Великолепный «Восток»
Космический корабль «Восток» совершил 12 апреля 1961 года всего один виток вокруг Земли по орбите, но это было грандиозное историческое событие. Покорение космоса из вековой мечты превратилось в реальность — благодаря конструкторам ракеты-носителя и корабля. И хотя опыт в строительстве тяжёлых ракет у них уже был, космический корабль они создавали впервые, принимая на этом пути самые неожиданные технические решения.
Прообразы корабля
В ходе Второй мировой войны гитлеровские войска применяли против городов в Англии и континентальной Европе баллистические ракеты А-4 (Aggregat-4), получившие известность под обозначением «Фау-2» (V-2). Специалисты по военной технике сразу обратили внимание на новое оружие, которое, помимо доставки тонны взрывчатки на расстояние до 300 км, могло поднимать грузы в космос — на высоту больше 100 км.
Ничего подобного ранее не было, поэтому, когда Германию разгромили, на оккупированные территории отправились группы американских и советских инженеров, чтобы изучить опыт создания А-4. В то же время энтузиасты космонавтики начали продвигать идею полёта с помощью немецких ракет. К примеру, Ральф Смит и Гарри Росс из Британского межпланетного общества (British Interplanetary Society) предложили проект «Мегарок» (Megaroс) — вариант А-4 с отделяемой герметичной кабиной пилота, вес которой (586 кг) был рассчитан таким образом, чтобы обеспечить её подъём до миллиона футов (примерно 304 км). Кабину собирались снабдить парашютной системой, приборами для изучения атмосферы и радиокомплексом. Перед полётом пилот должен был надеть стандартный высотный костюм с собственными воздушным баллоном и парашютом на случай аварии; после старта он мог наблюдать за окружающим пространством через иллюминатор и перископ. 23 декабря 1946 года авторы «Мегарока» изложили свою идею министру снабжения Великобритании и попросили финансовой поддержки, но тот после недолгих размышлений отклонил инициативу.
Похожую схему полёта рассматривали и в Советском Союзе. В середине 1945 года инженеры-ракетчики Михаил Клавдиевич Тихонравов и Николай Гаврилович Чернышёв разработали проект ВР-190 («Победа»), предусматривавший установку на одну из трофейных А-4 герметичной кабины для двух пилотов, созданной с использованием опыта изготовления гондол довоенных стратостатов. При достижении вершины баллистической траектории кабина отделялась бы от ракеты за счёт подрыва соединительных пироболтов, опускалась на парашюте и приземлялась с применением двигателей мягкой посадки, которые включались выдвигаемой электроконтактной штангой. В разрежённой атмосфере для стабилизации кабины предполагалось использовать маленькие реактивные двигатели.
Чтобы заручиться поддержкой высшего руководства, авторы ВР-190 обратились непосредственно к Сталину. В июне 1946 года министр авиационной промышленности Михаил Васильевич Хруничев подготовил докладную записку «О рассмотрении предложения Тихонравова и Чернышёва о создании ракеты для полёта человека на высоту 100—150 километров», предложив принять проект к реализации. На начальном этапе следовало изучить собранные материалы по ракете А-4, а создание и испытание лётных образцов провести непосредственно в Германии. Затем планировалось изготовить 10—15 корпусов ракет со всеми необходимыми изменениями. При этом министр отмечал, что опыт работы с немецкими ракетами есть только у Тихонравова, а значит, в два года, запрошенных конструкторами на реализацию проекта, уложиться вряд ли получится.
Сталин положительно отозвался об инициативе. Но работа всё равно не сдвинулась с мёртвой точки, поскольку авторы проекта и Министерство авиапромышленности не могли прийти к взаимопониманию. В итоге от ВР-190 отказались.
В Российском государственном архиве новейшей истории (РГАНИ) также сохранилось письмо неких московских инженеров Л. Д. Сотникова и Б. И. Сердцева, направленное Сталину 20 апреля 1948 года: «Зная Вашу отеческую заботу о советской технике и науке, обращаемся к Вам с предлагаемым проектом полёта на ракетоплане в высшие слои атмосферы для её изучения, и бесспорен тот факт, что этот полёт углубит и расширит наше познание природы на благо нашей Родины». Авторы призывали построить ракетный самолёт с отделяемой кабиной для отправки на высоту 100 км, причём Сотников брался пилотировать его. Проект был перенаправлен Главнокомандующему Военно-воздушными силами СССР, маршалу авиации Константину Андреевичу Вершинину, и тот ожидаемо дал отрицательный отзыв, указав, что исследования атмосферы рациональнее проводить с помощью автоматической аппаратуры, устанавливаемой на обычных баллистических ракетах.
В то время такого рода научные работы действительно велись. Сотрудники Специального конструкторского бюро завода № 88 (СКБ НИИ-88) в подмосковных Подлипках под руководством Сергея Павловича Королёва испытывали на полигоне Капустин Яр ракеты А-4, привезённые из Германии. В ноябре 1947 года они разместили в головных частях немецких «изделий» измерительное оборудование, сконструированное учёными Физического института Академии наук.
В дальнейшем в СКБ создали отечественный аналог А-4 — ракету Р-1. Её испытательные пуски начались на полигоне Капустин Яр осенью 1948 года, а 7 мая следующего года там же стартовала модификация Р-1А с отделяемой головной частью, которая позволяла возвращать приборы невредимыми и проводить измерения на всех этапах полёта, включая снижение.
Ракеты Р-1Б и Р-1В были оборудованы для запуска в герметичных контейнерах подопытных собак. Их начали отправлять на космическую высоту летом 1951 года. 22 июля первыми стартовали и успешно вернулись псы Дезик и Цыган. Следующий запуск 29 июля с тем же Дезиком и Лисой закончился трагедией: не раскрылся парашют, и кабина разбилась при ударе о землю. Тем не менее последовали новые пуски. 15 августа в космос отправились Мишка и Чижик, а 19 августа — Смелый и Рыжик. К сожалению, 28 августа снова случилась авария — по причине разгерметизации кабины. Серия пусков завершилась 3 сентября полётом псов с кличками Непутёвый и Зиб.
В теории ракету Р-1 или более совершенный её вариант Р-2 можно было снабдить кабиной для пилота, но Сергей Королёв, который мечтал об организации настоящего внеземного полёта, никогда всерьёз не рассматривал эту идею. Время для проектирования космического корабля наступило позже — когда появилась межконтинентальная ракета Р-7.
Варианты корабля
Двухступенчатая баллистическая ракета Р-7 (8К71) создавалась как стратегическое оружие, но тяги её двигателей хватало, чтобы разогнать искусственный объект до первой космической скорости. В октябре и ноябре 1957 года она продемонстрировала свои возможности в качестве носителя, выведя на орбиту простейший «Спутник-1» и «Спутник-2» с собакой Лайкой на борту.
К тому времени организация, подчинённая Сергею Королёву, обрела статус особого Опытно-конструкторского бюро № 1 (ОКБ-1). В нём появился отдел № 9, который возглавил тот самый Михаил Тихонравов и который должен был прорабатывать проект пилотируемого космического корабля.
Однако такая работа требовала теоретического обоснования, прежде всего — решения вопроса возможности возвращения кабины с пилотом на Землю. В 1955 году им занялся Тимур Магометович Энеев — сотрудник Математического института АН СССР. По итогам он выпустил отчёт «Спуск с искусственного спутника Земли с торможением в атмосфере». В нём описан вариант конической капсулы с тормозными щитками. Проведённые расчёты Энеева показали, что при прохождении атмосферы внешняя оболочка капсулы нагреется в пределах между 1000 и 2000°С, а перегрузка вырастет до 10 g. И то и другое выглядело вполне приемлемо.
Параллельно Королёв, обобщая опыт запусков на полигоне Капустин Яр, подготовил доклад «К вопросу о применении ракет для исследования высоких слоёв атмосферы и полётов в надатмосферном пространстве», в котором рассмотрел пять конических схем возвращаемых аппаратов с пилотами: от простой с тормозными щитками и парашютами, вводимыми в действие на малой высоте, до крылатой «летающей лаборатории».
Последняя схема была своеобразной данью молодости конструктора, который до войны занимался проектированием ракетопланов. Именно её Королёв предложил реализовать при создании космического корабля.
Однако вскоре от неё отказались. Талантливый инженер и будущий космонавт Константин Петрович Феоктистов, пришедший в отдел № 9 в сентябре 1957 года, вспоминал: «Была идея — начать с крылатой машины. Но быстро стало понятно, что это очень сложно. Зиму мы возились, смотрели разные варианты и пришли к апрелю к однозначному варианту, что это должен быть бескрылый аппарат».