Этот триумфальный полёт сегодня многими принижается и воспринимается как чисто пропагандистский приём – дескать, Советскому Союзу позарез нужно было показать своё превосходство над США, поэтому Гагариным просто выстрелили на орбиту в ракете, построенной по трофейным немецким чертежам, вот вам и вся победа. Но лишь немногие знают, сколько на самом деле людей работали над первым полётом человека в Космос, сколько научных открытий, труда и вдохновения было вложено в первый пилотируемый космический корабль в истории.
«Стол» решил напомнить, какие новые технологии были созданы специально для Юрия Гагарина.
1. СК-1 (скафандр космический – 1)
Первый в мире космический скафандр, который был разработан на заводе № 918 (ныне ОАО «НПП “Звезда”») в 1961 году специально для полёта Юрия Гагарина. Прототип – авиационный скафандр «Воркута», разработанный для пилотов стратегических бомбардировщиков. Однако для полётов в космос конструкторам скафандра поставили условие обеспечить выживаемость космонавта в любых условиях – то есть при экстремальной жаре и холоде, а также при разгерметизации кабины и падении давления.
Скафандр сшили из двух слоёв: силового лавсанового и герметичного резинового. Космонавта также одели в теплозащитный костюм из трубок, обеспечивающих как охлаждение тела, так и его обогрев. Были предусмотрены и трубопроводы системы вентиляции тела. В итоге скафандр мог поддерживать жизнедеятельность человека в течение 5 часов в условиях открытого космоса; более 25 минут – в условиях перегрева воздуха, вызванного экстремальным спуском; 12 часов – при пребывании в холодной воде.
Запомнившийся всем оранжевый чехол к скафандру, собственно, не относился: его роль сводилась лишь к облегчению поисковых работ, поскольку корабли «Восток» не имели системы мягкой посадки и космонавт после катапультирования из кабины приземлялся на парашюте.
Скафандр СК-1. Фото: komissarov_a / Flickr2. Система регенерации воды и воздуха
Сергей Королёв приказал провести специальные расчёты: что будет, если двигатели корабля «Восток» откажут и Гагарин не сможет начать снижение? Баллистики провели расчёты и доложили, что через 10 суток корабль сам начнёт снижение и неконтролируемое падение на Землю. Тогда Королёв поставил задачу: система регенерации воздуха и воды в скафандре должна обеспечить жизнедеятельность космонавта в течение 12 суток. Задача ставилась предельно жёстко: скафандр должен был спасти космонавта обязательно!
3. Шлем и перчатки
Шлем был автоматизирован: при малейшей угрозе разгерметизации кабины стеклянное забрало шлема опускалось само собой, после чего включалась автономная подача воздуха.
Гордость конструкторов – гермозатворы (или гермоподшипники), установленные в рукавах скафандра. Если разгерметизация кабины произойдёт в тот момент, когда космонавт снимет перчатки, то в тот же самый миг срабатывают затворы – чтобы космонавт не потерял сознания от скачка давления. Надувные манжеты герметично закупоривали рукава скафандра, изолируя оголённые кисти. После того как космонавт пристегнёт перчатки на место, манжеты автоматически отключаются. Правда, для того чтобы надеть перчатки, космонавту отводилось всего 1–2 минуты: после этого руки настолько отекали от парогазовой эмфиземы, что втиснуть их в перчатки было уже невозможно.
4. Микрофоны ДЭМШ
Королёв поставил задачу, что он должен слышать голос Гагарина в любых условиях, невзирая ни на какие помехи и треск.
И конструкторы тульского завода «Октава» создали уникальные микрофоны ДЭМШ. В отличие от обычных микрофонов, у которых мембрана, колеблющаяся в такт с голосом, была с одной стороны, ДЭМШ имел отверстия с обеих сторон, открывающие доступ к мембране.
Благодаря этому ДЭМШ обладал значительной устойчивостью к шумовым помехам и селективностью к голосу. Внешний шум приходил более-менее равномерно отовсюду и воздействовал на мембрану «и с переду, и с заду», взаимоподавляясь при этом! А вот голос, звучащий только с одной стороны микрофона, давил на мембрану только с одной стороны и прекрасно передавался микрофоном в усилительные цепи радиостанции.
Впоследствии этот микрофон устанавливался во все советские военные и профессиональные гражданские радиостанции и системы связи.
5. Ракета «Восток»
Считается, что в основе советской ракеты лежат разработки конструктора Вернера фон Брауна, создателя первой в мире баллистической ракеты «Фау-2». Но это не совсем так: немецкая ракета была одноступенчатой с жидкостным двигателем, способна была поднимать в воздух всего 800 кг груза, тогда как советская – трёхступенчатая. И забрасывала она на орбиту более 5 тонн.
Первый запуск (неудачный) состоялся 23 сентября 1958 года, первый успешный – 2 января 1959 года.
Ракета-носитель "Восток-1". Фото: РИА Новости6. Ракетный двигатель РД-0109
Первая и вторая ступени «Востока» состояли из пяти блоков: четырёх боковых с двигателями РД-108 и одного центрального с двигателем РД-107. Все двигатели работали на жидком кислороде и керосине, которые самотёком – в условиях земной гравитации – попадали в коллекторы двигателя и камеры сгорания. Но мощности двух ступней ракеты не хватало, чтобы забросить на нужную орбиту тяжёлый корабль «Восток». И тогда Королёв лично настоял на третьей ступени. Возник вопрос: как поведут себя двигатели РД-108 и РД-107 в условиях невесомости? И тогда академик Борис Черток предложил использовать в третьей ступени экспериментальный двигатель РД-0109, созданный конструктором Семёном Косбергом, который был оснащён насосами для систем впрыска топлива.
Новый двигатель блестяще показал себя, а сейчас подобные системы устанавливаются на каждом ракетном двигателе.
7. Космический корабль «Восток-1»
Разработка аппарата серии «Восток» началась в конце 1950-х годов под руководством Михаила Тихонравова, который предложил использовать сферический спускаемый аппарат и два конических отсека: приборный спереди и маневровые двигатели сзади. Сферическая форма спускаемого аппарата КА «Восток» объясняется тем, что поначалу не умели управлять спуском при входе в атмосферу. Спускаемый аппарат вращался при падении во всех трёх плоскостях, и единственная форма, которая могла бы обеспечить при таком спуске более или менее безопасный вход в атмосферу, – это шар.
Академик Борис Черток позже говорил, что «Восток» был самым ненадёжным кораблём, отправленным когда-либо в космос, просто потому, что на нём стояли экспериментальные приборы, не прошедшие никаких испытаний. Более того, из-за превышения веса корабля пришлось отказаться от системы аварийного спасения на старте и системы мягкой посадки корабля. Кроме того, из конструкции была убрана дублирующая тормозная установка.
Макет космического корабля «Восток-1». Фото: HPH / Wikipedia8. Термозащита
Как установил конструктор Константин Феоктистов, работавший в «Особом конструкторском бюро № 1» вместе с Сергеем Королёвым (сейчас РКК «Энергия»), во время прохождения плотных слоёв спускаемый аппарат разогреется до 2000 градусов Цельсия (для сравнения: температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535 градусов). Чтобы космонавт внутри шара не сварился бы от перегрева, лаборатория Феоктистова создала специальную «абляционную защиту» (от латинского ablatio – отнятие) – защитный слой из асбестотекстолитовых колец и «обмазки из фенолформальдегидных смол. Масса теплозащиты составила более 1,4 тонны. Это был слишком тяжёлый вес для первого корабля (его общая масса составила 4,73 тонны). Но Феоктистов отказался что-либо переделывать, заставив коллег увеличить грузоподъёмность ракеты-носителя.
9. Оптический ориентатор «Взор»
В случае отказа автоматических систем космонавт мог перейти на ручное управление кораблём. Это было возможно за счёт использования специально разработанной для первого полёта системы «Взор». Так, на иллюминаторе на полу кабины размещалась кольцевая зеркальная зона, а на специальном матовом экране были нанесены стрелки, указывающие направление смещения земной поверхности (когда космический корабль был правильно сориентирован относительно горизонта, все восемь визиров зеркальной зоны освещались солнцем).
Решить, когда следует начать манёвр возвращения, космонавту помогал прибор «Глобус» – небольшой глобус с часовым механизмом, который показывал текущее положение корабля над Землёй.
Приборная панель корабля «Восток-1». Фото: Tempe / Wikipedia10. Система защиты от сумасшествия
Кстати, внутри корабля была реализована особая защита от умопомешательства пилота: многие учёные высказывали предположение, что психика человека может негативно отреагировать на условия космоса. Поэтому прежде чем перейти на ручное управление, Гагарин должен был сдать тест на вменяемость. Для этого ему необходимо было открыть конверт с одним листочком, на котором была записана математическая задача. Только решив её, можно было узнать код доступа к панели управления.
Кстати, задача была совсем простой: «Назовите квадрат числа 5».
Кстати, товарищи первого космонавта нарушили режим секретности: все опасались, что в случае возникновения нештатной ситуации у Гагарина просто не будет времени вскрывать конверт. Второй космонавт планеты Герман Титов вспоминал, что кто-то из начальников Центра подготовки космонавтов уже в автобусе, который вёз Гагарина на стартовую площадку, шепнул:
– Юра, имей в виду: там – в конверте – цифра «25»...
Гагарин лишь улыбнулся:
– Я уже знаю.
