Прежде чем рассказать об этих трагических событиях подробнее, уместно описать важнейший модуль, самую критическую часть корабля, его СА — спускаемый аппарат. Космонавт находится в СА, взлетая на орбиту, разгоняясь до скорости, в 27 раз превышающей скорость звука. В СА космонавт находится и возвращаясь с орбиты, при этом за счет торможения в атмосфере скорость полета уменьшается от орбитальной до дозвуковой, то есть в несколько десятков раз. При спуске наружная часть корпуса нагревается почти до 2000°С. На высоте около 10 км начинается ввод парашютной системы, с помощью которой скорость уменьшается до 10 м/с. Наконец, перед тем как коснуться земли, на 1–2 с включаются последние ракетные двигатели «мягкой посадки», которую сегодня принято желать всем, кто собирается летать и в космос — на ракете, и на самолете, и на дельтаплане.
Для всех трех космических кораблей: орбитального «Союза», Л1 для облета Луны и ЛОК для лунной экспедиции — использовался СА, который в своей основе, по конфигурации и размерам, по большинству систем был одним и тем же. При возвращении от Луны скорость входа в атмосферу существенно больше орбитальной, она превышает скорость звука уже почти в 40 раз, поэтому торможение и нагрев в атмосфере существенно больше; дальнейший полет, раскрытие парашютов и приземление мало отличаются от спуска с орбиты.
Видимым невооруженному глазу отличием новых «союзовских» СА от шарообразных «восточно–восходовских» стала форма, напоминающая колокол или фару. В аэродинамике внешняя форма является важнейшей, принципиальной характеристикой. Если «шарик» камнем летит к Земле по так называемой баллистической траектории, то СА конической, или колокольной, формы обладает так называемым аэродинамическим качеством, то есть имеет подъемную силу. Этой силой можно варьировать за счет еще одного важного аэродинамического параметра, называемого углом атаки. Он создается за счет несимметричной центровки СА, т. е. смещения центра давления относительно его центра тяжести. Подъемной силой можно управлять, если вращать СА по крену, за счет этого можно маневрировать в полете, изменять траекторию спуска, сильнее погружаясь в атмосферу или планируя по более отлогой траектории. Чтобы управлять таким движением, СА снабдили системой управления спуском (СУС) с подсистемой РСУ (реактивной системой управления). Так спускаемый аппарат превратился в ракетоплан. Во всей совокупности входящих в него технических средств и систем он представляет собой сложный комплексный аппарат, совершающий полет в существенно различных условиях и режимах.
Из?за больших скоростей и перегрузок человек, находящийся в неуправляемом «шарике», вообще не может вернуться с Луны или с другой планеты. Вот почему в первой половине 60–х испытания всех систем и режимов полета управляемого СА имели определяющее, фундаментальное значение для пилотируемой космонавтики и астронавтики. Американцы начали эту работу уже в рамках своей первой программы «Меркурий» и продолжили на кораблях «Джемини» и «Аполлон». У нас эта работа началась при Корол ве, а завершающая часть программы выполнялась под руководством Мишина. Заключительный этап комплексных испытаний заканчивался полетом корабля в полном составе, сначала на ракете в космос, потом на орбите, и наконец СА возвращался на Землю.
Примерно по такой же программе отрабатывались корабли «Восток». В процессе подготовки и самих испытаний сформировались методы их проведения. Они включали так называемые копровые сбросы (с высоты в несколько метров), сбросы с самолета для отработки парашютной системы (с высоты в несколько километров), а в заключение — беспилотные пуски на орбиту с возвращением СА на Землю. В общей сложности, с мая 1960 по март 1961 года состоялось семь полетов кораблей «Восток» в космос, причем при спуске первых двух (с Гагариным и Титовым) имели место замечания, т. е. отказы.
Теперь вернемся к тому, что происходило при аварийных и полуаварийных пусках беспилотных «Союзов».
Первый беспилотный корабль, названный «Космос-133», 28 ноября 1966 года успешно вывели на орбиту. Однако после этого начались неприятности. Управленцы Раушенбаха оказались не на высоте. Основные отказы произошли в системе управления ориентацией, причем в обоих основных режимах: при стабилизации с помощью реактивных двигателей — РСУ и при включении основного двигателя, когда стабилизация производилась с помощью управляющих сопел. Сопла поворачивались приводами, созданными нашим отделом, поэтому мне пришлось участвовать в их создании, а позднее — в работе аварийной комиссии при анализе отказа. Ситуация с системой ориентации привела к тому, что не только маневрирование на орбите стало невозможным, но и спуск корабля на Землю оказался под большим вопросом. Из «Космоса-133» постарались выжать все. По специальной программе удалось включить основной двигатель и сойти с орбиты, но из?за неустойчивой ориентации двигатель не смог проработать в течение заданного времени. В результате траектория входа в атмосферу, в отличие от расчетной, оказалась слишком пологой. СА подорвали с помощью специальной системы, а его обломки утонули в океане.
Следующий пуск доработанного «Союза» (также в беспилотном варианте) закончился 14 декабря 1966 года тяжелой аварией, которая могла обернуться еще большей трагедией. Она напоминала крупнейшую аварию МБР Р-16 Янгеля на старте в октябре 1960 года. Тогда тоже неожиданно сработала вторая ступень ракеты, что привело к взрыву ракеты, заполненной ядовитыми самовоспламеняющимися компонентами топлива, и к гибели более ста человек. На этот раз после команды «пуск» прошла так называемая отсечка, то есть выключение двигателей «семерки». Примерно через 20 минут, когда пусковой персонал, как и шесть лет назад, покинув бункер, находился у подножия ракеты на нулевой отметке, неожиданно сработала САС — система аварийного спасения. Как выяснили при разборе, эта система оставалась включенной и продолжала следить за состоянием и положением корабля. Через «астрономический» промежуток времени беспристрастные гироскопические датчики зафиксировали угловое отклонение СА, появившееся из?за вращения Земли, и выдали аварийный сигнал. Космический корабль, точнее — его верхняя часть, СА и БО вместе с головным обтекателем, взмыли вверх, уносимые пороховой ракетой. В апогее, на высоте около километра, произошло разделение, и спасенный СА спустился на парашюте. Это было лишь полбеды — потеря одного корабля. В приборно–агрегатном отсеке (ПАО), оставшемся на стартовом столе, начался пожар. Сначала небольшой — загорелся теплоноситель, который стал выливаться из?за отсутствия обратных клапанов. Минут через двадцать один за другим последовали несколько взрывов. Однако топливо королёвской «семерки», которое так отстаивал наш Главный конструктор, не было ядовитым, а этих минут оказалось достаточно, чтобы основная масса людей, включая техническое руководство, полковников и генералов, успели вовремя смыться. Очевидцы потом рассказывали, что было установлено несколько рекордов скорости в прыжках в длину и в высоту. Однако тогда было не до шуток. Майор из испытательного управления решил не бежать, а спрятаться за стену ограждения, и погиб, задохнувшись. На следующий день после пожара умерли еще два солдата, не справившиеся с кислородными противогазами.
Опыт ракетно–космической техники давался дорого.
Единственной системой, которая успешно отработала в конце тяжелого 1966 года, оказалась САС. Вильницкий мрачно шутил: у всех несчастье, а сасовцы празднуют победу. К сожалению, система аварийного спасения не могла спасти всех ни тогда, ни в будущем.
Еще один пуск «Союза» в беспилотном варианте («Космос-140») состоялся 7 февраля 1967 года. И на сей раз не все прошло гладко. Корабль приземлился, вернее — приводнился в Аральское море. При этом вопреки ожиданию (он сконструирован так, чтобы сохранять плавучесть) СА затонул. Когда его выудили, а также нашли лобовой щит, воспринимающий наибольшие аэродинамические и тепловые нагрузки, то обнаружили, что он прогорел, в результате чего корпус СА потерял герметичность. Говорили, что причина прогара очевидна: специальную пробку в лобовом щите завернули плохо.