По программе подготовки к первому полету человека в космос в СССР было осуществлено пять полетов кораблей-спутников (табл.1).
Программой одновиткового полета первого корабля-спутника был предусмотрен спуск герметической кабины с грузом, имитирующим массу человека, но без мягкой посадки на Землю (лишенный теплозащиты спускаемый аппарат должен был сгореть в плотных слоях атмосферы). Однако это не удалось, и корабль в результате включения тормозной двигательной установки перешел на новую, более высокую орбиту. Примечательно, что С.П.Королев, к удивлению его сотрудников был мало обеспокоен этим обстоятельством и с большим интересом следил за поступлением телеметрической информации о новой орбите корабля-спутника. С прозорливостью гения он лишь один осознал, что впервые в мировой практике осуществился (хотя и незапланированно) эксперимент по коррекции орбиты (маневрированию) космического аппарата.
Таблица 1
Полеты беспилотных модификаций космических кораблей "Восток" (кораблей-спутников)
Дата запуска
Особенности полета
1
15.V.1960
Отработка конструкции и систем корабля с грузом, имитирующим массу космонавта. Орбита с параметрами: h=369 км (в апогее) и 312 км (в перигее), i=65°. Вследствие неисправности систем ориентации отработка спуска не удалась
2
19.VIII.1960
Отработка конструкции и отдельных систем. Орбита с параметрами: h=339 км (в апогее) и 306 км (в перигее), i=64,95°. Через 27 ч полета на Землю был возвращен спускаемый аппарат с собаками Белкой и Стрелкой, а также с другими биологическими объектами
3
1.XII.1960
Те же задачи, что и в предыдущем полете. Орбита с параметрами: h=249 км (в апогее) и 180 км (в перигее), i=64,97°. Посадка спускаемого аппарата с собаками Пчелкой и Мушкой, а также с другими биологическими объектами не удалась (продолжительность полета 24 ч)
4
9.III.1961
Испытания конструкции и систем корабля "Восток". Орбита с параметрами: h=248,8 км (в апогее) и 183,5 км (в перигее), i=64,93°. Через 1,92 ч полета на Землю был возвращен спускаемый аппарат с собакой Чернушкой. Автономно произведена посадка манекена с помощью катапультируемого кресла
5
25.III.1961
Те же задачи, что и в предыдущем полете. Орбита с параметрами: h=247 км (в апогее) и 178 км, (в перигее), i=64,9°. Через 1,92 ч полета на Землю был возвращен спускаемый аппарат с собакой Звездочкой. Автономно произведена посадка манекена с помощью катапультируемого кресла
Дело в том, что подобные операции имели огромное значение для дальнейших программ освоения космоса. Использование корректирующе-тормозных двигательных установок получило самое широкое распространение в современной космонавтике; при пилотируемых полетах космических кораблей и орбитальных станций, при полетах автоматических, станций к Луне и планетам, при выводе искусственных спутников Земли на геостационарную орбиту и т. д.
В своих воспоминаниях К.Д.Бушуев рассказывал, что, возвращаясь в этот день домой, С.П.Королев увлеченно рассуждал о первом опыте маневрирования в космосе и в заключение заявил: "А спускаться на Землю корабли когда надо и куда надо у нас будут! Как миленькие будут. В следующий раз посадим обязательно". Уверенность С.П.Королева в конечном успехе программы полета второго корабля-спутника была столь велика, что в спускаемом аппарате, оснащенном в этот раз теплозащитой, было решено разместить живые существа с целью возвращения их на Землю для необходимых медико-биологических исследований.
Программа этого полета была выполнена полностью и ознаменовалась качественно новым достижением, благодаря которому полет собак Белки и Стрелки получил всемирную известность. Примечательно, что накануне запуска этого корабля-спутника, уже на космодроме, С.П.Королеву доложили исходные данные по космическому кораблю для полета человека. Речь шла о конкретной конструкции корабля "Восток", в ходе же полетов первых трех кораблей-спутников проводилась отработка лишь отдельных систем будущего космического корабля. С.П.Королев с интересом ознакомился с представленными ему материалами, попросил кое-что доработать и доложить ему вскоре после завершения программы полета второго корабля-спутника.
В конце августа 1960 г. в кабинете К.Д.Бушуева С.П.Королев созвал совещание, на котором с докладом по пилотируемому кораблю выступил К.П.Феоктистов. Особое внимание было уделено мерам спасения космонавта при аварии ракеты-носителя и варианту возвращения его на Землю при завершении полета с помощью катапультируемого кресла9. С.П.Королев поддержал проект в целом и, резюмируя выступления присутствующих, отметил как положительный момент, что "новый проект предполагает использовать прежний "металл" с небольшими доработками".
Действительно, это позволяло сократить программу испытаний и осуществить запуск человека в космос уже в начале 1961 г. Доработка проекта после состоявшегося совещания заняла около месяца, и в сентябре 1960 г. в окончательном виде космический корабль "Восток" появился на бумаге. А в январе 1961 г. он уже "в металле" был готов для дальнейших испытаний. Однако в декабре 1960 г. состоялся запуск еще одного корабля-спутника старой конструкции. Еще раз были проведены летные испытания различных систем, отрабатывались взаимодействия всех служб, однако вернуть на Землю спускаемый аппарат не удалось, он вышел на нерасчетную траекторию спуска.
"Не стоит думать, что полеты, закончившиеся неудачей, - отмечал впоследствии К.П.Феоктистов, - не были успешными испытаниями. Успех любого из них - это не только когда все работает безупречно, но и когда все ясно в отношении любого из отказов. Ясны причины, ясен путь к устранению дефектов. Так что в этом смысле все пять летных испытаний у нас были успешными". Во всяком случае, было решено не менять в связи со случившимся программу дальнейших летных испытаний космического корабля. К тому же к этому времени советские конструкторы окончательно отказались от инфракрасной ориентации в пользу солнечной, которая в автоматическом режиме ориентации работала отлично.
В марте 1961 г. были осуществлены два запуска корабля-спутника новой конструкции, фактически в этих полетах испытывался будущий корабль "Восток". В обоих полетах в спускаемом аппарате находились собака и другие биологические объекты, а также манекен в катапультируемом кресле. При возвращении корабля на Землю отрабатывались оба варианта посадки, которые завершились успешно: и животные в спускаемом аппарате, и манекен "Иван Иванович" приземлялись без происшествий.
В целом испытательные полеты советских кораблей-спутников показали надежность новой космической техники, причем последние два полета продемонстрировали, что корабль "Восток" полностью готов для пилотируемых полетов человека в космос.
К этому времени было проведено уже 12 испытаний по программе "Меркурий" причем еще ни одного с выводом корабля на орбиту вокруг Земли. При этих испытаниях тоже вначале использовались экспериментальные, а затем и серийные образцы космического корабля. Особое внимание; уделялось проверке надежности и эффективности системы, аварийного спасения, в этих целях использовалась ракета "Литл Джо" (откуда и название программы испытаний системы аварийного спасения), созданная специально для этих целей и запускаемая с полигона на о.Уоллопс. Всего до запуска первого космонавта США на орбиту вокруг Земли по программе "Меркурий" было проведено 18 летных испытаний, включая два полета космонавтов в корабле "Меркурий" по баллистической траектории (табл.2)
Таблица 2
Летные испытания по программе "Меркурий"
Дата запуска
Особенности испытаний
1
9.IX.1959
Испытания типа "Биг Джо" по баллистической траектории. Завершены успешно
2
4.Х.1959
Испытания "Литл Джо-1" по отделению корабля от ракеты-носителя. Завершены успешно
3
4.XI.1959
Испытания "Литл Джо-2" по срабатыванию САС на малой высоте. Завершены успешно
4
4.XII.1959
Испытания "Литл Джо-3" по срабатыванию САС на большой высоте. В кабине корабля находилась макака-резус Сэм. Завершены успешно
5
21.I.1960
Испытания "Литл Джо-4" по срабатыванию САС в период воздействия максимальных аэродинамических нагрузок. В кабине корабля находилась макака-резус Сэм. Завершены успешно
6
29.VII.1960
Испытания МА-1, по действию максимальных аэродинамических нагрузок на корабль при спуске после полета по баллистической траектории. Через 0,65 с после старта ракеты-носителя она взорвалась, корабль был спасен, но испытания не состоялись
7
8.ХI.1960
Испытания "Литл Джо-5" по срабатыванию САС при наиболее неблагоприятных условиях. Однако не произошло отделение корабля от ракеты и испытания закончились неудачно
8
21.XI.1960
Испытания МР-1 по отработке бортовых систем корабля при полете по баллистической траектории. Из-за отказа двигателей ракеты испытания не состоялись
9
19.XII.1960
Испытания МР-1А. Задачи те же, что и при испытаниях МР-1. Был совершен полёт по баллистической траектории с дальностью 380 км и максимальной высотой подъема 233 км
10
31.I.1961
Испытания МР-2. Задачи те же, что и при испытании МР-1. Параметры баллистической траектории: дальность 676 км, максимальная высота подъема 249 км. В кабине корабля находился шимпанзе Хэм
11
21.II.1961
Испытания МА-2. Задачи те же, что и при испытаниях МА-1. Параметры баллистической траектории: дальность 2293 км, максимальная высота подъема 174 км
12
18.III.1961
Испытания "Литл Джо-5Би". Задачи те же, что и при испытаниях "Литл Джо-5". Однако программа выполнена частично, поскольку преждевременно сработала система аварийного спасения
13
25.IV.1961
Испытания МА-3 по отработке бортовых систем при орбитальном полете корабля. Испытания не состоялись, поскольку ракета-носитель отклонилась от курса и была подорвана, однако сработала САС и корабль удалось спасти
14
28.IV.1961
Испытания "Литл Джо-5Би". Задачи те же, что и при испытаниях "Литл Джо-5". Завершились успешно
15
5.V.1961
Испытания МР-3. Первый суборбитальный полет корабля "Меркурий" с космонавтом (А.Шепард)
16
21.VII.1961
Испытания МР-4. Второй суборбитальный полет корабля "Меркурий" с космонавтом (В.Гриссом)
17
13.IX.1961
Испытания МА-4 по отработке бортовых систем при орбитальном полете корабля с манекеном на борту. Параметры орбиты: h=255 км (в апогее) и 161 км (в перигее), i=32,57°. Продолжительность одновиткового полета 1 ч 49 мин
18
29.XI.1961
Испытания МА-5. Задачи те же, что и при испытаниях МА-3, но с шимпанзе Энос в кабине корабля. Сбои в работе бортовых систем вынудили сократить полет с 3 до 2 витков. Параметры орбиты: h=237 км (в апогее), 160 км (в перигее), i=32,5°. Продолжительность полета 3 ч 21 мин
При испытаниях типа "Биг Джо" ("Большой Джо") экспериментальный корабль значительно большей массы, чем предусматривалось для корабля "Меркурий", и почти не оснащенный оборудованием был запущен ракетой-носителем "Атлас" с мыса Канаверал. В основном в этом испытательном полете по баллистической траектории испытывался теплозащитный экран при аэродинамических нагрузках и нагреве, возникающих во время спуска корабля. При испытаниях "Литл Джо" ("Малый Джо") использовался макет корабля, оснащенный системой аварийного спасения (САС) и некоторым оборудованием.
При запусках экспериментальных и серийных кораблей в серии МА ("Меркурий-Атлас") использовалась ракета-носитель "Атлас", а в серии МР ("Меркурий-Редстоун") - ракета-носитель "Редстоун" (запуски осуществлялись с мыса Канаверал). Всего были осуществлены один запуск типа "Биг Джо", 7 типа "Литл Джо", 5 типа МА и 5 типа МР. При последних запусках типа МР на борту корабля "Меркурий" находились космонавты.
Обращает на себя внимание сравнительно высокий процент аварий ракет-носителей, а ведь с ее помощью должен был состояться полет человека в космос. Однако, в конечном счете, надежность ракеты-носителя все же удалось обеспечить, и при запусках космических кораблей с космонавтами на борту аварий таких не случалось (так что использовать систему аварийного спасения не пришлось).
Другой факт, который привлекает к себе внимание, - это использование в качестве подопытных животных не собак, как в СССР, а обезьян. Примечательно, что до сих пор в США собаки ни разу еще не использовались как подопытные животные в космическом полете, тогда как в СССР в последние годы состоялось несколько запусков биоспутников с обезьянами на борту (впервые в 1983 г.). С другой стороны, интерес американских специалистов к использованию обезьян в космических испытаниях не пропал и в настоящее время. Недавно клетки с обезьянами были размещены на борту многоразового космического корабля. Правда, космонавты испытали при этом массу неприятных ощущений, и обезьяны, по-видимому, тоже.
Надо сказать и ещё об одних испытаниях по программе "Меркурий", которые не были перечислены в табл.2, поскольку не предусматривали использования каких-либо образцов космического корабля. В этих испытаниях типа МС ("Меркурий-Скаут") планировалось запустить на орбиту с помощью ракеты-носителя "Скаут" спутник, оснащенный комплектом приемников и передатчиков для проверки оборудования станций командно-измерительного комплекса, которому предстояло обеспечивать полет американского космического корабля с человеком. 1 ноября 1961 г. через 30 с после старта ракеты-носителя "Скаут" с мыса Канаверал она потеряла управление и была подорвана по команде с Земли вместе со спутником. Других испытаний типа МС не проводили.
Заметим также, что если первому суборбитальному полету космонавта предшествовали три подряд успешных беспилотных суборбитальных полета корабля "Меркурий" (МР-1А, МР-2 и МА-2), то первому пилотируемому орбитальному полету космонавта - лишь один успешный (МА-4) и один частично успешный (МА-5) орбитальные полеты корабля "Меркурий" в беспилотном варианте. Всего планировалось осуществить 11 испытаний типа МА и до 8 типа МР (количество испытаний типа "Литл Джо" не оговаривалось). Однако от дополнительных испытаний этого типа (как и от новой попытки испытания типа МС) американские специалисты отказались.
Дело в том, что программа "Меркурий" находилась в фокусе внимания всех средств массовой информации, а орбитальному полету первого американского космонавта предшествовали триумфы Ю.А.Гагарина и Г.С.Титова. Видимо, из престижных и политических соображений было решено как можно быстрее осуществить первый орбитальный полет американского космонавта еще до того, как состоится третий полет советского космонавта, который, как многие ожидали, будет уже многосуточным. Однако такое форсирование программы "Меркурий" было связано с определенным риском.
Несколько слов о полетах американских космонавтов по суборбитальной траектории, предусматривавшихся программой подготовки к первому орбитальному полету космонавта в качестве промежуточного этапа (советские специалисты, как мы знаем, от этого этапа отказались). Задачей этих суборбитальных полетов была отработка операций по выведению корабля на орбиту, его возвращению и приводнению, а также операций, возлагаемых на космонавта, которые он должен был проводить в состоянии невесомости. При состоявшихся суборбитальных полетах американских космонавтов период невесомости длился несколько более 3 мин.
Суборбитальный полет корабля "Меркурий" с А.Шепардом на борту первоначально намечался на 2 мая 1961 г., но из-за облачности и шквальных ветров был отложен на 5 мая. В этот день полет состоялся и успешно завершился приводнением А.Шепарда в 488 км от места запуска (мыс Канаверал). Максимальная высота подъема 185 км, максимальная скорость - 2,4 км/с, продолжительность полета - 15 мин, максимальные перегрузки при торможении достигали 11 единиц. Во время полета с космонавтом поддерживалась двусторонняя радиотелефонная связь. Он принимал участие в управлении полетом, в частности, выдал команду на отделение космического корабля от ракеты-носителя.
На участке торможения температура, в кабине поднялась до 39°С. После приводнения А.Шепард благополучно выбрался из капсулы и был подобран вертолетом, который вскоре подобрал и капсулу. Медицинский осмотр А.Шепарда и отчет о полете заняли около 6 ч, т.е. в 24 раза больше времени, чем продолжался сам полет. Американская пресса тут же объявила А. Шепарда первым космонавтом США и иначе, чем космическим, этот полет не называла. Надо заметить, что полет А.Шепарда состоялся уже после безусловно космического полета Ю. А. Гагарина.
Второй суборбитальный полет корабля "Меркурий" с В.Гриссомом на борту мало отличался от первого. Его продолжительность тоже составляла 15 мин (дальность полета 486 км, максимальная высота подъема 188 км). Во время полета В.Гриссом испытал ручную систему ориентации корабля. В целом полет прошел успешно, но чуть не окончился трагически. Пока вертолеты кружили над приводнившейся капсулой, самопроизвольно открылся люк и в кабину хлынула вода. В.Гриссом сумел выбраться, и его подобрал вертолёт. Капсула же затонула.
9Подробнее об этом см.: Феоктистов К. П. "Поехали!"- В сб.: Ю.А.Гагарин (к 50-летию со дня рождения), М., Знание, 1984