СССР: Покорение луны
3 февраля 1966 года впервые в истории была осуществлена мягкая посадка космического аппарата на Луну.
Советская автоматическая лунная станция «Луна-9» прилунилась в Океане Бурь и в течение трех дней передавала на Землю телевизионные изображения лунного ландшафта. Эти данные предоставили ценный материал для исследования микроструктуры поверхности Луны. К 55-летию миссии Роскосмос опубликовал рассекреченные архивные документы.
3 февраля 1966 года межпланетная автоматическая станция «Луна-9» произвела мягкую посадку на Луну. На следующий день по команде с Земли она начала обзор лунного ландшафта и передачу его изображения.
Первой в истории мягкой посадке предшествовали запуски лунных станций, позволившие отработать системы радиоконтроля траектории, бортовую радиоаппаратуру, систему астроориентации и приборы автономного управления.
Борис Черток, ближайший сподвижник Сергея Королева, писал в своей книге «Ракеты и люди», что идея создания автоматической станции, совершающей мягкую посадку, обозревающей окрестности, передающей на Землю телевизионное изображение «лунных камней», данные о температуре, радиоактивности и составе геологических пород, появилась в 1959 году почти одновременно в СССР и в США.
Первая попытка совершить мягкую посадку на Луну была предпринята в СССР 4 января 1963 года в рамках программы Е-6, однако двигатель четвертой ступени ракеты-носителя не запустился.
В общей сложности за три года в СССР было осуществлено 11 запусков станций этого типа. Лишь пять из них вышли на заданную траекторию полета, однако задачу мягкой посадки решить не удалось. В 1965 году по инициативе Королева работа была передана в ведение КБ им. Лавочкина (ранее ей занималось ОКБ-1). «Луна-9» стала первым аппаратом, подготовленным в этом конструкторском бюро.
Она состояла из трех основных частей — самой автоматической станции, двигательной установки, предназначенной для проведения коррекций траектории и торможения при подлете к Луне, а также отсеков, содержащих аппаратуру управления полетом. «Луна-9» представляла собой герметичный контейнер, в котором размещалась бортовая радиосистема, программно-временное устройство, системы терморегулирования, научная аппаратура и источники питания. Станция имела телевизионную систему, обеспечивающую возможность кругового обзора с передачей изображения лунного ландшафта на Землю.
Масса станции после выведения на траекторию полета к Луне составляла 1583 кг.
Любопытные сведения приводятся в рассекреченных архивных документах, которые Роскосмос выложил на своем официальном сайте по случаю 55-летия миссии «Луны-9». Так, в справке по объекту Е-6 от 8 апреля 1965 года сообщается ориентировочная стоимость запуска — 6070 тыс. рублей (из них 3700 тыс. руб. составляла стоимость объекта, 1800 тыс. — стоимость носителя, 570 тыс. — стоимость работ наземного комплекса и транспортировка).
В аналогичном документе от 23 июля 1965 года перечисляются основные задачи пуска: это экспериментальная проверка возможности осуществления мягкой посадки АЛС на поверхности Луны, передача на Землю ТВ-изображения рельефа поверхности, проверка принципов ориентации космических объектов.
А в протоколе совместного совещания 1 и 3 главных управлений Министерства общего машиностроения по рассмотрению состояния работ по объекту Е-6М и ракет-носителей 8К78-Е6 отмечалось, что работы ведутся с отставанием от установленных приказом сроков. Среди прочего уточнялось, что завод № 88 не выполняет сроки поставок штамповок для баков и шарбаллонов, рулевых проводов, коммутационных и антенно-фидерных устройств.
В свою очередь, президиум Академии наук СССР своим распоряжением № 00120 обязал Крымскую, Абастуманскую и Бюраканскую астрофизические обсерватории производить фотографирование объекта Е-6 во время полета и в момент прилунения.
Запуск «Луны-9» состоялся 31 января 1966 года с космодрома Байконур и был приурочен к наступлению лунного утра в районе Океана Бурь. В ходе полета была проведена коррекция траектории. Новые сеансы измерений с наземных пунктов подтвердили высокую точность коррекции. Вечером 1 февраля была включена двигательная установка.
Управление полетом и посадкой «Луны-9» производилось из симферопольского центра НИП-10.
При подлете к Луне начались операции по подготовке станции к посадке. Для осуществления торможения необходимо было ориентировать станцию так, чтобы двигатель был направлен соплом на Луну. Ориентация осуществлялась за час до сближения с Луной путем построения лунной вертикали оптическими средствами. На высоте около 8,3 тыс. км АЛС была ориентирована строго по лунной вертикали. Затем с помощью оптических датчиков слежения за Солнцем и Землей это направление сохранялось примерно в течение часа — до срабатывания тормозной двигательной установки.
На высоте около 75 км от поверхности Луны, за 48 секунд до посадки, по команде радиовысотомера была включена тормозная двигательная установка, отделены два навесных отсека и произведен наддув баллонов-амортизаторов. Система управления посадкой обеспечила гашение скорости с 2600 м в секунду до нескольких метров в секунду на малой высоте над поверхностью. АЛС опустилась на поверхность Луны 3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени. Прилунение произошло в районе Океана Бурь — крупнейшего из «морских» образований на поверхности Луны. Спустя 4 мин 10 сек раскрылись антенны и начался первый сеанс радиопередачи.
Академик Анатолий Благонравов указывал, что «много труда для достижения этого успеха было вложено недавно скончавшимся Королевым».
«Нельзя еще раз не воздать должное его светлой памяти и не высказать глубокого сожаления, что сам он уже не может вместе с нами порадоваться этому достижению», — констатировал он.
Ученый в области радиотехники и электроники, член-корреспондент АН СССР Владимир Сифоров уточнял, что обеспечение мягкой посадки автоматической станции на поверхность Луны является более трудной задачей по сравнению с мягкой посадкой на Землю.
«При посадке на Землю используется эффект торможения в земной атмосфере, а в условиях Луны такая возможность отсутствует, так как на Луне атмосферы практически нет. Поэтому единственным способом обеспечения мягкой посадки на Луну является использование реактивного двигателя, управляемого автоматическими приборами, устройствами и системами так, что в момент прилунения скорость движения автоматической станции по отношению к Луне была снижена до безопасной величины», — объяснял Сифоров.
4 февраля 1966 года, в 4 ч 50 мин, по команде с Земли станция начала обзор лунного ландшафта и передачу его изображения на Землю.
Первые в мире телевизионные изображения поверхности Луны передавались в течение четырех сеансов при различных условиях освещенности. Панорамы лунной поверхности дали возможность изучить микрорельеф лунного грунта, определить размеры и форму впадин и камней. Было проведено спектрофотометрическое исследование лунной поверхности в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Длительность активного существования АЛС на поверхности Луны составила 46 ч 58 мин 30 сек. Этим полетом была открыта эра контактного исследования небесных тел Солнечной системы.
Миссия «Луны-9» вдохновила многих ученых. Как отмечал один из основоположников астрофизики, академик Василий Фесенков, «осуществленная посадка на соседнее с нами космическое тело имеет большое значение и открывает перед наукой совершенно исключительные перспективы».
«Успех этого необыкновенного предприятия, единственного в своем роде в истории человечества, наглядно показывает, что советская техника достигла такой высоты развития, когда можно уверенно говорить о сооружении на Луне постоянной обсерватории, а также о запуске аналогичных приборов и на другие планеты, прежде всего на Марс. Само собой разумеется, что приборы, установленные на Луне, смогут передавать также информацию о разнообразных космических явлениях, не доступных земным наблюдателям вследствие экранизирующего действия земной атмосферы», — резюмировал астроном.
Вместе с тем Борис Черток утверждал, что истинных авторов и создателей «Луны-9» обошли вниманием при раздаче заслуженных почестей.
«К чувству триумфа, которое я испытывал вместе с товарищами, примешивались горечь и обида, — признавался ученый в своей книге. — Горечь оттого, что Королева с нами уже нет. Меньше месяца не хватило ему, чтобы увидеть панораму лунной поверхности. Он так долго ждал успеха мягкой посадки, столько надежд связывал с этой работой, вложил в программу Е-6, которую теперь назвали “Луна-9”, столько страсти, а имя его не упомянули ни на пресс-конференции, ни при описании программы полета, лунной станции и ракеты-носителя».
Само собой, достижение советской космонавтики заметили за рубежом.
«Такая посадка является главным шагом на пути к высадке человека на Луну», — подчеркивало AP.
Большое значение популяризации достижений СССР в освоении космоса уделяло руководство отрасли. Так, заместитель министра общего машиностроения Георгий Тюлин в письме президента АН СССР Келдышу Мстиславу Келдышу от 12 февраля 1966 года представлял план подготовки фильмов, статей, экспозиций по результатам запусков станций «Луна-9», «Венера-2» и «Венера-3». Кроме того, он просил дать указания соответствующим организациям Академии наук по обеспечению работ, предусмотренных планом.
Межпланетная станция «Венера-3» 1 марта 1966 года достигла планеты Венера и доставила на ее поверхность вымпел с гербом СССР. А 3 апреля 1966-го «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны.
Почтовая марка СССР 1966 года с телеизображением поверхности Лун
Ракета 3
Группа изучения реактивного движения
В Советской России также предпринимались попытки создать организацию ракетчиков, занимающихся проектированием систем для космических полетов. Наибольшую активность на этом поприще проявил выпускник Рижского политехнического института Фридрих Артурович Цандер.
Позднее Цандер вспоминал, что на его жизненный выбор повлияли два текста: роман Жюля Верна «С Земли на Луну…» и статья Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», фрагменты из которой зачитал его классу школьный учитель. Цандер верил, что Марс обитаем, и, добравшись до красной планеты, земляне встретят там высокоразвитую цивилизацию. На всю жизнь лозунгом Фридриха Артуровича стал призыв: «Вперед! На Марс!»
Фридрих Артурович Цандер
Внимание Цандера привлекали вопросы конструирования космических аппаратов, выбора движущей силы, создания замкнутой системы жизнеобеспечения. В 1909 году Цандер впервые высказал мысль о том, что в качестве горючего можно использовать элементы конструкции межпланетного корабля. В 1915 году в связи с приближением фронта к Риге Цандер был эвакуирован вместе с персоналом завода «Проводник» в Москву. С 1917 года он приступил к систематическим исследованиям проблем теоретической космонавтики.
Результаты своих предварительных изысканий Фридрих Цандер представил 29 декабря 1921 года на первой Губернской конференции изобретателей, проходившей в Москве. Он специализировался на авиационных двигателях, однако на этот раз решил удивить коллег фантастическим проектом корабля-аэроплана для полета на Марс. Символическое совпадение – в то же самое время находящийся в эмиграции знаменитый писатель Алексей Николаевич Толстой начал работу над романом «Аэлита», в котором собирался описать полет изобретательного инженера Лося и красногвардейца Гусева в космическом корабле на Марс.
Модель межпланетного корабля системы Цандера
Проект, озвученный на Губернской конференции изобретателей, был весьма оригинален. В качестве межпланетного корабля действительно служил большой герметичный аэроплан. В пределах атмосферы он должен был летать с помощью поршневых двигателей высокого давления, а на границе космоса большие крылья втягивались внутрь фюзеляжа и расплавлялись, служа дополнительным топливом для ракетного двигателя. Малые крылья были необходимы для планирования в атмосфере Марса и при возвращении на Землю.
Доклад был принят благосклонно, и тогда Цандер попросил у руководства Госавиазавода № 4, на котором в то время трудился, годичный отпуск для развития проекта. На общем собрании работников просьбу энтузиаста поддержали – идея полета на Марс так завораживала, что было решено отчислять Цандеру процент с зарплаты для того, чтобы он мог спокойно довести свой космический аэроплан до реальной модели.
Будучи по натуре практиком, Цандер сразу занялся поисками технических решений, которые могли бы ускорить постройку такого аэроплана. В 1924 году он приступил к разработке методик расчета жидкостных ракетных двигателей.
Рижский инженер столкнулся с той же проблемой «замкнутого круга», что и немец Герман Оберт: для создания жидкостного ракетного двигателя нужна теория двигателей, но теория не может возникнуть без двигателя.
Двигатель «ОР-1», разработанный Фридрихом Цандером
Фридрих Цандер решил пойти эмпирическим путем, то есть методом проб и ошибок. Прототип он нашел на заводе имени Матвеева в Ленинграде – им стала обычная паяльная лампа. Переделав ее, инженер создал двигатель «ОР-1» («Первый опытный реактивный»), работающий на бензине и воздухе. В период с 1930 по 1932 год Цандер провел большое количество испытаний. Полученные результаты дали возможность перейти к созданию более совершенных двигателей, в которых окислителем служил жидкий кислород. Именно в этот период Цандер познакомился с амбициозным авиаконструктором Сергеем Павловичем Королёвым.
Сергей Королёв, выпускник Московского высшего технического училища и Московской школы летчиков-планеристов, в начале карьеры занимался конструированием планеров. Первую славу ему принес планер «Красная Звезда» – 28 октября 1930 года пилот Василий Степанчонок сделал на нем три «мертвые петли» подряд. О выдающемся полете написали профильные издания: «Самолет», «Красная Звезда», «Физкультура и спорт».
Когда Королёв начал обучение на инженера-конструктора, он не задумывался о космических полетах и ничего не слышал ни о Циолковском, ни о Цандере. Однако стремление летать выше и дальше, присущее всем авиаторам, побуждало его искать новые пути. В майском номере журнала «Самолет» за 1931 год была опубликована подборка материалов о первых удачных опытах с ракетными двигателями – этих сведений оказалось достаточно, чтобы молодой инженер обратил внимание на новые веяния. Заинтересовавшись темой, Королёв начал перебирать конструктивные схемы планеров с целью найти ту, которая идеально подошла бы для размещения ракетного двигателя, и остановился на «бесхвостой схеме». Оказалось, что такой планер – «БИЧ-8» («Треугольник») – уже существует. Королёв сразу присоединился к его испытаниям, которые проходили на аэродроме ОСОАВИАХИМА. Там молодого авиаконструктора и нашел Фридрих Цандер.
Сергей Королев (слева) и Борис Черановский у планера «БИЧ-8»
Судьбоносная встреча состоялась 5 октября 1931 года, и уже через два дня Королёв присутствовал при тридцать втором по счету стендовом запуске двигателя «ОР-1». Видимо, испытания произвели впечатление, и авиаконструктор загорелся идеей создания ракетоплана – самолета с ракетным двигателем.
Незадолго до этого Цандер начал формировать Группу по изучению реактивного движения (ГИРД). Королёв поддержал начинание – и до ГИРД в Советской России появлялись группы ракетчиков-энтузиастов, однако все они быстро прекращали существование, не имея конкретных задач и, соответственно, финансирования. У ГИРД такая задача была четко сформулирована: проектирование и создание ракетоплана «РП-1» с жидкостным двигателем «ОР-2».
Почему именно ракетоплан, а не большая баллистическая ракета? Объяснение простое – создание больших ракет в ту пору было делом совершенно новым, и любой, кто начинал заниматься серьезным проектированием в этой области, наталкивался на ряд проблем. Одна из серьезнейших – как обеспечить стабильность полета ракеты и ее управляемость на всех этапах? Если в момент старта траекторию движения задавал пусковой станок с направляющими, а в дальнейшем ее поддерживали хвостовые стабилизаторы, то как быть с маневрированием в атмосфере и за ее пределами? Как обеспечить автоматическое регулирование тяги двигателя на различных режимах полета? Ракетоплан, казалось, решал большую часть этих проблем – управляемость обеспечивали крылья и их механизация; тягу двигателя мог регулировать сидящий в герметичной кабине пилот. Кроме того, в авиации уже был накоплен значительный опыт по созданию аппаратов тяжелее воздуха, и этим опытом не стоило пренебрегать.
Схема ракетного планера «РП-1» («БИЧ-11» с двигателем «ОР-2»)
Зимой 1932 года Сергей Королёв формально не являлся членом ГИРД, участвуя в деятельности группы на общественных началах. Однако положение коренным образом изменилось в марте, после совещания, созванного начальником вооружений Рабоче-крестьянской Красной армии Михаилом Николаевичем Тухачевским. На этом совещании обсуждались перспективы применения ракет в военном деле. Выступил с докладом Королёв, который открыто взял на себя ответственность за организацию всех работ группы ракетчиков-энтузиастов.
В апреле 1932 года ОСОАВИАХИМ выделил средства для формирования штата ГИРД. Тогда же для размещения группы было найдено подвальное помещение в доме № 19 на Садовой-Спасской улице. В июле ГИРД была преобразована из сугубо общественной группы в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию по разработке ракет и двигателей, а с августа стала финансироваться Управлением военных изобретений. Сергея Королёва назначили начальником ГИРД.
Структурно Группа была разделена на четыре тематические бригады.
Первая бригада, которую возглавил Фридрих Артурович Цандер, экспериментировала с двигателем «ОР-1», конструировала двигатель «ОР-2» и исследовала проблематику сжигания металлических добавок в топливе.
Рабочий план второй бригады, возглавляемой Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым, включал несколько важных позиций, связанных с перспективами развития ракетной техники. Тема, шедшая под обозначением 03, заключалась в разработке кислородного насоса и считалась поистине революционной. Дело в том, что существовавшие на тот момент вытеснительные системы подачи компонентов ракетного топлива отличались громоздкостью, а насос исправил бы положение. Тема 05 была посвящена обеспечению устойчивости полета реактивных аппаратов – для исследований в этой области разрабатывалась экспериментальная ракета с мощными стабилизаторами, переходящими в крылья.
Члены ГИРД обсуждают проект ракетоплана, слева направо: Н.В. Сумарокова, И.П. Фортиков, С.П. Королев, А. Левицкий, Б.И. Черановский, Ф.А. Цандер, ЮА. Победоносцев, Заботин
Третья бригада под руководством Юрия Александровича Победоносцева занималась уже сущей экзотикой – опытной проверкой теоретических основ воздушно-реактивного двигателя. Для этой цели была построена специальная установка «ИУ-1», на которой исследовались способы зажигания и условия устойчивости горения в таких двигателях.
Четвертая бригада Сергея Павловича Королёва была создана для практического осуществления полета человека на ракетоплане. На начальном этапе работа четвертой бригады сводилась к конструктивной доработке планера «БИЧ-11» с целью установки на нем двигателя «ОР-2».
Покровительство военных дорого стоило – теперь нельзя было ограничиться мечтами о грядущих полетах на Марс, от «гирдовцев» ждали нового оружия. Причем требовалось как можно быстрее представить конкретные результаты.
И вот тут начались сложности. Отправившись в санаторий на отдых, Фридрих Цандер подхватил по дороге сыпной тиф и 28 марта 1933 года ушел из жизни.
Не получалось «довести до кондиции» и его новый двигатель «ОР-2». Пока «гирдовцы» корпели над двигателем, было решено начать испытания нового планера «БИЧ-11» с обычным мотором. Сергей Королёв лично пилотировал планер. Испытания 26 июля 1933 года едва не закончились катастрофой – машина стартовала лишь с третьей попытки и на большой скорости ударилась о землю. К счастью, Королёв уцелел.
Ракета «ГИРД-09» конструкции Михаила Тихонравова
В это время вторая бригада ГИРД работала над ракетой, проходившей в документах под индексом 07, с двигателем на бензине и жидком кислороде. Двигатель на испытаниях постоянно прогорал, поэтому в бригаде производились опыты по поиску других горючих материалов. Однажды камера сгорания взорвалась. По всему коридору гирдовского подвала прошла взрывная волна. Захлопали двери, деревянная перегородка инструментальной, примыкавшей к испытательному боксу, покосилась. А сами испытатели, работавшие за кирпичной стеной полуметровой толщины, едва устояли на ногах. Составили акт, в котором указали, что подобных опытов в подвале проводить больше не следует, и решили расходиться. Но выйти из подвала оказалось непросто – у дверей собрались возмущенные и вооруженные чем попало жильцы. «Гирдовцам» пришлось звонить в милицию и бурно объясняться.
Заставить работать двигатель для «07» никак не получалось. Помог случай. Летом 1932 года старший инженер второй бригады Николай Иванович Ефремов по заданию Королёва ездил в Баку с лекциями по ракетной технике. Там он познакомился с сотрудником Азербайджанского нефтяного института Гурвичем, который рассказал о «сгущенном» бензине. Технология производства этого продукта очень проста: бензин смешивается с канифолью, и получается масса типа солидола. Бакинский «сгущенный» бензин натолкнул Тихонравова на идею создания новой ракеты, получившей обозначение 09.
Конструкция ракеты упрощалась тем, что не требовалось никаких насосов для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Жидкий кислород закипал в баке и вытеснялся в камеру сгорания давлением собственных паров. «Сгущенный» бензин помещался в самой камере и поджигался обычной авиасвечой. Корпус ракеты был разделен на четыре отсека: парашютный, полезного груза, топливный и хвостовой. Согласно расчетам, при стартовой массе 19 кг ракета должна была достигнуть высоты 5 км.
Старт первой советской ракеты «ГИРД-09» состоялся 17 августа 1933 года на подмосковном полигоне Нахабино. Ракета взлетела, поднявшись на высоту около 400 м. Полет продолжался 18 секунд и был признан успешным. Теперь у Королёва имелось что предъявить военному начальству.
Подготовка ракеты «ГИРД-09» к запуску
При разработке серийного варианта ракеты, получившего индекс 13, в конструкцию внесли ряд усовершенствований: увеличили тягу двигателя и изменили систему заправки кислородом. Всего было изготовлено шесть ракет, три из них поднялись до 1,5 км. Несомненно, что при дальнейшей доводке этой машины ее создатели добились бы расчетной высоты полета, но их уже поглотила разработка новых и более сложных проектов.
С момента прихода в ракетостроение Сергей Королёв «продавливал» идею создания большого Реактивного института, рассчитывая получить должность его главы. В активе молодого конструктора был определенный опыт работ в новой области техники, его ценили как руководителя, ему доверяли, выделяя крупные ассигнования на исследования. Однако когда приказом по Реввоенсовету № 0113 от 21 сентября 1933 года, а затем Постановлением № 104 Совета Труда и Обороны от 31 октября 1933 года был организован Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), его начальником стал кадровый офицер Иван Терентьевич Клейменов. Королёву пришлось довольствоваться должностью заместителя. Позднее это спасло Сергею Павловичу жизнь.
Памятник "Покорителям космоса"
«Покорителям космоса» — монумент в память достижений советского народа в освоении космического пространства, установленный 4 ноября 1964 года в Останкинском районе Москвы. Является вторым по высоте памятником в России, уступая лишь монументу Победы.
Поначалу памятник хотели посвятить запуску первого спутника 4 октября 1957 года и объявили конкурс. В конкурсную комиссию поступили более 1000 проектов из 114 городов СССР и нескольких стран. Проект-победитель предполагал выполнить шлейф ракеты дымчатого полупрозрачного стекла с ночной подсветкой изнутри. Но потом решили облицевать его титановыми пластинами. Доставал дефицитный космический металл сам Сергей Королев. Ракетостроитель уделял строительству монумента большое внимание, пристально следил за ходом работ, а когда переехал в Останкинский район, то, по свидетельствам его супруги Нины Михайловны, посещение строительной площадки стало регулярной составляющей их вечерних прогулок.
Пока архитекторы и инженеры работали над проектом, Гагарин полетел в космос, поэтому было решено изменить посвящение монумента. Памятник получил название «Покорителям космоса». 250-тонная стальная решетчатая конструкция, облицованная титановыми пластинами, была собрана вручную на земле и поднята при помощи специальных кранов.
Торжественное открытие монумента состоялось 4 ноября 1964 года, в седьмую годовщину запуска Первого искусственного спутника Земли и в канун 47-й годовщины Великой Октябрьской социалистической революции.
На отдыхе
Летчик-космонавт СССР Юрий Гагарин и генеральный конструктор ракетно-космической промышленности СССР, академик Сергей Королев с женами - Валентиной Гагариной и Ниной Королевой во время отдыха в мае 1961 года.
Королёв днем и ночью
Фотографировал давно, нашел в своих архивах