Спутник. Или «запуск» космической эры

60 лет назад, 4 октября, в истории человечества началась космическая эра. Впервые на орбиту был выведен объект, созданный человеческим гением. Этот объект, известный как «Спутник», был запущен с космодрома Байконур, в казахской степи. Поэтому журналист Йорика предлагает узнать, как покорялись небеса.

Прототипы «Спутника»

Идея создания искусственного спутника Земли (ИСЗ) озвучивалась задолго до Циолковского, Королева и Брауна. Еще в XVII столетии сэр Исаак Ньютон в монографии «Математические начала натуральной философии» описал огромную пушку, с помощью которой на орбиту планеты можно было бы запустить  ядро. В исполнении столь величайшего проекта была одна загвоздка – требовался пик, который находился бы за пределами атмосферы. Ньютон был уверен, что определенный мощный заряд при выстреле поможет ядру развить такую скорость, что орбитальный аппарат не упадет, но будет вращаться вокруг Земли. Сегодня эта скорость называется «первой космической» и для Земли она равна 7,91 км/с.

Тему необходимости запуска ИСЗ неоднократно поднимали и основоположники теоретической космонавтики, однако обосновывали эту надобность каждый по-разному. Так, немецкий ученый и инженер Герман Оберт, один из пионеров космонавтики, для решения задач военной разведки, геофизических исследований и проч. предложил собрать орбитальную станцию из ступеней ракет-носителей. Ученый Константин Циолковский предлагал руководству осуществить запуск космического аппарата с экипажем, тем самым стать первыми не только в запуске ИСЗ, но и в освоении космоса человеком.

Многие ученые сходились во мнении, что ИСЗ может стать стартовой площадкой для других ракет, цель которых полет к Луне, Марсу и Венере. Для этого предполагалось держать на орбитальном аппарате необходимое для разгона ракет топливо. Тогда же решили снабдить спутник телескопом для наблюдения за отдаленными космическими объектами, поскольку это решило бы проблему искажений, создаваемых атмосферой Земли.

Однако время шло, а носителя, способного доставить искусственный спутник на орбиту, построить не получалось. Сконструированные в ту пору (перед началом Второй мировой войны) ракеты не могли развить первую космическую скорость, а “пушка Ньютона” оказалась не только трудоёмким делом, но и финансово затратной.

Первые шаги

Первые баллистические ракеты Фау-2 (она же V-2) грузоподъемностью около 900 кг летали на жидком топливе и, как теперь известно, научились их конструировать в Третьем рейхе. А4 – первая из них – была разработана в ракетном центре Пенемюнде Вернером фон Брауном и успешно запущена 3 октября 1942 г. Ракета поднялась на высоту 100 км, преодолев так называемую «линию Кармана». Тогда же немецкие ученые заговорили о пенемюндских ракетах как о средствах доставки ИСЗ на орбиту. Однако войну Третий рейх проиграл, и Белый дом, до поражения фашистского режима не помышлявший о космосе, стал задумываться о новом «стратегическом плацдарме». Захватив немецких специалистов и документы о космических разработках, американцы не только сумели преодолеть отставание в разработке баллистических ракет, но создали предпосылки для запуска орбитального аппарата.

Уже в июле 1946 г. американцы отправили в космос мух-дрозофил на борту Фау-2. Это были первые живые организмы, ставшие «космонавтами», если не считать микроорганизмов, полетевших в космос в 1942 г. 10 октября еще одна американская Фау-2 сделала первый снимок Земли с высоты 100 км.

После такого успеха эксперты американского ВВС в докладе «Предварительный проект экспериментального космического корабля для полетов вокруг Земли» предприняли серьезную исследовательскую попытку оценить возможности создания искусственного спутника, который бы вращался вокруг планеты. Ученые отметили, что не исключают возможность того, что такой космический аппарат как ИСЗ, оснащенный необходимыми приборами и датчиками, стал бы наиболее эффективным средством научных исследований ХХ в.

Космическая «гонка» в науке и политике

В 1950 г. американский ученый Кечкемети  выступил с докладом «Ракетный аппарат – спутник Земли: политические и психологические проблемы» на меморандуме, где рассматривались вероятные политические последствия, связанные с запуском ИСЗ и его успешным применением в интересах военной разведки. Из подобных докладов 50-х гг., ставших частым явлением для военно-научных кругов, видно, что запуск искусственного спутника будет иметь колоссальное значение в политической и военной сфере.

Главный советский ракетчик Сергей Королев следил за деятельностью немецких и американских ученых, хотя всерьез о спутнике он заговорил позднее. Тогда работу над межконтинентальной ракетой «Р-7» только начали, но Королеву и его коллегам уже было ясно, что конструируемая ими «Семерка» способна достичь первой космической скорости и вывести на орбиту первый искусственный спутник.

26 мая 1954 г. Королев отправил в Центральный комитет КПСС, а также в Совет Министров письмо  «Об искусственном спутнике Земли». Сегодня странно предположить, что от замысла Королева отмахнулись как от «фантастического прожекта», что научно-исследовательские изыскания советских ученых мало заботили руководящие верхи и от Королева и его коллег, в общем-то, ждали «кузькину мать», которая способна долететь до Америки и нейтрализовать врага. Не желая сдаваться ни руководящей системе, ни иностранным коллегам, Королев решается просить помощи в Академии наук СССР.

В это время (25 июня), пока Королев добивался разрешения на создание орбитального аппарата, в Вашингтоне прошла встреча, в которой приняли участие такие ведущие американские конструкторы ракетной техники как Вернер фон Браун, Фрэд Зингер и Дэвид Янг из компании «Аэроджет». Обсуждался вопрос, волновавший Белый дом: можно ли в ближайшие 2-3 года осуществить запуск ИСЗ на орбиту высотой 320 км, чтобы следить за территорией противников.

На этом собрании Вернер фон Браун, главный соперник Королева в научной «гонке», предложил программу «Орбитер», основное преимущество которого заключалось в использовании уже существовавших на тот момент ракет. По замыслу фон Брауна в качестве первой ступени должны были применить ракету «Редстоун», а связки ракеты «Локи» использовать как вторую ступень, что значительно приблизит дату запуска ИСЗ, поскольку полдела уже сделано. При одобрении «Орбитера» Вернер фон Браун обещал прославить Штаты уже летом 1957 г.

Однако 29 июля 1955 г. американское руководство согласилось поддержать другую программу –  «Авангард», – предложенную военно-морскими силами США. Для трехступенчатого носителя ступника «Авангард» предлагали модифицировать ракеты «Викинг» (первая ступень) и «Аэроби» (вторая ступень) и использовать твердотопливную третью ступень.

Сергей Королев опасался, что американцы могут его опередить. Проявив упорство, он добился того, что 30 августа 1955 г. в кабинете главного ученого секретаря президиума АН СССР академика Топчиева собрались ведущие специалисты в области ракетной техники. В их числе были академики Мстислав Келдыш и Валентин Глушко. Повесткой дня было создание специального органа по разработке программы научных исследований, предполагающих запуск серии искусственных спутников (в том числе и с животными).

Королев произнес короткую, но актуальную речь. Академия оказала ему поддержку, но нужно было провести ряд встреч с учеными разных специальностей, в той или мере заинтересованных в космических исследованиях. Эти совещания прошли с декабря 1955 г. по март 1956 г., воодушевив весь ученый круг Советского Союза, после чего руководящие верхи не могли отмахнуться от Королева и выдали ему долгожданное постановление, предусматривающее создание «Объекта Д».

Королев немедленно приступил к осуществлению своих планов. В его конструкторском бюро был сформирован отдел, занимающийся исключительно разработкой искусственных спутников. После успешного запуска ракеты «Р-7» от 7 сентября 1957 г. Сергей Павлович собрал коллег. Он предложил им временно заморозить работу над «Объектом Д», который весил от 1000 до 1400 кг, и сделать маленький легкий спутник, который можно запустить в скорейшем времени.

Работой над «ПС-1» («Простейший спутник первый») руководили инженеры Михаил Хомяков и Олег Ивановский. Михаил Рязанский создал специальные сигналы для передатчика, а группа Сергея Охапкина – корпус-обтекатель, защищающий спутник от воздействия внешних факторов. Единственное ограничение, выдвинутое Королевым, было в массе: аппарат не должен был весить больше 100 кг. Довольно быстро разработчики пришли к выводу, что самая выгодная форма – это форма шара.

Для современного человека первый советский спутник выглядит очень простым, как алюминиевая сфера с четырьмя зонтами. Однако на тот момент у «ПС-1» не было аналога, он создавался впервые. Внутри ИСЗ находились два радиопередатчика с частотами 20,005 и 40,002 МГц. Питание аппарата было за счет электрохимических источников тока (серебряно-цинковых аккумуляторов), рассчитанных на 2-3 недели.

Работа над советским спутником не была в секрете. За неделю до запуска Сергей Полосков принял участие на научной конференции в Вашингтоне, где доложил о космических планах коммунистов и впервые произнес название нового космического аппарата. Вскоре слово Sputnik будет у всех на устах.

День, отделивший старое от нового

20 сентября 1957 г. на Байкронуре прошло собрание, на котором вся космическая команда сообщила о готовности к старту. Наконец, 4 октября в 22:28:34 по МСК времени ярчайшая вспышка осветила ночную казахскую степь. Ракета-носитель «М1-1СП» (модификация «Р-7») с гулом улетела в небо.

Через 295 секунд после старта «ПС-1» и центральный блок ракеты вышли уже на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км. На 314,5 секунде произошло отделение спутника, затем он стал подавать знаменитые сигналы: «Бип! Бип! Бип!» На космодроме их слушали, затаив дыхание две минуты, после чего специалисты с криками «Ура!» выскочили из укрытий и качали конструкторов на руках. В 20:07 минут по нью-йоркскому времени американцы приняли сигналы советского спутника, и вскоре радио и телевидение разнесли новость об успешном запуске Советским Союзом первого орбитального аппарата. Это был страшный удар по престижу США, называвших СССР отсталой страной. Спутник «советских дикарей», абсолютно неуязвимый для систем ПВО, летал над страной победившей демократии 92 дня, преодолев более 60 миллионов км.

Америка действительно могла стать первой страной, запустившей ИСЗ. Однако руководство Штатов допустило всего одну ошибку. Следовало довериться опыту и гению Вернера фон Брауна и принять проект «Орбитер». Скорее всего, немецкий конструктор сумел бы вывести ИСЗ уже в конце 1956 г., обеспечив тем самым Америку столь желанным «правом на космос». Однако космическую эру суждено было открыть советскому спутнику.