О Сергее Павловиче Королеве можно по праву сказать: «человек-эпоха». О том, как под его руководством рождалась и развивалась отечественная космонавтика, рассказывает участник событий.
Легендарную личность Сергея Павловича Королева – отца ракет и спутников – тогда, весной 1959-го, я запомнил хорошо. Среди группы в белых халатах, появившейся в монтажно-испытательном корпусе, этот небольшого роста широкоплечий человек с бычьей шеей, в небрежно накинутом на порыжевшую кожаную летную куртку халате, выделялся прямым властным, чуть исподлобья, взглядом черных глаз и решительностью движений. И тем, как к нему обращались другие, среди которых были какие-то министры в пиджаках и галстуках. Все инженеры вместо того, чтобы подойти к нему, углубились в свои схемы или полезли к своим приборам. С. П. не терпел, как он выражался, «белоручек-лоботрясов» и праздного любопытства.
Портретные зарисовки из личных наблюдений
Подглядывая исподтишка, я увидел, что Королев, что-то объясняя на ходу своим спутникам, подошел к хвостовой части ракеты, чуть похлопал ладонью по ее блестящей обшивке. Он явно гордился своим детищем. И было чем гордиться. Позже, когда я узнал историю разработки этой ракеты, потом «покопался» у нее внутри и когда влез поглубже в эту технику, не мог не поразиться тому, какую же фантастически сложную задачу решили ее создатели. К тому же в кратчайшие сроки!
Я не могу назвать Сергея Павловича Королева гениальным изобретателем и тем более гениальным ученым, но то, что он был выдающимся организатором и полководцем, – это несомненно. Чем-то он был похож на маршала Жукова – такая же крупная голова с тяжелым подбородком, да и по масштабам деятельности с ним сравним как ни с кем другим. Мало кто из исторически известных людей брал на себя такие риски, как эти двое, но и мало кому другому было свойственно такое предвидение успеха. Кто-то сказал, что С. П. своей волей и своей непререкаемой убежденностью заставлял ракеты летать. Это, возможно, перебор, но то, что он заставлял всех, кто с ним работал, отдавать делу все свои силы и способности – факт. Он всегда работал «на износ», сам себя не жалея, и требовал такого же от остальных. Видимо, каторга выработала у него пренебрежение к человеческим слабостям, а глубокая убежденность в своей правоте открывала ему все двери, включая кремлевские. «Мне придется сказать об этом С. П.» – эта фраза поднимала людей среди ночи, гнала за тысячи километров, и казалось, что для Королева нет ничего невозможного.
Любому ветерану с полигона скажи: «С. П.», он сразу поймет, о ком речь. Его гнева за плохую работу или за вранье боялись все – от рядового сотрудника до маршала и министров. Был скуп на похвалы. Но за хорошую, честную работу он людей выделял и справедливо награждал. И, кстати, не стеснялся прямо на людях признавать свои ошибки. Даже перед простыми инженерами.
Соратники
А работа у него была тяжелейшая. Ему приходилось брать на себя решение большого количества вопросов и проблем. В этом смысле его авторитаризм работал против него – его сотрудники уже не решались брать на себя риски самостоятельного решения больших задач.
Но рядом с ним были и другие выдающиеся личности. О каждом из них можно было бы многое сказать. Но сейчас я упомяну только одного.
После того как буквально с нуля, за фантастически короткие сроки была разработана и построена баллистическая ракета «семерка», встала проблема стартовой площадки. Ракету нужно было откуда-то запускать. Построенный ранее полигон «Капустин Яр» в низовьях реки Волги никак не подходил для этого. По всей стране разъехались команды в поисках места, подходящего по заданным им параметрам…
Так из ничего вырос теперь всем известный Байконур. Еще в 1955 году это была голая пустыня, где из всего живого – только змеи, ящерицы да скорпионы. Пожалуй, единственным достоинством этого места была гарантированная секретность и еще безопасность при аварийных пусках – там за сотни километров в округе не было людей. Ничего не было. Все надо было делать заново, завозить, строить и привыкать там жить. Летом жара до 45 градусов, зимой мороз до минус 40.
Всего лишь через два года, в 1957 году, оттуда стартовал первый в мире спутник Земли. Это фантастика! Для того чтобы это сделать, надо было не только построить стартовую площадку и монтажно-испытательный корпус – МИК, нужно было построить заводы. Да-да, настоящие заводы, возвести жилые дома, построить мощные электростанции, проложить дороги, водопровод и даже посадить деревья. В те годы в мире не было опыта проектирования и строительства столь сложных, по существу, уникальных сооружений и комплексов, как космодром. Требования к точности и долговечности конструкций были предельно высокими. Кстати, почти все, что первые строители построили, работает и по сей день. Это в пустыне, за сотни и тысячи километров от промышленных и населенных районов, без созданной заранее инфраструктуры, при полном отсутствии источников электроэнергии и хороших транспортных путей! Отвечал за строительство соратник Королева – Шубников. Честь ему и хвала! Конечно, ему помогло вдохновение и воля С. П. и его команды. И привлеченные ресурсы со всей страны. И опять же, одними, пусть даже безграничными ресурсами и «навалом» – «Давай, давай!» – такой полигон построить невозможно. Одна стартовая площадка чего стоит – это же мегалитическое сооружение, особенно когда смотришь с нулевого уровня вниз на огромную забетонированную яму, в которую низвергается мощный поток огня при старте ракеты.
Нет, без Королева и его соратников, без Шубникова такое создать с нуля никому было бы не под силу! Сейчас, даже при всем прогрессе техники и науки, это повторить невозможно.
Обойдя немецкую ФАУ-2
Сколько же труда, сколько срывов, неудач, разбитых и отброшенных вариантов пришлось пройти нашим конструкторам, чтобы все же добиться такого прорыва! Да еще надо не забывать, что это было сделано в далекие пятидесятые годы прошлого столетия, когда еще были в ходу довоенные грузовики-полуторки, паровозы и фанерные самолеты.
Мало знающие люди, но претендующие на авторитет, многозначительно утверждают, что нам удалось это сделать только с помощью немецкой техники и немецких спецов, которых мы после войны вывезли из Германии. Это чушь полная. Вот американцы вывезли и Вернера фон Брауна, отца немецких ракет, и кучу целеньких ракет Фау-2. Ну и что? Где они были в 1957 году? Тогда их ракеты даже рядом с нашими не стояли, потому что они продолжали копировать немецкие схемы. Первый их спутник, запущенный через полгода после нашего, весил всего 8 килограммов (наш – 80), они сами его прозвали «апельсином», а у нас к тому времени летал уже второй – в полтонны весом!
Разве у нас в пятидесятые годы были лучшие условия? Мы только-только стали оправляться от страшной войны. Инженеров и конструкторов, нужных для такой работы, осталось немного: одни погибли на войне, другие – от голода в блокадном Ленинграде. А сколько пропало в сталинских лагерях ГУЛАГа? Сам Королев сидел больше пяти лет на Колыме и только по счастливой случайности остался жив. Новые инженеры еще только учились в институтах. А для того, чтобы что-то разработать и построить, надо не только изучить теорию, но еще поработать, набраться опыта, «шишек набить».
Вот в таких условиях делалась совершенно новая, высоконадежная баллистическая ракета, ставшая потом знаменитой «семеркой», «изделие 8К71», как ее называли в сов. секретных и секретных документах, – седьмая по порядку разработки модель ракеты. Она-то и открыла дорогу людям в космическое пространство. И самое поразительное, что эта ракета, созданная пятьдесят лет тому назад, оказалась самой надежной в мире и до сих пор незаменима и используется при самых ответственных запусках – спутников с космонавтами и «грузовиков» для космонавтов. За эти годы было запущено около 1500 этих ракет. Полторы тысячи ракет! И ее реальная надежность выше 97 процентов!
Во многом это обусловлено тем, что наши разработчики, изучив опыт немецких конструкторов ракет, не пошли по их пути. Огромной заслугой Королева стало решение о новой компоновке ракеты в виде пакета, что в корне изменило принципы построения конструкции больших ракет. Дело в том, что одноступенчатых ракет-носителей не бывает, с помощью одной ступени далеко не полетишь и много не поднимешь. Надо иметь по меньшей мере двухступенчатые изделия. Здесь и кроется изюминка пакетного решения Королева. При ином решении, когда ступени ставятся одна на другую, первая ступень – самая большая и тяжелая – должна поднимать не только себя, но и те ступени, которые стоят над нею и молчат, пока первая ступень не отработает свой участок полета. В пакетной же схеме с самого начала работают и первая ступень (центральная), и связка вторых, значит, от двигателя первой ступени не требуется такой большой тяги, как в последовательном варианте. Я полагаю, что именно это позволило нам намного опередить американцев, которые в те годы под руководством вывезенного ими фон Брауна пытались строить ракеты, как это делали немцы – по последовательной схеме. Теперь же все крупные космические ракеты во всех странах строятся по пакетной – «королевской» схеме.
Прорыв в конструктивных решениях
Мало того, без сопутствующего этому технологического прорыва ракеты не смогли бы далеко и долго летать. Надо не только придумать, надо верно сделать. Пакетная схема потребовала принятия абсолютно новых, ранее никем не изведанных конструктивных решений и экспериментальной проверки немалого числа очень сложных технологических проблем. Мы на это пошли. И выиграли.
Во-первых, надо было создать соответствующие ракетные двигатели – ЖРД (жидкостные реактивные двигатели), которые поднимали бы всю эту махину. Я не буду сейчас вдаваться во всякие сложности, скажу лишь, что создание таких двигателей является чрезвычайно сложной задачей и требует вложения огромного труда и средств. По этой причине даже теперь только немногие страны могут строить свои двигатели. Для того чтобы создать такой двигатель, мало иметь большие средства и технологии, надо еще иметь талант – что-то от Бога.
Ракетный двигатель – это раскаленное до тысячи градусов и сжатое до сотен атмосфер, выбрасываемое со сверхзвуковой скоростью топливо, толкающее вверх ракету весом в сотни тонн. Легко представить, что случится, если где-то там будет микротрещина или каверна в металле, или даже маленький заусенец в трубопроводе. Тогда ультразвуковой техники, обнаруживающей такие дефекты, еще не знали. Все определяло высочайшее качество исполнения. Ведь там еще наставлено огромное количество разнообразных датчиков, элементов управления и контроля и тому подобного, что лишает конструкцию монолитности и, следовательно, серьезно снижает ее надежность.
В эти двигатели надо подавать с огромной скоростью огромное количество горючего. По сути ракета – вся эта здоровая махина – это не что иное, как два топливных бака: бак с горючим – керосином, и с окислителем – жидким кислородом. Вот они и определяют размеры и конструкцию ракеты. Масса заправленной топливом «семерки» – около 300 тонн, из которых почти 90 (если уж быть точным – 87 ) – это топливо!
Но это еще не все. Второе важное преимущество пакетной схемы – в определенном упрощении системы управления. Очень серьезной является проблема удержания ракеты на расчетной активной траектории, так чтобы она не отклонялась в стороны, не пыталась вращаться или изменять наклон полета. Для всех участников пусков ракет самыми важными параметрами были три магические величины: Т, Р, В – тангаж, рыскание и вращение. Цирковой эквилибрист, держащий на голове длинный шест с кем-то там наверху, управляет именно этими параметрами – Т, Р, В. Так и ракета. Она толкается двигателями с хвоста, и любой ее наклон (тангаж), превышающий достаточно небольшой угол, приводит к резкому заваливанию, которое никакими рулевыми движками уже не исправить. Колебания ракеты из стороны в сторону (рыскание) может исправляться тоже в небольших пределах. То же касается и вращения ракеты вокруг своей оси. Причем все это происходит очень быстро. Попробуйте поставить вертикально карандаш на свой палец. Если держать его в одном положении, то еще можно удержать его от падения, но если попытаться поднимать карандаш, как ракету, выше, то он очень быстро перевернется и упадет. Верно? Вот тут самое время напомнить о преимуществе пакетной схемы ракеты. Ракета с последовательными ступенями намного длиннее пакетной ракеты. Естественно, что более короткий и толстый карандаш удержать в вертикальном положении легче. То же относится и к ракете.
Математическая модель полета тела с динамически изменяющимся центром масс и изменением самой массы, с учетом переменных условий по сопротивлению воздуха и атмосферного давления занимает не одну страницу и является предметом сложнейших вычислений. Но модель моделью, а в реальных, конкретных условиях полета надо еще учитывать и переменные величины, например: изменение окружающей температуры воздуха, реальной температуры топлива, силы ветра, массы конкретной ракеты и т.д. и т.п. Все эти факторы влияют в первую очередь на способность управлять этими параметрами – Т, Р, В. То есть управлять быстротечным полетом ракеты. Задержка выключения двигателя на сотые доли секунды может привести к значительной ошибке в конечной скорости и в траектории полета спутника. Задача и для расчета, и для реализации весьма сложная, к тому же надо иметь в виду, что в 1957 году электронных вычислительных машин практически еще не было, и эти уравнения считали на электрических калькуляторах. Потому первые полеты, включая полет Гагарина, не отличались точными орбитами. Но это не было уж очень большой бедой.
Более серьезной проблемой является автоматическое управление полетом ракеты. Корабль и самолет летят, сверяя свой путь с компасом. Ракета сверяется с положением гироскопа, находящегося в ее системе управления. Это удивительно капризная штука – гироскоп с тремя степенями свободы. В ранние годы развития нашей космической техники производство гироскопов было сродни черной магии. Если мне не изменяет память, только два мастера на весь большой институт, специализированный для этого производства, могли делать надежные гироскопы, причем только в определенные часы и дни недели. Все остальное шло в брак. Это был самый нежный, самый капризный прибор во всей системе управления полетом: то его поздно раскрутили, то ему жарко, то ему холодно. Треть запускавшихся к Луне ракет – лунников – пропали именно из-за таких капризных созданий. У американцев поначалу гироскопы тоже не получались. А без раскрученного гироскопа ракета лететь не может, вернее, она не может лететь так как надо и туда куда надо.
Ракета сначала поднимается вертикально вверх, а потом ложится на заданный курс, заложенный в ее автоматическую систему управления. На первых пусках «семерки» ее траектория могла также подправляться с Земли, поскольку для этого достаточна скорость человеческой реакции. Время полного активного полета ракеты, включая третью, разгонную ступень, составляет порядка 5 минут, поэтому провести, если необходимо, коррекцию направления полета ракеты с наземного командного пункта вполне возможно. Ее автономная подсистема обеспечивала угловую стабилизацию и стабилизацию центра масс на активном участке траектории. Радиотехническая подсистема осуществляла коррекцию бокового движения ракеты в конце активного участка траектории и выдачу команды на выключение двигателей. Для этого специально были построены два командных пункта управления в трехстах километрах от старта. Правда, потом добились полного автоматизма в полете. Те отдаленные пункты остались так, «на всякий случай». Туда команды отправлялись на несколько месяцев, как в ссылку – делать особо нечего, а вокруг на сотни километров ни одной живой души…
Прошу прощения за столь долгий рассказ о ракетной технологии, но я хотел показать, насколько это сложная и многогранная задача – создание ракеты, да еще такой, на которой должен полететь человек.
Без Королева
Разве не личность творит историю?! Знающие товарищи говорили, что С. П. был категорически против разработки шаттлов и против огромной ракеты Н1, предлагая собирать компоненты лунной ракеты в космосе. Я совершенно уверен, что, был бы жив Королев, вся последующая история наших космических программ пошла бы по-другому, намного успешнее и эффективнее. Но, как говорят, история не терпит сослагательного наклонения…
Что и показывают дальнейшие события. После неожиданной смерти в 1965 году Сергея Павловича все пошло кое-как. Мы встали. Америка нас обогнала. А мы сдуру стали копировать их шаттлы вместо того, чтобы идти своим путем. Ну, сделали «Буран», истратили огромные деньги, доказали себе и всему миру, что мы тоже умеем такие челноки делать, и не хуже, даже сажать можем в беспилотном режиме. А теперь наш шаттл – то бишь «Буран», стоит в виде балагана в московском парке культуры вместе с половинкой шарового кислородного бака от неудавшейся нашей лунной ракеты Н1…
