Историческая серия "ТМ"

Подробнее в комментариях.

В 1957 году Сергей Павлович Королев писал в ЦК КПСС и Совет Министров СССР: "Просим разрешить подготовку и проведение пробных пусков двух ракет, приспособленных в варианте ИСЗ, в период апрель - июнь 1957 года, до официального начала Международного геофизического года. Ракету путем некоторых переделок можно приспособить для пуска варианта ИСЗ, имеющего небольшой полезный груз в виде приборов весом около 25 кг.

...Разрабатывается ИСЗ весом около 1200 кг, куда входит большое количество разнообразной аппаратуры для научных исследований, подопытные животные и т. д. Первый запуск этого спутника установлен в 1957 году и, учитывая большую сложность, может быть произведен в конце 1957 года..."
Да, первым разрабатывался тяжелый спутник со сложным комплексом аппаратуры. Предложение же запустить легкий, простой спутник Земли появилось в разгар работ над тяжелым спутником, и, поскольку это предложение было принято, тяжелому спутнику суждено было подняться в космос лишь третьим.

Чем же было вызвано это неожиданное предложение Королева?

В 1957 году было объявлено о проведении Международного геофизического года. В соответствии с программой научных исследований Советский Союз сообщил о намечающихся запусках спутников Земли. К середине 1957 года в нашей стране была создана ракета-носитель для выведения спутников на орбиту, была разработана и теория выведения на ОИСЗ. Но вывести спутник на орбиту еще не все. Космические аппараты должны служить науке, они должны быть орудием исследования ученых там, где эти исследования невозможно проводить обычными, земными методами. А для этого нужно решить самый важный вопрос - передачи с борта спутника и приема на Земле научной информации. В то время ученые еще не знали, смогут ли радиоволны с больших высот "пробить" ионосферу Земли, дойдут ли радиосигналы без искажений. К тому же и характеристики атмосферы Земли на высоте в сотни километров от ее поверхности были мало изучены. Спутник самой простой формы - сферической, оснащенный радиопередатчиками, позволил бы получить ответы на эти первоочередные вопросы. Он был проще в изготовлении и сделать его можно было быстрее, чем сложную космическую лабораторию. Вот почему предложение Королева встретили с одобрением.

Так родился первый искусственный спутник Земли - "ПС-1", как назвали его разработчики, или "простейший спутник - 1". Но эта "простота" была не такой уж простой. Аппаратура, которую устанавливали на спутнике, "привыкла" работать в обычных земных условиях - при атмосферном давлении, при наличии нормальной тяжести и нормальных температур, которые так естественны для всего, что рождено и создано на Земле. В космическом полете все эти условия отсутствуют - там вакуум, невесомость, палящие лучи Солнца или, наоборот, космический холод. Значит, хотя бы частично комфорт для приборов необходимо было обеспечить за счет технических решений. Прежде всего - атмосферное давление. Оно могло поддерживаться постоянно при условии полной герметичности контейнера. С точки зрения технологии, есть самый простой способ - сварной "шарик". Но этот вариант не годился со многих точек зрения. Даже если сначала собрать аппаратуру, прикрепив ее как-то к оболочкам, а затем эти оболочки сварить, тонкие электронные приборы просто выйдут из строя от перегрева. К тому же во время испытаний на Земле нельзя будет заменить отказавший прибор. Значит, контейнер должен быть разъемным. Таким его и сделали - из двух полуоболочек, соединенных болтами, а между ними для обеспечения герметичности была установлена прокладка из специальной резины, не терявшей своей эластичности в космосе. Аппаратура, установленная на раме, состояла из двух передатчиков, работавших на разных частотах: для их питания использовались химические батареи.

Чтобы обеспечить нормальную температуру внутри контейнера, заполненного азотом, наружная поверхность спутника была отполирована и подвергнута специальной обработке. Кроме того, в контейнере установили вентилятор, который поддерживал циркуляцию азота в условиях невесомости.

Специальные датчики, установленные внутри контейнера, контролировали давление и температуру в нем и в кодированном виде через радиопередающую аппаратуру посылали данные на Землю.

После наземных испытаний, подтвердивших герметичность корпуса и надежность работы аппаратуры, спутник был вывезен на космодром 4 октября 1957 года. Испытанная и заправленная ракета-носитель с установленным в ее головной части спутником стоит на стартовом устройстве. В 22 ч 28 мин по Московскому времени ракета с первым в мире искусственным спутником Земли стартовала, открыв человечеству дорогу в космическое пространство.

Едва вернувшись с космодрома, Королев собрал инженеров и конструкторов, поставив перед ними задачу, казалось бы, невозможную: за месяц создать спутник, в котором можно отправить на орбиту животное. Еще рано было ставить задачу полета в космос человека, но исследования, связанные с длительным пребыванием в космическом пространстве живого существа, можно и нужно было начинать.

При разработке этого спутника был максимально использован опыт запуска животных на высотных ракетах и создания первого спутника. Это позволило ровно через месяц, 3 ноября 1957 года, осуществить вывод на орбиту второго в истории искусственного спутника Земли, на борту которого в кабине, снабженной всем необходимым для жизни, находилась собака Лайка.

Пока разрабатывались и запускались первые спутники, продолжалась работа над тяжелым спутником, более совершенным и конструктивно, и по составу аппаратуры. При разработке спутника был учтен целый ряд специфических требований, связанных с проведением на нем различных научных экспериментов и размещением разнообразной научной и измерительной аппаратуры, и опыт работы первых спутников на ОИСЗ. Была улучшена радиотелеметрическая система - она стала многоканальной. Значительно усовершенствовалась система терморегулирования: тепловой режим регулировался не только принудительной циркуляцией газа в спутнике, но и изменением коэффициента собственного излучения его поверхности. Для автоматического управления работой всей научной и измерительной аппаратуры на борту установили программно-временное устройство. Одним словом, к полету на орбиту готовилась комплексная автоматическая научная лаборатория.

Запуск третьего советского искусственного спутника Земли был осуществлен 15 мая 1958 года. При полете этого спутника регистрировались корпускулярное излучение Солнца, фотоны в космических лучах, микрометеоры, изучались магнитное поле Земли, тяжелые ядра и интенсивность первичного космического излучения.

Интересно

Таким образом, подводя итоги, можно сказать, что с помощью первых советских искусственных спутников Земли получены сведения о прохождении радиоволн с космических аппаратов, о плотности атмосферы на больших высотах, некоторые характеристики космического пространства; получены первые данные о поведении и жизни животного в космическом полете; подтверждена правильность инженерных решений при создании космической техники.

С запуском первых искусственных спутников Земли ученые получили возможность изучать недоступное им раньше космическое пространство с помощью прямых измерений. Но это были лишь первые шаги в пределах весьма крохотной области солнечной системы...

А над горизонтом ярко сияла Луна, знакомая каждому с детства. С изобретением телескопов она приблизилась к людям, и они открыли на ней "моря", горы и кратеры. Но люди видели только одну сторону Луны, всегда обращенную к Земле. Невидимая сторона оставалась тайной "за семью печатями". Да что говорить, даже характер поверхности Луны вызывал бурные споры. Одни ученые считали, что Луна покрыта толстым, в несколько метров, слоем пыли. Другие же - породами, несколько напоминающими земные туфовые. Во время одной из дискуссий С. П. Королев взял лист бумаги, начертил категорическое: "Луна твердая", и подписался. Бумагу отдал на память стороннику "лунной пыли".

Конечно, разрешить подобные умозрительные споры могли только космические аппараты.

С созданием в Советском Союзе мощной ракеты-носителя, способной выводить аппараты на орбиты искусственных спутников Земли, у специалистов, которых возглавлял С. П. Королев, появилось естественное желание достигнуть Луны. Но для этого нужно было расширить возможности ракеты-носителя, придать ей новое качество. Ведь для выведения спутника Земли на орбиту достаточно развить так называемую первую космическую скорость - около 8 км/с. Чтобы вырваться из пут земного тяготения, этой скорости уже недостаточно. Она должна возрасти до 11,2 км/с.
Итак, прежде всего следовало повысить мощность ракеты-носителя. Задачу эту удалось решить, установив на нее дополнительную ступень. Одновременно в конструкторском бюро С. П. Королева были разработаны первые космические аппараты для исследования Луны.

2 января 1959 года состоялся первый в истории старт в сторону ночного светила. "Луна-1", или, как назвали ее журналисты, "Мечта", прошла вблизи Луны и стала первым в истории искусственным спутником Солнца. При полете с помощью научной аппаратуры велись измерения в космическом пространстве (от Земли до орбиты Луны), которые благодаря радиотелеметрической системе передавались на Землю. Интересно, что полет станции можно было наблюдать и визуально - специальное устройство, установленное на последней ступени ракеты-носителя (а она мчалась почти по той же траектории, что и отделившаяся от нее станция), выбросило на высоте около 100 тыс. км натриевое облако. Эту искусственную комету видели люди во многих странах.

12 сентября 1959 года к спутнику нашей планеты стартовала автоматическая станция "Луна-2". Через два дня она достигла Луны, доставила на ее поверхность вымпел с изображением герба СССР. Впервые была проложена трасса Земля - Луна, впервые был нарушен извечный покой другого небесного тела.

"Луна-1" и "Луна-2" по своей конструкции были не очень сложными. Они решали совершенно определенные задачи: отработку и проверку точности выведения аппаратов на межпланетные орбиты, проверку возможности поддержания радиосвязи с ними на значительных расстояниях, исследование свойств космического пространства между Землей и Луной и вблизи Луны. Так, при их полете изучались магнитные поля Земли и Луны, радиационные пояса, космические лучи, метеорные частицы.
Принципиально новой стала автоматическая межпланетная станция "Луна-3". Впервые автоматический космический аппарат получил систему ориентации, причем в качестве источников тока для питания аппаратуры использовались солнечные батареи. На АМС было установлено также фототелевизионное устройство.

Новой станции предстояло облететь Луну, "взглянуть" на ее обратную сторону и сфотографировать, а при возвращении к Земле передать изображения из космоса. Вот для этого и была установлена система ориентации. В нее входили оптические датчики, которые "видели" Солнце и Луну, и микродвигатели ориентации, поддерживавшие станцию в строго определенном положении, когда объектив фототелевизионного устройства направлялся на поверхность обратной стороны Луны.

Необычным было и само фототелевизионное устройство. Это не просто фотоаппарат, но и проявочное устройство, и передатчик (через бортовую радиолинию) полученных после обработки изображений.

Необычной была и конфигурация солнечных батарей. Дело в том, что на всей траектории полета, кроме участка фотографирования, станцию не ориентировали на Солнце. В то же время для выполнения всей программы работ ее химические батареи нуждались в постоянной подзарядке. И тогда, после сложных расчетов, в которых пришлось учесть общую компоновку АМС, требования теплового режима, была выбрана оптимальная форма солнечных батарей, позволяющая при любом положении станции относительно Солнца получать ток практически одинаковой величины.

Старт "Луны-3" 4 октября 1959 года прозвучал салютом в честь второй годовщины начала космической эры. 7 октября автоматическая межпланетная станция сфотографировала обратную сторону Луны с расстояния 60 тыс. км и передала целую серию фотографий на Землю, где их с нетерпением ждали ученые. Конечно, сегодня эти фотографии оставляют желать много лучшего. Но они были первыми. Расшифровав их, специалисты получили уникальный научный материал. На снимках видны как участки невидимой с Земли поверхности Луны, так и небольшая область с уже известным рельефом. Это позволило привязать доселе неведомые объекты лунной поверхности с уже известными и таким образом определить их координаты. Оказалось, что на обратной стороне Луны в отличие от видимой ее части мало "морей", что там преобладают горные районы.

В результате первых полетев к Луне было установлено, что у нее отсутствуют магнитное поле и пояса радиации. Измерения общего потока космического излучения, проведенные на траектории полетов и вблизи Луны, дали новые сведения о космических лучах и частицах, о микрометеорах в открытом пространстве. Полученная информация позволила перейти к созданию еще более сложных, еще более совершенных космических аппаратов.

Просто отлично! Огромный интерес!

"Космические ракеты, несущие на своем борту автоматические научные станции с различной аппаратурой, стремительно двинутся к ближайшим планетам солнечной системы. Из них наибольший интерес представляют Марс и Венера..." - это слова из статьи С. П. Королева, опубликованной в "Правде" 10 ноября 1960 года. Тогда до пуска "Венеры-1" оставалось три месяца.
В конструкторском бюро, которым руководил С. П. Королев, полным ходом шла работа - проектировались автоматическая межпланетная станция "Венера" и разгонная ступень ракеты-носителя, которая должна была вывести ее на трассу полета к утренней звезде. Разработка станции началась несколько месяцев назад, когда конструкторам стало ясно: возможности ракеты-носителя позволяют дополнительно установить разгонную ступень, которая выйдет на орбиту спутника Земли вместе с космическим аппаратом и уже оттуда стартует к другим планетам.

Создатели автоматической межпланетной станции (АМС) учли весь имевшийся к тому времени опыт разработки первых искусственных спутников Земли и первых лунных аппаратов. В то же время многое на этой станции было по-настоящему ново.

Так, впервые на АМС предусмотрели корректирующую двигательную установку разработки главного конструктора А. М. Исаева для коррекции траектории полета. Без такой коррекции полеты к планетам солнечной системы невозможны.

Впервые разработали многорежимную систему ориентации и управления движением станции. С ее помощью можно было в течение многих месяцев поддерживать постоянную ориентацию плоских панелей солнечных батарей на Солнце, периодически направлять бортовую параболическую антенну на Землю и выполнять точную (до единиц угловых минут) ориентацию станции относительно звезд. Эта же система стабилизировала станцию в пространстве при работе корректирующего двигателя. В состав ее входили сложные оптические приборы, способные "видеть" не только яркое Солнце, но и Землю с расстояний в сотни миллионов километров, когда она кажется маленькой звездочкой.

Остронаправленная параболическая антенна (диаметром 2 м) позволяла поддерживать сверхдальнюю космическую радиосвязь с Землей в сантиметровом диапазоне волн. Всего же на борту станции работало три радиотелеметрические системы для различных диапазонов - метрового, дециметрового и сантиметрового.
На станции "Венера-1" воспользовались такой же системой терморегулирования, как и на "Луне-3". Температуру в отсеке регулировали вращающиеся жалюзи, установленные на цилиндрической части герметичного корпуса.

Во время полета проводилось измерение космических лучей, магнитных полей, заряженных частиц межпланетного газа и корпускулярных потоков Солнца, регистрация микрометеоров.

Чтобы вывести "Венеру-1" на межпланетную траекторию, пришлось создать новую ступень. Масса станции составила 643,5 кг. Пожалуй, создание этой ступени можно назвать одним из самых важных и замечательных достижений нового космического эксперимента. Ведь двигательную установку ракеты предстояло запустить в невесомости (после сравнительно долгого пребывания в суровых условиях космоса). Разработать такую установку значило в то время сделать качественно новый шаг в развитии ракетно-космической техники. Проектировщикам пришлось решить множество задач. Система управления ракетой должна была обеспечить нужную ориентацию в орбитальном полете вокруг Земли, стабилизацию ракеты в период работы двигателя, включение его в расчетное время. Кроме того, требовалось отрегулировать тепловой режим топливных баков, где находился кислород. И наконец, создать такую систему подачи топлива в камеру сгорания, чтобы можно было запустить двигатель. Для этого на космической ракете были установлены твердотопливные двигатели, придававшие ей кратковременное ускорение, но достаточное для того, чтобы жидкое топливо, которое находилось во взвешенном состоянии, начинало поступать в камеру сгорания.

Тщательные расчеты, принципиально новые конструктивные решения, экспериментальная отработка на Земле в условиях, приближенных к условиям космического полета, - вот в результате всего этого и родилась новая автоматическая межпланетная станция и ракетная ступень. Впервые аппарат этого типа стартовал с орбиты ИСЗ 12 февраля 1961 года. Впоследствии космическая ракета выводила на межпланетные трассы автоматические космические аппараты типа "Луна", "Марс", "Венера", "Зонд". Теперь с ее помощью спутники связи "Молния" запускаются на высокие эллиптические орбиты.

Связь со станцией поддерживалась на расстоянии до 5 млн. км. Даже оттуда, из глубины солнечной системы, поступала на Землю необходимая научная информация.

Сегодня, когда межпланетные аппараты отправляются невообразимо далеко от Земли, этот результат кажется очень скромным. Но тогда, в 1961 году, такое расстояние представлялось фантастическим - ведь радиоволны преодолевали космическое пространство, насыщенное различными частицами и всевозможными видами электромагнитных излучений, природа которых тогда была еще плохо изучена.
Каков же результат полета "Венеры-1"? Во-первых, ученые получили первые данные о научных измерениях на значительном удалении от Земли, в той области пространства, которую называют дальним космосом. Во-вторых, обогатились новым материалом и разработчики ракетно-космической техники: ведь многое на этой станции было опробовано впервые.

Полет подтвердил правильность выбранных направлений.

Создание и запуск автоматической межпланетной станции "Венера-1" - важный этап в развитии ракетно-космической техники, одна из ярких страниц в истории отечественной космонавтики.

"3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени автоматическая станция "Луна-9", запущенная 31 января, осуществила мягкую посадку на поверхность Луны в районе океана Бурь... По команде с Земли 4 февраля в 4 часа 50 минут станция "Луна-9" начала обзор лунного ландшафта и передачу его изображения на Землю".

За этими скупыми строчками сообщения ТАСС - чудо, которое наконец-то открылось людям. Газеты всего мира на первой полосе поместили фотографию поверхности нашей небесной соседки. На переднем плане был отчетливо виден небольшой камень, ставший, наверное, самым знаменитым камнем в истории. Именно в этот день в космонавтике произошло то поворотное событие - веха, с которой и начался новый этап в развитии науки о Луне. Началось непосредственное изучение нашего естественного спутника.

Осуществление такой сложной задачи, как мягкая посадка, пусть на самую ближнюю, но не имеющую собственной атмосферы соседку Земли, потребовало тщательной и долгой отработки как на Земле, так и при полетах автоматических станций (АМС) к Луне, на которых проверялись различные системы.
Выведение АМС на траекторию полета к Луне производилось так же, как и у "Венеры-1", с промежуточной орбиты спутника Земли. Когда станция "легла на курс", вес ее составлял 1583 кг, большая часть приходилась на тормозную двигательную установку и системы ориентации и коррекции станции в пути. Скорость ее движения при подходе к Луне Составляла 2,6 км/с, и при подлете к поверхности ее предстояло полностью "погасить", иначе станция просто разбилась бы.