Это общие требования, на их основе составляются частные ТЗ на аппаратуру и подсистемы.
Несмотря на кажущуюся тривиальность задачи и относительную простоту конструкции, как, впрочем, и всего ПС, в компонентах его конструкции отразилась их космическая сущность.
Спутник содержал основные системы, по крайней мере в зародыше, все те, которые стали принадлежностью других КА, В наше время они входят в состав пилотируемых кораблей, несмотря на то что задачи и соответственно сложность аппаратуры возросли многократно.
Основные системы спутника — это:
— СЭП (электропитание),
— СУБА (управление бортовой аппаратурой),
— БРП (бортовой радиопередатчик),
— СТР (терморегулирование),
— СБИ (бортовые измерения),
— СУД (управление движением),
— НА (научная аппаратура).
Спутник, который в ОКБ-1 назвали ПС (простейший спутник), действительно был достаточно простым. Структурная электрическая схема аппаратуры приведена на рисунке.
Аппаратура спутника состоит из следующих основных частей:
— 3 аккумуляторные батареи (АБ),
— датчик (контакт) отделения (КО) от ракеты–носителя,
— термореле (ТР),
— вентилятор (В),
— датчики температуры (ТДТ) и давления (ТДД),
— радиопередатчики РП1 и РП2, работавшие на частоте 300 и 400 МГц, с телеметрическими модуляторами,
— дистанционный переключатель (ДП).
Система электропитания (СЭП) обеспечивается тремя серебряно–цинковыми АБ (весом 17 кг каждая), две — для питания передатчиков, одна — для остальной аппаратуры. Контакты КО и ДП управляют включением борта (СУБА).
ДП представляет собой электромагнитное реле с двумя обмотками и механической фиксацией. При протекании импульсного тока во включающей обмотке нормально открытые контакты замыкаются. По замыканию КО срабатывает ДП, который подключает АБ к аппаратуре, в том числе включаются РП1 и РП2, передающие звуковой радиосигнал (бип–бип), содержащий закодированную телеметрическую информацию.
Электрическое напряжение с датчиков ТДТ и ТДД подается на радиопередатчики, сигналы которых модулируют ширину выходных импульсов, обеспечивая таким образом телеизмерения температуры и давления.
Отмечу, что, начиная со спутника, контакт отделения КО, по сигналу которого фактически начинается космический полет, стал применяться на всех космических аппаратах.
Внешняя поверхность, аппаратура и внутренняя конфигурация всего спутника проектировались под настоящие космические условия. Внешний теплообмен обеспечивался подбором так называемых оптических коэффициентов наружных поверхностей, внутреннее терморегулирование — вентилятором. Внутри герметичного корпуса воздух в условиях невесомости не передает тепло путем конвекции теплых и холодных слоев; аппаратура спутника требовала охлаждения и сброса тепла в открытое космическое пространство. При повышении температуры свыше 36°С реле ТР включало вентилятор, который создавал воздушный поток для охлаждения аппаратуры. При уменьшении температуры ниже 20°С реле ТР выключало вентилятор. Все эти компоненты, обеспечивающие нормальный температурный режим для остальной аппаратуры, стали первой космической системой терморегулирования (СТР), рассчитанной на то, чтобы работать на спутнике, летающем в вакууме, в прямых солнечных лучах и в тени Земли.
Все это сработало нормально, как предсказывала земная наука и подтвердила телеметрическая информация, закодированная в тех самых знаменитых радиосигналах бип–бип.
В электрической схеме спутника можно усмотреть прообразы всех основных бортовых систем.
Активная система управления движением (СУД) на спутнике отсутствовала, если не считать механизма отделения от РН. Тем не менее спутник ориентировался так, что его антенны были направлены по местной вертикали (в надир). Специалисты назвали бы ее гравитационной системой ориентации. В современных КА СУД — это самая сложная система, обеспечивающая маневрирование в космосе.
Полезно также рассказать, как отрабатывался спутник на Земле, как он испытывался перед запуском и как обрабатывалась информация из космоса. Функционирование спутника и его аппаратуры проверялось в различных режимах и условиях, даже при вибрациях в широком диапазоне частот. Основное внимание при отработке обращалось на высокую надежность, безотказность аппаратуры, а это важнейшее требование к космической технике. Когда спутник на орбите, как правило, исправить уже ничего невозможно.
Перед запуском системы спутника проверялись на функционирование. Первый полет в космос часто называют летно–конструкторскими испытаниями — ЛКИ. Нередко бывало так, что ЛКИ становились последними испытаниями.
Спутник активно и безотказно работал в течение трех недель, а всего он летал около трех месяцев.
Вся эта техника стала широко использоваться в последующих более сложных космических проектах и программах, а в настоящее время она помогает учить молодых космических специалистов.
Все основные компоненты бортовых систем спутника, включая радиопередатчики и телеметрическую аппаратуру, базировались на соответствующих элементах конструкции ракеты. Специалисты в этих областях вскоре стали первыми разработчиками космической аппаратуры. Это относилось как к моим товарищам по ОКБ-1, так и к ближайшим и отдаленным смежникам в Москве и других городах страны.
При проектировании спутника у Королева и его ведущих специалистов сложился общий подход к созданию космических аппаратов, который получил широкое распространение и дальнейшее развитие. Он основывался на сравнительно простых решениях, базировавшихся на имеющейся технологии. Первые аппараты и их бортовая аппаратура испытывались по сравнительно короткой программе с помощью соответствующей техники. Нередко основным комплексным испытанием становился собственно полет ракеты в космос. Это позволяло выиграть время и быстро добиться уникальных результатов. Такой подход оказался особенно эффективным в начальный период, когда аппараты были сравнительно простыми. Позднее не все шло гладко, однако в целом подход себя оправдывал, тем более что, принимая простые решения, как правило, параллельно запускали в разработку более передовые технологии.
Реакция мирового сообщества на запуск спутника, выведенного на орбиту 4 октября 1957 года, известна, но далеко не полностью.
Радиосигналы — знаменитое бип–бип — не знали языковых барьеров. Более того, именно реакция Запада на наш спутник помогла Хрущеву осознать, что произошло на самом деле. Фраза «нет пророков в своем отечестве» как нельзя лучше относится и к открытию космической эры. Кричащие заголовки лондонских и нью–йоркских газет, напечатанные аршинными буквами, аналитические статьи — как и почему такое могло случиться?! — резко контрастировали с первым коротким сообщением ТАСС, набранным почти петитом. Конечно, Запад взволновал прежде всего тот факт, что Советы оказались способны запустить вокруг Земли ракету, а значит — и боеголовку. Спутник, прорыв в космос стал лишь символом этого технического достижения.
Только после этого руководство страны осознало, какую технику смог создать почти «простой советский человек» и какую пропаганду передовому социалистическому строю он обеспечил. А это было только начало. Лишь 9 октября на первой странице «Правда» поместила большую статью в том же западном стиле о наших достижениях.
Мы, совсем молодые люди, осенними вечерами специально выходили на улицу и, если погода стояла безоблачной, задрав головы, наблюдали новую звезду, которая медленно пересекала небосвод. Сведения о времени и других параметрах полета стали заранее публиковать все центральные и местные газеты. Глядя вверх, я чувствовал свою причастность к этому свершению. Должен, однако, признать, что всей эпохальности события мы тогда не осознавали. Не понимали также и того, как изменится наша работа и вся наша жизнь с началом космической эры. Мы были молодыми, совсем зелеными, и это было естественно и, пожалуй, даже хорошо.