Со временем, очевидно, будут написаны соответствующие книги, быть может, даже целые курсы проектирования, которые будут изучаться студентами в институтах. Сейчас же мне хочется рассказать лишь о некоторых эпизодах создания «Востока».
В 1960 году была построена и испытана ракета-носитель, способная вывести на орбиту полезный груз весом около 41/2 тонн.
Этот груз, эти 41/2 тысячи килограммов и явились нашими первыми «исходными данными». Проведенные расчеты показали, что космический корабль, предназначенный для полета человека и спуска его на Землю, может «уложиться» в такой вес.
Итак, ракета может вынести на орбиту космический корабль с человеком на борту. А что значит — вынести? Это значит поднять, оторвать от Земли, преодолевая силу земного тяготения и сопротивления атмосферы в начале полета, и разогнаться вместе с кораблем до скорости, необходимой для того, чтобы стать искусственным спутником. А скорость эта около 28 тысяч километров в час, или чуть меньше 8 километров в секунду.
Специалисты-баллистики определили, какой формы может получиться орбита: это эллипс с определенным числом километров при минимальном удалении от Земли (в перигее) и определенным — при максимальном удалении (в апогее).
Что еще есть в распоряжении проектантов? Немного. Им дано не слишком большое время, ограниченное жестким графиком. У них есть большое желание сделать все как можно лучше. Им может быть обещана и преподнесена куча неприятностей за то, что предлагаемое ими неоптимально или очень оптимально, но невыполнимо «по таким-то и таким-то соображениям», или… Да мало ли еще найдется этих «или».
Как только проектные работы разворачиваются полным ходом, почти сейчас же появляются сомнения, что вообще-то задачу можно решать не одним способом, придумать не эту, а другую конструкцию. Предлагается несколько вариантов. Появляются сторонники и противники этих вариантов. Начинаются споры, проводятся расчеты и рисуются первые «картинки» — компоновочные схемы.
Если в это время зайти в проектный отдел конструкторского бюро, то на чертежных досках (почему-то до сих пор именующихся кульманами) можно увидеть предполагаемые общие контуры корабля. Их несколько. Но во всех существует одно — главное: корабль должен состоять из двух частей. Это основная схема.
Основной она стала не сразу, а лишь тогда, когда все в ней более или менее «завязалось», когда она была внимательно рассмотрена Константином Дмитриевичем, а потом доложена Сергею Павловичу и, наконец, утверждена для дальнейшей разработки на совещании у Королева с участием всех его заместителей и начальников ведущих отделов конструкторского бюро.
Что же представляла собой эта «завязанная» схема?
Ну, естественно, на корабле, предназначавшемся для полета человека, прежде всего должно быть помещение: кабина, в которой будет находиться космонавт. Поскольку кабина должна спуститься на Землю, то часть корабля вместе с кабиной и получила название «спускаемый аппарат».
Спуск — это ответственнейший этап всего космического полета. Происходит он в плотных слоях атмосферы и характеризуется уменьшением скорости с 28 тысяч километров в час почти до нуля в момент приземления. Очевидно, что гасить такую скорость аппарата интенсивным ракетным торможением невыгодно. Гашение же за счет силы лобового сопротивления будет сопровождаться большими перегрузками и сильным аэродинамическим нагревом. При этом конструкция будет претерпевать испытание и на прочность и на термостойкость, а космонавт — подвергаться перегрузкам.
Проектантам необходимо все учесть: и количество тепла, которое «обрушится» на спускаемый аппарат, и максимальную скорость его притока, и величину максимальной перегрузки, и продолжительность ее действия.
Понятно, конструкция кабины должна обеспечить такой вход с орбиты в атмосферу, такое торможение и посадку, чтобы перегрузки не превысили определенной величины, переносимой человеком.
Почему разговор прежде всего идет о перегрузках? Это очень легко понять, но трудно представить. На орбите корабль летит со скоростью около 8 тысяч метров в секунду; затем он должен затормозиться и к поверхности Земли, к посадке, подойти со скоростью не более 10 метров в секунду. Если скорость окажется большей — это уже опасно. Отсюда и задача: уменьшить скорость кабины от 8 тысяч до 10 метров в секунду, причем уменьшить очень плавно и постепенно.
Кто хоть раз проехал в автомобиле, автобусе или троллейбусе, хорошо представляет, сколь неприятно резкое торможение. Но это при скорости около 20 метров в секунду, а каково на космическом корабле!