Ракета восток 1 кратко

Обновлено: 05.07.2024

Подготовка к космическому прыжку

Для проведения всех работ по созданию первых искусственных спутников Земли на базе ОКБ создали специальный отдел № 9, который возглавил советский инженер Михаил Тихонравов . Одним из основных разработчиков корабля был назначен начальник сектора проектного отдела Константин Феоктистов , систему управления корабля разработали под руководством заместителя главного конструктора Бориса Чертока , система ориентации создана конструкторами Борисом Раушенбахом и Виктором Легостаевым .

Ракета, ставшая легендой

Характеристики корабля

Внутри кабины корабля также были установлены две телевизионные камеры для наблюдения за космонавтом. Связь с Землей осуществлялась через двустороннюю радиотелефонную связь посредством аппаратуры, работающей в ультракоротковолновом и коротковолновом диапазонах. Помимо этого, важная роль была отведена и системам жизнеобеспечения и терморегулирования.

Герметичный спускаемый аппарат имел три иллюминатора: один технологический и два с отделяемыми при помощи пиротехнических устройств крышками для катапультирования кресла с космонавтом и выбрасывания парашюта. В целях безопасности космонавт во время всего полета находился в скафандре. На случай разгерметизации кабины в скафандре был запас кислорода на четыре часа, он обеспечивал защиту космонавта при катапультировании кресла на высоте до 10 километров. При выведении на орбиту корабль закрывался сбрасываемым головным обтекателем, имевшим люк для аварийного катапультирования космонавта. После полета спускаемый аппарат возвращался на Землю по баллистической траектории. На семикилометровой высоте осуществлялось катапультирование, затем космонавт в скафандре отделялся от кресла и самостоятельно спускался на парашюте. Кроме того, предусматривалась возможность приземления спускаемого аппарата без катапультирования, с космонавтом на борту.

К сожалению, в условиях космической гонки конструкторы не успели создать вовремя некоторые компоненты. Так, пришлось отказаться от системы аварийного спасения на старте и системы мягкой посадки корабля. Кроме того, из конструкции была убрана дублирующая тормозная установка. Последнее решение было обосновано тем, что при запуске корабля на низкую 180-200-километровую орбиту он в любом случае в течение 10 суток сошел бы с нее вследствие естественного торможения о верхние слои атмосферы и вернулся бы на Землю. И, отмечает Александр Железняков , в этой ситуации конструкторы были вынуждены пойти на серьезный риск.

Пожалуй, начать следует с ФАУ-2 – немецкой боевой ракеты, созданной в 1942 году, так как именно с неё началась космонавтика. Её высота 14 метров, масса 12,5 тонн, максимальная высота вертикального полёта 208 км – то есть на 108 километров в космос, так как линия Кармана находится на высоте примерно 100 километров от поверхности Земли.

Ракета, которая смогла не просто вывести груз в космос, но и обеспечить ему первую космическую скорость, благодаря чему аппарат вышел на круговую орбиту вокруг Земли, была создана в КБ под руководством Королёва. Это не менее великая ракета – Р7 (Ракета 7-я модификация). По сути, она дожила до сегодняшних дней претерпев минимальные изменения (основная составляющая, первая ступень, не изменилась вовсе).

4 октября 1957 года Р7 вывела на орбиту Земли первый искусственный спутник.

И этот, и последующие спутники (большинство нынешних) не предполагается сажать куда-либо. Их судьба состоит в том, что после отработки своей функции, они разрушаются при входе в плотные слои атмосферы или уходят на орбиты захоронения.

Мягкую посадку обеспечить не могли, поэтому космонавт катапультировался в нескольких километрах от поверхности, когда сам спускаемый аппарат уже опускался (очень быстро) на парашютах в атмосфере Земли.

У первых американских астронавтов техника было хуже нашей. Их бомба была легче и ракету делали под стать. Их КА не имел достаточного количества дублирующих систем, но первый полёт астронавта прошёл успешно.

Тогда о космическом пространстве было известно немного. Конечно, было известно о невесомости или, к примеру, высокоэнергетических космических частицах, что говорило о возможном радиационном поражении, но никто не знал, что будет с организмом человека в космосе – это был самый настоящий шаг в пустоту.

Ну а теперь к кораблю.

На корабле имелась система ориентации и стабилизации, которая работала автоматически, но могла, как и сказано выше, управляться вручную.

Исполнительными органами служили газовые сопла (тяга одного сопла — 1,5 кгс), входящие в состав двух автономных систем (по 8 сопел в каждой). Они работали на азоте, который поступал из шар-баллонов, закреплённых снаружи корабля.

Системы жизнеобеспечения и терморегулирования поддерживали в спускаемом аппарате атмосферу с давлением в районе 755-775 мм ртутного столба с содержанием кислорода на уровне 21-25% и температурой 17-26 °С.

На космонавте был скафандр, в составе которого имелись системы вентиляции и кислородного питания. Запасы пищи, воды и ёмкости для сбора отходов были рассчитаны на 10 суток.

Что в итоге? Учёные и инженеры сделали буквально невозможное, проложив человечеству дорогу в космос, по которой мы сегодня, хоть и не очень быстро, но движемся вперёд.

Подписывайтесь на S&F , канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.

Предыстория

Битва за космос

История создания

Конструкция ракеты-носителя

Была задействована трехступенчатая конструкционная схема с использованием на всех ступенях жидкого топлива (керосин + жидкий кислород). Первые две ступени состояли из 5 блоков: одного центрального (максимальный диаметр 2,95 м; длина 28,75 м) и четырех боковых (диаметр 2,68 м; длина 19,8 м). Третья соединялась стержнем с центральным блоком. Также по бокам каждой ступени стояли рулевые камеры для маневрирования. В головной части монтировался ПКК (в дальнейшем – искусственные спутники), прикрытый обтекателем. Боковые блоки оборудованы хвостовыми рулями.

Ракета имела максимальный диаметр 10,3 метра при длине 38,36 метра. Стартовая масса системы достигала 290 тонн. Расчетная масса полезного груза почти втрое превышала американский аналог и равнялась 4,73 тонны.

Тяговые усилия разгонных блоков в пустоте:

центральный – 941 кН;
боковые – по 1 МН;
3-я ступень – 54,5 кН.

Конструкция ПКК

В приборно-агрегатном отсеке располагались системы управления и ориентации движения, энергопитания, УКВ-радиосвязи, телеметрии, программно-временное устройство. На поверхности ПКК размещались 16 баллонов с азотом для использования системой ориентации и кислородом для дыхания, холодные навесные радиаторы с жалюзи, датчики Солнца и двигатели ориентации. Для схода с орбиты предназначалась тормозная двигательная установка, созданная под руководством А. М. Исаева.

Обитаемый модуль состоит из:

корпуса;
тормозного двигателя;
катапультируемого кресла;
16 газовых баллонов системы жизнеобеспечения и ориентации;
теплозащиты;
приборного отсека;
входного, технологического и служебных люков;
контейнера с пищей;
комплекса антенн (ленточных, общей радиосвязи, системы командной радиосвязи);
кожуха электроразъемов;
стяжной ленты;
системы зажигания;
блока электронной аппаратуры;
иллюминатора;
телевизионной камеры.

Характеристики обитаемых модулей

Вывод

Весной 1957 года в ОКБ1 был организован проектный отдел космических аппаратов, начальником которого назначили М.К. Тихонравова. Отдел незамедлительно подготовил план предстоящих проектных исследований для создания пилотируемого корабля-спутника и автоматических аппаратов для исследования Луны, который базировался на использовании межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р7.

К этому времени уже имелся значительный теоретический и практический задел, который позволял ускорить эти работы:

была выпущена проектноконструкторская документация и проведена экспериментальная отработка первых искусственных спутников Земли (ИСЗ) — ПС1, ПС2, объект Д;
был накоплен опыт по разработке головных частей МБР, завершена отработка их отделения от ракеты и входа в плотные слои атмосферы;
выпущены апробированные методики расчетов тепловых потоков, воздействующих на головные части при их входе с гиперзвуковой скоростью в плотные слои атмосферы.

По данным проектных проработок, выводимую на орбиту массу полезного груза ракетойносителем (РН) Р7 при введении в ее состав III ступени можно было увеличить до 5 т. Были получены материалы отдела прикладной математики Академии наук СССР, согласно которым при достаточно пологом баллистическом спуске с орбиты ИСЗ перегрузки нарастают плавно, и их максимум составит около 10 g.

С сентября 1957 года по январь 1958 года в ОКБ1 проводились исследования по оценкам внешних тепловых потоков, температур наружных поверхностей, массы теплозащиты и максимальным перегрузкам для различных схем спускаемых с орбиты ИСЗ аппаратов в большом диапазоне значений аэродинамического качества (от нескольких единиц до нуля).

Исследования показали, что равновесная температура поверхности даже для крылатого аппарата с высоким аэродинамическим качеством и низкой удельной массовой нагрузкой на несущую поверхность превышает уровень, допустимый для жаропрочных конструкционных сплавов.

Работы, проведенные в ОКБ1, позволили установить:

аэродинамическое качество спускаемого аппарата (СА) первого пилотируемого спутника Земли должно быть в диапазоне 0,5–0 и определяться допустимыми для человеческого организма перегрузками;
предпочтительная форма СА — тупой конус со скругленным носом и сферическим днищем с максимальным диаметром около 2 м;
наиболее приемлемый способ приземления — катапультирование пилота на высоте нескольких километров, при этом СА не спасается.

Основные характеристики

Он снабжен также автономной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние человека, конструкции и системы, 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 КК, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другие. Для увеличения надежности некоторые основные системы космического корабля дублированы.

Спускаемый аппарат

Масса 2,46 т, диаметр 2,3 м, объем 5,2 куб. м, свободный объем 1,6 куб. м — предназначен для размещения космонавта, в нем космонавт спускается до высоты 7 км. Герметичный корпус СА (алюминиевый сплав) имеет сферическую форму (диаметр 2,2 м). Снаружи корпус покрыт тепловой защитой с переменной толщиной (максимально — до 0,18 м в лобовой части; минимально — до 0,03 м в тыльной части СА).

СА имеет три иллюминаторами, два из которых размещены на крышках люков. Внутри СА расположены: парашютный контейнер вместимостью 330 куб. дм (площадь основного купола 574 кв. м, скорость приземления на основном парашюте 10 м/с); катапультируемое кресло космонавта (с 2 твердотопливными ракетными двигателями) с основным и вспомогательным парашютами, аварийным запасом снаряжения и питания (включая средства пеленгации); приборы и оборудование основных и вспомогательных систем корабля (жизнеобеспечения, терморегулирования, электропитания, навигации и управления, телеметрии, пульт космонавта, оптический ориентатор, ручка управления, средства пеленгации, радиосвязи и так далее). Внутри корпус и оборудование СА покрыты теплоизоляцией в сочетании с декоративной обшивкой.

Снаружи СА находятся: антенны командной радиолинии (установлены на металлических лентах, крепящих СА к ПО), отделяемая часть платы кабель-мачты, связывающей СА с ПО, узел крепления лент, соединяющих СА и ПО. Для обеспечения безопасности космонавт на всех участках полета находился в скафандре. На участке спуска (высота 7 км) осуществлялось катапультирование космонавта (с креслом и неприкосновенным запасом). После удаления кресла с космонавтом от СА на безопасное расстояние космонавт отделялся от кресла и спускался на парашюте (скорость приземления 5 м/с); раскрытие парашюта СА происходило на высоте 4 км. Конструкции и системы были рассчитаны на возможность приземления СА с космонавтом на борту (без катапультирования).

Приборный отсек

Масса 2,27 т, максимальный диаметр 2,43 м, длина 2,25 м, объем 3 куб. м — предназначен для размещения аппаратуры и оборудования основных систем КК, обеспечивающих орбитальный полет. Корпус ПО, выполненный из алюминиевого сплава, имеет форму двух усеченных прямых конусов, сопряженных основаниями. Со стороны СА корпус представляет собой вогнутую сферическую оболочку, с противоположной стороны в корпусе имеется цилиндрическая ниша, в которой размещается ТДУ-1.

Перед полетом ПО заполняется сухим азотом. Внутри ПО размещаются: приборы системы ориентации и управления движением, командно-логического управления и электропитания; аппаратура и оборудование радиосвязи с Землей; приборы телеметрии; программно-временные устройства. Снаружи ПО установлены шаровые баллоны с азотом системы ориентации КК с управляющими соплами (2 секции по 8 сопел в каждой с тягой одного сопла 14,7 Н), датчик солнечной ориентации, датчики системы телеметрии, радиационная поверхность системы терморегулирования с жалюзи и их приводами, баллоны с кислородом для системы жизнеобеспечения.

В качестве первоочередных были определены задачи:

Детальная разработка состава, структуры, объема и формы материалов отчета позволила одновременно вести работы по всем основным направлениям в необходимом объеме, в результате чего сроки выпуска отчета сократились в дватри раза. Отчет завершили в середине августа 1958 года.

Одним из энтузиастов проекта, принимавшим основные рабочие решения, был К.П. Феоктистов, который возглавлял сектор проектного отдела. После принятия концепции баллистического спуска область выбора форм СА сузилась до осесимметричных. Была принята сферическая форма, имеющая достоверные и стабильные аэродинамические характеристики во всех диапазонах углов атаки и на всех скоростях, обеспечивающая приемлемую массу тепловой защиты.

Применение только простого, чисто количественного дублирования допускалось как исключение. Такой подход позволил избежать случайностей при создании летательного аппарата принципиально нового типа.

При разработке отчета по космическому аппарату ОД2 большое внимание уделялось функциональному дублированию в части катапультирования пилота и его приземления в СА; системе обеспечения жизнедеятельности в кабине и в скафандре; ориентации по инфракрасной вертикали и ориентации в ручном режиме; процессу ввода парашюта по сигналам от бародатчиков и инерционных датчиков; разделению отсеков космического аппарата по команде от программновременного устройства и от термодатчиков и т. д. Изза массовых и компоновочных ограничений осталась незадублированной лишь тормозная двигательная установка (ТДУ).

В июне 1958 года принципиальные результаты проработок были одобрены С.П. Королевым, и с этого момента работы над пилотируемым кораблем находились под его постоянным контролем. Оформление отчета, в основном, закончилось к 15 августа 1958 года. По указанию С.П. Королева с отчетом, на заключительной стадии его оформления, были ознакомлены все руководители и ведущие специалисты основных подразделений КБ.

Окончательно отчет С.П. Королев подписал 15 сентября 1958 года. Осенью 1958 года началась разработка конструкторской документации на корпусные детали и конструкцию отсеков корабля-спутника, а также выдача технических заданий на бортовые системы.

Постановлением Правительства от 22 мая 1959 года была поставлена задача разработки экспериментального варианта корабля-спутника, который должен создать предпосылки для разработки спутника-разведчика и спутника для полета человека. В нем же были утверждены и основные исполнители. Всего в создании только корабля-спутника участвовало 123 организации, включая 36 заводов.

В мае 1959 года был выпущен отчет с баллистическими расчетами вариантов спуска космического корабля с орбиты. Большое опасение вызывала ориентация космического корабля, являющаяся непременным условием выдачи тормозного импульса для спуска с орбиты. Система управления космического корабля разрабатывалась под руководством заместителя главного конструктора Б.Е. Чертока.

Процесс управления ориентацией корабля условно можно разделить на три этапа:

первый — гашение начальных возмущений;
второй — поиск Солнца при АСО или Земли при ручном управлении (РУ);
третий — поддержание ориентированного состояния.

Летом 1960 года успешно завершилась разработка и начались испытания всех основных систем и агрегатов корабля. Большую часть из них провели на экспериментальных установках, при этом крышки люка отстреливались 50 раз, головной обтекатель сбрасывался пять раз, макет корабля отделялся от ракеты 15 раз, СА и приборный отсек разделялись пять раз, отрывная плата отстреливалась 16 раз и т. д.; много испытаний было проведено по отработке герметичности.

На макетах были отработаны тепловые процессы, проверена работа системы катапультирования (с вышки, с самолета). Для отработки системы приземления изготовили пять СА, которые сбрасывались с самолетов Ан12 на высотах 9–12 км. Приземление экипажа в СА не отрабатывалось, катапультирование космонавта было обязательным. В термобарокамере и на самолете Ту104 отрабатывалась система жизнедеятельности и изучалось влияние невесомости.

Корабль на космодром отправлялся по отсекам. На технической позиции (ТП) он испытывался в объеме работ контрольноиспытательной станции (КИС) завода, а также после сборки корабля (у заправленной ТДУ проверялось исходное состояние). По окончании испытаний на ТП проводились стыковка с РН и накатка головного обтекателя. Для летной отработки было выделено семь кораблей. На стартовой позиции (СП) подготовка РН и корабля проводилась в соответствии со специально разработанными графиками. Космонавт занимал место в космическом корабле только после окончания заправки РН, т. е. по готовности ее к пуску.

Первый корабль изготовили в упрощенном варианте: без тепловой защиты, систем жизнеобеспечения и приземления. Запуск такого корабля (1КП) был осуществлен 15 мая 1960 года только для проверки его основных систем. Корабль массой 4 540 кг был выведен на орбиту, близкую к круговой, высотой около 320 км и наклонением 65°.

Руководство запуском кораблей на орбиту ИСЗ осуществлялось Государственной комиссией по летным испытаниям ракеты Р7А (8К74), председателем которой был К.Н. Руднев.

В соответствии с программой 19 мая в 2 ч 52 мин для спуска корабля с орбиты была передана команда на включение ТДУ и отделение СА. Однако в результате неисправности прибора системы ориентации направление тормозного импульса отклонилось от расчетного, скорость корабля увеличилась, и он перешел на более высокую орбиту, при этом произошло нормальное отделение СА. Первый запуск корабля (1К) с подопытными животными — собаками Чайкой и Лисичкой на борту был осуществлен28 июля 1960 года. Однако вследствие аварии РН (взрыв камеры сгорания двигателя блока Г на 28,5 сек) вывод корабля на орбиту не состоялся.

19 августа 1960 года успешно прошел запуск корабля с подопытными животными — собаками Белкой и Стрелкой, которые 20 августа впервые были возвращены с орбиты на Землю.

Основной задачей этого запуска являлись дальнейшие исследования действия факторов космического полета на биологические объекты с целью проверки систем обеспечения жизнедеятельности человека, а также средств безопасности его полета и возвращения на Землю. В катапультируемом контейнере кроме двух собак находились 12 мышей, насекомые, растения, грибковые культуры, семена кукурузы, пшеницы, гороха, мука, некоторые виды микробов и другие биологические объекты.

С помощью биологических объектов, находившихся в космическом полете более 25 часов, получили уникальные научные данные о влиянии факторов космического полета на физиологические, генетические и цитологические системы живых организмов, которые убедили ученых в правильности выбранных направлений по подготовке полета человека в космическое пространство и наметили конкретные пути осуществления подобного проекта.

1 декабря 1960 года был запущен четвертый корабль. Программу его орбитального полета выполнили, однако изза отказа в системе управления работой ТДУ спуск произошел в нерасчетном районе и СА пришлось подорвать. На его борту находились собаки Пчелка и Мушка.

22 декабря 1960 года был проведен очередной запуск корабля, но при выведении его на орбиту произошла авария РН (разрушение газогенератора ДУ блока Е на 425й сек полета). СА корабля аварийно отделился и нормально приземлился, совершив суборбитальный полет. На его борту находились собаки Комета и Шутка, которые остались в СА изза отказа катапульты, и это спасло их в суровых зимних условиях.

В конце 1960 года — начале 1961 года была изготовлена серия кораблей для летной отработки в беспилотном варианте. Для обеспечения надежности С.П. Королев запретил вносить изменения не только в техническую эксплуатационную документацию, но и в расчеты специалистов, подготавливающих корабли к полету.

Эскизный проект космического корабля-спутника 3КА для полета человека выпустили в конце июля 1961 года, уже после первого полета человека.

Внутрь манекена (в грудную полость, полость живота и т. п.) поместили мышей, морских свинок, микробы и другие биологические объекты в целях изучения влияния радиационного излучения, а внутрь СА — семена растений, элементы крови человека и др. Программа полета была выполнена, аппаратура работала безотказно, СА с собакой нормально приземлился, а манекен катапультировался.

25 марта 1961 года осуществили запуск корабля 3КА № 2 в той же комплектации с собакой Звездочкой на борту. Программа полета корабля также была выполнена. СА с собакой нормально приземлился. Манекен штатно катапультировался.

Корабль состоял из СА массой 2,4 т и приборного отсека массой 2,3 т, в котором располагалась ТДУ с двигателем тягой 1600 кгс. После полёта корабля по околоземной орбите его СА возвращался на Землю по баллистической траектории. Космонавт в специальном скафандре во время старта и полёта размещался в катапультируемом кресле, установленном в гермокабине этого СА. Скафандр был рассчитан на пребывание человека в разгерметизированной кабине в течение четырёх часов и обеспечивал его защиту при катапультировании кресла на высотах до 10 км.

Так началась эра полетов человека в космическое пространство. Теперь ежегодно в нашей стране 12 апреля отмечается как день космонавтики.

В этих полетах съемка велась не только на черно-белой, но и на обычной цветной пленке. Отснятые изображения горизонта Земли были подвергнуты фотометрической обработке с целью получения количественных значений яркости вертикального профиля атмосферы. Надо сказать, что полеты пилотируемых кораблей вызвали необходимость создания службы обнаружения, технического обслуживания и эвакуации частей корабля и летчиковкосмонавтов с места приземления, которая, в случае необходимости, действовала и при возникновении аварийных ситуаций. В составе службы создали подразделение технического обслуживания СА после приземления, которое комплектовалось специалистами ОКБ1.

Читайте также: