Его назвали Sputnik: история первого искусственного спутника

4 октября 1957 года, началась космическая эра в истории человечества. Впервые на орбиту был выведен объект, созданный руками земных инженеров. Они назвали его «Спутник».

Прообразы спутника

Идея искусственного спутника Земли (ИСЗ, сателлита, луны) возникла довольно давно. Еще Исаак Ньютон в монографии «Математические начала натуральной философии» (1687) в качестве примера к своим рассуждениям приводил описание огромной пушки, с помощью которой можно было бы запустить ядро на постоянную орбиту вокруг Земли. Ньютон предлагал представить высочайшую гору, пик которой находится за пределами атмосферы, и пушку, установленную на самой ее вершине и стреляющую горизонтально. Чем мощнее заряд используется при выстреле, тем дальше от горы будет улетать ядро. Наконец, при достижении некоторой мощности заряда ядро разовьет такую скорость, что не упадет на Землю вообще и будет вращаться вокруг нашей планеты. Эта скорость ныне называется «первой космической» и для Земли она составляет 7,91 км/с.

Сэр Исаак Ньютон —

основоположник не только физики, но и космонавтики.

«Пушка Ньютона»:

ядро летит, но не падает (оригинальная иллюстрация)

К образному примеру Ньютона обращались впоследствии как ученые, рассуждавшие о перспективах космонавтики, так и писатели-фантасты. Техническую реализацию «пушки Ньютона» описал в своем романе классик научной фантастики Жюль Верн в романе «500 миллионов бегумы» (1879).

Большая французская пушка для космических запусков

О необходимости запуска искусственного спутника Земли много говорили основоположники теоретической космонавтики. Однако обосновывали они эту необходимость по-разному. Наш соотечественник Константин Циолковский предлагал запускать на круговую орбиту ракету с экипажем, чтобы сразу начать освоение космоса человеком.

Великий Циолковский смотрит в будущее.

Немец Герман Оберт предлагал собрать из ступеней ракет-носителей большую орбитальную станцию, которая могла бы решать задачи военной разведки, морской навигации, геофизических исследований и ретрансляции информационных сообщений.

Кроме того, снабдив эту станцию большим зеркалом, можно было бы, по мнению Оберта, фокусировать солнечные лучи и направлять их на Землю, воздействуя на климат или угрожая вражеским войскам и городам. Идею Оберта обыграл в своем романе «Мировой пожар» (1925) немецкий автор Карл-Август Лафферт.
Многие ученые и фантасты сходились во мнении, что искусственный спутник Земли будет использоваться прежде всего как перевалочная база для межпланетных кораблей, летящих к Луне, Марсу и Венере. И в самом деле — зачем кораблю тащить на орбиту все топливо, необходимое для разгона, если он может подзаправиться от спутника?
Тогда же придумали снабдить будущий спутник телескопом, чтобы астрономы прямо с орбиты могли наблюдать за отдаленными космическими объектами, избавившись навсегда от искажений, вносимых атмосферой.

Обитаемый спутник на орбите Земли

(оригинальная иллюстрация из книги В. Никольского «Через тысячу лет»).

Обитаемый спутник на орбите Земли

(оригинальная обложка к американскому изданию романа О. Гайля «Лунный камень»).

Искусственные спутники такого типа описаны в романах Отто Гайля «Лунный камень» (1926), Вадима Никольского «Через тысячу лет» (1927) и Александра Беляева «Звезда КЭЦ» (1936).

Однако время шло, а средство доставки спутника на орбиту построить не получалось. Создание больших пушек оказалось чрезвычайно трудоемким и дорогостоящим делом, а небольшие ракеты, которые во множестве запускали перед Второй мировой войной, даже теоретически не могли развить первую космическую скорость.

Из-за отсутствия носителя появлялись весьма экзотические проекты. Например, в 1944 году генерал-майор Георгий Покровский опубликовал статью «Новый спутник Земли», в которой предложил запустить металлический спутник способом направленного взрыва. Он понимал, конечно, что после такого взрыва на орбиту выйдут только «какие-то неорганизованные массы металлов», но был уверен, что и такой опыт нужен человечеству, поскольку наблюдение за движением «неорганизованного» объекта даст массу новой информации о тех процессах, которые происходят в высших слоях атмосферы.

Запуск спутника Покровского при помощи взрыва (оригинальная иллюстрация).

Спутник Покровского на орбите (оригинальная иллюстрация)

Первые попытки

Как хорошо известно, первые большие ракеты на жидком топливе научились делать в Третьем рейхе. И уже там зашла речь о применении их для запуска спутников.

Сохранилось свидетельство, что при обсуждении будущих разработок в немецком ракетном центре Пенемюнде было предложено для воздаяния почести первым путешественникам в космос помещать их набальзамированные тела в стеклянные шары, запускаемые по орбитам вокруг Земли.

Появление тяжелых ракет «Фау-2» предопределило развитие космонавтики.

В марте 1946 года эксперты ВВС США подготовили «Предварительный проект экспериментального космического корабля для полетов вокруг Земли». В этом документе была предпринята первая серьезная попытка оценить возможности создания космического аппарата, который будет вращаться вокруг Земли как ее спутник.

Уже во введении к проекту подчеркивается, что, несмотря на неясность перспективы, касающейся начала космической деятельности, два момента не вызывают сомнения:«1) Космический аппарат, оснащенный соответствующим приборным оборудованием, по всей вероятности, станет одним из наиболее эффективных средств научных исследований 20 век 2)  Запуск спутника Соединенными Штатами возбудит воображение человечества и наверняка окажет влияние на события в мире, сравнимое со взрывом атомной бомбы».

4 октября 1950 года, ровно за семь лет до старта первого ИСЗ, американский ученый Кечкемети представил исследовательский доклад «Ракетный аппарат — спутник Земли: политические и психологические проблемы». В меморандуме анализировались «вероятные политические последствия, которые вызовет запуск искусственного спутника Земли в США и его успешное использование в интересах военной разведки». Из доклада видно, что военные эксперты еще в начале 1950-х годов прекрасно понимали, какое значение в политической и военной сфере будет иметь запуск спутника. Речь уже не шла о стеклянных шарах с телами покорителей космоса — воображению конструкторов рисовались целые орбитальные группировки, осуществляющие слежение за территорией потенциального противника.

«Фау-2» на полигоне Уайт Сандс. Так начиналась американская космонавтика.

На 4 Международном конгрессе по астронавтике, проходившем в 1953 году в Цюрихе, Фрэд Зингер из Университета штата Мериленд открыто заявил, что в США имеются предпосылки для создания искусственного спутника Земли, сокращенно названного «МАУЗ» («Minimum Orbital Unmanned Satellite of Earth»). Гипотетический спутник Зингера представлял собой автономную приборно-измерительную систему, помещенную в прочный шар, которая по достижении заданной высоты отделялась от третьей ступени составной ракеты-носителя. Орбита спутника высотой 300 км должна была проходить через оба полюса Земли.

Ракета Вернера фон Брауна на старте

25 июня 1954 года в здании Научно-исследовательского управления Военно-морских сил в Вашингтоне состоялась встреча, на которой присутствовали ведущие американские ракетчики: Вернер фон Браун, профессор Зингер, профессор Уиппл из Гарварда, Дэвид Янг из фирмы «Аэроджет» и другие. На повестке стоял вопрос, можно ли в ближайшее время произвести запуск ИСЗ крупных размеров на орбиту высотой 320 км. Под «ближайшим временем» подразумевался период в 2—3 года.

Вернер фон Браун заявил, что исторический запуск можно осуществить намного раньше, и изложил свои соображения относительно использования для этой цели ракеты «Редстоун» в качестве первой ступени и нескольких связок ракет «Локи» в качестве последующих ступеней. Основное преимущество состояло в том, что в нем могли быть использованы уже существующие ракеты. Так на свет появился проект «Орбитер». Запуск спутника был намечен на лето 1957 года.

Американский спутник «Эксплорер-1».

Вернер фон Браун все-таки сумел запустить его.

Однако к тому времени серьезное развитие получили и другие проекты.

29 июля 1955 года Белый дом официально объявил о предстоящем запуске спутника по программе Военно-морских сил «Авангард».

Для запуска предлагался трехступенчатый носитель, состоящий из модифицированной ракеты «Викинг» в качестве первой ступени, модифицированной ракеты «Аэроби» в качестве второй ступени и твердотопливной третьей ступени. Первоначально планировалось, что спутник «Авангард» будет весить 9,75 кг. Его хотели оборудовать измерительными приборами. Имея на борту небольшой источник питания и фотокамеру, спутник мог бы даже передавать цветные изображения на Землю.

Однако запуск первого советского спутника спутал американцам планы. В конечном виде шарообразный «Авангард-1» весил всего 1,59 кг и имел на борту только два примитивных радиопередатчика, питаемых от ртутных и солнечных батарей.

Американский спутник «Авангард».

 Он мог быть первым, но не стал даже вторым.

Ракета с «Авангардом-1» взорвалась на старте 6 декабря 1957 года.

Тем временем в СССР

В ноябре 1954 года вышел необычный футурологический номер журнала «Знание — сила», посвященный грядущему полету на Луну. В этом номере ведущие советские популяризаторы науки и писатели-фантасты делились своими представлениями о грядущей космической экспансии. На страницах журнала давался прогноз: первый искусственный спутник будет запущен в 1970 году. Авторы выпуска ошиблись — космическая эра началась гораздо раньше.

Главный конструктор советской ракетной техники Сергей Королев всерьез заговорил о спутнике в 1953 году. Тогда только разворачивались работы над межконтинентальной ракетой «Р-7», но специалистам было ясно, что эта ракета способна достичь первой космической скорости.

Обложка футурологического номера журнала «Знание — сила»

26 мая 1954 года Королев послал докладную записку «Об искусственном спутнике Земли» в Центральный Комитет КПСС и в Совет Министров. Ответ был отрицательным, ведь от Королева прежде всего ждали боевую ракету, которая долетит до Америки, — научно-исследовательская тематика верхи в то время волновала мало. Но Королев не оставлял надежды переубедить руководство и обратился в Академию наук СССР.

30 августа 1955 года в кабинете главного ученого секретаря президиума АН СССР академика Топчиева собрались ведущие специалисты по ракетной технике, в том числе Сергей Королев, Мстислав Келдыш и Валентин Глушко.

Академики М. В. Келдыш и С. П. Королев.

Королев выступил с кратким сообщением, в котором, в частности, сказал: «Я считаю необходимым создание в Академии наук СССР специального органа по разработке программы научных исследований с помощью серии искусственных спутников Земли, в том числе и биологических с животными на борту. Эта организация должна уделить самое серьезное внимание изготовлению научной аппаратуры и привлечь к этому мероприятию ведущих ученых».

Академия поддержала Королева. С декабря 1955 года по март 1956 года прошел ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в космических исследованиях. После этого правительство уже не могло отмахнуться от «фантастического прожекта». 30 января 1956 года было принято Постановление Совета министров № 149-88сс, которым предусматривалось создание «Объекта Д» — так именовался неориентируемый спутник весом от 1000 до 1400 кг. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 кг. Срок первого пробного пуска на базе ракеты дальнего действия «Р-7» — лето 1957 года.

Объект «Д» — космическая лаборатория.

Он мог стать первым советским спутником, но стал третьим.

Заполучив долгожданное постановление, Королев немедленно приступил к реализации своих планов. В его конструкторском бюро ОКБ-1 был сформирован отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой искусственных спутников Земли. По предложению Келдыша, отдел работал сразу над несколькими вариантами «Объекта Д», один из которых предусматривал наличие контейнера с «биологическим грузом» — подопытной собакой.

Сергей Королев внимательно следил за работами американских коллег и опасался, что его могут опередить. Поэтому сразу после успешного пуска ракеты «Р-7», состоявшегося 7 сентября 1957 года, главный конструктор собрал сотрудников, занятых проектированием спутника, и предложил работы по «Объекту Д» временно заморозить, а сделать «хоть на коленке» маленький легкий спутник.

«Простейший спутник первый» («ПС-1»).

Руководство работами по конструированию и изготовлению «ПС-1» («Простейший спутник первый») поручили двум инженерам — Михаилу Хомякову и Олегу Ивановскому. Специальные сигналы для передатчика придумывал Михаил Рязанский. Головной обтекатель ракеты, защищающий спутник от воздействия окружающей среды, проектировала группа Сергея Охапкина.

Хотя спутник и выглядел по схеме очень простым, но создавался он впервые, никаких аналогов орбитального искусственного объекта в технике не существовало. Задано было только одно — ограничение по массе: не более 100 кг. (В конечном виде он весил еще меньше — 83,6 кг). Довольно быстро конструкторы пришли к выводу, что выгодно сделать спутник в форме шара.

Схема «ПС-1» (общий вид).

Плакат «Первый искусственный спутник Земли» (1958).

Внутри спутника решили разместить два радиопередатчика с рабочими частотами 20,005 и 40,002 МГц. Корпус спутника состоял из двух полуоболочек со стыковочными шпангоутами, соединенными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. Внешне спутник выглядел как алюминиевая сфера с диаметром 0,58 м, с четырьмя антеннами. Энергопитание бортовой аппаратуры спутника обеспечивали электрохимические источники тока (серебряно-цинковые аккумуляторы), рассчитанные на работу в течение 2—3 недель.

Внутренняя компоновка «ПС-1».

Работа над советским спутником не держалась в секрете. Еще за полгода до исторического запуска в массовом журнале «Радио» была опубликована статья В. Вахнина «Искусственные спутники Земли», в которой сообщались параметры орбит будущих советских спутников и частоты, на которых радиолюбителям следует ловить их сигналы.

За неделю до запуска на научной конференции в Вашингтоне Сергей Полосков прочитал доклад о космических планах СССР и впервые произнес название нового космического аппарата. Вскоре все печатные издания мира повторят это слово — Sputnik.

Это интересно

• День запуска «Спутника-1» отмечается в России как Памятный день Космических войск.
• В 1964 году в честь запуска «Спутника-1» в Москве, возле станции метро ВДНХ, был сооружен 99-метровый монумент «Покорителям космоса» в виде взлетающей ракеты, оставляющей за собой шлейф огня.
• Модель «Спутника-1» была преподнесена советским правительством в дар ООН и теперь украшает вход в Зал Штаб-квартиры ООН в Нью-Йорке.
• 4 ноября 1997 года космонавты российской орбитальной станции «Мир» вручную запустили в космос модель «Спутника-1» («RS-17», «Спутник-40»). Эта модель была изготовлена в масштабе 1:3 российскими и французскими студентами специально к 40-й годовщине старта первого спутника.
• В 2003 году на аукционе eBay была продана точная копия (дублер) «Спутника-1», изготовленная еще в 1957 году. До продажи копия числилась учебным экспонатом одного из киевских институтов. Считается, что при подготовке исторического запуска было изготовлено четыре экземпляра «Простейшего спутника».

Монумент «Покорителям космоса» в Москве.

Бип, бип, бип

20 сентября 1957 года на Байконуре состоялось заседание специальной комиссии по запуску спутника, где все службы подтвердили готовность к старту. Наконец, 4 октября 1957 года в 22:28:34 по московскому времени ярчайшая вспышка осветила ночную казахстанскую степь. Ракета-носитель «М1-1СП» (модификация ракеты «Р-7», позднее названная «Спутник-1») с гулом ушла вверх. Ее факел постепенно слабел и скоро стал неразличим на фоне звездного неба.

Сергей Королев на стартовой позиции космодрома Байконур.

Через 295 секунд после старта «ПС-1» и центральный блок ракеты весом 7,5 т были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. На 314,5 секунде после старта произошло отделение спутника, и он начал подавать сигналы: «Бип! Бип! Бип!». На космодроме их ловили две минуты, потом спутник ушел за горизонт. Специалисты выбежали из укрытий, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных. И уже на первом витке прозвучало сообщение ТАСС: «В результате большой напряженной работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли. 4 октября 1957 года в Советском Союзе произведен успешный запуск первого спутника».

Ракета «Р-7» готовится к старту.

Старт ракеты «Р-7».

Момент отделения головного обтекателя и последней ступени ракеты-носителя от «ПС-1»

(кадр из учебного фильма).

Наблюдения на первых витках показали, что спутник вышел на орбиту с наклонением 65,1° и с максимальным удалением от поверхности Земли в 947 км. На каждый виток вокруг Земли спутник тратил 96 минут 10,2 секунды.

В 20:07 минут по нью-йоркскому времени радиостанция компании «РСА» в Нью-Йорке приняла сигналы советского спутника, и вскоре радио и телевидение разнесли эту весть по США. Радиостанция «Эн-би-си» предлагала американцам «послушать сигналы, которые навеки отделили старое от нового».

Клим Ворошилов вручает Сергею Королеву орден Ленина (1957 год).

Представляет определенный интерес еще одна деталь исторического запуска. Принято считать, будто бы быстро бегущая по небосводу звездочка, появившаяся после 4 октября 1957 года, — это визуально наблюдаемый спутник. На самом деле отражающая поверхность «ПС-1» была слишком мала для визуального наблюдения; с Земли было видно вторую ступень — тот самый центральный блок ракеты, который вышел на ту же орбиту, что и спутник.

По официальной информации «ПС-1» летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли и преодолев около 60 миллионов километров.

Снимок «ПС-1» во время прохождения над Мельбурном.

Однако есть данные, что он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел несколько раньше — 8 декабря 1957 года. Именно в этот день некто Эрл Томас обнаружил пылающий обломок около своего дома в Южной Калифорнии. Анализ показал, что он состоит из тех же материалов, что и «ПС-1». В настоящий момент эти фрагменты выставлены в Музее Битников под Сан-Франциско.

Возможно, это фрагменты начинки первого спутника, упавшие в США.

Альтернативы

Запуск спутника вызвал шок во всем мире, и прежде всего — в США. Впервые американцы получили наглядное доказательство, что они не лидируют во всех сферах жизни, что «потенциальный противник» обошел их по важнейшему направлению. «90 процентов разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США, — писала «Нью-Йорк Таймс». — Как оказалось, 100 процентов дела пришлось на Россию…» Это пугало. И очень сильно пугало!

«Король ужастиков» Стивен Кинг признался в книге «Танец смерти», что сообщение о запуске Советским Союзом спутника на орбиту стало самым сильным потрясением его юности.

Выпуск «Нью-Йорк Таймс», посвященный запуску «Спутника-1»

Страх был столь силен, что в первые дни октября 1957 года особо горячие головы из Пентагона предложили «закрыть небо», то есть выбросить на орбитальные высоты тонны металлолома: шарики от подшипников, гвозди, стальную стружку, что привело бы к прекращению любых космических запусков. Эта малоизвестная подробность из истории космонавтики указывает на то, что американцы изначально воспринимали космос как свою собственность. И не могли допустить мысли, что кто-то другой посмеет претендовать на нее.

А ведь Америка действительно могла стать первой космической державой.

Плакат «Советские искусственные спутники Земли» (1958).

Если до Второй мировой войны об этом никто не помышлял, то после войны, находясь под впечатлением от успехов ракетчиков Третьего рейха, руководители США всерьез задумались о новом «стратегическом плацдарме». Благодаря документам и специалистам, вывезенным из Германии, американцы сумели довольно быстро преодолеть отставание по баллистическим ракетам, а значит, создать предпосылки для вывода ИСЗ в космическое пространство.

Руководство США допустило всего одну ошибку. Ему следовало довериться опыту и таланту Вернера фон Брауна и принять проект «Орбитер», суливший запуск первого спутника уже к концу 1956 года. Скорее всего, немецкий конструктор сумел бы выполнить свои обещания, и США обрели бы столь желанное «право владения».

Что это изменило бы? Только одно, но зато самое главное. Утвердившись в космическом пространстве, закрепив за собой один из наиболее важных приоритетов, США вряд ли ввязались бы в космическую «гонку», требующую огромных финансовых затрат. А вот попытка «догнать и перегнать Америку» в космосе могла привести к тому, что советские космонавты не только стали бы первыми на орбитах, но и высадились бы на Луну. История космонавтики изменилась бы самым кардинальным образом.

Запуск советского спутника развязал космическую «гонку», в которой американцы победили, высадившись на Луну.

* * *

Нельзя сказать, счастливее были бы люди в таком мире или нет, но это неважно. Ведь его все равно никогда не было и не будет, потому что космическую эру открыл именно советский спутник, и его звонкие сигналы оповестили об этом всю Вселенную…

Антон Первушин