Страница:
У нашей группы сразу же появились противники, утверждавшие, что браться за пилотируемый спутник преждевременно, что надо идти по пути создания автоматов различного назначения и размера, набираться таким образом опыта. При этом имелись в виду не только принципиальные технические трудности, но и ограниченные возможности нашего конструкторского бюро и нашего завода. Одни предлагали для начала создать крупный, на несколько тонн, автоматический спутник. Другие считали, что начинать надо с решения задачи возвращения небольших автоматических аппаратов, которые логично использовать для спутников-разведчиков. Тут наши конкуренты-противники провозгласили опасный для нашей работы лозунг: "Для Родины важнее создать спутник-разведчик!" Вот гады!
По такому пути пошли американцы, впервые добившиеся возвращения с орбиты на Землю маленьких капсул с фотопленкой разведывательного спутника "Дискаверер" в августе 1960 года. Шли они к этому около полутора лет летных испытаний и добились успеха едва ли не с десятой попытки: техническая проблема возвращения аппарата в атмосферу с космической скоростью не облегчается с уменьшением его размеров. Хотя для создания автомата в целом проблем, конечно, меньше, чем для пилотируемого корабля.
Но вопреки противостоянию мы решительно продвигались вперед. Прежде всего, необходимо было реалистично, и в то же время с достаточной перспективой, поставить задачу проектирования, уяснить, чего мы сами хотим. В любой работе, которую начинаешь, самое важное - понять и сформулировать, какова твоя цель. И цель была определена так: создать пилотируемый корабль-спутник, который после выведения на орбиту мог бы совершить полет от полутора часов (длительность полета - на один оборот вокруг Земли, с тем чтобы и при минимальной длительности полета корабль мог бы вернуться на нашу территорию) до десяти суток, провести исследования самочувствия пилота и его работоспособности в условиях космического полета в течение определенного времени, спроектировать корабль таким образом, чтобы, прежде чем на нем полетит человек, можно было проверить надежность его конструкции и оборудования в беспилотном полете. И в этом заключалось принципиальное отличие нашей концепции.
До этого в авиации, при создании новых самолетов, поступали по-другому. Новые самолеты всегда испытывал человек. Такая традиция сложилась еще на заре авиации, когда не было и намека на средства беспилотных испытаний самолетов. К тому же переход самолета от нахождения на аэродроме к полету можно было осуществить постепенно: сначала пробежки по взлетной полосе, потом пробежки с подъемом всего на несколько метров и так далее. Но совсем другое дело - ракета и космический корабль. Конечно, и здесь летным испытаниям должны предшествовать наземные испытания. Но плавно перейти от нахождения ракеты с космическим кораблем на стартовом столе к их полету невозможно: либо после включения двигателя ракета взорвется, либо не взорвется, либо полетит, куда надо, либо "за бугор". И пока не состоятся летные испытания, понять, удалось ли сделать надежную машину, нельзя. Кроме того, мы руководствовались тем, что для нас это была первая машина. Хотя к выпуску чертежей привлекались опытные конструкторы, но они тоже никогда не делали космические корабли и не могли заранее предусмотреть возможные ошибки. Поэтому мы считали недопустимым полет человека на корабле, пока не отработаем его в нескольких беспилотных запусках.
Американские разработчики космических кораблей набирались в основном из авиационных инженеров и не были столь скептически настроены к самим себе. Они пошли по традиционному пути авиационных испытаний - по пути риска жизнью первых пилотов. В космической технике риск при полете на новых машинах, конечно, больше, но и в авиации он не маленький. Как-то наш знаменитый летчик-испытатель Сергей Анохин рассказывал, что, когда он оставил работу испытателя, летчик, которому достался в наследство его шкафчик в раздевалке, счел это хорошей приметой, ведь его предшественник был еще жив: летчики-испытатели редко доживают до пенсии.
Для осуществления полета человека на орбиту необходимо было обеспечить высокую надежность ракеты-носителя (это дело ракетчиков), конструкции корабля, его оборудования, тепловой защиты. Самой трудной задачей представлялась проблема возвращения космонавта на Землю. Тогда (1958 год!) трудно было и вообразить, как защитить конструкцию спускающегося с орбиты аппарата от воздействия раскаленной плазмы (с температурой порядка десяти тысяч градусов), возникающей вокруг него при возвращении в атмосферу. Как отвести тепло, идущее от плазмы к конструкции аппарата, чтобы космонавт не изжарился при спуске. Вот в чем вопрос!
Наша межконтинентальная ракета уже летала, но ее головная часть до земли "не доживала". После каждого пуска в расчетный район падения на Камчатке приходилось посылать тысячи солдат, чтобы найти хоть какие-то осколки головных частей ракеты. Они разрушались в атмосфере и не долетали до земли.
Так что в реальность осуществления в ближайшие годы стоящей перед нами задачи многие тогда просто не верили. Но мы-то были уверены: решение найдем. Ход наших мыслей был достаточно примитивный, но в какой-то степени верный. Величина теплового потока, действующего на поверхность тела, тем меньше, чем больше радиус затупления лобовой части тела. Это было известно давно из экспериментов по исследованию теплопередачи от дозвукового потока горячего газа к обтекаемому телу. Значит, надо использовать для корабля наиболее тупое тело. А для тепловой защиты конструкции нужно было найти такой материал, чтобы он устоял в этих условиях и не горел. Наши материаловеды предложили использовать асботекстолит, армированный, как понятно из названия, негорючей асбестовой тканью. Он обладал тем свойством, что при нагреве, даже очень сильном, не горел, не плавился, а испарялся в набегающий поток плазмы, тем самым создавая дополнительное сопротивление передаче тепла от плазмы к конструкции.
Но одновременно нужно было решить и другую принципиальную задачу - найти приемлемую, достаточно простую и в то же время достаточно надежную схему спуска с орбиты и посадки. Вариантов могло быть много. Например, можно было использовать аппарат с крыльями. Рассматривался и вариант торможения и посадки с помощью винтов, подобных вертолетным.
Как выяснилось впоследствии, эта схема очень нравилась Королеву (а может быть, это была именно его идея?), и он через Тихонравова передал просьбу рассмотреть этот вариант. Но наши оценки показали, что эффективной работы винтов при спуске с орбиты и при посадке добиться трудно. Подготовили и отправили Королеву на подпись соответствующий отчет. Но С.П. отчет этот подписать отказался (мы обязаны были подписывать наши отчеты у него), хотя вроде бы и смирился с тем, что вертолетный вариант мы забраковали, и нам пришлось отправить отчет в архив без его подписи. Позднее я узнал, что Королев не смирился с этим выводом и года через два нашел группу инженеров, которые заинтересованно, всерьез начали разрабатывать вариант аппарата для спуска с орбиты с использованием винта. Потом к этому делу подключили еще и специалистов из Академии А.Ф. Можайского. Прошли годы, но эта разработка так ничем и не кончилась. В принципе такой аппарат, может быть, и можно сделать. Вот только трудности при этом возникают громадные, да и непонятно, зачем его создавать.
Рассматривались и другие схемы спуска и посадки, более простые и прагматичные. И наконец, в начале апреля 1958 года мы пришли к принципиальному выводу: спуск должен быть баллистическим (то есть без использования аэродинамической подъемной силы), с парашютной системой посадки. Анализ и расчеты показали, что такой способ может быть приемлемым и по массе, и по уровню сложности конструкции. Кроме того, перегрузки, возникающие при торможении в атмосфере, оказываются в пределах, допустимых для человека. Да и можно надеяться на сравнительно малые сроки разработки аппарата.
Следующим шагом был выбор формы корабля, вернее, формы его спускаемого аппарата. Конечно, естественнее спускать корабль целиком. Но в этом случае массы тепловой защиты и парашютной системы, которые зависят от размеров и массы возвращаемого в атмосферу аппарата, получались слишком большими. Нельзя было допустить, чтобы тепловая защита "съела" все запасы массы, необходимые для конструкции, различного оборудования, средств жизнедеятельности, для топлива. Отсюда делался однозначный в условиях дефицита массы вывод: спускаемую часть корабля нужно свести к минимуму. Так возникло понятие "спускаемый аппарат". Что же можно было оставить вне его? Мы резонно решили, что в другой части корабля, которую потом назвали приборно-агрегатным отсеком, нужно разместить то, без чего мог жить космонавт и без чего можно было обойтись во время спуска с орбиты, то есть тормозную двигательную установку с топливными баками, систему управления, телеметрию, командную радиолинию и тому подобное.
Приборный отсек мог иметь любую форму, лишь бы габариты не выходили за допустимые пределы. Но форму спускаемого аппарата еще нужно было найти и, естественно, по возможности оптимальную. Необходимые условия виделись такими: достаточный объем для размещения одного человека (конечно, лучше бы нескольких, но мы вынуждены были исходить из минимума), хорошая устойчивость при движении в атмосфере и как можно меньший вес тепловой защиты. Для расчетов траектории спуска, тепловых потоков нужно было иметь аэродинамические характеристики рассматриваемой формы во всем диапазоне скоростей, который проходит аппарат при возвращении на Землю. Это сильно осложняло задачу. Рассматривались самые различные конфигурации: конусы, обратные конусы (то есть движущиеся основанием вперед), зонт, цилиндры...
Однажды Шустин показал мне вариант формы аппарата в виде полусферы, предложенный нашими коллегами из НИИ ТП (потомка знаменитого ракетного НИИ, где в тридцатые годы работали отцы-основатели нашей техники), кажется, Евгением Кузминым и Александром Будником. В голове быстро промелькнуло: "Полусфера неплохо. Для расчетов хорошо, но будет двигаться неустойчиво... А почему бы не взять сферу?!" Эврика! Так была выбрана сфера. Теперь это решение может показаться тривиальным (собственно, так и есть), но тогда это здорово упрощало задачу и помогло нам выиграть время. Дело не только в том, что сфера имеет минимальную поверхность при данном объеме, наибольший радиус притупления, а значит, и близкий к минимальному вес тепловой защиты при вы-бранном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы серьезных газодинамических экспериментальных и теоретических исследований. Сфера же была экспериментально и теоретически обследована, что называется, вдоль и поперек. Все было уже разжевано. Существовали практически все необходимые аэродинамические характеристики и данные для тепловых расчетов. Можно было лишь опасаться, что точность неуправляемого баллистического спуска окажется невысокой. Однако расчеты показали, что рассеивание точек посадки можно получить порядка плюс - минус 100 километров, что мы сочли приемлемым.
Вставал и другой вопрос - какие перегрузки возникнут при торможении сферического аппарата в атмосфере? Но и здесь расчеты показали, что при входе аппарата в атмосферу под углом около 2 градусов, перегрузки, действующие на конструкцию и на космонавта, не будут превышать 9-10 единиц, причем продолжительность действия больших перегрузок будет невелика, около минуты. Экспериментальные исследования авиационных медиков, проведенные еще в сороковых годах, показывали, что такие перегрузки для здорового человека вполне переносимы. Конечно, чтобы не превысить приемлемые значения, потребуется гарантировать нужный угол входа аппарата в атмосферу. Но это представлялось достижимым, хотя системы ориентации и управления на участке работы двигательной установки предстояло еще придумать и создать (двигательная установка на корабле нужна для того, чтобы за счет торможения перевести корабль с орбиты на траекторию спуска в атмосферу).
Важно было еще исследовать динамику движения аппарата в атмосфере при произвольной ориентации его во время входа в атмосферу. Хотя мы еще не решили, стоит ли ставить систему управления на участке спуска, но в расчетах исходили из худшего варианта - что она вышла из строя. Вроде бы сфера в полете должна кувыркаться. Но это не так: ее устойчивость можно обеспечить простым способом: при хотя бы небольшом смещении центра масс аппарата из центра сферы она автоматически стабилизируется в потоке воздуха. Это подтверждалось расчетами. Но для убедительности (наглядности) налепили на пинг-понговый шарик кусочек пластилина и бросали его в лестничный пролет с третьего этажа. Шарик летел не переворачиваясь, устойчиво!
В апреле 1958 года было принято именно такое решение, в мае закончили основные расчеты и просмотрели несколько вариантов конструктивной схемы корабля. Пока работа велась внутри группы. Ведь прежде чем выступать перед главным конструктором с новыми предложениями, нам нужно было уяснить проблему в целом самим себе, продумать, рассчитать основные характеристики машины. На этом этапе мы двигались самостоятельно, была свобода действий. Тихонравов знал о ходе наших работ. От него секретов не было. Окончательное же решение - дать проекту зеленый свет в КБ или нет, должно было приниматься Королевым после рассмотрения предложений и их обсуждения.
И вот однажды утром, по-моему, в конце мая - начале июня, пришел ко мне Тихонравов и сообщил о договоренности с С.П., что тот выслушает наши предложения по пилотируемому спутнику. Я собрал эскизы и расчеты и направился с ними к Королеву.
Наш отдел тогда размещался в большом зале на втором этаже здания, примыкавшего к заводским цехам, в котором располагалась в первые годы после создания основная часть королёвского конструкторского бюро (тогда - Третий отдел НИИ-88). И именно здесь мне в свое время пришлось проходить стажировку. Понятно, что география ничего не определяет, но все же в этом зале мы чувствовали себя прямыми продолжателями, а теперь и авангардом того дела, которое здесь начиналось.
Новое трехэтажное здание КБ, в котором тогда располагался кабинет Королева, находилось в нескольких минутах ходьбы от нас. Стояло солнечное утро. Я шел и пытался предугадать реакцию Главного на наши предложения по будущему космическому кораблю. Конечно, прежде надо было бы показать эти материалы Бушуеву, его заместителю, которому подчинялся наш Девятый отдел. Но он уехал в отпуск, чему я в душе радовался, потому что он довольно скептически относился и к нашим расчетам, и к нашим разработкам, и к моей решимости. Но нам-то было "все ясно", и мы жаждали двигаться вперед.
Помню приемную С.П. со старинными напольными часами. Откуда их раздобыли удалые снабженцы? Но это было явно в его вкусе: солидно, производит впечатление на посетителей! Маятник часов раскачивался, и стрелки показывали 10 утра. Мы вошли в кабинет, довольно просторную комнату с тремя окнами. В дальнем углу у окна - антикварный письменный стол на львиных лапах, похоже, из того же гарнитура, что и напольные часы в приемной (у какого "буржуя" в свое время это было конфисковано?). Вещей и книг на его столе и вообще в кабинете мало. У стены напротив окон - длинный стол заседаний, крытый зеленым сукном, за ним, вдоль стены, шкафы. Сквозь стеклянные дверцы шкафов видны одноцветные ряды книжных корешков. Собрание сочинений Ленина? Заглядывал ли С.П. в него хоть раз? Скорее всего, это был только атрибут начальственного кабинета, так сказать, демонстрация благонадежности.
День был яркий, солнечный - отличный день для принятия решения. Удастся ли убедить С.П.?
Хозяин кабинета, встречая нас, вышел из-за своего рабочего стола, поздоровался. Встали втроем возле стола заседаний, я развернул листы ватмана и миллиметровки на зеленом сукне - С.П. и Михаил Клавдиевич придерживали их - и начал излагать. На листах - графики перегрузок, скоростных напоров, тепловых потоков, зависимости рассеивания точек посадки от величины и направления тормозного импульса, наброски различных вариантов компоновок корабля, сечения по характерным местам, где кресло, где приборные панели, где двигатель, где основные блоки приборного оборудования, люки и иллюминаторы. Рассказываю, Тихонравов время от времени подает реплики. Тут-то Королев и увидел главное в чертежах: сферу спускаемого аппарата. Стал потирать руки, приговаривая: "О! Шар! Это здорово!"
Говорил я около получаса, в конце представил выводы. Но уже где-то в середине рассказа почувствовал: Королев явно одобряет нашу работу. Мы принесли ему не общие лозунги типа "давайте ускоримся" или "перестроимся" и не общие рассуждения на тему "Что такое хорошо и что такое плохо", а понятные, и проверенные понятными расчетами, конкретные предложения о том, как построить корабль для полета человека в космос, и доказательства того, что это нам под силу. Он прямо в процессе моего доклада превращался в пылкого союзника, на его лице появилось что-то веселое, глаза заблестели: вот он, миллион на тарелочке с голубой каемочкой - сам идет прямо в руки!
Потом мы уселись за стол, стали обсуждать детали, пошли вопросы, ответы. Подводя итоги, Королев сделал для себя главный, решающий вывод: сделать пилотируемый спутник можно. Теперь нужно убедить в этом всех. Тут же потребовал от нас все основные проблемы обсудить с другими специалистами КБ: аэродинамиками, тепловиками, конструкторами, с заводом, срочно оформить материалы в виде отчета, обосновывающего возможность создания аппарата для полета человека в космос. "Что слова? Нужен документ!"
С этого момента С.П. поверил в нашу группу и дал нам "зеленую улицу". Мы почти уложились в отпущенный им кратчайший срок, представив отчет на подпись в середине августа. Он тут же был размножен и разослан в организации, которые, как мы надеялись, начнут работать с нами над кораблем.
Просматривая сегодня, как бы со стороны, этот первый отчет по будущему "Востоку", с тщеславным удовольствием отмечаю логичность объема поставленных и рассмотренных проблем и решений: рассмотрено было именно то, что нужно, чтобы понять, в первую очередь самим, можно ли создать космический корабль и как это сделать. Но очевидно: практически все проблемы, возникшие перед авторами, были для них явно внове. Проблем этих было много, и поэтому проявилось естественное стремление к наиболее простым решениям, что давало ощущение реальности, возможности не только сделать машину, но и сделать ее надежной, и за достаточно короткий срок.
Такое стремление подогревалось и тем, что американцы уже опубликовали сообщения о начале работы над пилотируемым спутником. А нам, естественно, хотелось их обойти!
В первой редакции отчета, по моему мнению, была четко соблюдена последовательность анализа. Однако Бушуев, просмотрев отчет, предложил несколько изменить порядок расположения глав. Вообще-то он придирой не был, но должен же начальник внести свой заметный вклад! Иначе не будут уважать! Какие-то перестановки пришлось сделать - с начальством надо считаться! Спорить по мелочам не хотелось, хоть и раздражало. Все мы, как правило, начальство не жалуем, за редким исключением. Для меня таким исключением был мой первый начальник в КБ Белоусов, но может быть, потому, что мы с ним недолго вместе работали и он демонстративно не вмешивался в мою работу. С начала лета 1958 года Бушуев перевел его заместителем начальника в другой отдел - Пятнадцатый, который должен был выпускать конструкторскую документацию. После его ухода я получил и формальную независимость. С Белоусовым мы сохранили откровенные и дружеские отношения до конца его жизни и хорошо понимали друг друга.
Теперь в том отчете просматриваются и рудименты: в перечень возможных экспериментальных работ (впоследствии его сократили) были включены и суборбитальные беспилотные полеты корабля с целью отработки тепловой защиты и оборудования. Тогда этот этап казался естественным. Впоследствии мы все же отказались от этого этапа и от двух других (пуски ракеты по наклонной траектории с моделями), чтобы сократить сроки. Сказалась быстро нараставшая прагматичность и проявился некоторый избыток самоуверенности. В тексте можно увидеть и некоторый переизбыток идей. Например, предлагалось в качестве управляющих органов системы ориентации, помимо реактивных двигателей, использовать и электромоторы-маховики, явно ненужные на кораблях. Первые электромоторы-маховики как силовое средство для стабилизации появились на космических аппаратах значительно позже - на спутнике связи "Молния-1". К недостаткам отчета можно отнести и несколько поверхностное рассмотрение вопросов аварийного спасения.
Отчет был подписан четырьмя инженерами: Королевым, Бушуевым, Тихонравовым и мной. Но в его подготовке принимала участие довольно большая группа, в основном молодых, инженеров: К.С. Шустин, В.Е. Любин-ский, Б.Г. Супрун, П.В. Флеров и много других. При подготовке отчета был использован опыт, имевшийся в нашем конструкторском бюро по расчетам, по проектированию, по измерениям, а также опыт и данные других организаций, работавших в области ракетной техники и авиации.
Не все в КБ соглашались с выводами отчета. Одни считали, что нам не удастся уложиться в массу, которую может выводить ракета-носитель, другие считали, что неправильно выбрана форма спускаемого аппарата, третьи сомневались в возможности обеспечить надежную тепловую защиту. Весовая проблема обсуждалась особенно остро. Двухступенчатая ракета-носитель Р7, которая выводила на орбиту первые спутники, могла обеспечить выведение на орбиту аппарата с массой около 1,3 тонны. В этот лимит мы, с нашими техническими решениями по кораблю, никак уложиться не могли. И уже тогда, в 1958 году, начались работы над третьей ступенью для этой ракеты. В этой разработке принимали участие и работники нашего отдела (не из моей группы). Часть этих исследований была помещена в нашем первом отчете по кораблю.
Оценки показали, что ракета-носитель с третьей ступенью, с установленным на ней сравнительно небольшим двигателем, сможет вывести на орбиту массу около 4,5 тонн. Эта же трехступенчатая ракета смогла бы выводить на траекторию полета к Луне аппарат с массой около 300 килограммов. Было принято решение о начале работ по третьей ступени, а мы стали ориентироваться на массу 4,5 тонны для нашего корабля.
Четыре с половиной тонны не так уж и мало, но и не много, если учесть, что предстояло разработать принципиально новую машину. Никаких аналогов у нас не было. К тому же мы не могли ждать новых разработок для значительной части оборудования корабля и вынуждены были, как правило, брать то подходящее, что было в наличии, исходя из его функций, параметров и надежности. Практически это означало, что мы вынуждены были брать по два комплекта каждого прибора, потом это стало уже традицией, если хотите, правилом, и надо сказать неплохим. Другого выхода не было: иначе процесс создания корабля существенно усложнился бы и, главное, затянулся. Вот почему проблема веса была тогда такой острой. Ради справедливости надо признать, что весовая проблема оставалась острой на всех наших машинах. Проектанты ракеты это понимали, относились к нам в этом вопросе весьма скептически и потому при проведении работ по ракете создавали (втайне от нас) небольшие резервы, которые нам и отдавались в критический момент.
Трудности возникали на каждом шагу. Специалисты по аэродинамике и тепловому нагреву подвергли наш "шарик" резкой критике. Раньше они доказывали, что это не самая оптимальная форма, и предлагали взять конус. Теперь стали доказывать Королеву и Бушуеву (и не без успеха), что мы ошиблись в расчете толщины теплозащитного покрытия. По нашим, как мы считали завышенным, расчетам (и мы оказались правы - это подтвердили первые же полеты кораблей) толщина тепловой защиты в лобовой части должна была составлять 50 мм. Они же доказывали, что ее нужно увеличить вчетверо! На двойное (для запаса: все-таки у нас не было никаких натурных экспериментов) увеличение расчетной толщины мы были готовы и сами. Но не увеличивать же вчетверо! Но Королев и Бушуев встали на сторону наших оппонентов, и нам пришлось ввести в проект увеличение толщины тепловой защиты (временно!). Потом мы все равно 100 мм "срезали". И не один раз бывало, что, если Королев в споре переходил на сторону наших противников, мы тут же оказывались в одиночестве. И дело было не в авторитете С.П. Может, в человеческой природе или в неуверенности в себе коллег?
По такому пути пошли американцы, впервые добившиеся возвращения с орбиты на Землю маленьких капсул с фотопленкой разведывательного спутника "Дискаверер" в августе 1960 года. Шли они к этому около полутора лет летных испытаний и добились успеха едва ли не с десятой попытки: техническая проблема возвращения аппарата в атмосферу с космической скоростью не облегчается с уменьшением его размеров. Хотя для создания автомата в целом проблем, конечно, меньше, чем для пилотируемого корабля.
Но вопреки противостоянию мы решительно продвигались вперед. Прежде всего, необходимо было реалистично, и в то же время с достаточной перспективой, поставить задачу проектирования, уяснить, чего мы сами хотим. В любой работе, которую начинаешь, самое важное - понять и сформулировать, какова твоя цель. И цель была определена так: создать пилотируемый корабль-спутник, который после выведения на орбиту мог бы совершить полет от полутора часов (длительность полета - на один оборот вокруг Земли, с тем чтобы и при минимальной длительности полета корабль мог бы вернуться на нашу территорию) до десяти суток, провести исследования самочувствия пилота и его работоспособности в условиях космического полета в течение определенного времени, спроектировать корабль таким образом, чтобы, прежде чем на нем полетит человек, можно было проверить надежность его конструкции и оборудования в беспилотном полете. И в этом заключалось принципиальное отличие нашей концепции.
До этого в авиации, при создании новых самолетов, поступали по-другому. Новые самолеты всегда испытывал человек. Такая традиция сложилась еще на заре авиации, когда не было и намека на средства беспилотных испытаний самолетов. К тому же переход самолета от нахождения на аэродроме к полету можно было осуществить постепенно: сначала пробежки по взлетной полосе, потом пробежки с подъемом всего на несколько метров и так далее. Но совсем другое дело - ракета и космический корабль. Конечно, и здесь летным испытаниям должны предшествовать наземные испытания. Но плавно перейти от нахождения ракеты с космическим кораблем на стартовом столе к их полету невозможно: либо после включения двигателя ракета взорвется, либо не взорвется, либо полетит, куда надо, либо "за бугор". И пока не состоятся летные испытания, понять, удалось ли сделать надежную машину, нельзя. Кроме того, мы руководствовались тем, что для нас это была первая машина. Хотя к выпуску чертежей привлекались опытные конструкторы, но они тоже никогда не делали космические корабли и не могли заранее предусмотреть возможные ошибки. Поэтому мы считали недопустимым полет человека на корабле, пока не отработаем его в нескольких беспилотных запусках.
Американские разработчики космических кораблей набирались в основном из авиационных инженеров и не были столь скептически настроены к самим себе. Они пошли по традиционному пути авиационных испытаний - по пути риска жизнью первых пилотов. В космической технике риск при полете на новых машинах, конечно, больше, но и в авиации он не маленький. Как-то наш знаменитый летчик-испытатель Сергей Анохин рассказывал, что, когда он оставил работу испытателя, летчик, которому достался в наследство его шкафчик в раздевалке, счел это хорошей приметой, ведь его предшественник был еще жив: летчики-испытатели редко доживают до пенсии.
Для осуществления полета человека на орбиту необходимо было обеспечить высокую надежность ракеты-носителя (это дело ракетчиков), конструкции корабля, его оборудования, тепловой защиты. Самой трудной задачей представлялась проблема возвращения космонавта на Землю. Тогда (1958 год!) трудно было и вообразить, как защитить конструкцию спускающегося с орбиты аппарата от воздействия раскаленной плазмы (с температурой порядка десяти тысяч градусов), возникающей вокруг него при возвращении в атмосферу. Как отвести тепло, идущее от плазмы к конструкции аппарата, чтобы космонавт не изжарился при спуске. Вот в чем вопрос!
Наша межконтинентальная ракета уже летала, но ее головная часть до земли "не доживала". После каждого пуска в расчетный район падения на Камчатке приходилось посылать тысячи солдат, чтобы найти хоть какие-то осколки головных частей ракеты. Они разрушались в атмосфере и не долетали до земли.
Так что в реальность осуществления в ближайшие годы стоящей перед нами задачи многие тогда просто не верили. Но мы-то были уверены: решение найдем. Ход наших мыслей был достаточно примитивный, но в какой-то степени верный. Величина теплового потока, действующего на поверхность тела, тем меньше, чем больше радиус затупления лобовой части тела. Это было известно давно из экспериментов по исследованию теплопередачи от дозвукового потока горячего газа к обтекаемому телу. Значит, надо использовать для корабля наиболее тупое тело. А для тепловой защиты конструкции нужно было найти такой материал, чтобы он устоял в этих условиях и не горел. Наши материаловеды предложили использовать асботекстолит, армированный, как понятно из названия, негорючей асбестовой тканью. Он обладал тем свойством, что при нагреве, даже очень сильном, не горел, не плавился, а испарялся в набегающий поток плазмы, тем самым создавая дополнительное сопротивление передаче тепла от плазмы к конструкции.
Но одновременно нужно было решить и другую принципиальную задачу - найти приемлемую, достаточно простую и в то же время достаточно надежную схему спуска с орбиты и посадки. Вариантов могло быть много. Например, можно было использовать аппарат с крыльями. Рассматривался и вариант торможения и посадки с помощью винтов, подобных вертолетным.
Как выяснилось впоследствии, эта схема очень нравилась Королеву (а может быть, это была именно его идея?), и он через Тихонравова передал просьбу рассмотреть этот вариант. Но наши оценки показали, что эффективной работы винтов при спуске с орбиты и при посадке добиться трудно. Подготовили и отправили Королеву на подпись соответствующий отчет. Но С.П. отчет этот подписать отказался (мы обязаны были подписывать наши отчеты у него), хотя вроде бы и смирился с тем, что вертолетный вариант мы забраковали, и нам пришлось отправить отчет в архив без его подписи. Позднее я узнал, что Королев не смирился с этим выводом и года через два нашел группу инженеров, которые заинтересованно, всерьез начали разрабатывать вариант аппарата для спуска с орбиты с использованием винта. Потом к этому делу подключили еще и специалистов из Академии А.Ф. Можайского. Прошли годы, но эта разработка так ничем и не кончилась. В принципе такой аппарат, может быть, и можно сделать. Вот только трудности при этом возникают громадные, да и непонятно, зачем его создавать.
Рассматривались и другие схемы спуска и посадки, более простые и прагматичные. И наконец, в начале апреля 1958 года мы пришли к принципиальному выводу: спуск должен быть баллистическим (то есть без использования аэродинамической подъемной силы), с парашютной системой посадки. Анализ и расчеты показали, что такой способ может быть приемлемым и по массе, и по уровню сложности конструкции. Кроме того, перегрузки, возникающие при торможении в атмосфере, оказываются в пределах, допустимых для человека. Да и можно надеяться на сравнительно малые сроки разработки аппарата.
Следующим шагом был выбор формы корабля, вернее, формы его спускаемого аппарата. Конечно, естественнее спускать корабль целиком. Но в этом случае массы тепловой защиты и парашютной системы, которые зависят от размеров и массы возвращаемого в атмосферу аппарата, получались слишком большими. Нельзя было допустить, чтобы тепловая защита "съела" все запасы массы, необходимые для конструкции, различного оборудования, средств жизнедеятельности, для топлива. Отсюда делался однозначный в условиях дефицита массы вывод: спускаемую часть корабля нужно свести к минимуму. Так возникло понятие "спускаемый аппарат". Что же можно было оставить вне его? Мы резонно решили, что в другой части корабля, которую потом назвали приборно-агрегатным отсеком, нужно разместить то, без чего мог жить космонавт и без чего можно было обойтись во время спуска с орбиты, то есть тормозную двигательную установку с топливными баками, систему управления, телеметрию, командную радиолинию и тому подобное.
Приборный отсек мог иметь любую форму, лишь бы габариты не выходили за допустимые пределы. Но форму спускаемого аппарата еще нужно было найти и, естественно, по возможности оптимальную. Необходимые условия виделись такими: достаточный объем для размещения одного человека (конечно, лучше бы нескольких, но мы вынуждены были исходить из минимума), хорошая устойчивость при движении в атмосфере и как можно меньший вес тепловой защиты. Для расчетов траектории спуска, тепловых потоков нужно было иметь аэродинамические характеристики рассматриваемой формы во всем диапазоне скоростей, который проходит аппарат при возвращении на Землю. Это сильно осложняло задачу. Рассматривались самые различные конфигурации: конусы, обратные конусы (то есть движущиеся основанием вперед), зонт, цилиндры...
Однажды Шустин показал мне вариант формы аппарата в виде полусферы, предложенный нашими коллегами из НИИ ТП (потомка знаменитого ракетного НИИ, где в тридцатые годы работали отцы-основатели нашей техники), кажется, Евгением Кузминым и Александром Будником. В голове быстро промелькнуло: "Полусфера неплохо. Для расчетов хорошо, но будет двигаться неустойчиво... А почему бы не взять сферу?!" Эврика! Так была выбрана сфера. Теперь это решение может показаться тривиальным (собственно, так и есть), но тогда это здорово упрощало задачу и помогло нам выиграть время. Дело не только в том, что сфера имеет минимальную поверхность при данном объеме, наибольший радиус притупления, а значит, и близкий к минимальному вес тепловой защиты при вы-бранном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы серьезных газодинамических экспериментальных и теоретических исследований. Сфера же была экспериментально и теоретически обследована, что называется, вдоль и поперек. Все было уже разжевано. Существовали практически все необходимые аэродинамические характеристики и данные для тепловых расчетов. Можно было лишь опасаться, что точность неуправляемого баллистического спуска окажется невысокой. Однако расчеты показали, что рассеивание точек посадки можно получить порядка плюс - минус 100 километров, что мы сочли приемлемым.
Вставал и другой вопрос - какие перегрузки возникнут при торможении сферического аппарата в атмосфере? Но и здесь расчеты показали, что при входе аппарата в атмосферу под углом около 2 градусов, перегрузки, действующие на конструкцию и на космонавта, не будут превышать 9-10 единиц, причем продолжительность действия больших перегрузок будет невелика, около минуты. Экспериментальные исследования авиационных медиков, проведенные еще в сороковых годах, показывали, что такие перегрузки для здорового человека вполне переносимы. Конечно, чтобы не превысить приемлемые значения, потребуется гарантировать нужный угол входа аппарата в атмосферу. Но это представлялось достижимым, хотя системы ориентации и управления на участке работы двигательной установки предстояло еще придумать и создать (двигательная установка на корабле нужна для того, чтобы за счет торможения перевести корабль с орбиты на траекторию спуска в атмосферу).
Важно было еще исследовать динамику движения аппарата в атмосфере при произвольной ориентации его во время входа в атмосферу. Хотя мы еще не решили, стоит ли ставить систему управления на участке спуска, но в расчетах исходили из худшего варианта - что она вышла из строя. Вроде бы сфера в полете должна кувыркаться. Но это не так: ее устойчивость можно обеспечить простым способом: при хотя бы небольшом смещении центра масс аппарата из центра сферы она автоматически стабилизируется в потоке воздуха. Это подтверждалось расчетами. Но для убедительности (наглядности) налепили на пинг-понговый шарик кусочек пластилина и бросали его в лестничный пролет с третьего этажа. Шарик летел не переворачиваясь, устойчиво!
В апреле 1958 года было принято именно такое решение, в мае закончили основные расчеты и просмотрели несколько вариантов конструктивной схемы корабля. Пока работа велась внутри группы. Ведь прежде чем выступать перед главным конструктором с новыми предложениями, нам нужно было уяснить проблему в целом самим себе, продумать, рассчитать основные характеристики машины. На этом этапе мы двигались самостоятельно, была свобода действий. Тихонравов знал о ходе наших работ. От него секретов не было. Окончательное же решение - дать проекту зеленый свет в КБ или нет, должно было приниматься Королевым после рассмотрения предложений и их обсуждения.
И вот однажды утром, по-моему, в конце мая - начале июня, пришел ко мне Тихонравов и сообщил о договоренности с С.П., что тот выслушает наши предложения по пилотируемому спутнику. Я собрал эскизы и расчеты и направился с ними к Королеву.
Наш отдел тогда размещался в большом зале на втором этаже здания, примыкавшего к заводским цехам, в котором располагалась в первые годы после создания основная часть королёвского конструкторского бюро (тогда - Третий отдел НИИ-88). И именно здесь мне в свое время пришлось проходить стажировку. Понятно, что география ничего не определяет, но все же в этом зале мы чувствовали себя прямыми продолжателями, а теперь и авангардом того дела, которое здесь начиналось.
Новое трехэтажное здание КБ, в котором тогда располагался кабинет Королева, находилось в нескольких минутах ходьбы от нас. Стояло солнечное утро. Я шел и пытался предугадать реакцию Главного на наши предложения по будущему космическому кораблю. Конечно, прежде надо было бы показать эти материалы Бушуеву, его заместителю, которому подчинялся наш Девятый отдел. Но он уехал в отпуск, чему я в душе радовался, потому что он довольно скептически относился и к нашим расчетам, и к нашим разработкам, и к моей решимости. Но нам-то было "все ясно", и мы жаждали двигаться вперед.
Помню приемную С.П. со старинными напольными часами. Откуда их раздобыли удалые снабженцы? Но это было явно в его вкусе: солидно, производит впечатление на посетителей! Маятник часов раскачивался, и стрелки показывали 10 утра. Мы вошли в кабинет, довольно просторную комнату с тремя окнами. В дальнем углу у окна - антикварный письменный стол на львиных лапах, похоже, из того же гарнитура, что и напольные часы в приемной (у какого "буржуя" в свое время это было конфисковано?). Вещей и книг на его столе и вообще в кабинете мало. У стены напротив окон - длинный стол заседаний, крытый зеленым сукном, за ним, вдоль стены, шкафы. Сквозь стеклянные дверцы шкафов видны одноцветные ряды книжных корешков. Собрание сочинений Ленина? Заглядывал ли С.П. в него хоть раз? Скорее всего, это был только атрибут начальственного кабинета, так сказать, демонстрация благонадежности.
День был яркий, солнечный - отличный день для принятия решения. Удастся ли убедить С.П.?
Хозяин кабинета, встречая нас, вышел из-за своего рабочего стола, поздоровался. Встали втроем возле стола заседаний, я развернул листы ватмана и миллиметровки на зеленом сукне - С.П. и Михаил Клавдиевич придерживали их - и начал излагать. На листах - графики перегрузок, скоростных напоров, тепловых потоков, зависимости рассеивания точек посадки от величины и направления тормозного импульса, наброски различных вариантов компоновок корабля, сечения по характерным местам, где кресло, где приборные панели, где двигатель, где основные блоки приборного оборудования, люки и иллюминаторы. Рассказываю, Тихонравов время от времени подает реплики. Тут-то Королев и увидел главное в чертежах: сферу спускаемого аппарата. Стал потирать руки, приговаривая: "О! Шар! Это здорово!"
Говорил я около получаса, в конце представил выводы. Но уже где-то в середине рассказа почувствовал: Королев явно одобряет нашу работу. Мы принесли ему не общие лозунги типа "давайте ускоримся" или "перестроимся" и не общие рассуждения на тему "Что такое хорошо и что такое плохо", а понятные, и проверенные понятными расчетами, конкретные предложения о том, как построить корабль для полета человека в космос, и доказательства того, что это нам под силу. Он прямо в процессе моего доклада превращался в пылкого союзника, на его лице появилось что-то веселое, глаза заблестели: вот он, миллион на тарелочке с голубой каемочкой - сам идет прямо в руки!
Потом мы уселись за стол, стали обсуждать детали, пошли вопросы, ответы. Подводя итоги, Королев сделал для себя главный, решающий вывод: сделать пилотируемый спутник можно. Теперь нужно убедить в этом всех. Тут же потребовал от нас все основные проблемы обсудить с другими специалистами КБ: аэродинамиками, тепловиками, конструкторами, с заводом, срочно оформить материалы в виде отчета, обосновывающего возможность создания аппарата для полета человека в космос. "Что слова? Нужен документ!"
С этого момента С.П. поверил в нашу группу и дал нам "зеленую улицу". Мы почти уложились в отпущенный им кратчайший срок, представив отчет на подпись в середине августа. Он тут же был размножен и разослан в организации, которые, как мы надеялись, начнут работать с нами над кораблем.
Просматривая сегодня, как бы со стороны, этот первый отчет по будущему "Востоку", с тщеславным удовольствием отмечаю логичность объема поставленных и рассмотренных проблем и решений: рассмотрено было именно то, что нужно, чтобы понять, в первую очередь самим, можно ли создать космический корабль и как это сделать. Но очевидно: практически все проблемы, возникшие перед авторами, были для них явно внове. Проблем этих было много, и поэтому проявилось естественное стремление к наиболее простым решениям, что давало ощущение реальности, возможности не только сделать машину, но и сделать ее надежной, и за достаточно короткий срок.
Такое стремление подогревалось и тем, что американцы уже опубликовали сообщения о начале работы над пилотируемым спутником. А нам, естественно, хотелось их обойти!
В первой редакции отчета, по моему мнению, была четко соблюдена последовательность анализа. Однако Бушуев, просмотрев отчет, предложил несколько изменить порядок расположения глав. Вообще-то он придирой не был, но должен же начальник внести свой заметный вклад! Иначе не будут уважать! Какие-то перестановки пришлось сделать - с начальством надо считаться! Спорить по мелочам не хотелось, хоть и раздражало. Все мы, как правило, начальство не жалуем, за редким исключением. Для меня таким исключением был мой первый начальник в КБ Белоусов, но может быть, потому, что мы с ним недолго вместе работали и он демонстративно не вмешивался в мою работу. С начала лета 1958 года Бушуев перевел его заместителем начальника в другой отдел - Пятнадцатый, который должен был выпускать конструкторскую документацию. После его ухода я получил и формальную независимость. С Белоусовым мы сохранили откровенные и дружеские отношения до конца его жизни и хорошо понимали друг друга.
Теперь в том отчете просматриваются и рудименты: в перечень возможных экспериментальных работ (впоследствии его сократили) были включены и суборбитальные беспилотные полеты корабля с целью отработки тепловой защиты и оборудования. Тогда этот этап казался естественным. Впоследствии мы все же отказались от этого этапа и от двух других (пуски ракеты по наклонной траектории с моделями), чтобы сократить сроки. Сказалась быстро нараставшая прагматичность и проявился некоторый избыток самоуверенности. В тексте можно увидеть и некоторый переизбыток идей. Например, предлагалось в качестве управляющих органов системы ориентации, помимо реактивных двигателей, использовать и электромоторы-маховики, явно ненужные на кораблях. Первые электромоторы-маховики как силовое средство для стабилизации появились на космических аппаратах значительно позже - на спутнике связи "Молния-1". К недостаткам отчета можно отнести и несколько поверхностное рассмотрение вопросов аварийного спасения.
Отчет был подписан четырьмя инженерами: Королевым, Бушуевым, Тихонравовым и мной. Но в его подготовке принимала участие довольно большая группа, в основном молодых, инженеров: К.С. Шустин, В.Е. Любин-ский, Б.Г. Супрун, П.В. Флеров и много других. При подготовке отчета был использован опыт, имевшийся в нашем конструкторском бюро по расчетам, по проектированию, по измерениям, а также опыт и данные других организаций, работавших в области ракетной техники и авиации.
Не все в КБ соглашались с выводами отчета. Одни считали, что нам не удастся уложиться в массу, которую может выводить ракета-носитель, другие считали, что неправильно выбрана форма спускаемого аппарата, третьи сомневались в возможности обеспечить надежную тепловую защиту. Весовая проблема обсуждалась особенно остро. Двухступенчатая ракета-носитель Р7, которая выводила на орбиту первые спутники, могла обеспечить выведение на орбиту аппарата с массой около 1,3 тонны. В этот лимит мы, с нашими техническими решениями по кораблю, никак уложиться не могли. И уже тогда, в 1958 году, начались работы над третьей ступенью для этой ракеты. В этой разработке принимали участие и работники нашего отдела (не из моей группы). Часть этих исследований была помещена в нашем первом отчете по кораблю.
Оценки показали, что ракета-носитель с третьей ступенью, с установленным на ней сравнительно небольшим двигателем, сможет вывести на орбиту массу около 4,5 тонн. Эта же трехступенчатая ракета смогла бы выводить на траекторию полета к Луне аппарат с массой около 300 килограммов. Было принято решение о начале работ по третьей ступени, а мы стали ориентироваться на массу 4,5 тонны для нашего корабля.
Четыре с половиной тонны не так уж и мало, но и не много, если учесть, что предстояло разработать принципиально новую машину. Никаких аналогов у нас не было. К тому же мы не могли ждать новых разработок для значительной части оборудования корабля и вынуждены были, как правило, брать то подходящее, что было в наличии, исходя из его функций, параметров и надежности. Практически это означало, что мы вынуждены были брать по два комплекта каждого прибора, потом это стало уже традицией, если хотите, правилом, и надо сказать неплохим. Другого выхода не было: иначе процесс создания корабля существенно усложнился бы и, главное, затянулся. Вот почему проблема веса была тогда такой острой. Ради справедливости надо признать, что весовая проблема оставалась острой на всех наших машинах. Проектанты ракеты это понимали, относились к нам в этом вопросе весьма скептически и потому при проведении работ по ракете создавали (втайне от нас) небольшие резервы, которые нам и отдавались в критический момент.
Трудности возникали на каждом шагу. Специалисты по аэродинамике и тепловому нагреву подвергли наш "шарик" резкой критике. Раньше они доказывали, что это не самая оптимальная форма, и предлагали взять конус. Теперь стали доказывать Королеву и Бушуеву (и не без успеха), что мы ошиблись в расчете толщины теплозащитного покрытия. По нашим, как мы считали завышенным, расчетам (и мы оказались правы - это подтвердили первые же полеты кораблей) толщина тепловой защиты в лобовой части должна была составлять 50 мм. Они же доказывали, что ее нужно увеличить вчетверо! На двойное (для запаса: все-таки у нас не было никаких натурных экспериментов) увеличение расчетной толщины мы были готовы и сами. Но не увеличивать же вчетверо! Но Королев и Бушуев встали на сторону наших оппонентов, и нам пришлось ввести в проект увеличение толщины тепловой защиты (временно!). Потом мы все равно 100 мм "срезали". И не один раз бывало, что, если Королев в споре переходил на сторону наших противников, мы тут же оказывались в одиночестве. И дело было не в авторитете С.П. Может, в человеческой природе или в неуверенности в себе коллег?