19 августа 1960 года, после того, как Сергей Павлович убедился, что в корабле проведены доработки по всем выявленным недостаткам, в суточный полёт отправились собаки Белка и Стрелка. Вместе с ними в катапультируемой капсуле спускаемого аппарата находились 28 белых и чёрных мышей в индивидуальных капсулах внутри общего контейнера, и две белых крысы, а также насекомые, растения и грибы. В спускаемый аппарат также положили семена различных сортов пшеницы, кукурузы, гороха, чтобы проверить влияние факторов космического полёта на их всхожесть и урожайность.
Для наблюдения за животными в полёте, под руководством директора НИИ-380 Игоря Александровича Росселевича была сделана и установлена в спускаемый аппарат радиотелевизионная система «Селигер». Она состояла из нескольких телекамер (в реальной истории камер было две) и кинокамер, снимавших собак анфас и в профиль. Ещё одну камеру установили в иллюминаторе спускаемого аппарата, чтобы проверить, будет ли вращение при входе в атмосферу (АИ).
Телепередача с борта корабля, позднее подтверждённая расшифровкой телеметрии и просмотром киноплёнок, показала, что на 4-6 витках собака Белка чувствовала себя плохо. Её рвало, она лаяла, билась, старалась освободиться от привязных ремней. Это очень обеспокоило медиков, и они категорически настаивали, чтобы первый полёт человека продолжался не более 1 витка.
Также в полёте проводились эксперименты по фоторегистрации космических лучей, и исследования Солнца в рентгеновском и ультрафиолетовом спектре излучения, для чего также были установлены специализированные приборы.
Королёв знал, что в «той» истории в полёте отказал датчик инфракрасной вертикали. По его указанию прибор подвергся значительной доработке, но его предстояло проверить на практике. Как оказалось, доработка не достигла цели — датчик вроде бы и работал, но определить направление на центр Земли — «построить вертикаль», необходимую для успешного схода с орбиты, не получалось.
(«Как не заблудиться в космосе». Системы ориентации КА https://geektimes.ru/post/253008/ и http://www.kosmos-inform.ru/i/infrakrasnaya-vertikal.html)
Момент был критический — если направление импульса будет выбрано неправильно, корабль вместо схода с орбиты может уйти на более высокую, а тормозная двигательная установка была одноразового действия. Но, так как тот же самый корабль использовался как платформа для фоторазведчика, на борту уже была БЦВМ и дополнительные приборы ориентации — солнечный датчик и гироорбитант. (В реальной истории впервые гироорбитант появился чуть позднее, на спутниках «Зенит», но в АИ эти спутники были сделаны раньше. Устройство и принцип действия см. по ссылке выше). С помощью гироорбитанта и БЦВМ удалось правильно сориентировать корабль для торможения перед входом в атмосферу.
Корабль вновь сделал 17 оборотов вокруг Земли. В 10.32 20 августа 1960 года по радиокоманде с Земли была запущена циклограмма схода с орбиты. В 10.38 штатно отработал тормозной двигатель. Разделение отсеков на этот раз прошло успешно. Спускаемый аппарат благополучно приземлился всего в 10 километрах от расчётной точки, в районе между городами Орск, Кустанай, Амангельды.
Об успешном полёте собак тут же было сообщено по радио. Но тут Белка и Стрелка стали вторым «экипажем», их полёт был уже не столь сенсационным, как полёт Чайки и Лисички в 1959-м. Тем не менее, это была весомая заявка на скорый полёт человека.
Сразу после полёта Белки и Стрелки коллективу ОКБ-1 пришлось переключиться на запуск АМС к Марсу. Сроки неумолимо диктовало астрономическое окно — 26 сентября планеты занимали такое положение, при котором отправленная в этот день к Марсу по гомановской траектории АМС могла иметь максимальную массу. Стоило поспешить или просрочить хоть несколько дней — и пришлось бы облегчать станцию, снимая часть полезной нагрузки и сокращая объём исследований.
АМС, получившая название «Зонд-4» или «Марс-1960б» несла спускаемый аппарат для посадки на Марс, поэтому поставить на неё ионный двигатель не было возможности. Компоновка корпуса станции представляла собой цилиндр с химическим двигателем большой тяги для маневрирования на одном конце, и спускаемым аппаратом на другом. Середину поверхности корпуса занимали солнечные батареи и антенны.
(В реальной истории АМС «Марс-1960» выглядели так http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/nk/1996/20/54.gif
В АИ станция уже значительно более продвинутая, и выглядит как нечто среднее между 2МВ-4 она же «Марс-1» http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/nk/1996/20/58.gif и 3МВ-4, она же «Зонд-2» http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/nk/1996/20/61.jpg)
На новой АМС была совершенно другая система связи, спроектированная уже на новой, полупроводниковой элементной базе, и не в СКБ-567, как в «той» истории, а в НИИ-885 Михаила Сергеевича Рязанского; совершенно другая система энергоснабжения — к малоэффективным и ненадёжным пока ещё солнечным батареям добавили РИТЭГ, преобразующий тепло от радиоактивного распада плутония в электроэнергию, более совершенная система управления и ориентации — станция имела БЦВМ на основе процессора 4004, систему астрокоррекции и ионные двигатели ориентации.
Марсианский спускаемый аппарат был разработан в ОКБ-301 Семёна Алексеевича Лавочкина под общим руководством Георгия Николаевича Бабакина, и изготовлен на заводе № 301. Лавочкин, которого Хрущёв в июне 1960 года вместо Сары-Шагана отправил в санаторий, подлечился и чувствовал себя в общем неплохо. Никита Сергеевич очень боялся, что с ним случится такая же беда, как с Курчатовым, которого точно так же лечили, следили за ним, сопровождали, но в итоге обмануть судьбу так и не сумели. Поэтому, лично вручив Семёну Алексеевичу Золотую Звезду Героя Социалистического Труда, а Михаилу Михайловичу Пашинину и трём молодым лейтенантам — Звёзды Героев Советского Союза за сбитый 19 апреля U-2 (АИ, см. гл. 05-10), Первый секретарь без всяких разговоров отправил Лавочкина сначала на обследование, а затем в санаторий.
В целом конструкция станции была значительно более совершенная, чем в «той» истории, более того, в некоторых ключевых моментах изменились алгоритмы поведения космического аппарата. Но главное изменение заключалось в том, что новые «Зонды» разрабатывались, изготавливались и отлаживались без спешки, по заранее составленному плану, утверждённому руководством Главкосмоса ещё в 1957-м году (АИ).
Трудовая дисциплина на опытных заводах соблюдалась предельно жёстко. Вместе с тем, руководство проводило с рабочими краткие беседы, разъясняя, какой аппарат они в данный момент делают, какую задачу он будет выполнять, и какое значение имеет приоритет Советского Союза при выполнении научных или военных космических полётов. Люди проявляли сознательность, работали качественно и слаженно, поощряемые системой перекрёстного премирования и социальной оценки. Поэтому удалось добиться от матчасти почти такой же надёжности, как у пилотируемого корабля.
(АИ, в реальной истории надёжность первых АМС была очень низкой, что и определило неудачи практически всех полётов АМС к Марсу. Блок «Л» в реальной истории был окончательно отработан только в октябре 1960 г, когда оптимальный срок запуска уже прошёл. В 1960 г обе запущенные станции были потеряны из-за аварий 3-й ступени носителя http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/nk/1996/20/20-1996-2.html В АИ эти недостатки были учтены и исправлены).
Точно так же тщательно отрабатывали и 4-ю ступень — ракетный блок «Л», который должен был разогнать АМС после выхода на круговую орбиту и вывести её на траекторию полёта к Марсу. Блок «Л» доводили тщательно, во время пробных стартов АМС и запусков спутников связи «Молния» (АИ, см. гл. 05-11). На орбите к этому времени уже работало 3 «Молнии». 3-я ступень тоже подвергалась постоянной доводке в ходе испытательных запусков боевых МБР Р-9, в которых она же была второй ступенью. Эти мероприятия позволяли надеяться на успех марсианской миссии.
Ракета «Союз-2.3» вывела станцию на орбиту 26 сентября 1960 года (АИ). Тщательная отработка всех систем носителя и АМС не прошла даром. Третья ступень, за которую особенно переживал Сергей Павлович, отработала без сбоев. Блок «Л» тоже запустился в расчётное время и выполнил задачу без замечаний. Станция «Марс-1960б» («Зонд-4») ушла к Марсу. Её пролёт мимо планеты по расчёту приходился на 29 апреля 1961 года. Сергей Павлович рассчитывал, что коррекции траектории под управлением БЦВМ и торможение в нужный момент помогут вывести станцию на вытянутую орбиту вокруг Марса, что позволит использовать орбитальный блок для фотографирования поверхности планеты с орбиты, и ретрансляцию сигналов от спускаемого аппарата на Землю.
Спускаемый аппарат предполагалось сбросить заранее, после чего он должен был войти в атмосферу Марса на 2-й космической скорости и затормозиться с помощью теплового экрана, а потом опуститься на парашюте. Вход в атмосферу был отработан во время полёта станции «Зонд-2» вокруг Луны и её возвращения к Земле.
По ходу полёта возникли проблемы — раскрыть солнечные батареи удалось далеко не сразу. (Подобная неисправность случилась в реальной истории на АМС 3МВ-4 №2 «Зонд-2», запущенной к Марсу 30 ноября 1964 г. Из-за этого был пропущен момент коррекции траектории и станция пролетела слишком далеко от Марса http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/nk/1996/20/20-1996-2.html)
Сейчас Королёв был готов к такому повороту событий. На станции был резервный источник питания, достаточный для её полноценного электроснабжения и работы ионных двигателей ориентации, а по показаниям гироплатформы, переданным на Землю по телеметрии, удалось рассчитать слегка изменившееся положение центра тяжести АМС и подправить направление корректирующего импульса.
Наличие на борту аппарата полноценной, пусть и слабенькой, БЦВМ, позволило провести коррекцию траектории с высокой точностью, что было подтверждено затем быстрым захватом «опорных» звёзд системой астроориентации (АИ, такую бы технику и такой подход к отработке нам в реале в 1960-х — и «Викинги» отдыхали бы.). Расчёты, проведённые после коррекции траектории, показали, что станция «Зонд-4» уверенно идёт к точке встречи с Марсом (АИ).
#Обновление 09.04.2017
Пока управленцы сосредоточили своё внимание на коррекциях траектории АМС и расчётах для выхода станций к Марсу, Королёв поставил конструкторам задачу улучшить надёжность корабля и сделать тормозную двигательную установку многоразовой, чтобы исключить опасные ситуации при сходе с орбиты. Вторым важным изменением была катапульта, по поводу которой разгорелись большие споры.
Условием Международной Авиационной Федерации для регистрации космического полёта было приземление космонавта внутри корабля. С другой стороны, катастрофы с собаками наводили на мысль, что при спуске может возникнуть ситуация, «когда оставаться в корабле станет страшнее, чем катапультироваться». Королёв собрал совещание разработчиков, на котором обсудили варианты. Олег Генрихович Ивановский указал, что для трёхместного корабля катапульта бессмысленна — через имеющийся люк так или иначе может катапультироваться только один из трёх космонавтов.
В итоге приняли компромиссное решение. Для первых двух одиночных полётов катапультное кресло в спускаемый аппарат решили поставить, испытать его в ходе полётов с собаками и манекенами, но использовать при полёте человека только в случае аварийной ситуации, если не раскроется парашют или спускаемый аппарат сильно закрутит при спуске. В штатном режиме приземление предполагалось внутри СА. После перехода к полётам экипажей катапульту предполагалось снять. К этому времени ситуация с безопасностью уже должна была проясниться. На участке выведения безопасность обеспечивалась системой аварийного спасения, уводящей корабль в сторону при взрыве носителя.
Были опасения, что при сильном вращении аппарата космонавт может потерять сознание и не потянет за ручки катапульты. На такой случай в циклограмму спуска, заложенную в БЦВМ, ввели процедуры проверки показаний установленных на борту датчиков — барометра и акселерометра. Если их показания выходили из безопасных пределов, автоматика отстреливала люк корабля и выбрасывала кресло с космонавтом наружу. Если же спуск проходил штатно, то катапультирование отменялось. (АИ, в реальной истории из СА «Востока» космонавты катапультировались и спускались на парашютах)
После апрельской аварии, когда ракета едва не угодила в командный бункер (см. гл. 05-11), на космодроме были введены строжайшие меры безопасности, исключавшие нахождение посторонних на стартовых площадках после окончания заправки ракеты (АИ частично). На площадках королёвского КБ-1 эти меры соблюдались неукоснительно. Однако, кроме Королёва, с Байконура осуществляли запуски своих ракет и другие разработчики, прежде всего — ОКБ-586 Михаила Кузьмича Янгеля. У них дисциплина была далеко не такая жёсткая. К тому же различные высокие начальники, то и дело приезжающие на полигон, постоянно пытались переиначить правила под свои хотелки.
В августе 1960 года на заводе № 586 завершились заводские испытания ракеты Р-16. Изделие получило индекс ГРАУ 8К64. На полигон Тюратам (Байконур) первую ракету за номером ЛД1-3Т доставили 26 сентября.
Р-16 была значительно больше и тяжелее сходной с ней по дальности и забрасываемой массе Р-9, из-за использования менее эффективного топлива, она весила 146 тонн и была длиной более 30 метров. Р-9 летала на керосине и жидком кислороде, из-за которого её было трудно хранить на позиции в заправленном виде. Р-16 использовала несимметричный диметилгидразин и раствор тетраоксида диазота в азотной кислоте (НДМГ+АК-27И) — самовоспламеняющиеся и зверски ядовитые компоненты, которые, тем не менее, могли долго храниться в баках ракеты при обычной температуре. Чтобы от кислоты не страдали прокладки и клапаны, в трубопроводах устанавливались прорываемые перед стартом пирозарядами металлические мембраны.
После сборки изделия на полигоне началась подготовка к лётным испытаниям. Ракету разрабатывали в предельно сжатые сроки, пытаясь «догнать и перегнать» Королёва, поэтому недоделок вскрывалось множество. Днём изделие испытывали, а ночью заводская бригада устраняла выявленные недостатки. Руководил испытаниями инженер-полковник Александр Сергеевич Матрёнин.
Перед началом электроиспытаний от главных распределителей системы управления отстыковали все штепсельные разъёмы, через которые проходили цепи на пиропатроны. Испытания проводили с технологической гироплатформой, чтобы не расходовать ресурс высокоточных гироприборов. Её установили рядом с ракетой на специальный стол, который мог вращаться в трёх плоскостях, и подключили к бортовой кабельной сети кабелями-удлинителями. После окончания испытаний штепсельные разъёмы вновь подключали к главным распределителям и со специального пульта проверяли целостность цепей всех пиропатронов ракеты.
