Анатолий Брыков - Пятьдесят лет в космической баллистике

А несколько позже, 16 сентября 1953 года мы узнали, что с начала будущего года в институте открывается заданная С. П. Королёвым новая тема: «Исследования по вопросу создания искусственного спутника Земли». А начинать работать по ней нам разрешили, не дожидаясь официального открытия темы. Сергей Павлович выполнять свои обещания не забывал!

Так, практически в самом начале своей научной деятельности, я оказался в коллективе, которому предстояло участвовать: во — первых, в решении одной из самых актуальных проблем, связанных с обеспечением безопасности нашей страны, и во — вторых, в проведении исследований по совершенно новому научному направлению — обоснованию возможности создания искусственного спутника Земли на базе современного развития науки и техники.

Это было начало работ, которые привели к созданию в стране самой совершенной в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в отработке и испытаниях которой активное участие принимал наш институт — НИИ-4 Министерства обороны.

Так как я окончил специализированное по ракетной технике высшее учебное заведение, то достаточно быстро ознакомился с разработками отдела. Однако идея Тихонравова, касающаяся принципа «пакетной» схемы многоступенчатой жидкостной баллистической ракеты, была для меня совершенно незнакома. Мне очень хотелось разобраться в её сути. Оказалось, что она, как все гениальные идеи, очень проста!

С. П. Королев, 1953 г.

Действительно, к началу 1950–х годов многие передовые страны уже в совершенстве освоили производство и использование одноступенчатых жидкостных баллистических ракет и создали необходимую производственную базу для их изготовления. Успешно проходило и дальнейшее совершенствование таких ракет, в основном, в направлении повышения дальности стрельбы, улучшения характеристик рассеивания и повышения надёжности эксплуатации этих ракет. Однако, теоретические разработки по составным ракетам последовательной схемы (первая ступень отрабатывает свой ресурс и отбрасывается, включается вторая ступень, работающая так же до полного израсходования топлива, затем следующая и т. д.), показали ряд принципиальных трудностей, которые были не только чисто техническими, но и связанными с отработкой новых технологий, нового технического оснащения и новых принципов обслуживания при особо неблагоприятных условиях обеспечения требуемой надёжности. По мнению Тихонравова, надёжную двухступенчатую межконтинентальную баллистическую ракету «последовательной схемы» в начале 1950–х годов построить было невозможно. И было принято решение использовать «пакетную» схему.

История подтвердила справедливость такого решения. Действительно, созданная в середине 1950–х годов (решение о начале работ — 1954 г., первый удачный пуск — август 1957 г.) межконтинентальная двухступенчатая баллистическая ракета Р-7 «пакетной» схемы решила основную задачу, касающуюся обороны страны, а также задачу достижения первой космической скорости (4 октября 1957 года Р-7 обеспечила вывод на орбиту первого в мире ИСЗ). Однако, как боевая она имела существенные недостатки, и в мае 1959 года принимается решение о создании межконтинентальной двухступенчатой баллистической ракеты с последовательным расположением ступеней — Р-16. В конце 1950–х — начале 1960–х годов наша промышленность, опираясь на опыт создания одноступенчатых ракет средней дальности Р-12 и Р-14, уже могла решить и эту более сложную задачу. Первое испытание Р-16, состоявшееся 24 октября 1960, года оказалось неудачным. Ракета взорвалась при старте, погибли люди, в том числе маршал М. И. Неделин и ряд ведущих разработчиков ракеты Р-16. Завершилась разработка Р-16 лишь к концу 1961 года.

Идея «пакетной» схемы состояла в «объединении» в одно целое («пакет») нескольких баллистических одноступенчатых жидкостных ракет, уже имеющих производственную базу и все условия для отработки в полёте, с обеспечением одновременного включения двигателей всех составляющих ракет «пакета» на старте, с последующим переливанием топлива в полёте из вспомогательных ракет в основную (несущую боевой заряд) и отбрасыванием освободившихся от топлива вспомогательных ракет. Для создания такой межконтинентальной баллистической ракеты необходимо было, во — первых, найти соответствующий принцип «объединения» составляющих «пакет» одноступенчатых ракет в целую единую систему и, во — вторых, «научить» эту систему летать! При этом М. К. Тихонравов проанализировал возможности практического решения этой задачи и показал, что сформулированные требования выполнить легче, чем создать такую же ракету по схеме последовательного расположения ступеней.

И. М. Яцунский, 1960 г.

Тщательные исследования по научному обоснованию своих предварительных разработок возможности создания межконтинентальной баллистической ракеты «пакетной» схемы М. К. Тихонравову удалось начать лишь в сентябре 1947 года, когда к этим работам подключился Игорь Марианович Яцунский. Именно он под руководством Михаила Клавдиевича разработал методологию выбора и оценки основных конструктивных и баллистических характеристик составных ракет «пакетной» схемы. Несколько позднее к этим работам подключились молодые инженеры отдела: Глеб Юрьевич Максимов (система управления), Лидия Николаевна Солдатова (оценки аэродинамических характеристик и системы переливания топлива), Ян Иванович Колтунов (проблема старта) и я.

Мне в реализации идеи Тихонравова пришлось заниматься рядом вопросов, связанных как с проблемой «объединения» одиночных ракет в единый «пакет», так и с проблемой «обучения» его летательному искусству.

В проблеме «объединения» основное требование — обеспечить надёжность разделения ступеней «пакета». «Пакетная» схема двухступенчатой ракеты, в частном случае состоящей из двух ракет, основной и вспомогательной, предусматривала, что второй ступенью должна быть основная ракета, несущая боевую часть, и к моменту разделения ступеней (отделение вспомогательной ракеты) она должна быть полностью заправлена топливом. Поэтому, если обе, составляющие «пакет» ракеты были одинаковые (например, Р-2) и их двигатели при старте включились одновременно, то перед разделением, когда в баках каждой ракеты останется около половины топлива, его требовалось перелить из вспомогательной ракеты в основную, а затем «отбросить» вспомогательную ракету. Чтобы основная ракета смогла выполнить свою боевую задачу — поражение цели, необходимо было разделение ступеней произвести: во — первых, без механического повреждения основной ракеты, во — вторых, обезопасить «пакет» от возникновения пожара при переливании топлива и, в — третьих, после разделения не допустить у основной ракеты возникновения возмущений, с которыми не справилась бы система управления.