День Гагарина

Сборник

Но прежде всего нужно было решить другую принципиальную задачу — выбрать способ возвращения корабля. Вариантов имелось несколько. О крыльях мы уже говорили. Был еще вариант торможения и посадки с помощью авторотирующих винтов, подобных вертолетным. Эта схема одно время очень нравилась Сергею Павловичу. Но расчеты показали, что эффективной работы от них добиться трудно.

В марте — апреле 1958 года сделали окончательный выбор: спуск должен быть баллистическим, без подъемной силы, с парашютной системой посадки. Анализ и расчеты показали, что этот способ наиболее прост.

Следующий шаг — выбор формы корабля, вернее, возвращаемой его части. Казалось бы, естественно возвращать на Землю весь корабль. Но в этом случае масса тепловой защиты и парашютной системы, которая зависела от размеров и массы возвращаемого

аппарата, получилась слишком большой. Нельзя допустить, чтобы теплозащита «съела» все запасы массы, необходимые для различного оборудования, обеспечения жизнедеятельности, топлива, для ориентации и посадки. Значит, размеры возвращаемой части космического корабля нужно свести к минимуму.

Так возникло понятие спускаемого аппарата. А что оставалось вне его? На долю отсека, названного приборно-агрегатным, приходилось все то, без чего мог жить космонавт и можно было обойтись в течение получаса спуска корабля с орбиты: тормозная двигательная установка с топливными баками, система управления, радиооборудование, телеметрия и пр.

Если приборный отсек мог иметь любую форму, которая вписывалась бы в габариты обтекателя ракеты, то спускаемый аппарат мог иметь конфигурацию только вполне определенную. Условия такие: достаточный объем, хорошая устойчивость на спуске и как можно меньший вес теплозащиты. При расчете траектории спуска, тепловых потоков, решении проблемы устойчивости надо было учесть аэродинамику на гиперзвуковых, околозвуковых и дозвуковых скоростях. Рассматривались различные конфигурации: конус с различными углами раскрыва и радиусами затупления, обратный конус, зонт, закругленные цилиндры и прочее.

Однажды мы стали анализировать полусферу, и вдруг пришла мысль: а почему, собственно, не взять сферу? И мы остановились на сфере.

Теперь это вполне может показаться тривиальным решением, но, по моему мнению, тогда это здорово упрощало задачу и помогло нам выиграть время. Дело не только в том, что сфера дает минимальную поверхность, а значит, близкий к минимуму вес теплозащиты при заданном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы проведения множества аэродинамических исследований, создания специальных методов расчета. Сфера была продута и просчитана, как говорится, вдоль и поперек. Все разгрызено и разжевано. Да и сами расчеты ее намного проще. Возьмите заостренное тело — в гиперзвуковом потоке надо считать косые скачки уплотнения, а на тупое тело, каким является сфера, садится прямой скачок, ударная волна отходит от тела, а за ней, то есть на поверхности тела, — дозвуковое обтекание. Все сравнительно просто.

Могло показаться, что точность посадки будет невысокой, а это было бы чревато опасностью потери спускаемого аппарата. Но расчеты убедили: точность получается в пределах допустимого — плюс-минус 300 километров. Учитывая равнинные пространства нашей страны, это не грозило какими-нибудь случайностями при посадке.

Другой вопрос: не окажутся ли при баллистическом спуске слишком высокими перегрузки, допустимы ли они для человека. Но и здесь расчеты показали, что при входе в атмосферу под углом 5–6 градусов перегрузки будут не более 9—10, причем продолжительность таковых перегрузок не более минуты. Согласно экспериментальным исследованиям авиационных медиков, проведенным еще в 40-х годах, такие перегрузки для тренированных людей считались вполне переносимыми. Конечно, чтобы не превысить допустимые значения, нужно было гарантировать необходимый угол входа аппарата в атмосферу. Но и это оказалось вполне достижимым, хотя систему ориентации аппарата перед включением двигателя на торможение предстояло еще создать.

Очень важно было исследовать динамику движения спускаемого аппарата. Вроде бы на первый взгляд сфера в полете должна кувыркаться. Но устойчивость ее обеспечивалась простым образом. При хотя бы небольшом смещении центра тяжести относительно геометрического центра сфера легко стабилизируется в потоке воздуха.

В апреле 1958 года мы нашли это решение, в мае провели все расчеты и проектную проработку основных проблем аппарата. Но окончательное решение принималось только Королевым после обсуждения. И вот однажды, в начале июня, приходит утром в отдел Тихонравов и говорит, что он договорился с Сергеем Павловичем о нашем ему докладе. Я тут же собрал все наброски, расчеты, и мы

отправились. Наш отдел тогда размещался в большом зале здания, примыкающего вплотную к заводским цехам. В первые годы своего существования в этом зале располагалась основная часть КБ Королева. И здесь я когда-то проходил стажировку. Забавно было: мы понимали, что «география» ничего не определяет, но все же чувствовали себя в связи с этим прямыми продолжателями того дела, которое здесь когда-то зарождалось. А теперь трехэтажное основное здание КБ находилось почти в пяти минутах ходьбы от нас. Мы шли с Михаилом Клавдиевичем и пытались спрогнозировать реакцию Главного на наши эскизы.

Помню приемную Сергея Павловича со старинными напольными часами. Качался маятник, и стрелки показывали около 10 часов. Вошли в кабинет. Это была довольно просторная комната с тремя окнами. В дальнем углу стоял письменный стол Королева, тоже старинный, на лапах. Вещей и книг на столе, как и в кабинете, было очень мало. У стены напротив окна — длинный стол, крытый зеленым сукном, во всю стену шкафы. Помню, что день был очень ясный. А может, так мне кажется теперь, потому что потом в этом кабинете мне большей частью доводилось быть вечерами или, по крайней мере, в предвечерние сумерки. Сергей Павлович встал из-за стола, подошел к нам, пожал руки. Встали мы втроем возле стола, расстелил я свои листы ватмана и миллиметровки на сукне (грузов никаких не нашлось, и Сергей Павлович и Михаил Клавдиевич придерживали листы руками) и стал излагать. Это был мой первый доклад Королеву.

На столе лежат диаграммы с изменением различных параметров траектории спуска во времени — перегрузки, скоростной напор, тепловые потоки. Наброски компоновок корабля — разрезы основных отсеков: где кресло, где приборные панели, основные блоки оборудования, люки и иллюминаторы. На других листах — варианты компоновки и результаты расчетов теплозащиты. Я докладываю, а Тихонравов время от времени реплики подает. Вот тут-то Королев и увидел главное в нашем проекте — сферу спускаемого аппарата. Неожиданно он вдруг с удовольствием стал потирать руки и приговаривать: «О, шар! Очень хорошо! Ведь это очень знакомое дело!» Докладывал я около получаса, в конце представил наши выводы, но где-то в середине уже почувствовал: Сергей Павлович явно одобрял нашу работу. Потом уселись за стол и стали обмениваться мнениями по частным вопросам. Подводя итоги, Королев сформулировал главный вывод: сделать пилотируемый спутник можно. Но сразу же потребовал: все основные проблемы нужно обсудить со специалистами — аэродинамиками, тепловиками, конструкторами, производственниками. А нам нужно поскорее готовить отчет. С этого момента Королев поверил в нашу группу, и нам была дана зеленая улица. Отчет потребовал сделать за два месяца, и мы почти управились в заданный срок, представив его в конце августа.

Но и тогда сомнения коллег полностью не отпали.

Некоторые думали, что нам не удастся уложиться в заданный вес, другие считали, что неправильно выбрана форма спускаемого аппарата, третьи сомневались в возможности обеспечить надежную теплозащиту.

В любом рассказе о создании новых машин, тем более летающих, всегда отчетливо звучит тема веса. В космической технике она приобретает характер решающий. Ведь каждый килограмм на орбите — это десятки килограммов начального веса ракеты на старте.

В пятьдесят девятом году на ракете, которая вывела на орбиту первые три спутника Земли, была установлена третья ступень с ЖРД [3] , созданным нашим КБ совместно с коллективом, который возглавлял С. А. Косберг. Это позволило повысить вес полезного груза, выводимого на околоземную орбиту, с 1,3 тонны до 4,5 тонны (эта же трехступенчатая ракета выводила на межпланетные траектории наши первые «лунники» весом до 300 килограммов). Третья ступень представляла новый шаг в развитии нашей ракетной техники — двигатель ее запускался не на Земле, а в верхних слоях атмосферы. Работы над установкой третьей ступени были начаты еще в 1958 году. Поэтому мы, естественно, знали, что нам может дать новая ракета-носитель, и с самого начала ориентировались на ее возможности.

3

ЖРД — жидкостно-реактивный двигатель.