Восток (космический корабль)
Восток — наименование серии советских космических кораблей, предназначенных для полётов по околоземной орбите.
Космические корабли этой серии создавались под руководством генерального конструктора ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва с 1958 по 1963 год. Первый пилотируемый «Восток», запуск которого состоялся 12 апреля 1961 года, стал одновременно и первым в мире космическим аппаратом позволившим осуществить полёт человека в космическое пространство. Сегодня этот день (12 апреля) отмечается в России и во многих других странах мира, как Всемирный день авиации и космонавтики.
Если первый «Восток», пилотируемый Юрием Алексеевичем Гагариным совершил только 1 оборот вокруг Земли, облетев нашу планету за 108 минут, то полёт корабля «Восток-5» с космонавтом Валерием Фёдоровичем Быковским продолжался уже около 5 суток. За это время корабль и космонавт 81 раз обогнули Землю.
Основными научными задачами решаемыми на кораблях «Восток» были изучение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, и проверка основных принципов построения космических кораблей.
Несмотря на завершение основной программы, модификации базовой конструкции «Востоков» продолжали использоваться и дальше, и стали основой разнообразных советских и российских спутников, предназначенных для военной разведки, картографии, изучения земных ресурсов и биологических исследований.
История созданияПравить
Подробную информацию об истории создания корабля для космического полёта человека можно найти в отдельной статье посвящённой космической программе «Восток». В этом разделе мы только вкратце опишем последовательность выполнения этих работ, приведём соответствующие распоряжения советского правительства и основные даты этой космической программы.
Начало работПравить
Михаил Клавдиевич Тихонравов, работавший в ОКБ-1, начал работу по созданию пилотируемого космического корабля весной 1957 года. В апреле 1957 был подготовлен план проектных исследований, предусматривающий помимо прочего создание пилотируемого корабля-спутника. В период с сентября 1957 по январь 1958 проводились исследования различных схем спускаемых аппаратов для возвращения с орбиты ИСЗ.
Всё это позволило уже к апрелю 1958 года определить основные черты будущего аппарата: в проекте фигурировала масса от 5 до 5,5 тонн, ускорение при входе в атмосферу от 8 до 9 G, сферический спускаемый аппарат, поверхность которого должна была нагреваться при входе в атмосферу от 2-х до 3,5 тысяч градусов Цельсия. Вес теплозащиты должен был составить от 1,3 до 1,5 тонн, а предположительная точность приземления — 100—150 километров. Рабочая высота полёта корабля — 250 километров. При возвращении на высоте от 10 до 8 километров предусматривалось катапультирование пилота корабля. В середине августа 1958 года был подготовлен отчёт, обосновывающий возможность принятия решения о развертывании опытно-конструкторских работ, и уже осенью начата работа по подготовке конструкторской документации. В мае 1959 был подготовлен отчёт, содержащий баллистические расчёты по спуску с орбиты.
22 мая 1959 года результаты работ были закреплены в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 569-264 о разработке экспериментального корабля-спутника, где были определены основные цели и назначены исполнители. Изданное 10 декабря 1959 года постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1388-618 «О развитии исследований космического пространства» утвердило главную задачу — осуществление полёта человека в космос.
К апрелю 1960 года был разработан эскизный проект корабля-спутника «Восток-1», представленного как экспериментальный аппарат, предназначенный для отработки конструкции и создания на его основе спутника-разведчика «Восток-2» и пилотируемого космического корабля «Восток-3». Порядок создания и сроки запуска кораблей-спутников были определены постановлением ЦК КПСС № 587-238 «О плане освоения космического пространства» от 4 июня 1960 года.
Беспилотные корабли-спутникиПравить
К лету 1960 года была завершена разработка и начаты комплексные испытания космического корабля. Уже 15 мая 1960 года был осуществлён запуск первого корабля-спутника. Упрощённый вариант корабля не имел тепловой защиты, систем жизнеобеспечения и приземления. Главной задачей запуска являлась проверка работы основных систем. Из-за неисправности в системе ориентации при включении тормозной двигательной установки корабль перешёл на более высокую орбиту, где и произошло отделение спускаемого аппарата. См. также Спутник-4.
28 июля 1960 года — выполнен запуск второго корабля-спутника с подопытными животными на борту (собаки Чайка и Лисичка). Вследствие аварии ракеты-носителя корабль на орбиту не вышел.
Первый полностью успешный запуск корабля-спутника состоялся 19 августа 1960, подопытные животные (собаки Белка и Стрелка, мыши), насекомые, растения и другие биологические объекты успешно вернулись на Землю в спускаемом аппарате корабля.
11 октября 1960 года постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1110—462 определило запуск космического корабля с человеком на борту, как задачу особоко назначения и наметило срок подобного запуска — декабрь 1960 года.
Тем временем 1 декабря 1960 года был выполнен запуск четвёртого корабля-спутника, совершившего успешный орбитальный полёт. Однако, из-за аварии в работе тормозной двигательной установке и спуска в нерасчётном районе спускаемый аппарат с собаками Пчёлка и Мушка был подорван.
22 декабря 1960 года состоялся запуск пятого корабля. Авария ракеты-носителя на позднем этапе запуска привела к аварийному отделению спускаемого аппарата с собаками Комета и Шутка, который совершил суборбитальный полёт и нормально приземлился.
9 марта 1961 года состоялся первый запуск модифицированного корабля ЗКА, разрабатываемого уже для полёта человека. На его борту находился манекен человека («Иван Иванович»), собака Чернушка и другие подопытные животные. Программа полёта была полностью выполнена.
25 марта 1961 года выполнен ещё один запуск корабля ЗКА с аналогичной программой полёта. Спускаемый аппарат с собакой Звёздочка успешно приземлился, а манекен в соответствии с планом полёта был катапультирован. Запуск стал завершающей проверкой космического корабля перед полётом человека.
Пилотируемые космические кораблиПравить
12 апреля 1961 года в 9 час 06 мин 59,7 с с космодрома Байконур стартовал первый космический корабль с человеком на борту. Корабль пилотировал лётчик-космонавт Ю. А. Гагарин. За 108 минут корабль совершил один виток вокруг Земли и выполнил посадку недалеко от деревни Смеловка Терновского района Саратовской области.
Всего, начиная с 1960 года было запущено шесть беспилотных аппаратов. Вместе с состоявшимися в дальнейшем шестью пилотируемыми полётами по программе «Восток» было запущено 12 космических кораблей.
МодификацииПравить
Официальное постановление о начале разработки корабля «Восток» было принято 22 мая 1959. В эскизном проекте описывались три модификации космического аппарата:
- Восток-1 (1К) — корабль-прототип, использовался для проверки основных систем и отработки элементов конструкции;
- Восток-2 (2К) — корабль-прототип, использовался в качестве спутника фотоэлектронной разведки, в дальнейшем получил наименование «Зенит-2»;
- Восток-3 (3К) — пилотируемый космический корабль;
Устройство космического корабляПравить
Общая масса космического корабля достигала 4,73 тонны, длина (без антенн) - 4,4 м, а максимальный диаметр - 2,43 м.
Корабль состоял из сферического спускаемого аппарата (массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 м) также выполняющего функции орбитального отсека и конического приборного отсека (массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 м). Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения (расчитаной на поддержание внутренней атмосферы, близкой по своим параметрам к атмосфере Земли в течение 10 суток), командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления. Для обеспечения задач по работе человека в космическом пространстве корабль снабжался автономной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние космонавта, конструкции и систем, ультракоротковолновой и коротковолновой аппаратурой для двусторонней радиотелефонной связи космонавта с наземными станциями, командной радиолинией, программно-временным устройством, телевизионной системой с двумя передающими камерами для наблюдения за космонавтом с Земли, радиосистемой контроля параметров орбиты и пеленгации корабля, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другими системами.
Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке — 7,35 м.
При разработке спускаемого аппарата конструкторами была выбрана осесимметричная сферическая форма, как наиболее хорошо изученная и имеющая стабильные аэродинамические характеристики для всех диапазонов углов атаки на разных скоростях движения. Это решение позволяло обеспечить приемлемую массу тепловой защиты аппарата и реализовать наиболее простую баллистическую схему спуска с орбиты. В тоже время, выбор баллистической схемы спуска обуславливал высокие перегрузки, которые предстояло испытать человеку, работающему на борту корабля.
Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног. Космонавт одетый в скафандр, размещался в специальном катапультируемом кресле. На последнем этапе посадки, после торможения спускаемого аппарата в атмосфере, на высоте 7 км, космонавт катапультировался из кабины и совершал приземление на парашюте. Кроме того, была предусмотрена возможность приземления космонавта внутри спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат имел собственный парашют, однако не был оснащён средствами выполнения мягкой посадки, что грозило оставшемуся в нём человеку серъёзным ушибом при совместном приземлении.
Аппаратура кораблей «Восток» была выполнена как можно более простой. Манёвр возвращения обычно обрабатывался по автоматической команде, передаваемой по радио с Земли. С целью горизонтальной ориентации корабля использовались инфракрасные датчики. Выравнивание вдоль оси орбиты выполнялось при помощи звёздных и солнечных датчиков ориентации.
В случае отказа автоматических систем космонавт мог перейти на ручное управление. Это было возможно за счёт использования оригинального оптического ориентатора «Взор», установленного на полу кабины. На иллюминаторе 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. Наблюдение земной поверхности через центральную часть экрана позволяло контролировать направление полёта.
Решить, когда следует начать манёвр возвращения космонавту помогал другой прибор — небольшой глобус с часовым механизмом, который показывал текущее положение корабля над Землёй. Зная исходную точку положения можно было с относительной точностью определить место предстоящей посадки.
Эта ручная система могла быть использована только на освещённой части орбиты. Ночью Земля не могла наблюдаться через «Взор». Автоматическая система ориентации должна была иметь возможность работать в любое время.
Корабли «Восток» не были приспособлены для полётов человека на Луну, а также не допускали возможности полёта людей не прошедших специальной подготовки. Во многом это обуславливалось конструкцией спускаемого аппарата корабля, ласково именуемого Шарик. Сферическая форма спускаемого аппарата не предусматривала использования двигателей ориентации. Аппарат походил на шар, основной вес которого был сконцентрирован в одной части, таким образом, при движении по баллистической траектории он автоматически разворачивался тяжёлой частью вниз. Баллистический спуск означал восьмикратную перегрузку при возвращении с земной орбиты и двадцатикратную при возвращении от Луны. Похожим баллистическим аппаратом была капсула «Меркурий»; корабли «Джемини», «Аполлон» и «Союз» благодаря своей форме и смещённому центру тяжести позволяли снизить испытываемые перегрузки (3 G для возвращения с околоземной орбиты и 8 G при возвращении с Луны), и обладали достаточной манёвренностью для изменения точки посадки.
Советские корабли «Восток» и «Восход» также, как американский «Меркурий» не умели выполнять орбитальные манёвры, допуская лишь выполнение поворотов относительно основных осей. Повторный запуск двигательной установки не предусматривался, она использовалась лишь с целью выполнения возвратного тормозного манёвра. Тем не менее, Сергей Павлович Королёв перед началом разработки «Союза» рассматривал возможность создания манёвренного «Востока». Этот проект подразумевал стыковку корабля со специальными разгонными модулями, что в перспективе позволяло использовать его в задаче по облёту Луны. Позднее идея манёвренной версии корабля «Восток» была реализована в разведывательных спутниках «Зенит» и «Фотон».
Пилоты космических кораблей «Восток»Править
