Первая пилотируемая
В этот день многое было иначе, чем сегодня. В этом старте многое было непросто и, главное, было впервые. Первого космонавта Земли поднял в космос исторический старт машины, жизнь которой продолжается и поныне в сегодняшних потомках.
Ракета
Ракета, создаваемая как боевая межконтинентальная Р-7, стала космической раньше, чем боевой. Этот парадокс объясним: космической ракете не нужно нести заряд к цели сквозь атмосферу. Выполнить полностью боевую полетную задачу — доведение головной части до земли без разрушения в атмосфере — удалось лишь через полгода после первого космического пуска, в мае 1958 года. В сравнении с этим выведение на космическую орбиту оказалось проще — нужно только отработать ракете.
С двухступенчатой боевой ракеты сняли все, что делало ее оружием,— боевую головную часть и тяжелый (потому что прочный, он нес головную часть) аппаратный отсек системы управления полетом. Систему управления упростили, сделав легче. Космический вариант боевой ракеты, названный «Спутник», только после подтверждения выхода первого спутника на орбиту слетал в космос два раза, запустив с месячным интервалом первый и второй спутники. У его доработки «Спутник-3» было два пуска: один — с разрушением ракеты (ее разорвало возросшими колебаниями конструкции в конце второй минуты полета), один — успешный. Итог четырех пусков космической ракеты — три выведения на орбиту.
Но выводимый груз нужно было увеличивать. Космическая грузоподъемность даже улучшенного двухступенчатого «Спутника-3» была меньше сегодняшней «Газели» — 1300 кг. А конструкцию, на которой предстояло лететь и возвращаться человеку, требовалось везти полноценным грузовиком. Она выходила под 5 т. Нужен был в разы более грузоподъемный космический носитель.
Для кардинального увеличения грузоподъемности сверху поставили третью ступень, удлинив ракету до привычного нам вида. Ступень, названная блоком Е, осуществляла конечный разгон массивного груза до орбитальной скорости на низкой орбите. Получившуюся ракету-носитель назвали «Восток». Она (высота — 38 м, размах по концам стабилизаторов — 10 м, стартовая масса — 287 т) поднимала на низкие орбиты максимальную массу в 4,725 т — столько должен был весить корабль с человеком. «Восток» и отработал 12 апреля 1961 года историческое полетное задание.
Ракета, предназначенная к запуску в этот день, по степени надежности была совсем не такой, как сегодняшние изделия. Она показывала неважную статистику полетов. Неважную по меркам сегодняшнего дня, конечно; тогда другой не было, и работали с тем, что создавалось. Первые 14 пусков ракета имела индекс 8К72, и половина из них закончилась авариями. Иными словами, надежность первого варианта трехступенчатой ракеты составляла 50%, с равновероятным «полетит — не полетит». И тем не менее ее эксплуатация продолжалась. Доработанный вариант ракеты с индексом 8К72К слетал три раза: первый — авария, два — успешных. На нем и предстояло лететь Гагарину.
До старта Гагарина этой ракете удалось успешно полететь в космос только 12 раз. Начиная с первого пуска «Востока» с «Луной-1» 2 января 1959 года, за два с небольшим года до пилотируемого полета. Считаясь успешным, пуск не выполнил свое полетное задание, промахнувшись по Луне (с первым в истории выходом на гиперболическую траекторию и покиданием гравитационной хватки Земли). Наряду с успешными пусками произошло девять аварийных. Надежность ракеты по доле успешных пусков, таким образом, составляла 57% — значение, которое сегодня для эксплуатируемой техники представляется с трудом, не говоря уже о космических средствах для пилотируемых полетов.
Аварийные и успешные пуски «Востока» шли вразнобой, сериями и одиночно, чередуясь между собой. Серии аварий начинались с трех подряд (что нормально для первых пусков), аварийную «двойку» дополняли одиночные аварии. Успешные серии не превышали двух пусков — три успешные «двойки» непременно обрывались авариями. Перед стартом Гагарина как раз было два успешных пуска подряд — успешная «двойка». По фактической статистике полетов, за этим всегда следовал аварийный пуск. Успешные серии-«тройки» не удавались еще ни разу.
Предварительная… Промежуточная… Главная… Поехали!
Старт ракеты с Гагариным происходил не так, как автомобильный: повернул ключ зажигания, завел и поехал. Исполнительная команда зажигания прошла в виде электрического тока на тонкие проводки внутри пиротехнических воспламенительных устройств, засунутых на концах толстых березовых палок в каждую камеру сгорания. Это были прессованные шашки зажигательного состава, похожие на фальшфейеры или настольные фейерверки. Наружное зажигание, то есть поджигание через сопло. Как только воспламенители хором загорелись, всяк в своей камере сгорания, в каждой шашке тут же перегорел тонкий медный проводок-сигнализатор. Электрический сигнал, проходивший через этот медный волосок, пропал. Потеря сигнала — это тоже сигнал. Он через серию воздействий привел к приоткрыванию клапанов жидкого кислорода и керосина в недрах ракеты.
Сначала кислород, а потом и керосин просто самотеком — никаких насосов! — начали сливаться из водонапорной (точнее, топливонапорной) башни ракеты, как вода из крана на первом этаже. И заливать соответствующие полости в двигателях — трубопроводы, расширения, различные каналы, объемы, коллекторы. Наконец, топливные компоненты потекли внутрь камер сгорания, навстречу друг другу. В этих тайных газодинамических пещерах они смешались при выходе из форсунок, и топливной смесью попали прямо на горящую пиротехнику, от которой зажглись мощно и ярко, как и положено керосину с жидким кислородом. Внизу ракеты полыхнуло. Появились клубы огня.
В этой фазе запуска, через 9 сек. после зажигания, на стартовом столе стояла высокая островерхая дюралевая башня, залитая под завязку топливными компонентами, а в ее низу ярко пылал льющийся самотеком керосин вместе с жидким кислородом. Это состояние простого горения в камерах самотечного топлива называется режимом предварительной ступени (первая стадия работы двигателей). Первой ступенькой устойчивого режима горения, который можно спокойно измерить. Контроль давления в камерах начался через полсекунды после выхода на предварительную ступень и длился целую секунду.