Восток (космічний апарат)
«Восток» (рос. Восток, схід) — радянський пілотований космічний корабель для обльоту Землі, створений за програмою «Восток». Перший у світі пілотований космічний апарат. З 15 травня 1960-го по 16 червня 1963 року відбулось 13 запусків, з них 6 пілотованих.
До квітня 1966 року планувалося здійснити ще кілька польотів, однак у лютому 1964 року їх скасували, а компоненти програми адаптовані під програму «Восход» (створення і запуск багатомісних космічних кораблів).
Похідні апарати використовувалися для військової розвідки («Зеніт») і біологічних дослідів («Біон»).
У червні 1956 року в ОКБ-1 Корольов і Феоктистов почали дослідження пілотованих космічних апаратів. Першим етапом планували у 1964—1967 суборбітальні балістичні польоти з Капустіного Яру, подібні до американських запусків Меркурій-Редстоун.
У листопаді 1956 року, соратник Корольова Михайло Клавдійович Тихонравов і його група офіційно переведені з НДІ-4 в ОКБ-1.
8 березня 1957 року Сергій Павлович Корольов в ОКБ-1 організував відділ № 9 для проєктування і створення космічних апаратів, зокрема перших штучних супутників Землі. Відділ очолив Тихонравов. Протягом місяця відділ оприлюднив перший попередній план місячних і пілотованих космічних польотів.
Створення пілотованого корабля вимагало глибокого вивчення таких нових сфер, як спуск в атмосфері, створення надійного теплозахисту, гіперзвукова аеродинаміка тощо. На ранній стадії ці питання розглянули математики Академії наук. Зокрема, було відзначено, що результатом балістичного спуску з орбіти може стати десятиразове перевантаження.
З вересня 1957-го року по січень 1958-го року у відділі Тихонравова досліджувались умови нагріву, поверхневі температури, теплозахисні матеріали. Послідовно вивчалась поведінка у гіперзвуковому потоці багатьох різноманітних аеродинамічних форм з аеродинамічною якістю від нуля до кількох одиниць. Параметричні розрахунки траєкторії виконувались за допомогою електромеханічної обчислювальної машини БЕСМ-1.
Виявилось, що рівноважна температура крилатого космічного корабля, який має найвищу аеродинамічну здатність, перевищує можливості теплової стійкості доступних на той час сплавів. Крім того, використання крилатих варіантів конструкції знижувало масу корисного навантаження. Від розгляду крилатих варіантів відмовились. Основні висновки щодо можливої конструкції апарата:
- аеродинамічна властивість мала перебувати в діапазоні 0,5—0,6 для створення невеликої підйомної сили і зниження перевантажень при балістичному спускові до допустимого для людського організму рівня;
- найкращою формою був конус з округлою вершиною і сферичною основою з максимальним, приблизно 2 м, діаметром (форма використана для спускних апаратів космічних кораблів типу «Союз-7К-ОК»);
- найбільш прийнятним способом повернення людини було катапультування на висоті кількох кілометрів і подальший спуск на парашуті. Порятунок спускного апарата при цьому можна було не проводити.
У грудні 1957 року, паралельно з розробкою штучних супутників, у відділі за основу пілотованого корабля-супутника взяли конструкцію наступників «Об'єкта Д». Апарат позначили «Об'єкт ОД» («Орієнтовуваний Д»), бо на відміну від «Об'єкта Д» він мав би легку пасивну систему орієнтації, щоб націляти фоторозвідувальні камери. Для повернення відзнятої плівки пропонувався конусоподібний модуль. Початкові дослідження виявили, що маса корисного навантаження перевищить на 1400 кілограмів можливості ракети-носія «8А91», що розроблялась для запуску «Об'єкта Д».
На основі досвіду роботи з МБР «8К71», а також версій ракет-носіїв «8К71ПС» і «8А91» почалась розробка вдосконаленої МБР під назвою «Р-7А» («8К74»). Багато поліпшень «Р-7А» використали в новому сімействі ракет-носіїв, щоб підвищити надійність і ефективність корисного навантаження. Варіант «8А92», як і «8А91», спочатку проєктувався як одноступенева ракета-носій з чотирма прискорювачами і можливістю виведення корисного навантаження до 1 700 кілограмів. Цього виявилося недостатньо — конструкція «Об'єкта ОД» була важчою на 400 кілограмів для спроможності ракети-носія.
Розробку проєкту «ОД-1» припинили у грудні 1957 року через постійні проблеми. Натомість ресурси перенесли на розробку більшого та складнішого «об'єкта ОД-2». У розвідувальній конфігурації космічний корабель зберіг конусоподібний модуль «об'єкта ОД-1», який поєднали з великим циліндричним агрегатним відсіком з активною системою орієнтації й іншими системами, що не планували повертати на Землю.
Передбачувана маса «об'єкта ОД-2» 4 900 кілограм вимагала розробки більшої ракети-носія.
Ракета-носій «8А93» на основі полегшеної міжконтинентальної балістичної ракети «Р-7А» з додаванням другого ступеня на основі «Блоку Є», що розроблявся для ракети «Луна» («8К73»), могла вивести на низьку навколоземну орбіту вантаж масою 5 300 кілограмів.
Постанова уряду СРСР від 20 березня 1958 року вимагала запуску першого радянського зонда на Місяць протягом року. У цей період Глушко розробляв двигун РД-109 для високопродуктивного другого ступеня Р-7 на рідкому кисні і НДМГ, що досягав специфічного імпульсу 350 секунд. Це потенційно подвоювало корисне навантаження ступеня порівняно з рідким киснем/гасом. Але Корольов вважав двигун нової технології завеликим ризиком, який до того ж використовував токсичне гідразинове паливо, яке він не сприймав.
Навесні 1958 року почалось проєктування пілотованого варіанту «об'єкта ОД-2». Розробники зберегли початкову концепцію використання двох частин, щоб зменшити загальну масу апаратів, але розробили космічний корабель, повністю відмінний від оригінальної концепції «ОД-2». Команда передбачала, що розробка «Блоку Є» для ракети «8А93» затягнеться набагато довше, ніж очікувалося, як було у випадку з «8К73». Тому вони вирішили на основі ракети-носія «8К72», розробленої для запуску місячних зондів «Є-1», створити ракету «8К72К». Покращений «Блок Є» замість двигуна «РО-5» в «8K72» мав модернізований «РО-7», що розроблявся в ОКБ-154 Косберга. Для пізніших польотів «8A92» отримає покращений «Блок Є». Корисне навантаження «8К72К» і «8А92» буде не більше 4 700 кілограмів, але очікувалося, що ці ракети будуть доступні швидше, ніж потужніша «8А93».
У квітні 1958-го року при випробуваннях льотчиків на центрифузі виявилося, що при певному положенні тіла людина здатна переносити перевантаження до 10 G без серйозних наслідків для здоров'я.
Для зменшення маси «пілотованого ОД-2» після розгляду різноманітних форм спускного апарату відкинули початкову конічну форму, натомість обрали сферу діаметром 2,4 метра з конічним агрегатним відсіком згори.
Сферична форма спускного апарата є найпростішою і найбільш вивченою симетричною формою, яка збільшувала внутрішній об'єм для пасажира і критичних систем життєзабезпечення, одночасно зменшувала масу необхідного теплозахисту. Сфера має стабільні аеродинамічні властивості при будь-яких можливих швидкостях і кутах атаки. Зміщення центру маси з центру сфери автоматично орієнтуватиме спускний апарат під час повернення на Землю без використання активної системи орієнтації. Внаслідок цього виникав би балістичний спуск, але пікові навантаження не перевищували допустимі 10 G. Помилки при посадці залишалися в прийнятних межах від 200 до 300 кілометрів. За бажанням Корольова, агрегатний відсік герметизували. Маса відсіку зросла, але полегшилось теплорегулювання, покращилось робоче середовище для бортових систем і прискорилась розробка.
Останньою перешкодою для успішної пілотованої місії стала посадка. Американці планували посадку з парашутом на воду і допомогу військового флоту. Радянські розробники вирішили приземлятися на величезну суходільну територію Радянського Союзу. Парашут для гарантованої м'якої посадки буде надзвичайно важким. У квітні 1958 року команда інженерів Феоктистова придумала геніальне рішення, яке вони назвали «процедурою примусової посадки». На висоті 7 кілометрів космонавта з капсули викидало крісло-катапульта, і він приземлявся на власному парашуті. Спускний апарат здійснить жорстку посадку з порівняно невеликим парашутом і кінцевою швидкістю 10 метрів на секунду. Катапультування також можна застосувати на випадок катастрофічного збою під час зльоту.
1 травня 1958 Корольов, після наради з інженерами, визначив, що заплановані двоступеневі версії МБР «Р-7» можуть запустити пілотований орбітальний космічний корабель, і запропонував здійснити пілотовані космічні польоти, пересунувши запуски військової програми «Зеніт».
1 липня 1958 Корольов листом до Політбюро пояснив переваги пілотованого космічного польоту.
Детальне опрацювання ескізного проєкту завершилось у середині серпня 1958 року випуском спеціального звіту.
Підготовка конструкторської документації почалася восени 1958 року.
Під час розробки міжконтинентальної балістичної ракети «Р-7» заплановані корисні навантаження отримали позначення літерами російського алфавіту: «A», «Б» і «В» надали різним типам ядерних боєголовок, «Д» зарезервували для першого супутника. Місячні апарати позначили літерою «Є».[1]
«Блок Є» міг розігнати космічний апарат до другої космічної швидкості в напрямку Місяця і здійснити корекцію орбіти запуском двигуна в невагомості. Рідинні ракетні двигуни «блоку Є» розроблені і виготовлені на воронезькому підприємстві «Конструкторське бюро хімавтоматики» (КБХА).
Вмикання двигуна «блоку Є» відбувалось при роботі двигуна першого ступеня для зменшення збурень від теплового і силового впливу відбитих струменів гарячих газів при розділенні ступенів. При перших запусках в липні — грудні 1958 року внаслідок автоколивань ракети-носії руйнувалися у польоті на 102—104 секунді. Після установки в паливних системах блоків гідродемпферів в січні 1959 року ракета успішно стартувала до Місяця.
10 жовтня 1958 року Корольов поставив Косбергу завдання розробити двигун на рідкому кисні/гасі для другого ступеня «Р-7» зі стернових двигунів першого ступеня «Р-7».
В результаті значних змін, внесених в постійно змінюваний проєкт «об'єкта ОД-2» протягом перших місяців 1959 року, кінцева конструкція позначалась «об'єктом К» (скорочення російською для «корабля»). Як і попередник, «об'єкт К» матиме дві частини:
- Спускний апарат — сфера діаметром 2,3 метра з масою приблизно 2400 кілограмів, вкрита абляційним тепловим екраном — містив обладнання, необхідне для повернення з орбіти. Апарат вміщував одного космонавта у скафандрі в напіввідкинутому сидінні подвійного призначення, яке на ранніх етапах зльоту могло безпечно викинути космонавта з корабля в разі проблеми. Через обмеження маси капсула не могла нести досить великий парашут для м'якої посадки. Після входу в атмосферу космонавт викидався зі спускного апарату на висоті 7 кілометрів і використовував власний парашут, щоб м'яко приземлитися окремо від спускного апарата.
- Агрегатний відсік встановили знизу космічного корабля, всередині розмістили обладнання, не потрібне для повернення на Землю. З'єднані основами конуси діаметром 2,4 метра і приблизно стільки ж у висоту з масою 2 300 кілограмів. Відсік кріпився до спускного модуля сталевими смугами і шинопроводом, які у випадку невідокремлення перед сходом з орбіти могли обгоріти і від'єднатися при проходженні атмосфери. Всередині розміщувалися витратні матеріали для життєзабезпечення, система контролю орієнтації, акумулятори, телеметричні системи і гальмівна рідинна установка.
Оскільки обмеження маси не допускало достатнього резервування палива, космічний апарат використовував атмосферний опір як резервну систему для повернення на Землю. Радянський космічний корабель одразу проєктувався з десятидобовою витривалістю і міг природно повернутися з 250-кілометрової орбіти через десять діб або менше. Ця можливість дозволить Радянському Союзу робити місії набагато довші, ніж планувалося для набагато меншої капсули «Меркурія».
Весь космічний корабель розміщувався всередині аеродинамічного обтічника на вершині ракети-носія 8K72K.
У березні 1959 року завершені основні креслення корпусу.
Проєкт «об'єкту К» отримав офіційне схвалення постановою уряду 22 травня, у якій він названий «Востоком».
У травні почато виготовлення систем. До кінця 1959 року в майстернях ОКБ-1 випробовувалася пара «електричних аналогів» «Востока».
10 грудня 1959 року видано указ про розробку розвідувального і пілотованого варіантів «Востока», але з першочерговістю пілотованич польотів для політичних та пропагандивних цілей.
1 березня 1960 відібрано 20 кандидатів у космонавти для підготовки пілотованих польотів. На відміну від Меркурія-7, вони залишалися невідомими у деяких випадках багато років.
У квітні 1960 року завершено ескізний проєкт версій космічного корабля:
- «Восток-1» (1К) для випробування базових систем і підтвердження концепції.
- «Восток-2» (2К) — супутник фоторозвідки низької роздільної здатності і перехоплення радіосигналів сигналів. Згодом перейменовано на «Зеніт-2».
- «Восток-3» (3К) для пілотованих польотів.
Планувалось у травні 1960 збудувати два прототипи 1КП без теплового екрану або систем життєзабезпечення, у серпні завершити три системи 1К для випробування фоторозвідувальних і радіорозвідувальних систем, у вересні-грудні виготовити три системи 3K для пілотованих польотів.
Пілотовані польоти очікувались з 11 жовтня по грудень 1960.
Версії 1K і 3K мали би спускний апарат масою 2,4 тонни, і агрегатний відсік масою 2,3 тонни з гальмівним двигуном тягою 1600 кгс.
Апарати складались з агрегатного відсіку і спускного апарата.
- Агрегатний відсік у формі з'єднаних широкими основами конуса і зрізаного конуса мав довжину 2,25 м, найбільший діаметр 2,43 м і масу 2,27 т. У ньому розташовувалось допоміжне обладнання для спускного апарата: балони високого тиску з киснем і азотом, хімічні батареї для радіозв'язку і живлення апаратури. У «хвостовій» частині відсіку розташовувався гальмівний двигун і невеликі двигуни системи орієнтації, що працювали на стиснутому газі. До меншої основи зрізаного конуса сталевими смугами кріпився спускний апарат.
- Спускний апарат у формі кулі діаметром 2,3 м і масою 2,46 т з внутрішнім об'ємом 5,2 м³ був вкритий теплозахистом з абляційного матеріалу і мав систему життєзабезпечення. Всередині пілотованих кораблів у просторі об'ємом 1,6 м³ у кріслі-катапульті розміщувався один космонавт у скафандрі, також у кабіні розташовувались телевізійні камери і радіоапаратура для спостереження за станом космонавта, телеметрична система, обладнання для автоматичного і ручного управління кораблем. В кабіні було два ілюмінатори: один над головою космонавта у вхідному люці, інший біля ніг був обладнаний оптичною системою для орієнтації. Спускний апарат мав один парашут для посадки і не мав системи м'якої посадки, тому космонавт при зниженні в атмосфері катапультувався і приземлявся на окремому парашуті.
Усі запуски відбувались із космодрому Байконур
| Назва | Тип | Дата запуску | Ракета-носій | Результат |
|---|---|---|---|---|
| Корабель-супутник-1 | 1КП | 15 травня 1960 | Восток-Л (8К72) | Спрощений прототип без теплозахисту |
| Корабель-супутник-1К №1 | 1К № 1 | 28 липня 1960 | Восток-Л (8К72) | Невдалий запуск |
| Корабель-супутник-2 | 1К № 2 | 19 серпня 1960 | Восток-Л (8К72) | Перше повернення з космосу живих істот — двох собак |
| Корабель-супутник-3 | 1К № 3 | 1 грудня 1960 | Восток-Л (8К72) | |
| Корабель-супутник-1К №4 | 1К № 4 | 22 грудня 1960 | Восток-Л (8К72) | Невдалий запуск |
| Корабель-супутник-4 | 3КА № 1 | 9 березня 1961 | Восток-К (8К72К) | |
| Корабель-супутник-5 | 3КА № 2 | 25 березня 1961 | Восток-К (8К72К) | |
| Восток-1 | 3КА № 3 | 12 квітня 1961 | Восток-К (8К72К) | Перша у світі людина в космосі — Гагарін Юрій Олексійович |
| Восток-2 | 3КА № 4 | 6 серпня 1961 | Восток-К (8К72К) | Перший у світі пілотований політ тривалістю понад одну добу — Титов Герман Степанович |
| Восток-3 | 3КА № 5 | 11 серпня 1962 | Восток-К (8К72К) | Перший одночасний політ двох пілотованих космічних кораблів — Ніколаєв Андріян Григорович |
| Восток-4 | 3КА № 6 | 12 серпня 1962 | Восток-К (8К72К) | Перший одночасний політ двох пілотованих космічних кораблів — Попович Павло Романович |
| Восток-5 | 3КА № 7 | 14 червня 1963 | Восток-К (8К72К) | Найдовший одиночний орбітальний політ — Биковський Валерій Федорович |
| Восток-6 | 3КА № 8 | 16 червня 1963 | Восток-К (8К72К) | Перша жінка в космосі — Терешкова Валентина Володимирівна |
До квітня 1966 року за програмою «Восток» планувалося здійснити ще кілька польотів:
- «Восток-7» (Восток-3КА № 9), космонавт Волинов Борис Валентинович — 8-добовий висотний політ у нижньому радіаційному шарі для радіаційно-біологічних досліджень з природним поверненням з орбіти; запуск планувався у квітні 1964 року.
- «Восток-8» (Восток-3КА № 9), космонавт Хрунов Євген Васильович — 10-добовий висотний політ для наукових досліджень з природним поверненням з орбіти; запуск планувався у червні 1964 року.
- «Восток-9» (Восток-3КА № 9), космонавт Беляєв Павло Іванович — 10-добовий висотний політ для наукових досліджень з природним поверненням з орбіти; запуск планувався у серпні 1964 року.
- «Восток-10» (Восток-3КА № 9), космонавт Леонов Олексій Архипович — 10-добовий висотний політ з маневруванням для наукових досліджень з природним поверненням з орбіти; запуск планувався у квітні 1965 року.
- «Восток-11» (Восток-3КА № 9), космонавт Комаров Володимир Михайлович — політ для виходу у відкритий космос; запуск планувався у червні 1965 року.
- «Восток-12» (Восток-3КА № 9), космонавт Береговий Георгій Тимофійович — політ для виходу у відкритий космос; запуск планувався у серпні 1965 року.
- «Восток-13» (Восток-3КА № 9), космонавт Горбатко Віктор Васильович — 10-добовий висотний політ для тривалих наукових досліджень з природним поверненням з орбіти; запуск планувався у квітні 1966 року.
У лютому 1964 року їх скасували, а компоненти програми адаптовані під програму «Восход» (створення і запуск багатомісних космічних кораблів).
- Восток-1 (1К) — прототип пілотованого апарата для випробування основних систем. Здійснено шість безпілотних запусків.
- Восток-2 (2К) — супутники фоторозвідки для отримання зображень поверхні Землі з низькою роздільною здатністю. Згодом названо «Зеніт-2».
- Восток-3 (3К) — пілотований космічний апарат, на його базі створено:
- Восток-3КА — перший у світі пілотований космічний апарат. Відбулось 8 запусків, з них 6 пілотованих.
- Восток-3КВ — також відомий як «Восход-1». «Восток», пристосований для польоту трьох осіб на випередження польоту першого американського двомісного апарата «Джеміні». Відбулося 2 запуски, з них 1 пілотований.
- Восток-3КД — також відомий як «Восход-2». «Восток» із надувною шлюзовою камерою для виходу одного космонавта у відкритий космос. Відбулося 2 запуски, з них 1 пілотований.
- Корабль-супутник і походження радянської програми «Восток»(англ.)
- Космічний корабель Восток [Архівовано 29 червня 2011 у Wayback Machine.] Енциклопедія астронавтики(англ.)
- Восток [Архівовано 26 жовтня 2016 у Wayback Machine.] Ракетні і космічні технології(англ.)
- Скасовані космічні запуски [Архівовано 7 грудня 2013 у Wayback Machine.] Космічні факти(англ.)
- ↑ РОБОТИЗОВАНІ МІСІЇ НА МІСЯЦЬ(англ.)