Для подстраховки от возможных неудач к осенним стартам были подготовлены две ракеты‑носителя и три одинаковые станции.
Очередной запуск планировался на 6 сентября 1959 года, но из‑за сброса автоматики при наземной подготовке он был отменен. Следующую попытку предприняли 8 сентября – проблемы с наддувом бака окислителя заставили отменить и этот старт. Третий раз станция «Е‑1А» могла быть запущена 9 сентября 1959 года, но уже после зажигания команда «Главная» не прошла, и ракету вернули в МИК.
Станция «Е‑1А», получившая название «Луна‑2», была запущена 12 сентября 1959 года (ракета 8К72, «Восток‑Л», № Б1‑7Б). Она выполнила историческую миссию, впервые перелетев с Земли на другое небесное тело. Попадание в Луну было зафиксировано 14 сентября 1959 года в 00:02:24 по московскому времени. Вымпелы были доставлены в район Болота Гниения, в западной части Моря Дождей, поблизости от кратеров Аристилл, Архимед и Автолик, в 800 км от центра видимого диска (в точке с примерными координатами: 29,1° с.ш., 0° д.). Сейчас этот район называется Заливом Лунника.
Советские вымпелы, доставленные на Луну аппаратом «Луна‑2» (© РКК «Энергия»)
Удачный «выстрел» в Луну оказался очень кстати. Пятнадцатого сентября 1959 года, на следующий день после триумфа «Луны‑2», Хрущев был с визитом в США и подарил американскому президенту Дуайту Эйзенхауэру точную копию исторического вымпела и золотой значок, изготовленный специально в честь этого события. Выступая перед американцами, Хрущев сказал: «Мы не сомневаемся в том, что замечательные ученые, инженеры и рабочие Соединенных Штатов Америки, которые трудятся в области завоевания космоса, также доставят свой вымпел на Луну. Советский вымпел, как старожил Луны, будет приветствовать ваш вымпел, и они будут жить в мире и дружбе, как и мы с вами на Земле должны жить в мире и дружбе, как должны жить в мире и дружбе все народы, населяющие нашу общую мать‑землю, которая так щедро вознаграждает нас своими дарами…»
3.6
Обратная сторона Луны
Следующий этап лунной программы предусматривал создание станций «Е‑2» и «Е‑2А», которые должны были сфотографировать и передать на Землю фотоснимки обратной стороны Луны. Для выполнения этой задачи космический аппарат предполагалось отправить на орбиту с огромным апогеем, фактически «забросив» за Луну.
Автоматическая межпланетная станция серии «Е‑2» существенно отличалась от более ранних космических аппаратов. Основные конструкционные отличия диктовались тем, что в определенный период своего движения по орбите она становилась «ориентированным» аппаратом, способным проводить астрономические наблюдения заранее выбранного небесного тела, в данном случае – Луны. Причем в качестве источников тока для питания системы ориентации использовались не аккумуляторы, а солнечные батареи.
Конструктивно «Е‑2» изготовили в виде герметичного сварного цилиндрического контейнера из алюминиевого сплава со сферическими днищами (длина контейнера – 1,3 м, средний диаметр – 94 см).
Станция «Е‑2» (рисунок А. Шлядинского)
На наружной поверхности устанавливались панели солнечных батарей, жалюзи системы терморегулирования, антенны радиокомплекса, иллюминаторы, датчики научной аппаратуры, датчики и микродвигатели системы ориентации. Внутри на раме разместили аппаратуру радиокомплекса, автоматики, научных исследований, фототелевизионный комплекс «Енисей» и буферные батареи электропитания.
Самый важный элемент «лунника» – фототелевизионный комплекс «Енисей» – разработали сотрудники ленинградского НИИ‑380[149]. Это был не просто фотоаппарат, но и проявочное устройство, и радиопередатчик полученных после обработки изображений. Устройство имело два объектива с фокусными расстояниями 200 и 500 мм для одновременной съемки двух кадров в двух масштабах Эта методика оснащения телевизионной системы двумя телекамерами («сменными объективами») потом многократно использовалась в космических аппаратах, создаваемых для изучения Солнечной системы. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм формировал изображение диска Луны, полностью вписывающееся в кадр. Крупномасштабное изображение Луны выходило за пределы кадра, но давало увеличение четкости. В обоих случаях формировались телевизионные кадры с четкостью не ниже 1000 элементов в строке при 1500 строках в кадре.
Межпланетная станция «Луна‑3»: вид со стороны иллюминатора, через который проводилась съемка обратной стороны Луны
В процессе проектирования рассматривались два комплекта фототелевизионной аппаратуры – в итоге остановились на том, который создавался для станции «Е‑2А». Ее и приняли к дальнейшей разработке.
Комплекс бортовой фототелевизионной аппаратуры «Енисей» для станции «Луна‑3»
Система ориентации станции «Е‑2А» включала комплект из восьми датчиков положения Солнца, блок датчиков положения Луны, блок датчиков угловой скорости, систему исполнительных органов (микродвигатели, работающие на сжатом азоте) и счетно‑решающий блок, преобразующий сигналы датчиков в команды. Это была первая система активной ориентации космического аппарата. Ее общая разработка, изготовление и испытание проводились в Научно‑исследовательском институте № 1 Министерства авиационной промышленности (НИИ‑1 МАП)[150]под руководством Бориса Викторовича Раушенбаха[151].
Необычной была и конфигурация солнечных батарей. Дело в том, что на всей траектории полета, кроме участка фотографирования, станцию не ориентировали на Солнце. В то же время для выполнения всей программы ее аккумуляторы нуждались в постоянной подзарядке. И тогда после сложных расчетов была выбрана такая форма солнечных батарей, которая позволяла бы при любом положении станции относительно Солнца получать электроток практически одинаковой величины.
Полукомплект автомобильного варианта приемного телевизионного комплекса «Енисей‑I»
Поскольку бортовая передающая камера могла работать в двух режимах – «быстром» и «медленном», – то и приемная аппаратура была разработана двух видов под шифрами «Енисей‑I» и «Енисей‑II» соответственно. Аппаратура создавалась как в стационарном, так и в мобильном варианте, причем во втором случае приемные комплексы размещались в автомобильных «кунгах». После изготовления и наладки приемные комплексы были отправлены на НИП‑6 и временный НИП‑41Е.
Станцию «Е‑2А» № 1 привезли на полигон Тюра‑Там в августе 1959 года, однако еще целый месяц понадобился на тестирование всех ее систем и устранение различных замечаний. Лишь 25 сентября разработчики заявили о готовности станции к полету.
Автомобиль‑шасси «ЗИЛ‑130» с кузовом КУНГ; в таких были размещены приемные комплексы «Енисей‑I», «Енисей‑II» и «Селигер»
Запуск «Е‑2А» ракетой «Р‑7А» (8К72, «Восток‑Л», № Л1‑8) состоялся 4 октября 1959 года – в советской прессе прошло сообщение о старте «Луны‑3». На измерительный пункт в Крым вылетел сам Сергей Павлович Королёв с соратниками – ему хотелось одним из первых увидеть обратную сторону Луны.
«Луна‑3» вышла на эллиптическую орбиту с апогеем 480 тыс. км и перигеем 47,5 тыс. км. Траектория полета была выбрана с таким расчетом, чтобы в момент максимального сближения с Луной (6200 км) аппарат находился от нее южнее, а на полученных снимках было видно достаточное количество известных объектов – это понадобится позднее для «привязки» к существующим астрономическим картам.
Съемка проводилась 7 октября, когда Солнце освещало около 70 % обратной стороны спутника Земли. «Луна‑3» сфотографировала почти половину поверхности Луны, из них две трети – невидимой с Земли стороны. Закончив съемку, «Енисей» автоматически осуществил проявку экспонированной пленки, которая после этого была перемотана в специальный накопитель. Принятый с борта телеметрический сигнал показал, что камера «Енисей» сработала. Но есть что‑нибудь на пленке или нет, поначалу было не ясно. Поступила команда включения аппаратуры станции на передачу телевизионного сигнала. Сначала пошло изображение тест‑строки, впечатанной на фотопленку еще на Земле. Окрыленные успехом руководители космической программы приняли решение о включении лентопротяжного устройства. И вот во время очередного сеанса связи с «Луной‑3» фиолетовая точка на экране монитора начала строчка за строчкой выписывать первое изображение лунной поверхности. И хотя этот и последующие кадры принимались из космоса изрядно подпорченные «помехами», восторгу ученых и ракетчиков не было предела.
По мере приближения станции к Земле контрастность изображений увеличивалась, а качество «картинки» улучшалось. Когда станция ушла в «тень» Земли, часть специалистов получила разрешение покинуть НИПы, но основной состав бригад был оставлен для продолжения работ после выхода ее из «тени», которое ожидалось 19–20 октября. Увы, в назначенное время «Луна‑3» не подала признаков жизни – с борта не удавалось принять не только телевизионный сигнал, но и телеметрические данные. Самая вероятная причина внезапного молчания – выход из строя передатчика или источников энергии.
Фото обратной стороны Луны, полученное «Луной‑3»
«Луна‑3» просуществовала еще несколько месяцев, сделав 11 витков по своей вытянутой орбите, и сгорела в земной атмосфере в апреле 1960 года.
Сегодня фотоснимки, полученные с борта этой станции, оставляют желать лучшего. Но они и в самом деле были первыми! Расшифровав их, астрономы получили уникальный научный материал. Например, оказалось, что на обратной стороне Луны в отличие от видимой ее части мало «морей», но зато преобладают горные районы.
Тридцать первого декабря 1959 года Сергей Павлович Королёв собрал ближайших сотрудников своего ОКБ‑1 для новогоднего поздравления. Все участники запуска «Е‑2А» получили от него в подарок по экземпляру только что вышедшего атласа «Первые фотографии обратной стороны Луны».
Как и планировалось с самого начала, станция «Е‑2А» сумела заснять лишь две трети обратной стороны Луны. Ученые настаивали на новых запусках для получения информации о «белых» пятнах. Эту задачу собирались решить с помощью межпланетной станции «Е‑2Ф», к моменту старта получившей индекс «Е‑3». Она должна была сфотографировать боковую часть Луны с подлетной траектории при косых лучах Солнца, выявляющих рельеф поверхности. Прием информации планировалось вести на большие антенны АДУ‑1000 радиотехнического комплекса «Плутон», монтаж которого завершался в Центре дальней космической связи в городе Евпатория (НИП‑16, Крым). Это позволило бы в десять раз увеличить мощность сигнала на входе в наземные приемники и, соответственно, получить изображение гораздо лучшего качества. Для подстраховки от возможных неудач в конце 1959 года в ОКБ‑1 начали изготовление сразу двух станций типа «Е‑3», которые в начале марта 1960 года прибыли в Тюра‑Там.
Станция «Е‑3» № 1 была запущена ракетой «Р‑7А» («Восток‑Л», № Л1‑9) 15 апреля 1960 года. Первые две ступени отработали нормально, а двигатель третьей ступени (блок «Е») выключился на три секунды раньше расчетного времени. Позднее при разборе ситуации выяснилось, что бак этого блока был не до конца заправлен керосином. По этой причине недобор конечной скорости составил около 130 м/с – третья ступень со станцией поднялась до высоты порядка 200 тыс. км и при входе в атмосферу в мае сгорела над центральной Африкой.
Станция «Е‑3» № 2 была запущена 16 апреля 1960 года («Восток‑Л», № Л1‑9А). Сразу после старта боковой блок «Д» не вышел на главную тягу, в результате чего оторвался от центрального блока через секунду после старта[152]. Это привело к мгновенному развалу «пакета». Ракета рухнула рядом с Монтажно‑испытательным корпусом, повредив здание и сильно напугав наблюдателей.
Готовые комплекты бортовых «Енисеев», созданные для продолжения изучения Луны, погибли. Советским ракетчикам пришлось на время отступиться. «Белые» пятна обратной стороны Луны были засняты 20 июля 1965 года межпланетной станцией «Зонд‑3».
Все эти успехи имели решающее значение для дальнейшего развития советской космонавтики. Ракетно‑космическая отрасль окрепла и могла решать всё более сложные задачи, обходя любые трудности. Созданная наземная система управления доказала свою состоятельность. Впервые были опробованы трехступенчатые ракеты‑носители, командные приборы, ориентация космического аппарата в пространстве и прием телевизионного изображения с его борта. Этот задел был блестяще использован при создании пилотируемого космического корабля.
Глава 4
Корабль
4.1
Проект «Восток»
К проработке вариантов пилотируемого космического корабля в ОКБ‑1 приступили в инициативном порядке, когда стало ясно: «Р‑7» полетит. Имея в своем распоряжении ракету‑носитель грузоподъемностью свыше пяти тонн, Сергей Павлович Королев собирался реализовать нормальный запуск с первой космической скоростью, а не прыжок по баллистической траектории, как планировал ранее для «Р‑5А».
Разумеется, он привлек к этому делу наиболее активного сторонника пилотируемой космонавтики, Михаила Клавдиевича Тихонравова. Третьего апреля 1957 года главный конструктор создал в ОКБ‑1 отдел № 9, который и доверил Тихонравову, добившись перевода последнего из НИИ‑4 в свое бюро.
Совет главных конструкторов, слева направо: А. Ф. Богомолов, М. С. Рязанский, Н. А. Пилюгин, С. П. Королев, В. П. Глушко, В. П. Бармин, В. И. Кузнецов
Поскольку серийной ракеты «Р‑7А» еще не существовало, но зато имелся опыт полетов собак на геофизических ракетах, новый отдел занялся проектом запуска прототипа космического корабля‑капсулы с помощью «Р‑5М» на высоту порядка 500 км. Как вариант вместо капсулы рассматривался миниатюрный планер, использующий для маневра в плотных слоях атмосферы подъемную силу коротких крыльев. Благодаря этой возможности планер мог вернуться на ракетодром, с которого производился запуск.
Планер был данью молодости Сергея Королева, еще в ГИРД работавшего над созданием ракетоплана «РП‑1». Когда главный конструктор увидел, что отдел Тихонравова просто не справляется со столь сложной задачей, как конструирование крылатого возвращаемого аппарата, он передал проект в бюро ОКБ‑256 Государственного комитета авиационной техники, возглавляемое Павлом Владимировичем Цыбиным[153], который занимался созданием десантных и военно‑транспортных планеров.
В проекте Цыбина предполагалось, что ракетоплан стартовой массой 3500 кг и посадочной массой 2600 кг будет выводиться на орбиту высотой 300 км под головным обтекателем трехступенчатого носителя, создаваемого в ОКБ‑1 на базе «Р‑7». Там он останется на сутки и проведет разведку, передавая информацию по радиоканалу. Затем с помощью тормозного двигателя снизит скорость, за счет чего сойдет с орбиты и начнет спуск в атмосфере.
Оригинальной идеей Цыбина было использование складного крыла – авиаконструктор знал, что при входе в атмосферу наибольшему нагреву подвергнутся тонкие кромки крыльев, поэтому в зоне интенсивного торможения ракетоплан шел «брюхом вперед», рассеивая избыточное тепло с помощью донного теплозащитного экрана, а сложенное «шалашиком» крыло пряталось в аэродинамической «тени» корпуса. На высоте 20 км, после снижения скорости до 500–600 м/с, раскаленный теплозащитный экран сбрасывался, и раскрывались консоли крыла. Пройдя весь диапазон скоростей, аппарат планировал с постоянной дозвуковой скоростью с высоты 10 км. Посадка выполнялась на специально подготовленную грунтовую площадку с использованием лыжного шасси «велосипедного» типа. Вертикальная скорость снижения не должна была превышать 2 м/с.
«Лапоток Цыбина» – один из первых вариантов спускаемого аппарата корабля «Восток» (эскиз)
Павел Цыбин часто встречался с Королевым и держал его в курсе работ ОКБ‑256 с возвращаемым ракетопланом. При этом Сергей Павлович отметил определенное сходство аппарата с лаптем, после чего инженеры бюро Цыбина стали называть свое детище «лапотком». Представители ОКБ‑1 участвовали в подготовке чертежей на компоновку ракетоплана и его сопряжение с ракетой‑носителем. Однако при продувках моделей в аэродинамической трубе выяснилось, что максимальная температура теплозащитного экрана превышает расчетную. Требовались дополнительные исследования с натурными испытаниями аппарата‑аналога. Королев одобрил этот план. Его реализации помешало очередное «укрупнение» – бюро Цыбина передали в подчинение другим, а сам он устроился в ОКБ‑1 на должность заместителя главного конструктора[154].
В итоге Сергей Королев отказался от крылатого возвращаемого аппарата в пользу баллистической капсулы. Ее разработкой занялся пришедший в конце 1957 года из НИИ‑4 талантливый конструктор Константин Петрович Феоктистов[155], которого сегодня по праву называют «отцом» космического корабля «Восток».
Константин Петрович Феоктистов (© РКК «Энергия»)
Никто в конце 1950‑х не знал, как должен выглядеть пилотируемый космический корабль. Известно было только, что наибольшую угрозу для жизни пилота будет представлять возвращение на Землю. Быстрое торможение в плотных слоях атмосферы могло вызвать перегрузку до 10 g, поэтому на первом этапе группа Феоктистова проектировала аппарат в виде конуса – тот мог планировать, снизив перегрузку вдвое. Однако испытания на добровольцах показали, что тренированный человек вполне способен выдержать десятикратную перегрузку, поэтому Феоктистов предложил необычное решение – сделать корабль шарообразным подобно первому спутнику. Такая форма была хорошо известна аэродинамикам, а потому не требовала дополнительных исследований.
Вначале разработчикам показалось, что при падении в атмосфере шар будет беспорядочно крутиться, что может привести к непредсказуемым последствиям в момент приземления. Но эти сомнения были тут же разрешены путем проведения простейшего опыта. В то время работники отдела № 9 увлекались игрой в пинг‑понг. Кому‑то из членов группы Феоктистова пришла в голову мысль использовать в качестве модели пинг‑понговый шарик с небольшой нашлепкой пластилина в нижней части для создания эксцентриситета. Шарик бросали со второго этажа в лестничный пролет, и он всегда падал именно на нашлепку – устойчивость формы была продемонстрирована экспериментально.
Одной из наиболее серьезных проблем была защита корабля от перегрева при входе в плотные слои атмосферы. Существовавшие конструкционные материалы таких температур не выдерживали. Поэтому проектанты решили использовать тот же принцип, что и для головных частей «Р‑5» и «Р‑7» – на спускаемый аппарат наносили асботекстолит, который испарялся в потоке набегающего воздуха, поглощая избыточное тепло.
При выборе способа возвращения корабля также рассматривалось несколько вариантов, кроме уже упомянутого планирующего спуска. Например, Сергею Королеву очень нравился вариант торможения и посадки с помощью авторотирующих винтов, подобных вертолетным. Однако главный конструктор вертолетов Михаил Леонтьевич Миль, к которому Королев обратился с предложением о сотрудничестве, категорически отказался: слишком велика была ответственность, слишком много времени потребовалось бы на новую тему. В результате выбрали классический спуск на парашюте, хотя Королев и недолюбливал «тряпки», считая их технологией вчерашнего дня.
Сначала проектанты и не думали о разделяемом корабле, собираясь возвращать его на Землю целиком. Только вот изготовить весь корабль в виде шара не позволяли габариты ракеты, поэтому его поделили на две части: сферический спускаемый аппарат, в котором находился пилот, и приборный отсек, сгоравший после разделения в атмосфере.
Чтобы не усложнять конструкцию корабля системой мягкой посадки, было решено катапультировать пилота из спускаемого аппарата на высоте нескольких километров, как еще в 1956 году предложил сделать Владимир Яздовский. Такая схема давала дополнительный плюс – катапультирование можно было использовать при аварии ракеты на начальном участке выведения.
Первоначальный облик будущего космического корабля определился. Константин Феоктистов подготовил доклад для главного конструктора и представил его в июне 1958 года. Королев поддержал новую компоновку и поручил написать официальный отчет по проекту «Объект Д‑2» (так в его бюро назывался космический корабль для орбитального полета) в течение двух месяцев.
В середине августа отчет под названием «Материалы предварительной проработки вопроса о создании спутника Земли с человеком на борту» был выпущен. В нем указывалось, что с помощью трехступенчатой ракеты‑носителя на орбиту искусственного спутника Земли можно вывести корабль массой 4,55,5 т. Там же были приведены расчеты в обоснование выбора формы спускаемого аппарата. В частности, отвергнут конус по причине малого внутреннего объема (1,5 м3 против 5 м3 у шара) при заданном диаметре основания в 2,3 м, который определялся размерами третьей ступени. Здесь же рассматривалось шесть вариантов компоновки.
Пятнадцатого сентября 1958 года Сергей Павлович Королев подписал окончательный отчет по кораблю‑спутнику, а на следующий день направил письма в адрес Академии наук СССР, руководителям ракетной отрасли и Совету главных конструкторов с уведомлением о завершении исследований, позволяющих приступить к разработке «пилотируемого спутника Земли».
На Совете Главных конструкторов, состоявшемся в ноябре 1958 года, было заслушано три доклада: о проекте автоматического спутника‑фоторазведчика, о проекте аппарата для полета человека по баллистической траектории и о проекте пилотируемого орбитального аппарата. После обсуждения из двух последних проектов был выбран именно пилотируемый орбитальный. Ему же конструкторы дали наибольший приоритет по сравнению с фоторазведчиком, хотя Министерство обороны настаивало на обратном.
Чтобы ускорить процесс подготовки чертежей, Сергей Павлович приказал расформировать группы, трудившиеся в ОКБ‑1 над различными системами корабля, и объединить специалистов в новообразованном секторе, который возглавил Константин Феоктистов. Ведущим конструктором корабля, получившего красивое и многозначительное название «Восток»[156], стал Олег Генрихович Ивановский[157], до того участвовавший в создании спутников и «лунников».
Работа над кораблем требовала широкой кооперации с привлечением смежников, ведь для пилотируемого космического полета нужно было сконструировать и систему жизнеобеспечения, и систему голосовой связи, и телевизионный комплекс, и пульт ручного управления, и парашюты, и многое другое. Инициативы одного бюро тут явно не доставало – необходимо было получить правительственное постановление. Поэтому для Королева на новом этапе было важно, чтобы его поддержали не только соратники по Совету и члены Академии, но и высшие военные, от которых напрямую зависело финансирование перспективных проектов. Сергей Павлович проявил политическую гибкость – в начале 1959 года он предложил унифицировать системы пилотируемого корабля и спутника‑фоторазведчика. На таком спутнике предлагалось установить сложное и дорогое фотооборудование, которое должно было использоваться многократно. Напрашивался вариант – разместить такое фотооборудование в спускаемом аппарате вместо пилота и возвращать на Землю вместе с отснятыми пленками. Разумеется, это требовало полной автоматизации корабля, что Королева вполне устраивало – в пилотируемых полетах он хотел свести влияние человеческого фактора к минимуму. Фоторазведчик был принят в разработку под названием «Восток‑2». Во избежание путаницы позднее его переименовали в «Зенит».
Тем не менее военные требовали, чтобы работа над фоторазведчиком была приоритетной. В проекте постановления правительства, который обсуждался в феврале 1959 года, фигурировал только этот космический аппарат. Королев через Мстислава Келдыша добился включения в текст постановления фразы о пилотируемом корабле‑спутнике.
Получается, корабль появился раньше, чем решение правительства по нему. Первые комплекты чертежей были переданы в цеха Опытного завода в Подлипках в начале весны, тогда же началось изготовление корпусов, а Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 569‑2640; «О создании объектов «Восток» для осуществления полета человека в космос и других целей» вышло только 22 мая 1959 года.
4.2
Корабль «1КП»
Космический корабль «Восток» был именно спутником, то есть в принципе не мог менять высоту и наклонение орбиты. Ее параметры задавались запуском и радиоуправлением на этапе выведения (как у «лунников»). Поэтому все эволюции сводились к одному, но очень важному маневру – торможению в космосе и снижению в атмосфере. Для осуществления этого маневра в приборном отсеке размещалась тормозная двигательная установка, которая должна была сработать безотказно.
Обращаться к главному двигателисту Валентину Петровичу Глушко с учетом его высокой занятости при создании двигателей для боевых ракет Сергей Павлович Королев не захотел, а потому работать над проектом тормозной установки «ТДУ‑1» пригласил Алексея Михайловича Исаева[158], главного конструктора расположенного поблизости ОКБ‑2. Старый ракетчик не горел большим желанием брать на себя еще одну работу, но в конце концов согласился. И всего лишь через семь месяцев после выдачи технического задания, 27 сентября 1959 года, был проведен первый «прожиг» «ТДУ‑1» на стенде. Однокамерная установка работала на самовоспламеняющемся топливе (горючее на основе аминов[159]и азотная кислота в качестве окислителя) и была основана на простых физических принципах. За счет этого она ни разу не подвела.
Сергей Павлович Королев требовал многократно продублировать все системы «Востока», но вторая «ТДУ‑1» никак не вписывалась в компоновку. Поэтому главный конструктор распорядился, чтобы баллистики из расчетного бюро подбирали орбиту, которая в случае отказа тормозной установки обеспечивала бы сход корабля за счет естественного торможения в высших слоях атмосферы в течение пяти‑семи дней после запуска.
Системой управления корабля, получившей неофициальное название «Чайка», должен был заниматься главный конструктор Николай Алексеевич Пилюгин, но и он был чрезвычайно загружен работой по основному ракетному направлению. В результате Королев решил создавать комплекс силами ОКБ‑1, возложив ответственность за это на своего заместителя Бориса Евсеевича Чертока. Конструирование системы ориентации, являвшейся частью комплекса управления, возглавил Борис Викторович Раушенбах, которого Королев переманил из НИИ‑1 вместе с коллективом.
Чтобы торможение корабля на орбите не обернулось ускорением, он должен быть правильно ориентирован в пространстве. Для этого на «Востоке» реализовали две схемы ориентации.
Автоматическая ориентация запускалась либо по команде с Земли, либо бортовым программно‑временным устройством «Гранит» (в случае отказа устройства – пилотом). Для надежности она содержала два независимых контура управления: основной и резервный. Основной контур должен был обеспечить трехосную ориентацию с помощью инфракрасной вертикали (ИКВ). Ее придумали и создали в Центральном конструкторском бюро «Геофизика»[160]для ориентации научных спутников. Прибор различал границу между «теплой» Землей по всей ее окружности и «холодным» космосом. Инфракрасная вертикаль считалась надежной, поскольку с успехом прошла натурные испытания на геофизических ракетах «Р‑5А» в августе‑сентябре 1958 года.
Резервная система ориентации, предложенная Борисом Раушенбахом, была куда проще. Известно, что корабль летит по направлению вращения Земли – с запада на восток. Соответственно, для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу, которое является прекрасным ориентиром. Посему возникла идея разместить на корабле солнечный датчик из трех фотоэлементов (прибор «Гриф»). Главным недостатком такой системы (по сравнению с основной) было только то, что она не могла ориентировать корабль без Солнца, то есть в «тени» Земли.