По результатам полётов серии лунных АМС было ясно, что имеющиеся фототелевизионные технологии пока не позволяют получать действительно качественные фотоснимки, подобные тем, что снимали спутники фоторазведки при фотографировании Земли. Нужен был аппарат, способный не просто долететь до Луны и выйти на окололунную орбиту, но и способный вернуть на Землю отснятые плёнки. Таким аппаратом, по сути, являлся спутник фоторазведки 'Зенит', сделанный на базе всё того же 'Союза'. В его спускаемом аппарате устанавливался фотокомплект 'Фтор-2', состоявший из фотоаппарата СА-10 с фокусным расстоянием 200 мм, для топографической съёмки, и двух фотоаппаратов СА-20 для крупномасштабной съёмки. Объективы фотоаппаратов СА-20 имели диаметр 150 мм и длину в метр, фотографирование производилось на плёнку с размером кадра 300х300 мм через иллюминаторы в боковой стенке спускаемого аппарата. Размер кадра на плёнке топографического фотоаппарата СА-10 составлял 180х180 мм. Запас плёнки 1500 кадров позволял с высоты 200 км заснять площадь в 5,4 миллиона квадратных километров в виде полосы шириной 180 км, с разрешением около 10 м. Учёные о таких возможностях могли только мечтать. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Зенит_(космический_аппарат)).
Конструктивно 'Зенит' практически полностью соответствовал 'Союзу'. Полезной нагрузки ракеты-носителя 'Днепр' с разгонным блоком 9К было достаточно, чтобы отправить его к Луне. У такого решения был ещё один немаловажный плюс. Почти полная идентичность основных систем 'Зенита' и 'Союза' позволяла отработать в беспилотном варианте все фазы и этапы последующего пилотируемого полёта, без риска для космонавтов.
— Запустим сначала к Луне два или три 'Зенита', — решил Королёв. — Если полёты и возвращение на Землю пройдут благополучно, после этого можно будет запускать корабль с экипажем.
ОКБ-456 под общим руководством Валентина Петровича Глушко, совместно с куйбышевским филиалом N3 ОКБ-1 (сейчас 'ЦСКБ-Прогресс') переделали разгонный блок 9К под двигатель РД-119 и топливную пару 'гидразин + тетрафторгидразин'. 'Лунный 'Зенит' получился тяжелее обычного, т. к. на нём использовался приборный отсек от 'лунного 'Союза' 7К-ЛОК, с увеличенным запасом топлива для манёвров на орбите Луны.
21 марта 1964 г ракетой-носителем 'Днепр-1.7' к Луне был запущен полноценный спутник фоторазведки, переквалифицированный в АМС под обозначением 'Зонд-6'. После 3,5 суток полёта и двух коррекций траектории, 24 марта в 21.50 он вышел на полярную окололунную орбиту.
(АИ, в реальной истории использовался корабль 7К-Л1 'Север', на орбиту Луны он не выходил, облетев её по эллиптической орбите и вернулся на Землю со 2-й космической скоростью, впервые в истории советской космонавтики совершив вход в атмосферу по двухнырковой схеме)
Подлетев к Луне лунным утром, когда Солнце освещало спутник оптимальным для съёмки образом, он оставался на орбите Луны 14 земных суток, последовательно снимая районы Северного и Южного лунных полюсов при различном направлении солнечного освещения. В отличие от предыдущих АМС сделанные им снимки не передавались на Землю по радиоканалу. Смысл полёта заключался в возвращении отснятой плёнки, с последующей её проявкой в условиях наземной фотолаборатории. Для лучшей сохранности отснятая плёнка сматывалась в специально спроектированные бронированные кассеты. Даже в случае нерасчётной посадки или катастрофы при возвращении можно было рассчитывать, что плёнки внутри бронекассет уцелеют.
(Что, собственно, и произошло с реальным 'Зонд-6', упавшим на территорию космодрома Байконур с высоты 5300 м, после нештатного отстрела строп парашюта. Спускаемый аппарат был разрушен, но плёнки в бронированных кассетах уцелели.)
Вечером 7 апреля, по радиокоманде с Земли, 'Зонд-6' включил двигатель в расчётной точке, выдав импульс для ухода с орбиты. Разница между первой и второй космической скоростью для Луны составляет всего 0,7 километра в секунду, поэтому импульс был коротким. На траектории возвращения были сделаны несколько снимков Земли и проведена третья коррекция траектории, для более точного входа в атмосферу.
Как и его предшественник 'Зонд-5', аппарат входил в атмосферу Земли через южный коридор, со стороны Антарктиды. Высота условного перигея составляла 45 километров, расчётная ширина коридора входа всего плюс-минус 10 километров. Баллистики проделали выдающуюся работу, практически 'продев корабль через игольное ушко'.
Первое касание произошло над Индийским океаном. Спускаемый аппарат срикошетил 'блинчиком' от атмосферы, пролетел ещё 9 тысяч километров и вошёл в атмосферу повторно над территорией СССР.
Корабль тщательно готовили к полёту, сверяясь со всеми доступными источниками информации и просчитывая причины и последствия возможных отказов, до буквы соблюдая все инструкции и технические регламенты. Такая строгая подготовка пошла на пользу делу, отлаженная в десятках пусков на околоземную орбиту матчасть и в этот раз отработала безошибочно. 11 апреля спускаемый аппарат 'Зонда-6' благополучно приземлился на территории космодрома Байконур, в 35 километрах от стартового комплекса, с которого он ушёл к Луне.
(В реальной истории точность была ещё выше — 16 километров, но тогда парашют отстрелился раньше времени. При штатной работе парашютной системы спускаемый аппарат должно было отнести ветром немного дальше)
Впервые были получены цветные фотоснимки Луны и Земли высокого разрешения. Цветную плёнку использовали и до этого, на 'Зонде-5', но он облетал Луну по более высокой эллиптической орбите, а 'Зонд-6' работал с низкой окололунной орбиты фотоаппаратами с более высокими характеристиками. Впервые были получены фотоснимки обоих полюсов Луны, сделанные в различных условиях освещения, когда Солнце светило с разных сторон. Это позволило определить места, освещённые Солнцем или остающиеся в тени на протяжении всего или большей части лунного дня. Постоянно затенённые кратеры представляли особый интерес для учёных. На их дне мог сохраниться водяной лёд. Там, куда не попадали лучи Солнца, уровень радиации тоже был существенно ниже.
Полученные снимки тщательно изучили, выбрав наиболее перспективные с точки зрения возможной сохранности воды кратеры. К сожалению, однозначно определить наличие в них воды только по фотографиям было невозможно. Идею, как можно проверить гипотезу наличия водяного льда в кратерах Южного полюса Луны, высказал Владимир Николаевич Челомей:
— Помните, когда мы первый раз сбрасывали капсулы спуска информации с ТКС, пристыкованного на боковой узел орбитальной станции? Тогда одна из капсул упала с отклонением всего 600 метров от точки прицеливания, и мы теперь делаем на базе ТКС 'космический бомбардировщик'. (АИ, см. гл. 07-14) А что, если мы запустим его к Луне и сбросим одну из капсул в выбранный кратер? ТКС штатно несёт до 8 капсул. Снаряженная масса каждой — 360 килограммов, масса без груза — 240. Для опыта нам хватит и пары капсул, полная загрузка не нужна. При отсутствии на Луне атмосферы точность сброса будет даже выше. Получится облако выброса, которое можно будет исследовать спектрометрами.
Королёв с Келдышем переглянулись.
— Может получиться. Но ТКС слишком тяжёлый.
— В беспилотном варианте, без спускаемого аппарата и блока САС (системы аварийного спасения) — не такой уж и тяжёлый, он будет весить даже меньше, чем лунный орбитальный корабль, — возразил Челомей. — Больше того, мы сможем оставить его на орбите Луны и затем пристыковать в качестве модуля к лунной орбитальной станции.
Главный конструктор размышлял несколько секунд:
— Володя, готовь ТКС. Мстислав Всеволодович, организуешь учёную братию, чтобы помогли Володе с подбором целевой научной аппаратуры — спектрометров и прочего?
— Организую, конечно, — согласился президент Академии наук.
— А мы тогда подготовим для пуска к Луне ещё один 'Зенит', — решил Королёв. — Там ещё много необснятых мест осталось, и надо заодно статистику пусков накопить, прежде, чем запускать пилотируемый корабль. Володя, как у тебя дела с лунной орбитальной станцией?
— Делаю. Корпусов 'Алмазов' я сколько хочешь построить могу, сейчас у нас четыре изделия в производстве, — ответил Челомей. — Всё упирается во внутренние системы и в целевую аппаратуру. Когда уже радисты родят РЛС миллиметрового диапазона, военные от нетерпения уже приплясывают. Мы бы тогда заодно точную карту высот лунной поверхности сняли, а с ней и до трёхмерных моделей Луны недалеко.
— К сожалению, до трехмерных моделей Луны пока далеко, — вздохнул академик Келдыш. — Даже мощности новой БЭСМ-6 на полноценное 3D пока не хватит. И ещё долго не хватит. Придётся в ближайшие лет 20-30 ограничиться фотоизображениями. Мы лунную базу успеем развернуть раньше, чем электронщики осилят нужные мощности.
— Для запуска орбитальной станции к Луне нужен разгонный блок, — напомнил Челомей. — Сергей, ты, вроде, собирался делать линейку разгонных блоков под диаметр 'Днепра', на его технологической оснастке?
— Феоктистов эту линейку уже разрабатывает, — подтвердил Королёв. — Глушко готов обеспечить двигатели. Пока не научимся делать водородные ступени, для беспилотных пусков сойдёт и гидразин с тетрафторгидразином на верхней ступени, тем более, что внизу будет метан с кислородом. Володя, а что там у тебя с аэрокосмическим самолётом?
— Работаем, — ответил Челомей. — Бартини нам разгонник обеспечил, так что скоро будем пробовать. С Ту-95 мы орбитальную ступень сбрасываем регулярно, пилоты подготовлены, можно переходить к этапу натурных суборбитальных полётов.
Внешний вид будущей аэрокосмической системы формировался постепенно. После первых тестовых сбросов макетного образца орбитальной ступени '50-11' с бомбардировщика Ту-95 конструкторы сосредоточили усилия на создании гиперзвукового многоразового аппарата с несущим фюзеляжем, раскрываемым при посадке крылом небольшой площади для облегчения маневрирования в атмосфере и приземлением при помощи парашютно-ракетной системы, похожей на ту, что разрабатывалась для воздушно-десантных войск. В ходе проектирования корабль обозначался рабочим индексом МТК-ВП — 'Многоразовый транспортный корабль с вертикальной посадкой' (Реально разрабатывавшийся в 70-х проект http://www.buran.ru/htm/str124.htm).
Многоразовый транспортный корабль с вертикальной посадкой
В отличие от будущего американского корабля 'Space Shuttle' МТК-ВП предназначался для доставки на орбитальные станции экипажей и расходных материалов, а не для вывода на орбиту крупногабаритных спутников. Тем не менее, полноразмерный корабль рассчитывался на массу выводимой полезной нагрузки 30 тонн и возвращаемую с орбиты массу 20 тонн, при собственной полётной массе 88 тонн, что даже превышало аналогичные характеристики будущего американского аналога. ('Шаттл' выводил на опорную орбиту максимум 24 тонны, при собственной массе на орбите 120-130 т).
Проектируемая система допускала использование разных носителей. Можно было использовать в качестве первой разгонной ступени либо перспективную ракету большой грузоподъёмности, либо сверхзвуковой гидросамолёт А-57 конструкции Бартини, модифицированный путём установки дополнительных прямоточных двигателей конструкции Бондарюка. Преимуществом советского варианта была также возможность размещения орбитальной ступени наверху ракеты-носителя, а не сбоку, что упрощало управление и давало возможность использовать носитель для вывода на орбиту обычных космических аппаратов.
Для отработки аэродинамики и систем посадки были изготовлены несколько летающих моделей орбитальной ступени в разных масштабах. Первую, самую маленькую, использовали для сбросов с Ту-95 с высоты около 10 тысяч метров. Эти полёты были аналогичны полётам орбитального самолёта '50-11', но аппарат летал в беспилотном радиоуправляемом варианте, с приземлением на парашютах.
Вторая полётная модель, получившая индекс '60-12' размером побольше, была уже четырёхместной, с посадкой космонавтов бок о бок, в два ряда, и фактически являлась уменьшенным аналогом полноразмерного корабля в масштабе 1:2, длиной 17 метров и шириной по корпусу 4 метра. Её готовили к запускам с самолёта А-57. Будущий самолёт-носитель в 1962 году сам ещё проходил испытания, и весь 1963 год ушёл на подготовку к тестовым полётам. Орбитальная ступень с пристыкованным к ней разгонным блоком размещалась сверху, 'на спине' А-57, для чего его двигатели на серийном образце были разнесены по двум отдельным гондолам вместо одной общей по центру. Старт решили производить с сухопутного аэродрома, так как опыта старта с воды с грузами такой массы пока не было. А-57 штатно оснащался лыжным шасси, поэтому первый полёт назначили на конец января 1964 года.
Утром 22 января, задолго до позднего зимнего рассвета, на аэродроме Лётно-испытательного института в Жуковском началась предстартовая суета. Большой надувной эллинг с открытыми створками оттащили с привычного уже места тягачом. Из-под серебристой оболочки появился плоский треугольный А-57, сверкавший в лучах фар аэродромных машин полированной обшивкой из нержавеющей стали. На его 'спине' под обтекателем улеглась 'морковка' воздушно-космического аппарата '60-12' — аналога будущего МТК-ВП в масштабе 1:2, с пристыкованным сзади двухступенчатым ракетным ускорителем. Вокруг самолёта проводила последние проверки бригада механиков аэродрома ЛИИ и рабочая группа инженеров, которую возглавлял ведущий инженер проекта Наум Семёнович Черняков. (АИ)
В кабине А-57 заняли места лётчики-испытатели Иван Алексеевич Лаптев и Анатолий Семёнович Липко. В аппарате-аналоге никого не было — первый запуск решено было сделать беспилотным, под управлением БЦВМ. Управлять полётом в атмосфере на участке снижения предстояло по радиоканалу. Система радиоуправления была отработана в ходе предыдущих сбросов меньшей модели с борта Ту-95. Для этого на аэродроме ожидал второй самолёт, Е-57. Николай Иосифович Горяйнов должен был управлять беспилотником с его борта.
Последние предстартовые проверки заняли ещё около трёх часов. Уже рассвело, на старт приехали все руководители программы — Челомей, Бартини, Мясищев, Цыбин. Владимир Николаевич дал 'добро' на запуск.
Засвистели двигатели самолёта, свист быстро перешёл в рёв, А-57 тронулся с места и заскользил на лыжах по плотно укатанному снегу. Не добежав до конца полосы, гигант приподнял нос и резко взмыл в небо, сразу убирая шасси. Самолёт довернул и взял курс на Куйбышев, продолжая набирать высоту и разгоняться. Через несколько минут он преодолел звуковой барьер и продолжил разгон, поднимаясь всё выше. К нему пристроился двухместный истребитель Ф-57 — наблюдатель, с кинооператором на борту.
— Скорость М=2, высота 15 тысяч, — доложил по радио Лаптев. — Включаю прямоточные.
— Принято, продолжайте разгон.
А-57 забирался всё выше и выше. Здесь сопротивление воздуха уменьшилось, и разгоняться стало легче.
— Скорость М=2,5. Высота 20 тысяч, — сообщил Лаптев. — Прямоточные двигатели работают на расчётной мощности. Скорость М=3, высота 25 тысяч.
