Резервная система ориентации, предложенная Борисом Раушенбахом, была куда проще. Известно, что корабль летит по направлению вращения Земли – с запада на восток. Соответственно, для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу, которое является прекрасным ориентиром. Посему возникла идея разместить на корабле солнечный датчик из трех фотоэлементов (прибор «Гриф»). Главным недостатком такой системы по сравнению с основной было только то, что она не могла ориентировать корабль без Солнца, то есть в «тени» Земли.
Обе системы имели релейные блоки управления, которые выдавали команды на пневматические клапаны микродвигателей ориентации, работающих на сжатом азоте. Выбранное направление поддерживали три гироскопических датчика угловых скоростей, поэтому орбита корабля называлась на профессиональном жаргоне «гироскопической». Перед выдачей импульса торможения вся система проходила тест: если в течение минуты заданная ориентация строго выдерживалась, начинала работать «ТДУ-1». Сам процесс ориентации занимал несколько минут.
В случае отказа автоматики пилот мог перейти на ручное управление. Для него разработали необычную оптическую систему: в иллюминатор, расположенный под ногами, встраивался ориентатор «Взор», включающий два кольцевых зеркала-отражателя, светофильтр и стекло с сеткой. Солнечные лучи, идущие от линии горизонта, попадали на первый отражатель и далее через стекла иллюминатора проходили на второй отражатель, который направлял их на глаз космонавта. При правильной ориентации корабля космонавт периферийным зрением видел во «Взоре» изображение линии горизонта в виде концентрического кольца. Направление полета корабля определялось по «бегу» земной поверхности: при правильной ориентации она совпадала с курсовыми стрелками, нанесенными опять же на стекло иллюминатора.
Дублировалось и разделение отсеков корабля. На орбите они были стянуты металлическими лентами. Кроме того, через кабель-мачту осуществлялась связь между оборудованием кабины и приборного отсека. Эти соединения надо было оборвать, для чего использовались многочисленные и опять же задублированные пиротехнические устройства: внешние кабели перерубались пироножами, стяжные ленты и герморазъем кабель-мачты отстреливались пиропатронами. Управляющий сигнал на разделение выдавало программно-временное устройство после окончания работы тормозной установки. Если по каким-то причинам сигнал не проходил, на корабле имелись термодатчики, генерирующие тот же сигнал по повышению температуры окружающей среды при входе в атмосферу. Импульс разделения сообщал надежный пружинный толкатель, расположенный в центре переднего съемного днища приборного отсека.
Разумеется, все эти и другие системы корабля требовали испытаний в космосе, поэтому Сергей Королёв решил начать с запуска более простого корабля-прототипа, фигурирующего в документах под индексом «1КП» («Корабль Простейший»).
Трудный год
«1КП» довольно заметно отличался от конечного варианта «Востока». На нем не было теплозащиты, систем жизнеобеспечения и средств катапультирования. Зато на нем установили блок солнечных батарей и новую коротковолновую радиостанцию «Сигнал», созданную для оперативной передачи части телеметрической информации и надежной пеленгации корабля. Чтобы компенсировать недостающий вес (и инерцию), на корабль заложили тонну железных брусков. После этого масса «1КП» стала соответствовать проектной – 4540 кг.
15 мая 1960 года с полигона Тюра-Там стартовала ракета-носитель «Р-7А» с лунным блоком «Е». Она успешно вывела «1КП» на орбиту с высотой 312 км в перигее и 369 км в апогее. Аппарат получил официальное название «Первый космический корабль-спутник». Через четыре дня по сигналу с Земли была дана команда на включение «ТДУ-1». Однако подвела система ориентации, основанная на инфракрасной вертикали. Вместо того чтобы затормозить, корабль разогнался и поднялся на более высокую орбиту (307 км в перигее и 690 км в апогее). Он оставался там до 1965 года. Если бы на борту находился пилот, его гибель была бы неизбежна.
Сергея Павловича Королёва совсем не расстроила эта неудача. Он был уверен, что в следующий раз свести корабль в правильном направлении обязательно получится. Главное – сработала «ТДУ-1», а переход на более высокую орбиту является ценным экспериментом сам по себе, хорошо продемонстрировав возможности ориентируемых космических аппаратов.
Постановлением правительства устанавливались сроки запусков кораблей. В мае 1960 года на орбиту должны были отправиться два корабля «1КП»; до августа 1960 года – три корабля «1К», создаваемых для отработки основных систем корабля и аппаратуры фоторазведчика; в период с сентября по декабрь 1960 года – два корабля «3К» с полноценной системой жизнеобеспечения: на таком предстояло лететь первому космонавту).
Времени, как водится, было в обрез. Поэтому конструкторы решили не повторять запуск «1КП», а сразу готовить «1К». Новый корабль отличался от «простейшего» прежде всего наличием теплозащиты и катапультируемого контейнера с подопытными животными, который являлся одним из вариантов контейнера для будущих полетов человека. В контейнере разместили кабину для животных с лотком, автоматом кормления, ассенизационным устройством и системой вентиляции, катапультные и пиротехнические средства, радиопередатчики для пеленгации контейнера, телекамеры с системой подсветки и зеркал.
Поскольку на этот раз спускаемый аппарат должен был вернуться на Землю, его снабдили парашютной системой. Спускаемый аппарат выпускал свой парашют по сигналу барометрических датчиков на высоте порядка 10 км, а после снижения до высоты 7–8 км отстреливалась крышка люка и катапультировался контейнер с животными.
Наконец все было готово, и 28 июля 1960 года на полигоне Тюра-Там стартовала ракета «Р-7А». Под ее головным обтекателем находился корабль «1К» № 1 с собаками Лисичкой и Чайкой на борту. И вновь «семерка» показала свой непростой характер. На 24-й секунде полета из-за возникших высокочастотных колебаний взорвалась камера сгорания блока «Г». Еще через десять секунд «пакет» развалился, упав на территории полигона. Спускаемый аппарат разбился при ударе о землю, собаки погибли. Подлинную причину колебаний так и не выяснили, списав на отступление от технологических норм. Королёв тяжело переживал эту катастрофу – рыжая Лисичка была его любимицей.
Страшная гибель собак подстегнула конструкторов к созданию надежной системы аварийного спасения на этапе выведения. В этой разработке принял участие сам главный конструктор, весьма озабоченный большим количеством отказов ракет на первых минутах полета. Система аварийного спасения работала следующим образом. Если сбой происходит до 40-й секунды полета, то по сигналу, подаваемому из бункера, катапультируется контейнер с космонавтом. Если ракета начинает вести себя ненормально в промежутке с 40-й по 150-ю секунду полета, ее двигатели отключаются и при падении ракеты до 7 км осуществляется катапультирование по штатной схеме. Если что-то не заладится с 150-й по 700-ю секунду, опять же вырубаются двигатели и отделяется уже весь спускаемый аппарат. При неисправности блока «Е», которая может произойти в промежуток с 700-й по 730-ю секунду полета, выключается его собственный двигатель, но при этом отделяется весь корабль. Однако задача спасения на первых 15–20 секундах полета не имела удовлетворительного решения. Все, что можно было сделать, – это развесить металлические сети в районе предполагаемого падения космонавта после его катапультирования, ведь парашют в этом случае просто не успел бы раскрыться. Но даже если космонавт останется цел, до него могло добраться пламя пожара.
