ОБЩЕТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОЗРЕНИЕ
• РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
Дела «Восточные»
Николай Иванович Игнатьев окончил ХАИ в 1962 г., после чего 5 лет работал в авиапромышленности. В течение последующих 33 лет работал в КБЭ «Электроприборостроения» (ныне АО «Хартрон»), принимая участие в создании систем управления ракетно-космической техники.
Запуски искусственных спутников Земли ПС-1 и ПС-2 придали уверенность С. Королеву, и зимой 1957/58 года в отделе М.К. Тихонравова приступили к проектированию аппарата для суборбитального полета человека. Но из опасения, что Соединенные Штаты окажутся первыми, разработку этого варианта прекратили. Перед проектантами была поставлена другая задача: «Создать пилотируемый спутник, который после выведения на околоземную орбиту мог бы совершить полет от одного витка до нескольких суток и возвратиться на Землю. На борту должен находиться человек с тем, чтобы провести исследование его самочувствия и работоспособности в условиях космического полета, а ему выполнить некоторые научные наблюдения».
Расчеты показали, что ракета Р-7А с дополнительной ступенью обеспечит выведение на околоземную орбиту пилотируемого спутника массой 5–5,5 тонн. Приступая к его созданию, знали, что при возвращении перед аппаратом в плотных слоях атмосферы возникнет плазма с температурой 6-10 тысяч градусов.
При первых пусках МБР Р-7 ее головная часть входила в атмосферу почти с первой космической скоростью и разрушалась. В ОКБ-1 нашли материал для теплозащитного покрытия (ТЗП) на основе асбестовой ткани, пропитанной бакелитовой смолой. В потоке раскаленного газа он не плавится, а испаряется, унося огромную часть тепла. Но материал этот не из легких.
Анализ вариантов компоновки показал — если приземлять спутник целиком, масса ТЗП превысит все разумные пределы. Возникла идея разделить его на спускаемый аппарат (СА), где должен находиться космонавт и все необходимое для спуска с орбиты, и на приборно-агрегатный отсек (ПАО), в котором должно быть все необходимое для жизни космонавту на орбите, но без чего он может обойтись при возвращении на Землю. В этом случае ТЗП нужно только спускаемому аппарату.
О форме СА спорили долго. «Примеряли» конус, обратный конус, цилиндр с закругленными торцами, зонт. Выбрали шар.
«Дело не только в том, что сфера имеет минимальную поверхность… а значит, и близкий к минимальному вес тепловой защиты при выбранном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы серьезных… исследований. Сфера же была экспериментально и теоретически обследована, что называется, вдоль и поперек. Существовали практически все необходимые аэродинамические характеристики и данные для тепловых расчетов. Можно было лишь опасаться, что точность баллистического спуска окажется невысокой. Однако расчеты показали, что рассеивание точек посадки можно получить порядка плюс-минус 100 км, что мы сочли приемлемым» — вспоминает Константин Феоктистов.
Американцы при создании своих аппаратов знали о «чудесных свойствах» шара, но и мечтать не могли о такой форме СА при ограниченных возможностях ракетоносителей Atlas D и Titan II. Их характеристики (как и ракеты Р-7) определялись весом боезаряда, заказанного физиками. «Заказ» у американцев по весу был легче. Сфера снимала многие проблемы, но баллистический спуск предъявлял свои — большие перегрузки при торможении в атмосфере. Возник вопрос: «Выдержит ли человек?» Расчеты обнадежили: при входе в атмосферу под углом 1…3 градуса они не превысят 9…10 единиц и будут действовать не более минуты. Здоровые люди такие выдерживают.
Схема приземления спускаемого аппарата с катапультированием космонавта и спуском его на парашюте
Много споров вызвал конечный этап полета. В идеале хорошо приземлять космонавтов в аппарате. Но для отработки такой системы посадки требовалось время. Существовал и «весомый» аргумент — вес парашютной системы. Решили космонавта и «шарик» приземлять раздельно. Каждого на своем парашюте.
Остановились на этом варианте еще из опасения, что после приземления, находясь в раскаленном «шарике», космонавт может погибнуть в случае «запаздывания» группы поиска. В объявленном (естественно, «закрытом») конкурсе победил проект, предложенный Гаем Севериным. Космонавт в положении удобном для перенесения перегрузок, располагался в катапультируемом кресле, которое могло служить средством спасения в случае аварийной ситуации на старте. Оно оснащалось пороховыми двигателями с целью увода кресла из опасной зоны на высоту, достаточную для надежного срабатывания парашютной системы космонавта.