что он был у нас и встречался с Королевым: «Вскоре после возвращения с полигона Малышев организовал для нас ряд „экскурсий“, в том числе поездку на завод, на котором изготовлялись баллистические ракеты. Мы считали, что у нас большие масштабы, но там увидели нечто, на порядок большее. Поразила огромная, видная невооруженным глазом, техническая культура, согласованная работа сотен людей высокой квалификации и их почти будничное, но очень деловое отношение к тем фантастическим вещам, с которыми они имели дело. Во время экскурсии, перемежавшейся демонстрацией фильмов, пояснения давал главный конструктор Сергей Павлович Королев, тогда я его увидел впервые».
23 октября 1953 года Королев и Глушко были избраны членами-корреспондентами Академии наук. Для Королева, пока известного очень узкому кругу ученого сообщества, это была победа, означавшая, что в него верят, на него делают ставку. В те годы быть выбранным в Академию наук вопреки воле ЦК было невозможно. Более того, если ЦК считал очень необходимым, чтобы кого-либо обязательно выбрали, то при соответствующей обработке академиков это удавалось.
На этом же общем собрании Академии в академики был выбран научный руководитель Арзамаса-16, по существу самый главный конструктор ядерных зарядов Юлий Борисович Харитон.
Членами-корреспондентами были выбраны заместитель Харитона Кирилл Иванович Щелкин и Николай Леонидович Духов.
Сразу в академики, без прохождения традиционной ступени члена-корреспондента, общее собрание выбрало доктора физико-математических наук тридцатидвухлетнего Андрея Сахарова.
Всех атомщиков на академическом собрании украшали одна, а то и две золотые звезды Героев Социалистического Труда. До 1953 года Королева и Глушко их недруги при случае упрекали, что вся их деятельность сводится к воспроизводству немецкой техники. Включение их в такое сверкающие созвездие было в какой-то степени авансом. Из членов Совета главных больше в 1953 году никто не был избран в Академию наук. В члены-корреспонденты из сотрудничавших с нами ученых были избраны Вадим Трапезников и Борис Петров.
Выборы 1953 года были началом формирования в составе Академии наук мощной коалиции ученых, работавших в военно-промышленном комплексе.
С позиций большой «фундаментальной» науки наша деятельность была отлична от атомщиков. Мы начинали развивать свое ракетное направление, опираясь на технику, технологию производства, чисто инженерные науки, и, только углубившись в работы по межконтинентальной ракете, столкнулись с проблемами, требующими фундаментальных исследований, с тем, что в академических кругах любили именовать большой наукой.
Почти все атомщики в начале своей деятельности были теоретиками, служителями чистой науки или физиками-экспериментаторами. Они поклонялись науке как таковой. Прежде всего потому, что человек должен знать, почему мир устроен так, а не иначе и из каких кирпичиков он состоит. Уже потом, когда они разобрались, что теоретически объяснимое на бумаге превращение вещества в энергию можно реализовать практически, им пришлось привлечь инженеров и самим уйти с головой в проблемы технологии.
Нам потребовалось выпустить более конкретное и детализированное постановление, дающее возможность разработать предварительно эскизный проект новой ракеты и приводящее в действие ради достижения этой цели многообразную кооперацию, подключающее новые производственные мощности.
Создание межконтинентальной ракеты-носителя термоядерного заряда, который вместе с конструкцией головной части предположительно составлял массу 5,5 т, требовало больших капитальных вложений для строительства новых производственных корпусов, испытательных стендов и поисков нового полигона.
Проект нового постановления до его представления в ЦК и правительство был тщательно проработан многими специалистами всех смежных министерств. Как всегда, хотелось как можно больше получить, предусмотрев все возможное, ничего и никого не забыть. Впрочем, многолетний опыт показывает, что как бы тщательно не готовились подобные постановления, уже через несколько дней после их выхода выясняется, что обязательно что-то упустили. В таких случаях утешают: «Ждите следующего. Кроме вас еще много забывчивых».
Постановление Совета Министров и ЦК о разработке межконтинентальной ракеты Р-7 было принято 20 мая 1954 года.
15 мая 1957 года состоялся первый пуск первой ракеты. Сколько же надо было успеть сделать за эти три года! В мае 1954 года не было даже эскизного проекта! Сейчас с трудом себе представляю, как мы успели проделать такую работу. Ведь в параллель шли Р-11, Р-11ФМ, Р-5 и Р-5М.
В 1956 году еще только предстояло в первый раз испытать ракету с атомным зарядом, а мы уже через год – в 1957 – замахнулись на ракету с водородным!
Начиная с 1954 года перед нами одна за другой возникали труднейшие научные, технические и организационные проблемы. Не все проблемы были осознаны или даже сформулированы на этапе эскизного проекта ракеты Р-7. Проект был выпущен в 1954 году за рекордно короткий срок.
Необходимость многих новых разработок осознавалась в процессе уже рабочего проектирования ракеты и последующих экспериментальных исследований.
Я позволю себе перечислить только некоторые принципиально новые для ракетной техники решения того периода. Они показательны еще и в том смысле, что полностью отсекают утверждения, имеющиеся в мемуарной литературе старых пенемюндовцев и некоторых зарубежных публикациях, что якобы первый искусственный спутник Земли появился у русских в результате создания ракеты-носителя, разработанной с помощью немецких ученых. Ракета Р-7 тем и замечательна, что она создавалась, во многом отрицая наши прошлые достижения, в которых действительно использовались немецкие идеи.
Я перечислю проблемы не в порядке их важности. Они все требовали в той или иной мере героического труда, изобретательности, коллективных мозговых атак и больших организационных усилий.
Проблема номер один.После исследований и проектных расчетов альтернативных схем двухступенчатой ракеты был выбран пакетный вариант. Первую ступень составляли четыре ракеты, окружавшие центральную ракету, которая и являлась второй ступенью. Опыта запуска мощного ЖРД в космосе не было. Глушко гарантировать надежность запуска где-то там, далеко, в неведомых условиях не мог. Приняли решение запускать под контролем Земли все пять двигателей одновременно. Но тогда время работы центральной второй ступени превосходит 250 с. Это в два раза больше того, что могут выдержать графитовые газоструйные рули. Но даже если их делать не из графита, армированного вольфрамом, а из чего-то еще более огнеупорного, то все равно остаются два довода против газоструйных рулей. Первый – они приводят к потере дальности, являясь сопротивлением на выходе струи газов из сопла двигателя. И второй – ошибки по дальности определяются точностью измерения скорости. По достижении расчетного значения конечной скорости по команде системы управления выключается двигатель второй ступени. Так вот, оказалось, что какой бы замечательной ни была система управления, после исполнения ее команды на выключение двигателя идет неуправляемый процесс догорания остатков топлива, который образует так называемый импульс последействия.
Разброс величины импульса последействия по опыту Р-5 и стендовым испытаниям столь велик, что в десятки раз перекрывает разброс ошибок за счет системы управления. Только по этой причине ошибки по дальности могут составить свыше полусотни километров.
По этому поводу было много предложений, большинство из которых сводились к доработкам двигательной установки, которые Глушко отвергал.
Решение пришло в виде предложения, убивавшего сразу двух зайцев. Вместо газоструйных рулей для управления использовать специальные управляющие двигатели. Эти же двигатели должны служить последней ступенью малой, «нониусной» тяги. После выключения основного двигателя второй ступени точное измерение скорости производится на режиме работы только рулевых двигателей. По достижении заданной скорости они выключаются практически без импульса последействия. Глушко отказался делать рулевые двигатели. Ему хватало забот с основными двигателями, сроки доводки которых были под угрозой срыва. Для разработки рулевых двигателей по инициативе Мишина были приглашены на работу в ОКБ-1 Михаил Мельников, Иван Райков и Борис Соколов, которые застряли в НИИ-1 у Келдыша после того, как оттуда ушел Исаев со своими двигателистами.
Двигательное производство на заводе уже имелось, но только для исаевских ЖРД на высококипящих компонентах для зенитных ракет и Р-11. Надо было организовать заново производство кислородных двигателей малой тяги и создать комплекс для всех видов испытаний, в том числе огневых. Мы с Пилюгиным еще в Бляйхероде мечтали о системе без газоструйных рулей.
Василий Мишин оказался энтузиастом этой идеи и пошел дальше. Если можно отказаться от газоструйных рулей на центральном блоке, то зачем их сохранять на «боковушках» первой ступени? Было принято революционное решение – на ракете вообще никаких газоструйных графитовых рулей. Управление на всем активном участке осуществляется только управляющими двигателями, которые работают на тех же компонентах, что и основные, и получают питание от тех же турбонасосных агрегатов. Глушко создал для первой и второй ступеней по существу один двигатель с четырьмя камерами сгорания. Теперь к этому двигателю на второй ступени добавили еще четыре малых, рулевых, а на первой – по две малых камеры на каждый двигатель боковых блоков. Эскизный проект предусматривал на каждом боковом блоке для управления использование трех газоструйных и одного воздушного руля. Четыре управляющих двигателя вводились только на центральном блоке. Решение о замене газоструйных и воздушных рулей на боковых блоках управляющими двигателями было принято уже после защиты эскизного проекта.
Вместо одной камеры сгорания, с которой все мы привыкли иметь дело на любой ракете, появились сразу тридцать две! Этому решению почти 40 лет. Но оно не только не стареет, а сейчас переживает уже третью молодость. Тридцатью двумя камерами надо научиться управлять – готовить запуск турбонасосных агрегатов, открывать в требуемой последовательности десятки клапанов, обеспечивать одновременное зажигание и последующий выход на все режимы.
Резко возросла наша ответственность за координацию работ в треугольнике ОКБ-1 – ОКБ-456 – НИИ-885. Общую пневмогидросхему разрабатывало ОКБ-1, общую электрическую схему – НИИ-885, а схема и циклограмма работы двигателей была за ОКБ-456.
Нелегко было Глушко согласиться с подключением к его двигательным установкам еще двенадцати качающихся камер! Но бескомпромиссная позиция Мишина плюс энтузиазм команды Мельникова, Райкова, Соколова показали пример нестандартного «выхода из безвыходного положения» и проложили дорогу для многих последующих схем управления ракетами и космическими аппаратами.
Мой коллектив совместно с рулевиками Калашниковым, Вильницким, Степаном должен был создать новые рулевые машины, обладающие большим запасом по динамическим параметрам и мощностью для преодоления трения в узлах подвода кислорода и керосина к качающимся двигателям. Все вместе: двигатели Глушко, рулевые камеры Мельникова, наши рулевые машины – надо было после раздельной разработки отработать на совместном огне! Сначала на стендах ОКБ-456 в Химках, а потом в Загорске – филиале № 2 НИИ-88.
Проблема номер два.Сколько бы ни старались двигателисты выпускать свои двигатели строжайшим образом одинаковыми, они будут иметь технологические разбросы по удельным и абсолютным значениям тяги, а следовательно и разбросы по расходам компонентов. Стало быть, за равное время в каждом из боковых блоков будет израсходовано разное количество кислорода и керосина. Когда подсчитали, то ужаснулись. Ко времени выключения первой ступени разброс остатков по массе достигал десятков тонн. Это угрожало несимметричными нагрузками на конструкцию, органы управления и прямыми потерями дальности. Получалось, что даже при самом жестком подборе двигателей по идентичности характеристик мы не используем десятки тонн драгоценных компонентов. До сих пор таких проблем у ракетчиков не было. Мы, управленцы, пришли на помощь двигателистам и заявили, что можем обеспечить синхронизацию расхода компонентов из всех боковых блоков при условии, что нам дадут право управлять общим расходом и соотношением расходов керосин-кислород на каждом двигателе. Такая система оказалась совершенно необходимой.
Еще раз оправдал себя закон «всякая инициатива наказуема»: нам не только разрешили, нас обязали создать систему регулирования расхода по соотношению компонентов и синхронизировать расходы между всеми боковыми блоками. А для верности это предложение было подкреплено, как в то время полагалось, решением ЦК и Совмина.
Электронику для этой системы разрабатывало ОКБ-12, которое возглавлял Алексей Сергеевич Абрамов. Это был тот самый институт НИСО, с которым я сотрудничал во время войны и с тогдашним начальником которого генералом Петровым в 1945 году впервые улетел в Германию. Теорией системы и ее электронным исполнением занимался Глеб Маслов, опытный специалист авиационного приборостроения, способный критически осмыслить задачу и совмещающий качества теоретика, конструктора и испытателя. Мы обрели в лице Маслова еще одного надежного смежника и хорошего товарища, с которым в последующих весьма острых ситуациях летных испытаний всегда достигали взаимопонимания. Новая система была названа СОБИС – система опорожнения баков и синхронизации. Для академического развития теории регулирования двигателей к работе привлекли Институт автоматики и телемеханики Академии наук. Этими проблемами там увлекся молодой ученый Юрий Портнов-Соколов.
Много сил у нас отняли исследования, конструкторская разработка и испытания датчиков измерения уровней в баках жидкого кислорода и керосина. Ответственным за эту разработку был славившийся изобретательностью Константин Маркс. Он прекрасно разбирался в теоретических основах электротехники и славился инженерным искусством приборной реализации своих идей. После многочисленных экспериментов по выбору принципов измерения мы остановились на емкостных дискретных датчиках. Оказалось, однако, что задача расположения точек для дискретной регистрации уровней отнюдь не тривиальна. Она определялась особенностями конструкции бака и программой полета. Когда с подгонкой датчиков уровня под каждый бак что-либо не ладилось, острословы не упускали случая пошутить: «Вот даже К.Маркс не имеет ответа на этот вопрос».
Несмотря на массу хлопот, которые всегда доставляет отработка принципиально новой по задачам и исполнению системы, СОБИС вошла в ряд принятых и необходимых ракетной технике систем. Ракета Р-7 уже не мыслилась без электроавтоматики регулирования двигателей по оптимизации соотношения расхода компонентов, тяге и синхронизации расходов между боковыми блоками.
Упомянув Маслова и Портнова-Соколова, хотел бы отметить, что наши контакты не ограничивались чисто деловыми отношениями. Жена Маслова, художница, сделала несколько портретов Королева, которые после его смерти украшали интерьеры на нашей и других фирмах. С Портновым-Соколовым у нас оказалось общее хобби – страсть к байдаркам. Теперь, когда на такие путешествия уже не хватает физических сил, мы вынуждены ограничиваться приятными воспоминаниями о походах на веслах.
Проблема номер три.Ни одна из предлагаемых в эскизном проекте компоновок пакета не обладала надежностью при сопряжении с предполагаемым стартовым сооружением. Начиная с А-4 – Р-1 мы привыкли к свободно стоящей ракете, стартующей со стола.
Но как установить пакет из пяти ракет на стол, чтобы он не рассыпался? Нагрузка на хвостовую часть блоков при такой схеме будет столь велика, что для обеспечения прочности необходимо было такое усиление конструкции, которое выходило за разумные пределы. По расчетам, при скорости ветра до 15 м/с из-за большой «парусности» пакета (ширина пакета в хвостовой части составляла 10 м) создавались нагрузки, угрожавшие свалить ракету со стола. Королев просил Бармина спроектировать вокруг старта стену для защиты от ветра. Бармин от этой работы категорически отказался: «Создание китайской стены вокруг старта не входит в мою тематику».
В КБ Бармина полным ходом проектировалась «телега», которая вывозила собранную ракету из МИКа в вертикальном положении и устанавливала ее на четыре стола – по одному для каждого бокового блока. Никого такая схема не воодушевляла. Сложно и дорого. Кроме всего прочего, когда проектанты подсчитали, какой может быть опрокидывающий момент за счет разброса абсолютной величины тяги двигателей боковых блоков и сложили его с возможными ветровыми нагрузками, то убедились, что без «китайской стены» обойтись никак нельзя. В то же время сама идея стены вызывала столько обоснованных возражений, что общее мнение сводилось к короткой фразе: «Так дальше продолжаться не может». Положение создавалось критическое.
Силовая схема пакета была выбрана так, что в полете усилия от тяги двигателей боковых блоков передавались на центральный блок в верхней силовой связи. Боковые блоки как бы тащили весь пакет, упираясь в «талию» центральной второй ступени. Эта схема оказалась оптимальной для полетных условий. Принцип соединения боковых блоков с центральным, передача усилий на центральный блок и последующая техника безударного отделения – развала пакета так, чтобы центр спокойно ушел вперед без всякой опасности соударений, – все это было остроумно, изобретательно придумано и разработано. Проектная группа, которая все это придумала, возглавлялась Павлом Ермолаевым в отделе, которым руководили сначала Константин Бушуев, а затем Сергей Крюков.
Очень внимательно и придирчиво за предложениями по технологии сборки пакета и схеме разделения следил Королев. Мишин, еще со студенческих лет любивший нетривиальные предложения в практической механике, уделял этой проблеме большое внимание. Наряду с такой новинкой, как рулевые камеры вместо рулей, эти проблемы начали выплескиваться на Советы главных и приводить к жарким спорам.
Возникла идея отказаться от стартовых столов и создать ракете еще на Земле условия, близкие к полетным. Вместо установки на стол ракета подвешивается в стартовом устройстве, опираясь на его фермы в том же месте, куда передаются усилия боковых блоков. Если бы в те времена возникли мысли о исторической перспективности принимаемых решений и закреплении их авторскими свидетельствами, то в коллективе изобретателей на первом месте должны были значиться Мишин, Ермолаев и Крюков. Их предложение могло опрокинуть разработки, на которые Бармин уже затратил много сил. Наземщики продолжали отстаивать свою позицию – опирание хвостовыми отсеками боковых блоков на стартовое устройство.
Королев поручил Мишину доложить новые революционные идеи Совету главных и Рудневу, который в то время был председателем Государственного комитета по оборонной технике и отвечал за выполнение постановления о создании межконтинентальной ракеты. НИИ-88 снова находился в подчинении Руднева. С его участием Совет главных рассмотрел новое и необычное предложение по схеме старта Р-7.
Мишин докладывал очень экспрессивно. Он предложил производить сборку пакета не вертикально, а горизонтально в монтажном корпусе. Собранную ракету в горизонтальном виде перевозить на старт, поднимать и не устанавливать на столы, а подвешивать весь пакет в стартовой системе за силовые узлы на боковых блоках в местах их крепления к центральному блоку. При этом предлагалось опустить нижний срез ракеты за счет ликвидации стартовых столов. Ветровые нагрузки теперь принимали на себя фермы стартовой системы, а конструкция ракеты не усиливалась, учитывались только полетные нагрузки.
В таком варианте Бармину предлагалась разработка более простого единого транспортного установочного агрегата. Отпала необходимость в «китайской стене».
За 1955 год было разработано уникальное по инженерной оригинальности стартовое сооружение, которым по праву могут гордиться его создатели.
Боковые блоки на пусковой установке подвешиваются на опорных стрелах за свой прочный носовой узел, а центральный блок опирается в четырех точках на шарообразные оголовки носовых узлов боковых блоков. Конструкция разработана так, что радиальные сминающие силы на ракету не передаются. При старте ракеты опорные стрелы отслеживают движение ракеты. После выхода оголовков опорных стрел из специальных опорных гнезд в носовых узлах боковых блоков опорные стрелы с фермами отбрасываются, поворачиваясь на опорных осях и освобождают путь для подъема ракеты.
При старте ракета и стартовое устройство составляют единую динамическую систему. Анализ движения ракеты не мог быть проведен независимо от стартового сооружения. Динамика подвижных частей стартовой системы, в свою очередь, не могла рассматриваться без анализа поведения ракеты.
Это было быстро понято при согласовании принципиальной схемы. Совсем зеленый молодой специалист Лебедев получил от Королева ответственное задание участвовать в работе коллектива Бармина в качестве «представителя ракеты» по динамике. Его способность описать динамику инженерной конструкции системой дифференциальных уравнений, проанализировать их и сделать чисто инженерные выводы представлялась мне вполне достаточной, чтобы еще тогда сразу присудить ему степень хотя бы кандидата технических наук.
Но получил он ее значительно позже, потратив уйму времени на оформление диссертации, в которую были включены еще многие другие, менее важные для истории техники вопросы.
Никакие теоретические исследования не могли дать полной уверенности в надежности выбранной схемы, отсутствии конструкторских ошибок и правильности выбора всех динамических параметров. Методы моделирования с помощью электронных ЦВМ в те годы еще большой уверенности не внушали.