Вестник РАН, 2021, T. 91, № 11, стр. 1011-1018

КОСМОНАВТИКА: ИСТОРИЧЕСКИЕ КОРНИ

Практическая космонавтика зарождалась в условиях напряжённой международной обстановки, когда Советский Союз должен был в срочном порядке создавать атомное оружие и средства его доставки на большие расстояния. М.В. Келдыш вместе с И.В. Курчатовым и другими учёными-физиками сыграл исключительно важную роль в создании атомной, а затем и термоядерной бомбы. Он возглавил коллективы математиков, которые с помощью математического моделирования провели ряд исследований физических процессов и выполнили сложнейшие модельные расчёты, лежащие в основе проектно-конструкторских работ по атомному и термоядерному оружию. Моделирование с использованием искусных вычислительных методов оказалось единственным способом познания процессов, исключающих возможность их экспериментального изучения в лабораторных условиях или естественной природной среде. Именно тогда Келдышем были заложены основы прикладной математики, получившей впоследствии бурное развитие.

С.П. Королёву принадлежит ключевая роль в создании первых ракетных комплексов как средств доставки атомных зарядов на межконтинентальные расстояния. Совместно с главными конструкторами, возглавлявшими коллективы специалистов по созданию ракетных двигателей, систем управления, радиосвязи, электропитания и наземных комплексов, он разработал и провёл экспериментальную отработку нескольких поколений баллистических ракет.

Создание отечественного ракетно-ядерного щита (“меча” как средства возмездия, по Б.Е. Чертоку [1]) в разгар холодной войны гарантированно обеспечило безопасность страны и длительное мирное сосуществование двух сверхдержав. Наряду с этим были заложены основы проектирования и производства средств для полётов в космос.

Обращаясь к историческим корням космонавтики, мы говорим о сочетании теоретических исследований наших выдающихся предшественников с первыми разработками и опытными пусками пороховых и жидкостных ракет, выполненными в 1930-х годах талантливыми инженерами Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и Группы изучения реактивного движения (ГИРД). Эти исследования стали важной вехой на пути развития ракетной техники в последующие десятилетия.

В 1946 г. было основано ОКБ-1 под руководством С.П. Королёва, где начались разработки и испытания семейства ракет на жидком топливе Р-1 – Р-5 по образу и подобию немецкой баллистической ракеты “Фау-2” [2], которые привели к созданию в 1956 г. оригинальной конструкции многоступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, способной нести атомный заряд и достигать потенциального противника за океаном. Такой успех сильно отрезвил сторонников силового давления на Советский Союз и предотвратил вероятность третьей мировой войны. Как показали расчёты, Р-7, кроме того, обеспечивала возможность вывода искусственного тела на околоземную орбиту.

В том же 1946 г. М.В. Келдыш возглавил НИИ-1 – бывший Реактивный научно-исследовательский институт Министерства авиационной промышленности СССР, в котором решались многие важные вопросы ракетостроения и их практического использования. Здесь в предвоенные годы были созданы знаменитые ракетные миномёты “Катюша”. Под руководством М.В. Келдыша в НИИ-1 проводились комплексные исследования различного типа ракетных двигателей, решались актуальные задачи теории горения, физической газовой динамики, гиперзвуковой аэродинамики, теплообмена в вакууме, создания составных ракет с жидкостным ракетным двигателем [3]. Результаты этих исследований были воплощены Келдышем и его коллегами в межконтинентальной сверхзвуковой крылатой ракете с ядерным зарядом (проект “Буря”), прошедшей успешные лётные испытания.

ПРЕЛЮДИЯ К ЗАПУСКУ ПЕРВОГО ИСЗ

В середине 1940-х годов началось многолетнее творческое сотрудничество и дружба выдающихся пионеров практической космонавтики – конструктора-практика Королёва и идеолога-теоретика Келдыша. В руководимом С.П. Королёвым ОКБ-1 и тесно сотрудничавших с ним смежных организациях были созданы великолепные школы отечественного ракетостроения и спроектированы первые варианты искусственных спутников Земли. С.П. Королёв возглавил легендарный Совет главных конструкторов, членами которого были В.П. Глушко, В.П. Бармин, Н.П. Пилюгин, М.С. Рязанский, В.И. Кузнецов. Это был настоящий штаб единомышленников, где решались основные вопросы создания ракетных и космических комплексов.

По существу, всё пришлось делать с нуля, к тому же выдерживая достаточно жёсткие сроки, отводимые на разработки и испытания. Зачастую это не позволяло уделять достаточного внимания наземной отработке изделий, за что приходилось расплачиваться многочисленными авариями при лётных испытаниях. Тем не менее надо отдать должное Королёву, его колоссальной требовательности и настойчивости. Эти особенности его характера находили понимание и поддержку у членов его Совета и позволяли обеспечивать наши прорывные достижения, начиная с запуска первого ИСЗ.

Одновременно с техническими работами по созданию ракет и спутников М.В. Келдыш, наряду с исследованиями по атомной проблеме и руководством НИИ-1, возглавил в Математическом институте им. В.А. Стеклова АН СССР (МИАН) талантливую группу молодых учёных с целью изучения теоретических проблем космических полётов, включая вывод аппаратов на околоземные орбиты, полёты к Луне и планетам Солнечной системы. Группа вскоре получила статус Отделения прикладной математики МИАН, а позднее на его основе был создан Институт прикладной математики АН СССР, который ныне носит имя его создателя М.В. Келдыша. Институт стал признанным центром по решению многих крупных научно-технических проблем и многоцелевых задач государственной важности, в том числе связанных с баллистическим проектированием и обеспечением полётов космических аппаратов на основе математического моделирования с использованием вычислительных средств.

Тщательно оценив энергетические возможности ракеты Р-7 и перспективы запуска искусственного спутника Земли, С.П. Королёв и М.В. Келдыш вместе со своим замечательным сподвижником, одним из пионеров ракетостроения М.К. Тихонравовым обратились в 1956 г. в ЦК КПСС с запиской, в которой обосновывалась возможность запуска искусственного спутника Земли, и получили согласие на его создание. В том же году М.В. Келдыш по решению Правительства страны возглавил Комиссию по “объекту Д” (так назывался проект первого ИСЗ), которая в 1958 г. была преобразована в главный орган по разработке и координации советских научных и прикладных программ – Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям (МНТС по КИ) при АН СССР. Совет был закрытым органом, наряду с координацией программ научных и прикладных исследований и перспективных космических проектов он рассматривал ряд оборонных вопросов. В МНТС по КИ входили наиболее авторитетные учёные Академии наук и руководители ведущих предприятий ракетно-космической отрасли, включая С.П. Королёва, членов его Совета главных конструкторов, директоров крупных научно-исследовательских институтов [3]. На заседаниях МНТС по КИ, регулярно проходивших в институте Келдыша и собиравших весь цвет ракетно-космической отрасли, заслушивались доклады и сообщения по самым актуальным текущим и перспективным проблемам изучения и освоения космоса, принимались ответственные решения, которые докладывались руководству страны, и многие из них становились основой директивных документов. Келдыш был настоящим лидером, он инициировал острые дискуссии по спорным вопросам, часто переходившие в настоящий мозговой штурм.

ПЕРВЫЙ ИСЗ И ПОЛЁТ ГАГАРИНА

Запуск 4 октября 1957 г. первого в мире советского искусственного спутника Земли стал эпохальным событием в истории человеческой цивилизации. Он имел громадное значение не только потому, что подтвердил правильность выбора путей решения сложной проблемы выведения тел на космические орбиты, но и убедительно продемонстрировал всему миру выдающиеся достижения советской науки и техники. “Мы сами не сразу осознали всю важность того, что произошло”, – вспоминал М.В. Келдыш. В своей лекции в Королевском обществе в Лондоне в 1965 г. он говорил: “Я думаю, что мы по праву можем сказать, что запуск Советским Союзом первого искусственного спутника Земли открыл первую из многих новых страниц науки о Вселенной, которые человек только начал перелистывать. Этот успех был достигнут благодаря высокому уровню развития ракетной техники, которая, я позволю себе выразить надежду, будет всё в большей мере служить развитию науки и полезным для человечества целям. Вероятно, излишне говорить о том, что создание средств для осуществления космических полётов требует высокого уровня организации промышленности, работы многих конструкторских организаций и исследования многих научных проблем” [4].

Исторически незначительный по времени период после начала полётов в космос можно охарактеризовать как время эйфории, когда обнаруживалось много нового о свойствах окружающего Землю космического пространства, предпринимались первые шаги на пути его практического использования, открывались безграничные горизонты полётов в дальний космос. Эпохальным достижениям в первые десятилетия космической эры мы во многом обязаны творческому содружеству С.П. Королёва и М.В. Келдыша. Появилась возможность наблюдения Солнца во всех диапазонах длин волн, были получены уникальные данные об околоземном космическом пространстве, параметрах верхних слоёв атмосферы, структуре и свойствах магнитосферы Земли, особенностях солнечно-земных связей. Астрономия стала всеволновой, избавившись от экранирующего влияния земной атмосферы. Уже в 1959 г. были совершены первые полёты советских космических аппаратов к Луне и сфотографирована её невидимая с Земли обратная сторона – осуществилась многовековая мечта человечества.

Менее чем через четыре года после запуска первого ИСЗ был совершён первый полёт человека в космос. Исторический виток Юрия Гагарина вокруг Земли 12 апреля 1961 г. стал настоящим триумфом нашей космонавтики, отправной точкой освоения человеком безграничных пространств за пределами собственной планеты.

Полёт Гагарина положил начало бурному развитию советской пилотируемой космонавтики. Были осуществлены одиночные и групповые полёты космонавтов, в том числе первой женщины-космонавта Валентины Терешковой, совершён выход Алексея Леонова в открытый космос, созданы прообразы первых орбитальных станций [2, 5]. Следует подчеркнуть, что эти достижения стали возможны не только вследствие прогресса космических технологий, но и благодаря успехам нашей космической медицины, до сих пор сохраняющей лидирующие позиции в мире.

ЛУННО-ПЛАНЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Королёв и Келдыш были энтузиастами исследований Солнечной системы и внесли неоценимый вклад в изучение Луны и планет. Первые попытки мягкой посадки на Луну, первые полёты к Венере и Марсу (1961–1966) сопровождались досадными неудачами, но это был неизбежный период развития космонавтики, связанный с освоением новой техники, который С.П. Королёв назвал “эпохой познания” [1].

В 1965 г. по инициативе М.В. Келдыша и с согласия С.П. Королёва, перегруженного заданиями по нескольким направлениям космических исследований, работы по лунно-планетной тематике вместе с проектно-конструкторской документацией и бесценным опытом, полученным по результатам испытаний, были переданы из королёвского ОКБ-1 на авиационное предприятие легендарного авиаконструктора С.А. Лавочкина, вскоре преобразованного в НПО им. С.А. Лавочкина. Его возглавил талантливый инженер, страстный энтузиаст космических исследований Георгий Николаевич Бабакин. Эта инициатива Келдыша, поддержанная руководством страны, имела поистине историческое значение для нашей непилотируемой космонавтики. НПО им. С.А. Лавочкина и его выдающийся лидер Г.Н. Бабакин сыграли громадную роль в создании лунно-планетных автоматов-роботов, ряда астрономических космических обсерваторий и космических аппаратов для прикладных исследований. Бабакин прожил короткую, но очень яркую жизнь, сумев менее чем за шесть лет (1965–1971) создать 15 (!) аппаратов двух поколений для исследования Луны, Венеры, Марса, и этот период нашей космической истории можно по праву назвать “бабакинским ренессансом”, о чём сегодня можно только мечтать [6, 7].

Особенно важное значение эти достижения имели в десятилетие космической гонки – состязания между СССР и США в попытке первыми высадить человека на Луну, начавшегося в начале 1960-х годов. У американцев эта задача имела исключительно политическую мотивацию – компенсировать ущерб, нанесённый их престижу запуском первого советского искусственного спутника Земли и полётом Гагарина. Советский Союз принял вызов и поначалу даже опережал американцев в разработке технических средств. Но затем последовали неудачи, связанные главным образом с аварийными пусками сверхтяжёлой ракеты Н-1, усугубившиеся с уходом из жизни в 1966 г. С.П. Королёва. В итоге лунную гонку мы проиграли, уступив США первенство пилотируемых полётов на Луну.

И здесь в полной мере проявилась дальновидность М.В. Келдыша. Успеху американцев в осуществлении программы “Аполлон” мы смогли дать своего рода асимметричный ответ, создав поколение эффективных аппаратов-роботов для автоматического забора и доставки на Землю лунного грунта и высадки на поверхность Луны дистанционно управляемых самоходных аппаратов “Луноход” [5, 6].

Уже в 1966 г. была совершена первая в мире мягкая посадка на Луну и передана на Землю панорама её поверхности, позволившая увидеть мельчайшие детали лунного ландшафта. Автоматическая доставка на Землю лунных пород, длительная работа на Луне самоходных аппаратов существенно ослабили политические последствия от проигранной СССР лунной гонки. Одновременно были достигнуты выдающиеся успехи в исследованиях Венеры и Марса: осуществлены первые в мире мягкие посадки на поверхность этих планет, проведены прямые измерения параметров атмосферы.

Особенно успешной оказалась долговременная программа исследований Венеры, позволившая открыть её удивительную чрезвычайно горячую и плотную атмосферу, передать сначала чёрно-белые, а затем и цветные панорамы поверхности, исследовать свойства облаков и поверхностных пород. Впервые удалось выполнить радиолокационное картирование поверхности Венеры, недоступной наблюдениям в оптическом диапазоне длин волн, осуществить полёты к комете Галлея и спутнику Марса Фобосу. Все эти космические аппараты были сделаны на предприятии, у истоков создания которого стоял Келдыш [7].

ИСТОРИЧЕСКОЕ НАСЛЕДИЕ КОРОЛЁВА И КЕЛДЫША

Академики Королёв и Келдыш на многие десятилетия определили пути развития практической космонавтики. Их ранний уход из жизни нанёс непоправимый урон отечественным космическим исследованиям. Они оставили глубочайший след в истории не только как выдающиеся учёные и руководители крупных коллективов с непререкаемым авторитетом, но и как выдающиеся личности, обладавшие высочайшей гражданской ответственностью, гражданским мужеством, бесконечно преданные науке и интересам страны [8]. Им был присущ патриотизм в самом ёмком значении этого слова, они служили науке, стране, а не власти. Оба были настоящими космическими лидерами не по положению, а по призванию, каких нам так не хватает сегодня.

М.В. Келдыш оставался преданным космосу и на посту Президента АН СССР, органично сочетая эту огромную работу с руководством МНТС по КИ. Он сыграл поистине историческую роль в решении ряда принципиальных вопросов государственного значения [9]: нашёл убедительные аргументы для устранения противоречий между главными конструкторами М.К. Янгелем и В.Н. Челомеем в вопросе выбора и постановки на боевое дежурство разработанных в возглавляемых ими коллективах баллистических ракет с ядерным зарядом; решительно отстоял необходимость создания в КБ В.Н. Челомея тяжёлой ракеты среднего класса УР-500 – “Протон” на фоне ожиданий сверхтяжёлой королёвской ракеты Н-1. Ракета Н-1 так и не была создана, и работы по ней в 1974 г. были закрыты, а ракета “Протон” стала на многие годы нашим единственным тяжёлым носителем, обеспечившим запуски орбитальных станций и новых поколений лунно-планетных аппаратов, она получила большой спрос на мировом рынке ракет-носителей. Сегодня даже трудно представить, что стало бы с нашей космонавтикой без этой ракеты. Уже подробно говорилось о роли Келдыша в создании предприятия Бабакина, обеспечившего по существу все наши успехи в непилотируемой космонавтике.

С именами академиков М.В. Келдыша, С.П. Королёва и их соратников связана историческая роль Академии наук в космических исследованиях и развитии космонавтики. Под идеологическим началом Академии наук разрабатывались и осуществлялись научные программы изучения околоземного космоса, планет Солнечной системы, звёздно-галактической астрономии и познания Вселенной, ей принадлежит инициативная роль в определении задач научных проектов. Эту миссию АН взяла на себя с самого начала космической эры.

Институтами Академии наук создавались и продолжают создаваться оригинальные бортовые приборы для широчайшего спектра исследований космоса, анализируются и обобщаются результаты, на основе которых совершенствуются модели изучаемых явлений. Часто сами характеристики научных инструментов определяют облик космического аппарата, его конструктивные свойства.

М.В. Келдыш и С.П. Королёв

Члены королёвского Совета главных конструкторов (слева направо): А.Ф. Богомолов, М.С. Рязанский, Н.А. Пилюгин, С.П. Королёв, В.П. Глушко, В.П. Бармин, В.И. Кузнецов

Первый в мире ИСЗ

Космический аппарат “Луна-3”

М.В. Келдыш и С.П. Королёв с участниками эксперимента по фотографированию обратной стороны Луны

Ю.А. Гагарин после завершения полёта на корабле “Восток-1”

Первые орбитальные станции “Салют” и “Мир”

Аппараты-роботы для мягкой посадки на Луну, автоматического забора и доставки на Землю лунного грунта и дистанционно управляемый аппарат “Луноход”

Ведущие руководители и специалисты ракетно-космической отрасли, в том числе представители королёвского Совета главных конструкторов, были членами АН СССР – так высоко академия оценивала наши передовые технические достижения. Келдыш во многом способствовал избранию членов этого Совета и их сподвижников в академию, всегда считая решение крупных технических задач и разработку научно-технических проектов высокой наукой [9].

Эти замечательные традиции, заложенные Президентом АН СССР М.В. Келдышем, и ведущую роль в развитии космонавтики в новых условиях стремятся сохранять Российская академия наук и преемник МНТС по КИ – Совет по космосу РАН.

С.П. Королёв и М.В. Келдыш были убеждены в том, что полёты в космос станут одним из величайших устремлений нашей цивилизации. Это была их философская позиция. В своём докладе на Международном астронавтическом конгрессе в 1972 г. Келдыш отмечал: “Можно с уверенностью сказать, что человечество придёт к межпланетным полётам. И точно так же, как много лет назад нельзя было предсказать, что именно найдёт человечество на новых континентах, нельзя заранее предсказать, что оно найдёт на планетах. Может быть, через много лет тем, кто полетит на другие планеты, современные космические ракеты будут казаться столь же примитивными и несовершенными, какими нам кажутся древние пироги, на которых первые отважные мореплаватели переплывали океан. Ведь мы находимся только в самом начале пути за пределы Земли. Предстоит ещё решить много сложных технических вопросов. Но этот процесс начался, его темпы стремительно нарастают, и нет сомнения в том, что пророческие слова К.Э. Циолковского о завоевании всего околосолнечного пространства станут уделом человечества грядущего столетия” [4].

В этих словах – завет нынешнему и грядущему поколениям исследователей бесконечных пространств за пределами собственной планеты обитания.