Предыстория
К концу 1950-х годов вооружённые силы Советского Союза располагали тремя типами стратегических ракет: Р-5, Р-12 и Р-7. Первые два типа обладали ограниченной дальностью полёта, что делало невозможным достижение территории США из СССР. В отличие от них, первая советская межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 могла преодолеть расстояние в 8000 км и достичь Соединённых Штатов. Однако у ракеты Р-7 было множество недостатков: она использовала жидкостные двигатели на криогенных компонентах топлива, требовала 32 часа на подготовку к пуску и могла находиться в заправленном состоянии всего 8 часов. Кроме того, управление ракетой осуществлялось с помощью комбинации инерциальной и радиокомандной систем, что ограничивало её использование определённым сектором. Из-за своих больших размеров Р-7 не могла запускаться из шахтных установок, что делало её уязвимой и дорогостоящей в эксплуатации — всего было развёрнуто шесть таких пусковых установок.
Параллельно, к концу 1950-х годов США имели на боевом дежурстве 40 межконтинентальных баллистических ракет и разместили в Великобритании, Италии и Турции стратегические ракеты средней дальности, способные достигать целей на территории европейской части СССР. Чтобы удержать ядерный паритет, Советскому Союзу требовалось увеличить количество межконтинентальных ракет в своём арсенале.
В ответ на эти вызовы, в 1956 году ОКБ-586 под руководством Михаила Янгеля предложило разработать новую межконтинентальную баллистическую ракету с использованием жидкостных ракетных двигателей на высококипящих компонентах топлива, таких как несимметричный диметилгидразин и азотный тетраоксид. Это предложение обещало сократить время подготовки к пуску и увеличить период, в течение которого ракета могла оставаться заправленной, что существенно повышало её боеготовность.
Несмотря на то что подобные технологии ещё не были полностью опробованы, а первая ракета с такими компонентами (Р-12) ещё не совершала полётов, 17 декабря 1956 года было принято постановление Совета Министров СССР о разработке ракеты Р-16. Этот шаг был вызван необходимостью оперативного увеличения арсенала стратегических вооружений.
После того как в ноябре 1957 года был готов эскизный проект новой ракеты, созданная правительством специальная комиссия под руководством Мстислава Келдыша приступила к его оценке. В январе 1958 года комиссия подтвердила, что создание Р-16 вполне возможно с заявленными техническими характеристиками. Это дало зелёный свет для продолжения разработок, которые должны были ускориться после выхода правительственного постановления в августе 1958 года, устанавливающего сроки основных этапов отработки ракеты.
Начало 1959 года ознаменовалось обострением международной обстановки из-за Берлинского кризиса, что подстегнуло советское правительство к дальнейшему ускорению разработки ракет Р-14 и Р-16. Михаил Янгель докладывал Никите Хрущёву о прогрессе, и тот выразил уверенность, что новая ракета Р-16 укрепит оборонные возможности страны. В результате 13 мая 1959 года было принято постановление о сокращении сроков разработки и передаче части работ по морской тематике из КБ Янгеля в СКБ-385 Виктора Макеева. Установленные сроки предполагали начало лётно-конструкторских испытаний Р-16 в четвёртом квартале 1960 года и начало серийного производства в 1962 году.
В процессе подготовки к старту ракеты руководитель боевого расчёта из управляющего бункера инициировал ряд важных операций. Среди них было подключение бортовых ампульных батарей и переключение источников электроэнергии с наземного на бортовое электропитание. Последним этапом этой серии действий стала команда "Пуск", которая передавала управление ракетой автономной системе. После этого ракета начинала следовать своей циклограмме — заранее запрограммированной последовательности действий, управляемых системой, которая активировала различные механизмы и агрегаты ракеты во время старта и полёта.
Центральным элементом автономной системы управления служил программный токораспределитель "А-120", состоявший из вала с кулачками. В процессе вращения вала от шагового привода кулачки замыкали нужные управляющие электрические цепи, тем самым активируя работу механизмов и агрегатов ракеты.
Одной из технических задач при использовании долгохранимых самовоспламеняющихся компонентов топлива было обеспечение герметичности топливной системы. Топливные баки и трубопроводы были выполнены цельносварной конструкцией для надёжного удержания топлива. В двигателе же, чтобы изолировать его внутренние полости от топливных труб, использовались специальные металлические мембраны.
Кроме того, в конструкции турбонасосных агрегатов двигателя были установлены пиромембраны. Эти мембраны разрушались в момент предстартовых операций по команде с земли, активируемой специальным кольцевым ножом. Получение команды от программного токораспределителя на запуск пиростартёра двигателя инициировало запуск турбины турбонасосного агрегата от выхлопных газов пиростартёра. Затем, с помощью электропневмоклапана, происходило вытеснение газом компонентов топлива в газогенератор, где они самовоспламенялись, запуская двигатель и выводя его на рабочий режим.
Испытания Р-16
Для проведения лётных испытаний новой ракеты Р-16 были выделены специальные площадки на полигоне Тюратам, который позже получил название космодром "Байконур". Это место уже имело развитую инфраструктуру, созданную для испытаний ракетных систем под руководством Сергея Королёва. Для Р-16 был разработан комплекс из трёх площадок. На площадке № 41 располагался стартовый комплекс с двумя пусковыми установками и подземным командным пунктом. Рядом со стартовым комплексом строился измерительный пункт. Площадка № 42 включала монтажно-испытательный корпус, а также служебные и вспомогательные здания для размещения военных испытателей, членов Госкомиссии и технического руководства. На площадке № 43 были построены жилые зоны для эксплуатирующего воинского персонала и представителей промышленности.
В августе 1960 года начались огневые стендовые испытания двигателей первой и второй ступеней ракеты Р-16 в Загорском НИИ-229. 26 сентября того же года на полигон прибыла первая лётная ракета, изделие 8К64 № ЛД1-ЗТ. В этом месяце был также утверждён состав Госкомиссии по проведению лётных испытаний, председателем которой был назначен заместитель министра обороны СССР и Главный маршал артиллерии Митрофан Неделин, а техническим руководителем испытаний стал главный конструктор ОКБ-586 Михаил Янгель.
Подготовка к пуску ракеты была постоянно на контроле у ЦК КПСС и высшего руководства страны, которые часто звонили на полигон, подчеркивая важность соблюдения сроков. Испытания проводились круглосуточно в две смены: днём работали военные и специалисты из научных институтов и ОКБ, ночью — заводские специалисты под контролем военных. К 20 октября все замечания были устранены, и испытания завершились.
На следующий день, 21 октября, ракету вывезли на площадку № 41. В течение двух дней были проведены все предусмотренные операции: пристыковка головной части, подъём и установка ракеты на пусковой стол, подключение коммуникаций и тестирование систем. 23 октября ракета была заправлена топливом и сжатыми газами, а старт запланировали на вечер того же дня.
Однако система пиромембран оказалась недостаточно отработанной. При их подрыве иногда происходили удары, нарушающие герметичность, что могло привести к возгоранию топлива. Также возникали проблемы с контролем за срабатыванием пиромембран: при подрыве пиропатрона могло произойти замыкание в электрической цепи, что приводило к ложным сигналам. Решение о контроле прорыва мембран принималось "на слух", а подрыв осуществлялся не бортовой системой, а с пульта в бункере управления.
В 18:00, во время подготовки к пуску и подачи сигнала на прорыв пиромембран окислителя второй ступени, произошёл непредвиденный подрыв мембраны горючего первой ступени и пиропатронов отсечных клапанов газогенератора первого блока маршевого двигателя. Работы были немедленно остановлены для выяснения причин происшествия.
Вспоминает К. Е. Хачатурян, ведущий конструктор по электроиспытаниям:
Чтобы продолжить подготовку ракеты к пуску, необходимо было прежде всего выяснить и устранить причину подрыва пиропатронов отсечных клапанов. Анализ электрической схемы показывал, что это могло произойти, если перепутаны провода в главном распределителе системы управления первой ступени — приборе А-120. Его сняли с ракеты, вскрыли и обнаружили, что изоляция проводов одного из жгутов, через которые проходил ток на подрыв пиромембран, была полностью расплавлена и голые провода касались друг друга.По электрической схеме двигательной установки напряжение поступало на пиропатроны мембран через соответствующие цепи прибора А-120. И пока двигателисты «на слух и запах» устанавливали факт срабатывания пиромембран, сгоревшие продукты пиропатронов замкнули подводящие цепи, произошло короткое замыкание, изоляция проводов расплавилась, и ток пошёл по лежащим рядом проводам. В этом и была причина несанкционированного срабатывания пиропатронов.
По техническим условиям на резиновые уплотнения, манжеты и прокладки ракета с прорванными мембранами могла находиться на старте не более 24 часов. После этого необходимо было сливать компоненты топлива и возвращать ракету на завод для прочистки баков, магистралей и переборки двигателей. Подготовка к старту второй лётной машины заняла бы не менее месяца.
Катастрофа 24 октября
24 октября утром на космодроме продолжались работы по устранению обнаруженных накануне недостатков в ракете Р-16. Были заменены токораспределитель «А-120» и пиропатрон отсечных клапанов двигателя первой ступени. После обеда состоялось собрание Госкомиссии, на котором выступил главный конструктор ОКБ-692 Борис Коноплёв, разработчик системы управления ракетой. Обсуждалась проблема недостаточной помехозащищённости блока усилителей, однако решено было продолжить подготовку к пуску без устранения этого дефекта, а прорыв пиромембран выполнить вручную.
Несмотря на возражения некоторых специалистов о рисках, связанных с доработкой заправленной ракеты, большинство приняло решение продолжить работы. Вспоминая те события, участники отмечали, что маршал Неделин настаивал на проведении пуска, подчёркивая важность этого события для страны.
Маршал Неделин, демонстрируя бесстрашие, находился в непосредственной близости от ракеты на так называемой "нулевой отметке". Рядом с ним были и другие высокопоставленные лица и главные конструкторы систем ракеты, а также многочисленные военные представители, включая начальника полигона и его заместителя. Всего на стартовой площадке находилось около 250 человек.
За час до запланированного пуска были выполнены прорывы разделительных пиромембран топливных баков второй ступени. Подготовка к пуску включала выставление программного токораспределителя в исходное положение. Однако из-за особенностей конструкции токораспределителя, не имевшего возможности хода назад, для выставления на "ноль" он должен был выполнить полный цикл работы. В этот момент произошёл несанкционированный запуск двигателя второй ступени ракеты, в результате чего мощная струя пламени разрушила топливные баки первой ступени.
Запуск двигателя второй ступени вызвал моментальное воспламенение, которое было запечатлено автоматическими кинокамерами. Огненные волны быстро распространились во все стороны, охватывая всё на своём пути. Сотрудники космодрома, оказавшиеся в эпицентре взрыва, пытались спастись бегством. Лавинообразное горение продолжалось около 20 секунд, после чего остатки ракеты и сооружения продолжали гореть ещё два часа. Только после полного прекращения горения начались аварийно-спасательные работы на месте катастрофы.
Пострадавшие
В результате взрыва практически все, кто был рядом со стартовым столом, погибли. Среди жертв были высокопоставленные военные и гражданские лица, включая Главного маршала артиллерии и главнокомандующего РВСН Митрофана Неделина, заместителя начальника полигона инженер-полковника Александра Носова, а также начальников управлений полигона и заместителей главных конструкторов ракетных систем. В общей сложности в момент катастрофы погибло 57 военнослужащих и 17 представителей промышленности, дополнительно были ранены десятки людей.
Главный конструктор ракетного ОКБ-586 Михаил Янгель, который ненадолго отошёл от стартовой площадки перед взрывом, спас свою жизнь благодаря случайному стечению обстоятельств — он пошёл курить вместе с несколькими коллегами. Они обсуждали возможность прекращения работ на заправленной ракете, что в итоге и спасло их от гибели.
После катастрофы Янгельу пришлось сообщить о происшествии Никите Хрущёву. В Кремль была отправлена телефонограмма, в которой говорилось о серьёзных человеческих потерях и необходимости срочной медицинской помощи для пострадавших.
24 октября 1960 года.
В 18:45 по местному времени за 30 минут до пуска изделия 8К-64, на заключительной операции к пуску произошёл пожар, вызвавший разрушение баков с компонентами топлива.
В результате случившегося имеются жертвы в количестве до ста или более человек. В том числе со смертельным исходом несколько десятков человек.
Глав. маршал артиллерии Неделин находился на площадке для испытаний. Сейчас его разыскивают.
Прошу срочной мед. помощи пострадавшим от ожогов огнем и азотной кислотой.
Янгель
«Пурга»-3
аппарат т. Неделина
После катастрофы на космодроме Байконур 41-я площадка быстро наполнилась медицинскими бригадами и пожарными. На месте трагедии началась организованная спасательная операция. Многие из выживших получили серьезные ожоги и были немедленно доставлены в ближайшие госпитали для срочной медицинской помощи. Сложностью стало установление личности погибших, многие из которых были настолько обезображены пламенем, что их узнать было практически невозможно. Останки некоторых жертв удавалось идентифицировать лишь по личным предметам — так, на месте гибели Митрофана Неделина нашли его оплавленную звезду Героя Советского Союза и остановившиеся часы, а Бориса Коноплёва узнали по его высокому росту.
Всю ночь из разных городов — Москвы, Ленинграда и Ростова-на-Дону — в срочном порядке прибывали госпитальные бригады. Четырнадцать человек, нуждавшихся в пересадке кожи, были экстренно эвакуированы в Москву в Центральный военный госпиталь имени Бурденко. Тяжелый разговор Янгеля с Никитой Хрущёвым прошел поздно вечером. Главный конструктор доложил о потерях среди руководства проекта, включая гибель Неделина и других ключевых фигур. Хрущёв, выразив свое недоумение и недоверие, резко поинтересовался, где находился технический руководитель испытаний во время инцидента, что Янгель расценил как признак недоверия к его работе.
С 2 ноября 1960 года по 3 января 1961 года в госпиталях умерли еще четыре человека, включая Л. А. Гришина. В результате, официальное число погибших достигло 78 человек. Однако существуют и другие оценки: по данным К. Е. Хачатуряна и А. С. Матренина, количество жертв могло составлять до 92 человек, а Б. Е. Черток предположил, что погибших было 126. Эти расхождения в числах отражают сложность идентификации жертв и масштабы трагедии, произошедшей на Байконуре.
Расследование
В ночь на 25 октября к полигону Байконур прибыла правительственная комиссия под руководством Леонида Брежнева, председателя Президиума Верховного Совета СССР, чтобы разобраться в причинах трагедии. В комиссию вошли высокопоставленные лица, включая первого заместителя министра обороны Андрея Гречко и других важных чиновников оборонного сектора и промышленности.
Первое заседание комиссии прошло сразу после их прибытия. На заседании, проходившем в монтажно-испытательном корпусе, Брежнев обратился к выжившим участникам испытаний ракеты Р-16, заявив, что никого наказывать не будут, поскольку многие ответственные за безопасность и разработку системы управления погибли в результате взрыва. Такой подход был объяснен тем, что оставшиеся в живых и так сильно пострадали и почувствовали на себе последствия трагедии. Брежнев подчеркнул, что они сами себя наказали своими потерями.
Основной причиной катастрофы комиссия признала грубое нарушение мер безопасности, в частности, ряд действий, которые привели к трагическому исходу:
- Нарушение процедур относительно обращения с топливом: после отмены старта 23 октября, топливо из второй ступени ракеты не было слито в соответствии с инструкцией.
- Прематурное подключение бортовой ампульной батареи, которое должно было произойти строго после всех проверок и непосредственно перед запуском. Вместо этого, батарея была установлена на борт за час до пуска, что привело к нежелательному наличию напряжения в электрических цепях ракеты.
- Операция по выставлению в исходное положение («в нуль») программных механизмов систем управления была начата за полчаса до пуска, что в условиях подключенной ампульной батареи и активированных электрических цепей привело к несанкционированному запуску двигательной установки второй ступени.
Таким образом, ряд просчётов и нарушений стандартных процедур безопасности привели к одной из самых тяжёлых катастроф в истории освоения космоса.
Последствия
После трагедии на космодроме Байконур, Михаил Янгель, главный конструктор ОКБ-586, испытал серьезные потрясения, которые сказались на его здоровье. В конце октября у него произошел второй инфаркт, первый же случился в феврале 1958 года. Сообщение о катастрофе Янгель доложил сначала Николаю Подгорному, первому секретарю ЦК КПУ, а затем и секретарю Днепропетровского обкома партии.
В ноябре на Южмаш прибыла вторая лётная ракета для доработок. В течение месяца также были доставлены новые бортовые приборы. После завершения всех заводских испытаний, 28 декабря, доработанная ракета была отправлена на полигон Тюратам специальным железнодорожным составом. В этом же составе на полигон отправилась и бригада испытателей под руководством Янгеля. Команда прибыла на место 1 января 1961 года.
На полигоне к этому времени были проведены меры по усилению безопасности: улучшена система пожаротушения, уменьшено количество ручных операций, изменен порядок подготовки и пуска ракеты. Введены нововведения, такие как сетевое планирование работ на стартовой позиции и специальные нарукавные повязки для всех участников подготовки к старту, которые помогали контролировать доступ к ракете.
Пуск ракеты из второй пусковой установки площадки № 41 произошел 2 февраля 1961 года. Хотя пуск и состоялся, он не был полностью успешным. Незадолго до старта было выявлено отсутствие питания системы аварийного подрыва ракеты в полете и телеметрической системы «Трал». Янгель, осознавая важность демонстрации работоспособности ракеты и ожидания в Москве, решил провести пуск без телеметрии. Ракета достигла не Камчатки, а упала в Красноярском крае. Отсутствие телеметрических данных не позволило точно установить причины отклонения.
Проблема, выявленная во время третьего пуска 3 марта 1961 года, заключалась в том, что колебания топлива в баках второй ступени были слишком велики, и система управления не справлялась со стабилизацией ракеты. Установка перегородок-успокоителей помогла компенсировать колебания компонентов топлива. Только к августу 1962 года ракета начала успешно выполнять полеты, и 20 октября 1962 года постановлением правительства Р-16 была принята на вооружение.
К 1965 году на различных позициях было развернуто 186 пусковых установок для ракет Р-16, что стало знаковым достижением в рамках советской ракетной программы.