Эскизный проект ракеты Р-9А был завершен в ноябре 1957 г. (реально в октябре 1959 г), к этому моменту были выданы и согласованы задания всем смежным организациям, выпущен комплект рабочих чертежей, изготовлена технологическая оснастка и начато изготовление отдельных агрегатов ракеты. (источник http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/energia46-96/04.html)
Королёв тщательно изучил информацию в ИАЦ, выискивая малейшие возможности ускорить работу и обойти «конкурентов». В то время промышленностью как раз осваивались методики сетевого планирования, и Королёв взялся за составление сетевых графиков своих разработок. Сначала он сам составлял обобщённые графики, затем раздавал их заместителям, наполнявшим черновой график детализацией по событиям.
Янгель получал информацию по своим разработкам в уже обработанном виде, только технические подробности, без дат. Сергей Павлович, как имеющий допуск к «Тайне», знал реальные даты каждого события и искал способы сдвинуть их «в минус». Так, он сразу предложил Глушко и Косбергу проработать для Р-9 камеры сгорания со щелевой смесительной головкой на первой и второй ступенях, чтобы избежать проблем с возникновением высокочастотных вибраций в двигателях. (Такая камера использовалась на 3-й ступени ракеты ГР-1, начатой разработкой в сентябре 1962 г http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/energia46-96/04.html)
Также Королёв сразу нацелил Бармина на проектирование пусковой шахты, и размещение ракеты в контейнере, как требовал на совещании в 1957-м году Хрущёв. На одном только этом решении, без перебора трёх разных проектов пускового комплекса, было сэкономлено около 2-х лет разработки и значительная сумма денег для народного хозяйства.
Использование переохлаждённого кислорода даже при заливке его в относительно «тёплые» баки ракеты позволяло держать заправленную ракету на старте в течение 24 часов. Но прогресс холодильной промышленности, появление высокопроизводительных установок для заморозки овощей и фруктов, (АИ, см. гл. 03-17), позволили и здесь улучшить положение.
Баки установленной в шахту ракеты охлаждались продувкой холодным воздухом, одновременно таким же холодным воздухом продувался транспортно-пусковой контейнер. В результате переохлаждённый кислород подавался в предварительно охлаждённые баки. Контейнер работал как термос, что позволило увеличить время дежурства заправленной ракеты сначала до 36 часов, а потом, по мере применения новых видов термоизоляции, вроде цеолита и экранно-вакуумной теплоизоляции — до 48 часов. Передняя часть контейнера была отделена термозащитным обтюратором, чтобы не переохлаждать ядерную боевую часть, в этом отсеке поддерживался собственный микроклимат. (АИ)
Проверки ракеты проводились теперь сразу в вертикальном положении, параллельно с заправкой кислородом, отпала необходимость переводить ракету из горизонтального в вертикальное положение. Кислород подавался в баки со скоростью до 700 тонн в час (источник http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/energia46-96/04.html), что позволяло заправить обе ступени одновременно примерно за 3-4 минуты. Раскрутка гироскопа требовала больше времени — 15 минут — это время теперь включало в себя всю предстартовую подготовку.
Из полученных документов было известно, что на американских ракетах, созданных в начале 60-х, гироскопы вращаются в течение всего периода боевого дежурства. Когда Королёв попытался выяснить, сможет ли наша промышленность обеспечить подшипники, работающие на скорости 60 тысяч оборотов в минуту в течение года, его ждало фиаско. Ни один завод не взялся изготовить подшипники с такими характеристиками.
Сергей Павлович приуныл. 15 минут раскрутки гироскопов в перспективе, вместе со временем на принятие решения руководством, могли означать, что позиции МБР будут поражены противником ещё до старта ракет. Однако разработчики гироскопов — Виктор Иванович Кузнецов, Лев Иванович Ткачёв и Александр Юльевич Ишлинский уже три года работали над новыми конструкциями гироскопов, обеспечивавших заметно меньший уход в единицу времени, а следовательно — лучшую точность. К осени 1959 года Р-9 получила поплавковый гироскоп, разработанный Ткачёвым, (принцип поплавкового гироскопа см. рис. 15. http://femto.com.ua/articles/part_1/0796.html), а несколько позже были освоены и гироскопы на воздушном подвесе, которые могли вращаться с заданной скоростью в течение всего срока боевого дежурства. (один из ранних вариантов, патент 1939 г http://www.findpatent.ru/patent/6/63095.html)
Сергей Павлович не подстёгивал сотрудников больше, чем необходимо, они и так понимали, насколько важно обойти Янгеля. Напряжённая работа позволила использовать первую ступень Р-9 для отработки спускаемого аппарата корабля 1К «Север» методом суборбитальных запусков. (АИ, см. гл. 04-04).
Наконец, 9 августа 1959 года первая комплектная Р-9 была установлена на стартовом столе на Байконуре. (В реальной истории — 9 апреля 1961 г, за 3 дня до старта Гагарина). Первый пуск оказался неудачным — подвёл один из клапанов второй ступени, хотя всю гидравлику, казалось бы, тщательно и многократно проверяли. Повторный пуск, после проверки всех клапанов и других систем, состоялся 21 августа. Он прошёл полностью успешно — головная часть ракеты долетела до полигона Кура на Камчатке.
В последующих пусках выявлялись многочисленные недоработки, из 32 ракет, запущенных в течение года, 9 пусков оказались аварийными, ракета иногда падала прямо на стартовую площадку, разрушая пусковое оборудование. (В реальной истории — 15 аварийных из 32-х) Однако в ходе удачных попыток ракета доказала свою эксплуатационную технологичность и конструктивное совершенство — большинство неполадок были связаны с некачественным изготовлением отдельных элементов. По мере улучшения технологической дисциплины Р-9 начала летать безотказно. Хрущёву было доложено, что у страны скоро появится первая по-настоящему боеспособная МБР тяжёлого класса.
В одном из обсуждений с Барминым вскоре после начала работ по Р-9 Сергей Павлович предложил ему хотя бы теоретически просчитать возможность размещения ракеты в железнодорожном вагоне. Её использование в составе железнодорожного ракетного комплекса обсуждалось ещё на первом совещании в 1957-м году (АИ), тогда же решено было строить рефрижераторные вагоны длиной 25 метров, чтобы можно было замаскировать ракетный поезд под рефрижераторы. (Реальная длина рефрижераторного вагона — 21 м). Масса ракеты большой роли не играла — ракету предполагалось возить в незаправленном состоянии, пустая она весила 9 тонн. Заправку решили производить после постановки вагона на аутриггеры и перевода ракеты в вертикальное положение.
Бармин идею принял не сразу, но, посчитав, убедился, что задача выполнимая. Для создания полноценного «ракетного поезда» предстояло ещё найти много нетривиальных решений, но основная задача — размещение ракеты и её подъёмного устройства в вагоне — была решена к середине 1959 года. (АИ) Финансирование разработки на первом этапе шло неофициально, из фондов Госкомитета по науке и технике.
Два года потребовалось конструкторам, чтобы спроектировать и построить опытный образец железнодорожной пусковой установки. (АИ) Ракета в ней размещалась без транспортно-пускового контейнера — его роль выполнял сам вагон. Его крыша откидывалась, аутриггеры ложились на рельсы и упирались в насыпь по бокам, мощная гидравлика переводила ракету в вертикальное положение, тут же включались насосы, заправляя ракету керосином и жидким кислородом. Через 5-6 минут она была готова к старту.
О миномётном старте не было и речи, поэтому, чтобы стартующая ракета не разрушила факелом двигателя вагон и железнодорожные пути, в вагоне были предусмотрены газоотводы с рассекателем пламени, выводящие горячие газы по обеим сторонам вагона под углом 45 градусов вверх. При движении газоводы убирались внутрь вагона, а перед стартом выдвигались в стороны, открывая выхлопные окна.
На первом образце пусковой установки не было предусмотрено устройство для отвода контактной сети, так как электрификация железных дорог только начиналась, однако маршал Неделин, осматривая новую разработку, рекомендовал на серийных пусковых такое устройство предусмотреть. В целом работа Бармина маршалу понравилась. Он доложил о ней министру обороны Андрею Антоновичу Гречко, а тот — Хрущёву.
После доклада Гречко работа над БЖРК была официально включена в план пятилетки. Предстояло разработать систему топопривязки к местности, железнодорожный вариант криостанции для производства жидкого кислорода, и ещё много различного оборудования. Очень большое внимание уделялось обитаемости комплекса. Предполагалось, что на маршруте боевого дежурства он будет находиться от двух недель до месяца, поэтому следовало обеспечить личный состав комфортными условиями для несения службы. Было предусмотрено использование сменных экипажей, как на подводных лодках.
15 мая 1959 г (в реальной истории 15 мая 1960 г) состоялся первый полноценный запуск на орбиту космического корабля 1К «Север». Стартовал уже не один спускаемый аппарат, а корабль целиком, в сборе с приборным отсеком, солнечными батареями, и большей частью аппаратуры. БЦВМ на нём ещё не было, вместо неё поставили габаритно-весовой макет. Целью запуска была проверка функционирования основных систем.
Королёв обратил особое внимание на правильность работы тормозной двигательной установки, поэтому сход с орбиты прошёл нормально, перехода на более высокую орбиту, как это было в «той истории» с первым беспилотным «Востоком», летавшим под именем «Спутник-4», не произошло. Однако беда пришла с другой стороны — при сходе с орбиты приборный отсек не отделился. Во время входа в атмосферу корабль закрутило, он вышел на нерасчётную траекторию и было принято решение о его подрыве.
Следующий пуск был сделан 25 июля. Ракету проверяли как никогда тщательно — Королёв знал, что в этом запуске в «той истории» была авария носителя. Хотя и корабль, и ракета были уже совершенно другие, Сергей Павлович, возможно, несколько суеверно, попросил всех проверить свои подотчётные системы ещё раз, а потом ещё и ещё. С самого начала корабль оснащался системой аварийного спасения — решётчатой штангой с закреплёнными на ней твердотопливными двигателями. Система уже дважды спасала спускаемый аппарат на этапе его суборбитальных полётов (АИ, см. гл. 04-04).
Тщательность подготовки сказалась на результате. Корабль отработал штатно — вышел на орбиту, совершил 16 витков вокруг Земли, благополучно сошёл с орбиты и приземлился в казахстанской степи. На борту спускаемого аппарата впервые совершили успешный орбитальный полёт две собаки, получившие имена Чайка и Лисичка, две крысы, чьи имена история не сохранила, 40 мышей и несколько растений. (АИ частично, в реальной истории этот «экипаж» погиб на борту «Спутника-5-1» 28 июля 1960 г )
О благополучном возвращении собак было объявлено по телевидению, затем, после доставки их в Москву, в ТАСС была устроена пресс-конференция для советских и иностранных журналистов, на которой присутствовали четвероногие космонавты. Они стали первыми живыми существами, совершившими полноценный орбитальный полёт вокруг Земли. Репортёры посвящали им восторженные репортажи. Для специалистов были важнее научные результаты полёта. В ходе эксперимента были получены уникальные научные данные о влиянии факторов космического полёта на физиологические, биохимические, генетические и цитологические системы млекопитающих и растений.
Но тут вмешались военные, они потребовали «прекратить катать в космос собачек», и запустить спутник фоторазведки. Возражать Гречко и Неделину было сложно. Королёв приказал подготовить ракету и первый спутник, получивший «удачливое» имя «Зенит», к старту 19 августа 1959-го.
Спешка подвела. Спутник вышел на орбиту нормально, но уже в полёте отказала система ориентации. Он сошёл с орбиты через три дня и был подорван при спуске.
Полёт Чайки и Лисички был болезненно воспринят в США. Официально Эйзенхауэр поздравил советских учёных с выдающимся успехом, однако он вновь вызвал Хью Дрейдена и Вернера фон Брауна, и долго допытывался, когда же Соединённые Штаты смогут отправить в космос хотя бы собаку. Ответы были неутешительные.
Первый удачный запуск в рамках американской космической программы состоялся 1 февраля 1958 года. Спутник «Эксплорер-1» массой 8,3 кг, (ещё 13,2 кг весила неотделяемая последняя ступень носителя) проработал на орбите месяц. 28 февраля его передатчик замолчал. Всего в 58-м году было 5 запусков по программе «Эксплорер», из них 2 неудачных, 6 попыток запуска по программе «Авангард», из них удачной оказался только один пуск — «Авангард-1», запущенный 17 марта. Это был второй пуск «Авангарда», первый, 5 февраля, был неудачным — ракета сломалась. В прямом смысле — лёгкая ракета-носитель «Авангард» массой всего 10 тонн была очень тонкой. На 57-й секунде полёта, на высоте 450 метров, из-за ошибки срабатывания системы управления произошёл нерасчётный поворот двигателя, максимальная перегрузка превысила расчётную, и ракета переломилась пополам.
«Авангард-1», запущенный 17 марта, стал единственным удачно стартовавшим «Авангардом» в 1958 г.
Американский флот активно экспериментировал с лёгким носителем воздушного базирования «Пилот», стартовавшим с подвески под сверхзвуковым истребителем F4D «SkyRay». Из десяти попыток запуска одноимённого спутника — 4 тестовых с земли и 6 — с самолёта — неудачными оказались... все десять, после чего программа в конце августа 1958 года была закрыта.
Уже в 1958-м американцы пытались запускать лёгкие спутники к Луне, ставя задачей пролёт мимо неё на малом расстоянии. Эта программа называлась «Пионер», в 1958-м было запущено 4 спутника — 17 августа, 11 октября, 8 ноября и 6 декабря. Ни один из них до Луны не долетел.
Причины американских неудач 1958 года были в неотработанности ракет-носителей. Относительно удачно летали фон Брауновские «Юпитеры», что сразу сказалось на выполнении программы «Эксплорер». Спутники, запускавшиеся на ракетах «Тор-Эйбл», «Авангард» и «Юнона», в основном падали.
Под занавес 1958 года, 18 декабря, на новой, более мощной ракете «Атлас-B» удачно стартовал прототип спутника связи, получивший наименование SCORE. Он записывал входящее сообщение на магнитофонную ленту и передавал его адресату, обслуживая 1 телефонный и 7 телетайпных каналов. Спутник отработал в режиме ретрансляции 13 дней, просуществовав в целом 34 дня.
В 1959-м американцы экспериментировали со спутниками фоторазведки «Дискаверер» серии KH-1, создаваемыми в рамках программы «Корона» (Corona). Выполнение программы стало возможным после создания фирмой «Белл» достаточно удачного разгонного блока RM-81 «Agena», устанавливавшегося в основном на баллистические ракеты «Тор» и «Атлас».
