Он сказал: "Поехали"

Техническая сторона полета Юрия Гагарина в космос

Первый полет человека в космос стал настоящим прорывом, подтвердив высокий научный и технический уровень СССР и ускорив развитие космической программы в США. Между тем, этому успеху предшествовала трудная работа над созданием межконтинентальных баллистических ракет, прародительницей которых стала разработанная в нацистской Германии "Фау-2".

Сделано в Германии

"Фау-2", известная также как V-2, Vergeltungswaffe-2, A-4, Aggregat-4 и "Оружие возмездия", была создана в нацистской Германии в начале 1940-х годов под руководством конструктора Вернера фон Брауна. Это была первая в мире баллистическая ракета. "Фау-2" поступила на вооружение вермахта в конце Второй мировой войны и использовалась преимущественно для нанесения ударов по городам Великобритании.

Немецкая ракета была одноступенчатой с жидкостным двигателем. Старт V-2 осуществлялся вертикально, а навигация на активном участке траектории осуществлялось автоматической гироскопической системой управления, в состав которой входили программные механизмы и приборы для измерения скорости. Немецкая баллистическая ракета была способна поражать объекты противника на расстоянии до 320 километров, а максимальная скорость полета V-2 достигала 1,7 тысячи метров в секунду. Боеголовка "Фау-2" оснащалась 800 килограммами аммотола.

Немецкие ракеты обладали малой точностью и были ненадежными, применялись в основном для запугивания мирного населения и заметного военного значения не имели. В общей сложности за время Второй мировой войны Германия произвела свыше 3,2 тысячи запусков "Фау-2". От этого оружия погибли около трех тысяч человек, преимущественно из числа мирного населения. Основным же достижением немецкой ракеты была высота ее траектории, достигавшая ста километров.

"Фау-2" является первой в мире ракетой, совершившей суборбитальный космический полет. По окончании Второй мировой войны образцы V-2 попали в руки победителей, которые на ее основе начали разрабатывать собственные баллистические ракеты. Программы, основанные на опыте "Фау-2", вели США и СССР, а позже и Китай. В частности, советские баллистические ракеты Р-1 и Р-2, созданные Сергеем Королевым, в конце 1940-х годов базировались именно на конструкции "Фау-2".

Опыт этих первых советских баллистических ракет в дальнейшем был учтен при создании более совершенных межконтинентальных Р-7, надежность и мощность которых были настолько велики, что их стали использовать не только в военной, но и космической программе. Справедливости ради стоит отметить, что фактически СССР своей космической программой обязан самой первой "Фау-2", выпущенной в Германии, с картинкой из фильма 1929 года "Женщина на Луне", нарисованной на фюзеляже.

Межконтинентальное семейство

В 1950 году Совет Министров СССР принял постановление, в рамках которого начались научно-исследовательские работы в области создания баллистических ракет с дальностью полета в пять-десять тысяч километров. Изначально в программе участвовали больше десяти различных конструкторских бюро. В 1954 году работы по созданию межконтинентальной баллистической ракеты были поручены Центральному конструкторскому бюро №1 под руководством Сергея Королева.

К началу 1957 года ракета, получившая обозначение Р-7, а также испытательный комплекс для нее в районе поселка Тюра-Там были готовы, и начались испытания. Первый запуск Р-7, состоявшийся 15 мая 1957 года, оказался неудачным - вскоре после получения команды на запуск в хвостовом отсеке ракеты возник пожар, и ракета взорвалась. Повторные испытания состоялись 12 июля 1957 года и также были неудачными - баллистическая ракета отклонилась от заданной траектории и была уничтожена. Первая серия испытания была признана полностью проваленной, а в ходе расследований были выявлены конструктивные недостатки Р-7.

Следует отметить, что неполадки были устранены довольно быстро. Уже 21 августа 1957 года был произведен успешный запуск Р-7, а 4 октября и 3 ноября этого же года ракета уже была использована для запуска первых искусственных спутников Земли.

Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Первая ступень представляла собой четыре конических боковых блока длиной 19 метров и наибольшим диаметром три метра. Они располагались симметрично вокруг центрального блока, второй ступени. На каждом блоке первой ступени были установлены двигатели РД-107, созданные ОКБ-456 под руководством академика Валентина Глушко. Каждый двигатель имел шесть камер сгорания, две из которых использовались как рулевые. РД-107 работал на смеси жидкого кислорода и керосина.

В качестве двигателя второй ступени использовался РД-108, конструктивно основанный на РД-107. РД-108 отличался большим количеством рулевых камер и был способен работать дольше силовых установок блоков первой ступени. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания.

В целом, конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на основе межконтинентальной баллистической ракеты было создано целое семейство ракет-носителей. Речь идет о таких ракетах, как "Спутник", "Восток", "Восход" и "Союз". Этими ракетами осуществлялся вывод на орбиту искусственных спутников земли. На ракетах этого семейства свой первый полет в космос осуществили легендарные Белка и Стрелка и космонавт Юрий Гагарин.

"Восток"

Трехступенчатая ракета-носитель "Восток" из семейства Р-7 широко использовалась на первом этапе космической программы СССР. В частности, с ее помощью на орбиту были выведены все космические аппараты серии "Восток", космические аппараты "Луна" (с индексами от 1А, 1В и до 3), некоторые спутники серий "Космос", "Метеор" и "Электрон". Разработка ракеты-носителя "Восток" началась в конце 1950-х годов.

Первый запуск ракеты, осуществленный 23 сентября 1958 года, оказался неудачным, как и большинство других пусков первого этапа испытаний. В общей сложности, на первом этапе были произведены 13 запусков, удачными из которых были признаны лишь четыре, включая полет собак Белки и Стрелки. Последующие запуски ракеты-носителя, также созданной под руководством Королева, были преимущественно успешными.

Как и у Р-7, первая и вторая ступени "Востока" состояли из пяти блоков (от "А" до "Д"): четырех боковых длиной 19,8 метра и наибольшим диаметром 2,68 метра и одного центрального длиной 28,75 метра и наибольшим диаметром 2,95 метра. Боковые блоки располагались симметрично вокруг центрального второй ступени. В них использовались уже проверенные жидкостные двигатели РД-107 и РД-108. В состав третьей ступени входил блок "Е" с жидкостным двигателем РД-0109.

Каждый двигатель блоков первой ступени имел тягу в пустоте в один меганьютон и состоял из четырех основных и двух рулевых камер сгорания. При этом каждый боковой блок оснащался дополнительными воздушными рулями для управления полетом на атмосферном участке траектории. Ракетный двигатель второй ступени обладал тягой в пустоте в 941 килоньютон и состоял из четырех основных и четырех рулевых камер сгорания. Силовая установка третьей ступени была способна обеспечивать тягу в 54,4 килоньютона и имела четыре рулевых сопла.

Установка запускаемого в космос аппарата производилась на третьей ступени под головным обтекателем, защищавшим его от неблагоприятного воздействия при прохождении через плотные слои атмосферы. Ракета "Восток" стартовой массой до 290 тонн была способна выводить в космос полезный груз массой до 4,73 тонны. В целом полет проходил по следующей схеме: зажигание двигателей первой и второй ступеней производилось одновременно на земле. После того как заканчивалось топливо в боковых блоках, они отделялись от центрального, продолжавшего свою работу.

После прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывался головной обтекатель, а затем происходило отделение второй ступени и запуск двигателя третьей ступени, который отключался с отделением блока от космического аппарата после достижения расчетной скорости, соответствующей выведению корабля на заданную орбиту.

"Восток-1"

Для первого запуска человека в космос использовался космический корабль "Восток-1", созданный для осуществления полетов по околоземной орбите. Разработка аппарата серии "Восток" началась в конце 1950-х годов под руководством Михаила Тихонравова и завершилась в 1961 году. К этому времени было произведено семь испытательных запусков, включая два с манекенами человека и подопытными животными. 12 апреля 1961 года космический корабль "Восток-1", запущенный в 9:07 утра с космодрома Байконур, вывел на орбиту летчика-космонавта Юрия Гагарина. Аппарат выполнил один виток вокруг Земли за 108 минут и совершил посадку в 10:55 в районе деревни Смеловка Саратовской области.

Масса корабля, на котором человек впервые отправился в космос, составляла 4,73 тонны. "Восток-1" имел длину 4,4 метра и максимальный диаметр 2,43 метра. В состав "Востока-1" входил сферический спускаемый аппарат массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 метра и конический приборный отсек массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 метра. Масса теплозащиты составляла около 1,4 тонны. Все отсеки были соединены между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков.

В состав аппаратуры космического корабля входили системы автоматического и ручного управления полетом, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, электропитания, терморегулирования, приземления, связи, а также радиотелеметрическая аппаратура для контроля за состоянием космонавта, телевизионная система, система контроля параметров орбиты и пеленгации аппарата, а также система тормозной двигательной установки.

Вместе с третьей ступенью ракеты-носителя "Восток-1" весил 6,17 тонны, а их совместная длина составляла 7,35 метра. Спускаемый аппарат был оснащен двумя иллюминаторами, один из которых размещался на входном люке, а второй - у ног космонавта. Сам космонавт размещался в катапультируемом кресле, в котором он должен был покидать аппарат на высоте семи километров. Была также предусмотрена возможность совместной посадки спускаемого аппарата и космонавта.

Любопытно, что на "Востоке-1" имелся и прибор для определения точного местоположения корабля над поверхностью Земли. Он представлял собой небольшой глобус с часовым механизмом, который и показывал местоположение корабля. При помощи такого прибора космонавт мог принять решение о начале маневра на возвращение.

Схема работы аппарата при выполнении приземления была такова: в конце полета тормозная двигательная установка замедляла движение "Востока-1", после чего происходило разделение отсеков и начиналось отделение спускаемого аппарата. На высоте семи километров космонавт катапультировался: его спуск и спуск капсулы осуществлялись на парашютах раздельно. Так должно было быть по инструкции, но при завершении первого полета человека в космос почти все прошло совершенно иначе.