1954–1957
Создание и запуск первых искусственных спутников Земли

16 марта 1954 г. состоялось совещание у 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 г. С.П. Королев обратился к министру оборонной промышленности Д.Ф. Устинову с предложением о разработке ИСЗ и направил ему докладную записку «Об искусственном спутнике Земли», подготовленную М.К. Тихонравовым. В ней давался подробный обзор состояния работ по ИСЗ за рубежом. При этом высказывалась, можно сказать, 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: вопросы приоритета должны быть главным аргументом в течение всего последующего периода развития космонавтики.

В августе 1954 г. Совет Министров СССР утвердил представленные В.А. Малышевым, Б.Л. Ванниковым, М.В. Хруничевым и К.Н. Рудневым предложения по проработке научно-теоретических вопросов, связанных с космическим полетом.

По заданию С.П. Королева Е.Ф. Рязанов подготовил данные о параметрах космического аппарата для полета к Луне. Для этого исследовались два варианта третьей 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 в лунном варианте, а инженер-полковник А.Г. Мрыкин выразил озабоченность насчет соблюдения сроков разработки ракеты Р-7, считая, 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 г. Этим постановлением предусматривалось 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. Срок первого пробного пуска объекта «Д» устанавливался в 1957 г.

К июлю 1956 г. эскизный проект спутника был готов и определился состав научных задач, решаемых спутником. С помощью объекта «Д» предусматривалось проведение научных исследований, включая измерение плотности, 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 космического объекта «Д». Сбрасываемый защитный кожух состоял из трех отдельных частей – переднего малого конуса и двух полуоболочек, которые в момент отделения конуса разбрасывались в разные стороны пружинными механизмами и освобождали антенны, устанавливавшиеся в рабочее положение с помощью своих механизмов. На поверхности спутника располагались жалюзи системы терморегулирования, состоящие из 16 отдельных секций, открывающих и закрывающих змеевики-радиаторы с помощью четырех электроприводов, управляемых системой электроавтоматики. Кроме того, на поверхности спутника были установлены солнечные батареи (четыре секции на боковой поверхности, четыре на верхнем днище и одна – на нижнем днище).

К концу 1956 г. выяснилось, что есть реальная угроза срыва намеченных планов по запуску ИСЗ типа «Д» из-за трудностей создания научной аппаратуры и более низкого по сравнению с расчетным удельного импульса тяги двигателей ракеты Р-7. Правительством был установлен новый срок запуска – апрель 1958 г.

Чтобы не упустить время, ОКБ-1 внесло предложение о запуске простейшего спутника массой порядка 100 кг в апреле – мае 1957 г. – до начала Международного геофизического года (июль 1957 г.). В связи с новым предложением ОКБ-1 15 февраля 1957 г. было принято постановление, предусматривающее выведение простейшего неориентированного спутника Земли (объект «ПС») на орбиту, проверка возможности наблюдения за «ПС» на орбите и прием сигналов, передаваемых с объекта. Разрешалось выведение двух спутников с использованием двух ракет Р-7 (8К71) с минимальными доработками. Запуск спутников разрешался только после одного-двух пусков ракеты Р-7 с положительными результатами.

Простейший спутник ПС-1 представлял собой герметичный контейнер сферической формы диаметром 580 мм. Его корпус состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенных между собой 36 болтами. Блок электропитания, состоящий из трех батарей серебряно-цинковых элементов, был создан в Институте источников тока под руководством Н.С. Лидоренко. В состав аппаратуры ПС-1 входили также дистанционный переключатель, вентилятор системы терморегулирования, сдвоенное термореле и контрольные термо– и барореле.

Радиопередатчик мощностью 1 Вт периодически излучал сигналы длительностью 0,4 с попеременно на волнах длиной 7 и 15 м. Источники энергопитания были рассчитаны на беспрерывную работу в течение двух недель. Общая масса ПС-1 составила 83,6 кг. Изготовление первого ИСЗ было настолько срочным, что работа производственников и конструкторов происходила одновременно.

Экспериментальная отработка спутника подтвердила высокую надежность его конструкции и аппаратуры, что позволило принять решение о его запуске.

Запуск ракет с первым искусственным спутником Земли осуществлялся в соответствии с «Программой проведения пробных запусков простейших неориентированных ИСЗ (объект «ПС») с помощью изделия 8К71ПС», утвержденной Д.Ф. Устиновым, В.Д. Калмыковым, А.Н. Несмеяновым, В.М. Рябиковым, М.И. Неделиным.

Пуск ракеты с первым ИСЗ состоялся 4 октября 1957 г. в 22 часа 28 минут по московскому времени (это был пятый пуск ракеты Р-7). 2-я ступень ракеты со спутником вышла на орбиту с перигеем 223 и апогеем 950 км и временем одного оборота вокруг Земли 96,2 мин. Спутник находился на орбите до 4 января 1958 г., совершив 1440 оборотов, центральный блок ракеты совершил 882 оборота вокруг Земли и вошел в плотные слои атмосферы 2 декабря 1957 г.

Полет первого спутника Земли получил ошеломляющий мировой резонанс. Сигналы со спутника можно было принимать на обычный коротковолновый радиоприемник. Практически вся мировая пресса говорила об этом событии.

10 октября 1957 г. по личной просьбе Н.С. Хрущева было принято решение о срочной подготовке и запуске нового спутника Земли к 40-летию Октябрьской революции. Планировалось жестко закрепить специальную раму с кабиной, в которой находилось подопытное животное, герметичный корпус первого спутника с радиопередатчиком и отдельно прибор для исследования ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца. Спутник закрывался головным обтекателем, сбрасываемым в конце активного участка полета.

Для передачи на Землю значительно большего объема информации использовалась доработанная многоканальная система «Трал», которая устанавливалась на ракете. По предложению руководителя КБ МЭИ А.Ф. Богомолова эта телеметрическая система после активного участка траектории с помощью специального программного устройства переключалась на передачу информации с систем спутника во время его орбитального полета.

Экспериментальная отработка спутника ПС-2 по объему работ была аналогична работам по спутнику ПС-1, за исключением того, что не проводилась отработка процесса отделения спутника от ракеты-носителя, так как спутник ПС-2 в полете от нее не отделялся. Герметичность спутника проверялась в барокамере, макетирование происходило одновременно со сборкой штатного образца, на работоспособность были испытаны все служебные системы и научная аппаратура спутника, а также тщательно проверена кабина и система автоматики кормления собаки.

После окончания всех проверок кабина была передана медицинской группе для установки источников питания, пищи и посадки животного. После установки в кабину источников питания выявилось искрение при малейших ее толчках, оказалось, что электрическая схема кабины была сделана однопроводной, клеммы батарей не изолированы, а кабельная сеть изготовлена с применением металлической экранной оплетки. Пришлось все это исправлять.

Подготовка ракетно-космического комплекса на стартовой позиции происходила без замечаний. Пуск ракеты Р-7 ПС N М1—2ПС был произведен 3 ноября 1957 г. в 7 час. 22 мин. по московскому времени. Спутник совершил 2570 оборотов вокруг Земли и прекратил существование 14 апреля 1958 г. По орбите ИСЗ впервые совершило полет живое существо – собака Лайка.