Начало изучения Луны.

Запуск первых искусственных спутников Земли показал, что летательные аппараты могут в течение длительного времени функционировать в космическом пространстве, однако для решения конкретных задач межпланетных полетов необходимо иметь ракету-носитель, способную вывести на орбиту искусственного спутника Земли не только космический аппарат, но и разгонную ступень, которая обеспечивала бы старт его с околоземной орбиты и вторую космическую скорость (более 11,2 км/с).
Постановлением от 20 марта 1958 года предусматривалась разработка лунной станции и трехступенчатой ракеты 8К72 на базе ракеты Р-7 с целью достижения второй космической скорости и доставки лунной станции на Луну (первый вариант) или облет ею Луны (второй вариант). Время на проектно-конструкторскую разработку, изготовление и отработку было минимальным: нужно было сохранить приоритет СССР в освоении космоса и исследовании Луны.
Эскизный проект третьей ступени ракеты Р-7, названной блоком Е, был выпущен в 1958 году. Ракетный блок Е имел начальную массу 8 т, массу полезной нагрузки 350-450 кг, тягу двигателя 5 тс и компоненты топлива кислород-керосин. Стабилизация блока Е осуществлялась специальными соплами на отработанном газе (после турбонасосного агрегата) по командам автономной системы управления. Впервые предусматривалось поперечное деление ступеней ракеты с запуском двигателя в условиях космического пространства.

С.П. Королев на космодроме около своего домика

Работа по созданию двигателя 8Д714 для ракетного блока Е проводилась совместно ОКБ-154 (С.А. Косберг) и ОКБ-1 (М.В. Мельников). При этом проектная разработка принципиальной схемы двигателя и испытания высотного двигателя с органами управления и регулирования проводились в ОКБ-1. Как головная организация ОКБ-1 несло ответственность за:
■ разработку компоновки, проведение сборки и обеспечение поставки двигателя;
■ разработку, экспериментальную отработку и испытания (автономные и в составе двигателя) следующих агрегатов двигателя: камеры сгорания с высотным насадком сопла, силовой схемы, рамы и узлов крепления двигателя, органов управления с газораспределительным дросселем, газопроводов и рулевых реактивных сопел, клапанов продувки при запуске, блока продувки и клапана слива при выключении камеры сгорания, пиротехнического зажигательного устройства и приспособления для опрессовки двигателя.
Для высотных испытаний камеры сгорания, органов управления и двигателя в целом с органами и элементами систем управления и регулирования в ОКБ-1 была создана газодинамическая эжекторная установка.
Проводилась экспериментальная отработка схемы одноступенчатого "пушечного" запуска кислородной камеры сгорания по схеме ракетного блока Е.
При создании ЖРД были решены многие научно-технические проблемы, такие, как запуск в условиях космического пространства, обеспечивающий надежное отделение последней ступени ракеты по схеме "горячего" поперечного деления; создание новых органов управления, использующих отработанный газ после турбины двигателя для получения малых управляющих реактивных сил (моментов).
Большой творческий вклад в разработку двигателя внесли М.В. Мельников, И.И. Райков, Б.А. Соколов, В.Г. Борздыко, М.М. Викторов, В.П. Григорьев, Г.Г. Головинцева, В.Н. Емельянов, Ф.А. Кирьянов, Ф.А. Коробко, Г.В. Костылев, А.Ал. Морозов, А.Ан. Морозов, Э.В. Овечко-Филиппов, Ю.К. Семенов, Н.М. Синицын.
В разработке блока Е участвовали П.И. Ермолаев, С.С. Крюков, Я.П. Коляко, П.А. Ершов, В.М. Протопопов, И.П. Фирсов, Л.Г. Садовая, А.П. Фролов, А.И. Нечаев, Б.А. Родионов, А.А. Ржанов, А.А. Рябов, И.А. Белянин, В.М. Удовенко, В.А. Фоняев, Г.Н. Дегтяренко, В.В. Симакин, А.Д. Гулько, Б.Е. Гуцков, А.Н. Вольцифер, О.Н. Воропаев, В.И. Решетов, Н.А. Сиулин, Н.А. Задумин, П.Ф. Шульгин, В.Д. Осипов, Ю.В. Кротов и др. Систему управления блока разрабатывал НИИ-885 (Н.А. Пилюгин).
Блок Е обеспечивал выведение межпланетных станций Е1 (для пролета вблизи Луны), Е1А (для достижения поверхности Луны), Е2, Е2А, Е3 (облет Луны, фотографирование обратной ее стороны и передача изображения на Землю)

Размещение лунной межпланетной станции на ракетном блоке Е3.

на траекторию полета к Луне и сообщение им второй космической скорости. Отделение станции происходило после выключения двигательной установки блока Е.
Межпланетные станции первой группы с индексами Е1 и Е1А различались между собой, в основном, настройкой применяемой научной аппаратуры, а конструктивно были подобны первому спутнику ПС-1, но имели большие размеры. Герметичный корпус станций имел сферическую форму, тепловой режим обеспечивался путем обдува вентилятором с передачей тепла к корпусу, внешняя поверхность которого была обработана с обеспечением необходимых оптических коэффициентов излучения и поглощения.
В корпусе установили трубчатую ферму, на которой размещались: аппаратура радиокомплекса и автоматики; научная аппаратура для исследования метеорных частиц, измерений магнитного поля Земли и Луны, газовой компоненты межпланетного вещества и корпускулярного излучения Солнца, регистрации тяжелых ядер в первичном космическом излучении, интенсивности и вариаций интенсивности космических лучей, фотонов; источники тока (серебряно-ртутные батареи); вымпелы, свидетельствующие о принадлежности аппарата Советскому Союзу. Снаружи корпуса располагались штыревые и ленточные антенны, штанга с датчиком магнитометра, ионные ловушки, датчики микрометеоритов и другие приборы.
Корпус межпланетной станции заполнялся газообразным азотом при давлении 1,3 кгс/см². На блоке Е устанавливалось устройство для создания натриевого облака, позволяющего наблюдать за ним с Земли.
При экспериментальной отработке станции Е1 особое внимание уделялось надежности ее отделения от ракеты-носителя, обеспечению необходимого теплового режима и надежности функционирования приборного состава. Для этих целей создали установку для отработки разделения и тепловой макет станции. На установке разделения было проведено несколько десятков отстрелов, определялась величина навески пиропатрона и безударность выхода станции из опорного конуса, а на тепловом макете в специальном стенде НИИ-229 определялись тепловые параметры станции. Проводились также проверка станции на герметичность и отработка механизмов раскрытия антенн. В лабораториях смежных организаций отрабатывались электрические характеристики бортовых приборов и их функционирование.
В целях экономии времени и затрат материальной части трехступенчатая ракета отрабатывалась одновременно с выполнением лунной программы. Постановление от 2 сентября 1958 года предусматривало запуск космической ракеты к

Первый посланец Земли к Луне — межпланетная станция "Мечта" ("Луна-1") пролетела на расстоянии 5-6 тыс. км от Луны и стала спутником Солнца

Луне в сентябре 1958 года. Тогда же, в сентябре 1958 года, были утверждены программы пусков станции Е1 (вариант попадания) и станции Е2А (вариант облета).
Первый пуск ракеты-носителя 8К72 со станцией Е1 состоялся 23 сентября 1958 года. Однако полет завершился аварией ракеты-носителя на 87-й секунде из-за возникновения возрастающих продольных колебаний. Суть явления состояла в том, что продольные колебания конструкции с низкой (из-за малой упругости) частотой передавались через гидравлический тракт в ДУ, которая возбуждала ответные колебания давления в камере сгорания, вследствие чего возникало резонансное явление, приводящее к разрушению ракеты-носителя в полете.
При повторном пуске 12 октября 1958 года ракета опять потерпела аварию на 104-й секунде по той же причине. Аварийная комиссия во главе с членом-корреспондентом Академии наук СССР Б.Н. Петровым сумела в короткий срок досконально разобраться в физике этого явления и выработать рекомендации по его устранению. Так впервые в мировой практике ракетостроения появился демпфер продольных колебаний, встроенный в топливную магистраль двигательной установки. Пуск 4 декабря 1958 года вновь завершился аварией на 245-й секунде полета из-за дефекта мультипликатора насоса перекиси водорода.
Успех пришел 2 января 1959 года. Ракета 8К72 № Б1-6 стартовала в 19 ч 41 мин 25 с. Старт и полет всех трех ступеней ракеты прошли нормально, но из-за больших ошибок системы радиоуправления станция массой 361,3 кг прошла мимо Луны на расстоянии 5000 км и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Научная аппаратура функционировала на удалении до 500 000 км. Впервые была осуществлена связь на столь большом расстоянии. Руководство страны дало высокую оценку достижениям науки, техники, труду коллектива работников, участвовавших в создании межпланетной станции "Луна-1" ("Мечта").

Ракета Р-7 с ракетным блоком Е и межпланетной станцией "Луна-1"

Ученым, инженерам, техникам, рабочим, всему коллективу работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты Создание многоступенчатой космической ракеты и успешный ее запуск в сторону Луны 2 января 1959 года знаменуют собой величайшее достижение советской науки и техники. Первый межпланетный полет советской космической ракеты открывает славную страницу в изучении космического пространства и демонстрирует человечеству творческий гений свободного советского народа и гигантский научно-технический прогресс, достигнутый трудящимися первой в мире страны победившего социализма. Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров СССР горячо поздравляют ученых, инженеров, техников, рабочих, весь коллектив работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты. Дорогие товарищи! Партия, Правительство и все советские люди высоко ценят ваш самоотверженный труд и выражают твердую уверенность в том, что вы еще не раз порадуете нашу любимую Родину и все прогрессивное человечество новыми открытиями и достижениями мирового значения. Слава труженикам советской науки и техники, пролагающим новые пути к раскрытию тайн природы и покорению ее сил на благо человечества! Центральный Комитет КПСС Совет Министров СССР "Правда", 4 января 1959 г.

Пуск 18 июня 1959 года завершился аварией на 152-й секунде из-за отказа гирогоризонта. Авария ракеты-носителя при этом запуске создала жесткие условия дальнейшей работы: необходимо готовить одновременно две ракеты на технической позиции, чтобы обеспечить наивыгоднейшие сроки запуска станции, одновременная работа на технической позиции и стартовом комплексе исключалась из-за отсутствия второй испытательной команды.
12 сентября 1959 года состоялся очередной пуск ракеты 8К72 № И3-7Б, который позволил полностью выполнить программу по достижению поверхности Луны. Принесли плоды тщательная подготовка материальной части и меры по обеспечению требуемой точности траектории: скорость в конце активного участка траектории выдержана с точностью до нескольких метров в секунду, а отклонение вектора скорости по направлению не превышало одной десятой градуса.
В средствах массовой информации было опубликовано сообщение о полете межпланетной станции "Луна-2", доставившей на поверхность Луны вымпел СССР. Это произошло 14 сентября 1959 года в 0 ч 2 мин 24 с по московскому времени, а 15 сентября 1959 года участники этого события принимали поздравления.

Межпланетная станция "Луна-2" (Е1А)

Ученым, конструкторам, инженерам, техникам, рабочим и всему коллективу участников создания и запуска второй советской космической ракеты на Луну Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров Союза ССР горячо поздравляют ученых, конструкторов, инженеров, техников и рабочих, принимавших участие в создании и запуске второй советской космической ракеты на Луну. Дорогие товарищи! Своим творческим самоотверженным трудом вы еще раз показали всему миру силу и мощь научных и технических достижений страны социализма. Запуск второй советской космической ракеты, достигшей 14 сентября поверхности Луны, знаменует собой новую эру в завоевании человечеством космического пространства; впервые в истории осуществлен полет с Земли на другое небесное тело. Мы уверены, что новая славная победа советской науки и техники послужит великому делу укрепления мира во всем мире, развитию дружественных отношений между всеми народами. Слава советским ученым, конструкторам, инженерам, техникам и рабочим, прославляющим своим трудом нашу великую социалистическую Родину, идущую под мудрым руководством ленинской партии к новым победам в строительстве коммунизма. Центральный Комитет КПСС Совет Министров СССР "Правда", 15 сентября 1959г.

Вымпелы, доставленные на Луну межпланетной станцией "Луна-2"

Фототелевизионное изображение обратной стороны Луны, переданное станцией "Луна-3"

Следующий этап лунной программы выполнялся станциями Е2, Е2А и Е3, которые должны были сфотографировать и передать на Землю фотоснимки обратной, невидимой земному наблюдателю стороны Луны.
Конструктивно эти станции изготовили в виде герметичного сварного цилиндрического контейнера из алюминиевого сплава со сферическими днищами. На наружной поверхности устанавливались панели солнечных батарей, жалюзи системы терморегулирования, антенны радиокомплекса, иллюминаторы, датчики научной аппаратуры, датчики и микродвигатели системы ориентации. Внутри на раме разместили аппаратуру радиокомплекса, автоматики, научных исследований, фототелевизионное устройство "Енисей" и буферные батареи электропитания.
Станцию Е2 должны были укомплектовать фототелевизионной аппаратурой и радиокомплексом, изготовленным в КБ главного конструктора А.Ф. Богомолова (ОКБ МЭИ), а станцию Е2А — фототелевизионной аппаратурой, изготовленной в КБ главного конструктора Е.С. Губенко (СКБ-567) и радиокомплексом разработки НИИ-885. К разработке приняли станцию Е2А.
Система ориентации станции Е2А включала комплект из восьми датчиков положения Солнца, блок датчиков положения

Аналог станции "Луна-3" в музее РКК "Энергия"

Луны, блок датчиков угловой скорости, систему исполнительных органов (микродвигатели, работающие на сжатом азоте) и счетно-решающий блок, преобразующий сигналы датчиков в команды. Это была первая система активной ориентации космического аппарата. Общая разработка, изготовление и испытание системы ориентации проводились в НИИ-1 МАП (руководитель Б.В. Раушенбах). После перехода коллектива Б.В. Раушенбаха в ОКБ-1 проектно-конструкторские работы были продолжены: по системе ориентации — Е.А. Боткиным, по системе реактивных двигателей — Д.А Князевым, по исследованиям динамики и расчетам — В.П. Легостаевым. Большой вклад в разработку элементов системы внесли В.А. Николаев, А.И. Пациора, Б.П. Скотников, Ю.В. Спаржин, М.М. Тюлькин, А.В. Чуканов, Е.Н. Токарь и др. Объем экспериментальной отработки станции Е2А, аналогичный объему и целям экспериментальной отработки станции Е1, дополнительно включал отработку новой системы ориентации.
Запуск межпланетной станции Е2А состоялся 4 октября 1959 года. Система ориентации была включена после сближения с Луной, когда станция находилась в заданном положении относительно Луны и Солнца. Расстояние до Луны составляло 60 000-70 000 км. После экспонирования всех кадров систему ориентации отключили. Полученные фотокадры были переданы по телевизионному каналу на Землю. Станция прекратила существование 20 апреля 1960 года в плотных слоях атмосферы. В средствах массовой информации прошло сообщение о полете межпланетной станции "Луна-3". Первые изображения обратной стороны Луны принимались временным пунктом измерения и управления в Крыму на горе Кошка вблизи Симеиза.

Автоматическая межпланетная станция Е2А 1. Ленточные антенны 2. Воздуховод вентилятора 3. Протонная ловушка 4. Малая солнечная батарея 5. Масс-спектрометр 6. Солнечные датчики переворота 7. Прибор для регистрации метеорных частиц 8. Штыревые антенны 9. Лунные датчики 10. Крышка иллюминатора 11. Большая солнечная батарея 12. Жалюзи 13. Привод системы терморегулирования 14. Пневмоблок системы ориентации 15. Солнечные датчики 16. Управляющие сопла

Автоматическая станция Е3 имела целевую задачу — сфотографировать боковую часть Луны с захватом ее видимой и невидимой стороны с Земли для осуществления точной привязки при картографировании невидимой части Луны.
Два пуска (15 и 19 апреля 1960 года) ракеты-носителя 8К72 со станцией Е3 были аварийными из-за отказа ракеты-носителя.
В разработке проектов межпланетных автоматических станций по программе изучения Луны активное участие принимали Г.Ю. Максимов, В.В. Молодцов, В.К. Алгунов, Л.И. Дульнев, А.А. Кочкин, А.А. Дашков, В.Н. Кубасов, В.И. Фрумсон.