Антон Первушин
Космос. Прошлое, настоящее, будущее
«Меркурий» в гонке
В середине 1950-х годов мало кто сомневался, что США будут лидерами в освоении внеземного пространства. Поэтому запуск «Спутника-1» прогремел мировой сенсацией. Но Штаты приняли вызов. Адекватным ответом на научно-технические победы СССР мог стать полет человека на орбиту.
31 января 1958 года командование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ВВС США предписало подчиненным структурам немедленно заняться подготовкой пилотируемого полета на орбиту. Тогда же на авиабазе Райт-Паттерсон состоялась закрытая конференция, на которой рассматривались предложения авиационных компаний по космическому кораблю. Однако, несмотря на обилие проектов, все они выглядели слишком сложными для быстрой реализации, и через десять дней на новой конференции в Отделении баллистических ракет ВВС обсуждался только один проект, предложенный инженером-аэродинамиком Максимом (Максом) Фаже: он придумал простую коническую капсулу со сферическим днищем, которая могла находиться на орбите до двух суток.
Фаже руководствовался тем, что американские ракеты в тот период значительно уступали советским по грузоподъемности (1,5 тонны против 5 тонн), поэтому приходилось прибегать к различным техническим ухищрениям для снижения массы корабля. Прежде всего, у конической капсулы при правильном снижении в атмосфере значительно нагревается только днище: теплозащиту можно наносить там, остальную конструкцию изготавливая из обычных жаропрочных материалов. Коническая форма хорошо вписывается в аэродинамику ракеты, и можно обойтись без головного обтекателя. Но самое главное – все управление кораблем американские конструкторы, в отличие от советских коллег, решили доверить пилоту. Важным отличием стала и схема посадки – поскольку американский корабль не приземлялся, как «Восток», а приводнялся, можно было отказаться от изощренной технологии эвакуации: пилот возвращался на Землю в капсуле, в которой стартовал. А вот высоту орбиты американцы выбирали из тех же соображений, что и подчиненные Сергея Королева: если бы связка твердотопливных тормозных двигателей по каким-то причинам не сработала, то корабль через сутки сам «зарылся» бы в атмосферу и совершил посадку, хотя и в непредсказуемом месте.
Корабль должны были разрабатывать конструкторы ВВС, однако в марте 1958 года президент Эйзенхауэр внес в Конгресс законопроект о создании гражданского Национального управления по аэронавтике и космосу (НАСА, NASA). И в октябре корабль был передан этой новой организации, став, по сути, ее первым серьезным проектом.
Изначально проект назывался «Астронавт» (Astronaut), однако в конце концов это название отвергли, сочтя, что в нем слишком силен «акцент на личности пилота корабля». Руководитель космического директората НАСА Эйб Сильверстайн предложил дать проекту имя греческого бога торговли Меркурия (Mercury) – из всего олимпийского пантеона этот бог был наиболее популярен у американцев, часто фигурировал в рекламе. К тому же Меркурий с его крылатыми сандалиями и шлемом становился хорошим символом летательного аппарата. 17 декабря 1958 года, ровно через 55 лет после знаменитого полета братьев Райт на «Флайере-1», название было официально закреплено и опубликовано.
Ближе к зиме был объявлен конкурс на фирму-изготовителя, победителем которого стала компания McDonnell Aircraft. 6 февраля 1959 года она получила заказ на изготовление двадцати космических кораблей (стоимостью 1,65 миллионов долларов каждый), «способных выдержать любую комбинацию ускорения, нагрева и нагрузок, которая может иметь место во время запуска или входа в атмосферу».
НАСА предстояло разработать не только корабль, но и носитель к нему. И если в Советском Союзе ракета Р-7 была единственной, способной выводить груз на орбиту, то в американской космической программе использовалось три ракеты: «Литтл Джо» (Little Joe), «Редстоун» (Redstone) и «Атлас» (Atlas).
Небольшую недорогую ракету «Литтл Джо» разработали американские конструкторы Уильям Бленд и Рональд Коленкевич. Она представляла собой связку из восьми твердотопливных двигателей и предназначалась исключительно для тестовых запусков капсулы корабля и испытаний системы аварийного спасения.
«Редстоун» создавалась под руководством немецкого конструктора Вернера фон Брауна, который к тому времени получил американское гражданство. После того как фон Брауну удалось быстро запустить спутник Explorer-1, руководство космической программы закрыло глаза на его нацистское прошлое, и вскоре от чисто военных разработок конструктор перешел к космическим. «Редстоун» разрабатывалась с 1948 года в интересах армии США и была, по сути, развитием ракет А-4 (V-2), которыми гитлеровцы обстреливали Лондон и Антверпен. Хотя новая ракета была намного мощнее и конструктивно совершеннее «Фау-2», в наследство от предшественниц ей достались устаревшие компоненты топлива: жидкий кислород и спирт. На этом топливе развить первую космическую скорость проблематично, поэтому «Редстоун» решено было использовать для суборбитальных полетов. Если бы удалось запустить пилота в такой ракетный «прыжок» раньше Советского Союза, приоритет в освоении космоса достался бы США.
«Атлас» проектировался американскими конструкторами компании Convair (Consolidated Vultee Aircraft) как межконтинентальная баллистическая ракета, способная доставить ядерный заряд до Москвы. Изначально по своей форме «Атлас» был похож на советскую Р-7, однако «пакетная» схема показалась конструкторам громоздкой, и вместо отделения боковых ступеней у «Атласа» в полете отделяются только четыре боковых двигателя. В этом смысле американская ракета уникальна: сбрасывая всего лишь 5 % конструкции, она тем не менее способна развить космическую скорость.
Первый запуск «Атласа» состоялся 11 июня 1957 года на полигоне мыса Канаверал – менее чем через месяц после первого полета Р-7. Первый космический старт ракеты «Атлас-Б» (Atlas-B) был произведен в декабре 1958 года, а в сентябре 1959 года модификация «Атлас-Д» (Atlas-D) встала на боевое дежурство. Именно последняя с небольшими доработками использовалась в проекте «Меркурий» для осуществления орбитального полета, который должен был закрепить успехи американцев в космонавтике.
С самого начала реализации проекта было ясно, что выбранные ракеты, и прежде всего «Атлас», потребуют множества испытаний. Поскольку даже самая мощная из них уступала по грузоподъемности советской Р-7, американским конструкторам пришлось попотеть, придумывая технические решения, которые дополнительно снижали массу корабля с пилотом. Из-за малого объема герметичный отсек в буквальном смысле забили оборудованием; места для пилота почти не оставалось. Поэтому в ходу была шутка, что астронавт не садится в корабль, а «надевает» его на себя, как костюм. «Меркурий» имел два люка: боковой, используемый для посадки в корабль, и аварийный верхний, устроенный не самым лучшим образом: чтобы выйти через него, надо было выпихнуть запасной парашют и протиснуться через цилиндрический отсек.
Что касается скафандра, то его вид и устройство определились летом 1959 года – основой стал высотный костюм Mark IV, выпускаемый для летчиков Военно-морских сил. Скафандр проекта «Меркурий» не был предназначен для выходов в открытый космос, а, подобно советскому СК-1, служил дополнительной защитой на случай разгерметизации корабля.
Отбор будущих астронавтов начался в ноябре 1958 года – раньше, чем в СССР. В качестве кандидатов рассматривались мужчины возрастом от 25 до 40 лет, ростом не выше 180 сантиметров. Первоначально профессиональная принадлежность не имела значения – в кандидаты мог, например, записаться физик с опытом работы в лаборатории не менее трех лет. Но президент Эйзенхауэр своим решением постановил, что астронавтов следует искать среди военных летчиков-испытателей. В итоге были отобраны 110 человек. После медико-психологического обследования и «стресс-испытаний» в группе осталось 18 пилотов, а утверждены были всего семеро «финалистов». Пресса тут же окрестила их «великолепной семеркой», и это оправдано: все они были опытными летчиками с феноменальной выносливостью. Однако прежде людей в космос должны были отправиться животные.
Если в Советском Союзе в качестве «космонавтов» для испытательных полетов выбрали беспородных собак, то американские ученые остановились на обезьянах – в конце 1940-х годов их уже запускали на ракетах V-2, вывезенных из Германии. Первый полет макаки-резуса в макете «Меркурия» на высоту 85 километров состоялся 4 декабря 1959 года. Звали эту обезьянку Сэм, что представляет собой аббревиатуру Школы авиационной медицины (SAM, School of Aviation Medicine). Во время полета по суборбитальной баллистической траектории макака три минуты находилась в состоянии невесомости. Сразу после приземления Сэма отправили обратно в лабораторию, где в течение нескольких дней врачи внимательно отслеживали изменения в состоянии его здоровья. Вывод был однозначным: полет не оказал негативного воздействия на организм животного.
Напряжение росло. Публикации в советской прессе о запуске тяжелого корабля-спутника ясно указывали: СССР готовится к запуску своего пилота на орбиту. Еще в марте 1959 года НАСА составило план летных испытаний, включавший восемь суборбитальных запусков ракет «Редстоун», один суборбитальный и восемь орбитальных запусков ракет «Атлас». При этом первый пилотируемый «прыжок» был назначен на 26 апреля 1960 года, а первый орбитальный – на 1 сентября 1960 года. Американцы предполагали опередить Советский Союз на год!
Однако человек предполагает, а техника располагает. Если испытания макетов на ракете «Литтл Джо» проходили в целом успешно, то с ракетами «Редстоун» и «Атлас» не заладилось. Первый «Атлас» удалось запустить с мыса Канаверал только 29 июля 1960 года, но запуск прошел неудачно, а корабль «Меркурий» разбился. Та же участь постигла ракету и корабль при запуске 8 ноября. Ракета «Редстоун» должна была взлететь 21 ноября, но не смогла оторваться от стартового стола. Повторный запуск состоялся 19 декабря 1960 года, и на этот раз он прошел успешно.
Теоретически сразу после него агентство НАСА могло бы попытаться запустить в космос человека, опередив команду Сергея Королева. Но предшествующая череда неудач заставила проявить осторожность. 31 января 1961 года в суборбитальный полет отправился самец шимпанзе Хэм (HAM, Holloman Aerospace Medical Center). Согласно программе испытаний, «Меркурий» должен был достичь высоты 185 километров и скорости 546 м/с. Однако из-за сбоя в работе двигателей высота составила 253 км, а скорость – 744 м/с. В результате резко увеличился угол входа корабля в плотные слои атмосферы – с него сорвало теплозащитный экран, из-за чего температура внутри поднялась до 47 ºС. Кроме того, отклонение от расчетной точки приводнения составило 212 километров! «Меркурий» с сорванным защитным экраном опрокинулся, потерял герметичность и начал тонуть. К счастью, через два часа его обнаружил вертолет ВМС США. Он поднял корабль на борт эскадренного миноносца, где героического Хэма лично поприветствовал капитан, вручив ему яблоки и половину апельсина.
У американцев все еще оставался шанс обойти советских коллег. К примеру, на пилотируемом пуске настаивал руководитель Целевой космической группы Роберт Гилрут. Но резко против выступил конструктор «Редстоуна» Вернер фон Браун, обеспокоенный тем, что полет Хэма по факту завершился аварийно. Ракету вновь значительно доработали, и нужен был еще один беспилотный запуск, чтобы подтвердить правильность принятых технических решений. Он состоялся 24 марта 1961 года; до триумфа Юрия Гагарина оставалось меньше трех недель.
Корабль «Меркурий» № 7 и ракета «Редстоун» № 7 были доставлены на мыс Канаверал и в первых числах апреля установлены на стартовом комплексе. Узнав, что его корабль имеет такой порядковый номер, астронавт Алан Шепард дал ему собственное имя «Свобода 7» (Freedom 7). Началась подготовка к запуску. Шепард вместе со своим дублером Джоном Гленном отрабатывал «посадку» в корабль и процедуры, которые необходимо совершить в полете. Там их и застало известие о запуске советского корабля «Восток» с Гагариным на борту. Пришлось смириться с тем, что лидерство опять упущено.
Все же американцы упорно шли к цели. Первую попытку к запуску предприняли 2 мая, но старт отложили из-за грозы. Через трое суток, 5 мая 1961 года, Алан Шепард наконец-то занял свое место в корабле. Стартовая команда хором прокричала: «Счастливой посадки, коммандер!» Спустя 50 минут люк задраили, однако астронавту пришлось прождать больше трех часов, пока технические службы не устранили мелкие неисправности. Старт состоялся в 9:34 по местному времени. За ним наблюдала почти вся Америка, около 70 миллионов телезрителей. Полет «Свободы 7» продолжался 15 минут, корабль поднялся на высоту 188 километров, и за это время Шепард успел опробовать систему ручного управления, сделав это первым в мире (Гагарину прибегать к ручному управлению не пришлось). После приводнения «Свободу-7» и астронавта доставили на палубу авианосца Lake Champlain. Ступив на нее, Шепард воскликнул: «Что за великолепный день, что за прогулка!» И в самом деле: суборбитальный прыжок больше напоминал кратковременную прогулку, чем космический полет. К настоящему полету по орбите американские ракетчики пока не были готовы.
Второй суборбитальный запуск состоялся 21 июля 1961 года. На корабле «Колокол свободы 7» (Liberty Bell 7) Вирджил Гриссом поднялся на высоту 190,3 километра и через 15 минут приводнился в Атлантический океан. При этом корабль затонул, а астронавта удалось вытащить в последнюю минуту, когда он практически скрылся под водой. «Колокол свободы 7» удалось разыскать и поднять со дна только летом 1999 года. Позднее Вирджил Гриссом участвовал в программе «Джемини» и, наверное, стал бы первым человеком на Луне, если бы не сгорел заживо вместе со своим экипажем в командном модуле корабля «Аполлон-1».
После прыжка-полета Гриссома оставалось еще три ракеты «Редстоун», и к полету начал готовиться Джон Гленн, дублер Шепарда и Гриссома. Будучи тщеславным человеком, он не хотел войти в историю третьим американцем, совершившим суборбитальный прыжок, поэтому всячески выступал за нормальный полет. Его мечтам было суждено сбыться: после «космических суток» Германа Титова руководству НАСА стало ясно, что перегнать СССР не получится даже формально, по числу запусков. 18 августа 1961 года было официально объявлено, что новые «прыжки» отменяются.
И вновь вперед отправилась обезьяна. Шимпанзе Энос (на иврите слово «энош» означает «человек») стартовал на ракете «Атлас» 29 ноября 1961 года. Во время полета Эносу предстояло выполнять определенные операции, получая либо вознаграждение, либо удары электрическим током. На первом витке Энос вел себя спокойно, однако когда «Меркурий» пошел на второй виток, что-то случилось с автоматикой, и Энос стал получать электроразряды, даже когда тянул за правильный рычаг. Кроме того, его костюм начал перегреваться. Было решено прекратить полет досрочно, и вскоре корабль приводнился в Тихом океане.
Как и предыдущие, полет Джона Гленна неоднократно переносился. Первую попытку предприняли 27 января 1962 года. Пилот пять часов просидел в корабле, названном «Дружба 7» (Friendship 7), но из-за погоды остался на Земле. Следующей возможности пришлось ждать почти месяц. Наконец 20 февраля Гленн занял свое место в герметичной кабине на вершине ракеты «Атлас». При закрытии люка техники обнаружили, что один из 70 болтов сломан. Пришлось открывать люк и снова закрывать. Только на это потратили 40 минут, а вообще Гленн провел в нервном ожидании 2 часа 17 минут.
В 9:00 по местному времени началась прямая трансляция с мыса Канаверал, и миллионы американцев прильнули к телевизорам, чтобы еще через 47 минут увидеть, как на огненном столбе взлетает в небо первый «орбитальный» астронавт США. «We are on the way!» («Мы в пути!») – воскликнул Джон Гленн при старте, вспомнив, очевидно, гагаринское «Поехали!».
Через триста секунд «Меркурий» вышел на орбиту высотой 256 километров в апогее. Потом автоматика развернула корабль хвостом вперед, и Гленн успел увидеть кувыркающуюся рядом ракету, о чем доложил на Землю. Затем, пролетая над Африкой, он сообщил о том, что наблюдает пылевую бурю в Сахаре. Через 25 минут после старта астронавт взял управление кораблем на себя. На 55-й минуте Гленн сказал, что видит огни Перта: жители этого австралийского города высыпали на улицы, включили все осветительные приборы и застелили газоны белыми простынями, чтобы таким образом поприветствовать астронавта. Еще через 18 минут Гленн решил перекусить яблочным муссом. Никаких проблем с глотанием у него при этом не возникло. Тут корабль вышел на солнечную сторону, и потрясенный Джон сообщил, что «Дружбу 7» окружают тысячи «светящихся частичек» – так выглядели льдинки, образовавшиеся при разложении перекиси водорода в двигателях ориентации.
На 96-й минуте полета в Центр управления полетами по каналу телеметрических данных пришел тревожный сигнал: теплозащитный экран не закреплен. Если датчик не врет, то при входе в атмосферу теплозащиту «сдует», обшивка корабля прогорит, а он сам развалится. Получалось, что Джон Гленн обречен!
Инженеры НАСА тут же придумали решение: не сбрасывать тормозную двигательную установку после срабатывания, а позволить ей отвалиться под воздействием нагрева в атмосфере – тогда ее ленты удержат экран, а позднее слететь ему помешает скоростной напор. Спешно была выработана инструкция, которую передали по радио Гленну. При этом сообщить причину столь странного изменения в схеме посадки никто не решился, и о том, что ему угрожала смертельная опасность, астронавт узнал лишь на Земле.
После третьего витка началось торможение, и «Меркурий» полетел по баллистической траектории вниз. И тут Гленну пришлось понервничать. Тормозные ракеты начали разрушаться от нагрева – их раскаленные куски пролетали мимо иллюминатора, а пилот решил, что горит теплозащита. К счастью, все обошлось. Корабль приводнился с недолетом на 65 километров, но неподалеку от эсминца Noa, который и подобрал его. Общая длительность полета составила 4 часа 55 минут. Хотя на фоне рекорда Германа Титова это достижение выглядело скромно, американцы доказали, что могут летать на орбиту.
После Джона Гленна состоялось еще три запуска кораблей «Меркурий». 24 мая в космос отправился Скотт Карпентер на борту «Авроры 7» (Aurora 7), 3 октября – Уолтер Ширра на борту «Сигмы 7» (Sigma 7), а 15 мая 1963 года – Гордон Купер на борту «Веры 7» (Faith 7). Рекорд по продолжительности полета для американской астронавтики установил последний астронавт из перечисленных: он пробыл в тесной кабине больше тридцати четырех часов.
Хотя в целом орбитальные миссии программы «Меркурий» завершились успешно, астронавтам периодически приходилось прибегать к различным уловкам, чтобы предотвратить развитие аварийной ситуации. В итоговом отчете НАСА было указано, что если бы в четырех орбитальных полетах на борту не было пилота, то лишь капсула Уолтера Ширры «Сигма 7» слетала бы нормально, корабль Джона Гленна «Дружба 7» приводнился бы досрочно, а «Вера 7» Гордона Купера потерпела бы катастрофу.
