30 августа 1955 года, в то самое время, когда началось строительство полигона Тюра-Там, на совещании у Василия Михайловича Рябикова, занимавшего пост заместителя министра среднего машиностроения, собрались ведущие специалисты по ракетной технике, в том числе Сергей Королев, Михаил Тихонравов и Валентин Глушко. От Академии наук присутствовал Мстислав Всеволодович Келдыш. Королев выступил с кратким сообщением о проектах спутников, после чего предложил создать в структуре АН СССР специальный орган по разработке программы научных исследований с помощью серии космических аппаратов. Келдыш с энтузиазмом поддержал его и с декабря 1955 года по март 1956 года провел ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в изучении околоземного пространства. Каждое совещание было посвящено одному вопросу: космическим лучам, ионосфере, магнитному полю Земли и тому подобному. Обсуждались обычно три момента: что может дать искусственный спутник для данной области науки, какие приборы нужно поставить на него и кто из ученых возьмется конструировать их.
Серьезный подход к делу способствовал росту интереса к искусственным спутникам со стороны Академии наук, и правительство больше не могло отмахнуться от "фантастического прожекта". 30 января 1956 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 149-88сс, которым предусматривалось создание "Объекта Д". Так в документах именовался неориентируемый искусственный спутник Земли весом от 1000 до 1400 кг. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 кг. Срок первого пробного запуска на базе разрабатываемой баллистической ракеты дальнего действия – лето 1957 года.
Получив долгожданное постановление, Сергей Королев немедленно приступил к реализации своих планов. В ОКБ-1 появился отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой спутников. Возглавил его, как и ожидалось, Михаил Тихонравов, перешедший из военного института в бюро на постоянную работу. К июлю 1956 года эскизный проект "Объекта Д" был готов. После перебора вариантов остановились на конической форме корпуса со сферическим днищем.
В конце года вдруг выяснилось, что намеченные планы находятся под угрозой срыва из-за трудностей в создании научной аппаратуры. Правительство установило новый срок запуска "Объекта Д" – апрель 1958 года. Столь значительная отсрочка категорически не устраивала Сергея Королева, ведь он полагал, что американские конкуренты сумеют запустить свой "Vanguard" намного раньше. И тогда было принято волюнтаристское решение, ставшее историческим: ОКБ-1 внесло предложение о срочной разработке и запуске в апреле-мае 1957 года так называемого "Простейшего спутника" ("Объект ПС") массой до 100 кг.
Предложение было принято, и 15 февраля 1957 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 171-83сс, предусматривающее запуск простейшего спутника на орбиту, проверку возможности наблюдения за спутником и приема радиосигналов с его борта. Важный момент – запуск "ПС" разрешался только после одного-двух успешных стартов ракеты "Р-7".
Руководство работами по конструированию и изготовлению облегченного варианта спутника поручили двум инженерам – Михаилу Степановичу Хомякову и Олегу Генриховичу Ивановскому. Радиопередатчик сконструировал Вячеслав Иванович Лаппо. Специальные сигналы для передатчика придумывал Михаил Сергеевич Рязанский. Головной обтекатель ракеты, защищающий спутник от воздействия атмосферы на участке выведения, проектировала группа Сергея Осиповича Охапкина.
Хотя спутник и выглядел по схеме очень простым, но создавался он впервые, никаких аналогов орбитального искусственного объекта в технике не существовало. Задано было только одно – ограничение по весу: не более 100 кг (в конечном виде он весил еще меньше – 83,6 кг). Довольно быстро конструкторы пришли к выводу, что выгодно сделать спутник в форме шара. Сферическая форма позволила при меньшей поверхности оболочки наиболее полно использовать внутренний объем. Все, кто работал в то время над спутником, позднее отмечали, что Королев особое значение придавал эстетике первого космического аппарата: алюминиевая сфера была тщательнейшим образом отшлифована до чистого блеска и помещена, словно драгоценность, на ложе, обитое бархатом. Королев предвидел, что "ПС" станет одним из символов ХХ века, появится на марках и медалях, на открытках и в памятниках, поэтому добивался максимальной выразительности при элегантной простоте внешнего вида. Проектирование велось быстрыми темпами, а изготовление деталей шло параллельно с выпуском чертежей. Копию спутника многократно состыковывали и отделяли от корпуса ракеты, пока конструкторы не убедились, что все работает как надо.
17 сентября 1957 года на собрании, посвященном столетию со дня рождения Константина Циолковского, в Колонном зале Дома Союзов выступил мало кому в то время известный член-корреспондент АН СССР Сергей Павлович Королев. Что примечательно, тезисы его доклада были в тот же день опубликованы в газете "Правда" в виде небольшой статьи под названием "Основоположник ракетной техники". Это была первая послевоенная публикация Королева в столь тиражном издании, но главное – засекреченному конструктору позволили подписать ее своей собственной фамилией! В статье были и такие слова: "Советские ученые работают над вопросами глубокого проникновения в космическое пространство. Сбываются замечательные предсказания К. Э. Циолковского о полетах ракет и о возможности вылета в межпланетное пространство, высказанные им более шестидесяти лет тому назад".
Через два дня Королев прибыл на полигон Тюра-Там. 20 сентября там состоялось заседание Государственной комиссии, на котором все службы подтвердили свою готовность к старту. Тогда же решено было сообщить о запуске спутника в печати только после его первого оборота вокруг Земли.
22 сентября на полигон доставили ракету с "ПС". Она представляла собой значительно облегченную модификацию летного варианта "Р-7". В ходе подготовки в Монтажно-испытательном корпусе были проведены последние тесты. Тогда и случился неприятный казус. Чтобы продемонстрировать членам Государственной комиссии свою готовность, испытатели решили показательно подключить аккумуляторные батареи спутника к внешнему прибору. И вдруг выяснилось, что батареи не работают! Пришлось немедленно вскрывать оболочку. Оказалось, что виной всему отвалившиеся из-за плохой пайки провода. Председатель Госкомиссии дал волю эмоциям. "Люди вы или не люди? – зло спрашивал он. – Можно ли найти имя этому безобразию?!" Провода быстро припаяли, спутник собрали и снова проверили его работоспособность.
Запуск назначили на 6 октября. И тут Сергей Королев потребовал произвести его на двое суток раньше. Причиной стал полученный из Москвы листок экспресс-информации, в котором утверждалось, что на совещании по координации запусков ракет и спутников, проходившем в Вашингтоне, на 6 октября намечен американский доклад "Спутник над планетой". Сергей Павлович очень встревожился: вдруг будет не просто доклад, а отчет о свершившемся достижении?
Приказ о летных испытаниях "ПС" был подписан на полигоне 2 октября. Следующим утром ракету вывезли на старт. В ночь с 3 на 4 октября началась заключительная стадия подготовки – заправка ракеты компонентами топлива.
4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени ярчайшая вспышка осветила ночную степь. Ракета-носитель, впоследствии получившая название "Спутник-1", с гулом ушла вверх. Ее факел постепенно слабел и скоро стал неразличим на фоне звездного неба.
На активном участке выведения не обошлось без проблем. При старте ракеты было отмечено запаздывание выхода на тягу основного двигателя бокового блока "Г". Такая задержка могла привести к автоматическому отбою. Но повезло – на последней секунде временного контроля блок вышел на режим. На 16-й секунде полета отказала система опорожнения баков, что привело к повышенному расходу керосина. Из-за этого двигатель выключился на секунду раньше, а ведь в самом конце активного участка одна секунда его работы существенно влияет на орбиту – спутник был выведен на 90 км ниже расчетной высоты.
И все же "ПС" летел в космическом пространстве! Наблюдения на первых витках показали, что он движется по орбите с наклонением 65,1°, высотой в перигее 228 км и максимальным удалением от поверхности Земли в 947 км. Каждый виток занимал 96 минут.
Общественный резонанс был ошеломляющим. Зрелище маленькой звездочки, бегущей в небе за пределами атмосферы, с неустанно передаваемым по радио "бип-бип-бип", быстро захватило внимание широкой аудитории, включающей ученых, радиолюбителей, военных, агентов разведслужб и бесчисленных зрителей, взобравшихся на крыши со своими биноклями.
Руководство СССР торжествующе наблюдало, как, по выражению главы государства Никиты Сергеевича Хрущева, "оценивающее любопытство западных стран сменяется восхищением, смешанным с завистью". Идеологическое клише "социализм – это и есть та надежная стартовая площадка, с которой Советский Союз запускает свои космические корабли", мгновенно утвердилось в качестве беспроигрышного козыря на международной арене и внутри СССР.
В свою очередь, американская политическая элита в одночасье осознала, что космос тоже может стать полем битвы и на нем США потерпели свое первое поражение. 9 октября президент Дуайт Эйзенхауэр выступил на пресс-конференции в Белом доме с поздравлениями в адрес советских ученых. В своей речи президент пообещал, что американский спутник будет выведен на орбиту до истечения года. Обещание осталось невыполненным – спутник "Explorer" добрался до орбиты 1 февраля 1958 года. Вырваться в лидеры можно было только одним способом – запустив в космос человека.
На орбите – Лайка
В мае 1957 года на полигоне Капустин Яр началась очередная серия запусков геофизических ракет, в головных отсеках которых находились живые существа – беспородные собаки. На этот раз сотрудники Научно-исследовательского испытательного института авиационной медицины во главе с неутомимым Владимиром Яздовским взялись изучить аспекты длительного влияния невесомости. Для этого герметичный контейнер с подопытными животными необходимо было забросить как можно выше, поэтому в качестве носителя использовалась геофизическая ракета "Р-2А", способная поднимать груз на высоту 200 км. В экспериментах участвовали собаки, зафиксированные на специальных лотках, а также белые крысы и мыши, которых парами просто помещали в проволочную клетку.
Первый запуск новой ракеты состоялся 16 мая 1957 года. На борту находились собаки Рыжая и Дамка. Старт, полет и приземление прошли исключительно успешно. Во второй исследовательский полет 24 мая отправились Рыжая и Джойна, но с высоты вернулись их бездыханные тела – в ходе полета произошла разгерметизация отсека. Дефект конструкции выявили и оперативно устранили, после чего состоялось еще три успешных запуска: 25 августа (собаки Белка и Модница), 31 августа (Белка и Дамка), 6 сентября (Белка и Модница).
Кратковременные полеты на высоту 200 км позволили убедиться в надежности возвращаемой кабины, которая вполне могла стать прототипом спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля. Однако в 1957 году советские ракетчики еще не были готовы к запуску живого существа на орбиту. Решение созрело спонтанно. Вдохновленный оглушительным резонансом, который вызвал на Западе первый искусственный спутник, советский лидер Никита Хрущев вызвал к себе руководителей научной части ракетной программы, в том числе и Сергея Королева, и предложил подготовить к 7 ноября, к празднику 40-летия Великой Октябрьской Революции, какой-нибудь необычный космический "подарок". Повторять запуск блестящего шарика не имело смысла, и тогда возникла идея отправить на орбиту одну из подопытных собак Владимира Яздовского. Все понимали, что, поскольку системы сведения с орбиты не существует, собака обречена… но чего не сделаешь ради праздника?
12 октября в ОКБ-1 поступило правительственное задание подготовить запуск второго спутника. В распоряжении бюро находились облегченная "Р-7" и дублирующий комплект "ПС". На базе этой "матчасти" можно было попытаться закрепить успех. Времени было в обрез, и "Спутник-2" создавался без проекта. Почти все детали изготавливались по эскизам, сборка шла не столько по документам, сколько по указаниям конструкторов и путем подгонки по месту. Одним из неожиданных, но вынужденных стало решение не отделять спутник от центрального блока "А", что позволило упростить конструкцию, используя для передачи телеметрических данных системы, которые стояли на носителе. Появилась также возможность разместить на корпусе ракеты аппаратуру для наблюдений в орбитальном полете излучения ультрафиолетовой и рентгеновской частей спектра Солнца, жизнедеятельности подопытного животного, вариаций космического излучения. Кроме того, были установлены электрочасы и коммутационное устройство для включения аппаратуры над территорией СССР и ее выключения при уходе за пределы страны. Таким образом, второй искусственный спутник представлял собой всю вторую ступень.
Герметичную кабину животного позаимствовали из программы высотных запусков "Р-2А". Она представляла собой закрепленный на силовой раме алюминиевый цилиндрический контейнер, снабженный съемной крышкой со смотровым люком. Регенерация воздуха обеспечивалась применением специализированных соединений щелочных металлов, которые выделяли необходимый для дыхания животного кислород, поглощали углекислоту и избыток водяных паров. Поскольку в условиях невесомости конвекция отсутствует, была установлена система принудительной вентиляции. Корм и вода находились в металлическом резервуаре объемом три литра. Приспособление для фиксации животного в кабине (легкая тканевая одежда и фиксирующие металлические цепочки) ограничивало подвижность животного в кабине, но давали возможность стоять, сидеть и лежать. Движения животного регистрировалось специальным датчиком.
Из десятка собак, очень схожих между собой, для подготовки к полету выбрали трех: Лайку, Альбину и Муху. Альбина уже дважды летала на ракете "Р-1Е" и честно послужила науке. У нее появились щенята, и сердобольные ученые решили больше не пускать ее в полет, назначив дублером. После долгих обсуждений решено было отправить в полет Лайку – двухлетнюю дворнягу, ранее носившую кличку Кудрявка. У нее была гладкая белая шерстка с черными симметричными пятнами на полувисячих ушах, коротенький хвост, тонкие и стройные лапы. Сотрудники группы Яздовского прозвали ее Лайкой за привычку лаять требовательно и звонко. Муха была зачислена "технологической собакой" – на ней испытывали всю измерительную аппаратуру и оборудование системы жизнеобеспечения.
Все три собаки были подвергнуты операции по выведению сонной артерии в кожный лоскут – там размещался датчик для измерения кровяного давления и пульса. Кроме того, к ребрам были подшиты датчики системы регистрации частоты дыхательных движений грудной клетки и снятия электрокардиограммы. Послеоперационный период протекал у собак под неустанным наблюдением ветеринара Екатерины Андреевны Петровой: она ежедневно перевязывала собак и проводила специальную "тренировку" выведенного лоскута с артерией.
Подготовка собак продолжалась и после прибытия на полигон Тюра-Там, вплоть до старта. На несколько часов в день Лайку помещали в контейнер – она сидела спокойно и позволяла регистрировать показатели физиологических функций. Собака освоилась с кормушкой, которая напоминала собой пулеметную ленту, составленную из маленьких коробочек-корытец с желеобразной высококалорийной пищей. В каждом корытце содержалась суточная норма питания. Полный запас пищи был рассчитан на двадцать суток.
Чтобы проверить всю систему в сборе, Муху посадили в оборудованную кабину на трое суток. По окончании этого ответственного эксперимента оказалось, что Муха ни разу не прикоснулась к пищевому желе и фактически умирала от голода и жажды. Странное поведение собаки, которая на отлично прошла аналогичный экзамен в Москве, поставило ученых в тупик. И тогда кто-то из испытателей предложил положить в кормушку "для запаха" подкопченную колбаску. Интересно, что этот простой рецепт был взят на заметку диетологами, и позднее собаки летали в космос с едой, "сдобренной" запахом колбаски.
Перед самым вывозом ракеты со спутником на старт специалисты с ужасом обнаружили, что электрочасы, которые должны были на орбите периодически выключать бортовые приборы, отключали от источников тока и себя, после чего все системы "умирали". Вывоз ракеты задержали, схему перепаяли и перепроверили.
Утром 31 октября 1957 года Лайку подготовили к посадке в спутник, провели гигиеническую обработку кожи разбавленным спиртом в местах выхода проводников от датчиков. В середине дня ее разместили в контейнере, а около часа ночи он был поднят на вертикально стоящую ракету. Сотрудники медицинской службы ни на одну минуту не отходили от Лайки. Стояла осенняя холодная погода, и пришлось подтянуть к контейнеру шланг с теплым воздухом от наземного кондиционера.
3 ноября 1957 года в 5 часов 30 минут 42 секунды по московскому времени с полигона Тюра-Там стартовала ракета-носитель "Спутник", которая вывела на орбиту высотой 225 км в перигее и 1671 км в апогее второй искусственный спутник Земли с подопытной собакой на борту. Лайка стала первым живым существом, развившим космическую скорость.
По каналам телеметрии ученые получили данные, что перегрузки прижали собаку к лотку контейнера, но она была спокойна, не дергалась. Пульс, частота дыхания повысились в три раза, однако на электрокардиограмме не отмечалось никакой патологии. Потом все показатели постепенно стали приходить в норму. Медики из группы Яздовского отмечали умеренную двигательную активность.
В период движения по орбите наступило состояние динамической невесомости. Тело животного перестало давить на пол кабины, и Лайка легко отталкивалась от него – собака жила в невесомости, не испытывая дискомфорта. Значение этого факта для биологии было трудно переоценить! Ученые создали первый "обитаемый островок" в космическом пространстве и убедились, что существо, рожденное на Земле, может жить в принципиально новой среде обитания.
Предполагалось, что Лайка проживет на орбите не меньше недели. Однако конструкторы не учли, что герметичная кабина быстро нагреется под солнечными лучами, а сбросить избыточное тепло ей некуда и нечем – температура в кабине быстро росла, что в конце концов и убило собаку примерно на третьи сутки полета. Впрочем, связь с ней прервалась еще раньше: подвели злосчастные электрочасы телеметрического передатчика, включавшие передачу со сдвигом, когда спутник проходил не над советской территорией, а где-то за границей.
Пресса всего мира приветствовала очередное достижение СССР. Только английское Общество защиты животных осудило действия конструкторов, не позаботившихся о способе возвращения Лайки с орбиты, и обратилось к Хрущеву с соответствующей петицией. В ответ советская промышленность наладила выпуск новых сигарет "Лайка", и симпатичная мордашка собаки украсила почтовые марки и открытки.
Таким образом, неожиданно для мира Советский Союз вдруг в одночасье вырвался в лидеры освоения внеземного пространства, чему, безусловно, способствовало появление межконтинентальной баллистической ракеты "Р-7", вторая ступень которой развивала космическую скорость. Впрочем, лидерства мало добиться – куда важнее оказалось его удержать.