Как одна секунда чуть не помешала СССР стать первой космической державой
В учебниках запуск «Спутника-1» 4 октября 1957 года выглядит как безупречный триумф советской науки. Кажется, что ракета взмыла в небо легко и непринуждённо, открыв космическую эру. На деле же успех миссии стал возможен благодаря серии счастливых случайностей. Рассказываем, как технические проблемы едва не привели к катастрофе и почему легендарный «бип-бип» мог так и не прозвучать.
Гонка на выживание
Изначально Сергей Королёв и советское руководство вовсе не планировали запускать в космос простой металлический шар. В январе 1956 года был утверждён амбициозный план: вывести на орбиту тяжёлую научную лабораторию — «Объект Д».
Это был настоящий гигант массой более тонны (от 1000 до 1400 кг). На его борту планировали разместить 300 кг аппаратуры для изучения ионосферы, магнитного поля Земли и космического излучения. Но к концу 1956 года в проекте сложилась критическая ситуация:
- Академия наук не успевала создать надёжные приборы. Смежные организации срывали поставки датчиков.
- Двигатели ракеты Р-7 на испытаниях выдавали удельный импульс в 304 секунды вместо расчётных 309–310. Это значило, что ракета просто не вытянет тяжёлый «Объект Д» на нужную высоту.
Макет «Спутника-1» на полигоне Капустин Яр
В то же время разведка донесла: США готовят свой запуск в рамках проекта Vanguard («Авангард»). Риск потерять первенство стал реальным. Королёв принял волевое решение: временно отложить создание сложной лаборатории и сделать максимально простой аппарат — ПС-1 («Простейший Спутник-1»). Главная цель изменилась: вместо глубоких научных исследований теперь нужно было вывести в космос металлический шар с минимальной аппаратурой.
12 советских и российских учёных, получивших Нобелевку по физике
Инженерный шедевр с уязвимостями
Для миссии использовали межконтинентальную баллистическую ракету Р-7 (8К71), знаменитую «Семёрку». Её конструкция была уникальной для того времени: «пакетная» схема, где четыре боковых блока окружали центральный стержень.
Главный риск такой схемы — синхронность разделения. Если хотя бы один из боковых блоков отделится с задержкой в доли секунды, ракета получит «пинок» в бок, начнёт кувыркаться и развалится. Для запуска спутника боевую ракету пришлось разобрать. С неё сняли:
- Массивную головную часть для термоядерного заряда.
- Систему радиоуправления, нужную для точного наведения на цель.
- Часть телеметрии.
Макет ракеты-носителя «Восток» в Москве на территории ВДНХ
Это позволило снизить взлётную массу на 4,3% — до 267 тонн. Благодаря этому ракета смогла бы разогнать относительно лёгкий ПС-1 до первой космической скорости.
Путь через катастрофы
Команда Королёва подходила к октябрю 1957 года с огромным напряжением, ведь ракета Р-7 была «сырой». Об этом говорила и пугающая статистика тестовых запусков:
- 15 мая 1957 года первый старт ракеты прошел нормально, но на 98-й секунде начался пожар в хвостовом отсеке блока Д. Блок отвалился, и ракета упала в 400 км от старта.
- 10–11 июня 1957 года. Обидная ошибка монтажа. Клапан азотной продувки установили неправильно, и двигатели просто не запустились. Старт не состоялся.
- 12 июля 1957 года. Ракета начала вращаться вокруг своей оси сразу после отрыва от земли. На 33-й секунде центробежные силы разорвали её на части.
- 21 августа 1957 года. Единственный условно успешный пуск. Ракета долетела до Камчатки, но её головная часть разрушилась при входе в атмосферу из-за перегрева.
Макет «Спутника-1» в разрезе
Для военных это был провал — доставить боеголовку к цели не удалось. Но для спутника, которому не нужно возвращаться на Землю, сгорание обшивки было неважно. Королёв использовал этот аргумент, чтобы получить разрешение на пуск.
Драма 4 октября
День запуска, 4 октября 1957 года, был полон драматизма, о котором молчали газеты.
22:28:34 — Сбой на старте. Сразу после команды «Пуск» один из двигателей бокового блока Г вышел на режим с задержкой. Возник дисбаланс тяги, и ракета, ещё стоя на стартовом столе, начала крениться.
По правилам автоматика (система АВУТ) должна была тут же прервать пуск. Но то ли отклонение не дошло до критического порога, то ли система сработала с задержкой — двигатели не выключились. Ракета буквально «выпрямилась» в воздухе, чудом не задев стартовые фермы.
16-я секунда — Отказ топливной системы. На 16-й секунде полёта отказала Система опорожнения баков (СОБ). Она отвечает за то, чтобы горючее и окислитель расходовались равномерно. Из-за сбоя центральный двигатель начал потреблять керосин с повышенной скоростью.
295-я секунда — Одна секунда до провала. Из-за перерасхода топливо в баках закончилось раньше времени. Автоматика отключила центральный двигатель на одну секунду раньше расчётного срока.
В баллистике одна секунда работы двигателя на таком этапе — это колоссальная потеря скорости. Спутнику едва хватило инерции, чтобы выйти на орбиту. Если бы двигатель отключился всего на 2 секунды раньше, первой космической скорости не хватило бы. Спутник совершил бы суборбитальный полёт и упал бы в океан.
Последствия «низкого старта»
Из-за преждевременного отключения двигателя орбита оказалась гораздо ниже расчётной. Апогей (высшая точка орбиты) составил около 939–947 км вместо запланированных 1450 км.
Но даже эта ошибка пошла на пользу науке. Низкий перигей (215–228 км) означал, что спутник будет лететь сквозь верхние слои атмосферы. Наблюдая за тем, как быстро аппарат тормозится, учёные получили уникальные данные о плотности атмосферы, которые невозможно было добыть другим путём.
Что было внутри ПС-1
Сам спутник был примером гениальной простоты.
Строение «Спутника-1» и его контейнера
Корпус
Сфера диаметром 58 см из алюминиево-магниевого сплава АМг-6. Сферу отполировали до зеркального блеска, чтобы спутник отражал солнечные лучи и был виден с Земли как звезда 6-й величины.
Радио
Два передатчика мощностью 1 Вт работали на частотах 20 МГц и 40 МГц. Частоту 20 МГц выбрали специально, чтобы сигнал могли ловить радиолюбители по всему миру.
«Живой» сигнал
Знаменитые «бип-бип» не были просто звуком. Длительность сигналов менялась в зависимости от температуры и давления внутри шара. Это была простейшая телеметрия.
Терморегуляция
Внутри корпуса циркулировал азот. Если температура поднималась выше +30 °C, включался вентилятор, который отводил тепло от приборов к стенкам корпуса, излучавшим его в космос.
Глобальный резонанс
Успех ПС-1 вызвал на Западе настоящий шок (Sputnik Shock). Американская разведка предупреждала о подготовке запуска ещё летом, но администрация Эйзенхауэра не придала этому значения.
Ответ США — запуск спутника Vanguard TV-3 6 декабря 1957 года — потерпел фиаско. Ракета поднялась всего на 1,2 метра и взорвалась на стартовом столе. Это лишь подчеркнуло надёжность советской «Семёрки», которая, несмотря на все сбои, смогла выполнить задачу.
А тот самый тяжёлый «Объект Д», с которого всё начиналось, в итоге доработали. Он полетел в космос в мае 1958 года под именем «Спутник-3». Но история запомнила именно маленький полированный шар, который доказал: невозможное возможно.