БИТВА ЗА ЛУНУ

В.Ф.ГЛАДКИЙ

Вымпел с надписью "СССР сентябрь 1959 г", доставленный на поверхность Луны космическим аппаратом "Луна-2"

Полеты первых спутников в 1957 г. потрясли воображение землян, физически ощутивших малость своей уникальной планеты. Причем приоритет в их выведении принадлежал стране, техника которой традиционно считалась многими отсталой. Мир, утомленный гонкой вооружений, внезапно изменился. По словам поэта А. Твардовского "Спутники все смешали и спутали, все вдруг устарело и стало меньше". Такой неожиданный успех их полетов, умело использованный пропагандой для демонстрации научно-технического прогресса, "достигнутого трудящимися первой страны победившего социализма", превратил космос в арену идеологической борьбы сверхдержав.

Спохватившиеся американцы, видевшие себя недосягаемыми в технологии производства, решили перехватить инициативу в набиравшей размах пропагандистской войне. В спешном порядке приступили к созданию ряда легких целевых носителей для быстрого осуществления прорыва в дальний космос посредством направления на Луну маленького аппарата, названного "Пионером", массой всего шесть килограмм. Имея возможность идти по недоступному для нашей страны пути микроминиатюризации его аппаратуры, они сочли целесообразным разрабатывать указанные носители на основе армейских одноступенчатых ракет средней дальности: "Тор"и "Юпитер". Планировали уже в августе 1958 г. оснастить их дополнительными небольшими твердотопливными ступенями простейшей конструкции, движение которых стабилизировалось вращением относительно продольной оси.

Отличавшийся дальновидностью главный конструктор СП. Королев воспользовался сложившейся ситуацией для превращения своей чрезмерно громоздкой, а потому бесперспективной двухступенчатой межконтинентальной боевой ракеты Р-7 в универсальный носитель. При содействии академика М.В. Келдыша он добился в начале весны этого года разрешения Н.С. Хрущева на создание для нее третьей ступени и запуска лунных аппаратов с целью сохранения достигнутой) приоритета в освоении космического пространства. Добровольно взвалив на свои широкие плечи такую ответственность, он смело вступил в беспрецедентное негласное соревнование с американцами по диктуемой ими программе, сводившейся к тому, кто первым пролетит мимо Луны, затем достигнет ее поверхности или облетит вокруг нее. Успех в нем определялся, в сущности, тем, кто раньше создаст нужные для этого носителя, в частности, дополнительные ступени. Конструкции же самих лунных аппаратов придавалось второстепенное значение. Поэтому Королев делал их подобными первым спутникам. Только насыщались они большим числом приборов, предназначенных для получения информации о свойствах космического пространства, интересовавших соискателей ученых степеней в Академии наук.

Компоновалась третья ступень Р7 (со стартовой массой восемь тонн) П.Ермолаевым, И.П. Фирсовым, В.М. Протопоповым, Н.А. Задуминым. Устанавливали потребную прочность всех частей такого носителя мы с О.Д. Жереби-ным, а обеспечивали ее Э.И. Корже-невский и О.И. Малюгин. Чертежи выпускались подразделениями А.Д. Гуль-ко и А.Н. Вольцифера. Основой этой ступени являлся жидкостной двигатель тягой 5 тс, разработку которого вело КБ С.А. Косберга при участии двигателис-тов нашего КБ М.В. Мельникова, И.И. Райкова. Б.А. Соколова.

Значительное увеличение массы ракеты потребовало усиления некоторых элементов второй ступени и повышения грузоподъемности ракеты. Обеспечивалось оно, главным образом, повальным ее облегчением, которое щедро поощрялось главным конструктором. Работали в бешенном темпе. При этом Королев с большим неудовольствием встречал любые изменения, вносимые компоновщиками в конструкцию третьей ступени, приводившие к задержке ее изготовления. Лично разбирался в обоснованности их. Обычно вечерами у своего зама по конструкции СО Охап-кина, причем в присутствии множества руководителей подразделений. Начинал каждый разбор с осмотра своего бывшего кабинета. Подходил к портрету В.И. Ленина, медленно поднимался на стул и поправлял его положение, напоминая Сергею Осиповичу: - "Периодически это следует проделывать !" Все молча стояли, наблюдая за его действиями. После посещения малого рабочего кабинета опускался в кресло у торца широкого и длинного стола. Когда начальник проектного отдела, докладывавший о необходимом изменении конструкции одного из узлов, заявил, что не может гарантировать отсутствие неожиданностей и по результатам его испытаний, он остановил его.

- Если бы здесь не было неожиданностей, я бы не пошел в ракетную технику или ушел бы из нее лет десять назад! Заставил его бежать в другой корпус за каким-то графиком, на который в конечном счете и не глянул: - Цифры мне покажите! Цифры! Выражение его лица менялось в зависимости от отношения к выступавшим. Быстрота перехода от гнева к доброжелательству и наоборот выдавала человека хорошо владеющего своими эмоциями. Соответственно изменялась и реакция присутствующих. Замечания первого зама В.П. Мишина в защиту вводимых изменений встречал с кислым видом, а реплики Охапкина одобрил: -"Помнишь, как у нас в авиации …" На осторожное замечание руководителя конструкторской группы Г.А. Фадеева о нереальности устанавливаемого им срока выпуска новых чертежей узла сердито посмотрел на него. - Вы что, боитесь трудностей? Зачем тогда пришли работать а наше КБ? Правительство предоставило ему огромную власть. Он мог непосредственно обращаться к министрам и членам ЦК и даже Политбюро. В его распоряжении находились сравнительно большие финансовые и материальные ресурсы, которыми он искусно оперировал. Контролируемый им поток заслуженных и незаслуженных наград и представлений к воинским званиям за запуск спутников обеспечил ему взаимопонимание с руководителями нужных ведомств, предприятий и организаций. Росту его рейтинга епособетвовало посещение Н.С. Хрущевым, К.Е Ворошиловым и СМ. Буденным для вручения орденов и медалей сотрудникам КБ его завода и выступление Никиты Сергеевича на митинге в сборочном цехе, в котором он долго убеждал нас в необходимости развития химической промышленности.

"Луна-2" - первое рукотворное тело, достигшее Луны

Несмотря на героические старания всех участников проекта, осознававших его историческую значимость, опередить американцев, выполнявших все работы по плану, мы не смогли. Не хватило одного месяца. Но, к счастью, первый пуск их носителя "Тор-Эйбл" оказался аварийным, что позволило нам выйти на старт за полмесяца до их следующей попытки. К этому времени третья ступень была уже отработана и как следует, а в надежности ракеты Р7 никто из нас не сомневался. Однако совершенно неожиданно на 87 секунде полета она рассыпалась. Пуск превратился в потрясающей красоты фейерверк из разлетавшихся в разные стороны второй ступени и четырех ускорителей. С трудом выяснили, что последние оторвались в результате колебаний конструкции резонансного характера с частотой десять циклов в секунду в направлении действия тяги двигателей. К великому огорчению определить как при этом вели себя системы ускорителей, а следовательно, и причину указанных колебаний было невозможно. Испытатели сняли (в процессе облегчения ракеты) с них все датчики. Единственное предположение о неустойчивости работы их двигателей главный конструктор В.П. Глушко отвергал, ибо она проявлялась только с высокими частотами.

Вопрос о том почему такие колебания не наблюдались при предыдущих пусках ракет Р-7 со спутниками был закрыт заявлением о их зависимости от массы объектов, располагаемых на второй ступени. Ведь спутники были более чем на порядок легче третьей ступени.

Требовалось ставить на ускорители нужные датчики и повторить пуск ракеты. Терять еще одну машину и дефицитное время. Естественно, что выступать с таким заключением на Госкомиссии Сергей Павлович не захотел. Ей следовало докладывать о мероприятиях, исключавших повторение подобной аварии. Тогда мы с С.С. Лавровым (начальником расчетно-теоретического отдела) предложили уменьшить вдвое усилия в связках ускорителей путем снижения тяги их двигателей в соответствующей точке траектории. Это вселяло и какую-то надежду на его успех.

На этот раз оба носителя (наш и американский) стартовали одновременно. И оба, увы, снова неудачно. Ракета Р7 опять рассыпалась, только уже на 104 секунде полета. Датчики показали, что ее ускорители колебались на расположенных в их вершинах связях со второй ступенью как на пружинах. Причем резонансный характер носили колебания и тяги их двигателей, и давления окислителя в длинных трубопроводах. Это свидетельствовало о неустойчивости функционирования на упомянутой частоте силовой установки (состоявшей из самого двигателя и системы подачи топлива) в составе упругой конструкции ускорителя. И именно ускорителя, ибо вторая ступень и тяга ее двигателя не колебались. Однако данная версия не находила понимания, поскольку никто не мог объяснить механизм ее возникновения, то есть, ответить на вновь реанимированный вопрос: почему это явление не наблюдалось раньше? Ведь частота колебаний ускорителей на всех ракетах (и со спутниками, и с боевыми головками) была одинаковой. Она плавно росла с пяти до десяти циклов в секунду по мере выгорания топлива и не зависела от массы второй ступени. В результате заседания аварийной комиссии зациклились на выяснении, какие колебания появились раньше - тяги или конструкции? Яйцо или курица? Одни утверждали, что любая конструкция может совершать резонансные колебания только под действием силы. В данном случае - пульсации тяги. Другие придерживались противоположной позиции, то есть, считали, что пульсация тяги обусловливается колебаниями инерционного давления окислителя в длинном трубопроводе, вызванного колебаниями ускорителя. Взаимопонимание не достигалось, поскольку все в отдельности были правы. Такое состояние неопределенности не устраивало главного конструктора, знавшего, что американцы демонстративно приурочили свою следующую попытку запуска "Пионера" к октябрьскому празднику. И он обратился за помощью к Келдышу, который направил к нам видного ученого в области механики академика Ю.А. Ишлинс-кого и занимавшегося проблемами автоматики и управления академика Б.Н. Петрова в качестве арбитров.

Королев лично вводил их поодиночке в курс дела, вызывая лишь меня для показа очень сложной математической модели пакетной конструкции ракеты и её динамических характеристик. Ознакомившиеся с материалами академики убедились в реальности непонятно по какой причине возникшей несовместимости двигательной установки с конструкцией ускорителя на фиксированной частоте. И начался поиск этой причины с анализа всех изменений, внесенных в конструкцию на последних двух машинах. Прибывший позднее Келдыш интересовался лишь формой колебаний ступеней в момент разрушения ракеты. Она отличалась тем, что ускорители двигались попарно в про-тивофазе (в противоположных направлениях) при неподвижной второй ступени. Я посоветовал Королеву приостановить пуски до решения этой новой для науки проблемы и не пытаться отделаться усилением связей ускорителей. Расчеты говорили о том, что облегчение элементов корпусов ускорителей и второй ступени не могло повлиять на параметры их колебаний. Поэтому все сосредоточили внимание на изменениях, реализованных в двигательной установке, рассмотрением которых занимался Петров. Их анализ затруднялся отсутствием математического описания ее динамических свойств. Посему объяснить последствия каждого из них приходилось их авторам. Доказывать непричастность к авариям ракеты своего двигателя прибыл Глушко. Узнав об этом, пришел на заседание и сам Королев. Принимать участие в выявлении указанных свойств двигательной установки в целом Валентин Петрович категорически отказался, мотивируя тем, что в его КБ нет соответствующих специалистов. Не захотел он находить их и экспериментально на своем огневом стенде из-за невозможности помещения на нем штатных трубопроводов и необходимости изготовления для этого специального пульсатора давлений.

Такая безучастная позиция одного из основных разработчиков ракеты породила у членов комиссии чувство безысходности создавшегося положения. Все невольно посмотрели на сидевшего в стороне Сергея Павловича. А он встал, и не проронив и слова, удалился. Выйдя на минутку из комнаты, я увидел его медленно прохаживающимся по совершенно пустому коридору. В КБ его боялись все. Даже замы главного конструктора прежде чем открыть дверь его кабинета интересовались у секретарши настроением хозяина. Заметив среди принесенных одним из начальников отдела бумаг грязноватый график, он как-то тихо спросил его: "Вы уважаете наше КБ? Хорошо! Вы уважаете свою работу? А га! - стукнул кулаком по столу -Так значит Вы совершенно не уважаете своего главного конструктора!" Но особенно избегала случайных встреч с ним молодежь, поскольку от его внимания не ускользал и се внешний облик. Когда он был не в духе, срывал погончики с плащей стиляг, которых не переносил органически. Гнал их в парикмахерскую стричь бороды, а девушек в брюках просил покинуть помещение КБ. Когда бывал в духе, мог, наоборот, похвалить за приятного цвета костюм или красивую рубашку. При наличии свободных мест в машине подсаживал кого-нибудь, спрашивая: кому со мной по пути? Однажды подобрал поднявшего руку попутчика и по дороге в Москву. Тот, выйдя из машины, протянул ему купюру. Он посмотрел на него сердито: "Мало"! Самодовольный молодой человек удвоил плату: -"Хватит?" Королев взял ее и передал шоферу.

Он остановил меня.

- Что же теперь будем делать?

Пожав плечами, я ответил, что без математической модели двигательной установки - ничего. Вечером получил указание его первого зама В.П. Мишина выступить с докладом о проблеме и уравнениях колебаний ракеты на проходившей в келдышевском отделении Академии наук конференции по баллистике, на которую он пригласил двига-телистов НИИ-1. Один из них, а именно М.С. Натанзон, вскоре составил требуемые уравнения и предложил способ устранения неустойчивости системы пучем гашения колебаний давления окислителя введением специального демпфера, встроенного в его трубопровод. Совместно с группой А.П. Разыг-раева он подобрал параметры такого демпфера, а сектор А.Н. Вольцифера спроектировал его конструкцию. Проблема была решена и ученые институтов приступили к ее теоретическому осмысливанию.

"Луна-3" впервые сфотографировала обратную сторону Луны

Математическая модель двигательной установки позволила мне найти и ответ на остановившую пуски ракеты загадку. Творцами последней невольно оказались конструкторы нашего КБ. Пользуясь тем, что фактическое давление гидроудара в трубопроводе окислителя при запуске двигателя оказалось ниже расчетного, они его облегчили. В итоге частота упругих колебаний этого трубопровода уменьшилась до десяти циклов в секунду и попала в область частот колебаний ускорителя. В момент их совпадения наступало резонансное повышение уровня колебаний и давления в трубе, а следовательно, и тяги двигателя, сопровождаемое изменением их фазы в сторону усиления колебаний ускорителя и система корпус ускорителя - двигательная установка быстро раскачивалась.

Конфузиться и бросать на свои плечи тень ответственности за две аварии носителя возвратом к старой (случайно оказавшейся оптимальной) конструкции этого трубопровода начальник конструкторского отдела СО. Охапкин не пожелал. А руководство КБ с неудовольствием отмахнулось репликой: " Все это надо было делать раньше". Вопрос был похоронен, а демпфер прочно вошел в состав жидкостных двигательных установок наших ракет.

Американцы не испортили праздник Королеву, а, наоборот, укрепили его уверенность в успехе. Их "Пионер" смог одолеть всего полторы тысячи километров и они решили осуществлять следующую попытку его запуска, намеченную на начало декабря, уже с помощью другого носителя.

Подготовка к старту ракеты Р7 велась днем и ночью. Времени было мало, но Сергей Павлович многократно и тщательно проверял работоспособность всех ее систем. Провел даже огневые стендовые испытания ускорителя с демпфером. Причем с имитацией жесткости его связей со второй ступенью, без которой такие испытания выглядели совершенно бесполезными.

Напряжение в этой заочной дуэли приближалось к пику. Когда наш самолет со специалистами, летевшими на старт, задержали по пути в Байконур из-за непогоды, Королев не выдержал и десяти минут. Прямо с диспетчерской аэродрома дозвонился аж до министра гражданской авиации и добился разрешения на продолжение полета под свою личную ответственность. В бункере стартовой позиции больше всех, казалось, волновались академики, чувствовавшие и свою ответственность за исход пуска. Особенно Келдыш, который даже закурил в неположенном месте. При этом угостил сигаретой рядом стоявшего молодого инженера Б.П. Сот-скова, постеснявшегося делать ему замечание своим отказом. Когда тот перешел в другую комнату, дежурный офицер режима отобрал у него пропуск и отправил в комендатуру. Доложили главному конструктору, который обычно не давал в обиду здесь на полигоне своих сотрудников. Крепил их авторитет. Немедленно по громкой радиосвязи, транслировавшейся по всем объектам, прозвучала команда подняться Сот-скову на третью ступень ракеты. И офицер мгновенно вернул ему пропуск и отвез в центр управления пуском.

Последний успели все же провести раньше американцев. Ускорители сработали нормально, но, к огромному огорчению, полет второй ступени завершился аварией из-за производственного дефекта. Невзирая на все старания, он не был своевременно обнаружен испытателями. Два дня члены Госкомиссии сидели на иголках. В назначенный срок "Пионер" был выведен в космос, однако вследствие преждевременного выключения двигателя ракеты "Юпитер", он не набрал нужной для прохождения около Луны скорости. Американцы сникли. Убедились в непригодности своих носителей для выполнения даже чисто приоритетной программы покорения Луны. Приступили к созданию силами HACA (национального управления по аэронавтике) нового носителя на основе межконтинентальной ракеты "Атлас". И вот, наконец, 2 января 1959 г. станция "Луна-1" (массой 360 кг) промчалась на расстоянии 5000 км от Луны. Немного дальше, чем планировалось, но и такой "первый межпланетный полет советской космической ракеты" свидетельствовал всему миру о "гигантском научно-техническом прогрессе" страны, причем накануне 21 съезда КПСС, что обрадовало Н.С Хрущева. Американцы усилили через два месяца это достижение Королева своим последним пуском "Пионера-4" , поскольку он смог пройти мимо Луны лишь в 60500 км.

Задача попадания в Луну являлась для них еще более сложной, ибо ее решение требовало высокой точности выведения аппарата, трудно достижимой при использовании твердотопливных ступеней простейшей конструкции. Обеспечение же движения "Луны-2" по траектории, рассчитанной С.С Лавровым и Е.С Макаровым, с помощью нашей третьей ступени не составляло проблемы для главного конструктора системы управления Н.А. Пилюгина.

Хотя контрольные испытания всех систем носителя проводились уже без спешки, в спокойной обстановке, его пуск 18 июня 1959 г. оказался неудачным. Снова подвела вторая ступень ракеты.

Обычно Сергей Павлович с большим нетерпением ожидал информацию о причинах аварий. Обижался, когда получал ее чуть ли не последним и нередко от других главных конструкторов или военных. Потому решил создать у телеметристов специальное подразделение по первичному анализу показаний всех датчиков.

Организацию его поручил А.Н. Стрельченко, оставившего кресло секретаря парткома КБ.

Наведи там порядок! А то испытатели топчут сапогами уникальные материалы!

Подготовка следующей машины велась весьма тщательно. Главный конструктор следил за всеми действиями испытателей, которые в его присутствии работали четко и напряженно. Все повсюду занимались каким-то делом. Иначе и не могло быть! Заметив блуждавшую по объектам группу нарядившихся в белые парусиновые костюмы начальников отделов НИИ-88, приглашенных им на ее пуск, он велел Лаврову и мне придумать каждому какое-нибудь задание, чтобы зря здесь не шатались. Получив их, они, не дожидаясь старта, быстро по-одиночке ретировались в Москву.

Состоялся старт 12 сентября 1959 г. Доставка на Луну вымпела СССР открыла "новую эру в завоевании человечеством космического пространства: впервые в истории был осуществлен полет с Земли на другое небесное тело". Затем 4-го октября последовал пуск станции "Луна-3", которая облетела вечную спутницу нашей планеты и передала на Землю изображение ее обратной, невидимой стороны. На этом и завершилась первая соревновательная стадия освоения Луны и началась планомерная научно-исследовательская.