Страница:
Позднее, в октябре 1953 года, проектное задание было изменено: масса головной части увеличена до 5,5 т при сохранении дальности полета. Последнее решение приняли под влиянием неофициальной информации о техническом облике термоядерных зарядов нового поколения, которую предоставил один из идеологов данного направления – будущий академик Андрей Дмитриевич Сахаров. Позднее выяснилось, что масса такого заряда может быть многократно уменьшена. Однако двигатели для ракеты уже разрабатывались, и «запас» по тяге, который они давали, впоследствии сыграл решающую роль в реализации космических планов.
1.10 Великолепная «семерка»
Глава 2
2.1 Новый полигон
1.10 Великолепная «семерка»
С принятием на вооружение «Р-2» положение Сергея Павловича Королёва в качестве главного конструктора баллистических ракет сильно укрепилось. По инстанциям прошло представление его на Сталинскую премию. Хотя эти премии из-за смерти Сталина в том году не присуждались, Совет главных конструкторов не оставили без наград, выделив им дополнительные вакансии членов-корреспондентов Академии наук СССР.
В декабре 1953 года в ОКБ-1 был подготовлен проект постановления о создании баллистической ракеты большой дальности «7Р» (позже – «Р-7»). Уже в его тексте предлагалось применить ракету «7Р» для запусков искусственных спутников Земли и космических аппаратов к другим планетам. В январе 1954 года прошли совещания главных конструкторов, на которых были сформулированы технические требования к «7Р», согласованы основные тактико-технические характеристики, этапы конструирования и испытаний.
Наконец 20 мая 1954 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 956-4080; о разработке, изготовлении и испытаниях межконтинентальной ракеты «Р-7» (8К71).
Начался этап эскизного проектирования. При этом сотрудники ОКБ-1 рассмотрели более полусотни вариантов компоновки «пакета». В конечном итоге остановились не на самом оптимальном, но позволявшем использовать многие существовавшие технологические наработки.
«Пакет» ракеты «Р-7» состоял из пяти блоков (фактически – одноступенчатых ракет): центрального блока «А» и четырех симметрично окружавших его конических боковых блоков «Б», «В», «Г» и «Д»[90]. Двигатели всех блоков запускались на старте одновременно. После опустошения топливных баков боковые блоки отделялись (первая ступень), а центральный блок (вторая ступень) продолжал полет. При этом внутренняя компоновка блоков была подобна компоновке ракеты «Р-5», что значительно упрощало работу конструкторам и технологам. Новизну для них представляли лишь узлы связей блоков и магистралей перекачки топлива. Основные компоненты топлива располагались в нижнем (горючее) и верхнем (окислитель) баках каждого блока. Вспомогательные компоненты (жидкий азот для наддува баков и перекись водорода для привода турбонасосного агрегата) размещались в торовых баках непосредственно над рамой двигателя.
Первый «облегченный» вариант межконтинентальной баллистической ракеты «Р-у» (модель)
Главный недостаток такой схемы – частичное опустошение блока «А» до момента отделения. Получалось, что потом центральной ракете придется тащить к цели бесполезный груз. Но все искупала общая мощность, развиваемая «пакетом». Это был даже не шаг, а настоящий прыжок в ракетостроении.
Разумеется, в ходе эскизного проектирования пришлось определиться с двигателями. За их создание взялось Опытно-конструкторское бюро № 456 (ОКБ-456), разместившееся на базе авиазавода в подмосковном городе Химки[91] и возглавляемое Валентином Петровичем Глушко.
Конструктор ракетных двигателей Валентин Петрович Глушко
Крупнейший специалист по реактивному двигателестроению Валентин Глушко увлекался вопросами космонавтики с юности, а карьеру конструктора начал в ленинградской Газодинамической лаборатории[92]. В 1933 году часть сотрудников ГДЛ переехала в Москву, войдя в состав Реактивного научно-исследовательского института. Через пять лет Глушко был арестован по сфабрикованному обвинению во «вредительстве», работал в «шараге» – конструкторской группе 4-го Спецотдела НКВД при Тушинском авиамоторостроительном заводе. В августе 1944 года был досрочно освобожден, а еще через несколько месяцев направлен в Германию – изучать немецкий опыт создания баллистических ракет «А-4» («V-2»).
Первой задачей бюро Глушко после войны стало конструирование двигателей РД-100, в точности воспроизводящих двигатели «Овен», созданные Вальтером Тилем для «А-4». Разумеется, сначала предстояло развернуть производственную базу – заброшенный завод в Химках был восстановлен и переоборудован под новые задачи. Понимая, что воспроизведением немецкого опыта работа не ограничится, Глушко подошел к делу с размахом. На территории завода были созданы научно-исследовательская лаборатория, комплекс стендового оборудования и испытательная станция. Первый колышек под строительство будущей станции был забит в сентябре 1947 года в непосредственной близости от ОКБ – на относительно высоком откосе оврага, в излучине речки Химки. Больших перепадов высот, необходимых для свободного горения факела, здесь найти не удалось, поэтому Глушко предложил конструкцию наклонного (под 45°) стенда. Строительство велось быстрыми темпами, и к маю 1948 года монтаж стенда и кабины управления был завершен. Двадцать четвертого мая 1948 года на стенде состоялся успешный «прожиг» двигателя РД-100, что, безусловно, является историческим событием для отечественного ракетостроения.
Валентин Глушко плотно работал с немецкими специалистами, однако среди них было мало двигателистов и с какого-то момента они уже не могли помочь в решении тех или иных принципиальных конструкторских вопросов. Сотрудникам ОКБ-456 пришлось самостоятельно создавать теоретическую и практическую базу для движения вперед. Силами бюро была сконструирована экспериментальная камера сгорания КС-50 (неофициально ее прозвали «Лилипутом»), способная работать не только на спирте с кислородом, но и на других компонентах топлива, вплоть до фторсодержащих окислителей и таких экзотических горючих, как суспензия гидрида бериллия. В свою очередь КС-50 стала «сердцем» экспериментального ракетного двигателя ЭД-140, для испытаний которой в 1949 году был построен специальный стенд.
Экспериментальная камера сгорания КС-50 («Лилипут»)
Когда пришло время выбрать компоненты топлива для межконтинентальной ракеты «Р-7», Глушко оказался перед трудным выбором. Увеличение размеров спиртового двигателя уже не давало требуемого эффекта – это показали работы над двигателем РД-101 для ракеты «Р-2» и двигателем РД-103М для ракеты «Р-5М». Было ясно, что от спирта в качестве горючего в любом случае придется отказаться, перейдя на керосин, который куда более калориен и при этом столь же хорошо освоен промышленностью. Но при таком переходе возникали серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на тысячу градусов выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже. А именно горючим приходится охлаждать стенки камеры сгорания, если в качестве второго компонента – окислителя – используется быстро испаряющийся кислород. Задача охлаждения осложнялась еще тем, что для обеспечения оптимальных характеристик керосинового двигателя необходимо поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых двигателях.
Экспериментальный ракетный двигатель ЭД-140
Все эти трудности можно было преодолеть оригинальными конструкторскими решениями, но принципиально не решался один вопрос – ракета с жидким кислородом была плохой в военном отношении. Как уже упоминалось, использование кислорода в качестве окислителя не позволяло хранить крупногабаритную ракету в заправленном состоянии, что резко снижало ее боеготовность. Еще в 1940-х годах немцы установили, что потери жидкого кислорода в промежутке между его производством и использованием для запуска ракет «А-4» достигают 50 %! По результатам эксплуатации «Р-5М» в войсковых частях были подтверждены эти неутешительные данные: применение существующих вариантов базирования данных комплексов становится особенно затруднительным именно в случае осложнения международной обстановки, способного привести к вооруженному конфликту. «Р-5М» не могла находиться в заправленном состоянии больше тридцати суток из-за нехватки запаса жидкого кислорода в ракетных частях. Поэтому для пополнения потерь на испарение из баков требовалось либо располагать караванами из термостатированных автоцистерн для перевозки жидкого кислорода с заводов к месту дислокации ракет, либо иметь такие заводы в районах базирования ракетных частей, что лишало комплекс подвижности и делало его уязвимым для диверсантов и самолетов противника.
Зная эти недостатки жидкого кислорода, Валентин Глушко предложил заменить его азотной кислотой. Она является сильнейшим окислителем – легковоспламеняющиеся вещества самопроизвольно загораются при попадании на них капель азотной кислоты. Однако Сергей Королёв, привыкший работать с кислородом еще в довоенные времена, был резко против, указывая, в частности, на высокую токсичность кислоты – ракеты с ней требовали особых мер обеспечения безопасности при эксплуатации. Точку в первом серьезном споре главных конструкторов поставили расчеты: азотная кислота в качестве окислителя не могла обеспечить требуемую межконтинентальную дальность при заданных габаритах ракеты.
Работы над заменой спирта керосином Глушко начал еще весной 1948 года, когда по заданию правительства пытался создать большой кислородно-керосиновый двигатель РД-110 на основе немецкого опыта. Простая замена горючего не помогла – уже первые огневые испытания отдельных агрегатов выявили множество проблем, присущих «немецкой» конструкции со сферической камерой. К примеру, обнаружились высокочастотные колебания давления, приводящие к стремительному разрушению конструкции. Увеличение размеров камеры сгорания и давления внутри нее только способствовали развитию колебаний. Негативную оценку результатам испытаний дал и немецкий конструктор Вернер Баум, работавший в ОКБ-456.
Тогда стало ясно: чтобы построить работоспособный кислородно-керосиновый двигатель большой тяги, нужно отказаться от однокамерного варианта и перейти на несколько камер сгорания. Кроме обеспечения устойчивости процесса горения, многокамерная схема позволяла уменьшить высоту и массу двигателя.
Революционная идея о переходе на многокамерные двигатели была принята далеко не сразу. Команда Глушко проводила опыты с однокамерным экспериментальным двигателем ЭД-140, находя новые конструкторские решения, и, когда начались первые проработки межконтинентальной ракеты «пакетной» схемы, взялась за проектирование двигателя РД-105 для первой ступени этой ракеты и РД-106 – для второй. Оба двигателя были однокамерными, и Глушко полагал, что за несколько лет сумеет обойти трудности, в том числе и связанные с высокочастотными колебаниями. Но осенью 1953 года задание было изменено, вес боеголовки увеличен до 5,5 т, и двигатели РД-105 и РД-106 в одночасье оказались не нужны.
Ракетный двигатель РД-110 («Новости космонавтики»)
Осознав, что новый груз однокамерным двигателям не «потянуть», Валентин Глушко решил сгруппировать четыре аналогичные камеры сгорания (каждая – увеличенный в масштабе модифицированный вариант ЭД-140) в единый блок с общим турбонасосным агрегатом. При этом высота двигателя уменьшилась, снизилась масса как хвостового отсека, так и всей ракеты в целом. Основные принципы модульной конструкции позволяли начать серийное производство двигателя без значительных изменений в существующем производстве.
РД-107 – двигатель первой ступени ракеты «Р-7»
Концепция многокамерности на многие годы стала «коньком» ОКБ-456, и первые серийные двигатели в этом классе – РД-107 и РД-108 – создавались для ракеты «Р-7». В целом они были идентичны друг другу, но имели и существенное отличие.
РД-107 стояли на боковых блоках, а РД-108 – на центральном блоке «А». Пакетная схема подразумевала отделение первой ступени (то есть «боковушек») после выработки ими топлива. Но полет на этом не заканчивался, двигатель центрального блока продолжал работать, общее время горения достигало 250 секунд, то есть в два раза больше, чем могли выдержать графитовые рули, применявшиеся для управления ранее. Кроме того, этим рулям был присущ серьезный недостаток: они создавали потери тяги двигательной установки за счет торможения газового потока на рулях. Нужно было искать принципиально новые подходы. Тогда Василий Павлович Мишин[93], заместитель Сергея Павловича Королёва предложил использовать в качестве управляющих органов не графитовые рули, а дополнительные поворотные рулевые камеры относительно малой тяги (1/6 от тяги основных). При этом центральный РД-108 отличался от боковых РД-107 наличием четырех (вместо двух) рулевых камер и иной конструкцией дросселя.
Валентин Глушко, понимая, какой объем работ по основным двигателям «обрушивается» на его коллектив, просил не отвлекать ОКБ-456 камерами малой тяги. Поэтому проектирование рулевых двигателей поручили отделу № 12 ОКБ-1 под руководством Михаила Васильевича Мельникова[94].
Таким образом, вся двигательная установка «Р-7» должна была состоять из тридцати двух камер сгорания: двадцати основных и двенадцати рулевых.
Отработка вариантов установки проводилась на масштабных прототипах двигателей. К примеру, для испытаний одновременного воспламенения топлива в 32 камерах рядом с основным огневым стендом был создан отдельный стенд, на котором в общей сложности провели несколько тысяч «прожигов» двигателей без выходов на главный режим. Параллельно шла отработка камеры сгорания на основном режиме. В итоге инженерами ОКБ-456 был приобретен опыт для создания основного агрегата кислородно-керосинового двигателя – камеры с давлением газа 60 атмосфер и более.
Схема межконтинентальной баллистической ракеты «Р-у» (рисунок А. Шлядинского): 1 – носовой конус с боевой частью; 2, 6 – приборные отсеки; 3 – антенны телеметрической системы; 4 – башмаки силового пояса; 5, у – баки окислителя; 8, 9 – баки горючего; 10 – многокамерные маршевые двигатели центрального и боковых блоков; 11 – аэродинамические рули; 12 – рулевые камеры сгорания
Возросший объем работ потребовал расширения стендовой базы. Сергей Королёв предложил перенести испытания двигателей на стенд филиала № 2 НИИ-88 в Загорске. Однако Валентин Глушко воспротивился этому и обратился в вышестоящие инстанции с письмом, в котором резонно указывал, что в случае переноса базы в Загорск возникнут объективные трудности в доведении двигателей «Р-7»: не имея возможности испытывать их на месте, инженеры будут вынуждены «путешествовать» между городами, а только на автомашине путь между Химками и Загорском занимает четыре часа. Аргументы Валентина Петровича возымели действие – стенд для испытаний двигателей постановили строить в Химках.
Двадцать четвертого июля 1954 года эскизный проект ракеты «Р-7» был завершен. В августе, после рассмотрения и одобрения проекта Межведомственной экспертной комиссией, смежные организации получили технические задания. К созданию летных образцов ракеты подключались более двухсот научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и заводов.
Но еще до завершения эскизного проектирования, в марте того же года, правительство Советского Союза распорядилось начать поиск места под новый ракетный полигон. В то время никто и предположить не мог, что этому полигону предстоит стать первым космодромом планеты Земля.
В декабре 1953 года в ОКБ-1 был подготовлен проект постановления о создании баллистической ракеты большой дальности «7Р» (позже – «Р-7»). Уже в его тексте предлагалось применить ракету «7Р» для запусков искусственных спутников Земли и космических аппаратов к другим планетам. В январе 1954 года прошли совещания главных конструкторов, на которых были сформулированы технические требования к «7Р», согласованы основные тактико-технические характеристики, этапы конструирования и испытаний.
Наконец 20 мая 1954 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 956-4080; о разработке, изготовлении и испытаниях межконтинентальной ракеты «Р-7» (8К71).
Начался этап эскизного проектирования. При этом сотрудники ОКБ-1 рассмотрели более полусотни вариантов компоновки «пакета». В конечном итоге остановились не на самом оптимальном, но позволявшем использовать многие существовавшие технологические наработки.
«Пакет» ракеты «Р-7» состоял из пяти блоков (фактически – одноступенчатых ракет): центрального блока «А» и четырех симметрично окружавших его конических боковых блоков «Б», «В», «Г» и «Д»[90]. Двигатели всех блоков запускались на старте одновременно. После опустошения топливных баков боковые блоки отделялись (первая ступень), а центральный блок (вторая ступень) продолжал полет. При этом внутренняя компоновка блоков была подобна компоновке ракеты «Р-5», что значительно упрощало работу конструкторам и технологам. Новизну для них представляли лишь узлы связей блоков и магистралей перекачки топлива. Основные компоненты топлива располагались в нижнем (горючее) и верхнем (окислитель) баках каждого блока. Вспомогательные компоненты (жидкий азот для наддува баков и перекись водорода для привода турбонасосного агрегата) размещались в торовых баках непосредственно над рамой двигателя.
Главный недостаток такой схемы – частичное опустошение блока «А» до момента отделения. Получалось, что потом центральной ракете придется тащить к цели бесполезный груз. Но все искупала общая мощность, развиваемая «пакетом». Это был даже не шаг, а настоящий прыжок в ракетостроении.
Разумеется, в ходе эскизного проектирования пришлось определиться с двигателями. За их создание взялось Опытно-конструкторское бюро № 456 (ОКБ-456), разместившееся на базе авиазавода в подмосковном городе Химки[91] и возглавляемое Валентином Петровичем Глушко.
Крупнейший специалист по реактивному двигателестроению Валентин Глушко увлекался вопросами космонавтики с юности, а карьеру конструктора начал в ленинградской Газодинамической лаборатории[92]. В 1933 году часть сотрудников ГДЛ переехала в Москву, войдя в состав Реактивного научно-исследовательского института. Через пять лет Глушко был арестован по сфабрикованному обвинению во «вредительстве», работал в «шараге» – конструкторской группе 4-го Спецотдела НКВД при Тушинском авиамоторостроительном заводе. В августе 1944 года был досрочно освобожден, а еще через несколько месяцев направлен в Германию – изучать немецкий опыт создания баллистических ракет «А-4» («V-2»).
Первой задачей бюро Глушко после войны стало конструирование двигателей РД-100, в точности воспроизводящих двигатели «Овен», созданные Вальтером Тилем для «А-4». Разумеется, сначала предстояло развернуть производственную базу – заброшенный завод в Химках был восстановлен и переоборудован под новые задачи. Понимая, что воспроизведением немецкого опыта работа не ограничится, Глушко подошел к делу с размахом. На территории завода были созданы научно-исследовательская лаборатория, комплекс стендового оборудования и испытательная станция. Первый колышек под строительство будущей станции был забит в сентябре 1947 года в непосредственной близости от ОКБ – на относительно высоком откосе оврага, в излучине речки Химки. Больших перепадов высот, необходимых для свободного горения факела, здесь найти не удалось, поэтому Глушко предложил конструкцию наклонного (под 45°) стенда. Строительство велось быстрыми темпами, и к маю 1948 года монтаж стенда и кабины управления был завершен. Двадцать четвертого мая 1948 года на стенде состоялся успешный «прожиг» двигателя РД-100, что, безусловно, является историческим событием для отечественного ракетостроения.
Валентин Глушко плотно работал с немецкими специалистами, однако среди них было мало двигателистов и с какого-то момента они уже не могли помочь в решении тех или иных принципиальных конструкторских вопросов. Сотрудникам ОКБ-456 пришлось самостоятельно создавать теоретическую и практическую базу для движения вперед. Силами бюро была сконструирована экспериментальная камера сгорания КС-50 (неофициально ее прозвали «Лилипутом»), способная работать не только на спирте с кислородом, но и на других компонентах топлива, вплоть до фторсодержащих окислителей и таких экзотических горючих, как суспензия гидрида бериллия. В свою очередь КС-50 стала «сердцем» экспериментального ракетного двигателя ЭД-140, для испытаний которой в 1949 году был построен специальный стенд.
Когда пришло время выбрать компоненты топлива для межконтинентальной ракеты «Р-7», Глушко оказался перед трудным выбором. Увеличение размеров спиртового двигателя уже не давало требуемого эффекта – это показали работы над двигателем РД-101 для ракеты «Р-2» и двигателем РД-103М для ракеты «Р-5М». Было ясно, что от спирта в качестве горючего в любом случае придется отказаться, перейдя на керосин, который куда более калориен и при этом столь же хорошо освоен промышленностью. Но при таком переходе возникали серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на тысячу градусов выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже. А именно горючим приходится охлаждать стенки камеры сгорания, если в качестве второго компонента – окислителя – используется быстро испаряющийся кислород. Задача охлаждения осложнялась еще тем, что для обеспечения оптимальных характеристик керосинового двигателя необходимо поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых двигателях.
Все эти трудности можно было преодолеть оригинальными конструкторскими решениями, но принципиально не решался один вопрос – ракета с жидким кислородом была плохой в военном отношении. Как уже упоминалось, использование кислорода в качестве окислителя не позволяло хранить крупногабаритную ракету в заправленном состоянии, что резко снижало ее боеготовность. Еще в 1940-х годах немцы установили, что потери жидкого кислорода в промежутке между его производством и использованием для запуска ракет «А-4» достигают 50 %! По результатам эксплуатации «Р-5М» в войсковых частях были подтверждены эти неутешительные данные: применение существующих вариантов базирования данных комплексов становится особенно затруднительным именно в случае осложнения международной обстановки, способного привести к вооруженному конфликту. «Р-5М» не могла находиться в заправленном состоянии больше тридцати суток из-за нехватки запаса жидкого кислорода в ракетных частях. Поэтому для пополнения потерь на испарение из баков требовалось либо располагать караванами из термостатированных автоцистерн для перевозки жидкого кислорода с заводов к месту дислокации ракет, либо иметь такие заводы в районах базирования ракетных частей, что лишало комплекс подвижности и делало его уязвимым для диверсантов и самолетов противника.
Зная эти недостатки жидкого кислорода, Валентин Глушко предложил заменить его азотной кислотой. Она является сильнейшим окислителем – легковоспламеняющиеся вещества самопроизвольно загораются при попадании на них капель азотной кислоты. Однако Сергей Королёв, привыкший работать с кислородом еще в довоенные времена, был резко против, указывая, в частности, на высокую токсичность кислоты – ракеты с ней требовали особых мер обеспечения безопасности при эксплуатации. Точку в первом серьезном споре главных конструкторов поставили расчеты: азотная кислота в качестве окислителя не могла обеспечить требуемую межконтинентальную дальность при заданных габаритах ракеты.
Работы над заменой спирта керосином Глушко начал еще весной 1948 года, когда по заданию правительства пытался создать большой кислородно-керосиновый двигатель РД-110 на основе немецкого опыта. Простая замена горючего не помогла – уже первые огневые испытания отдельных агрегатов выявили множество проблем, присущих «немецкой» конструкции со сферической камерой. К примеру, обнаружились высокочастотные колебания давления, приводящие к стремительному разрушению конструкции. Увеличение размеров камеры сгорания и давления внутри нее только способствовали развитию колебаний. Негативную оценку результатам испытаний дал и немецкий конструктор Вернер Баум, работавший в ОКБ-456.
Тогда стало ясно: чтобы построить работоспособный кислородно-керосиновый двигатель большой тяги, нужно отказаться от однокамерного варианта и перейти на несколько камер сгорания. Кроме обеспечения устойчивости процесса горения, многокамерная схема позволяла уменьшить высоту и массу двигателя.
Революционная идея о переходе на многокамерные двигатели была принята далеко не сразу. Команда Глушко проводила опыты с однокамерным экспериментальным двигателем ЭД-140, находя новые конструкторские решения, и, когда начались первые проработки межконтинентальной ракеты «пакетной» схемы, взялась за проектирование двигателя РД-105 для первой ступени этой ракеты и РД-106 – для второй. Оба двигателя были однокамерными, и Глушко полагал, что за несколько лет сумеет обойти трудности, в том числе и связанные с высокочастотными колебаниями. Но осенью 1953 года задание было изменено, вес боеголовки увеличен до 5,5 т, и двигатели РД-105 и РД-106 в одночасье оказались не нужны.
Осознав, что новый груз однокамерным двигателям не «потянуть», Валентин Глушко решил сгруппировать четыре аналогичные камеры сгорания (каждая – увеличенный в масштабе модифицированный вариант ЭД-140) в единый блок с общим турбонасосным агрегатом. При этом высота двигателя уменьшилась, снизилась масса как хвостового отсека, так и всей ракеты в целом. Основные принципы модульной конструкции позволяли начать серийное производство двигателя без значительных изменений в существующем производстве.
Концепция многокамерности на многие годы стала «коньком» ОКБ-456, и первые серийные двигатели в этом классе – РД-107 и РД-108 – создавались для ракеты «Р-7». В целом они были идентичны друг другу, но имели и существенное отличие.
РД-107 стояли на боковых блоках, а РД-108 – на центральном блоке «А». Пакетная схема подразумевала отделение первой ступени (то есть «боковушек») после выработки ими топлива. Но полет на этом не заканчивался, двигатель центрального блока продолжал работать, общее время горения достигало 250 секунд, то есть в два раза больше, чем могли выдержать графитовые рули, применявшиеся для управления ранее. Кроме того, этим рулям был присущ серьезный недостаток: они создавали потери тяги двигательной установки за счет торможения газового потока на рулях. Нужно было искать принципиально новые подходы. Тогда Василий Павлович Мишин[93], заместитель Сергея Павловича Королёва предложил использовать в качестве управляющих органов не графитовые рули, а дополнительные поворотные рулевые камеры относительно малой тяги (1/6 от тяги основных). При этом центральный РД-108 отличался от боковых РД-107 наличием четырех (вместо двух) рулевых камер и иной конструкцией дросселя.
Валентин Глушко, понимая, какой объем работ по основным двигателям «обрушивается» на его коллектив, просил не отвлекать ОКБ-456 камерами малой тяги. Поэтому проектирование рулевых двигателей поручили отделу № 12 ОКБ-1 под руководством Михаила Васильевича Мельникова[94].
Таким образом, вся двигательная установка «Р-7» должна была состоять из тридцати двух камер сгорания: двадцати основных и двенадцати рулевых.
Отработка вариантов установки проводилась на масштабных прототипах двигателей. К примеру, для испытаний одновременного воспламенения топлива в 32 камерах рядом с основным огневым стендом был создан отдельный стенд, на котором в общей сложности провели несколько тысяч «прожигов» двигателей без выходов на главный режим. Параллельно шла отработка камеры сгорания на основном режиме. В итоге инженерами ОКБ-456 был приобретен опыт для создания основного агрегата кислородно-керосинового двигателя – камеры с давлением газа 60 атмосфер и более.
Возросший объем работ потребовал расширения стендовой базы. Сергей Королёв предложил перенести испытания двигателей на стенд филиала № 2 НИИ-88 в Загорске. Однако Валентин Глушко воспротивился этому и обратился в вышестоящие инстанции с письмом, в котором резонно указывал, что в случае переноса базы в Загорск возникнут объективные трудности в доведении двигателей «Р-7»: не имея возможности испытывать их на месте, инженеры будут вынуждены «путешествовать» между городами, а только на автомашине путь между Химками и Загорском занимает четыре часа. Аргументы Валентина Петровича возымели действие – стенд для испытаний двигателей постановили строить в Химках.
Двадцать четвертого июля 1954 года эскизный проект ракеты «Р-7» был завершен. В августе, после рассмотрения и одобрения проекта Межведомственной экспертной комиссией, смежные организации получили технические задания. К созданию летных образцов ракеты подключались более двухсот научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и заводов.
Но еще до завершения эскизного проектирования, в марте того же года, правительство Советского Союза распорядилось начать поиск места под новый ракетный полигон. В то время никто и предположить не мог, что этому полигону предстоит стать первым космодромом планеты Земля.
Глава 2
Космодром
2.1 Новый полигон
Испытательные запуски первых советских баллистических ракет проводились на полигоне Капустин Яр в Астраханской области. Однако для многоступенчатой ракеты с дальностью полета 8000 км этот полигон не годился. Дело в том, что трасса полета проходила в восточном направлении – фактически через всю азиатскую часть Советского Союза. Нужно было отчуждать новые районы для падения отработавших ступеней ракет, создать новые измерительные пункты (ИПы), выбрать подходящие районы для пунктов радиоуправления полетом ракеты (РУПы), оборудовать боевые поля падения головной части в восточных районах страны (на Камчатке и в акваториях Тихого океана). Также требовалось разработать систему транспортирования отличавшихся значительными размерами блоков ракеты «Р-7» к месту старта.
Семнадцатого марта 1954 года военным и промышленности было предписано к 1 января 1955 года произвести выбор полигона для испытаний ракеты «Р-7», а 20 мая вышло соответствующее постановление Совета министров о проведении рекогносцировочных работ в подходящих районах.
Для выбора места полигона была образована Государственная комиссия во главе с гвардии генерал-лейтенантом артиллерии Василием Ивановичем Вознюком, начальником полигона Капустин Яр. Комиссия руководствовалась рядом соображений: расстояние между местом старта и местом падения головной части должно быть не менее 7000 км; трассе полета не следует проходить над населенными пунктами; малонаселенные районы по ней могут быть без проблем отчуждены в пользу Министерства обороны; поблизости от полигона должен находиться водоем, способный в изобилии обеспечить водой людей и технику.
В ходе обсуждения комиссия остановилась на трех основных вариантах.
Первый вариант – Марийская автономная республика, где во время войны образовались огромные вырубки леса, были проложены хорошие транспортные пути, но при том там имелось сравнительно редкое население. Во время детальной проработки варианта обнаружили, что он не удовлетворяет требованиям к трассе полета.
Тогда взоры комиссии обратились ко второму варианту – западному побережью Каспийского моря (район Астраханской области и Дагестана). Однако выяснилось, что если новый полигон построить там, то некуда будет «приткнуть» пункты радиоуправления полетом. Из-за многочисленных гор и холмов радиолуч наземной станции управления не достигнет борта ракеты на отдельных участках ее полета и прежде всего на наиболее важном – в первую минуту после ее отрыва от стартового стола.
Третий вариант – Казахстан, район от Аральского моря до города Кзыл-Орды – оказался наиболее пригоден для привязки полигона. Там нашлось три подходящих места для строительства: берег Аральского моря, железнодорожные разъезды Байхожа и Тюра-Там. Комиссия выбрала последнее – участок с координатами 45,6° северной широты и 63,3° восточной долготы.
Достоинством этого места было то, что через поселок Тюра-Там (в переводе с тюркского «священная могила») проходила железная дорога Москва – Ташкент, а рядом текла река Сырдарья. Еще один плюс – в 30 км от станции располагался небольшой карьер, к которому вела готовая узкоколейная ветка.
При окончательном выборе члены комиссии учли и пожелания Сергея Павловича Королёва – в это время он всерьез собирался использовать тяжелые ракеты для запуска искусственных спутников Земли. Из рассмотренных вариантов полигон в Казахстане был самым южным. Следовательно, с большей эффективностью можно было использовать центробежную силу вращения Земли[95], а это немаловажно именно при выведении аппаратов в космическое пространство. Не следует забывать, что от географической широты зависит и «доступность» орбит – более низкие по широте орбиты «закрыты» для простого баллистического запуска, и только на экваторе можно запускать космические аппараты на орбиту любого наклонения без дополнительного маневра[96].
Первый палаточный городок военных строителей поблизости от станции Тюра-Там (1955 год)
Постановление Совета министров «О новом полигоне для Министерства обороны СССР» № 292-181сс было подписано 12 февраля 1955 года, однако сроки, определенные правительством, оказались столь жесткие, что еще за месяц до этого на станцию Тюра-Там прибыл первый взвод военных строителей. Его возглавлял старший лейтенант Игорь Николаевич Денежкин. Он представлял 130-е Управление инженерных работ подполковника Георгия Максимовича Шубникова[97], входящее в Главное управление специального строительства Министерства обороны (ГУСС МО). Задачей взвода Денежкина являлась подготовка железнодорожных путей для приема вагонов со стройматериалами и спецпоезда из Капустина Яра.
Штаб полигона Тюра-Там (1956 год)
Хотя Тюра-Там подходил ракетчикам по всем параметрам, освоить эту необжитую местность было очень трудно. Летом температура воздуха поднималась здесь до +45 °C в тени, начинались пыльные бури. Зимой стояли морозы до -36 °C, дули сильные ветры, скорость которых достигала 40 м/с. Ближайшие районные центры – Казалинск (северо-западнее) и Джусалы (юго-восточнее), расположенные на берегах Сырдарьи, – отстоят более чем на сотню километров.
Семнадцатого марта 1954 года военным и промышленности было предписано к 1 января 1955 года произвести выбор полигона для испытаний ракеты «Р-7», а 20 мая вышло соответствующее постановление Совета министров о проведении рекогносцировочных работ в подходящих районах.
Для выбора места полигона была образована Государственная комиссия во главе с гвардии генерал-лейтенантом артиллерии Василием Ивановичем Вознюком, начальником полигона Капустин Яр. Комиссия руководствовалась рядом соображений: расстояние между местом старта и местом падения головной части должно быть не менее 7000 км; трассе полета не следует проходить над населенными пунктами; малонаселенные районы по ней могут быть без проблем отчуждены в пользу Министерства обороны; поблизости от полигона должен находиться водоем, способный в изобилии обеспечить водой людей и технику.
В ходе обсуждения комиссия остановилась на трех основных вариантах.
Первый вариант – Марийская автономная республика, где во время войны образовались огромные вырубки леса, были проложены хорошие транспортные пути, но при том там имелось сравнительно редкое население. Во время детальной проработки варианта обнаружили, что он не удовлетворяет требованиям к трассе полета.
Тогда взоры комиссии обратились ко второму варианту – западному побережью Каспийского моря (район Астраханской области и Дагестана). Однако выяснилось, что если новый полигон построить там, то некуда будет «приткнуть» пункты радиоуправления полетом. Из-за многочисленных гор и холмов радиолуч наземной станции управления не достигнет борта ракеты на отдельных участках ее полета и прежде всего на наиболее важном – в первую минуту после ее отрыва от стартового стола.
Третий вариант – Казахстан, район от Аральского моря до города Кзыл-Орды – оказался наиболее пригоден для привязки полигона. Там нашлось три подходящих места для строительства: берег Аральского моря, железнодорожные разъезды Байхожа и Тюра-Там. Комиссия выбрала последнее – участок с координатами 45,6° северной широты и 63,3° восточной долготы.
Достоинством этого места было то, что через поселок Тюра-Там (в переводе с тюркского «священная могила») проходила железная дорога Москва – Ташкент, а рядом текла река Сырдарья. Еще один плюс – в 30 км от станции располагался небольшой карьер, к которому вела готовая узкоколейная ветка.
При окончательном выборе члены комиссии учли и пожелания Сергея Павловича Королёва – в это время он всерьез собирался использовать тяжелые ракеты для запуска искусственных спутников Земли. Из рассмотренных вариантов полигон в Казахстане был самым южным. Следовательно, с большей эффективностью можно было использовать центробежную силу вращения Земли[95], а это немаловажно именно при выведении аппаратов в космическое пространство. Не следует забывать, что от географической широты зависит и «доступность» орбит – более низкие по широте орбиты «закрыты» для простого баллистического запуска, и только на экваторе можно запускать космические аппараты на орбиту любого наклонения без дополнительного маневра[96].
Постановление Совета министров «О новом полигоне для Министерства обороны СССР» № 292-181сс было подписано 12 февраля 1955 года, однако сроки, определенные правительством, оказались столь жесткие, что еще за месяц до этого на станцию Тюра-Там прибыл первый взвод военных строителей. Его возглавлял старший лейтенант Игорь Николаевич Денежкин. Он представлял 130-е Управление инженерных работ подполковника Георгия Максимовича Шубникова[97], входящее в Главное управление специального строительства Министерства обороны (ГУСС МО). Задачей взвода Денежкина являлась подготовка железнодорожных путей для приема вагонов со стройматериалами и спецпоезда из Капустина Яра.
Хотя Тюра-Там подходил ракетчикам по всем параметрам, освоить эту необжитую местность было очень трудно. Летом температура воздуха поднималась здесь до +45 °C в тени, начинались пыльные бури. Зимой стояли морозы до -36 °C, дули сильные ветры, скорость которых достигала 40 м/с. Ближайшие районные центры – Казалинск (северо-западнее) и Джусалы (юго-восточнее), расположенные на берегах Сырдарьи, – отстоят более чем на сотню километров.