Зато мы делали ракеты. Воспоминания и размышления космонавта-исследователя

Приборный отсек мог иметь любую форму, лишь бы габариты не выходили за допустимые пределы. Но форму спускаемого аппарата еще предстояло найти и, естественно, по возможности оптимальную. Необходимые условия виделись такими: достаточный объем для размещения одного человека (конечно, лучше бы нескольких, но мы вынуждены были исходить из минимума), хорошая устойчивость при движении в атмосфере и как можно меньший вес тепловой защиты. Для расчетов траектории спуска и тепловых потоков нужно иметь аэродинамические характеристики рассматриваемой формы во всем диапазоне скоростей, который проходит аппарат при возвращении на Землю. Это сильно осложняло задачу. Рассматривались самые различные конфигурации: конусы, обратные конусы (то есть движущиеся основанием конуса вперед), зонт, цилиндры и т. п.

Однажды Шустин показал мне вариант формы аппарата в виде полусферы, двигающейся сферической частью вперед, предложенный нашими коллегами из НИИ ТП (потомка знаменитого ракетного НИИ, где в тридцатые годы работали отцы-основатели нашей техники) Евгением Кузминым и Александром Будником. В голове быстро промелькнуло: «Полусфера — неплохо. Для расчетов хорошо, но будет двигаться неустойчиво: за плоским дном возникнет вихревая зона течения воздуха… А почему бы не взять сферу?!» Вот это да! И была выбрана сфера. Теперь это решение может показаться тривиальным (собственно, так и есть), но тогда это здорово упростило задачу и помогло нам выиграть время. Дело не только в том, что сфера имеет минимальную поверхность при данном объеме, наибольший радиус притупления, а значит, и близкий к минимальному вес тепловой защиты при выбранном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы серьезных газодинамических экспериментальных и теоретических исследований. Сфера же была экспериментально и теоретически обследована, что называется, вдоль и поперек. Все было уже разжевано. Существовали практически все необходимые аэродинамические характеристики и данные для тепловых расчетов. Была опасность, что точность неуправляемого баллистического спуска окажется невысокой, но расчеты показали: рассеивание точек посадки можно получить порядка плюс — минус 100 километров, что мы сочли приемлемым.

Другой вопрос — какие перегрузки возникнут при торможении сферического аппарата в атмосфере? Но и здесь расчеты показали, что при входе аппарата в атмосферу под углом около двух градусов, перегрузки, действующие на конструкцию и на космонавта, не будут превышать 9–10 единиц, причем продолжительность действия больших перегрузок будет около минуты. Экспериментальные исследования авиационных медиков, проведенные еще в сороковых годах, показывали, что такие перегрузки для здорового человека вполне переносимы. Но, чтобы не превысить приемлемые значения, потребуется гарантировать нужный угол входа аппарата в атмосферу. Это представлялось достижимым, хотя систему ориентации и систему управления на участке работы двигательной установки предстояло еще придумать и создать. Двигательная установка на корабле нужна для того, чтобы за счет торможения перевести корабль с орбиты на траекторию спуска в атмосферу.

Также важно было исследовать динамику движения аппарата в атмосфере при произвольной ориентации его во время входа в атмосферу. Хотя мы еще не решили, стоит ли ставить систему управления на участке спуска, но в расчетах исходили из худшего варианта — что она вышла из строя. Вроде бы сфера в полете должна кувыркаться. Но это не так: ее устойчивость можно обеспечить небольшим смещением центра масс аппарата из центра сферы. Она автоматически стабилизируется в потоке воздуха. Это подтверждалось расчетами. Но для наглядности мы налепили на шарик для пинг-понга кусочек пластилина и бросали его в лестничный пролет с третьего этажа. Шарик летел не кувыркаясь, устойчиво!

В апреле 1958 года было принято именно такое решение, в мае закончили основные расчеты и просмотрели несколько вариантов конструктивной схемы корабля. Пока работа велась внутри группы. Ведь прежде чем выступать перед главным конструктором с предложениями, нам самим нужно было уяснить проблему в целом, продумать, рассчитать основные характеристики машины. На этом этапе мы двигались самостоятельно, была свобода действий. Тихонравов знал о ходе наших работ. Окончательное же решение — дать проекту зеленый свет в КБ или нет, должен был принимать Королев после рассмотрения и обсуждения предложений.

И вот однажды утром, в конце мая — начале июня, пришел ко мне Тихонравов и сообщил, что С.П. готов выслушать наши предложения по пилотируемому спутнику. Я собрал эскизы и расчеты и направился с Тихонравовым к Королеву.