4 октября 1957 года в истории человечества началась космическая эра. Впервые на орбиту был выведен объект, созданный руками земных инженеров. Его назвали «Спутник».
Научная фантастика и фантастическая наука
Идея искусственной луны (сателлита, спутника, ИСЗ — искусственный спутник Земли) возникла довольно давно.
Еще Исаак Ньютон в монографии «Математические начала натуральной философии» (1687) в качестве примера к своим рассуждениям приводил описание огромной пушки, с помощью которой можно было бы запустить ядро на постоянную орбиту вокруг Земли.
Представьте себе, писал Ньютон, высочайшую гору, пик которой находится за пределами атмосферы. Вообразите пушку, установленную на самой ее вершине и стреляющую горизонтально. Чем мощнее заряд используется при выстреле, тем дальше от горы будет улетать ядро.
Наконец, при достижении некоторой мощности заряда, ядро разовьет такую скорость, что не упадет на Землю вообще и будет вращаться вокруг нашей планеты.
Эта скорость ныне называется «первой космической». И для Земли она составляет 7,91 км/с.
К образному примеру Ньютона обращались впоследствии как ученые, рассуждавшие о перспективах космонавтики, так и писатели-фантасты.
Техническую реализацию пушки Ньютона описали классики научной фантастики Жюль Верн и Андре Лори в романе «500 миллионов бегумы» (1879).
О необходимости запуска искусственного спутника Земли много говорили основоположники теоретической космонавтики. Однако обосновывали они эту необходимость по-разному.
Наш соотечественник Константин Циолковский предлагал запускать на круговую орбиту ракету с экипажем, чтобы сразу начать освоение космоса человеком.
Немец Герман Оберт предлагал собрать из ступеней ракет-носителей большую орбитальную станцию, которая решала бы задачи военной разведки, морской навигации, геофизических исследований и ретрансляции информационных сообщений.
Кроме того, снабдив эту станцию большим зеркалом, можно было бы, по мнению Оберта, фокусировать солнечные лучи и направлять их на Землю, воздействуя на климат или угрожая вражеским войскам и городам.
Идею Оберта обыграл в своем романе «Мировой пожар»» (1925) немецкий автор Карл-Август Лафферт.
Многие ученые и фантасты сходились во мнении, что искусственный спутник Земли будет использоваться прежде всего как перевалочная база для межпланетных кораблей, летящих к Луне, Марсу и Венере. В самом деле, зачем кораблю тащить на орбиту все топливо, необходимое для разгона, если он может подзаправиться от спутника?
Тогда же придумали снабдить будущий спутник телескопом, чтобы астрономы прямо с орбиты могли наблюдать за отдаленными космическими объектами, избавившись навсегда от искажений, вносимых атмосферой.
Искусственные спутники такого типа были описаны в романах Отто Гайля «Лунный камень» (1926), Вадима Никольского «Через тысячу лет» (1927) и Александра Беляева «Звезда КЭЦ» (1936).
Однако время шло, а средства доставки спутника на орбиту построить не получалось.
Создание больших пушек оказалось чрезвычайно трудоемким и дорогостоящим делом. А небольшие ракеты, которые во множестве запускали перед Второй мировой войной, даже теоретически не могли развить первую космическую скорость.
Из-за отсутствия носителя рассматривали весьма экзотические проекты. Например, в 1944 году генерал-майор Георгий Покровский опубликовал статью «Новый спутник Земли», в которой предложил запустить металлический спутник способом направленного взрыва.
Он понимал, конечно, что после такого взрыва на орбиту выйдут только «какие-то неорганизованные массы металлов». Но был уверен, что и такой опыт нужен человечеству, поскольку наблюдение за движением «неорганизованного» объекта даст массу новой информации о тех процессах, которые происходят в высших слоях атмосферы.
Все изменилось с появлением больших баллистических ракет.
Проекты, которые опоздали
Первые большие ракеты на жидком топливе научились делать в Третьем рейхе. И уже тогда зашла речь об их применении для запуска ИСЗ.
Позднее, оказавшись в США, немецкие конструкторы пытались вспомнить, кто из них выдвинул идею запуска простого исследовательского спутника. Попытка не увенчалась успехом. Возможно, это был плод «коллективного бессознательного», порожденного работами Германа Оберта, который в 1923 году сформулировал концепцию орбитальной станции.
Сохранилось интересное свидетельство. В немецком ракетном центре Пенемюнде, во время обсуждения будущих разработок, прозвучало предложение: воздавать почести первым путешественникам в космос, помещая их набальзамированные тела в стеклянные шары и запуская по орбитам вокруг Земли.
В марте 1946 года эксперты ВВС США подготовили «Предварительный проект экспериментального космического корабля для полетов вокруг Земли». Это была первая серьезная попытка оценить возможности создания космического аппарата, который будет вращаться вокруг Земли как ее спутник.
Во введении подчеркнута интересная мысль. Перспектива, касающаяся начала космической деятельности, еще не ясна. Однако два момента не вызывают сомнения: «1) Космический аппарат, оснащенный соответствующим приборным оборудованием, по всей вероятности, станет одним из наиболее эффективных средств научных исследований XX века. 2) Запуск спутника Соединенными Штатами возбудит воображение человечества и наверняка окажет влияние на события в мире, сравнимое со взрывом атомной бомбы».
4 октября 1950 года, ровно за семь лет до старта первого ИСЗ, американский ученый Кечкемети представил исследовательский доклад «Ракетный аппарат — спутник Земли: политические и психологические проблемы».
В меморандуме проанализированы «вероятные политические последствия, которые вызовет запуск искусственного спутника Земли в США и его успешное использование в интересах военной разведки».
Из доклада видно, что военные эксперты еще в начале 1950-х годов прекрасно понимали, какое значение в политической и военной сфере будет иметь запуск спутника. Речь уже не шла о стеклянных шарах с телами покорителей космоса. Воображение конструкторов рисовало целые орбитальные группировки, осуществляющие слежение за территорией потенциального противника.
На IV Международном конгрессе по астронавтике, проходившем в 1953 году в Цюрихе, Фрэд Зингер из Университета штата Мэриленд открыто заявил, что в США имеются предпосылки для создания искусственного спутника Земли, сокращенно — «МАУЗ» (Minimum Orbital Unmanned Satellite of Earth). Гипотетический спутник Зингера — это автономная приборно-измерительная система, помещенная в прочный шар, которая по достижении заданной высоты отделялась от третьей ступени составной ракеты-носителя. Орбита спутника высотой 300 км должна была проходить через оба полюса Земли.
25 июня 1954 года в здании Научно-исследовательского управления Военно-морских сил в Вашингтоне состоялась встреча, на которой присутствовали ведущие американские ракетчики: Вернер фон Браун, профессор Зингер, профессор Уиппл из Гарварда, Дэвид Янг из фирмы «Аэроджет» и другие.
На повестке стоял вопрос: можно ли в ближайшее время произвести запуск ИСЗ крупных размеров на орбиту высотой 320 км? Под «ближайшим временем» подразумевался период в два-три года.
Вернер фон Браун заявил, что запуск можно осуществить намного раньше, и изложил свои соображения. Он предложил использовать ракету «Редстоун» — в качестве первой ступени и несколько связок ракет «Локи» — в качестве последующих ступеней. Основное преимущество идеи состояло в том, что можно было использовать уже существующие ракеты.
Так на свет появился проект «Орбитер». Запуск спутника был намечен на лето 1957 года.
Однако к тому времени серьезное развитие получили и другие проекты.
29 июля 1955 года Белый дом официально объявил о предстоящем запуске спутника по программе Военно-морских сил «Авангард».
Для запуска предлагался трехступенчатый носитель, состоящий из модифицированной ракеты «Викинг» — в качестве первой ступени, модифицированной ракеты «Аэроби-Хи» — в качестве второй ступени и твердотопливной третьей ступени.
Планировалось, что спутник «Авангард» будет весить 9,75 кг. Его хотели оборудовать измерительными приборами. Имея на борту небольшой источник питания и фотокамеру, спутник мог бы даже передавать цветные изображения на Землю.
Однако все планы американцам спутал запуск первого советского спутника. В конечном виде шарообразный «Авангард-1» весил всего 1,59 кг и имел на борту только два примитивных радиопередатчика, питаемых от ртутных и солнечных батарей.
Битва за «Объект Д»
В ноябре 1954 года вышел необычный футурологический номер журнала «Знание — сила», посвященный грядущему полету на Луну.
В этом номере ведущие советские популяризаторы науки и писатели-фантасты делились своими представлениями о грядущей космической экспансии. Был сделан прогноз: первый искусственный спутник запустят в 1970 году. Авторы выпуска ошиблись: космическая эра началась гораздо раньше.
Главный конструктор советской ракетной техники Сергей Королев всерьез заговорил о запуске ИСЗ в 1953 году. Тогда только разворачивались работы над межконтинентальной ракетой «Р-7», но специалистам было ясно, что эта ракета вполне способна достичь первой космической скорости.
26 мая 1954 года Королев послал докладную записку «Об искусственном спутнике Земли» в ЦК КПСС и Совмин. Ответ был отрицательным. От Королева прежде всего ждали боевую ракету, которая долетит до Америки. Научно-исследовательская тематика в то время мало волновала верхи.
Но Королев не оставлял надежды и обратился в Академию наук СССР.
30 августа 1955 года в кабинете главного ученого секретаря президиума АН СССР академика Топчиева собрались ведущие специалисты по ракетной технике, в том числе — Мстислав Келдыш и Валентин Глушко.
Королев выступил с кратким сообщением: «Я считаю необходимым создание в Академии наук СССР специального органа по разработке программы научных исследований с помощью серии искусственных спутников Земли, в том числе и биологических с животными на борту. Эта организация должна уделить самое серьезное внимание изготовлению научной аппаратуры и привлечь к этому мероприятию ведущих ученых».
Академия поддержала Королева. С декабря 1955 по март 1956 года прошел ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в космических исследованиях. После этого правительство уже не могло отмахнуться от «фантастического прожекта».
30 января 1956 года было принято Постановление Совета министров № 149-88сс, которым предусматривалось создание «Объекта Д» — так именовался неориентируемый ИСЗ весом от 1 000 до 1 400 кг. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 кг. Срок первого пробного пуска на базе ракеты дальнего действия «Р-7» — лето 1957 года.
Заполучив долгожданное постановление, Королев немедленно приступил к реализации своих планов. В своем ОКБ-1 он сформировал отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой искусственных спутников Земли.
По предложению Келдыша отдел работал сразу над несколькими вариантами «Объекта Д». Из них один предусматривал наличие контейнера с «биологическим грузом» — подопытной собакой.
Королев внимательно следил за работами американских коллег и опасался, что его могут опередить. Поэтому сразу после успешного пуска ракеты «Р-7», состоявшегося 7 сентября 1957 года, главный конструктор собрал сотрудников, занятых проектированием спутника, и предложил работы по «Объекту Д» временно заморозить, а сделать — «хоть на коленке» — маленький легкий спутник.
Руководство работами по конструированию и изготовлению «ПС-1» («Простейший спутник первый») поручили двум инженерам — Михаилу Хомякову и Олегу Ивановскому. Сигналы для передатчика придумывал Михаил Рязанский. Головной обтекатель ракеты, защищающий спутник от воздействия окружающей среды, проектировала группа Сергея Охапкина.
Хотя спутник и выглядел по схеме очень простым, но создавался он впервые. Аналогов орбитального искусственного объекта в технике не существовало. Задано было только ограничение по массе: не более 100 кг. (В конечном виде он весил еще меньше — 83,6 кг.)
Скоро конструкторы пришли к выводу, что выгодно сделать спутник в форме шара. Внутри решили разместить два радиопередатчика с рабочими частотами 20,005 и 40,002 МГц.
Корпус состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка.
Внешне спутник выглядел как алюминиевая сфера диаметром 0,58 м с четырьмя антеннами.
Энергопитание бортовой аппаратуры обеспечивали электрохимические источники тока (серебряно-цинковые аккумуляторы), рассчитанные на работу в течение двух-трех недель.
Работа над спутником не держалась в секрете. За полгода до исторического запуска в массовом журнале «Радио» была опубликована статья Вахнина «Искусственные спутники Земли», в которой сообщались параметры орбит будущих советских ИСЗ и частоты, на которых радиолюбителям следует ловить их сигналы.
За неделю до запуска на научной конференции в Вашингтоне Сергей Полосков прочитал доклад о космических планах СССР и впервые произнес название нового космического аппарата: Sputnik. Вскоре его повторят все печатные издания мира, и оно станет общеупотребительным.
«Бип! Бип! Бип!»
20 сентября 1957 года на Байконуре состоялось заседание специальной комиссии по запуску спутника. Все службы подтвердили готовность к старту.
И вот наконец 4 октября 1957 года в 22:28:34 по московскому времени ярчайшая вспышка осветила ночную казахстанскую степь. Ракета-носитель «М1-1СП» (модификация ракеты «Р-7», позднее названная «Спутник-1») с гулом ушла вверх. Ее факел постепенно слабел и скоро стал неразличим на фоне звездного неба.
Через 295 секунд после старта «ПС-1» и центральный блок ракеты весом 7,5 тонны были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее — 947 км, в перигее — 288 км.
Спустя 314,5 секунды после старта произошло отделение спутника, и он начал подавать сигналы: «Бип! Бип! Бип!» На космодроме их ловили две минуты, потом спутник ушел за горизонт.
Специалисты выбежали из укрытий на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных. И уже на первом витке прозвучало сообщение ТАСС: «В результате большой напряженной работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли. 4 октября 1957 года в Советском Союзе произведен успешный запуск первого спутника».
Наблюдения на первых витках показали, что спутник вышел на орбиту с наклонением 65,1° и с максимальным удалением от поверхности Земли 947 км. На каждый виток вокруг Земли спутник тратил 96 минут 10,2 секунды.
В 20:07 минут по нью-йоркскому времени радиостанция компании «РСА» в Нью-Йорке приняла сигналы советского спутника. Вскоре радио и телевидение разнесли эту весть по США. Радиостанция «Эн-би-си» предлагала американцам «послушать сигналы, которые навеки отделили старое от нового».
Представляет интерес еще одна деталь исторического запуска.
Принято считать, будто быстро бегущая по небосводу звездочка, появившаяся после 4 октября 1957 года, — это визуально наблюдаемый спутник. На самом деле отражающая поверхность «ПС-1» была слишком мала для визуального наблюдения. С Земли видели вторую ступень — тот самый центральный блок ракеты, который вышел на ту же орбиту, что и спутник.
По официальной информации, «ПС-1» летал 92 дня — до 4 января 1958 года. Он совершил 1 440 оборотов вокруг Земли и преодолел около 60 млн. км.
Однако есть данные, что он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел несколько раньше — 8 декабря 1957 года. Именно в этот день некто Морган на своем ранчо в Южной Калифорнии обнаружил пылающий обломок. Более поздний анализ показал, что обломок состоит из тех материалов, что и «ПС-1». В настоящий момент обнаруженные Морганом фрагменты выставлены в Музее Битников под Сан-Франциско.
Право первой ночи
Запуск спутника вызвал шок во всем мире и прежде всего — в США. Впервые американцы получили наглядное доказательство, что они лидируют не во всех сферах жизни, что потенциальный противник обошел их по важнейшему направлению.
«90% разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США, — писала «Нью-Йорк таймс». — Как оказалось, 100% дела пришлось на Россию...»
Это пугало. И очень сильно напугало.
Страх был столь велик, что в первые дни октября 1957 года особо горячие головы из Пентагона предложили «закрыть небо», то есть выбросить на орбитальные высоты тонны металлолома: шарики от подшипников, гвозди, стальную стружку, что привело бы к прекращению любых космических запусков.
Эта малоизвестная подробность из истории космонавтики указывает на то, что американцы изначально воспринимали космос как свою собственность. И не допускали мысли, что кто-то другой посмеет претендовать на нее.
А ведь Америка действительно могла стать первой космической державой. Если до Второй мировой войны об этом никто не помышлял, то после войны, находясь под впечатлением от успехов ракетчиков Третьего рейха, руководители США всерьез задумались о новом стратегическом плацдарме.
Благодаря документам и специалистам, вывезенным из Германии, американцы сумели быстро преодолеть отставание по баллистическим ракетам, а значит, создать предпосылки для вывода ИСЗ в космическое пространство.
Руководство США допустило всего одну ошибку. Следовало довериться опыту и таланту Вернера фон Брауна и принять проект «Орбитер», суливший запуск первого спутника уже к концу 1956 года. Скорее всего, немецкий конструктор сумел бы выполнить свои обещания, и США обрели бы столь желанное право владения.
Что это изменило бы? Только одно, но зато самое главное.
Утвердившись в космическом пространстве, закрепив за собой один из наиболее важных приоритетов, США вряд ли ввязались бы в космическую гонку, требующую огромных финансовых затрат.
А вот попытка СССР «догнать и перегнать Америку» в космосе могла привести к тому, что советские космонавты не только стали бы первыми на орбитах, но и высадились бы на Луну. История космонавтики изменилась бы самым кардинальным образом.
Неизвестно, стали бы люди в таком мире счастливее или нет. Но это неважно. Ведь его все равно никогда не было и не будет. Потому что космическую эру открыл именно советский спутник, и его звонкие сигналы оповестили об этом всю Вселенную...
Антон Первушин