ПОЛЕТ В ВЕЧНОСТЬ. К 60-летию первого полета человека в Космос

ПОЛЕТ В ВЕЧНОСТЬ. К 60-летию первого полета человека в Космос


День 12 апреля 1961 года, когда прозвучало сообщение ТАСС о запуске в космическое пространство гражданина СССР майора, коммуниста Юрия Алексеевича Гагарина, стал не только историческим днем и всенародным праздником для нашей страны, но и днём эпохального значения для всего человечества, новой ступенью развития человеческой цивилизации.

Этот день открыл новую эру – эру освоения человеком космического пространства как новой физической среды его обитания. Давняя мечта об освоении далеких миров из фантастики получила перспективу превращения в реальность.

После этого знаменательного дня минуло шестьдесят лет, человек побывал на Луне и уже привычными стали сообщения о полетах космонавтов на международную космическую станцию. Человек готовится к прыжку на Марс и отыскивает звезды, схожие по своим параметрам с Землей, чтобы когда-нибудь встретиться там с собратьями по разуму. Но он никогда не забудет, что отправной точкой для этих достижений был и навсегда останется полет Юрия Алексеевича Гагарина и что он состоялся в первой на Земле социалистической стране – СССР. В юбилейный день исторического полета нельзя не вспомнить о том, как он проходил.

В полете Гагарина можно выделить три элемента: ракету-носитель, космический корабль «Восток» и сам полет. В качестве ракеты-носителя был использован трехступенчатый вариант ракеты Р7, хорошо зарекомендовавшей себя в полетах к Луне. Третьей ступенью стал сам корабль «Восток», спроектированный в ОКБ-1 заместителем Королева К.П. Феоктистовым. «Восток», представлял собой шарообразный спускаемый аппарат СА, соединенный четырьмя металлическими лентами с приборным отсеком ПО, в котором находились аккумуляторы и аппаратура. Кроме лент СА был соединен с ПО кабелем, по которому шла информация от ПО к СА. 

При создании корабля возникли два вопроса: 1) нужно ли делать его способным маневрировать в пространстве; 2) в какой степени автоматизировать такие функции как управление положением корабля в пространстве относительно его осей и стабилизация этого положения.

При обсуждении первого вопроса конструкторы единодушно отказались от функции маневрирования, так как это требовало двигателей и специальной аппаратуры, общий вес которых для ракеты был неподъемным. По второму вопросу возникла дискуссия: космонавт, конечно, может вручную управлять положением корабля и его стабилизацией, но при условии, что он адекватно реагирует на обстановку.

Полет же человека в космос совершается впервые и никто не может гарантировать эту адекватность. Поэтому решили максимально автоматизировать функции управления положением корабля, но на всякий случай иметь возможность ручного управления и то лишь после проверки адекватности космонавта во время полета. Для этой проверки космонавт должен решить несложную задачу и дать правильный ответ в виде числа, которое служит ключом для доступа к ручному управлению подобно домофону, открывающему дверь после набора нужного числа.

Полет Гагарина прошел успешно и закончился через 106 минут после старта (не 108, как часто пишут в СМИ). На следующий день Гагарин сделал доклад для Государственной комиссии и ответил на множество заданных ему вопросов. Из доклада и ответов следовало, что все системы корабля сработали правильно и полет прошел в целом штатно, хотя и были некоторые непонятные отклонения в виде вращения корабля и задержки расстыковки СА и ПО.

Закрывая заседание Госкомиссии, ее председатель, руководитель Госкомитета по оборонной технике Константин Николаевич Руднев сказал: «Основное, что мы должны сегодня установить и что мы, несомненно, установили, это убежденность в том, что человек может находиться в безвоздушном пространстве и работать в условиях космического полета. Мы можем также считать установленным, что системы корабля отвечают своему назначению и в полете действовали удовлетворительно. Я от имени Государственной комиссий горячо благодарю Юрия Алексеевича Гагарина». 

Во многих публикациях того времени утверждалось, что полет Гагарина прошёл штатно, без особых трудностей. О полете писали как о первом безоблачном путешествии в космос.

Действительно, в продолжение всего полета кораблём управляла автоматика, и у некоторых неосведомленных людей до сих пор бытует мнение, что полет был полностью запрограммирован, а Гагарин в полете лишь играл роль пассажира. Но это был необычный пассажир, потому что, во-первых, у Гагарина было полетное задание – проверить работоспособность всех систем корабля, провести ряд экспериментов с питанием (можно ли глотать пищу и пить воду в невесомости), записывать на магнитофон и в блокнот всё, что видел и ощущал, и регулярно посылать на Землю в телефонном и телеграфном режимах доклады о самочувствии и ходе полета. Выполнение этого задания занимало всё время полета. А во-вторых, во время выполнения задания Гагарин постоянно подвергался смертельной опасности, поскольку первый полет человека в космос был полон неожиданностей, грозивших космонавту гибелью.

Если бы полет проходил штатно, то последовательность его этапов после пуска ракеты-носителя, отстыковки от нее корабля и его выхода на орбиту должна была бы быть следующей:

— свободный полет корабля по расчетной орбите в режиме неуправляемого спутника;

— на 67-й минуте свободного полета автоматическое включение тормозного двигателя на 40 секунд; 

— через 10–15 секунд после срабатывания тормозного двигателя автоматическая отстыковка приборного отсека ПО от спускаемого аппарата СА и переход СА в режим спуска;

— после достижения СА высоты 7 км автоматическое катапультирование космонавта. Все перечисленные действия выполняются по командам программного управляющего устройства;

— после катапультирования спуск и приземление космонавта с помощью парашютной системы, автоматически включавшей вытяжной парашют, основной и запасной парашюты.

Десять гибельных ситуаций

В действительности полет проходил далеко не штатно и сопровождался ситуациями, каждая из которых грозила космонавту гибелью. Раскрывать эти ситуации в те времена было нельзя по соображениям секретности. Сейчас это стало возможно и они описаны в публикациях. Нынешнему читателю будет интересно узнать об этих ситуациях, поэтому рассмотрим их подробнее.

1. Люк. Первая ситуация возникла еще до старта. Гагарин поднялся в лифте на площадку, вошел в корабль и удобно устроился в кресле. Люк за ним закрыли и плотно завинтили тридцатью двумя болтами. Но сразу же система контроля выдала на пульт управления сигнал, что люк закрыт неплотно. До старта оставались считаные минуты, а лететь нельзя. Стартовая команда за эти минуты, работая с неимоверной скоростью, успела отвинтить все болты, поправить крышку люка и снова завинтить болты. Старт состоялся вовремя, включились двигатели и прозвучало знаменитое гагаринское «Поехали».

2. Высокая орбита. О второй опасности Гагарин даже не знал. Она возникла уже при отстыковке корабля от ракеты и его выходе на орбиту. Расчетная орбита имела в верхней точке (апогее) высоту 217 км.

Но устройство, которое должно было по достижении кораблем расчетной точки орбиты отключить двигатель, не сработало и вместо него двигатель был автоматически отключен резервным устройством с запозданием на 0,5 сек, что привело к превышению расчетной скорости выхода на орбиту на 22 м/с.

Эти 0,5 с повлекли за собой целую цепь отклонений от штатного плана полёта и привели к нарушению в программе работы автоматики корабля.

Из-за этих 0,5 сек корабль оказался на нерасчетной, более высокой орбите с апогеем не 217 км, а 302 км, на 85 км (почти на 40%) выше расчетной. Штатная расчетная орбита была выбрана так, что даже если бы тормозная двигательная установка ТДУ (далее для краткости тормозной двигатель, ТД) не сработала, то пребывание корабля на этой орбите в свободном полете с торможением только за счет трения об атмосферу могло продлиться не более 4-х суток.

Исходя из этого, системы жизнеобеспечения корабля были рассчитаны не более чем на 10 суток (по другим сведениям на 5 суток). Но в случае отказа ТД свободный спуск корабля с нештатной, более высокой орбиты проходил бы по более длинной траектории и за счет атмосферного торможения мог продлиться до 20–30 суток.

Поэтому продолжение свободного полета Гагарина по высокой орбите грозило ему гибелью. Гагарин, конечно, знал об этой опасности и запрашивал у операторов на Земле параметры орбиты, но они, чтобы его не волновать, на запросы под разными предлогами отвечали уклончиво (нет данных, вас не слышно и др.). К счастью, ТД запустился, как и было рассчитано, на 67-й минуте, и началось торможение корабля.

3. Ошибка торможения. Во время работы ТД обратный клапан наддува бака горючего, регулирующий уровень топлива в баке, закрылся не полностью и какая-то часть топлива была потеряна. Из-за этого ТД выдал неполный тормозной импульс, недостаточный для расчетного торможения. В результате орбитальная скорость корабля снизилась лишь на 132 м/с вместо расчетных 136 м/с и корабль пошел на спуск по более пологой траектории. Это вызвало сбой в выполнении последующих операций.

4. Блокировка отстыковки. По плану полета через 10–15 секунд после окончания работы ТД должна была автоматически произойти отстыковка приборного отсека ПО от спускаемого аппарата СА.

Однако этого не произошло. Для отстыковки было необходимо, чтобы сразу после нее произошел вход СА в атмосферу и спуск по крутой траектории. А для этого скорость полета СА с пристыкованным ПО должна была быть расчетной. Но ТД из-за потери части топлива снизил орбитальную скорость корабля только на 132 м/с вместо расчетных 136 м/с.

Корабль пошел на спуск по более пологой траектории с более высокой скоростью чем расчетная, необходимая для отстыковки ПО от СА. В результате вместо отстыковки система управления ее заблокировала. По логике ее работы команда на расстыковку не могла проходить при скорости корабля выше расчетной, так как в противном случае после отстыковки приборного отсека СА оказывался на орбите без оставшихся в ПО мощных аккумуляторов и системы ориентации корабля, необходимых для продолжения спуска. В этом случае гибель космонавта была бы неминуема.

Из-за блокировки отстыковки СА с космонавтом входил в атмосферу в связке с ПО. Однако Гагарин передал Рудневу и Королеву по телефонному каналу, чтобы не волновались, что всё в норме, но по телеграфному каналу связи всё же на всякий случай сообщил в центр управления, что отстыковка не прошла.\

5. «Кордебалет». Ошибка в работе ТД нарушила логику работы системы стабилизации положения корабля. Это нарушение проявило себя в появлении крутящего момента, из-за которого СА начал быстро вращаться по всем осям. Как рассказывал Гагарин после полета, «каждый оборот при вращении занимал всего несколько секунд, скорость вращения была градусов около 30 в секунду, не меньше.

Получился «кордебалет»: голова-ноги, голова-ноги с очень большой скоростью вращения. Все кружилось. От головокружения спасли тренировки на тренажере и центрифуге при подготовке полета. То вижу Африку, то горизонт, то небо. Только успевал закрываться от Солнца, чтобы свет не падал в глаза. Я подставил ноги к иллюминатору, но не закрывал шторки. Мне было интересно самому, что происходит». Гагарин ждал отстыковки ПО, но ее не было, и вращение продолжалось. 

6. Отстыковка. Из-за торможения в атмосфере скорость спуска упала до расчётной, система управления сняла блокировку и выдала команду на отстыковку. Есть также версия, что на высоте около 110 км блокировку команды на отделение ПО сняли термодатчики резервной системы отстыковки, нагревшиеся из-за трения об атмосферу до 150 градусов. Так или иначе, но команда на отстыковку прошла. ПО был связан с СА металлическими лентами, которые по команде отстыковки были разорваны взрывом пиропатронов. Однако разделения СА и ПО не произошло и вот почему. Эти два отсека корабля помимо металлических лент были связаны кабелем, по которому ПО передавал информацию в СА. После взрыва пиропатронов этот кабель каким-то образом уцелел и продолжал связывать СА и ПО.

Их окончательная расстыковка произошла только после того как при вхождении корабля в более плотные слои атмосферы его температура оказалась достаточной, чтобы этот кабель расплавился и сгорел. После взрыва пиропатронов вращение СА замедлилось и совсем прекратилось после сгорания кабеля и полной отстыковки. В целом отстыковка задержалась почти на 10 минут, после чего спускаемый аппарат начал самостоятельный спуск. Но на этом опасности полета не закончились.

7. Перегрузки. Вскоре после отстыковки спускаемый аппарат вошел в плотные слои атмосферы и температура его жаропрочной оболочки повысилась до 3000–5000 градусов. СА оказался объят пламенем и начал потрескивать из-за отслоения от его оболочки отдельных теплозащитных плиток.

Когда Гагарин увидел в иллюминаторе неожиданное бушующее багровое пламя, услышал потрескивание оболочки корабля и почувствовал в кабине запах гари, он был потрясен и решил, что сейчас СА сгорит и это конец полета. К тому же на этом участке траектории спуска из-за усилившегося торможения резко возросли перегрузки, достигавшие по ощущениям Гагарина запредельных значений, больше чем 10g.

Как он рассказывал Госкомиссии, в этот момент у него всё поплыло перед глазами, и он был близок к потере сознания. В последнее время появились неофициальные сообщения, что, находясь в этом крайне тяжелом стрессовом состоянии, Гагарин якобы произнес слова, которые были приняты на Земле, но о которых по понятным причинам в то время нигде не сообщалось: «Я горю. Прощайте, товарищи». Если это и было, то что можно сказать? Наверное, любой другой человек в этих условиях впал бы в истерику и стал неадекватным, но Гагарин сохранил присутствие духа. Вскоре скорость спуска упала, спускаемый аппарат не сгорел, перегрузки уменьшились и опасное состояние прошло. Однако Гагарина ждали новые испытания.

8. Катапультирование. Из-за спуска с более высокой орбиты и сбоя в системе торможения автоматическое катапультирование произошло хотя и штатно, но не в расчетной точке, а с большим отклонением, в Саратовской области, неподалеку от г. Энгельс, возле села Смеловка, в районе русла Волги.

9. Спуск на парашюте. Но и это еще не всё. После катапультирования сначала открылся вытяжной парашют, вслед за ним основной, а вот запасной, хотя и вышел из скафандра, но не раскрылся. Кроме того, Гагарин, спускаясь в скафандре, должен был дышать атмосферным воздухом через специальный шланг, находившийся в отдельном клапане скафандра. Оказалось, что при одевании скафандра клапан попал под внутреннюю демаскирующую оболочку, а вытащить его из-под оболочки мешал скафандр. Провозившись около 6 минут, Гагарин всё же расстегнул эту оболочку, вытащил с помощью зеркала специальный тросик, открыл им клапан и достал злополучный жизненно необходимый шланг. А ведь замешкайся Гагарин еще на несколько минут и он бы погиб от удушья.

10. Приземление. И наконец последнее испытание. Спускавшегося на парашюте Гагарина ждало не приземление, а приводнение в ледяную воду Волги, над которой он оказался в конце спуска на парашюте. Во многих источниках пишут, что, умело работая с парашютными стропами, он увел парашют в сторону от Волги и успешно приземлился. А вот сам Гагарин рассказывал об этой ситуации иначе. Во время спуска оторвался и упал куда-то вниз прикрепленный к скафандру неприкосновенный аварийный запас НАЗ, в котором находились лодка, питание и пистолет на всякий случай. Это спасло Гагарина от приводнения, которое не сулило ничего хорошего. Отрыв довольно тяжелого НАЗа сыграл роль сброса балласта. Гагарин заметил это по рывку парашюта и замедлению спуска. Парашют нес Гагарина к Волге спиной вперед. К счастью, внезапный порыв ветра раскрыл купол запасного парашюта и развернул оба купола так, что Гагарина понесло теперь вперед лицом. Но, по признанию Гагарина, управлять сразу двумя парашютами, находясь в скафандре, он физически не мог. Ветер отнес парашютную систему в сторону от реки, и Гагарин удачно приземлился на двух парашютах. Повезло! 

Далеко не каждый «пассажир» выдержал бы все перечисленные испытания. Гагарин выдержал! 

В.Н. Ильин,

профессор 


Вы можете обсудить этот материал на наших страницах в социальных сетях