60 лет покорение космоса

60 лет покорение космоса

60 ЛЕТ КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЕ

В 2017 году исполняется 60 лет начала космической эры человечества. 4 октября 1957 года с 5-го Научно-исследовательского полигона Министерства обороны СССР, получившего впоследствии название космодром БАЙКОНУР, ракетой-носителем «Спутник» (Р-7) был запущен первый искусственный спутник Земли. Через 295 секунд после старта первый спутник был выведен на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. На 315 секунде после старта произошло отделение спутника, и он подал свой голос. «Бип! Бип!» – именно так звучали его позывные. ПС-1 стал первым искусственным объектом на орбите Земли. Спутник летал 92 дня, совершил 1440 оборотов вокруг планеты (пролетев около 60 млн. км), а его радиопередатчики на батарейках работали в течение двух недель после старта.

Создание первого космического аппарата началось в ОКБ-1 в ноябре 1956 г. Спутник был разработан как очень простой аппарат, поэтому и получил название – космический аппарат ПС-1 (простейший спутник). Он представлял собой шар диаметром 58 сантиметров и весом 83,6 килограмма. ПС-1 был оснащен четырьмя штырьковыми антеннами для передачи сигналов работающих от батареек передатчиков.Над созданием искусственного спутника Земли работала целая группа ученых, конструкторов во главе с основоположником практической космонавтики Сергеем КОРОЛЁВЫМ.

Впервые в истории человечества были разработаны и испытаны ракетные двигатели общей мощностью в миллионы лошадиных сил. Р-7 оснастили сложнейшей системой управления, построили космодром для запуска, создали сеть измерительных пунктов для связи с ней. Все это создавалось общими усилиями многих тысяч учёных, инженеров, рабочих: трудились сотни институтов (в числе которых НИИ-88 (с 1967 г. — ЦНИИмаш)), заводов, научных лабораторий, которые решали эту задачу первыми в мире.

НИИ-88 постановлением ЦК КПСС и СМ СССР № 956-408 «О разработке, изготовлении и испытаниях МБР Р-7» от 20 мая 1954 года стал головным разработчиком ракеты Р-7. Все научно-экспериментальные подразделения НИИ-88 (ЦНИИмаш), включая ОКБ-1 С. П. Королёва (с 1956 года получившее самостоятельный статус), были задействованы в работах по данной тематике.

Сегодня, основываясь на архивных данных, с уверенностью можно говорить об огромном вкладе НИИ-88 в запуск первого искусственного спутника Земли! Среди наиболее значимых и крупных работ, проводимых различными отделами, надо отметить следующие:

• отработана аэродинамическая блочная компоновка многоступенчатой ракеты-носителя, обеспечившая устойчивость и управляемость изделия на всех скоростях полёта при малом аэродинамическом сопротивлении;
• решены проблемы безударного и надёжного продольного разделения;
• отработаны и внедрены рули, обеспечивающие минимальные шарнирные моменты во всём диапазоне скоростей полёта;
• рекомендована притуплённая форма головной части, позволившая существенно снизить тепловые потоки и уменьшить теплозащитные покрытия;
• проведён расчёт баллистической траектории и уноса массы теплозащитных покрытий изделия;
• разработаны и внедрены теплообменные установки при обработке тепловых покрытий;
• проведены оценки нагрева головных частей на больших высотах от солнечной радиации и потока сильно разреженного газа;
• осуществлено руководство работами по контактной сварке на заводе экспериментального машиностроения и заводе «Прогресс» алюминиевых корпусов, узлов крепления боковых изделий, ультразвуковому контролю качества сварных соединений;
• внедрено уникальное оборудование для контактной сварки, внедрён более стойкий сплав для электродов контактных машин;
• разработаны технологические процессы сварки опорных титановых конусов, отработана технология сварки и пайки рулевого двигателя;
• разработана технология и материалы теплозащиты головных частей; внедрены новые теплозащитные материалы;
• установлены гарантийные сроки на лакокрасочные покрытия до 10,5 лет и до 12 лет на клеевые соединения;
• проведён сравнительный весовой анализ силовых схем корпусов и отделяющихся головных частей с точки зрения прочности и жёсткости;
• проведены расчёты на прочность и устойчивость основных элементов изделия;
• проведены статические и динамические испытания элементов изделия, позволившие произвести отработку и доводку прочности комплекса в целом;
• разработаны предложения по составу решаемых задач и срокам эксплуатации комплекса;
• выданы экспертные заключения на проектно-конструкторские материалы и предложения об использовании двигателей с боевых изделий в составе носителей космических аппаратов;
• разработано и внедрено комплексное специальное стендовое оборудование для сборки, транспортировки и установки изделия при его огневой отработке на стенде № 2 филиала № 2 НИИ-88;
• предложена и внедрена система принудительной эжекции при старте, позволившая уменьшить тепловые потоки на изделии;
• разработано и внедрено оборудование заправочных систем изделия с наполнительными соединениями.

В сентябре 1967 года Международная федерация астронавтики провозгласила 4 октября Днем начала космической эры человечества. Также дата запуска первого искусственного спутника Земли считается днем Космических войск. Именно частями запуска и управления космическими аппаратами был осуществлён запуск и контроль полета первого искусственного спутника Земли. В дальнейшем первый полет человека в космос и многие отечественные и международные космические программы осуществлялись с непосредственным участием воинских частей запуска и управления космических аппаратов. В связи с увеличением роли космоса в вопросах национальной безопасности Указом Президента России в 2001 году был создан самостоятельный род войск — Космические войска. Сегодня Космические войска входят в состав ВКС ВС России.

Занимаясь созданием баллистических ракет дальнего действия и особенно межконтинентальной ракеты Р-7, Сергей Павлович КОРОЛЕВ постоянно возвращался к идее практического освоения космоса. Его мечта приобретала реальные очертания и была близка к осуществлению. Состоявшиеся встречи С.П. КОРОЛЕВА с ведущими учеными страны по различным направлениям науки, особенно по геофизике и астрономии, определили основные задачи исследований в космическом пространстве. 16 марта 1954 года состоялось совещание у академика М.В. КЕЛДЫША, где был определен круг научных задач, решаемых с помощью искусственных спутников Земли. Об этих планах поставили в известность Президента Академии наук СССР А.Н. НЕСМЕЯНОВА.

27 мая 1954 года С.П. КОРОЛЕВ обратился к Д.Ф. УСТИНОВУ с предложением о разработке ИСЗ и направил ему докладную записку «Об искусственном спутнике Земли», подготовленную М.К. ТИХОНРАВОВЫМ, в которой давался подробный обзор состояния работ по ИСЗ за рубежом. При этом высказывалась основополагающая мысль о том, что «ИСЗ есть неизбежный этап на пути развития ракетной техники, после которого станут возможными межпланетные сообщения». Обращалось внимание на то, что за последние два-три года возросло внимание зарубежной печати к проблеме создания ИСЗ и межпланетным сообщениям. Заботились инициаторы работ по ИСЗ и о том, чтобы сообщить нужную информацию на этот счет и другим ответственным лицам, принимавшим решение, поскольку вопросы приоритета должны быть главным аргументом для всего последующего периода развития космонавтики. В августе 1954 года Совет Министров СССР утвердил представленные В.А. МАЛЫШЕВЫМ, Б.Л. ВАННИКОВЫМ, М.В. ХРУНИЧЕВЫМ и К.Н. РУДНЕВЫМ предложения по проработке научно-теоретических вопросов, связанных с космическим полетом.

Среди инициаторов постановки вопроса об ИСЗ постепенно зрела уверенность, что удастся добиться положительного решения. По указанию С.П. КОРОЛЕВА сотрудник ОКБ-1 И.В. ЛАВРОВ подготовил предложения по организации работ над космическими объектами. Докладная записка на эту тему, датированная 16 июня 1955 года, содержала многочисленные пометки С.П. КОРОЛЕВА, которые позволяют судить о его отношении к отдельным положениям документа.

Важное значение для положительного решения вопроса имело совещание 30 августа 1955 года у председателя ВПК В.М. РЯБИКОВА. С.П. КОРОЛЕВ шел на заседание с новыми предложениями. По его заданию начальник сектора ОКБ-1 Е.Ф. РЯЗАНОВ подготовил данные о параметрах космического аппарата для полета к Луне. Для этого были предложены два варианта III ступени ракеты Р-7 с компонентами топлива кислород — керосин и моноокись фтора – этиламины. Аппарат, доставляемый к Луне, должен был иметь массу 400 кг в первом варианте и 800-1000 кг — во втором. М.В. КЕЛДЫШ поддержал идею создания трехступенчатой ракеты для исследования Луны, однако инженер-полковник А.Г. МРЫКИН выразил озабоченность, что будут сорваны сроки разработки ракеты Р-7 и что разработка спутника отвлечет внимание от основных работ, и предложил отложить создание спутника до завершения испытаний ракеты Р-7. Постановление о работах по ИСЗ было принято 30 января 1956 года. Это Постановление предусматривало создание в 1957-1958 гг и выведение ракетой типа Р-7 неориентированного ИСЗ (объект Д) массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг.

Этим же Постановлением общее научное руководство и обеспечение аппаратурой для исследований возлагалось на Академию наук СССР; создание ИСЗ как специального носителя аппаратуры для научных исследований — на Министерство оборонной промышленности (головной исполнитель ОКБ-1); разработка комплекса системы управления, радиотехнической аппаратуры и телеметрических систем — на Министерство радиотехнической промышленности; создание гироскопических приборов — на Министерство судостроительной промышленности; разработка комплекса наземного пускового, заправочного и подъемно-транспортного оборудования — на Министерство машиностроения; проведение пусков — на Министерство обороны.

Разработку эскизного проекта ИСЗ поручили проектному отделу, руководимому С.С. КРЮКОВЫМ; научным консультантом стал М.К. ТИХОНРАВОВ. Над эскизным проектом работал сектор Е.Ф. РЯЗАНОВА в составе И.В. ЛАВРОВА, В.В. МОЛОДЦОВА, В.И. ПЕТРОВА, Н.П. КУТЫРКИНА, А.М. СИДОРОВА, Л.Н. СОЛДАТОВОЙ, М.С. ФЛОРИАНСКОГО, Н.П. БЕЛОУСОВА, В.В. НОСКОВА идр.

К июлю 1956 года эскизный проект был готов. Соответствующие проекты были разработаны смежными организациями. К моменту завершения проекта определился состав научных задач, решаемых спутником, что составило идейную основу новой разработки. К концу 1956 года выяснилось, что есть реальная угроза срыва намеченных планов по запуску ИСЗ типа Д из-за трудностей создания научной аппаратуры и более низкого удельного импульса тяги в пустоте двигателей ракеты Р-7 (304 вместо 309-310 кгс-с/кг по проекту). Правительством был установлен новый срок запуска — апрель 1958 года. В связи с этим ОКБ-1 внесло предложение о запуске простейшего спутника массой порядка 100 кг в апреле — мае 1957 года, до начала Международного геофизического года (июль 1957 года). В связи с новым предложением ОКБ-1 15 февраля 1957 года было принято Постановление, предусматривающее выведение простейшего неориентированного спутника Земли (объект ПС) на орбиту, проверку возможности наблюдения за ПС на орбите и прием сигналов, передаваемых с объекта ПС. Предполагалось выведение двух спутников с использованием двух ракет Р-7 (8К71). Запуск спутников разрешался только после одного-двух пусков ракеты Р-7 с положительными результатами.

Простейший спутник ПС-1 представлял собой контейнер сферической формы диаметром 580 мм. Его корпус состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенных между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивалась резиновой прокладкой. После сборки контейнер заполнялся осушенным азотом до давления 1,3 кгс/см. В верхней полуоболочке располагались две антенны длиной 2,4 м и две — 3,9 м, а также пружинный механизм, разводящий штыри на угол 35° от продольной оси контейнера. Антенны разрабатывала лаборатория М.В. КРАЮШКИНА.

Снаружи верхняя полуоболочка была покрыта защитным экраном, а на ее внутренней поверхности находился кронштейн для крепления радиопередатчика (разработчик В.И. ЛАППО из НИИ-885, главный конструктор М.С. РЯЗАНСКИЙ). Блок электропитания, состоящий из трех батарей на основе серебряно-цинковых элементов, был создан в Институте источников тока под руководством Н.С. ЛИДОРЕНКО. В состав аппаратуры ПС-1 входили также дистанционный переключатель, вентилятор системы терморегулирования, сдвоенное термореле и контрольные термо- и барореле.

Радиопередатчик мощностью 1 Вт периодически излучал сигналы длительностью 0,4 с попеременно на волнах 7,5 и 15 м. Длительность сигналов изменялась при повышении (выше 50°С) или понижении (ниже 0°С) температуры и при падении давления ниже 0,35 кгс/см за счет срабатывания одного из контрольных термо- или барореле. Температура в ПС-1 поддерживалась вентилятором, срабатывающим от термореле при температуре выше 23°С. Источники энергопитания были рассчитаны на беспрерывную работу в течение двух недель. Общая масса ПС-1 составила 83,6 кг. Для стыковки ПС-1 с ракетой предусматривался специальный переходный отсек. Система отделения обеспечивала сброс головного обтекателя и отделение спутника от центрального блока ракеты.

Работа производственников и конструкторов при изготовлении первого ИСЗ проводилась одновременно из-за очень сжатых сроков, Основная трудность была в изготовлении сферических полуоболочек гидровытяжкой, их сварке со шпангоутом и полировке наружных поверхностей: на них не допускалась даже малейшая царапина, сварка швов должна быть герметичной и контролировалась рентгеном, а герметичность собранного контейнера проверялась гелиевым течеискателем ПТИ-4.

При экспериментальной отработке спутника проводились макетирование размещения бортовой аппаратуры, кабельной сети и механизмов; проверка на герметичность спутника после его сборки с помощью гелиевого течеискателя; отработка процессов сброса головного обтекателя и отделения спутника от ракеты-носителя (макетный образец спутника многократно стыковался и отстыковывался от РН с одновременным сбросом головного обтекателя); исследование теплового режима в целях определения реальных температур спутника. Экспериментальная отработка спутника подтвердила высокую надежность его конструкции, аппаратуры, что позволило принять решение о его запуске. Подготовка спутника к полету на полигоне проводилась в монтажно-испытательном корпусе технической позиции РН, где было организовано для этого специальное рабочее место. Все системы спутника подвергались проверке на функционирование.

Подготовка ракеты 8К71ПС на технической позиции шла под особым контролем и наблюдением, причем особое внимание уделялось контролю правильности прохождения команд на сброс головного обтекателя и отделение спутника.

На рассвете 3 октября 1957 года ракета, состыкованная со спутником, была бережно вывезена из монтажно-испытательного корпуса. Рядом шли создатели первого в мире космического комплекса. На стартовой позиции мощная стрела установщика подняла ракету вертикально. А затем топливо из железнодорожных цистерн начали перекачивать в баки ракеты.

После заправки топливом ракета весила 267 тонн. И громада ракеты перед стартом была изумительно красива. Она вся сверкала, покрывшись инеем.

4 октября 1957 года в 22:28 мск ярчайший всплеск света осветил ночную степь, и ракета с гулом ушла вверх. Ее факел постепенно слабел и скоро стал неразличим на фоне небесных светил. Первая космическая скорость, вычисленная еще Ньютоном, теперь, три столетия спустя, была впервые достигнута творением ума и рук человеческих.

ИСЗ отделился от второй ступени ракеты-носителя на 315-й секунде после старта. После отделения спутника начали работать передатчики и в эфир полетели знаменитые сигналы «Бип. бип. бип». Наблюдения на первых витках показали, что спутник вышел на орбиту с наклонением 65°6′, высотой в перигее 228 км и максимальным удалением от поверхности Земли 947 км. На каждый виток вокруг Земли он тратил 96 мин 10,2 с. 5 октября 1957 года в 1:46 спутник прошел над Москвой.

Русское слово «спутник» сразу вошло в языки всех народов мира. Аншлаги на первых полосах зарубежных газет тех исторических октябрьских дней 1957 года были полны восхищения подвигом нашей страны. «Величайшая сенсация века», «Воплощенная в жизнь заветная мечта человечества», «Окно во Вселенную открыли Советы», «Эта великая победа является поворотным пунктом в истории цивилизации», «Уже сейчас ясно, что 4 октября 1957 года навеки войдет в анналы истории» — вот некоторые из тогдашних заголовков мировой прессы.

Люди начали осознавать, что у человечества — один единый дом, одна планета, и есть цель, которая может сплотить все народы — изучение Земли на благо всех людей. Космическое пространство становилось ареной научного сотрудничества, и мировая наука обогащалась новыми бесценными данными. Советские ученые щедро делились полученными результатами со специалистами всех стран.

Первый в истории человечества спутник просуществовал как космическое тело сравнительно недолго — 92 суток, совершив 1440 оборотов вокруг Земли. 21 сутки из космоса шли сигналы первой рукотворной «Луны». Но их «эхо» слышно по сей день. Ведь это было началом великой эпохи практического освоения космоса.

Когда отмечалось 25-летие запуска первого спутника, президент Международной астронавтической федерации чехословацкий профессор Л. ПЕРЕК писал в газете «Известия»: «Первый спутник изменил жизнь на нашей планете. Как из одного ручейка рождаются могучие реки, так и первый спутник привел к рождению могучей реки практических применений в самых разных областях человеческой деятельности, к парадоксальному изменению многих научных представлений». Итальянский профессор Л. НАПОЛИТАНО сказал, что в наше время запуск первого спутника значит примерно то же самое, что для средних веков открытие Колумбом Америки. Тогдашний президент Международной астронавтической академии американец Ч. ДРАЙПЕР подчеркнул: «. образно можно сказать, что все огромное семейство современных космических аппаратов вывел за руку на орбиту первый советский спутник».

Источники: «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва», Изд-во РКК «Энергия», 1996 г.; «Космонавтика СССР», М.: Машиностроение, Планета, 1986 г.