Константин Циолковский – Сергей Королев – Юрий Гагарин

С самого своего возникновения космонавтика быта предметом особой национальной гордости россиян. Как древние обитатели степей превозносили своих коней, а жители приморских стран – свои корабли, так советские люди справедливо почитали свою космическую технику. Ведь недаром русский мыслитель Циолковский первым из землян всерьез задумался об исследовании космического пространства, недаром первая ракета, поборовшая земное притяжение, была разработана русскими конструкторами во главе с Королевым, а первым человеком, поднявшимся на космическую орбиту, стал наш соотечественник Юрий Гагарин. Значит, было в этой тяге к внеземным просторам что-то очень созвучное русскому характеру и русской душе, раз дано быть России сделаться первой космической державой и успехом этим еще раз утвердить свой статус великой страны.

КОНСТАНТИН ЦИОЛКОВСКИЙ

Константин Эдуардович Циолковский родился в сентябре 1857 г. в селе Ижевском Рязанской губернии, где его отец служил лесничим. В 1879 г. он сдал экстерном экзамены на звание учителя народного училища, а в 1880 г. был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии. Позже он перебрался в Калугу, где и прожил до самой смерти.

Все свободное время Циолковский посвящал научным опытам. В своей квартире он устроил маленькую лабораторию, где проделывал множество экспериментов. В средине 1880-х гг. окончательно определилась сфера научных интересов Циолковского – он решил посвятить себя разработке летательных аппаратов. «В 1885 г., имея 28 лет, – писал он, – я твердо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат». Результатом его исследования в этой области стало сочинение «Теория и опыт аэростата», в котором было дано научно-техническое обоснование конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. Несмотря на оригинальность, проект Циолковского, отправленный в воздухоплавательный отдел Русского технического общества, не заинтересовал его членов и остался нереализованным. Такая же судьба ждала в будущем большинство его разработок. В 1893 г. Циолковский выпустил небольшую брошюру «Аэростат металлический управляемый».

В начале 1990-х гг. у Циолковского возник интерес к летательным аппаратам тяжелее воздуха. В 1891 г. он опубликовал работу «К вопросу о летании посредством крыльев», а в 1894 г. появилась статья Циолковского «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина». Здесь он сделал попытку путем расчетов определить основные летные характеристики аэроплана для установившегося горизонтального полета. Для своего времени это была очень содержательная работа, но более популярного, чем научного характера. Не ограничиваясь теоретическими рассуждениями, Циолковский соорудил у себя дома в Калуге самодельную воздуходувную (аэродинамическую) трубу (первую в России!) и провел здесь много экспериментов по определению сопротивления тел различной формы. В 1900 г., получив небольшое денежное пособие от Академии наук, он создал аэродинамическую трубу большей мощности с аэродинамическими весами. К сожалению, результаты экспериментов Циолковского не были своевременно опубликованы и потому не оказали никакого влияния на развитие авиации. Многие закономерности, им впервые установленные, были обнаружены потом другими учеными.

Однако главным образом имя Циолковского связывается теперь с развитием теории реактивного движения (ракетодинамикой), основы которой он заложил. Первая его статья на эту тему «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 г. в журнале «Научное обозрение». В этом труде Циолковский впервые в истории предложил использовать ракету для исследований космических пространств и межпланетных полетов. Он первый задумался над вопросами: каковы основные законы, управляющие движением ракеты, заметно меняющей в процессе полета свою массу? Как рассчитать скорость полета реактивного аппарата? Как выбраться на реактивном приборе за пределы атмосферы? Как выбраться за пределы притяжения Земли? В этой же статье Циолковский впервые дал описание жидкостной ракеты, в которой горючим является жидкий водород, а окислителем – жидкий кислород.

Циолковский попытался сделать математический расчет движения такой ракеты в свободном пространстве. Понятно, что в ходе полета масса ракеты из-за расхода топлива будет постепенно уменьшаться. Циолковский учел это и вывел формулу, позволяющую определить скорость ракеты при постепенном изменении ее массы. Эта формула называется теперь формулой Циолковского. Благодаря ей впервые стало возможным путем вычислений заранее определять летные характеристики ракет. (Позже Циолковский попробовал разрешить более сложную задачу – рассчитать движение ракеты при ее вертикальном старте с поверхности Земли, то есть тогда, когда на нее воздействуют гравитация и сила лобового сопротивления воздуха. Выведенные им формулы не учитывают многих обстоятельств, с которыми столкнулась позднее ракетодинамика (например, Циолковский не имел еще представления о силах сопротивления при сверхзвуковых скоростях, движение ракеты он рассматривал как прямолинейное, а влияние систем управления на летные характеристики вообще не учитывалось). Поэтому в наше время расчеты Циолковского можно рассматривать лишь как первое (грубое) приближение, но суть происходящего отражена в них верно.)

Управлять полетом ракеты Циолковский предполагал или при помощи графитовых рулей, помещаемых в струе газа вблизи раструба (сопла) реактивного двигателя, или поворачивая сам раструб. Чтобы уменьшить отрицательное воздействие перегрузок на космонавтов при старте ракеты, Циолковский предлагал погружать их в жидкость равной плотности. Позже Циолковский пришел к очень плодотворной идее многоступенчатых ракет (ракетных поездов и эскадрилий ракет в его терминологии). Он же заложил основы расчета полета этих ракет. (В 1926 г. Циолковский разработал теорию полета двухступенчатой ракеты с последовательным отделением ступеней, а в 1929 г. – общую теорию полета многоступенчатой ракеты.)

Но при всем увлечении Циолковского ракетодинамикой ракета всегда оставалась для него только средством для преодоления земного притяжения и выхода в космос. Он много размышлял над теми проблемами, которые встретит человек, оказавшись в межпланетном пространстве и на других планетах, поэтому его с полным основанием можно считать также основоположником космонавтики. Многие предвидения Циолковского в этой области оказались чрезвычайно точными. Он, к примеру, красочно и очень верно описал ощущения, которые будет испытывать человек при старте ракеты и при выходе ее в космическое пространство, а также то, что он там увидит. Циолковский был твердо убежден, что выход человечества в космос совершенно неизбежен и что именно освоение космоса поможет решить многие современные проблемы землян. В своих книгах он описывал целые кольца космических поселений на громадных орбитальных станциях будущего, расположенных вокруг Солнца. Большую роль на них должны были играть космические оранжереи, так как в космосе можно собирать более значительные урожаи, чем на Земле. Он считал, что обилие дешевой солнечной энергии позволит человеку переместить в космос многие промышленные предприятия.

Идеи Циолковского намного обогнали свое время. Современники не понимали его работ, правительство не спешило оказать ему материальную поддержку. В старости ученый с горечью писал: «Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки». И в самом деле, исследования его протекали в очень тяжелых условиях: мизерное жалование, большая семья, тесная и неудобная квартира, постоянная нужда, насмешки обывателей – все это сопутствовало Циолковскому на протяжении всей его жизни. Многие свои книги Циолковскому пришлось публиковать за свой счет и бесплатно рассылать их по библиотекам. Время после 1917 г. оказалось для него еще более трудным: голод, холод, огромные материальные трудности – Циолковский испытал все это вместе с миллионами других русских людей. Но он чутко улавливал перемены, происходившие в жизни после Октябрьской революции, и эти перемены настраивали его на оптимистический лад. «Революцию я встретил радостно, с надеждой, – писал Циолковский. – Училища были преобразованы, и я попал в трудовую советскую школу преподавателем физики. Меня очень утешало отсутствие отметок, экзаменов, братское отношение с учениками и уничтожение классовой розни и враждебности».

Вместе с тем в 1920-е гг. заметно возрос интерес к работам Циолковского. Его избирают членом различных научных обществ. В 1921 г. постановлением Совнаркома Циолковскому была назначена персональная пенсия. После этого он смог оставить преподавание в школе и всецело сосредоточиться на научной деятельности. Начали переиздаваться старые его работы и печататься новые (с 1925 по 1932 год было опубликовано 60 работ Циолковского). Имя его в это время делается широко известным как в нашей стране, так и за рубежом. Но особенно приятно было Циолковскому, что дело его нашло последователей – в Москве и Ленинграде создаются Группы по изучению реактивного движения (ГИРДы), поддерживавшие тесную связь с Циолковским.

Умер Циолковский в сентябре 1935 г.

СЕРГЕЙ КОРОЛЕВ

Сергей Павлович Королев родился в январе 1907 г. в Житомире в учительской семье. В 1923 г. началась его трудовая деятельность – он работал каменщиком и кровельщиком в восстанавливаемом после разрухи Одесском порту. Тогда же возникло горячее увлечение Королева планеризмом. В 1924 г. он разработал проект своего первого планера К-5. После этого его приняли без экзаменов на механический факультет в Киевский политехнический институт. В 1926 г. Королев перевелся на механический факультет Московского высшего технического училища и переехал в Москву. Учился он на вечернем отделении, днем работал в КБ одного из авиазаводов, по ночам проектировал новые планеры. Наибольшую известность получил планер Королева СК-9, привлекший к себе всеобщее внимание в 1935 г. на XI Всесоюзном слете планеристов в Коктебеле. После него Королев больше планеров не создавал. В его жизнь постепенно входит новое большое увлечение – ракетостроение.

В 1931 г. вместе с большим энтузиастом ракетного дела Фридрихом Цандером Королев основал Группу изучения реактивного движения (ГИРД). В мае 1932 г. он стал ее руководителем. Поначалу дело это держалось на одном энтузиазме, но Королеву удалось заинтересовать ракетной техникой зам. наркома обороны Тухачевского. Работы ГИРДа стало финансировать Управление военных изобретений. У группы появились станки, стенды, приборы. На инженерном полигоне в Нахабино гирдовцам разрешили оборудовать свой ракетодром. В августе 1933 г. здесь состоялся пуск первой ракеты ГИРД-IX Тихонравова на жидком кислороде и сгущенном бензине. Имея вес 18 кг, она поднялась в воздух на 400 м. Весь полет продолжался 18 секунд. Впоследствии было выпущено шесть ракет класса IX. Некоторые из них достигали высоты 1500 м. Поскольку стоял вопрос об использовании этих ракет в военных целях, гирдовцы произвели несколько пусков под углом до 80 градусов. Однако оказалось, что без совершенной системы управления ракеты как оружие для стрельбы по дальним целям неэффективны. В сентябре 1933 г. Тухачевский для форсирования работ по созданию ракетного оружия принял решение слить группу ГИРД с ленинградской Газодинамической лабораторией. На их основе образовался Реактивный научно-исследовательский институт во главе с начальником ГДЛ Клейменовым. Королев стал его заместителем по научной части. Под руководством Королева создается целая серия крылатых ракет класса «Земля – Земля» и «Воздух – Земля» с кодовыми обозначениями «212», «201», «216» и «217». Первое испытание ракеты «212» состоялось в апреле 1937 г. А всего таких стартов до лета 1938 г. было произведено 13. Наибольшая достигнутая высота подъема составляла 1000 м, при дальности до 3000 м. Правда, большой «послушностью» эти ракеты не отличались. Пролетев около километра, они начинали «петлять», делать самопроизвольные виражи, так что говорить о какой-то точности попадания пока не приходилось. Но молодой конструктор не терял оптимизма.

Одновременно Королев думал над конструкцией ракетоплана. В 1937 г. он установил жидкостной реактивный двигатель на свой планер СК-9, но успел провести только его стендовые испытания. Первый полет ракетоплана состоялся в феврале 1940 г. (Это был первый в истории советской авиации полет реактивного самолета.) Сам конструктор уже не мог присутствовать при испытании своего детища: в июне 1938 г. он был арестован, осужден по стандартному в те годы обвинению в шпионаже и приговорен к 10 годам тюремного заключения. В 1939 г. НКВД разгромило Реактивный научно-исследовательский институт, прекративший после этого свое существование. Большинство его сотрудников оказалось в тюрьмах и лагерях.

Срок Королеву пришлось поначалу отбывать в закрытом ЦКБ-29, созданном при НКВД. ЦКБ тогда руководил Туполев. В 1942 г. его назначили заместителем Главного конструктора в Опытно-конструкторское бюро в Казани, занимавшееся разработкой реактивных ускорителей для советских истребителей-перехватчиков. В августе 1944 г. Королева освободили и сняли с него судимость. Однако он продолжал работать в ОКБ вплоть до конца войны. Весной 1945 г. его вместе с группой советских ракетчиков командировали в германский ракетный центр в Пенемюнде, где в годы войны шла разработка и производство немецкой баллистической ракеты «Фау-2».

После победы над Германией в странах-победительницах начались спешные работы по созданию своего ракетного оружия. Главные потенциальные противники Советского Союза – американцы – имели тогда перед нашей страной значительное преимущество: им не только удалось заполучить в свое распоряжение несколько готовых «Фау», но и вывезти в США многих немецких ученых, в том числе руководителя ракетного центра в Пенемюнде Вернера Брауна. СССР пришлось догонять своих бывших союзников. В августе 1946 г. Королева назначили главным конструктором отдела НИИ-88 (позже ЦНИИМаш в подмосковных Подлипках, ныне город Королев), занимавшегося созданием автоматически управляемых боевых баллистических ракет дальнего действия. Институт сразу получил значительные средства и всестороннюю государственную поддержку. В 1947 г. на базе «Фау-2» была создана первая советская баллистическая ракета «Р-1». Этот первый успех дался с огромным трудом, так как советские инженеры столкнулись со множеством проблем. Испытания, проведенные в 1948 г. на полигоне Капустин Яр, показали, что «Р-1» не только не превосходят «Фау-2», но и уступают им по многим параметрам. Пуски, проведенные в 1949 г., дали уже значительно лучший результат, однако и после этого прошло немало времени, прежде чем научились конструировать надежные ракеты, которые стартовали, летели и попадали в цель. В 1950 г. «Р-1» была принята на вооружение.

С этого момента советские ракетчики уже опирались на собственный опыт и вскоре превзошли не только своих учителей-немцев, но и американских конструкторов. В 1950 г. была создана принципиально новая баллистическая ракета «Р-2» с одним несущим баком и отделяющейся головной частью. По своим размерам она была вдвое больше «Р-1», но благодаря применению специально разработанных алюминиевых сплавов превосходила ее по весу всего на 350 кг. В 1953 г. была принята на вооружение ракета «Р-5» с дальностью полета 1200 км. В 1956 г. были проведены испытания ракеты «Р5М», которая впервые в мире пронесла через космос головную часть с ядерным зарядом. Ее полет завершился ядерным взрывом в заданном районе Аральских Каракумов в 1200 км от места старта. Королев и главный конструктор двигательных установок Глушко после этого получили звезды Героев Социалистического Труда. В 1957 г. с нового космодрома в Байконуре была успешно запущена боевая межконтинентальная многоступенчатая баллистическая ракета «Р-7». Несколькими месяцами позже, в октябре 1957 г., именно эта ракета вывела на орбиту первый в истории искусственный спутник Земли. Так началась эра космонавтики.

Первый спутник представлял собой небольшой шар диаметром 58 см и весом 83,6 кг. (Внутри находилось два радиопередатчика и источник питания.) Но уже через месяц, в ноябре 1957 г., в космос был запущен второй спутник весом 508,3 кг. На нем находилась герметическая кабина с собакой Лайкой – первым живым существом, покинувшим пределы Земли. В мае 1958 г. на околоземной орбите начал работу третий спутник, который можно было назвать уже настоящей автоматической научной станцией. Длина его составляла 3,5 м, диаметр – 1,5 м, а вес – 1327 кг, из которых на научную аппаратуру приходилось 968 кг. В январе 1959 г. в сторону Луны была запущена автоматическая станция «Луна-1». Она прошла над поверхностью планеты на расстоянии 6 тыс. километров и стала первым искусственным спутником Солнца. В сентябре состоялся новый старт, на этот раз более успешный: «Луна-2» точно попала на поверхность планеты, доставив на нее вымпел с изображением Государственного герба Советского Союза. В октябре 1959 г. взяла старт станция «Луна-3». Она облетела вокруг нашего спутника и сфотографировала его невидимую сторону, до той поры скрытую от глаз человека. В следующие годы состоялись полеты других автоматических межпланетных станций в сторону Луны, Марса и Венеры.

От автоматических полетов Королев и его сотрудники подошли к новому важному этапу – стали готовить пилотируемый полет. Специально для этой программы была разработана ракета-носитель «Восток». Потом началась отладка одноименного корабля. Понадобилось семь запусков «Востока» в автоматическом режиме, прежде чем все системы его были окончательно проверены. Первый в истории полет человека в космос состоялся 12 апреля 1961 г. Космонавт Юрий Гагарин на корабле «Восток-1» совершил один виток вокруг Земли и благополучно возвратился назад. За это выдающееся достижение Королев получил вторую звезду Героя Социалистического Труда. Затем были новые старты. В августе 1961 г. поднялся в космос Титов. Через год, в августе 1962 г., на орбиту было выведено сразу два корабля – «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемые Николаевым и Поповичем. В июне 1963 г. совместный полет на «Востоке-5» и «Востоке-6» осуществили Быковский и Терешкова. Пилотируемые космические полеты стали буднями. Однако в октябре 1964 г. последовала новая сенсация – на орбиту поднялся многоместный корабль «Восход-1» сразу с тремя космонавтами на борту, а в марте 1965 г. состоялась еще одна: в ходе полета «Восхода-2» впервые в истории был осуществлен выход человека в открытое космическое пространство.

Умер Королев в январе 1966 г. после неудачной операции.

ЮРИЙ ГАГАРИН

Юрий Алексеевич Гагарин родился в марте 1934 г. в селе Клушино Смоленской области в семье плотника. В 1957 г. он окончил Оренбургское Чкаловское военное авиационное училище и как отличник мог отправиться служить поближе к столице или на юг. «Но я, – писал позже Гагарин, – решил ехать туда, где всего труднее». Он выбрал службу в авиации Северного флота и был направлен в один из затерявшихся в тундре военных городков Заполярья. Здесь он провел два года. Жизнь Гагарина круто изменилась в конце 1959 г., когда по указанию Королева стали набирать первую группу будущих космонавтов. Отбор был очень строгим – принимали только абсолютно здоровых. Из десятка претендентов едва проходил один. У Гагарина оказалось идеальное здоровье, и врачи его обнадежили: «Стратосфера для вас не предел». «Это были самые приятные слова, слышанные мной когда-либо», – признавался потом Гагарин. Его включили в группу космонавтов. В начале 1960 г. он переехал с семьей в недавно отстроенный вблизи Щелковского аэродрома Звездный городок. Программа тренировок была очень обширной, поскольку неизвестно было, как встретит человека космос. Поэтому старались предугадать любую неожиданность. Были тут прыжки с парашютом, многодневное пребывание в звуконепроницаемой сурдокамере и испытания в термокамере. Кандидатов в космонавты крутили на центрифуге и трясли на вибростенде. Рабочий день начинался с часовой утренней зарядки – занимались на открытом воздухе в любую погоду, под наблюдением врачей. Были и специальные занятия по физкультуре: гимнастика, игры с мячом, прыжки в воду с трамплина и вышки, упражнения на перекладине и брусьях, на батуте и с гантелями.

В начале апреля 1961 г. группа космонавтов вылетела на космодром Байконур. Фактически до последнего момента было неизвестно, кто из них полетит. Только 8 апреля Государственная комиссия утвердила кандидатом на первый полет Гагарина, а в дублеры ему назначила Титова. Оставшиеся до старта дни прошли в обычных тренировках. В судьбоносный для него день, 12 апреля, Гагарина подняли еще до рассвета. Он сделал зарядку, умылся, позавтракал «на космический манер» из туб, прошел медицинский осмотр. Все показатели оказались в норме. Его облачили в скафандр и на специальном автобусе доставили на стартовую площадку. Перед тем как подняться на лифте в кабину корабля, Гагарин сделал заявление для печати и радио. После этого его провели в кабину, усадили в кресло и захлопнули люк. Довольно много времени заняла проверка приборов и систем. Наконец, в 9 часов 7 минут по московскому времени был дан старт.

Гагарин так описывал эту волнующую минуту: «Я услышал свист и всевозрастающий гул, почувствовал, как гигантская ракета задрожала всем своим корпусом и медленно, очень медленно оторвалась от стартового устройства. Началась борьба с силой земного тяготения. Я почувствовал, как какая-то необоримая сила все больше и больше вдавливала меня в кресло.» О самом полете он рассказывал следующее: «Корабль вышел на орбиту. Наступила невесомость – то самое состояние, о котором я еще в детстве читал в книгах Циолковского. Сначала это чувство было необычным, но я вскоре привык к нему, освоился и продолжал выполнять программу, заданную на полет.» В иллюминаторе Гагарин наблюдал Землю, которая, по его словам, выглядела необыкновенно красиво. Он постоянно поддерживал связь с Центром управления, докладывал о самочувствии и показаниях приборов. Никаких других экспериментов этот первый полет не предусматривал.

«Радио, как пуповина, связывало меня с Землей, – вспоминал Гагарин. – Я принимал команды, передавал сообщения о работе всех систем корабля, в каждом слове с Земли чувствовал поддержку народа, правительства, партии. Все время пристально наблюдал за показаниями приборов». Гагарин не чувствовал ни голода, ни жажды. Но по заданной программе в определенное время поел и выпил воды. Автоматика работала безупречно, космонавту ни разу не пришлось брать управление на себя. В 10 часов 25 минут, в точно заданное время, автоматически включилось тормозное устройство. «Восток» постепенно сбавил скорость и вошел в плотные слои атмосферы. Его наружная оболочка быстро накалилась, и сквозь шторки, прикрывающие иллюминаторы, Гагарин видел жутковатый багровый отсвет пламени, бушующего вокруг корабля. Но в кабине поддерживалась постоянная температура в 20 градусов. Невесомость исчезла, возникли перегрузки, более сильные, чем на взлете. Когда корабль оказался над Волгой, сработала парашютная система. В 10.55 «Восток», облетев вокруг Земли, благополучно опустился в заданном районе.

Гагарин приземлился отдельно от спускаемого аппарата неподалеку от деревни Смеловка под Саратовом (на «Востоках» не было системы мягкой посадки; на высоте 7 км космонавт катапультировался и совершал посадку на своем собственном парашюте). К этому времени о полете Гагарина знал уже весь мир. Работавшие на поле механизаторы сразу поняли что к чему и с криком «Гагарин! Юрий Гагарин!» бросились к нему. Вскоре прилетел вертолет и доставил его на командный пункт поисковой группы. Приняв душ, Гагарин прогулялся вдоль Волги и закончил этот удивительный день партией в бильярд с Титовым.

Через день Гагарин вылетел в Москву. В это время, наверно, не было на Земле более известного человека, чем он: все газеты мира сообщали о его полете и на многих языках пересказывали подробности его незамысловатой биографии. С этого времени Гагарину предстояло жить под постоянным, все возрастающим бременем славы. Уже через два дня вышел Указ Президиума Верховного Совета о присвоении ему звания Героя Советского Союза. (Позже Гагарин был награжден множеством иностранных орденов.) Со всех концов мира на его имя шли тысячи писем и телеграмм. Следующие месяцы были заполнены бесконечными митингами, торжественными встречами, официальными выездами за границу, пресс-конференциями и интервью. Гагарин увидел десятки стран и познакомился с сотнями выдающихся и интересных людей. Выдержать это было нелегко, и не случайно на последних прижизненных фотографиях лицо улыбающегося Гагарина кажется чуть усталым. Но за этим праздничным суетливым существованием скрывалась и другая жизнь – будничная служба в Звездном городке. В последние годы Гагарин старательно учился в Военно-воздушной академии им. Жуковского, которую закончил незадолго до смерти в 1968 г. Он был полон планов и собирался совершить еще не один полет в космос. Увы, этому не суждено было осуществиться. 27 марта 1968 г. во время выполнения тренировочного полета Гагарин погиб – самолет, на котором он летел, неожиданно потерял управление и врезался в землю близ деревни Новоселово Владимирской области.