Путь к «Востоку»

Прежде чем отправить человека в космос, надо было обеспечить его надежное возвращение. Спасать космонавта при аварии ракеты на старте и мягко приземлять после полета планировалось с помощью парашютов. Наиболее богатый опыт в этом деле имел Летно-исследовательский институт имени М. М. Громова. Неудивительно, что С. П. Королев привлек его коллектив к созданию первого пилотируемого космического корабля «Восток». Затем были разработки системы мягкой посадки для «Восхода» и «Союза», системы аварийного спасения «Союза». Об этих работах – предлагаемый читателям рассказ.

По баллистической траектории?

В 1959 году в ЛИИ даже не предполагали, что работы по созданию пилотируемого космического корабля развернутся столь быстро. Однако визит в лабораторию № 24 Константина Петровича Феоктистова означал, что это время пришло. Он привез предложение об участии в разработке пилотируемого корабля. 

Обсуждение этого предложения состоялось в кабинете начальника лаборатории Гая Ильича Северина, которому суждено было в будущем сыграть заметную роль в развитии отечественной космонавтики.

В то время в ОКБ С. П. Королева считали, что сначала надо отправить человека в космос на аппарате, летящем по баллистической (суборбитальной) траектории. Феоктистов был разработчиком проекта. Северину предлагалось заняться проблемой приземления и аварийного спасения космонавта.

Сразу возникла идея специальной капсулы, которая обеспечила бы защиту космонавта от высокой температуры, а также стабилизированное снижение до момента ввода парашюта. В результате аэродинамических расчетов и компоновочных прикидок пришли к выводу, что кресло-контейнер должно иметь слегка конический корпус со сферической передней частью и открытой задней, по периметру которой устанавливаются раскрывающиеся щитки – стабилизирующая «юбка». Внутри размещается космонавт (сидя), его индивидуальный парашют, кислородная система, носимый аварийный запас (продукты, оружие, медикаменты) и другие системы, необходимые для обеспечения жизнедеятельности и работоспособности.

Гай Северин

Требовалось в короткий срок спроектировать и изготовить действующие макеты кресла-контейнера. К работам были привлечены Научно-исследовательский институт парашютно-десантных средств и завод «Искра». Первому заказали стабилизирующий парашют кресла-контейнера, основной и запасный парашюты космонавта, второму – все пиротехнические устройства кресла-контейнера, в частности стреляющий механизм катапультирования и пушку ввода стабилизирующего парашюта. Фронт работ расширялся. Лаборатория Северина стала, по существу, небольшим опытно-конструкторским бюро, которое занималось идеологией и координацией разработок и испытаний.

Гай Ильич как нельзя лучше подходил на роль главного конструктора. Он обладал хорошо развитым чувством нового, избегал мелочной опеки, поощрял инициативу, ценил и знал летный эксперимент – основу исследовательской работы в авиации. Наряду с изготовлением действующих макетов стали оборудовать самолет Ил-28 для их катапультирования. В середине его фюзеляжа создавалась специальная кабина, куда устанавливался макет.

Первое катапультирование

И вот готов первый действующий экземпляр, проведены все наземные испытания и проверки. Катапультирование осуществлялось с высоты 10 км. В бинокль было видно, как отделилась от самолета темная точка, увеличивавшаяся в размерах. «Юбка» хорошо стабилизирует полет. Пора быть белому облачку парашюта, но оно не появилось до самой земли. Первый блин комом. Макет разбит. Как потом выяснилось, всему виной маленький кусочек стружки, попавший под ударник пушки ввода стабилизирующего парашюта. Выстрела не произошло, в итоге парашют не раскрылся. Стали готовить второй макет, но последовала серьезная вводная генерального заказчика. Решено было отменить суборбитальный полет и сразу отправить человека в космос на искусственном спутнике Земли. Требовалось опередить американцев. Они об этом замысле не знали и по-прежнему готовили полет по баллистической траектории на своем первом одноместном космическом корабле «Меркурий». Соревнование с американцами было важнейшим фактором в осуществлении нашей космической программы, и он во многом определил как стратегию, так и ряд конструктивных решений.

Сразу – на орбиту

Для ЛИИ это решение означало, что необходимость в кресле-контейнере отпадает. Капсулой становилась кабина корабля, которую назвали спускаемым аппаратом (СА). Она обеспечивала защиту космонавта как при нормальном спуске с орбиты, так и при аварии ракеты на больших высотах. Для спускаемого аппарата была выбрана форма правильного шара, как наиболее изученная аэродинамически. Этот выбор позволил обойтись без больших аэродинамических исследований, а значит, и выиграть время.

Однако при орбитальном полете по сравнению с суборбитальным увеличивалась степень нагрева СА, поэтому возникли опасения, что выходной люк может быть «заварен» и, если помощь поисковой группы запоздает, находящийся внутри космонавт после приземления погибнет от высокой температуры при прогреве конструкции от раскаленной теплозащиты. Времени на изучение такого процесса не было. Поэтому решили катапультировать космонавта в кресле из спускаемого аппарата перед приземлением на сравнительно небольшой высоте, обеспечив открытие люка мощным механизмом «отстрела». Необходимость в катапультном кресле осталась, а им в то время занимался завод «Звезда», и ОКБ С. П. Королева обратилось к нему.

Новые требования...

Казалось, ЛИИ теперь остается не у дел. Однако после детального анализа новых требований к креслу космонавта инженеры института пришли к выводу, что можно их полностью удовлетворить, модифицировав существующее кресло-контейнер. Для этого необходимы сравнительно небольшие переделки корпуса и снятие передней крышки. Парашютные системы и пиромеханизмы оставались теми же. В итоге ОКБ С. П. Королева предложило ЛИИ и лаборатории № 24 участвовать в разработке кресла на конкурсной основе с заводом «Звезда».

Достоинства проекта Г. Северина были очевидны, и его приняли, даже не ожидая завершения эскизного проекта завода. Второй действующий макет модифицировали на ходу и изготовили по новому проекту. Сняли переднюю крышку и стабилизирующую «юбку». От нее остались лишь три щитка в задней и верхней части. Сброс решили делать прямо над полем аэродрома на небольшой высоте, чтобы наблюдать за работой пиротехнических и парашютных систем.

Вот макет выбрасывается из центральной кабины Ил-28, и сразу же вспыхнул купол стабилизирующего парашюта. Но что это? Вместе с ним тянется «колбаса» какого-то другого парашюта, купол которого вяло наполняется. В это время стабилизирующий парашют отцепился и тянет парашют манекена. Теперь ясно: «неправильный» – это купол парашюта спасения макета. Он должен был бы ввестись лишь после отделения манекена. В конце концов полотнища, еще не наполнившись, перепутались, и макет кресла полетел к земле. Опять неудача. Разбит второй макет. Причина – слабый притяг манекена к спинке. Манекен отошел от нее, рассчековал ранец парашюта, а поток воздуха выдул его из-под манекена. Но был еще третий макет, последний.

Не было счастья, так несчастье помогло!

Эта неудача обернулась во благо. Во-первых, модернизировали систему притяга космонавта к креслу. Во-вторых, тщательно проанализировали движение кресла до ввода стабилизирующего парашюта и усовершенствовали его форму. Оказалось, что на сферическое днище действует сила, ухудшающая его траекторию. Подправили верхние стабилизирующие щитки. Итак, третий макет принял окончательную форму.

В июле-сентябре 1960 года провели восемь катапультирований. Тщательно исследовали движение манекена лицом и спиной к потоку. Определили положение центра масс, проверили и отладили работу стреляющего механизма и парашютных систем, уточнили временную программу работы систем кресла. Судьба вознаградила за первые неудачи – сберегли много времени для отработки серийных кресел, рабочим проектированием которых в это время занимался завод «Звезда».

Одновременно с подготовкой пилотируемого полета готовились запустить на первом корабле-спутнике собак. Кресло космонавта оказалось пригодным и для «собачьего» полета, поскольку в нем удачно разместился контейнер с собаками. Приближались летные испытания серийных кресел. В порядке подготовки к ним кроме Ил-28 готовили Ту-16.

Вводная от С.П.Королева.

В это время последовала вторая серьезная вводная от ОКБ С. П. Королева по системе аварийного спасения космонавта. До этого при аварии на старте планировалось кресло с космонавтом катапультировать из СА, а затем удерживать специальными стренгами. Космонавт при этом должен был отделяться от кресла с принудительно раскрываемым запасным парашютом, расположенным в наспинном ранце, и приземляться в 20-30 м от ракеты. По новым требованиям космонавта приходилось удалять от ракеты на 120 м.

Завод «Звезда» предполагал использовать ту же схему с удерживающими стренгами и запасным парашютом, добавив к стреляющему механизму два ракетных ускорителя. Однако в этом случае сильно возрастали нагрузки на купол запасного парашюта при его принудительном вводе (вытаскивании из ранца). Возникала вероятность его разрыва.

Новое решение

Время поджимало. Нужно было искать решение. И ОКБ-24 его нашло. Предлагалось использовать ракетные ускорители, но устанавливать их на кресле с небольшим эксцентриситетом относительно его центра масс. При этом кресло свободно катапультировалось из СА (удерживающих стренг не было) и разворачивалось за счет эксцентриситета подголовником назад по полету. В этом положении вводился стабилизирующий, а затем основной, а не запасный парашют. Космонавт, как и в других случаях катапультирования, отделялся от кресла и приземлялся на заданном расстоянии 120 м, побывав на высоте 80-90 м. Эта схема и была реализована на серийных образцах.

Так окончательно сформировался облик катапультного кресла космонавта корабля «Восток-3А», обеспечивающего его аварийное спасение и штатное приземление после завершения космического полета. 

С момента старта до высоты 4 км в случае аварии космонавт катапультировался из СА, не отделенного от ракеты, лицом к потоку. При этом работали пороховые ускорители, через 0,4 с вводился стабилизирующий парашют, а через 2 с – основной, и космонавт отделялся от кресла, имея запасный парашют, который мог раскрыть по своему усмотрению.

При нормальном возвращении с орбиты космонавт катапультировался из свободно летящего СА спиной к потоку на высоте 7 км. Пороховые ускорители не работали. Через 0,4 с вводился стабилизирующий парашют. Спуск на стабилизирующем парашюте продолжался до высоты 4 км, где он отделялся и вводился основной парашют. При аварии выше 4 км на участке выведения СА отделялся от ракеты, и парашютная система космонавта работала, как и при штатном спуске.

В случае отказа ввода стабилизирующего парашюта или отказа его отцепки космонавт отделялся от основного парашюта и принудительно выталкивался из кресла. При этом раскрывался запасный парашют. Таким образом система спасения и приземления была рассчитана буквально «на все случаи жизни».

А что же происходило со спускаемым аппаратом? После катапультирования кресла на СА вводился тормозной парашют площадью 18 м², а на высоте 4 км – основной парашют, который обеспечивал приземление СА со скоростью 9 м/с.

Кресла, изготовленные заводом «Звезда», начали поступать на испытания в октябре 1960 г. До запуска первого корабля-спутника с человеком оставалось чуть больше пяти месяцев. Дело облегчалось тем, что системы кресла уже проверили на действующих макетах. Поэтому для отработки серийных изделий с манекенами на самолетах потребовалось всего 10 катапультирований. Существенных замечаний не было. Вскоре начались испытания с парашютистами-испытателями Головиным и Долговым. Они также закончились хорошо. Затем – полет «Востока» с манекеном. Теперь все было готово к запуску первого человека в космос.

Основная работа лаборатории № 24 ЛИИ по теме «Восток» завершилась. В ней участвовали многие, но прежде всего надо вспомнить Г. Северина, Э. Неймарка, Б. Юрова, Я. Радина, В. Хлиманова. А впереди было еще более интересное и сложное дело.