Гагарин без улыбки

День космонавтики – это всегда праздник на нашей улице. И не только потому что штаб-квартира компании НИКС расположена на Звездном бульваре. Этот день чтит вся планета. В прошлом году 12 апреля мы вспоминали, как Гагарин шутил. А сегодня появился повод поговорить о тех моментах, когда космонавту №1 было не до смеха.

Год назад на сайте Российской академии наук появилась подборка материалов, посвященная 50-летию первого полета человека в космос. Оказывается, первый космонавт стартовал на корабле, который формально вообще нельзя было допускать к полету. Главный конструктор Сергей Королев не мог подписать проект, поскольку расчетный коэффициент надежности техники не соответствовал требуемому значению. Роль удачи в полете Гагарина была такова, что для «повышения надежности» учитывались такие факторы, как «везучая» бумага для полетного задания. Вот что по этому поводу рассказывает подборка, опубликованная Российской академией наук.

«У корабля «Восток» все жизненно важные системы были задублированы, кроме тормозного двигателя, поэтому для возможности аварийного его спуска в случае отказа тормозного двигателя была выбрана орбита, которая обеспечивала время существования корабля на орбите от 2 до 7 суток. Таким образом, резервным режимом спуска было естественное торможение в атмосфере».

Примечание НИКСа. Как известно, в полете Гагарина двигатели ракеты-носителя проработали дольше положенного, в результате чего корабль вышел на более высокую орбиту с апогеем 327 км вместо расчетных 230 км. Время существования корабля на такой орбите до спуска за счет естественного торможения составляло около 30 суток. В случае отказа тормозной двигательной установки это означало неминуемую гибель космонавта после израсходования запасов кислорода. К счастью, двигатель сработал, хотя и не совсем штатно. Тормозной импульс оказался меньше требуемого, из-за чего Гагарин приземлился со значительным перелетом относительно расчетного района посадки. Более того, он мог угодить прямо в Волгу, при этом носимый аварийный запас с надувной лодкой, который должен был висеть на тросе под приземляющимся на парашюте космонавтом, оторвался при раскрытии купола. Хорошо, что сильный ветер отнес Гагарина к берегу.

«Не имела удовлетворительного решения проблема спасения космонавта на старте. В случае аварии ракеты-носителя на стартовой позиции было предусмотрено катапультирование космонавта из спускаемого аппарата по команде из бункера. В головном обтекателе для этой цели был предусмотрен специальный вырез. В конструкции агрегата обслуживания был сделан специальный проем, обеспечивающий возможность катапультирования космонавта при подведенных площадках обслуживания. В фермах агрегата были прорезаны проходные окна по размеру кресла с космонавтом. (Из воспоминаний начальника отдела испытаний ГСКБ Спецмаш Б.И. Хлебникова о создании стартового комплекса ракеты-носителя Р-7 // В кн.: Человек. Корабль. Космос. С.315.) Приземление космонавта производилось без использования парашюта на специальную сетку с последующей его эвакуацией стартовой командой в бункер. Понятно, что подобная схема не только не спасла бы космонавта, но и повлекла бы гибель спасателей. В результате от нее отказались».

«Автономные испытания корабля «Восток» проходили с 27 по 30 марта. Было выявлено 20 дефектов, сделано 52 замечания и проведено 48 доработок (Новости космонавтики. 2011. № 6. С.3.)».

«31 марта 1961 года С.П. Королев подписал «Проект космического корабля-спутника» – все тома за исключением первого. (Только 30 июля 1961 года перед полетом Г.С. Титова первый том был подписан С.П. Королевым (Решетин А.Г. Решение проблемы полета в атмосфере спускаемого аппарата «Восток» с Ю.А. Гагариным // В кн.: Юбилейный сборник докладов. Материалы юбилейных общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю.А. Гагарина. Гагарин, 2010. С.96.)).

«Риск, на который шел первый космонавт планеты Ю.А. Гагарин, ясно осознавал и он сам, и С.П. Королев. 10 апреля 1961 года Ю.А. Гагарин пишет письмо семье, известное как «завещание Гагарина» и обнародованное только в 1991 году».

Примечание НИКСа. Прощальное письмо Юрия Гагарина – интересный документ. Наряду с непременным поминанием коммунизма, строителям которого космонавт посвящал свой полет, этот текст содержит удивительные по своей человеческой простоте и откровенности строки, в которых Юрий рассуждает о своих шансах вернуться из полета живым: «В технику я верю полностью. Она подвести не должна. Но бывает ведь, что на ровном месте человек падает и ломает себе шею. Здесь тоже может что-нибудь случиться. Но сам я пока в это не верю. Ну а если что случится, то прошу вас и в первую очередь тебя, Валюша, не убиваться с горя. Ведь жизнь есть жизнь, и никто не гарантирован, что его завтра не задавит машина… Что-то слишком траурное письмо получается. Сам я в это не верю. Надеюсь, что это письмо ты никогда не увидишь, и мне будет стыдно перед самим собой за эту мимолетную слабость».

Валентина Гагарина прочла это письмо через семь лет – после гибели мужа в авиакатастрофе 27 марта 1968 года.

«По расчетам вероятность успешного завершения полета пилотируемого корабля составляла 0,875, а вероятность спасения жизни космонавта, даже при неудачном запуске, с учетом системы аварийного спасения, составляла уже 0,94. Тогдашние требования к уровню надежности составляли 0,95 (Благов В.Д. Особенности полета Ю.А.Гагарина // В кн.: Юбилейный сборник докладов. Материалы юбилейных общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю.А. Гагарина. Гагарин, 2010. С.114.)».

«10 апреля при взвешивании Ю.А. Гагарина в скафандре с креслом обнаружился перевес в 14 кг. Ночью для облегчения корабля снимали часть аппаратуры и обрезали кабели, которые были задействованы на беспилотных кораблях. Поскольку работы проводились в спешке без анализа схемы бортовой сети, заодно, как оказалось, оказались отрезанными один датчик давления и один датчик температуры. В спускаемом аппарате, правда, имелись другие датчики давления и температуры. Хуже было то, что появилась «паразитная» гальваническая связь наземных шин с корпусом спускаемого аппарата».

«Обнаружилось, что технологическая шина электропитания, с помощью которой проводились все испытания, связана с корпусом корабля. Эта связь как раз и появилась в результате проведенных внутри спускаемого аппарата работ по снижению веса корабля. При плотном монтаже аппаратуры в СА и в условиях, когда ракета находится на старте, найти дефект не представлялось возможным. Положение осложнялось тем, что данная шина мотор-генератора обеспечивала технологическим электропитанием не только космический корабль, но ракету-носитель. Инженеры искали решение и к ночи нашли его: отключиться от мотор-генератора и обеспечить питание технологических шин с помощью аккумуляторов. Королев утвердил это решение, и в течение ночи новая схема была собрана и проверена. (Филин Б.Н. Подготовка корабля «Восток» Ю.А. Гагарина на полигоне // В кн.: Юбилейный сборник докладов. Материалы юбилейных общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю.А. Гагарина. Гагарин, 2010. С.113.)»

«Любопытно, что в стремлении максимально обеспечить успех полета Ю.А. Гагарина учитывались даже местные приметы. Так заметили, что когда «Полетное задание» печаталось на финской мелованной бумаге, пуски были аварийными. Когда использовали отечественную, отдающую желтизной, пуск Белки и Стрелки прошел отлично. Потом опять использовали мелованную бумагу – вновь аварийные пуски. В марте 1961 года финская бумага кончилась, и вновь пуски оказались успешными. Когда готовили «Полетное задание» к первому пилотируемому старту, учли эту «статистику», не стали рисковать. (Воспоминания инженера-испытателя Н.Л. Семенова о событиях на космодроме, предшествовавших запуску первого пилотируемого космического корабля // В кн.: Человек. Корабль. Космос. С.534-535.)»

«11 апреля Н.С. Хрущев, никак не задумывавшийся об огромном риске предстоящего космического полета (уж больно он был уверен, ни слова сомнения) на отдыхе в Пицунде надиктовывал свои предложения по послеполетным мероприятиям: «Завтра, как говорится, если все будет благополучно, то в 9 часов 07 минут будет запущен космический корабль с человеком... Намечалось на тринадцатое, но, видимо, поддались суеверию и говорят, что завтра будут пускать». (Советская космическая инициатива в государственных документах. 1946–1964 гг. // Под ред. Ю.М. Батурина. М.: РТСофт, 2008. С.123-124.)»

«Генерал-майор А.С. Кириллов вспоминает, что когда он ехал в машине с С.П. Королевым после вывоза ракеты на старт, Сергей Павлович откровенно выразил свои сомнения: все ли сделано, нет ли какой штуки, которая может подвести? «Давайте подсчитаем, – ответил ему А.С. Кириллов, – мы с вами люди строгих математических правил, умеем считать: пять полетов, три успешных, два безуспешных – 60%... Фактически надежность комплекса была близка к английской пословице «фифти-фифти» (пятьдесят на пятьдесят) (Воспоминания генерал-майора А.С. Кириллова о запусках с полигона Тюра-Там космических кораблей «Восток» и запуске 12 апреля 1961 года // В кн.: Человек. Корабль. Космос. С.522-523.). Технические специалисты, занятые в подготовке к пуску, в основном, именно так оценивали шансы на успех. И тому были основания. Арифметический подсчет генерала А.С. Кириллова, конечно, предельно примитивизирует расчет надежности, но в чем-то он ближе к правде, чем данные из отчета».

«Вот как закончились запуски пяти космических кораблей в 1960 г.:
15 мая – корабль вместо спуска перешел на более высокую орбиту;
28 июля – взрыв двигателя при старте;
19 августа – успешный запуск (в корабле находились собаки Белка и Стрелка), но отказы были;
1 декабря – величина тормозного импульса оказалась недостаточной (космический корабль подорван, чтобы он не приземлился на территории зарубежного государства);
22 декабря – корабль на орбиту не вышел из-за аварийного выключения двигателя».

«С.П. Королев торопился опередить американцев и ввел простое правило: «Пилотируемому полету должны предшествовать два удачных пуска корабля с манекеном вместо пилота» (Тезисы доклада руководителя отдела № 9 ОКБ-1 В.В. Молодцова «Некоторые фрагменты истории проектирования космического корабля «Восток» // В кн.: Человек. Корабль. Космос. С.334.)».

«В начале 1961 года «правило С.П. Королева» было выполнено:
9 марта – успешный полет (хотя имело место неразделение спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсеков, следствием чего был перелет);
25 марта – успешный полет (неразделение повторилось)».

Примечание НИКСа. Как известно, неполное разделение спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека произошло и в полете Гагарина. Пиротехника отрубила металлические ленты крепления, но не электрический кабель, потому что питание пироножа для кабеля обрубалось при разрыве лент. Отсеки болтались друг возле друга, как два ботинка, связанных шнурками. Обычно этот момент описывают как один из самых драматичных в полете Гагарина. Но на самом деле это не было неожиданностью. Сергей Королев знал об этом конструкторском дефекте, но запретил проводить какие-либо доработки системы разделения, поскольку непосредственной угрозы безопасности космонавта эта ситуация не создавала. Полное разделение происходило уже после входа в атмосферу по сигналам термодатчиков. Запрет на необязательные доработки можно также рассматривать как средство повышения надежности техники. Но главное, это был способ выиграть время. Ведь доработанная система снова потребовала бы испытаний в двух успешных полетах подряд. В итоге США могли опередить СССР в космической гонке.

Любительское фото, сделанное сразу после приземления, запечатлело Гагарина с осунувшимся лицом, без знаменитой улыбки, с запавшими глазами, устремленными в какие-то дали. Видно, как нелегко дался ему этот полет. Впрочем, совсем не обязательно отыскивать в этой фотографии печать заглянувшей ему в лицо смерти и тому подобные голливудские ужасы. Скорее всего, так и должен выглядеть человек, два часа назад испытавший перегрузку 12g при баллистическом спуске.

«Предстоял первый пилотируемый полет, его, строго говоря, уже нельзя рассматривать в ряду других… Следовательно, оценка надежности, сделанная разработчиками, была несколько завышенной. Но на самом деле, ситуация была еще острее. В первом пилотируемом космическом полете необходимо было учесть так называемый эффект «детской смертности». В теории надежности это явление носит название «обкатки». Суть его можно объяснить на примере. В СССР сошедшие с конвейеров автомашины продавались сырыми, не готовыми к эксплуатации. Фактически задача подготовки автомобиля к эксплуатации в номинальном режиме автозаводами передавалась вместе с ответственностью покупателю автомобиля путем введения «периода обкатки». «Период обкатки» обладает эффектом «детской смертности», смысл которого в том, что на начальном этапе надежность монотонно снижается в процессе эксплуатации. Разрешение этого парадокса в следующем. В современном виде теория надежности – это теория ухудшения структуры объекта. Интенсивность отказов пригодна для расчетов цикла старения, но не для цикла развития (См.: Панченков А.Н. Энтропия. Нижний Новгород: Интелсервис, 1999. С.561-562.). Итак, первые космонавты, в том числе и Ю.А. Гагарин, попадают в вырожденный случай, с точки зрения теории надежности. Здесь необходима новая теория. Безусловно, С.П. Королев понимал, что расчет надежности делался, что называется, «для прокурора». Подтверждением этого понимания служит тот факт, что он не подписал том первый «Проекта космического корабля-спутника» (остальные подписал) к моменту старта Ю.А. Гагарина. Таким образом, шансы на успех первого космического полета были, может быть, и выше, чем «пятьдесят на пятьдесят», но все же существенно меньше 0,94».

На графике, взятом из учебника «Детали машин», Куклин Н.Г., Куклина Г.С, 1987 г., приведена типичная статистика изменений интенсивности отказов в зависимости от времени эксплуатации техники. На графике видно, что в начальный период, который автомобилисты называют обкаткой, интенсивность отказов растет. Согласно рассуждениям, приведенным на сайте Академии наук, получается, что если полет Гагарина пришелся на условный период «обкатки» новой техники, то предшествующие два успешных полета беспилотных кораблей не только не гарантировали безопасность первого космонавта, но не могли даже считаться показателем повышения надежности системы. Нельзя не заметить некоторую натяжку в подобной аналогии. Ведь Гагарин отправлялся в полет на совершенно новых корабле и ракете, а не продолжал «обкатывать» матчасть, оставшуюся от предыдущих полетов. Очевидно, к примеру, что изображенный здесь «период изнашивания» для одноразовой ракетно-космической техники вообще не имеет смысла, так что и весь этот график с оценкой рисков полета Гагарина мало связан. Но в целом рассуждение о «детских болезнях» имеет место быть: в период обкатки автомобиля происходит все более интенсивная замена дефектных деталей, а при испытаниях ракетно-космических систем происходит замена дефектных конструкторских решений. Общее здесь то, что в наши дни все дефекты стараются выявлять еще на земле (а в автопроме – на заводе), а в те легендарные времена Сергею Королеву приходилось вести доводку техники посредством летных испытаний по принципу – авось в этот раз получится. Под такую «обкатку» и угодил Юрий Гагарин.

Примечание НИКСа. Расчетный коэффициент «выживания» в полете Гагарина равнялся 0,94, а его значение по нормам того времени должно было составлять 0,95. То есть даже по официальным нормам гибель первым космонавтам грозила в каждом 20-м полете. А на самом деле надежность не дотягивала даже до этого уровня. Для сравнения, катастрофа «Челленджера» произошла во время 25-го полета многоразовой системы Space Shuttle, а ее реальный коэффициент надежности оказался равен 0,985 (две катастрофы в 134 полетах). На том же уровне пока остается и надежность кораблей «Союз» разных модификаций (две катастрофы с гибелью космонавтов в 132 полетах), с той лишь разницей, что оба несчастья с «Союзами» произошли в период «обкатки» нового корабля, в 1-м и 10-м полете, а не в 113-м, как случилось с «Колумбией». В настоящий момент в США разрабатываются два новых пилотируемых корабля – SpaceX Dragon 2 и Boeing CST-100 Starliner. Основная причина, по которой вот уже несколько лет откладываются первые пилотируемые полеты этих кораблей, состоит в том, что конструкторы никак не могут обеспечить требования NASA по безопасности, согласно которым гибель экипажа должна происходить не чаще, чем в одном полете из 270, то есть требуется обеспечить коэффициент надежности 0,996. Для сравнения: в гражданской авиации по данным за 2018 год, аварии со смертельным исходом случались лишь в одном полете из 2 520 000. Космонавтике пока далеко до таких цифр. А уж во времена Гагарина первопроходцам космоса во многом оставалось надеяться лишь на удачу. И она, кстати, их не подвела: в восьми пилотируемых полетах на кораблях «Восток» и «Восход» не погиб никто. А вот после смерти Сергея Королева в 1966 году в отечественной космонавтике сразу началась полоса невезения. Только в одном ли невезении было дело?

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 100 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

Гагарин шутит

Как первый космонавт пил кофе с королевой Великобритании?

О работах по сверхсветовому двигателю в США

Ошибка Президента.

Краснозвёздные войны

Анекдоты про Рейгана.