A Szovjet / Orosz emberes űrprogram története II.

Embert az űrbe...

Az első űrszondák sikeres feljuttatása után aligha volt kérdéses, hogy az első ember felküldése a világűrbe presztízskérdés lesz a két szuperhatalom részére. 1958 május 15-én meg is történt az elhatározás, hogy a Szovjetuniónak kell az elsőnek lennie. A három fokozatú R-7 rakétaverzió, amely a Luna-3 programhoz lett kifejlesztve meg is felel a célnak, alacsony Föld körüli pályára majdnem 5 tonnát lenne képes felvinni. Érdemes megemlíteni, hogy egy ideig párhuzamosan folytak egy szuborbitális (tehát csak 100-200 km-es magasságba feljutó, majd onnan visszahulló) tesztjármű tervezési munkálatai (amely hasonló lett volna, mint az első amerikai űrrepülés Alan Shepard-al), ám végül az orbitális jármű előrehaladott állapota miatt úgy döntöttek, hogy a szuborbitális repülés csak erőforrás pocsékolás lenne, így az azzal kapcsolatos tervekkel felhagytak.

Koroljov itt megint megvillogtathatta tehetségét - mivel a politikai eredmények mellé katonai is kellett, hogy a hadsereg vezetőinek a támogatását is megnyerje, ezért kettős célú járművet tervezett, amelybe kamerákat szerelve le lehet fotózni az Egyesült Államok bármelyik régióját (avagy a Föld bármelyik régióját), majd a világűrből visszatérő modulból a filmet kinyerve katonailag fontos információkat lehetne szerezni. 1956-tól a CIA U-2 kémrepülőgépei menetrend szerint berepültek a szovjet légtérbe, és felvételeket készítettek a szovjet katonai objektumokról - a szovjeteknek nem volt hasonló képességű kémrepülőgépük, sem kiépített bázisuk az Egyesült Államok közelében, ahonnan egy ilyen kémgép felszállhat. A lehetőség, hogy hasonló képességre tehetnek szert mégis, felvillanyozta a katonai vezetőket, így katonai támogatást is kapott.

Egy Vosztok makett műemlékként emlékeztet az örökségre

A Vosztok űrhajó tehát eredendően kettős feladatú jármű lett - ami viszont nem várt hatásokkal járt, például az űrhajó pontos kinézetét nem lehetett felfedni, lévén katonai titokról volt szó.

Egy Vosztok űrhajó a harmadik fokozattal együtt

A mérnököknek persze sokkal komolyabb problémák miatt fájt a fejük. Az emberes űrrepülésnél mindenképpen vissza is kell térni a Földre, azt aligha lehet sikerként elkönyvelni, ha a világűrbe juttatnak egy embert, aki ott meghal. Az űrhajót alapvetően két modulra bontották. Az egyik egy 2,3 méter átmérőjű, 2,46 tonnás, gömb alakú visszatérő modul, amelyben az űrhajós, vagy adott esetben a visszahozni szándékozott hasznos teher elhelyezhető. A másik ennek az aljához csatlakoztatva egy kúpos, 2,27 tonnás műszaki modul, amely az energiaellátásért, és mindenekelőtt a biztonságos visszatérés elindításáért felelt, vagyis azért, hogy a haladási iránnyal szembe fordítva mintegy 140m/s-el csökkentse a sebességét az űrhajónak. Mivel azonban a rakétatechnológia megbízhatósága nem volt éppen ideális, ezért úgy tervezték meg a keringési pályát, hogy cirka 180km-es magasságon legyen a keringési pálya alsó pontja, és 235km-en a felső pontja. Ez az alacsony pálya elég közel van a légkör felső rétegeihez, így, ha nem is történik fékező manőver, akkor is mintegy 5 nap után az űrhajó már a eléggé lelassul ahhoz, hogy a sűrűbb légrétegekben tovább fékeződve visszatérjen a Földre. Természetesen e mellé azt is meg kellett oldani, hogy az űrhajósnak legalább 10 napra elegendő oxigénje, vize és élelme legyen.

A Vosztok űrhajó "metszete"

A gömb alakú visszatérő modul külsőjét hővédő bevonattal látták el, de eltérően az amerikai űrhajóktól, amelyek kúpos alakjuk miatt a légellenállás automatikusan a "talpukkal" a haladási irányba álltak, az első szovjet űrhajótípus bizony pörgött. Igaz, igyekeztek úgy megépíteni, hogy minden súlyt az "aljába" helyezzenek el, így valamennyire stabilizálják. De az igyekezet kevés volt, ez a megoldás nem volt túl sikeres, ráadásul az űrhajósoknak visszatéréskor néha akár 8-9 G nehézkedést kellett elviselniük.

A Vosztok főbb méretei és felépítése

A gömb belsejében az űrhajósok egy katapultülésbe voltak szíjazva, nem is nagyon tudtak mozogni, csak a kezükkel érhették el az ülés mellé helyezett kezelőszerveket. A katapultülésre pedig első sorban azért volt szükség, mert a biztonságos visszatérést nem tudták garantálni a modulban - először ilyen megoldásban gondolkodtak, de egy 1960 júliusában történt indítás után kiderült, hogy nem kellően megbízható. A tökéletesítésre való törekvések túl sok időt és várható nehézséget jelentettek volna, így legalábbis ideiglenesen elvetették ezt a megoldást. Tehát egy katapultülést építettek be, amely mintegy 7000 méteres magasságban automatikusan lerobbantotta a kijáratot (két ajtó volt az űrhajón, az egyik a beszálláshoz volt használatos, a másik pedig a katapultülés mögött az elhagyásért kellett), és kivetette a széket. Az űrhajós ejtőernyője mintegy 2,5km magasban nyílt ki, majd biztonságosan leereszkedhetett vele. Ez az eljárás azonban gondosan őrzött titok volt (az elején), mivel attól tartottak, hogy a nemzetközi szervezetek nem fogják elismerni az űrutazást, ha a legénység nem az űrhajóval együtt tér vissza a földre....

A Vosztokban használt katapultülés és az SzK-1 szkafander makettje

A katapultülés felhasználható volt arra is, hogy egy esetleges indulás után fellépő katasztrófa esetén kimenekítse a kozmonautát a kabinból. A fő gond az volt, hogy a rakéta indításától számítva mintegy 20 másodpercig ez inkább csak elméleti lehetőség volt, mivel a katapultszék leválása és az ejtőernyő nyitása túl sokáig tartott ahhoz, hogy biztonságos lehessen földet érni vele. Inkább csak a szándék érdekében így hálókat feszítettek ki az indítóállás mellett, melyek "elkapták" volna az űrhajóst katapultálás esetén, de ez aligha mentette volna meg az életét adott esetben. Cirka 40 másodperccel az indítás után, ha vészhelyzet lépett volna fel, már leválasztották volna az űrhajót a rakétáról (már ha túléli a robbanást), és a katapultálás már csak a biztonságos magasságba érés után következett volna be. Szerencsére egyik Vosztok repülésnél se volt szükség rá...

A személyzet biztonságát ennyire semmibe venni eléggé sok kérdést vetett fel akkoriban is. Hivatalosan maga Koroljov is elégedetlen volt az űrhajóst kimentő biztonsági lehetőségek tárházával, ám mégse állította vagy lassította le a programot, attól való félelmében, hogy az amerikaiak beelőzhetik őket, és ez adott esetben az űrprogram végét, vagy legalábbis visszavágását eredményezheti.

A Vosztok belseje, az űrhajós előtt volt a kis méretű kijelzőpanel, rajta a mesterséges horizonttal és a főbb adatokkal, alatta a Vzor kijelzője, balra a kapcsolópanel, jobbra a kormányszervek

A kapszulán két ablakot helyeztek el, az egyik az űrhajós előtt, a bejárati ajtón, a másik pedig a lábánál, amelyen a Vzor optika volt szerelve, ennek kerek 'kijelzője' (gyakorlatilag okulárja) a térdénél volt. Egy alapvető csak a főbb információkat mutató kijelzőpanelt helyeztek el előttük, egy kezelőpult billenőkapcsolókkal a katapult bal oldalán és egy irányítókarral a jobb kezénél. A kommunikáció alapvetően rádión zajlott, de az általános visszajelzésekhez a kezelőpulton lévő gombokkal volt lehetőség. Ezek minden repülésnél más-más kódot kaptak, és külön kód volt minden főbb eszközre, illetve azok állapotára. A titkolódzás része volt, hogy a rádióban is kódnevekkel illettek mindenkit, Gagariné Kedr (Cédrus), Tyitov Orel (Sas), Tyereskováé Csajka (Sirály), de a fontos embereknek is külön kódneve volt - Hruscsové az orosz egyes, Koroljové a húszas.

A Vosztok gömb alakú modulját hevederek rögzítették a műszaki modulhoz,
a hevederek egyben az antennák rögzítési pontjaiként is funkcionáltak

A Vosztok űrhajó második modulja a gömb alsó részéhez csatlakozott a műszaki egység, ebben foglalt helyett többek között egy 24kWh-ás akkumulátor, a 15.83 kN tolóerejű fékező-hajtómű és üzemanyag-tartályai (összesen 275kg-nyi Trietil-amin / Xylidine üzemanyaggal és Salétromsav / Dinitrogén-Tetroxid oxidálószerrel), mintegy 20 kg mélyhűtött nitrogén, amelyet a stabilizáló és precíziós manőverekhez lehetett használni, valamint még a nagy teljesítményű rádió-adók és azok antennái is itt voltak elhelyezve. A hajtómű üzemanyag-tartaléka mindössze cirka 155m/s delta-V (vagyis űrbéli manővert) tett lehetővé, amiből normális esetben 120-130m/s volt szükséges a fékező-manőverre - más szóval a Vosztok nem igazán volt képes a pályáját megváltoztatni, a hajtóműve kifejezetten a visszatérést biztosító manővert tette csak lehetővé.

A tervezéskor felmerülő problémák közé tartozott az is, hogyan pozícionálják megfelelően az űrhajót a visszatérés előtt. Amíg a Föld napos oldala felett halad az űrhajó, ez nem akkora probléma, a Nap helyzete jól meghatározható fotocellákkal, és így egy óraszerkezet adatai alapján már meghatározható, hogy merre kell az űrhajónak pontosan fordulnia a megfelelő visszatérő-manőver végrehajtásához. Ám ha az árnyékos oldalon halad az űrhajó, nincs ilyen stabil és jó navigációhoz felhasználható pont... Emiatt a Vosztok és Voszhod űrhajók mindig nappal indultak és úgy tervezték meg a pályájukat, hogy a visszatérést elindító manőverre a Föld napos oldalán kerüljön sor.

Egy R-7-es (pardon, Vosztok-K) egy Vosztokkal az orrán

Az egész űrhajó az R-7 egy három fokozatú folyományának (Vosztok / Vosztok-K) az orrán ült, hogy az aerodinamikai erők ne okozzanak problémát az indítás után, egy kúpos orrú, hosszúkás áramvonalazó házat kapott, amelyik ketté válva kerül leválasztásra a kellő magasság elérése után. Az áramvonalazó kúpon egy kerek nyílást is elhelyeztek - ezen keresztül távozhatott a katapultülés, ha az indítás után az űrhajós kimenekítésére lett volna szükség.

A tesztrepülések...

Természetesen először a rendszer életképességét bizonyítani kell, így az első Vosztok repülések Korabl-Szputnyik néven zajlottak, de nyugaton hivatalosan Szputnyik néven voltak ismertek. Az első ilyennél az űrhajóba, amit 1960. május 15-én indítottak, egy életnagyságú bábút ültettek, és a rádió egy előre felvett hangüzenetet ismételt folyamatosan, hogy a kommunikációs rendszert is megfelelően letesztelhessék. Ez utóbbi feltehetően nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a később "Elveszett Kozmonautákról" szóló összeesküvés-elméletek szülessenek...

 

 Az első szovjet űrhajósprogram "végzősei" a Vosztok katapultülését vizsgálják

Az első út egészen a visszatérést elindító fékezőmanőverig nagyszerűen zajlott, csakhogy az űrhajó nem megfelelő irányban lett pozícionálva a hajtómű begyújtásakor, így valamivel magasabb pályára állt. A szétválás utána megtörtént, és az visszatérő modul 1962-ben, a műszaki modul pedig 1965-ben lépett be a légkörbe, és semmisült meg.

Ez után következett volna az élőlényekkel, következetesen ismét kutyákkal való tesztrepülés. Az első ilyen indítási kísérletre 1960. július 28-án került sor, fedélzetén Barsz és Lisicska nevű kutyákkal. A rakéta egyik gyorsító fokozatának hajtóművében viszont az indítás után 19 másodperccel meghibásodás lépett fel, és alig 10 másodperccel később a rakéta széthullott az emelkedés közben. Az irányítók kiadták a rádióparancsot az űrhajó leválasztására, ám annak ejtőernyője nem nyílt ki rendesen a kis magasság miatt, és a két kutyus életét vesztette a földbe csapódáskor. Mint kiderült a gyorsítófokozat hajtóműve egy korábban már megoldottnak vélt hibát produkált újra (a négyből az egyik égőtérben gyakorlatilag megszűnt a nyomás és így az égés maga), a fokozat építése közben követtek el egy hibát, és nem volt megfelelő minőségbiztosítás. Ez az indítási kísérlet viszont nem került nyilvánosságra hosszú ideig (ellenben az indításról készült filmfelvételt sűrűn látható a Vosztok-1 indításaként bemutatva)...

Sztrelka és Belka haláluk után kitömve látványosság lett, közöttük a kutyás repüléseknél használt, a katapultülésben elhelyezett, túlnyomásos kabin, amiben repültek

Augusztus 19-én újabb indítási kísérlet következett, a két fő utasa Sztrelka és Belka volt, valamint egy nyúl, 42 egér, két patkány, rovarok, növények és gombák képében továbbiak. Az űrhajó sikeresen pályára állt és mintegy 21 órával később sikeresen vissza is tért. A katapultülésbe integrált konténerben mindegyikük biztonságosan földet ért, tehát elvben sikerült minden főbb egységet sikeresen letesztelni. Az adatok elemzése viszont például rámutatott, hogy az egyik kutya a negyedik keringés alatt rohamot kapott - emiatt úgy döntöttek, hogy a biztonság kedvéért az első emberes út nem tarthat tovább három keringésnél...

Sztrelka és Belka, mint az első, világűrt megjárt, és onnan visszatért élőlény természetesen fontos fegyver volt a propaganda-gépezet számára...

Még négy kutyás repülés következett, a Korabl-Szputnyik 3 1960 december elsején indult, Pcsolka és Muszka nevű utasaikkal, az egy napos keringés után a fékező manőver beindításakor a hajtómű az üzemanyag teljes kifogyásáig működött, nem állt le az előre eltervezett időpontban - így viszont sokkal hamarabb földet érhetett volna, potenciálisan nem szovjet területen, márpedig ez nem volt opció, hiszen az űrhajó szigorúan titkos volt. Döntés született, hogy az űrhajó önmegsemmisítőjét indítsák be, amely meg is történt - darabjaira robbantva azt, utasaival együtt.

 Ez még mindig Sztrelka és Belka - és ahogy helyet foglaltak a kapszulájukban

A következő 1960 december 22-én következett be, a két mostani utas Damka és Kraszavka volt. Ez a rakéta már egy újabb Blokk E (harmadik) fokozattal indítottak el, amelyet az emberes repüléshez szándékoztak felhasználni. A fokozat hajtóműve azonban nem tudott teljes tolóerővel működni, így a még mindig működő rakétahajtóművel haladó Blokk E-ről leválasztották a Vosztokot, és az ballisztikus pályán Észak-Oroszország területén ért földet. A kutatóegységek hatalmas erőfeszítésekkel keresték az orbitálist modult, ugyanis egy második, 60 órára kalibrált önmegsemmisítő is volt az űrhajón. Nagy szerencsével sikerült az űrhajót megtalálni, és az önmegsemmisítő óráját leállítani, és a két kutyus a -45°C-os éjszakai hideg ellenére túlélte a rázós utat - a kapszulában utazó többi élőlény nem.

Az első "teljes értékű", már az emberes repülésre szánt Vosztok űrhajóval való repülésre 1961 március 9-én került sor, ennek utasa már csak egy kutya volt, Csernuska pedig biztonságosan földet ért. Március 25-én került sor az utolsó repülésre, amelyben az előzőt ismételték meg, ennek "űrhajósa", Zvezdocska is sikeresen visszatért.

Az űrhajósok az egyik első Vosztok (R-7) hordozórakéta összeszerelését "látleletezik"

A két utolsó, alapvetően sikeres Vosztok repülés után megnyílt az út az első emberes repülésre...