В 10:53 ноги Юрия Гагарина коснулись земли. Весь космический рейс продолжался 106 минут, а не 108, как из-за ошибки утверждалось затем полвека. Вопреки прогнозам, спускаемый аппарат приземлился не с перелетом, а с недолетом на 180 километров – у деревни Смеловка Энгельсского района Саратовской области, на вспаханном поле колхоза «Ленинский путь». Никто не бежал Гагарину навстречу, поэтому ему пришлось самостоятельно погасить купола парашютов, освободиться от привязной системы и двинуться на поиски людей.
На следующий день, 13 апреля, Юрий Гагарин выступил перед Государственной комиссией с подробным докладом о полете и замеченных проблемах. Его рассказ помог конструкторам не только доработать системы «Востока» для последующих орбитальных рейсов, но и внести технические предложения по проекту корабля «Север», который известен сегодня под названием «Союз».
После полета Гагарина, доказавшего, что человек сохраняет работоспособность при невесомости, между специалистами вновь вспыхнули споры, каким должен стать следующий космический эксперимент. На основании наблюдений за Белкой высказывалось мнение, что после четвертого витка на орбите могут начаться физиологические изменения, из-за которых самочувствие космонавта резко ухудшится. Поэтому специалисты по космической медицине настаивали на трех витках. Однако инженеры во главе с Сергеем Королевым утверждали, что реализовать три витка сложнее технически, чем суточный полет. Дело в том, что за счет особенностей орбитального движения после трех витков посадка возможна только в западных густонаселенных районах СССР, что затруднит эвакуацию космонавта и спускаемого аппарата. Их аргументы возымели действие, и стороны согласились, что полет следует назначать суточным, однако космонавт при этом должен быть готов к его досрочному прекращению, для чего испытает ручную систему управления кораблем.
В полет был назначен Герман Степанович Титов – самый молодой член отряда космонавтов, на тот момент ему было всего двадцать пять лет. Дублером стал Андриян Григорьевич Николаев.
«Восток-2» стартовал 6 августа 1961 года. Титов шел на новый рекорд, и многое ему пришлось сделать впервые. Он дважды вручную ориентировал корабль, снимал Землю через иллюминатор кинокамерой «Конвас», вел радиопереговоры, ел, пил и выполнял физические упражнения. Титов первым воспользовался ассенизационным устройством, ему же первому удалось поспать в полете. В то же время космонавта беспокоило расстройство вестибулярного аппарата (кинетоз): оно мешало ему работать и отдыхать.
На семнадцатом витке был выдан тормозной импульс, и корабль пошел вниз. При этом повторилась ситуация, которая уже была отмечена при полетах собак, – отсеки «Востока-2» разделились с большим опозданием, из-за чего спускаемый аппарат вновь приземлился в нерасчетном районе – на гороховое поле сельхозартели «40 лет Октября», в 13 километрах от поселка Красный Кут Саратовской области. Позднее специалисты провели тщательное расследование и наконец-то установили причину сбоя – ошибку при монтаже электроцепей, обеспечивающих разделение. В следующих кораблях серии «Восток» она была устранена.
На заседании Госкомиссии, состоявшемся 8 августа, Титов честно доложил о своих ощущениях, в том числе о тошноте и головокружении. На основании его показаний врачи впоследствии разработали дополнительную методику тренировки вестибулярного аппарата, которая продемонстрировала хорошие результаты.
«Меркурий» в гонке
В середине 1950-х годов мало кто сомневался, что США будут лидерами в освоении внеземного пространства. Поэтому запуск «Спутника-1» прогремел мировой сенсацией. Но Штаты приняли вызов. Адекватным ответом на научно-технические победы СССР мог стать полет человека на орбиту.
31 января 1958 года командование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ВВС США предписало подчиненным структурам немедленно заняться подготовкой пилотируемого полета на орбиту. Тогда же на авиабазе Райт-Паттерсон состоялась закрытая конференция, на которой рассматривались предложения авиационных компаний по космическому кораблю. Однако, несмотря на обилие проектов, все они выглядели слишком сложными для быстрой реализации, и через десять дней на новой конференции в Отделении баллистических ракет ВВС обсуждался только один проект, предложенный инженером-аэродинамиком Максимом (Максом) Фаже: он придумал простую коническую капсулу со сферическим днищем, которая могла находиться на орбите до двух суток.
Фаже руководствовался тем, что американские ракеты в тот период значительно уступали советским по грузоподъемности (1,5 тонны против 5 тонн), поэтому приходилось прибегать к различным техническим ухищрениям для снижения массы корабля. Прежде всего, у конической капсулы при правильном снижении в атмосфере значительно нагревается только днище: теплозащиту можно наносить там, остальную конструкцию изготавливая из обычных жаропрочных материалов. Коническая форма хорошо вписывается в аэродинамику ракеты, и можно обойтись без головного обтекателя. Но самое главное – все управление кораблем американские конструкторы, в отличие от советских коллег, решили доверить пилоту. Важным отличием стала и схема посадки – поскольку американский корабль не приземлялся, как «Восток», а приводнялся, можно было отказаться от изощренной технологии эвакуации: пилот возвращался на Землю в капсуле, в которой стартовал. А вот высоту орбиты американцы выбирали из тех же соображений, что и подчиненные Сергея Королева: если бы связка твердотопливных тормозных двигателей по каким-то причинам не сработала, то корабль через сутки сам «зарылся» бы в атмосферу и совершил посадку, хотя и в непредсказуемом месте.
Корабль должны были разрабатывать конструкторы ВВС, однако в марте 1958 года президент Эйзенхауэр внес в Конгресс законопроект о создании гражданского Национального управления по аэронавтике и космосу (НАСА, NASA). И в октябре корабль был передан этой новой организации, став, по сути, ее первым серьезным проектом.
Изначально проект назывался «Астронавт» (Astronaut), однако в конце концов это название отвергли, сочтя, что в нем слишком силен «акцент на личности пилота корабля». Руководитель космического директората НАСА Эйб Сильверстайн предложил дать проекту имя греческого бога торговли Меркурия (Mercury) – из всего олимпийского пантеона этот бог был наиболее популярен у американцев, часто фигурировал в рекламе. К тому же Меркурий с его крылатыми сандалиями и шлемом становился хорошим символом летательного аппарата. 17 декабря 1958 года, ровно через 55 лет после знаменитого полета братьев Райт на «Флайере-1», название было официально закреплено и опубликовано.
Ближе к зиме был объявлен конкурс на фирму-изготовителя, победителем которого стала компания McDonnell Aircraft. 6 февраля 1959 года она получила заказ на изготовление двадцати космических кораблей (стоимостью 1,65 миллионов долларов каждый), «способных выдержать любую комбинацию ускорения, нагрева и нагрузок, которая может иметь место во время запуска или входа в атмосферу».
НАСА предстояло разработать не только корабль, но и носитель к нему. И если в Советском Союзе ракета Р-7 была единственной, способной выводить груз на орбиту, то в американской космической программе использовалось три ракеты: «Литтл Джо» (Little Joe), «Редстоун» (Redstone) и «Атлас» (Atlas).
Небольшую недорогую ракету «Литтл Джо» разработали американские конструкторы Уильям Бленд и Рональд Коленкевич. Она представляла собой связку из восьми твердотопливных двигателей и предназначалась исключительно для тестовых запусков капсулы корабля и испытаний системы аварийного спасения.
«Редстоун» создавалась под руководством немецкого конструктора Вернера фон Брауна, который к тому времени получил американское гражданство. После того как фон Брауну удалось быстро запустить спутник Explorer-1, руководство космической программы закрыло глаза на его нацистское прошлое, и вскоре от чисто военных разработок конструктор перешел к космическим. «Редстоун» разрабатывалась с 1948 года в интересах армии США и была, по сути, развитием ракет А-4 (V-2), которыми гитлеровцы обстреливали Лондон и Антверпен. Хотя новая ракета была намного мощнее и конструктивно совершеннее «Фау-2», в наследство от предшественниц ей достались устаревшие компоненты топлива: жидкий кислород и спирт. На этом топливе развить первую космическую скорость проблематично, поэтому «Редстоун» решено было использовать для суборбитальных полетов. Если бы удалось запустить пилота в такой ракетный «прыжок» раньше Советского Союза, приоритет в освоении космоса достался бы США.
«Атлас» проектировался американскими конструкторами компании Convair (Consolidated Vultee Aircraft) как межконтинентальная баллистическая ракета, способная доставить ядерный заряд до Москвы. Изначально по своей форме «Атлас» был похож на советскую Р-7, однако «пакетная» схема показалась конструкторам громоздкой, и вместо отделения боковых ступеней у «Атласа» в полете отделяются только четыре боковых двигателя. В этом смысле американская ракета уникальна: сбрасывая всего лишь 5 % конструкции, она тем не менее способна развить космическую скорость.
Первый запуск «Атласа» состоялся 11 июня 1957 года на полигоне мыса Канаверал – менее чем через месяц после первого полета Р-7. Первый космический старт ракеты «Атлас-Б» (Atlas-B) был произведен в декабре 1958 года, а в сентябре 1959 года модификация «Атлас-Д» (Atlas-D) встала на боевое дежурство. Именно последняя с небольшими доработками использовалась в проекте «Меркурий» для осуществления орбитального полета, который должен был закрепить успехи американцев в космонавтике.
С самого начала реализации проекта было ясно, что выбранные ракеты, и прежде всего «Атлас», потребуют множества испытаний. Поскольку даже самая мощная из них уступала по грузоподъемности советской Р-7, американским конструкторам пришлось попотеть, придумывая технические решения, которые дополнительно снижали массу корабля с пилотом. Из-за малого объема герметичный отсек в буквальном смысле забили оборудованием; места для пилота почти не оставалось. Поэтому в ходу была шутка, что астронавт не садится в корабль, а «надевает» его на себя, как костюм. «Меркурий» имел два люка: боковой, используемый для посадки в корабль, и аварийный верхний, устроенный не самым лучшим образом: чтобы выйти через него, надо было выпихнуть запасной парашют и протиснуться через цилиндрический отсек.
Что касается скафандра, то его вид и устройство определились летом 1959 года – основой стал высотный костюм Mark IV, выпускаемый для летчиков Военно-морских сил. Скафандр проекта «Меркурий» не был предназначен для выходов в открытый космос, а, подобно советскому СК-1, служил дополнительной защитой на случай разгерметизации корабля.
Отбор будущих астронавтов начался в ноябре 1958 года – раньше, чем в СССР. В качестве кандидатов рассматривались мужчины возрастом от 25 до 40 лет, ростом не выше 180 сантиметров. Первоначально профессиональная принадлежность не имела значения – в кандидаты мог, например, записаться физик с опытом работы в лаборатории не менее трех лет. Но президент Эйзенхауэр своим решением постановил, что астронавтов следует искать среди военных летчиков-испытателей. В итоге были отобраны 110 человек. После медико-психологического обследования и «стресс-испытаний» в группе осталось 18 пилотов, а утверждены были всего семеро «финалистов». Пресса тут же окрестила их «великолепной семеркой», и это оправдано: все они были опытными летчиками с феноменальной выносливостью. Однако прежде людей в космос должны были отправиться животные.
Если в Советском Союзе в качестве «космонавтов» для испытательных полетов выбрали беспородных собак, то американские ученые остановились на обезьянах – в конце 1940-х годов их уже запускали на ракетах V-2, вывезенных из Германии. Первый полет макаки-резуса в макете «Меркурия» на высоту 85 километров состоялся 4 декабря 1959 года. Звали эту обезьянку Сэм, что представляет собой аббревиатуру Школы авиационной медицины (SAM, School of Aviation Medicine). Во время полета по суборбитальной баллистической траектории макака три минуты находилась в состоянии невесомости. Сразу после приземления Сэма отправили обратно в лабораторию, где в течение нескольких дней врачи внимательно отслеживали изменения в состоянии его здоровья. Вывод был однозначным: полет не оказал негативного воздействия на организм животного.
Напряжение росло. Публикации в советской прессе о запуске тяжелого корабля-спутника ясно указывали: СССР готовится к запуску своего пилота на орбиту. Еще в марте 1959 года НАСА составило план летных испытаний, включавший восемь суборбитальных запусков ракет «Редстоун», один суборбитальный и восемь орбитальных запусков ракет «Атлас». При этом первый пилотируемый «прыжок» был назначен на 26 апреля 1960 года, а первый орбитальный – на 1 сентября 1960 года. Американцы предполагали опередить Советский Союз на год!
Однако человек предполагает, а техника располагает. Если испытания макетов на ракете «Литтл Джо» проходили в целом успешно, то с ракетами «Редстоун» и «Атлас» не заладилось. Первый «Атлас» удалось запустить с мыса Канаверал только 29 июля 1960 года, но запуск прошел неудачно, а корабль «Меркурий» разбился. Та же участь постигла ракету и корабль при запуске 8 ноября. Ракета «Редстоун» должна была взлететь 21 ноября, но не смогла оторваться от стартового стола. Повторный запуск состоялся 19 декабря 1960 года, и на этот раз он прошел успешно.
Теоретически сразу после него агентство НАСА могло бы попытаться запустить в космос человека, опередив команду Сергея Королева. Но предшествующая череда неудач заставила проявить осторожность. 31 января 1961 года в суборбитальный полет отправился самец шимпанзе Хэм (HAM, Holloman Aerospace Medical Center). Согласно программе испытаний, «Меркурий» должен был достичь высоты 185 километров и скорости 546 м/с. Однако из-за сбоя в работе двигателей высота составила 253 км, а скорость – 744 м/с. В результате резко увеличился угол входа корабля в плотные слои атмосферы – с него сорвало теплозащитный экран, из-за чего температура внутри поднялась до 47 ºС. Кроме того, отклонение от расчетной точки приводнения составило 212 километров! «Меркурий» с сорванным защитным экраном опрокинулся, потерял герметичность и начал тонуть. К счастью, через два часа его обнаружил вертолет ВМС США. Он поднял корабль на борт эскадренного миноносца, где героического Хэма лично поприветствовал капитан, вручив ему яблоки и половину апельсина.
У американцев все еще оставался шанс обойти советских коллег. К примеру, на пилотируемом пуске настаивал руководитель Целевой космической группы Роберт Гилрут. Но резко против выступил конструктор «Редстоуна» Вернер фон Браун, обеспокоенный тем, что полет Хэма по факту завершился аварийно. Ракету вновь значительно доработали, и нужен был еще один беспилотный запуск, чтобы подтвердить правильность принятых технических решений. Он состоялся 24 марта 1961 года; до триумфа Юрия Гагарина оставалось меньше трех недель.
Корабль «Меркурий» № 7 и ракета «Редстоун» № 7 были доставлены на мыс Канаверал и в первых числах апреля установлены на стартовом комплексе. Узнав, что его корабль имеет такой порядковый номер, астронавт Алан Шепард дал ему собственное имя «Свобода 7» (Freedom 7). Началась подготовка к запуску. Шепард вместе со своим дублером Джоном Гленном отрабатывал «посадку» в корабль и процедуры, которые необходимо совершить в полете. Там их и застало известие о запуске советского корабля «Восток» с Гагариным на борту. Пришлось смириться с тем, что лидерство опять упущено.
Все же американцы упорно шли к цели. Первую попытку к запуску предприняли 2 мая, но старт отложили из-за грозы. Через трое суток, 5 мая 1961 года, Алан Шепард наконец-то занял свое место в корабле. Стартовая команда хором прокричала: «Счастливой посадки, коммандер!» Спустя 50 минут люк задраили, однако астронавту пришлось прождать больше трех часов, пока технические службы не устранили мелкие неисправности. Старт состоялся в 9:34 по местному времени. За ним наблюдала почти вся Америка, около 70 миллионов телезрителей. Полет «Свободы 7» продолжался 15 минут, корабль поднялся на высоту 188 километров, и за это время Шепард успел опробовать систему ручного управления, сделав это первым в мире (Гагарину прибегать к ручному управлению не пришлось). После приводнения «Свободу-7» и астронавта доставили на палубу авианосца Lake Champlain. Ступив на нее, Шепард воскликнул: «Что за великолепный день, что за прогулка!» И в самом деле: суборбитальный прыжок больше напоминал кратковременную прогулку, чем космический полет. К настоящему полету по орбите американские ракетчики пока не были готовы.