Пятьдесят лет назад, 12 апреля 1961 года, человечество в целом в лице Юрия Алексеевича Гагарина обрело возможность оторваться от Земли.
Космодром
....Разработка пилотируемого корабля началась 22 мая 1959 года. Примечательно, что, согласно этому постановлению, бюро Королёва должно было проектировать не только пилотируемый корабль, но и унифицированный с ним автоматический спутник-разведчик «Зенит» - из-за этого «Восток» был на многие годы засекречен, данные о его виде и компоновке в открытой печати не публиковались.
Проектированием «Востока» занималась группа под руководством инженера и будущего космонавта Константина Петровича Феоктистова. Никто в конце 1950-х не знал, как должен выглядеть пилотируемый космический корабль. Известно было только, что наибольшую угрозу для жизни пилота будет представлять возвращение на Землю. Быстрое торможение в плотных слоях атмосферы могло вызвать десятикратную перегрузку. Поэтому изначально конструкторы проектировали аппарат в виде конуса - он мог планировать и тем самым снижать перегрузку вдвое. Однако испытания на добровольцах показали, что тренированный человек вполне способен выдержать десятикратную перегрузку, поэтому Феоктистов предложил необычное решение - сделать корабль шарообразным, подобно первому спутнику. Такая форма хорошо была известна специалистам по аэродинамике, а потому не требовала дополнительных исследований. Но изготовить весь корабль в виде шара не позволяли габариты ракеты, поэтому его разделили на две части: сферический спускаемый аппарат, в котором находился пилот, и приборный отсек, остававшийся после разделения в космосе.
«Восток» не мог менять орбиту, её параметры задавались запуском, поэтому управление сводилось только к одному манёвру - торможению в космосе и снижению в атмосфере. Для осуществления этого манёвра в приборном отсеке помещалась тормозная двигательная установка ТДУ-1 конструкции Алексея Михайловича Исаева. Установка работала на самовоспламеняющемся топливе и без дублирования должна была обеспечить бесперебойный запуск в условиях вакуума. Эту сложнейшую техническую задачу решили блестяще - ТДУ-1 ни разу не подвела. Но на случай неисправности орбита корабля подбиралась такой, чтобы он мог самостоятельно сойти с неё за счёт естественного торможения в высших слоях атмосферы.
Чтобы торможение не обернулось ускорением, корабль должен быть правильно ориентирован в пространстве. Для этого на «Востоке» реализовали две схемы ориентации.
Автоматическая ориентация запускалась либо по команде с Земли, либо бортовым программно-временны`м устройством или же пилотом. Корабль летел по направлению вращения Земли, с запада на восток. Соответственно для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу. Поэтому на приборно-агрегатном отсеке разместили солнечный датчик из трёх фотоэлементов (прибор «Гриф»). Управляя набором микродвигателей, работающих на сжатом азоте, система ориентации разворачивала корабль так, чтобы от фотоэлементов шёл максимальный ток. Выбранное направление поддерживали гироскопы. Перед выдачей импульса торможения система проходила тест: если в течение минуты заданная ориентация строго выдерживалась, начинала работать ТДУ-1. Сам процесс ориентации занимал несколько минут, но не больше получаса.
В случае отказа системы ориентации пилот мог перейти на ручное управление. Для него разработали необычную оптическую систему - в иллюминатор, расположенный под ногами, встраивался ориентатор «Взор», включающий два кольцевых зеркала-отражателя, светофильтр и стекло с сеткой. Лучи, идущие от линии горизонта, попадали на первый отражатель и далее через стёкла иллюминатора проходили на второй отражатель, который направлял их через стекло с сеткой на глаз космонавта. При правильной ориентации корабля космонавт периферийным зрением видел во «Взоре» изображение линии горизонта в виде концентрического кольца. Направление полёта корабля определялось по «бегу» земной поверхности: при правильной ориентации она совпадала с курсовыми стрелками, нанесёнными на стекло иллюминатора.
При проектировании рассматривалось несколько вариантов посадки. Изначально Королёв предлагал использовать авторотацию (то есть установить на спускаемом аппарате вертолётные лопасти), но затем всё-таки остановились на парашютах. Были опасения, что входной люк спускаемого аппарата окажется «заварен» или удар при приземлении будет очень сильным. Поэтому в окончательном виде схема посадки предусматривала катапультирование пилота вместе с креслом на высоте 7 км по команде барометрического реле и отдельное приземление.
Разумеется, все эти и другие системы корабля требовали испытаний в космосе, и 15 мая 1960 года на орбиту отправился прототип «Востока» - корабль «1КП» без теплозащиты и системы жизнеобеспечения. Запуск прототипа (официальное название - Первый космический корабль-спутник) прошёл успешно. Через четыре дня по сигналу с Земли была дана команда на включение двигательной установки. Однако подвела система ориентации. Вместо того чтобы затормозить, корабль разогнался и поднялся на более высокую орбиту. Он оставался там до 1965 года. Если бы на борту находился пилот, его гибель была бы неизбежна.
28 июля 1960 года стартовал более совершенный «Восток» («1К» № 1), в спускаемом аппарате которого поместили контейнер с собаками Лисичкой и Чайкой. Из-за взрыва камеры сгорания одного из боковых блоков ракета развалилась на части, упав на территорию полигона. Собаки погибли. Королёв тяжело переживал эту катастрофу - рыжая Лисичка была его любимицей.
Через три недели, 19 августа, удалось запустить на орбиту корабль «1К» № 2 (Второй космический корабль-спутник) с Белкой и Стрелкой. На этот раз всё прошло гладко. Собаки чувствовали себя превосходно и даже облаяли пролетавший мимо американский спутник «Echo-1». Прекрасно отработала и тормозная двигательная установка - спускаемый аппарат «1К» приземлился в 10 км от расчётной точки.
Вдохновлённые успехом, ракетчики назначили запуск пилотируемого корабля «Восток» на декабрь 1960 года. Однако выполнению плана помешала трагедия. 24 октября 1960 года на 41-й площадке полигона Тюра-Там взорвалась межконтинентальная ракета Р-16. В огне погибли 92 человека, включая главнокомандующего ракетными войсками маршала Митрофана Ивановича Неделина. Траурные мероприятия, расследование причин катастрофы и ликвидация её последствий заняли время.
Возобновление испытаний обернулось новыми проблемами. 1 декабря 1960 года на орбиту вышел корабль «1К» № 5 (Третий космический корабль-спутник) с собаками Пчёлкой и Мушкой на борту. Корабль отработал отлично, но траектория спуска оказалась слишком пологой. И поскольку на корабле была установлена система подрыва, которая создавалась специально, чтобы в случае падения на территорию потенциального противника уничтожить корабль со всем оборудованием, из-за отклонения траектории от расчётной система подорвала корабль.
Запуск «1К» № 6 состоялся через три недели - 22 декабря 1960 года. «Пассажирами» были собаки Жемчужная и Жулька. Из-за сбоя в третьей ступени корабль до орбиты не добрался, а приземлился в Красноярском крае. Через четыре дня его отыскали и вскрыли - к радости ракетчиков, собаки выжили.
Первый корабль серии «3КА» (Четвёртый космический корабль-спутник) удалось запустить только 9 марта 1961 года. Катапультируемое кресло пилота занял манекен «Иван Иванович» в скафандре, в грудной и брюшной полости которого находились клетки с мышами и морскими свинками. В некатапультируемой части спускаемого аппарата разместили контейнер с собакой Чернушкой. При входе в атмосферу спускаемый аппарат не отделился от приборного отсека, что могло обернуться гибелью корабля. Однако благодаря высокой температуре при торможении кабель-мачта, соединяющая отсеки, сгорела, и разделение произошло. Этот сбой привёл к перелёту расчётной точки на 412 км. Однако испытания признали успешными, а риск для будущего космонавта - допустимым.
Полёт
В 11:07 по местному времени (в 9:07 по московскому декретному времени) ракета-носитель 8К72К с кораблём «Восток» стартовала.
В момент отрыва от комплекса Юрий Гагарин воскликнул: «Поехали!» - и этот короткий возглас навсегда вошёл в историю. По одной из версий, это неуставное словечко Гагарин подхватил от знаменитого лётчика-испытателя Марка Лазаревича Галлая, участвовавшего в подготовке космонавтов.
Через одиннадцать минут после старта Гагарин уже был на орбите. Изначально на Земле решили, что параметры орбиты близки к расчётным - с апогеем в 230 км. Однако на самом деле «Восток» вышел на орбиту с апогеем 327 км. Расчётная высота выбиралась с тем прицелом, что, если тормозная двигательная установка откажет, корабль за счёт естественного торможения сам сойдёт с орбиты в течение пяти-семи суток. Сход с реальной орбиты занял бы не меньше двух недель - к тому времени космонавт был бы мёртв. Это стало первой, но не последней проблемой полёта.
В полёте Юрий Гагарин поддерживал связь с научно-измерительными пунктами полигона Тюра-Там (позывной «Заря-1»), НИП-12 в Колпашево Томской области («Заря-2») и НИП-6 в Елизове Камчатской области («Заря-3»).
Выйдя из зоны связи камчатского пункта, «Восток» вскоре прошёл над Гавайскими островами, пересёк Тихий океан, обогнул с юга мыс Горн и приблизился к Африке.
Юрий Гагарин чувствовал себя прекрасно, о чём постоянно докладывал измерительным пунктам. Попробовал космическую еду (щавелевое пюре с мясом, мясной паштет и шоколадный соус) и консервированную воду, подтвердив предположение учёных, что с питанием на орбите не должно возникнуть серьёзных проблем. За космонавтом можно было наблюдать с помощью видиконной камеры системы «Селигер», установленной в кабине. Она передавала всего 100 строк при 10 кадрах в секунду, изображение получалось размытым, однако его вполне хватало, чтобы оценить состояние пилота «Востока».
Гагарин наблюдал Землю, звёзды и космическое пространство, регистрировал показания приборов, надиктовывая их на бортовой магнитофон и записывая в бортжурнал. В невесомости от космонавта «уплыл» карандаш, и писать стало нечем. В магнитофоне задолго до окончания полёта закончилась плёнка - Гагарин вручную перемотал её на середину и продолжил запись; из-за этого информация о середине полёта (с 09:27 до 10:03 по московскому времени) на плёнке отсутствует.
Поскольку полёт был одновитковым, сразу после отделения корабля от ракеты-носителя включилось программно-временно`е устройство «Гранит-5В», которое в 09:57 запустило автоматическую систему ориентации. Когда корабль был сориентирован по Солнцу, в 10:25 прошло включение тормозной двигательной установки. Двигатель должен был отработать
41 секунду, но он выключился на секунду раньше из-за окончания горючего (причина - залипание клапана, часть горючего попала в полость разделительного мешка, а не в камеру сгорания). В результате магистрали наддува двигателя остались открытыми и в них под давлением 60 атмосфер стал поступать азот, что привело к закрутке корабля со скоростью 30°/с.
Юрий Гагарин описывал это так: «Получился “кордебалет”: голова-ноги, голова-ноги с очень большой скоростью вращения. Всё кружилось. То вижу Африку, то горизонт, то небо. Только успевал закрываться от Солнца, чтобы свет не падал в глаза. Я поставил ноги к иллюминатору, но не закрывал шторки. Мне было интересно самому, что происходит. Я ждал момента разделения. Разделения нет...»
Досрочное отключение тормозной установки нарушило штатную схему, и команда на автоматическое разделение спускаемого аппарата и приборного отсека оказалась не выполнена. Ситуация сложилась уникальная, и Гагарин не мог оценить, насколько велика опасность такого развития событий. Однако Юрий Алексеевич не запаниковал. Он засёк время по часам, продолжая с любопытством следить за происходящим. Мигали окошки прибора контроля режима спуска, корабль вращался. Гагарин понял, что перелёт расчётного места посадки неизбежен - как и в случае с собаками, но, прикинув «на пальцах», решил, что сядет на территорию СССР. Поэтому не стал сообщать на Землю о внезапных проблемах.
Через десять минут после импульса тормозной установки отсеки корабля всё-таки разделились. Произошло это над Средиземным морем, на высоте 130 км - по резервной схеме от термодатчиков.
По мере движения в атмосфере вращение стало замедляться, а перегрузки плавно нарастать. Кабина озарилась ярко-багровым светом, который проникал даже сквозь опущенную шторку «Взора». Гагарин услышал потрескивание - он не знал, откуда идёт этот звук, но предположил, что таким эффектом сопровождается тепловое расширение оболочки аппарата. Ещё в воздухе ощущался лёгкий запах гари. Потом о мелких неприятностях пришлось забыть, потому что перегрузки возросли до 10 единиц и в глазах у космонавта «посерело». Продолжалось это несколько секунд, после чего перегрузки начали плавно и быстро спадать.
Катапультирование прошло на высоте 7 км. На спуске в дополнение к основному по неизвестной причине раскрылся запасной парашют. В этот момент Гагарин должен был открыть клапан дыхания - скафандр «СК-1» не снабжён баллонами, а потому конструкторы предусмотрели для космонавта возможность дышать окружающим воздухом. Но шарик клапана оказался прикрыт демаскирующей оболочкой, и Юрий Алексеевич потратил шесть минут на то, чтобы справиться с ним.
В остальном посадка в районе деревни Смеловка Саратовской области, на берегу Волги, прошла нормально. Расчётное место приземления находилось восточнее Куйбышева (Самары), но «Восток», вопреки ожиданиям, сел не с перелётом, а с недолётом.
В эфире прозвучало торжественное сообщение ТАСС: «В 10 часов 55 минут московского времени советский корабль “Восток” совершил благополучную посадку в заданном районе Советского Союза». О раздельном приземлении корабля и космонавта не сообщалось, а впоследствии информацию о катапультировании засекретили - это было необходимо, чтобы Международная аэронавтическая федерация (ФАИ) зарегистрировала рекорды высоты и скорости, установленные Юрием Гагариным в ходе полёта.
Первыми увидели Гагарина на Земле жена лесника Анна Акимовна Тахтарова с внучкой Ритой. Старушка и девочка испугались при виде человека в странном костюме, но космонавт сразу поднял руки и закричал: «Свой, свой, советский! Не бойтесь! Идите сюда!» Затем с полевого стана прибежали механизаторы колхоза имени Шевченко. Ещё через несколько минут на автомашине «ЗиЛ-151» прибыл майор Ахмед Гасиев, который и доставил космонавта в ракетный дивизион в деревне Подгорье.
По телефону Гагарин связался с командиром дивизии ПВО и доложил: «Прошу передать Главкому ВВС: задачу выполнил, приземлился в заданном районе, чувствую себя хорошо, ушибов и поломок нет. Гагарин». Пообщавшись с офицерами и солдатами дивизиона, Юрий Алексеевич в сопровождении Гасиева поехал к кораблю. На пути их обнаружил вертолёт «Ми-4» поисковой группы. На нём космонавта доставили в Энгельс, а оттуда самолётом - в Куйбышев.
Так завершился полёт Гагарина на «Востоке». Началась новая эра, новая история. Впереди были одиночные и групповые полёты, выходы в открытый космос, стыковки и расстыковки, строительство орбитальных станций и высадки на Луну.
Мы пока не знаем, куда приведёт землян эта незримая дорога в небе. Но одно можно сказать наверняка: космос будет нашим! И Юрий Алексеевич Гагарин первым доказал, что самые фантастические мечты могут когда-нибудь стать реальностью.
http://www.nkj.ru/archive/articles/19302/