Понятно, что космический корабль с крыльями должен возвращаться на Землю прилично, как подобает — приземляясь на авиабазе, а не падая на пашню или плюхаясь в океан. Крылья замедлят финальный спуск и помогут управлять кораблем и совершить мягкую посадку на шасси. В отличие от неуклюжих капсул, крылатый аппарат можно будет, подновив, использовать для следующего полета. Трудность была в отыскании баланса между аэродинамическими преимуществами крыльев и массивной теплоизоляцией, необходимой для возврата корабля в атмосферу. НАСА уже начало работу над так называемыми «несущими телами» — экспериментальными аппаратами, представляющими собой нечто среднее между космической капсулой и самолетом. Аппараты эти сбрасывались с огромной высоты из-под крыльев бомбардировщиков Б-52, и большинство из них приземлялось успешно. Однако в космос «несущие тела» отправлять было невозможно, так как их чересчур утяжеляло добавление ракетных двигателей и топливных баков, плюс все та же неразрешимая проблема термоизоляции. В то время, судя по всему, не существовало достаточно прочного и легкого материала, способного защитить коротенькие крылья «несущего тела» от плавления при возврате в атмосферу. Так называемая «абляционная» термоизоляция обычных капсул была толстой и тяжелой, к тому же она необратимо выгорала, оставляя на обшивке капсулы чудовищные проплешины. А громоздкая изоляция из пластических материалов и волокна совершенно не подходила для защиты крыльев.
Короче говоря, создание космического самолета — сложнейшая техническая задача. Поиски по-настоящему эффективной конструкции продолжаются и сегодня. То, что Гагарин вдавался в изучение этих вопросов уже в середине 60-х, доказывает, с какой серьезностью он относился к учебе в академии — Первый Космонавт очень хотел получить квалификацию, которая позволила бы ему снова полететь в космос. В наши дни мало кто вспоминает о его инженерных талантах, помнят лишь его простодушную улыбку деревенского паренька. Дипломную работу в Академии имени Жуковского, стоившую ему стольких трудов и волевых усилий, забыли почти все. О ней помнили только его ближайшие коллеги, в особенности — Сергей Белоцерковский, заместитель начальника Академии имени Жуковского, человека, который больше всех прочих отвечал за успехи космонавтов в области освоения теории космических полетов и орбитальной динамики (тогда как Каманин и специалисты Звездного городка учили их обращаться с техникой).
Одним из самых выдающихся достижений Гагарина стало то, что он понял: из соображений безопасности космоплан должен приземляться с выключенными двигателями. Некоторые из его наставников заявляли, что это технически невозможно. Гагарин же возражал: космоплан бесполезен, если не может выполнять спуск с неработающим двигателем. В конце концов, как выбираться экипажу, если моторы откажут? Что касается «Востока», то небольшого тормозного двигателя было бы достаточно, чтобы «столкнуть» аппарат с орбиты, настаивал Гагарин; после этого тот должен добраться до Земли без помощи двигателей. Сначала Юрий Алексеевич предложил спускать космоплан на парашюте, но эта идея, конечно, не годилась. В конце концов он решил, что космоплан перед посадкой должен парить, словно планер. Кстати, шаттлы НАСА конца 1990-х годов проделывали именно это и при подлете к Земле выключали двигатели.
Что касается идей конструкции будущего космического корабля, то здесь Гагарин во многом превосходил своих преподавателей; однако те отыгрывались на самой обычной аэродинамике. Как его корабль будет реагировать на попутный, встречный и боковой ветер? А как насчет внезапных шквалистых порывов? Учел ли уважаемый Юрий Алексеевич в своих расчетах резкое изменение характера воздушных потоков при сближении аппарата с поверхностью Земли? Снова и снова Гагарин обсчитывал сложные математические модели на примитивных аналоговых ЭВМ (вместе со своим другом и коллегой Андрияном Николаевым), пытаясь примирить характеристики воздушных потоков со своей идеальной конструкцией, с наслаждением увязая в спорах с наставниками и коллегами, вовсю применяя метод проб и ошибок и неутомимо борясь за совершенствование своих проектов4.
Гагаринская работа над космопланом считалась, как и все дипломные проекты, выполнявшиеся в Академии Жуковского строго засекреченной. Белоцерковский (как и Королев) был фигурой строго засекреченной, его фамилию никогда не называли публично. Ему даже не разрешалось фотографировать своих любимых учеников — а вдруг западные шпионы узнают, как они выглядят. Однако с помощью скрытой камеры он все-таки делал снимки на память. «Все пленки мы прятали в сейфе, — вспоминал он, — а проявляли их уже гораздо позже. Не думаю, чтобы мы поступали неправильно. Ведь благодаря этой неофициальной съемке у нас получилась целая коллекция ценных исторических фотографий».
Гагарин так погрузился в свои штудии, что даже почти переехал в общежитие академии и подолгу жил там, а не с Валей и детьми. И стремление преуспеть в учебе было не единственным фактором, отрывавшим его от дома.