Первый рукотворный объект, выведенный на околоземную орбиту представителями человечества. Так все его и знают. Но мало кто знает и помнит, что вместе с ним был выведен и первый объект, который можно назвать первым космическим мусором. Согласно спутниковому каталогу NORAD первым космическим объектом с id 00001, который был выведен на околоземную орбиту, стала вторая ступень ракеты-носителя "Спутник" вместе с искусственным спутником земли (ИСЗ). И только после его отделения последний получил обозначение 00002...

4 октября 1957 года на околоземную орбиту был выведен первый спутник – маленький шарик, который ознаменовал выход человечества за пределы привычного мира и наступления космической эры. В 22 ч 28 мин 34 по московскому времени (19:28:34 UTC) ракета-носитель Р-7 (изделие 8К71ПС) №М1-1ПС сошла со стартового стола и устремилась ввысь. На 116,38 секунде полета отделились разгонные блоки первой ступени, и вторая ступень с полезной нагрузкой продолжила свой путь к целевой орбите. Выключение двигателя второй ступени произошло на 294,6 секунде, в этот момент ступень РН с ИСЗ имела скорость в стартовой системе координат (с учетом импульса последействия) 7780 м/с (28 010 км/ч), угол наклона вектора скорости к местному горизонту 0°24’. Все это произошло на высоте в 228,6 км.

Раньше об этом замалчивалось, но теперь об этом можно говорить. При выведении на орбиту не все прошло так гладко как хотелось бы. Но это были первые шаги в освоении неизведанного, так что шероховатости - это спутники познания. При старте ракеты-носителя наблюдалось запаздывание выхода на первую промежуточную ступень и на режим главной ступени (недостаточный уровень тяги двигателя) основного двигателя блока "Г". Эта задержка могла привести к автоматическому отбою - сбросу схемы. Но на последних долях секунд временного контроля блок "Г" вышел на режим. Затем на 16-й секунде полета отказала система одновременного опорожнение баков ракеты (СОБ) (комплекс приборов и устройств, предназначенных для обеспечения одновременного израсходование компонентов ракетного топлива у ракет с жидкостными реактивными двигателями). Это привело к повышенному расходу керосина. В результате керосина в баке не хватило, чтобы дотянуть до расчетного времени, на которое был настроен интегратор, - 296,4 секунды. Двигатель был выключен на секунду раньше аварийным сигналом "АКТ". Турбина, освободившись от нагрузки керосинового насоса, пошла вразнос и выключила двигатель аварийным контактом, контролирующим число оборотов. В самом конце активного участка одна секунда работы двигателя существенно влияет на орбиту. Ракета и спутник были выведены на орбиту с апогеем примерно на 80-90 км ниже расчетного.

Несмотря ни на что ракета-носитель доставила искусственный объект созданный человеком на орбиту. Этот день - это кульминация огромного объема проделанной работы.

История задумки и создания. Еще в 1953 году, когда разворачивались работы над межконтинентальной ракетой Р7 и уже было понятно, что она сможет достичь первой космической скорости, Сергей Павлович Королёв обратился к Михаилу Тихонравову за помощью в теоретическом обосновании возможности запуска искусственного спутника Земли.

Последний подготовил подробную докладную "Об искусственном спутнике Земли", которую Королев 26 мая 1954 года послал в ЦК КПСС и в Совет Министров. Но ответ пришел отрицательным, так как правительству была необходима боевая межконтинентальная ракета, а не ракета-носитель мирного спутника. Сергей Павлович не сдается и 16 июня 1955 направляет новую докладную записку с предложениями по организации работ над космическими объектами, подготовленную сотрудником его ОКБ-1 Ильей Лавровым. И вновь отказ. И вновь Главный конструктор пробует зайти на очередной заход, и на совещании у председателя Военно-промышленного комплекса Василия Рябикова выступает с заявлением о необходимости создания в Академии Наук СССР специального органа по разработке программы научных исследований с помощью серии искусственных спутников Земли. В этом начинании его поддержал Мстислав Келдыш в то время член Президиума АН СССР.

Поддержал тем, что в период с декабря 1955 по март 1956 инициировал ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в космических исследованиях. Такой серьезный подход к делу способствовал росту интереса к искусственным спутникам со стороны АН СССР и правительство уже не могло закрывать на это глаза.
30 января 1956 года было принято Постановление ЦК КПСС Совета министров № 149-88сс, которым предусматривалось создание «Объекта Д». Так в документах именовался неориентируемый искусственный спутник Земли весом от 1000 до 1400 килограммов. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 килограммов. Срок первого пробного пуска на базе разрабатываемой баллистической ракеты дальнего действия — лето 1957 года.
Этим же постановлением общее научное руководство и обеспечение аппаратурой для исследований возлагалось на Академию наук СССР, создание спутника как специального носителя аппаратуры для научных исследований - на Министерство оборонной промышленности (головной исполнитель ОКБ-1)... Заполучив долгожданное постановление, Королёв немедленно приступил к реализации своих далеко идущих планов. В ОКБ-1 появился отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой искусственных спутников Земли. Возглавил его, Михаил Тихонравов, перешедший в бюро на постоянную работу. К июлю 1956 года эскизный проект "Объекта Д" был готов. Но уже к концу 1956 года выяснилось, что намеченные планы запуска спутника находятся под угрозой срыва из-за трудностей в создании научной аппаратуры и более низкой, чем расчетная, тяги двигателей ракеты-носителя. Правительство установило новый срок запуска «Объекта Д» — апрель 1958 года.
Столь значительная отсрочка запуска спутника категорически не давала покоя Сергею Павловичу Королёву, и тогда он принимает знаковое решение - 25 ноября 1956 года ОКБ-1 внесло предложение о срочной разработке и запуске так называемого «Простейшего спутника» («Объект ПС») массой порядка 100 килограммов в апреле-мае 1957 года, в период летных испытаний ракеты «Р-7». В дополнении к этому в начале 1957 года Сергей Павлович направил в правительство докладную записку "Предложения о первых запусках искусственных спутников Земли до начала Международного геофизического года". Предложение Королёва было принято, и 15 февраля 1957 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 171-83сс, предусматривающее запуск простейшего неориентированного спутника на орбиту, проверку возможности наблюдения за спутником и приема радиосигналов с его борта. Запуск «Объекта ПС» разрешался только после одного-двух успешных стартов ракеты «Р-7».

Технические характеристики. Первый спутник был выполнен как герметичный контейнер сферической формы диаметром 580мм, состоящий из двух силовых полуоболочек из алюминиевого сплава АМг-6 толщиной в 2мм, соединенных стыковочными шпангоутами. Передняя оболочка имела меньший радиус и прикрывалась полусферическим внешним экраном толщиной 1 мм для обеспечения "теплоизолирующего" режима. Задняя силовая полуоболочка, отделенная от бортовых систем внутренним экраном, являлась одновременно радиационной поверхностью системы терморегулирования. Герметичный объем заполнялся сухим азотом при давлении 1,3 атм. Для заправки имелся специальный клапан, штуцер с заглушкой и уплотнением из вакуумной резины. Соединение полуоболочек осуществлялось посредством 36 шпилек М8х1,25. Герметичность стыка обеспечивало уплотнительное кольцо из вакуумной резины прямоугольного сечения, которое закладывалось в кольцевую канавку одного из шпангоутов. Передняя полуоболочка имела четыре вваренных фитинга для крепления оснований штыревых антенн со штуцерами гермовводов и фланец заправочного клапана. На задней полуоболочке располагались фланец испытательного системного разъема и блокировочный пяточный контакт, включающий автономное бортовое электропитание после отделения Спутника от ракеты-носителя.
Поверхность корпуса Спутника полировалась и подвергалась специальной обработке, чтобы придать ей заданные значения поглощения солнечной радиации AS и коэффициента собственного излучения ρ (внешний экран передней полуоболочки AS=0,2-0,25; снаружи ρ=0,05-0,1; изнутри ρ=0,8-0,9; задняя полуоболочка: AS=0,23-0,27; ρ=0,35-0,45).



Четыре антенны (две длиной - 2,9 метра, две - 2,4 метра) монтировались на передней полуоболочке. Штыри антенн были установлены на изоляторах. При установке ПС на последней ступени ракеты штыри укладывались вдоль наружной образующей конического переходника (имевшего угол при вершине 46°) и удерживались в таком положении восемью зацепами; после отделения ПС от ракеты-носителя угол между противолежащими штырями увеличивался до 70°, что обеспечивало наилучшую диаграмму направленности антенной системы.
Тепловой режим обеспечивался вентилятором, включавшимся от термореле при температуре равной или выше 30°С. При этом, циркулирующий азот осуществлял передачу тепла "холодной" задней полуоболочке, излучавшей избыток тепла в космическое пространство. При понижении температуры азота до 20-23°С вентилятор выключался, что приводило - в отсутствие конвекции - к значительному увеличению теплового сопротивления между радиационной поверхностью и внутренним объемом Спутника - и таким образом предотвращает дальнейшее снижение температуры.



Внутри гемоконтейнера находились: радио передатчики мощностью 1Вт и массой 3,5 кг (разработчик В.И.Лаппо из НИИ-885); блок питания из трех батарей на основе серебряно-цинковых элементов массой 51 кг (разработанные в Институте источников тока, директор Н.С. Лидоренко); дистанционный переключатель; вентилятор и воздуховод системы терморегулирования; сдвоенные реле системы терморегулирования; контрольное термореле и барореле; бортовая кабельная сеть.
Ламповые радиопередатчики Д-200 работали на частотах 20,005 и 40,002 МГц (длины волн 15м и 7,5м соответственно) импульсами от 0,2 до 0,6 сек (настроенное значение 0,4 сек). Один из передатчиков работал во время пауз в работе другого. При замыкании и размыкании контактов датчиков контроля давления (барореле с настройкой р = 0,35 атм) и температуры (термореле с настройками Т1 = +50°,. Т2 = 0°С) изменялись частоты телеграфных посылок и соотношение между длительностью посылок и пауз между ними, что обеспечивало контроль герметичности и изменения температур внутри ПС. Конструктивно радиопередающее устройство было выполнено в виде блока с внешними габаритами 100х130х390 мм, который с помощью амортизатора крепился к центральному узлу передней полуоболочки корпуса ПС; центрирование его в осевом канале блока питания и восприятие боковых нагрузок осуществлялось шестью пластинчатыми пружинами.



Блок источников тока состоял из трех батарей серебряно-цинковых аккумуляторов. Он имел форму восьмигранной призмы (поперечный размер 450 мм, высота 270 мм) с центральным прямоугольным каналом (170х180 мм), в который вставлялось радиопередающее устройство. Такая форма блока обеспечивала симметричную циркуляцию азота внутри герметичного корпуса и хороший съем тепла, выделяемого передатчиками. Блок питания крепился к стыковочному шпангоуту передней полуоболочки в восьми точках. Две батареи предназначались для питания радиопередающего устройства, а третья батарея - для питания вентилятора системы терморегулирования и коммутирующего устройства.
Включение питания радиопередающего устройства и системы терморегулирования после выведения ПС на орбиту производилось коммутирующим устройством (дистанционным переключателем), которое срабатывало при замыкании пяточного контакта в момент отделения ПС от ракеты-носителя.

Весовая сводка ПС:

A. Корпус спутника	13,9 кг
Полуоболочка верхняя	5,8 кг
Полуоболочка нижняя	5,9 кг
Экран	1,6 кг
Прочие детали	0,6 кг
Б. Аппаратура, бортовая кабельная сеть и источники питания	58,4 кг
Блок источников тока	51,0 кг
Передатчик	3,5 кг
Дистанционный переключатель	1,6 кг
Вентилятор	0,2 кг
Диффузор	0,2 кг
Бортовая кабельная сеть	0,7 кг
Гермовыводы и пяточный контакт	0,4 кг
Крепления	0,8 кг
B. Антенны	8,4 кг
Г. Детали общей сборки	0,3 кг
ИТОГО	81,0 кг

Через 19,9 сек после отключения двигателя второй ступени, на 314,5 секунде полета произошло само отделение объекта ПС-1 от ракеты-носителя, который после этого стал первым искусственным спутником Земли. Параметры орбиты первого спутника после выведения были: наклонение орбиты к плоскости экватора - 65,1 град; высота апогея (максимальная высота) - 947 км, высота перигея (минимальная высота) - 228 км, период обращения 96 минут 10,2 секунды. Отделение ПС осуществлялось пневмотолкателем с относительной скоростью 2,73 м/с. Для дублирования было предусмотрено пиротехническое устройство, обеспечивающее отделение со скоростью 1,45 м/с. Одновременно пружинным толкателем со скоростью 0,643 м/с производилось отделение головного обтекателя или защитного конуса, предохранявшего спутник от аэродинамических и тепловых воздействий на участке выведения, при прохождении плотных слоев атмосферы.
Последняя ступень ракеты-носителя с целью предотвращения возможного столкновения со спутником после его отделения притормаживалась с помощью реактивной силы, создаваемой истечением газа из отверстия на верхнем днище баков окислителя за счет оставшегося давления в баке.
Вначале первый спутник и его ракета-носитель двигались почти по одинаковым орбитам, но ракета гораздо сильнее тормозилась атмосферой, и вскоре их траектории заметно разошлись. Ракета-носитель закончила свое существование утром 1 декабря 1957 г. на трассе, проходившей через г. Иркутск - Чукотский полуостров - Аляску и далее вдоль западного побережья Северной Америки. Ракета-носитель вошла в более плотные слои атмосферы, разрушилась и сгорела. То есть она просуществовала 57 дней после запуска. В течение этого времени она совершила 885 оборотов вокруг Земли.
К слову, вторая ступень РН летала не просто так. Помимо того, что она обеспечивала возможность визуального полета первого спутника, она так же давала возможность определять параметры орбиты по засечкам её положения при помощи развернутого на ней уголкового отражателя. Определение координат траектории последней ступени ракеты-носителя радиолокационными станциями продолжалось до конца ноября 1957 г. (до 5 ноября 1957 г. использовалось большое количество станций, но с 6 ноября 1957 г. вели наблюдения только с помощью десяти станций). После 15 ноября 1957 г. выдача информации прекратилась, так как, вероятно, разрушилась ткань уголкового отражателя на ракете-носителе, после чего, по сути, вторая ступень ракеты-носителя стала космическим мусором.

Орбиты второй ступени ракеты-носителя:

Дата	4 октября 1957 около 19 часов UTC	4 ноября 1957 около 0 часов UTC	19 ноября 1957 около 0 часов UTC
Наклонение орбиты	65,1 град	65,1 град	65,1 град
Период обращения	1 час 36 мин 12 сек	1 час 34 мин	1 час 32 мин
Минимальная высота	226 км	212 км	200 км
Максимальная высота	947 км	740 км	550 км
Эксцентриситет	0,052	0,038	0,026
Аргумент перигея	58 град	45 град	38 град

Сам первый спутник изначально совершал полный оборот вокруг Земли за #96,2# минуты, его средняя высота составляла 586 км. За сутки (или за 15 оборотов вокруг Земли) вследствие торможения ПС в атмосфере период его обращения уменьшился примерно на 1,8 с. Так что уже в конце октября его орбита значительно снизилась: период обращения уменьшился до 95,2 минут, а средняя высота до 530 км. Предполагается, что первый спутник прошел свой последний виток 4 января 1958 г., прожив 92 дня, в течение которых совершил 1400 оборотов вокруг Земли.

Орбиты первого спутника:

Дата	4 октября 1957 около 19 часов UTC	24 октября 1957 около 19 часов UTC	25 декабря 1957 около 2 часов UTC
Наклонение орбиты	65,1 град	65,1 град	65,0 град
Период обращения	1 час 36 мин 12 сек	1 час 35 мин 24 сек	1 час 31 мин
Минимальная высота	226 км	216 км	196 км
Максимальная высота	947 км	865 км	462 км
Эксцентриситет	0,052	0,047	0,020
Аргумент перигея	58 град	49 град	23 град

Прошло уже 58 лет с момента этого знаменательного, я бы сказал эпохального события. Все кто жил в то время стали свидетелями смены эпох – наступления космической эры. Те же, кто родился после октября 1957 года, родились уже в космическую эру. В эру Спутника, Гагарина, Леонова, Армстронга... Всё только начинается...

Библиография:

Доклад доктора технических наук М. К. Тихонравова на XXIV Международном астронавтическом конгрессе, Баку 1973г.
Черток Б. Ракеты и люди. Фили. Подлипки. Тюратам / Б.Черток. — М.: Машиностроение, 1996.

© SpaceChange 2018