Третий спутник.  Cоветские солнечные батареи на орбите

Третий Искусственный спутник Земли       Источники - книга «Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва», Изд-во РКК "Энергия", 1996 г. (Создание первых искусственных спутников Земли) и книга «Космонавтика СССР», М.: Машиностроение, Планета, 1986г. (Третий искусственный спутник Земли. Взлёт человечества).

Занимаясь созданием баллистических ракет дальнего действия и особенно межконтинентальной ракеты Р-7, Сергей Павлович Королев постоянно возвращался к идее практического освоения космоса. Его мечта приобретала реальные очертания и была близка к осуществлению. Состоявшиеся встречи С.П. Королева с ведущими учеными страны по различным направлениям науки, особенно по геофизике и астрономии, определили основные задачи исследований в космическом пространстве. 16 марта 1954 года состоялось совещание у академика М.В. Келдыша, где был определен круг научных задач, решаемых с помощью искусственных спутников Земли. Об этих планах поставили в известность Президента Академии наук СССР А.Н. Несмеянова.

27 мая 1954 года С.П. Королев обратился к Д.Ф. Устинову с предложением о разработке ИСЗ и направил ему докладную записку "Об искусственном спутнике Земли", подготовленную М.К. Тихонравовым, в которой давался подробный обзор состояния работ по ИСЗ за рубежом. При этом высказывалась основополагающая мысль о том, что "ИСЗ есть неизбежный этап на пути развития ракетной техники, после которого станут возможными межпланетные сообщения". Обращалось внимание на то, что за последние два-три года возросло внимание зарубежной печати к проблеме создания ИСЗ и межпланетным сообщениям. Заботились инициаторы работ по ИСЗ и о том, чтобы сообщить нужную информацию на этот счет и другим ответственным лицам, принимавшим решение, поскольку вопросы приоритета должны быть главным аргументом для всего последующего периода развития космонавтики. В августе 1954 года Совет Министров СССР утвердил представленные В.А. Малышевым, Б.Л. Ванниковым, М.В. Хруничевыми К.Н. Рудневым предложения по проработке научно-теоретических вопросов, связанных с космическим полетом.

Среди инициаторов постановки вопроса об ИСЗ постепенно зрела уверенность, что удастся добиться положительного решения. По указанию С.П. Королева сотрудник ОКБ-1 И.В. Лавров подготовил предложения по организации работ над космическими объектами. Докладная записка на эту тему, датированная 16 июня 1955 года, содержала многочисленные пометки С.П. Королева, которые позволяют судить о его отношении к отдельным положениям документа.

Важное значение для положительного решения вопроса имело совещание 30 августа 1955 года у председателя ВПК В.М. Рябикова. С.П. Королев шел на заседание к Б.М. Рябикову с новыми предложениями. По его заданию начальник сектора ОКБ-1 Е.Ф. Рязанов подготовил данные о параметрах космического аппарата для полета к Луне. Для этого были предложены два варианта III ступени ракеты Р-7 с компонентами топлива кислород - керосин и моноокись фтора - этиламины. Аппарат, доставляемый к Луне, должен был иметь массу 400 кг в первом варианте и 800-1000 кг-во втором. М.В. Келдыш поддержал идею создания трехступенчатой ракеты для исследования Луны, однако инженер-полковник А.Г. Мрыкин выразил озабоченность, что будут сорваны сроки разработки ракеты Р-7 и что разработка спутника отвлечет внимание от основных работ, и предложил отложить создание спутника до завершения испытаний ракеты Р-7. Постановление о работах по ИСЗ было принято 30 января 1956 года. Это Постановление предусматривало создание в 1957-1958 гг и выведение ракетой типа Р-7 неориентированного ИСЗ (объект Д) массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг.

Этим же Постановлением общее научное руководство и обеспечение аппаратурой для исследований возлагалось на Академию наук СССР; создание ИСЗ как специального носителя аппаратуры для научных исследований - на Министерство оборонной промышленности (головной исполнитель ОКБ-1); разработка комплекса системы управления, радиотехнической аппаратуры и телеметрических систем - на Министерство радиотехнической промышленности; создание гироскопических приборов - на Министерство судостроительной промышленности; разработка комплекса наземного пускового, заправочного и подъемно-транспортного оборудования - на Министерство машиностроения; проведение пусков - на Министерство обороны.

Разработку эскизного проекта ИСЗ поручили проектному отделу, руководимому С.С. Крюковым; научным консультантом стал М.К. Тихонравов. Над эскизным проектом работал сектор Е.Ф. Рязанова в составе И.В. Лаврова, В.В. Молодцова, В.И. Петрова, Н.П. Кутыркина, А.М. Сидорова, Л.Н. Солдатовой, М.С. Флорианского, Н.П. Белоусова, В.В. Носкова и др.

К июлю 1956 года эскизный проект был готов. Соответствующие проекты были разработаны смежными организациями. К моменту завершения проекта определился состав научных задач, решаемых спутником, что составило идейную основу новой разработки. С помощью спутника Д предусматривалось проведение научных исследований, включая измерение плотности и ионного состава атмосферы, корпускулярного излучения Солнца, магнитных полей, изучение космических лучей и т.д. Наряду с этими задачами планировалось получение данных, относящихся к созданию более совершенных ориентированных ИСЗ, в частности, по тепловому режиму спутника, торможению его в верхних слоях атмосферы и продолжительности обращения на орбите, особенностям движения относительно центра масс, точности определения координат и параметров орбиты, вопросам энергопитания бортового оборудования с использованием солнечных батарей. Поставленные задачи определили конструкцию головной части ракеты и космического спутника Д. Спутник имел герметичный корпус конической формы со сферическим днищем. На участке выведения спутник был защищен сбрасываемым кожухом. На поверхности спутника располагались жалюзи системы терморегулирования, состоящие из 16 отдельных секций, открывающих и закрывающих змеевики-радиаторы с помощью четырех электроприводов, управляемых системой электроавтоматики СТР. Кроме того, на поверхности спутника были смонтированы солнечные батареи (четыре секции на боковой поверхности, четыре - на верхнем и одна - на нижнем днище). На спутнике впервые была установлена система управления бортовым комплексом с автоматическим электронным программно-временным устройством и радиорелейным обменом данными "космический аппарат - Земля" о состоянии систем спутника по замкнутому контуру. В качестве основного компонента СУБК был применен логический автомат в виде единого электрического комплекса для обработки команд управления, формирования и выдачи команд в системы распределения электроэнергии и подрыва пиротехнических средств. Бортовые системы к логическому автомату подключались с помощью кабельной сети.

На Земле создавался комплекс средств, обеспечивающих получение информации, передаваемой со спутника, наблюдение за его орбитой, а также передачу необходимых команд на борт спутника. Такой комплекс должен был включать достаточно большое количество измерительных пунктов (до 15), размещенных на территории СССР. При чрезвычайно коротких сроках создания спутника для наблюдения за его полетом приходилось рассчитывать только на средства наблюдения, предназначенные для ракеты Р-7, ограничить время полезной работы спутника всего 7-10 сутками и не надеяться на достаточную точность измерений орбиты.

Такой заранее ограниченный подход оправдывался тем, что спутник Д был только предпосылкой для разработки ориентированного спутника (ОД), снабженного системой ориентации, сбрасываемой капсулой для доставки результатов исследований с орбиты на Землю и легкой малогабаритной аппаратурой.

К концу 1956 года выяснилось, что есть реальная угроза срыва намеченных планов по запуску ИСЗ типа Д из-за трудностей создания научной аппаратуры и более низкого удельного импульса тяги в пустоте двигателей ракеты Р-7 (304 вместо 309-310 кгс-с/кг по проекту). Правительством был установлен новый срок запуска - апрель 1958 года. В связи с этим ОКБ-1 внесло предложение о запуске простейшего спутника массой порядка 100 кг в апреле - мае 1957 года, до начала Международного геофизического года (июль 1957 года).

 

Работы по подготовке к запуску спутника типа Д шли своим чередом. Для запуска спутника на базе ракеты Р-7 была разработана ракета 8А91 с некоторым форсированием тяги двигательных установок, в том числе и управляющих двигателей. Ракета-носитель 8А91 имела стартовую массу 268,6 т (на 5,9 т меньше, чем ракета Р-7) и измененную циклограмму работы двигателей всех блоков.

Материальную часть РН и спутника изготавливал завод 88 в 1957 году и в I квартале 1958 года. В процессе изготовления спутника Главный конструктор пришел к выводу о необходимости организации внутри опытного завода специализированного космического производства.

Экспериментальная отработка спутника типа Д была идентична по объему и содержанию экспериментальной отработке спутника ПС-1. Подготовка спутника на технической позиции происходила в апреле 1958 года, при этом особое внимание уделялось проверке впервые примененных солнечных батарей, Первый пуск РН 8А91 со спутником типа Д был произведен 27 апреля 1958 года, но спутник не вышел на орбиту из-за аварии РН по причине возникновения продольных колебаний. После анализа этой аварии было решено проводить дросселирование двигателей в конце полета I ступени, 15 мая 1958 года состоялся успешный пуск РН 8А91 № Б1-2: третий ИСЗ массой 1327 кг , вышел на орбиту, близкую к расчетной, и просуществовал до 6 апреля 1960 года, т.е. в течение 692 суток, более чем в два раза превысив расчетное время. Разработка конструкции, изготовление и запуски ракет-носителей с ПС-1, ПС-2 и Д положили начало развитию принципиально новой техники в нашей стране - созданию космических аппаратов и ракет-носителей.

В работах по экспериментальной и летной отработке спутников ПС-1, ПС-2 и Д активное участие принимали К.Д. Бушуев, Э.И. Корженевский, Г.Г. Болдырев, О.Г. Ивановский, Н.П. Белоусов, Е.Ф. Рязанов, В.А. Яздовский, В.Е. Романов, З.И. Круглякова, Г.Ю. Максимов, А.А. Ржанов, А.М. Сидоров, В.С. Градусов, О.И. Мамочкин, Н.Г. Сидоров, О.В. Сургучев, Г.А. Фадеев, Ю.А. Богданович, В.В. Эстрович, Ю.Д. Силаев, М.Я. Клейменов, В.М. Арсентьев, Ю.П. Ильин, И.А. Ростокина, А.А. Симонова, А.И. Осташев, Н.П. Голунекий, К.П. Симагин, Е.В. Шабаров, А.Н. Вольцифер, Б.Е. Гуцков, Ю.С. Карпов, В.К. Шевелев, М.В. Краюшкин. Всеми испытаниями РН и спутника на технической позиции руководил Б.Е. Черток, а на стартовой позиции - Л. А. Воскресенский и Е.В. Шабаров, от завода испытания обеспечивал Ф.А. Цыганов.

Запуск первых искусственных спутников Земли показал, что летательные аппараты могут в течение длительного времени функционировать в космическом пространстве, однако для решения конкретных задач межпланетных полетов необходимо иметь ракету-носитель, способную вывести на орбиту искусственного спутника Земли не только космический аппарат, но и разгонную ступень, которая обеспечивала бы старт его с околоземной орбиты и вторую космическую скорость (более 11,2 км/с). Постановлением от 20 марта 1958 года предусматривалась разработка лунной станции и трехступенчатой ракеты 8К72 на базе ракеты Р-7 с целью достижения второй космической скорости и доставки лунной станции на Луну (первый вариант) или облет ею Луны (второй вариант), Время на проектно-конструкторскую разработку, изготовление и отработку было минимальным: нужно было сохранить приоритет СССР в освоении космоса и исследовании Луны. - Эскизный проект третьей ступени ракеты Р-7, названной блоком Е, был выпущен в 1958 году. Ракетный блок Е имел начальную массу 8 т, массу полезной нагрузки 350-450 кг, тягу двигателя 5 тс и компоненты топлива кислород-керосин, Стабилизация блока Е осуществлялась специальными соплами на отработанном газе (после турбонасосного агрегата) по командам автономной системы управления. Впервые предусматривалось поперечное деление ступеней ракеты с запуском двигателя в условиях космического пространства.

«Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва», Изд-во РКК "Энергия", 1996 г.

 

Коллективы КБ С. П. Королева и смежных организаций, вдохновленные успехом, интенсивно готовили к полету третий спутник, более сложный по конструкции. На его борту намечалось разместить 12 различных научных приборов для исследования Вселенной и околоземного космического пространства. 15 мая 1958 года этот спутник начал свою научную вахту в небе планеты. Он уже весил 1327 кг. Масса одной только научной и измерительной аппаратуры вместе с источниками питания составляла 968 кг. "Потяжелели" и научные задачи, которые решал спутник. Он был первой в космонавтике настоящей научной станцией, плодотворно работавшей почти год на околоземной орбите. Научная аппаратура позволила исследовать очень широкий круг геофизических и физических проблем, решение которых было необходимо для практического использования космического пространства в интересах науки и экономики.

Одним из важнейших научных результатов, полученных при исследовании космического излучения,стало открытие внешнего радиационного пояса нашей планеты. Было показано также, что внутренний экваториальный пояс в околоземном космосе состоит из протонов больших энергий: в десятки и сотни электрон-вольт. Интересные данные по частицам малых энергий позволили лучше понять природу полярных сияний. Обнаружены кратковременные и быстрые изменения земного магнитного поля. Благодаря этому удалось подтвердить гипотезу о существовании так называемых токовых систем верхних слоев атмосферы.

Наблюдение за скоростью торможения третьего спутника дало возможность установить, что плотность верхней атмосферы (выше 200 км) значительно большая, чем это считалось раньше. Непосредственные измерения позволили выяснить распределение давления и плотности верхних слоев атмосферы до высоты 500 км. Впервые были определены величины концентрации электронов до высоты 1000 км. В совокупности с данными о распространении радиоволн передатчика "Маяк" эти результаты легли в основу "модели" околоземного космического пространства, необходимой и для прогресса самой космонавтики.

Интересно отметить, что третий спутник снял страх перед метеоритной бомбардировкой. Она оказалась не столь уж опасной.

Важным инженерным достижением полета третьего спутника, безусловно, стала небывалая длительность работы всей аппаратуры.

«Космонавтика СССР», М.: Машиностроение, Планета, 1986г.

В начало страницы