Когда Хрущёв давал задание на проектирование спутников, носителя для них ещё не существовало. Михаил Клавдиевич Тихонравов был несколько удивлён наполеоновскими планами Первого секретаря по созданию спутниковой группировки, но за работу взялся активно и с энтузиазмом. Под его руководством в отделе 29 ОКБ-1 разрабатывались все необходимые спутниковые системы. С начала 1956 года (несколько ранее, чем в реальной истории) к нему присоединился Константин Петрович Феоктистов. Для разработки некоторых элементов, вроде солнечных батарей, и целых сложных систем привлекались сторонние организации.
Отдельно разрабатывались системы управления и ориентации, над ними работали сначала Николай Алексеевич Пилюгин и Виктор Иванович Кузнецов, затем после отказа Пилюгина разрабатывать системы управления космических аппаратов, ими занялся Борис Викторович Раушенбах. Заместителем Королёва по системам управления был Борис Евсеевич Черток.
Такое созвездие выдающихся учёных и инженеров не могло не добиться успеха. Однако, поскольку Тихонравов и Феоктистов были плотно заняты разработкой пилотируемого космического корабля и спутника-фоторазведчика на его базе, Сергей Павлович Королёв, почитав в ИАЦ кое-какую литературу, с середины 1957 г поставил руководителем «спутникового направления» ведущего конструктора Михаила Фёдоровича Решетнёва, назначив его, одновременно, своим заместителем по ИСЗ.
Михаил Фёдорович взялся за дело, творчески переосмыслил всё, что успел наработать с 1954 года Тихонравов, а успел он немало (АИ). Также ознакомился с кое-какой информацией, которую предоставил ему Королёв. Эта информация во многом перевернула его представления о космических аппаратах. Вскоре он доложил Главному конструктору о готовности разработать на основе наработок отдела 29 две универсальные спутниковые платформы, именовавшиеся в документах, что дал ему Королёв, «космический аппарат универсального ряда». Первая платформа, представлявшая собой спутник массой до тонны, именовалась КАУР-1, вторая, более тяжёлая, была названа КАУР-2.
(http://www.astronautix.com/fam/kaur1.htm, http://www.astronautix.com/fam/kaur2.htm. В реальной истории их разработка началась лишь в 1961 году, после полёта Гагарина)
Замысел Решетнёва Королёв одобрил.
— Хорошо задумано, Михаил. Давай, делай. Но прежде нужно сделать одну штучку поменьше и полегче. Спутник связи. Михаил Клавдиевич по этой теме уже много наработал, но сейчас он «Севером» занят. Посмотри, что он сделал, и неси свои предложения, посмотрим, обсудим.
Вскоре Решетнёв принёс эскизный проект лёгкого 50-килограммового спутника связи. (http://www.astronautix.com/craft/strela1.htm, в реальной истории разрабатывался с 1962 г, первый запуск в 1964 г https://ru.wikipedia.org/wiki/Стрела-1_(КА), по другим данным масса 75 кг). Столь малого веса удалось достичь за счёт прогресса в твердотельной электронике.
Особенностью этого спутника была круговая орбита высотой 1500 км, отсутствие ориентации, и, первоначально, функционирование по принципу «почтового ящика». Абонент посылал сообщение на спутник, аппарат запоминал его, затем, входя в зону приёмного пункта, по программе или по радиосигналу транслировал сообщение получателю. Первоначальный срок жизни спутника на орбите предполагался 3 месяца, но затем, по мере совершенствования конструкции солнечных батарей и радиационной защиты аппаратуры, этот срок увеличили сначала до 6 месяцев, а потом и до года. Полностью функционирующая орбитальная группировка должна была состоять из 24 спутников.
Ретранслировать сигнал в реальном времени спутник пока не мог, но Решетнёв предложил следующим этапом организовать передачу сообщений от одного спутника к другому. При этом дальность прямой связи могла достигать нескольких тысяч километров. (АИ, в реальной истории система так и работала по принципу «почтового ящика») Основными «абонентами» системы предполагались резидентуры КГБ, ГРУ и Коминтерна, хотя посылать сообщения могли и другие — спутники информацию не обрабатывали, передавая её «как есть». О чём Королёв не без умысла поведал Серову, получив в его лице рьяного сторонника и заодно мощнейшего лоббиста новой системы связи. Также глобальный охват позволял наладить связь с самолётами, кораблями и подводными лодками (при подвсплытии)
Впрочем, радисты предусмотрели защиту системы от забивания каналов связи. Спутники передавали не любые сообщения, а только те, в начале которых имелась периодически сменяемая по команде с Земли кодовая последовательность, вычисляемая по несложному алгоритму на основе также периодически меняющегося маркерного сигнала спутника. Смена алгоритма у конечных пользователей инициировалась шифрованным сообщением через те же спутники. Система не требовала наличия у конечных пользователей сложного оборудования, нужен был относительно простой УКВ-передатчик.
Разработка Решетнёва Главному конструктору очень понравилась. Были и трудности. Спутники следовало распределить по нескольким орбитам, чтобы они охватывали всю поверхность Земли. Большой точности при этом не требовалось, ориентацию спутников также не нужно было поддерживать.
Для проведения испытаний опытный образец спутника возили на самолёте над территорией СССР. Аппаратура работала устойчиво, сообщение, записанное спутником над Иркутском, было успешно принято НИПом на горе Кошка в Крыму.
Не мудрствуя лукаво, спутнику присвоили наименование «Стрела-1», хотя его конструкция немного отличалась.
Чтобы испытать всю аппаратуру комплексно, был проведён запуск на ракете-носителе Р-5-3. Приёмо-передающая аппаратура работала исправно, покрытые в качестве эксперимента кварцевым стеклом панели солнечных батарей, разработанные Николаем Степановичем Лидоренко, продержались около полугода.
Пока в ОКБ-1 шли споры, каким способом растаскивать спутники по орбитам, Решетнёв работал над платформами КАУР-1 и КАУР-2. Это были уже куда более серьёзные аппараты. КАУР-1 имел массу около 800 кг, КАУР-2 — 1600 кг.
На платформе КАУР-1 разрабатывались навигационный и геодезический спутник (АИ, в реальной истории разработка КА «Циклон» и «Сфера» началась только в 1962 г, первые запуски состоялись в 1967 и 1968 гг соотв.) На скорость разработки положительно повлияли наличие предварительно разработанных Тихонравовым основных систем, относительная простота концепции предложенной навигационной системы «Циклон», и знание её основных недостатков по «документам 2012».
Американцы в то же самое время разрабатывали подобную навигационную спутниковую систему «Transit». Её разработка началась в 1958 году, запуск первого спутника ожидался в 1959-м, ввод в эксплуатацию был намечен на 1964 год.
«Циклон» не был аналогом GPS, которого добивался Хрущёв. Это была значительно более простая и дешёвая система. Спутников предполагалось не 24, а всего 6 или 7. В основе принципа действия системы лежал эффект Допплера. Спутник излучал радиосигнал на двух УКВ-частотах, (около 150 и 400 Мгц). Приёмник на судне-пользователе измерял изменение частоты при прохождении спутника в зоне видимости. По этому изменению, а также по параметрам орбиты, передаваемым самим спутником в составе излучаемого сигнала, приёмник пользователя вычислял местоположение судна. Точность определения места была около 100 м, что сравнимо с длиной судна.
Система не годилась для быстро перемещающихся самолётов, т. к. интервал между обсервациями составлял от 10 до 55 минут. Но для определения места ракетной подводной лодки такой точности в первом приближении было достаточно. Под них она и проектировалась.
Из полученной информации выяснили, что основные проблемы с недостаточной точностью навигации вытекали из неточного определения орбиты самого спутника. Данные о параметрах орбиты передавались на спутник с Земли, аппарат их только транслировал пользователю.
Для повышения точности вычисления параметров орбиты было предложено использовать то же самое допплеровское изменение частоты сигнала радиолокатора, отражённого от спутника. (Принцип, используемый во французской навигационной системе DORIS) За счёт этого точность определения места пользователя была доведена до 50-60 м, что было уже сравнимо с половиной длины типичного судна.
Изначально система проектировалась совмещённой, она должна была предоставлять военным кораблям услуги связи. Но оборудование связи было тяжёлым и занимало около 80% объёма спутника. Тогда как проектируемый американцами спутник системы «Transit» предоставлял только навигационный сигнал, зато весил 300 килограммов. Королёв, ознакомившись с информацией по американской системе, распорядился:
— Связь из навигационного спутника выкидываем нахрен! У нас для связи отдельная система будет. От военных как-нибудь отбрехаемся. Партия сказала: «Делать совмещённые системы военного и гражданского назначения» — так и сделаем.
В итоге вместо аппаратуры связи в спутник системы «Циклон» установили резервную систему электропитания — двигатель Стирлинга с генератором. Подогрев Стирлинга осуществлялся новым способом — на корпусе спутника была сделана зачернённая полоса теплообменника, нагреваемая Солнцем. От неё к двигателю шли тепловые трубы, передающие тепло. Такие же тепловые трубы передавали двигателю тепло от нагревающегося передатчика. Лишнее тепло, как обычно, отводилось тепловыми трубами, работающими в традиционном направлении — от аппаратуры за борт.
Система была ещё не опробована и ставилась в качестве резервной, для увеличения срока жизни спутника. При этом спутник весил уже не 800, а 500 килограммов. (АИ)
Были спроектированы и изготовлены два образца навигационного приёмника — военный и гражданский. Оба представляли собой аккуратную тумбочку, набитую электроникой, и выносную антенну. Координаты индицировались в виде цифр на двухстрочном монохромном ЖК-экране. Переносить местоположение на карту штурману предстояло самостоятельно.
Начинка была абсолютно различная. В военном приёмнике использовались микросборки 1 и 2 поколения (АИ), гражданский, предназначенный в том числе для экспорта, собирался на полупроводниковой «рассыпухе». Рынок сбыта для новой системы намечался широчайший — её ждали прежде всего на линиях контейнерных перевозок ВЭС.
Отработка Р-7, благодаря полученной и переосмысленной информации, шла заметно быстрее. Да и военные, которых вразумил Хрущёв, уже не так давили. Неделин больше нажимал на Янгеля. Однако в разработку вмешалась необходимость запуска АМС к Луне. 27 сентября 1958 года станция «Луна-2» доставила на Луну вымпел с гербом Советского Союза. 30 сентября, в первый день экстренных переговоров на острове Санторини по греко-турецкому конфликту, Первый секретарь ЦК КПСС Н.С. Хрущёв доставил копию вымпела лично в руки президенту США Д. Эйзенхауэру, чем немало доставил всему прогрессивному человечеству. (АИ, см. гл. 03-11).
Обрадованный Королёв вознамерился тут же запустить станцию «Луна-3», для фотографирования обратной стороны Луны. Но... Из-за возникшей проблемы с системой управления ракету пришлось подорвать на этапе выведения. Запасной носитель был, но подготовить к старту ещё одну АМС с капризной системой проявки плёнки в полёте не успевали — стартовое окно для облёта Луны приходилось на сентябрь-октябрь, и уложиться в него не удалось. К величайшему огорчению Королёва, фотографирование Луны пришлось отложить на год.
Хрущёв, узнав об этом, отреагировал спокойно, лишь пожав плечами:
— Да ничего страшного, Сергей Палыч. Запустите в следующем году. Только в начале сентября, чтобы полностью стартовое окно использовать. Вы и так в этом году много сделали. Один только метеоспутник чего стоит. А «самосвал»? Да американцы уже кипятком писают. Не волнуйтесь.
Конец 1958 года для Главкосмоса выдался жарким. Сдавали и принимали совместный советско-индийский космодром на острове Шрихарикота (АИ, см. гл. 03-13). Обучали индусов готовить к старту ракету. Корректировали космическую программу ВЭС. Напряжение спало лишь после 20 декабря, когда метеоспутник «Омега-2», разработанный совместно советскими и индийскими специалистами, вышел на орбиту и впервые передал на антенну индийского ЦУП изображение планеты, укутанной в белоснежный флёр облаков.
Только в январе 1959 года Королёв и Келдыш записались на приём к Хрущёву, чтобы доложить о готовности к развёртыванию советской системы спутниковой связи. Узнав, что система должна состоять из 24 спутников, Никита Сергеевич поначалу схватился за лысину:
— Да вы что удумали, голубчики? Вы ж меня без ножа режете! Это что же, 24 ракеты надо запустить? Народ без штанов оставить хотите? Правильно Руднев сказал: «Мы стреляем городами»!
— Всё немного проще, Никита Сергеич, — Королёв, хитро улыбаясь, снял со стойки плакат с крупным изображением спутника. — Спутник-то у нас лёгкий вышел, 50 килограммов всего. Ну, с доработками пусть даже 100 получится, а я думаю — меньше.
Под плакатом висела схема выведения. Сергей Павлович специально повесил все схемы на одной стойке, одну поверх другой.
— Вот, смотрите. Михаил Кузьмич Янгель вот-вот свою 63С1 на испытания выкатит. Ракета у него готова, держит только отсутствие доработанного двигателя второй ступени. Валентин (Глушко) сильно перегружен, не успевает. В ходе испытаний так или иначе не один десяток ракет запустить придётся. Ракета у Янгеля получается дешёвая, на агрегатах серийной Р-12. На ней и запустим. 6-ю пусками из Плесецка, по 4 спутника на ракете.
(В реальной истории спутники «Стрела-1» запускались по 4 или 5 шт лёгкими РН 65С3 «Космос»)
Хрущёв встал, подошёл к плакату и долго рассматривал схему выведения. Нарисовано было просто и понятно, «как для четвёртого класса».
— По 4 спутника одной ракетой? — Первый секретарь повернулся к руководителям Главкосмоса. — Что ж вы раньше-то не сказали? Это ж совсем другое дело! Тогда конечно! Одобряю. Запускайте. Только вот... А если у вас, скажем, один или несколько спутников выйдут из строя раньше срока? Может ведь такое случиться?
— Может, Никита Сергеич, — честно признал Королёв. — Но мы и это предусмотрели. Один спутник можно вывести на Р-5-3.
— Ну... Тогда годится. Это что же, получается, мы и запас Р-5 после их снятия с дежурства сумеем использовать?
— Конечно! — солидно кивнул Королёв, зная, как любит Никита Сергеевич рачительное отношение к ресурсам.
— Мы тут ещё одну систему хотели предложить, — сказал Королёв.
Он снял плакат со схемой выведения спутников «Стрела-1». Под ним висел плакат с изображением спутника навигационной системы «Циклон».
— Так, а это у нас что? — спросил Хрущёв.
— Навигационный спутник, Никита Сергеич. Пока ещё не полноценный аналог GPS, но для определения координат атомных подлодок и других кораблей уже достаточно, — ответил Келдыш. — Наша система «Циклон» будет сделана практически совместимой с разрабатываемой американцами аналогичной системой «Transit».
