Человек в Космосе. 60 лет

15. Кто первый на Луну

Стремительное развитие сферы полётов автоматических аппаратов и первые успехи пилотируемой космонавтики порождали всё новые смелые планы освоения космического пространства. Процесс этот ускорялся стремлением СССР и США добиваться первенства в космической гонке.

Отставая в запуске первого спутника Земли, а затем и человека в космос, Америка не могла терпеть ущемления чувства её мирового превосходства.

В дни мая 1961 года, когда Мир восхищался полётом в космос Юрия Гагарина, в Америке не было ни одного космического носителя, ни одного отработанного корабля, ни один американец ещё не был в космосе, если не считать суборбитального прыжка Шепарда. Однако Президент Джон Ф. Кеннеди объявляет, что до конца десятилетия США высадит человека на поверхность Луны. Стремление американского руководства поддержал немецкий конструктор Вернер фон Браун: "По политическим и психологическим причинам оказаться не первым на Луне было бы катастрофой. Отказ от высадки на Луну – это отказ от возможности нанести поражение СССР в гонке, которая уже открыто признаётся во всём мире" – заявлял он.

В 1961 году в США была принята дорогостоящая программа «Аполлон», в которой использовались одноимённый космический корабль и серия ракет-носителей «Сатурн».

Фон Браун со своими проектами лунных ракет впервые после вывоза из Германии оказался востребован.

Для запусков лунных экспедиций была создана трехступенчатая ракета-носитель "Сатурн-5". Она доставляла на круговую околоземную орбиту высотой 185 километров полезную нагрузку массой 139 тонн, а при выводе на траекторию полета к Луне до 50 тонн. Ее первый запуск был осуществлен 9 октября 1967 года.

Параллельно с работами по ракетам-носителям создавался и корабль "Аполлон". Он состоял из орбитального (командного) модуля, в который входили двигательный отсек и отсек экипажа, и лунного модуля (кабины). В нем могли разместиться три астронавта. корабль «Аполлон» с помощью двигателей третьей ступени ракеты-носителя и орбитального модуля выводился на орбиту искусственного спутника Луны. Двое астронавтов переходили из него в лунную кабину, которая затем отделялась от орбитального модуля и садилась на Луну. Третий астронавт оставался на орбите искусственного спутника Луны.

После завершения миссии на Луне лунный модуль с астронавтами взлетал, стыковался с аппаратом, ожидающим на орбите.

Астронавты переходили в орбитальный модуль, а лунная кабина отделялась и падала на Луну. Орбитальный модуль с астронавтами возвращался на Землю.

Первый запуск корабля «Аполлон-1» 7 января 1967 года оказался трагическим. При подготовке к старту в корабле возник пожар.

Всё произошло мгновенно: из щелей лопнувшего от жара «Аполлона» повалил дым. В огне погибли астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи.

На пусковом комплексе, где это произошло установили мемориальную табличку, посвящённую погибшим астронавтам, на которой выгравировано: "В память о тех, кто принёс наивысшую жертву для того, чтобы другие могли достать до звёзд. Через тернии к звёздам, в добрый путь, команда „Аполлона-1“.

Следующие три запуска этого корабля проходили в беспилотном режиме.

Руководство Советского Союза решилось на участие в лунном марафоне в августе 1964 года, когда Постановлением правительства была утверждена лунная пилотируемая программа.

Развернулись масштабные работы по двум параллельным проектам: облёта Луны к 1967 году («Протон» – «Зонд/ Л-1») и посадке на неё к 1968 году («Н-1/Л3»). Трудности возникли в определении затрат и возможности их реализации при состоянии экономики тех лет.

Первым этапом ставшей приоритетной программы «Н-1/Л3» был облет естественного спутника человеком, съемка ее поверхности и возвращение на Землю.

Второй этап включал экспедицию космического комплекса "Л-3", в задачи которого входило: посадка на поверхность Луны аппарата с космонавтом, проведение комплекса работ и возвращение на Землю.

Полное время экспедиции – 12 суток. Всего комплекс «Л-3» вмещал двух космонавтов, но только один из них должен был оказаться на поверхности Луны.

История ракеты Н-1, ставшей опорой лунной программы – череда больших надежд и столь же больших непредвиденных неудач. Её проект был во многом необычен. Главными его новаторскими чертами стали: оригинальная схема со сферическими подвесными баками, а также несущая обшивка и кольцевое размещением ЖРД (НК-33) на каждой из ступеней (разработка КБ Н. Д. Кузнецова). Благодаря такому техническому решению во время старта воздух из окружающей атмосферы выхлопными струями эжектировался во внутреннее пространство под баком. В результате возникало подобие воздушно-реактивного двигателя. В последствии от эжекции пришлось отказаться. В процессе испытаний вносились и другие изменения.

В феврале 1966 года на полигоне завершилось строительство стартового комплекса (площадка № 110). Он состоял из двух пусковых установок с 145-метровыми башнями обслуживания, через которые производилась заправка ракеты-носителя, ее термостатирование и электропитание. Через эту башню экипаж садился в корабль. После заправки и посадки экипажа башня отводилась в сторону, а ракета на стартовом столе удерживалась за днище 48 пневмомеханическими замками.

Вокруг каждой пусковой установки размещались четыре молниеотвода высотой 180 метров.

Довелось мне побывать на этой площадке незадолго до первого её использования. На равнине полигона висящая над стартом ракета была видна издалека, а вблизи производила потрясающее впечатление. Прежде всего своими размерами. Можно было пройти по периметру под соплами всех её тридцати двигателей, а поднявшись на 108 метровую высоту, обозреть фантастическую картину не площадки, а целой стартовой площади, на которой разместились около ста обеспечивающих сооружений. По большей части они были заглублёны и обнаруживались только по ведущим ко входам аккуратным бетонным дорогам…

Передать словами впечатление от широты и грандиозности панорамы – трудно: аж дух захватывает…

Первый запуск Н-1 состоялся 21 февраля 1969 года. О нём рассказал в мемуарах Борис Евсеевич Черток.

"12 часов 18 минут 07 секунд ракета вздрогнула и начала подъем. Рев проникал в подземелье через многометровую толщу бетона. На первых секундах полета последовал доклад телеметристов о выключении двух двигателей из тридцати.

Наблюдатели, которым невзирая на строгий режим безопасности удалось следить за полетом с поверхности, рассказывали, что факел казался непривычно жестким, «не трепыхался», а по длине раза в три-четыре превосходил протяженность корпуса ракеты.

Через десяток секунд грохот двигателей удалился. В зале стало совсем тихо. Началась вторая минута полета И вдруг – факел погас…

Это была 69-я секунда полета. Горящая ракета удалялась без факела двигателей. Под небольшим углом к горизонту она еще двигалась вверх, потом наклонилась и, оставляя дымный шлейф, не разваливаясь, начала падать.

Не страх и не досаду, а некую сложную смесь сильнейшей внутренней боли и чувства абсолютной беспомощности испытываешь, наблюдая за приближающейся к земле аварийной ракетой. На ваших глазах погибает творение которым за несколько лет вы соединились настолько, что иногда казалось – в этом неодушевленном «изделии» есть душа. Даже теперь мне кажется, что в каждой погибшей ракете должна была быть душа, собранная из чувств и переживаний сотен создателей этого «изделия».

Затем последовало еще 3 запуска, и тоже оказались неудачными. В ходе некоторых стендовых испытаний двигатели НК-33 показали себя надежными, но большинство возникающих проблем было связаны именно с ними.

Во время включения большого числа двигателей (на первой ступени – 30) и большими размерами самого носителя возникал разворачивающий момент, сильная вибрация, гидродинамический удар и прочие неучтенные эффекты.

Заранее всё это нельзя было установить, так как для экономии денежных средств не были построены дорогостоящие наземные стенды для проведения огневых и динамических испытаний всего носителя или хотя бы 1-й его ступени в сборе. Результатом этого стали испытания уникального изделия непосредственно в полете.

После взрыва ракеты, стартовая площадка была разрушена. Однако на полигоне была ещё площадка для ракеты-носителя «Протон». К полёту была готова и сама ракета. Руководство решает отправить к Луне автоматическую станцию, забрать там грунт и раньше американцев вернуть его на Землю.

К Луне 13 и 16 июля 1969 года один за другим стартовали два космических аппарата: советская грунтозаборная автоматическая станция «Луна-15» и американский пилотируемый корабль «Аполлон-11». Прилунение планировалось на один и тот же день – 20 июля.

В полёт на Луну отправились астронавты Нил Армстронг, Майкл Коллинз и Эдвин Базз Олдрин. Все члены экипажа были опытными лётчиками-испытателями. Через 12 минут после запуска ракеты «Аполлон-11» вышел на околоземную орбиту, затем – старт к Луне.

Через 75 часов и 50 минут командный модуль «Колумбия» включил двигатель на торможение, и корабль вышел на начальную, а затем перешел на почти круговую окололунную орбиту с высотой в 122 километра.

20 июля от командного модуля отделился посадочный модуль «Орёл». Майкл Коллинз остался на орбите.

Через полвитка Нил Армстронг включил двигатель и понизил высоту до 14,4 километров. Дальнейшие события известны из его докладов.

"Центр разрешил посадку. Поперёк трассы лежали три кратера. «Орёл» летел в направлении левого из них – потом ему дадут имя «Западный». Поверхность выглядела очень неровной. Когда «Орёл» снизился до 200 метров, Луна заняла иллюминатор, и на Нила угрожающе надвигался кратер. Программируемое устройство явно «нацелилось» сесть на его северо-восточном склоне, усеянном обломками, поэтому на высоте 150 метров Нил взял управление на себя и начал искать «пятачок», свободный от камней и рытвин. Струя двигателя достала до поверхности: грунт начал как бы смываться, потом стали видны струйки сдуваемой пыли".

С высоты 20 метров Армстронг высмотрел наконец чистое место. Медленно «наехал» на него, гася поступательное движение. Ещё секунда – и всё замерло. После трёх с половиной часов после посадки экипаж начал готовиться к выходу на поверхность. Нил и Базз надевали снаряжение, тщательно сверяясь с инструкцией. Затем Олдрин через клапан сбросил давление в кабине.

Из тесного модуля первым легче было выбраться командиру. Нил опустился на колени спиной к люку, выдвинул наружу ноги, а потом всё тело. Держась руками за поручни трапа, астронавт осторожно спустился вниз, встал обеими ногами на тарельчатую опору. Через некоторое время он сообщил: «Я собираюсь сойти». Попробовал левой ногой мягкий грунт и ступил на него. Ступив на поверхность Луны, он произнёс: "Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества".

Всё ещё продолжая держаться рукой за лестницу, Армстронг поставил на грунт и правую ногу, после чего доложил о своих первых впечатлениях.

По его словам, мелкие частицы грунта походили на порошок, который можно легко подбросить вверх мыском. Они прилипали тонкими слоями к подошвам и бокам лунных ботинок, как измельчённый древесный уголь. Ноги утопали в нём совсем немного, но Армстронг мог видеть свои следы на поверхности.

Он сообщил, что двигаться на Луне совсем несложно, в действительности это даже проще, чем во время имитаций 1/6 земного притяжения на Земле. Хьюстон напомнил ему об аварийном образце лунного грунта (на случай, если пребывание на Луне пришлось бы в экстренном порядке прервать). Армстронг собрал его с помощью специального приспособления, похожего на небольшой сачок, и положил в мешочке в набедренный карман скафандра.

Через 15 минут после того, как Армстронг сделал первый шаг на Луне, из кабины начал спускаться и Олдрин. Армстронг, стоя внизу, недалеко от лестницы, корректировал его движения. Спустившись на тарелку опоры, Олдрин, как и до него Армстронг, попробовал запрыгнуть на первую ступеньку лестницы, но у него это получилось только со второй попытки. Спрыгнув вниз, он осмотрелся, держась за лестницу, и сказал: «Красивый вид! Великолепная пустыня!»

Армстронг передал Олдрину контейнер-чемоданчик с образцами и кассетой, после чего спросил, как дела с пакетиком, который должен был находиться в кармане на рукаве скафандра Олдрина.

В нём были эмблема «Аполлона-1», памятные медали Вирджила Гриссома, Эдварда Уайта, Роджера Чаффи, Юрия Гагарина и Владимира Комарова.

Астронавты установили в месте посадки флаг США, разместили комплект научных приборов и собрали 21,55 кг образцов лунного грунта. Ответив на ряд вопросов специалистов на Земле, Армстронг и Олдрин прибрались в кабине и стали укладываться спать. Спать пришлось в скафандрах. Сразу после сна астронавты начали готовиться к взлёту.

Двигатель взлётной ступени лунного модуля был включён, как и планировалось. Через 7 минут «Орёл» вышел на промежуточную орбиту, а примерно через час после взлёта, когда оба корабля находились над обратной стороной Луны, Армстронг включил двигатели системы ориентации. В результате нескольких последовательных манёвров через три с половиной часа после взлёта «Орёл» и «Колумбия» сблизились до расстояния 30 м и зависли неподвижно относительно друг друга. Далее Коллинз вручную произвёл окончательное сближение и стыковку.

Перед стягиванием возникло сильное круговое движение кораблей относительно друг друга. Коллинзу удалось стабилизировать корабли и завершить стыковку. Далее он наддул переходной туннель, открыл люк и передал Армстронгу и Олдрину пылесос. Они, насколько было возможно, почистили скафандры и всё, что предстояло перенести в командный модуль. Вскоре после того, как астронавты перешли в командный модуль и взлётная ступень «Орла» была сброшена, они сняли скафандры. Путешествие «Аполлона-1» было закончено в водах Тихого океана неподалёку от Гавайских островов.

Свои поздравления экипажу «Аполлона-1» и Президенту Никсону передал Премьер-министр Косыгин и советские космонавты.

С июля 1969 по декабрь 1972 года США осуществили шесть успешных экспедиций на Луну, на ее поверхности побывало 12 астронавтов, среди которых и профессиональный геолог.

Последний – «Аполлон-17» стартовал 7 декабря 1972 года.

На Луну было доставлено 13 научных приборов, из них 9 применялись здесь впервые. Астронавты пробыли на Луне 75 часов. Экспедиция «Аполлона-17» поставила точку в лунных исследованиях американцев на ближайшее будущее.

Советская АМС «Луна-15», запущенная с 5-го полигона ракетой-носителем «Протон-К» 13 июля 1969 года, успешно вышла на лунную орбиту. 21 июля двигательная установка станции была включена на торможение для схода с орбиты. Однако после первого этапа снижения была потеряна связь с космическим аппаратом. Причиной аварии могло быть столкновение станции с горой на лунной поверхности.

Но реализация программы имела и свои достижения. Первый в истории аппарат, который достиг поверхности Луны, – советская автоматическая станция "Луна-2". Термин «впервые» применим и к другим миссиям. Так, "Луна-3" впервые в истории сфотографировала обратную сторону естественного спутника Земли, а "Луна-9" – сняла первую телепанораму. "Луна-13" первой провела исследование плотности поверхностного слоя Луны, а "Луна-16" не только достигла поверхности небесного тела, но и доставила на Землю 101 грамм лунного грунта.

И этим отечественная лунная программа не заканчивалась.

16. "Сидячие космонавты"

Когда первые люди шагнули на Луну, это стало высочайшим научно-техническим достижением, большим прорывом США в "лунной гонке". Но это был всё-таки не финиш. По Луне прошли и наши "самоходки".

Советская сторона, несмотря на значительно меньшие ресурсные возможности, продолжала выполнение собственной лунной программы. На первое место в этой работе стало изучение спутника Земли дистанционно, при помощи автоматических аппаратов. В Особом конструкторском бюро № 1 Государственного комитета по оборонной технике, возглавляемом Сергеем Павловичем Королёвым, шла работа над проектом «Е». Столь лаконичное название он получил по индексу третьей ступени межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, ставшей носителем для первых советских спутников.

Первый аппарат серии Е-1, получивший официальное название «Луна-1», успешно стартовал 2 января 1959 года, но пролетел мимо цели и вышел на гелиоцентрическую орбиту, став «искусственной планетой». Задачу попадания в ближайшее небесное тело решил аппарат Е-1А («Луна-2»), запущенный 12 сентября 1959 года. Обратную сторону Луны заснял Е-2А («Луна-3»), отправившийся в космос 4 октября 1959 года.

В дальнейшем ОКБ-1 в сотрудничестве с Академией наук СССР предложило ещё несколько аппаратов в развитие программы, но специалисты столкнулись с серьёзнейшими проблемами.

Для реализации выхода на селеноцентрическую орбиту и мягкой посадки на лунную поверхность требовалось создать четырёхступенчатый вариант модифицированной ракеты-носителя Р-7А («Молния») с дополнительными блоками.

Введение новой техники сопровождалось сбоями, из-за которых гибли готовые аппараты. Поэтому мягкую посадку на лунную поверхность удалось осуществить только 3 февраля 1966 года («Луна-9») – после одиннадцати неудачных попыток.

Параллельно развивался проект планетохода Е-8. К этим работам подключились учёные из Астрономического совета АН СССР и ряда НИИ. Основную задачу удалось решить Ленинградскому «танковому» институту (будущий ВНИИТрансмаш), где шасси для планетохода, получившего индекс Л-2, начала конструировать специальная группа во главе с Александром Кемурджианом.

В 1965 году из-за высокой загруженности ОКБ-1 реализацией пилотируемой космической программы Сергей Королёв передал работы по беспилотным лунным аппаратам в ОКБ-301 Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина. Их возглавил опытный конструктор Георгий Бабакин. Подчинённый ему коллектив полностью пересмотрел существовавший план в пользу более тяжёлых аппаратов, которые могла вывести в космос только ракета УР-500К («Протон-К»), созданная в ОКБ-52 под руководством Владимира Челомея. В июне 1966 года Бабакин направил Кемурджиану техническое задание, и через полтора года первый образец шасси был доставлен на его завод.

Е-8 представлял собой герметичный корпус с приборами, установленный на самоходное шасси. Корпус имел форму перевёрнутого усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. Верхняя поверхность корпуса использовалась как радиатор-охладитель системы терморегуляции, закрываемый на ночь крышкой с солнечной батареей. Для обогрева аппаратуры был применён радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с полонием.

Система электропитания, включавшая солнечную батарею и буферный серебряно-кадмиевый аккумулятор, обеспечивала бортовые системы постоянным током с предельным энергопотреблением до 1 кВт. Ходовая часть состояла из восьми моторо-колёс, причём каждое было ведущим. При необходимости любое колесо могло быть отключено от привода. Девятое мерное колесо расположили в кормовой части корпуса – с его помощью измерялся пройденный путь и коэффициент буксования.

На поверхность Луны планетоход, названный потом "Лунходом", доставлялся ракетным корректирующе-тормозным модулем с собственной системой управления и четырьмя амортизированными опорами. После мягкой посадки производился подрыв пироболтов, которые удерживали Е-8 на модуле, и опускались две пары трапов. Планетоход мог сойти на поверхность передом или задом в зависимости от обстановки.

Для управления луноходом был образован отряд операторов из числа офицеров командно-измерительного комплекса (КИК – ныне Главный испытательный космический центр Министерства обороны им. Г. С. Титова).

Бортинженер "Лунохода-1" Альберт Кожевников рассказывает:

«На наш НИП поступила телефонограмма с указанием отобрать людей, добровольцев, так сказать, в спецгруппу для работы с космической техникой. Для чего конкретно, где работать – из телефонограммы узнать нельзя было. Но магическая притягательность слов «космическая техника» сделала своё дело… Институту медико-биологических проблем, куда нас сначала направили, пришлось с нами крепко повозиться. У них самих, как мне показалось, не было опыта в части специфики нашей будущей работы, а отбор делать нужно.

Квалифицированные медицинские специалисты в течение месяца придирчиво оценивали наше общее физическое состояние, выносливость, возбудимость, долговременную и оперативную память, умение ориентироваться в пространстве, способность переключать внимание и быстро адаптироваться в неизвестных условиях и многое другое. И вот на наших глазах рождались тесты. Для начала прошлись по «тропе космонавтов». А тут и подоспела специфика – адаптивность зрения, цветоощущение, способность охватить одновременно много данных… Да, а для чего нас готовят, впервые услышал во время проверок. В самом общем виде… Но что такое луноход, узнал только во время встречи с Бабакиным».

Все кандидаты в экипажи, по нынешнему, "удалённых экипажей" прошли медкомиссию почти такую же, как реальные космонавты, а также теоретическое обучение. Кроме того, в программу подготовки входило автомобильное дело. Все будущие члены экипажа могли водить любые грузовики – ГАЗы, УАЗики, ЗИЛы и легкие, средние, тяжелые тягачи.

На последнем этапе подготовки были созданы три «профессиональные» группы. Одна – Ю. Ф. Васильев, А. Е. Кожевников, Н. Я. Козлитин, Л. Я. Мосензов и И. Л. Федоров – направлена в ОКБ им. С. А. Лавочкина, где полным ходом шли испытания бортовых систем лунохода.

Другая: В. Г. Довгань, Н. М. Еременко, Н. Н. Иванов, А. И. Калиниченко, Г. Г. Латыпов, В. М. Сапранов и В. И. Чубукин – водители лунохода – в Ленинградский ВНИИТрансмаш, возглавляемый А. Л. Кемурджианом, где уже было создано шасси лунохода. Третья – будущие штурманы экипажа: K.К. Давидовский и В. Г. Самаль – в Институт космических исследований, где в была сформирована оперативная группа от АН СССР под руководством Б. В. Непоклонова.

На территории НИП-10 под Симферополем, были созданы пункт управления и «лунодром». Здесь селенологи попытались воспроизвести участок лунной поверхности: срезали растительный слой, заменили его песчаным грунтом, вырыли воронки под «кратеры», затем весь участок покрыли евпаторийским ракушечником и покрасили в серо-чёрный цвет. Здесь и начались тренировки.

А. Кожевников: «Командиры и водители учились быстро оценивать обстановку. Надо было принимать решения на основании телеизображений, показаний приборов, данных телеметрии и коротких, односложных докладов штурмана и бортинженера.

Эти навыки надо было выработать заранее. Отрабатывались периодичность, ритм докладов командира, водителя, оператора, бортинженера.

О человеческом факторе при управлении «Луноходом» полковник медицинской службы Ю. А. Петров, руководитель медицинской бригады, сопровождавшей экипажи, сказал:

«Необходимо учитывать работу операторов в необычных сложных условиях. Значительна моральная ответственность людей, в чьих руках находится судьба огромного труда большого коллектива конструкторов и ученых: достаточно допустить одну грубую ошибку в технике управления луноходом, чтобы программа грандиозного эксперимента оказалась невыполненной. Эту нагрузку на нервы, сердце и мозговой центр трудно даже сравнивать с чем-то в наземных условиях – даже с разминированием».

Боевой расчёт 5-го НИИ полигона 10 ноября 1970 года произвёл пуск ракеты-носителя “Протон-К”, которая вывела автоматическую станцию “Луна-17” с самоходным аппаратом “Луноход-1” на траекторию полета к Луне. Командно-измерительный комплекс приступил к телеуправлению космическим аппаратом. В акватории Тихого и Атлантического океанов были выведены плавучие измерительные комплексы. Их экспедиции принимали телеметрическую информацию на этапах выведения и полёта ракеты-носителя.