108 минут, изменившие мир - Антон Первушин

Пристального изучения требовал и вопрос отделяемой боеголовки. Сначала инженерам НИИ-88 казалось, что в новой «составной» схеме нет ничего сложного: двигатель выключается, боеголовка отбрасывается пружиной или отстреливается пиропатроном. Но почти сразу проявились трудности: пока двигатель работает, боеголовку не отделишь (двигатель как бы подпирает ее снизу корпусом ракеты), а после выключения двигателя отделять ее невыгодно, ведь ракета уже неуправляема и боеголовка может отклониться от курса. Поэтому отделять надо точно в момент выключения двигателя. Но в том-то и дело, что этого момента не существует! После отсечки топлива догорание в камере продолжается, тяга стремительно уменьшается, а совсем исчезает лишь через 7-10 секунд. Для определения точного момента отсечки требовалась математическая модель догорания топлива, но на ее создание могли уйти месяцы, если не годы.

Сергей Королёв решил не дожидаться появления теоретических соображений по этому поводу, а провести опытные отстрелы боеголовки на «Р-1» – он полагал, что ко времени, когда начнутся испытания «Р-2Э», все вопросы с отделяемой головной частью будут решены. Так появилась ракета «Р-1А» – «Аннушка», как ласково называли ее на полигоне.

Работа над отделяемой боеголовкой позволила Королёву сделать следующий шаг – пригласить к участию в ракетной программе академических ученых. Сергей Павлович продолжал гнуть свою «космическую» линию в ракетостроении, и ему были нужны проверенные данные по высшим слоям атмосферы, чтобы приступить к проектированию космических аппаратов.

Интересно, что еще в 1944 году ученые Физического института Академии наук обсуждали вопрос о создании пороховой ракеты «210», способной поднять на высоту 40 км приборы, измеряющие космическую радиацию. В июне 1946 года под Ленинградом были запущены три такие ракеты с аппаратурой, изготовленной группой профессора Сергея Николаевича Вернова[68], однако все старты завершились авариями. Впрочем, Вернов не разочаровался в идее, а когда до него дошли слухи, что где-то в заволжских степях пускают большие ракеты, стал наводить справки и добрался до Королёва.

Летом 1947 года главный конструктор пригласил профессора Вернова и его сотрудников в Подлипки, водил по заводу и бюро, показывал образцы ракетной техники, которую вывезли из Германии. Закончив экскурсию, Королёв начал расспрашивать физиков об их планах. Во время беседы определили вес первого блока научно-исследовательской аппаратуры – 500 кг.

Заручившись поддержкой руководства Академии наук, профессор Вернов получил у министра вооружений Дмитрия Устинова разрешение установить свои приборы на двух «А-4», привезенных из Германии. Осенью 1947 года физики приехали в Капустин Яр. Первый старт ракеты с научным блоком состоялся уже 2 ноября и прошел почти идеально: ракета отклонилась всего лишь на 5 км в сторону от расчетной траектории. Сигналы регистрирующей аппаратуры были приняты, раскодированы и проанализированы. Второй запуск 13 ноября оказался еще «чище» – отклонение не превысило 80 м, а ученые получили массу данных для обработки и осмысления.

Круг интересов физиков расширялся, и, узнав о проекте «Р-1А» с отделяющейся головной частью, они пришли в восторг: теперь можно было точно измерить газовый состав и температуру верхних слоев атмосферы, не опасаясь неизбежной «помехи», создаваемой продуктами горения «цельной» ракеты.

Для научных исследований военные выделили восемь трофейных ракет «А-4», которые инженеры НИИ-88 полностью перебрали, произведя необходимые замены. В частности, они установили хвостовые отсеки собственной конструкции, а также механизм для отделения головной части, который работал следующим образом: после «остановки» двигателя прибор управления выдавал команду на подрыв пиропатронов разрывного болта, соединяющего головную часть с корпусом ракеты; затем пружинный механизм плавно отталкивал головную часть. В итоге при том же диаметре корпуса ракета «Р-1А» стала на метр длиннее исходной «А-4».

Схема расположения измерительной аппаратуры в головной части ракеты «Р-1А»

Седьмого мая 1949 года состоялся первый старт «Аннушки». Отделившаяся головная часть упала в 210 км от места запуска. Возбужденный Королёв тут же потребовал самолет и полетел в район цели, с воздуха увидел две воронки, уговорил пилотов посадить «Ли-2» и самолично осмотрел места падения ракеты и отделяемой головки.

Более или менее успешно провели еще три баллистических старта с отделением головной части, а пятую ракету решено было пустить вертикально с аппаратурой физиков.

Научно-исследовательский блок «ФИАР-1» помещался в цилиндрический контейнер, который закладывался в мортиру, установленную на хвостовом отсеке рядом со стабилизаторами, и на заданной высоте выбрасывался с помощью сжатого воздуха.

Через 4 секунды начинался забор проб. Для облегчения поисков после приземления контейнер снабжался радиопередатчиком. На каждой из двух ракет, предназначенных для вертикальных пусков, устанавливались по две мортиры и по два прибора «ФИАР-1».

Двадцать четвертого мая 1949 года первые два блока «ФИАР-1» были подняты ракетой «Р-1А» на высоту 110 км. Механизм отделения головной части сработал как надо, контейнеры разлетелись в разные стороны от ракеты, покидая зону «паразитных газов». Некоторое время контейнеры летели без включения аппаратуры, наконец начали работать, но в этот момент вдруг раньше запланированного раскрылись парашюты. Режущий напор воздуха превратил их в пучок рваных лент, и контейнеры понеслись к земле.

Утешились физики через четыре дня, 28 мая, когда научные приборы целыми и невредимыми вернулись на землю с высоты 102 км.

Научные исследования на модифицированных ракетах «Р-1» проводились в течение семи лет – ракета оказалось очень удобной для изучения верхних слоев атмосферы. Правда, обозначались они уже не «Р», а «В» (от «вертикаль»). Так, на основе «Р-1А» были разработаны и летали «В-1А», «В-1Б», «В-1В», «В-1Д» и «В-1Е», на основе «Р-2» – «В-2А», на основе «Р-5» – «В-5А».

Что касается большой ракеты «Р-2», то после цикла испытаний она была еще доработана и принята на вооружение в 1952 году под индексом 8Ж38…

Отделяемая головная часть давала возможность не только определить состав верхних слоев атмосферы, но и начать медико-биологические эксперименты по изучению влияния факторов ракетного полета на живые организмы. Двадцать восьмого августа 1950 года Сергей Королёв утвердил техническое задание на разработку ракеты «В-1Б» и отделяемой герметичной кабины, в которой можно разместить подопытных животных.

Но что это будут за животные? Ответить на вопрос взялся Владимир Иванович Яздовский[69], до того руководивший лабораторией герметических кабин и скафандров в Государственном Научно-исследовательском испытательном институте авиационной медицины (ГНИИИ)[70]. Он сформировал группу из трех врачей и одного инженера, после чего приступил к работе.

Сергей Павлович Королёв с подопытной собакой (Капустин Яр, 1951 год)

Как и следовало ожидать, между членами группы возникли споры по выбору подопытных животных. Предлагали начать исследования с грызунов. Рассматривался вопрос об использовании обезьян – в США к тому времени на трофейных «А-4» уже летали макаки-резусы. Однако у последних часто случались нервные срывы, поэтому ученые вынуждены были погружать обезьян в наркоз, что значительно снижало ценность результатов. Кроме того, ни одной из обезьянок не повезло вернуться на Землю живой – ракеты и их головные части разрушались[71]. После долгих дискуссий было решено, что биологическим объектом для космических экспериментов станет собака, ведь она хорошо поддается тренировке и быстро привыкает к различным ограничениям. Не менее важно и то, что ее физиология изучалась в России на протяжении десятилетий, а работы профессора Павлова[72] широко растиражированы и знакомы будущим космическим медикам со студенческой скамьи.

Для полетов отбирались собаки весом не более 7 кг. Другое необходимое условие – отличное здоровье, выраженное в высокой сопротивляемости заболеваниям и устойчивости к различным неблагоприятным факторам внешней среды, что присуще прежде всего беспризорным беспородным собакам. Большое значение имел и возраст: старые животные и щенки хуже переносят неблагоприятные условия, а последние еще вертлявы, не в меру игривы, что может привести к срыву экспериментов. На основании опытов было установлено, что предпочтительнее взять собак в возрасте от двух до шести лет.

Цвет шерсти тоже имел значение. Желательно, чтобы шерсть была белой и гладкой – в ходе полета для наблюдения за животными использовались автоматические кинокамеры, а они в те времена плохо передавали полутона; длинная шерсть мешает фиксации датчиков, лохмы загрязняют кабину и станок, на котором фиксируется животное.