Андрей Геращенко: первый искусственный спутник Земли!

Андрей Геращенко: первый искусственный спутник Земли!  04.10.2014 21:37

4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут по московскому времени с космодрома «Байконур» стартовала ракета-носитель с первым в мире искусственным спутником земли. Спутник успешно был отделён от последней ступени РН пружиной (конус ракеты был отброшен) и доставлен на орбиту, расправил свои усики-антенны и над планетой зазвучало знаменитое «бип-пип». Сотни тысяч радиолюбителей приникли к свои приёмникам, люди с заходом солнца пристально всматривались в небо, пытаясь разглядеть крошечную искорку. Дорога в космос была открыта.

Константин Эдуардович Циолковский мечтал о мирном развитии человечества, но действительность оказалась куда более прозаической и далёкой от идей гуманизма. После окончания самой страшной в истории человечества второй мировой войны США активно вели разработки нового сверхоружия – атомной бомбы, которая должна была позволить им диктовать свои условия и Советскому Союзу, и всему миру. Советский Союз, ценой неимоверных жертв победивший фашистскую Германию, вновь оказался в серьёзной опасности. США могли доставить атомные заряды на территорию СССР самолётами, потому что американские войска находились в Западной Европе. Советский Союз был лишён такой возможности – США защищали океаны и далёкое расстояние.

Во многом это обстоятельство противостояния начального периода «холодной войны» между двумя сверхдержавами – США и СССР, и предопределило характер развития космических программ обоих государств. Однако было бы неверным сводить всё сугубо к военному противостоянию. Важно было и техническое соперничество двух идеологических противников, а также и достижение преимущества и первенства в прорывных космических технологиях, которые затем использовались и на Земле.

После окончания второй мировой войны и США, и СССР получили в своё распоряжение разработки фашистов в области ракетостроения – «Фау» и «Фау-2». Кроме того, США заполучили в своё распоряжение и самих немецких разработчиков. В этих условиях СССР необходимо было в срочном порядке провести собственные разработки, использовав имеющиеся немецкие, чтобы ликвидировать отставание от США, где более сотни немецких специалистов под руководством главного немецкого конструктора ракет В. Фон Брауна (он их лично и отобрал для продолжения работ) практически без какого либо перерыва продолжали исследования программы «Фау».

В мае 1946 года в СССР было принято решение о создании баллистических ракет. 9 августа приказом министра вооружения СССР Д.Ф.Устинова главным конструктором по созданию баллистических ракет был назначен Сергей Павлович Королёв.

Серёжа Королёв родился 12 января 1907 года в Житомире в семье учителя русской словесности П.Я.Королёва. Уже в ранние школьные годы Серёжа выделялся своим интересом к авиационной технике, которая тогда делала ещё только свои первые шаги. Мальчика интересовали мельчайшие технические детали, поэтому вовсе не удивительно, что в возрасте 17 лет Сергей Королёв разработал собственную оригинальную конструкцию, которую он назвал «безмоторный самолёта К-5».

Уже после революции в 1924 году Сергей Королёв поступил в Киевский политехнический институт по профилю авиационной техники. Там же Королёв стал и спортсмено
м-планеристом. В 1926 году Королёв перевёлся в Московское высшее техническое училище (МВТУ), где начинает серьёзную инженерную деятельность, спроектировав и построив планеры «Коктебель», «Красная Звезда». Лёгкий самолёт СК-4 был специально задуман для того, чтобы поставить рекорд дальности полёта. Таким образом, с юных лет Сергей Королёв выделялся тем, что не был простым подражателем – он смело смотрел вперёд, стремился сделать так, чтобы любой его проект или опережал или соответствовал лучшим мировым наработкам.

В Москве Королёв всё больше увлекался полётами в стратосфере и принципами реактивных двигателей. Он с большим вниманием и интересом читал работы К.Э.Циолковского, делал свои уточняющие расчёты. С.П.Королёв и Ф.А.Цандлер в сентябре 1931 года добились создания Группы изучения реактивного движения, которая в 1932 году стала государственной научно-конструкторской лабораторией. Были созданы и запущены первые советские жидкостные баллистические ракеты (БР) ГИРД-09 и ГИРД-10.

В 1933 году С.П.Королёв становится заместителем директора созданного Реактивного НИИ, но из-за разногласий с директором уходит на меньшую должность и там создаёт и испытывает две крылатые ракеты – с пороховым двигателем и дальнобойную – с жидкостным ракетным. Таким образом, С.П.Королёв ещё до войны продвинулся в создании ракет гораздо дальше немцев.

Тридцатые годы ХХ века были сложным временем. Людей по доносам и ложным обвинениям бросали в тюрьмы. По такому 
ложному обвинению в 1938 году был арестован и осуждён на десять лет и Сергей Павлович Королёв. Нужно ли говорить, какой удар был нанесён по советскому ракетостроению?!

Впрочем, разбрасываться учёными и конструкторами такого уровня б
ыло бы просто преступно и осенью 1940 года Королёва перевели в одну из «шарашек» - ЦКБ-29 НКВД СССР, где под руководством А. Н. Туполева прямо в заключении происходило создание и производство новых вооружений. Заключённые конструкторы, довольствуясь мизерными пайками, находясь под неусыпным наблюд
ением тюремной охраны, вели серьёзнейшие разработки. Обещанной для них наградой было возвращение к семье и родным, в которое многие, находясь годы в «шарашках», перестали даже верить. Такая «шарашка» хорошо описана А.Солженицыным в его романе «В круге первом». При недовольстве руководства или отказе работать их могли сослать на лесоповал. Но всё же руководство НКВД, создав «шарашки», сделало много и для отечественной науки – репрессии шли своим чередом и без «шарашек» лучшие учёные и конструкторы просто бессмысленно погибли бы от голода, холода и лишений в общих лагерях.

В 1942 году Королёва перевели в ОКБ НКВД СССР при Казанском авиазаводе №16. Королёв разрабатывал там реактивные двигатели для использования в авиации.

После окончания войны Сергей Павлович Королёв непосредственно в Германии в исследовательском центре «Нордхаузен» изучает ракету «Фау-2» и немецкие разработки. Он понимает, что годы, которые он провёл в заключении и не занимался проектированием ракет, позволили немцам уйти вперёд. Но, работая в «шарашках», Сергей Павлович всё равно был в курсе многих разработок, поэтому сразу же отметил как положительные моменты «Фау-2», так и её недостатки. Королёв знал, как сделать ракету лучше немецкой, но проблема была в том, что в любом случае было необходимо провести множество расчётов и испытаний, а на это требовалось время. Уже первые приблизительные расчёты Королёва показали, что можно создать баллистическую ракету дальностью до 600 километров, что значительно превосходило возможности «Фау-2».
После назначения в 1946 году Сергея Павловича Королёва главным конструктором в СССР было проведено 11 пусков собранных из захваченных у немцев ракет «Фау-2». Королёв сразу же заметил их серьёзные недостатки – устаревшие подвесные баки, неотделяющаяся головная часть, большая погрешность управления, излишняя сложность отдельных узлов (Сергей Павлович сразу же заметил, что их можно сделать проще), приводящая к снижению надёжности самой ракеты. Началась эпоха соперничества а во многих отношениях и противостояния двух гениев ракетостроения – Сергея Павловича Королёва и Вернера фон Брауна.

В итоге Королёв принял решение создать усовершенствованный аналог «Фау-2» для накопления опыта промышленного производства и испытания ракет в СССР, но параллельно вести работу над изготовлением принципиально новой ракеты сдальностью полёта до 3 000 километров. Для всего этого требовался серьёзный промышленный потенциал – было задействовано 13 НИИ и КБ и трудовые коллективы 35 заводов.

В 1948 году Королёв начинает разработку аналога «Фау-2» - ракеты «Р-1». Он добивается того, что в СССР осваивается весь процесс производства ракет. После ряда испытаний «Р-1» в 1950 году поступила на вооружение. Она не была простой копией «Фау-2» и превосходила свою немецкую предшественницу по точности управления и надёжности, однако неотделяемая головная часть и сравнительно низкая удельная тяга двигателя оставались существенными недостатками.

Не все знают, что часто рисуемая художниками (особенно в ХХ веке) классическая ракета с крыльями внизу – это и есть портрет «Фау-2» и «Р-1». Но Королёв стремится идти дальше и одновременно разрабатывает ракету «Р-2» с предполагаемой дальностью полёта 600 километров. У «Р-2» была более удобная компоновка, несущий бак горючего и, что куда более важно, отделяющаяся головная часть. Уже в 1951 году «Р-2» поступила на вооружение.

В это же время С.П.Королёв дорабатывает и свой проект ракеты «Р-3» с дальностью полёта до 3 000 километров, начатый ещё в 1949 году. Но в процессе испытаний конструктор убеждается, что можно пойти ещё дальше – к разработке межконтинентальных ракет. Основой для этого послужили работы К.Э.Циолковского и идеи великого учёного об использовании многоступенчатых ракет. Королёв и его соратники проводят многочисленные расчёты и испытания, отрабатывают различные варианты и схемы – двуступенчатая ракета с поперечным делением ступеней (тандем), двуступенчатая ракета с продольным делением (пакет), двуступенчатая ракета с запаздывающим включением двигателей и двуступенчатая ракета с продольным делением «питающей» схемы. Вот что писал по этому поводу сам С.П.Королёв: «Составная ракета является сложной и громоздкой конструкцией. Отрицательным моментом в составной ракете является особенно то обстоятельство, что каждая составляющая ракета есть самостоятельная ракета, которую нужно сконструировать, отработать и отработать. Этими недостатками не обладает другая схема составных ракет, называемая «пакетом»… Схема пакета ракет была разработана К.Э.Циолковским. Он предполагал этим методом достичь очень больших скоростей и дальностей полёта. Схема, предложенная Циолковским, очень приблизительна, и потребуются сложные и тяжёлые устройства для перекачки топлива, причём несомненно, что мгновенная перекачка топлива невозможна…».

В 1953 году в СССР было принято решение о создании межконтинентальной баллистической ракеты (МБР). Предстояло решить серьёзные технические проблемы – создание тонкостенной ракеты, состоящей почти целиком из топлива, управляемость на огромных расстояний, выход ракеты за пределы атмосферы и защита боевого заряда от нагревания при возвращении в атмосферу и множество других сложнейших инженерных задач.
Исследования по возможности запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) с помощью ракет, разрабатываемых С.П.Королёвым, проводила группа М.К.Тихонравова. В 1950 году этой группой была подготовлена предварительная научная работа «Исследования по искусственному спутнику Земли». В своём отчёте в Академию наук СССР С.П.Королёв, который к этому времени был уже её членом-корреспондентом, полагал, что эскизные материалы по запуску первого ИСЗ с использованием разработок М.К.Тихонравова могут быть готовы к концу 1956 года.
С.П.Королёв всячески поддерживал М.К.Тихонравова и тот в 1956 году с частью своих сотрудников перешёл в ОКБ, возглавляемое Сергеем Павловичем. В июле 1956 года утвердили эскизный проект первого ИСЗ.
Изначально предполагалось, что масса первого ИСЗ будет примерно 1 250 кг. Только на электропитание отводилось 450 кг., немало массы забирали и антенны.

Но проблема была в том, что разрабатываемая С.П.Королёвым ракета-носитель (РН), создаваемая на базе также разрабатываемой МБР, просто не могла сообщить такому массивному спутнику первую космическую скорость.

Думаю, что читателю понятно, что гораздо проще уменьшить размеры поднимаемого груза (в данном случае ИСЗ), нежели увеличить мощность ракеты. Казалось бы, можно просто механически сделать ракету больше. Однако на самом деле все части ракеты сбалансированы и при простом увеличении, например, её массы или высоты нужно тщательно просчитывать и изменять сотни и даже тысячи других параметров. Иными словами, просто механически увеличить всё в ракете, например, в два раза, просто невозможно – такая ракета вовсе не полетит или вскоре упадёт или даже взорвётся при старте или в полёте (как и уменьшенная, например, ровно в 2 раза). У разных по массе и размеру ракет совершенно разными будут и другие элементы.

Именно поэтому началась борьба за уменьшение массы ИСЗ. Чтобы быть спутником, аппарат, запущенный на орбиту, должен получать и передавать информацию, то есть иметь связь с Землёй – это не мог быть простой шар или же какое-то иное тело.

В конце 1956 года М.К.Тихонравов предложил выход – уменьшить массу спутника до 80 кг. Однако произведённые расчёты показали, что минимальная масса будет не менее 300 кг. (80 кг. должны были весить одни антенны). Тогда было решено пойти по пути упрощения и взять за основу концепцию простейшего спутника (ПС). Именно ПС и предстояло стать первым ИСЗ.

В итоге первый советский ИСЗ стал представлять из себя шар диаметром 54 см. и массой 83,6 кг. На его внешней поверхности были установлены 4 антенны (одна пара чуть длиннее – по 2,9 метра, а вторая – чуть короче, по 2,4 метра).Антенны могли поворачиваться на некоторый угол после отделения ИСЗ от РН. Корпус в виде двух тонкостенных полусферических оболочек, которые соединялись при сборке ИСЗ, обеспечивая герметичность, был изготовлен из алюминиевых сплавов. Внутри были приборы электропитания, регулировки температуры, а также 2 радиопередатчика на частотах в 20 и 40 МГц (длина волны 15 и 7,5 метров соответственно). На этих частотах сигналы спутника, представлявшие собой поочерёдное телеграфное пиканье обоих передатчиков длительностью 0,2-0,3 секунды могли принимать радиолюбители всего земного шара. Перед запуском спутник наполнялся газообразным азотом. Он был рассчитан на полноценную работу в течение 3 недель.

Необходимо было также определиться и с местом испытания ракеты-носителя и последующего запуска РН с ИСЗ. Рассматривалось несколько вариантов, и в итоге после изучения всех основных характеристик местности выбор пал на Кзыл-Ординскую область Казахстанской ССР. Решающими факторами стали относительная изолированность расположения выбранного места, большие возможности для расширения будущего космодрома, наличие центров и путей снабжения, а также в наибольшей степени тот факт, что трассы будущих РН должны были проходить в северо-восточном и восточном направлении. Были определены также и места строительства будущих станций слежения за полётами.

12 февраля 1955 года было принято историческое решение о строительстве космодрома «Байконур». В этом же году начали возводить сразу два главных объекта «Байконура» - стартовый и технический комплексы. Создание стартового комплекса для РН с ИСЗ проводил коллектив под руководством В.П.Бармина. Именно эти специалисты в годы войны создали серийные образцы знаменитой «Катюши». После создания стартового комплекса В.П.Бармину пришлось решать задачу установки РН на стартовой площадке. Конструктор был противником сложных решений и предложил подвесить ракету вертикально и так запускать. При этом пришлось решить немало сложнейших задач, но всё же потом эта идея была успешно реализована при запуске ИСЗ.

21 августа 1957 года состоялся успешный запуск МБР с головной частью, имитирующей боеголовку. 31 августа 1957 года провели испытание ИСЗ в составе РН. В итоге решили сгладить острие МБР для снижения теплового нагрева, а вот для РН с ИСЗ решили оставить головную часть острой.

В итоге ракета-носитель была готова и представляла собой двуступенчатую ракету с параллельным соединением. Первая ступень состояла из четырёх ракетных блоков, а вторая – из одного центрального, имевшего гораздо больше топлива, чем боковые. Через 120 секунд после старта боковые блоки должны были отбрасываться.

Советские конструкторы С.П.Королёв, М.К.Тихонравов, В.П.Глушко, В.П.Бармин и другие проделали огромную, поистине титаническую работу. Но в первую очередь конечно сказался конструкторских гений Сергея Павловича Королёва, его уникальное чутьё и инженерно-техническое предвидение. Обладая значительно меньшими ресурсами, нежели США, имея меньшие технологические ресурсы, Сергей Королёв не только догнал Вернера фон Брауна, но и опередил его.

В США знали о работах в СССР, знал В. фон Браун и об усилиях С.П.Королёва, но никто и предположить не мог, что советский спутник будет запущен уже в 1957 году. США и В. фон Браун были уверены, что они опережают СССР и С.П.Королёва и готовились первыми запустить ИСЗ.

4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут по московскому времени с космодрома «Байконур» стартовала ракета-носитель с первым в мире искусственным спутником земли. Спутник успешно был отделён от последней ступени РН пружиной (конус ракеты был отброшен) и доставлен на орбиту, расправил свои усики-антенны и над планетой зазвучало знаменитое «бип-пип». Сотни тысяч радиолюбителей приникли к свои приёмникам, люди с заходом солнца пристально всматривались в небо, пытаясь разглядеть крошечную искорку. Дорога в космос была открыта.

Это был триумф Советского Союза, звёздный час Сергея Павловича Королёва и его соратников. Ради этого стоило жить и пройти через все лагеря и «шарашки». Вот что сказал 4 октября сам Сергей Павлович: «Сегодня свершилось то, о чём мечтали лучшие сыны человечества, и среди них наш замечательный учёный Константин Эдуардович Циолковский. Он гениально предсказал, что человечество не останется вечно на Земле. Спутник – первое подтверждение его пророчества. Штурм космоса начался. Мы можем гордиться, что его начала наша Родина».

Запуск спутника стал главным событием для всего земного шара. Впоследствии его изображения тиражировались миллионами экземпляров, снимались мультфильмы, рисовались комиксы. Маленький шар с симпатичными усиками и надписью «СССР» сделал больше, чем вся советская пропаганда – люди во всём мире ликовали и приветствовали советские технические достижения. В СССР в журнале «Техника – молодёжи» появился симпатичный персонаж Бип-Пип с головой в виде спутника с антеннами, который совместно с другим персонажем – Любознайкиным, комментировал долгие годы на странице журнала те или иные занимательные научные факты.

Первый советский спутник находился на орбите до 4 января 1958 года и совершил 1 400 оборотов вокруг земного шара.

Андрей Геращенко