История создания космодромов

Космодром — это оборудованная в инженерном отношении территория, на которой размещены функционально увязанные между собой сооружения и технические средства, обеспечивающие прием с заводов-изготовителей и хранение элементов ракетно-космической техники, подготовку средств выведения и космических аппаратов и их пуск. При использовании многоразовых средств выведения на космодроме могут быть созданы ремонтно-профилактические позиции для обеспечения послеполетного обслуживания этих средств.

Основными технологическими объектами космодрома являются: стартовые и технические комплексы, заправочно-нейтрализационные станции, хранилища различного назначения, посадочные комплексы многоразовых средств выведения, районы падения отделяющихся средств, командно-измерительные комплексы. Кроме того, космодромы имеют ряд вспомогательных объектов: заводы по производству компонентов ракетных топлив, аэродромы, железнодорожные, автомобильные и другие инженерные коммуникации, вычислительный центр, жилые городки с объектами социально-бытового и другого назначения. Типовая схема космодрома приведена на рис.

Типовая схема космодрома

История космодромов берет начало с создания небольших стартовых площадок для пусков экспериментальных ракет. В СССР создание космодромов начиналось с простейшей пусковой установки на небольшом испытательном полигоне возле поселка Нахабино в Подмосковье. Здесь 17 августа 1933 г. под руководством Сергея Павловича Королева была запущена первая отечественная жидкостная ракета "ГИРД-09" конструкции Михаила Клавдиевича Тихонравова.

В США история космодромов начиналась с теоретических разработок профессора Роберта Годдарда. По прошествии почти 10 лет после издания своей книги "Способ достижения чрезвычайно больших высот" (1919 г.) Годдард произвел пуски нескольких ракет на жидком топливе. Среди них была ракета "Нелл" со стартовой массой свыше 38 кг, которая поднялась над пустыней штата Нью-Мексико на высоту 2300 м со скоростью, близкой к скорости звука. В отличие от советских и германских ученых Годдард работал совершенно один. У него не было возможности собрать группу талантливых людей, которые впоследствии могли бы, как это случилось в Европе, составить ядро будущих исследователей космоса. В течение жизни Р. Годдарда (он умер в 1945 г.) военные лишь однажды воспользовались его талантом,когда потребовалось разработать взлетные ракетные ускорители для самолетов. В Германии в самом начале 1930-х гг. положение было примерно таким же, как и в Советском Союзе. В 1930 г. "Космическая библия" Оберта насчитывала семь лет со дня издания. Этот труд в значительной степени способствовал созданию в 1927 г. в Бреслау германского Общества межпланетных сообщений. Разработка ракетных двигателей продвинулась до такой степени, что в Руссельгейме была испытана ракетная тележка.

В 1930 г. Общество межпланетных сообщений проводило испытания ракет на аэродроме в Куммерсдорфе под Берлином. В числе присутствующих были молодой техник — студент Берлинского университета Вернер фон Браун и молодой доктор — капитан Вальтер Дорнбергер, который убедил командование германской армии пожертвовать 5000 марок (около 1200 дол.) на проведение дальнейших исследований и испытаний. Германская группа энтузиастов-ракетчиков испытывала финансовые затруднения, но она была хорошо организована и, что наиболее важно, имела большой опыт проведения разнообразных серий ракетных испытаний. С приходом нацистов к власти в Германии сведения о работе этой группы в открытой печати стали исчезать. Наличие нескольких стартовых комплексов и их разнотипность потребовали значительного отчуждения земель под полигоны и многочисленного личного состава для обслуживания СК, инженерных коммуникаций и других объектов полигонов. С 1935 г. германские ракетчики работали под эгидой вермахта, их работы были полностью засекречены.

В начале августа 1936 г. генерал германских ВВС Кессельринг и армейский полковник Беркер отдали приказ о выделении участка земли под строительство военного исследовательского полигона Пенемюнде на острове Узедом вблизи побережья Балтийского моря. Здесь, в маленьком приморском городке, создавались ракеты, которым министр пропаганды третьего рейха Геббельс дал название "Vergeltungswaffe", 4TO означает "оружие возмездия". Подобно проекту "Манхэттен" по созданию атомной бомбы в США, где руководителями были генерал Гровс и ученыйфизик Оппенгеймер, проект "Пенемюнде" имел также двух руководителей: военного — генерала Вальтера Дорнбергера и научного — доктора Вернера фон Брауна. Проект "Пенемюнде" находился под пристальным вниманием верхушки рейха. "Я был потрясен этими людьми техники, их фантазией и математической романтикой. Парадоксально, этой непроверенной молодежи позволили реализовать идеи, которые казались только просто утопией",- вспоминал впоследствии министр вооружений третьего рейха Шпеер.

Первая баллистическая ракета дальнего действия на жидком топливе А-4 была сконструирована, изготовлена и успешно прошла статические испытания 18 апреля 1938 г., за семнадцать месяцев до начала второй мировой войны. 7 июля 1943 г. состоялись первые успешные летные испытания этой ракеты. Пуски ракеты были запечатлены на кинопленке, фильм показали Гитлеру в его ставке в Восточной Пруссии. Реакция Гитлера была мгновенной: "Эта ракета — средство, которое может решить исход войны. А как мы вдохновим фронт, нанеся ракетный удар по Англии!" Визит руководства "Пенемюнде" к Гитлеру имел два последствия: барону фон Брауну присвоили звание профессора и чин оберштурмбаннфюрера СС; для производства Фау-2 был создан концлагерь "Дора-Миттельбау" в г. Нордхаузене. 40 тыс. узников "Доры" сначала строили под Нордхаузеном подземный завод, а потом работали в его цехах-штольнях.

Ракета Фау-2 представляла собой самую крупную из всех существующих до того времени ракет. С технической точки зрения ее можно было бы сделать еще больших размеров, но конструкторы намеренно ограничились длиной 14 м и диаметром 1,65 м, с тем чтобы ракету можно было транспортировать на трейлере по автострадам и грунтовым дорогам Западной Европы. В качестве компонентов топлива были использованы 75%-й этиловый спирт и жидкий кислород. На уровне моря двигатель ракеты имел тягу 25,4 тс (стартовая масса ракеты составляла 13 т). После того как на 66-й секунде полета ракета достигала скорости около 1600 м/с, происходило выключение двигателя и ракета, снабженная боеголовкой массой около 1000 кг, достигала максимальной высоты около 90 км и поражала цель на расстоянии 270 км. Хотя надежность первых ракет Фау-2 оставляла желать лучшего, их, в конце концов, стали производить в большом количестве. По словам В. фон Брауна, один только завод в г. Нордхаузене выпускал до 300 ракет Фау-2 в месяц.

Пуски ракет в рамках летно-конструкторских испытаний производились как со стартовых площадок в Пенемюнде,так и с полигона в Дебице (Польша). Начиная с 1950-х гг. такие высокоразвитые страны, как СССР и США, начали создавать космодромы для научных и практических целей космонавтики, и уже через несколько лет мир стал свидетелем великого достижения — полета первого искусственного спутника Земли, а затем и полета первого человека в космос.

Первым действующим полигоном для испытаний ракет-носителей в СССР стал полигон Капустин Яр. Для проведения летных испытаний баллистических ракет дальнего действия было принято решение о создании Государственного центрального полигона (ГЦП) в составе Министерства обороны СССР. При выборе географического положения ГЦП учитывался ряд факторов: наличие транспортных магистралей для доставки к месту испытаний ракет, оборудования и компонентов топлива; достаточно близкое расстояние до какого-либо индустриального центра в целях использования его промышленного потенциала, а также наличие свободных земельных площадей для размещения самого полигона, технических и стартовых позиций, районов падения ракеты или ее отдельных частей. Исходя из этих основных требований Государственный центральный полигон МО СССР был размещен примерно в 100 км юго-восточнее Сталинграда, недалеко от села Капустин Яр Астраханской области. Ввод ГЦП в строй планировался в августе 1947 г. Первым его начальником был назначен генерал-лейтенант В.И. Вознюк.

Государственный центральный полигон создавался поэтапно. Вначале был построен стенд для огневых испытаний ракет, технический и стартовый комплексы, столовая, подъездные пути, системы энерго- и газоснабжения. Строительство стенда было вызвано необходимостью проведения огневых испытаний двигателя ракеты и обеспечения своевременной подготовки ракет к пуску. Первое огневое испытание ракеты А-4 на стенде было проведено 16 октября 1947 г. Технический комплекс представлял собой на первом этапе несколько деревянных бараков, в которых проводились горизонтальные испытания ракет. Фундаментальный монтажно-испытательный корпус со всеми лабораториями и службами был построен позже.

Стартовый комплекс был создан на расстоянии 4...5 км от технического комплекса и представлял собой оборудованную в инженерном отношении бетонную площадку, где устанавливался пусковой стол с весовым устройством, обвалованные сооружения и капониры, в которых размещались фургоны на автомобильном шасси с различным испытательным оборудованием. Агрегаты обслуживания и заправки ракеты компонентами топлива располагались в непосредственной близости от пускового стола и перед пуском отводились на безопасное расстояние.

В дальнейшем на ГЦП были построены жилые дома, гостиницы, столовые, магазины и другие сооружения. Вновь созданная стартовая позиция была удалена от технического комплекса на расстояние 30 км, был сооружен бункер, откуда осуществлялись управление при предстартовых испытаниях и управление пуском ракеты. Были проложены шоссейные дороги. В районе стартового комплекса построены сооружения для размещения аппаратуры кинотеодолитных измерений, узла связи, службы единого времени (СЕВ), расчетного бюро и др., а в пристартовом районе — наземные станции для приема телеметрической информации с борта ракеты.

Первый пуск ракеты А-4 в СССР был осуществлен 18 октября 1947 г. в 10 ч 47 мин по московскому времени.

Полигон позволял успешно решать задачи проведения летно-конструкторских испытаний ракет-носителей, пока их дальность не превышала 1...1,5 тыс. км. При этом поля падения отработавших ракет приходились на пустынные, незаселенные районы, поля падения головных частей ракет также отвечали этому требованию (они постепенно сдвигались к востоку, пока не достигли Балхаша). Работе радиосистем бокового управления полетом ракет и управления его дальностью не мешали никакие образования на поверхности Земли (горы, холмы и др.); надежно работали по всей трассе полета наземные измерительные пункты, получая телеметрическую информацию о состоянии бортового оборудования летящих по траектории ракет. При аварийных пусках ракет ущерб обычно ограничивался масштабами одиночной стартовой позиции. Размеры полигона позволяли одновременно проводить пуски баллистических ракет нескольких типов в интересах не только Министерства обороны, но и академической науки.

Положение существенно изменилось, когда начались работы по принципиально новой многоступенчатой баллистической ракете межконтинентальной дальности Р-7. Прежняя испытательная база полигона оказалась тесна для новой ракеты. Ее дальность превышала 8000 км, трасса полета проходила в восточном направлении фактически через всю азиатскую часть Советского Союза. Для летных испытаний Р-7 требовалось отчуждать новые районы для падения отработавших ступеней, создавать новые измерительные пункты, выбирать подходящие районы для наземных пунктов ра-диоуправления полетом ракеты, оборудовать поля падения головной части в восточных районах страны (на Камчатке и в акваториях Тихого океана). Необходимо было разрабатывать систему транспортировки отличавшихся значительными размерами отдельных блоков ракеты Р-7 к месту старта (достаточно сказать,что каждый из четырех боковых блоков, образующих первую ступень ракеты Р-7, был сравним по габаритам с ранее созданными ракетами первого поколения, а центральный блок уже значительно превосходил их). Был нужен новый полигон для проведения летно-конструкторских испытаний ракет нового поколения. Для решения этой задачи в начале 1950-х гг. была создана специальная комиссия, разработаны основные требования к новому полигону, оговорены его желаемые характеристики, указаны предпочтительные районы страны для его создания.

Комиссия приступила к рекогносцировочным работам на местности и детальной проработке возможных вариантов размещения ("посадки", как говорили члены комиссии) нового полигона. Наиболее тщательной проработке были подвергнуты три варианта. Первый вариант — в Мордовии, где во время войны образовались огромные вырубки леса, была сравнительно малая плотность населения, хорошие транспортные пути. Но при детальной проработке выяснилось, что этот вариант не удовлетворяет многим из предъявляемых к будущему полигону требованиям.

Тогда взоры комиссии обратились ко второму варианту — это было западное побережье Каспийского моря (район Астраханской области и Дагестана). Однако выяснилось, что при размещении стартовых комплексов для пусков межконтинентальных баллистических ракет в этом районе создаются непреодолимые трудности для размещения пунктов радиоуправления полетом ракеты Р-7. Из-за имеющихся в этом районе гор и холмов радиолуч наземной станции управления не достигал борта ракеты на отдельных участках ее полета (прежде всего на наиболее важном участке — в первые десятки секунд после ее отрыва от стартового стола).

Если бы при выборе варианта было известно, что радиоуправление полетом ракеты — это временная мера и далее на всех боевых баллистических ракетах будут использоваться только автономные системы управления, которым совсем не нужны наземные пункты радиоуправления, этот вариант мог бы стать очень привлекательным — освоенные транспортные магистрали (железнодорожные, водные и воздушные), относительно благоприятный климат для работы и проживания люд ей, рядом Волга — почти неограниченный источник питьевой и технологической воды, трасса полета ракеты проходила над пустынными и полупустынными районами,не было проблем с полями падения головных частей и боевых блоков. Но в то время по указанным выше причинам от этого варианта также пришлось отказаться.

Третий вариант — Казахстан, район от Аральского моря до г. Кзыл-Орды — оказался пригоден для привязки полигона. Принималось во внимание, что в районе станции Тюратам сохранилась узкоколейная ветка, ведущая к небольшому карьеру, расположенному километрах в 30 от станции, в степи. Большим достоинством этого варианта было также то, что через Тюратам проходила железная дорога Москва — Ташкент, рядом была Сырдарья — источник воды для обеспечения потребностей строительства, технологических процессов при испытаниях и пусках ракет, снабжения будущих жилых городков. Кроме того, этот район был практически свободен от каких-либо построек и населенных пунктов, ближе всего расположен к экватору, что создавало преимущества при запуске ракет в восточном направлении (максимально использовалось естественное вращение Земли для разгона стартующей ракеты,что энергетически очень выгодно). Не было сложностей с полями падения ступеней ракет и размещением пунктов радиоуправления и приема телеметрии, контроля траектории полета ракеты с помощью радиосредств. Весь комплекс этих показателей и определил окончательный выбор. 12 февраля 1955 г. было принято постановление Совета Министров СССР о создании нового полигона для летно-конструкторских испытаний и запусков искусственных спутников Земли в районе железнодорожной станции Тюратам Кзыл-Ординской области Казахской ССР.

Начальником полигона был назначен генерал-лейтенант артиллерии А.И. Нестеренко, начальником штаба — полковник А.С. Буцкий. Ядро управления составили А.А. Васильев, А.И. Носов, А.П. Метелкин и около 50 других офицеров, имевших опыт испытательной работы на полигоне Капустин Яр. Новый полигон виделся проектировщикам, ракетчикам и строителям как сложный комплекс связанных между собой объектов, предназначенных для подготовки и пуска ракет с космическими аппаратами. Первоначально ставилась задача пуска ракеты Р-7 с термоядерной головной частью. Ее габариты и массу определил член-корреспондент АН СССР А.А. Ильюшин, под эти параметры и велась первоначально разработка боевой межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

На полигоне требовалось возвести наземное стартовое сооружение для пуска ракеты типа Р-7 с подземным командным пунктом и вспомогательными службами, при этом предстояло переместить более миллиона кубометров земли. Невдалеке должен был быть построен похожий на огромный заводской цех монтажно-испытательный комплекс ракет-носителей для сборки и проведения горизонтальных испытаний ракет. Потребовалось здание особой чистоты для предстартовой подготовки космических объектов — космических аппаратов, космических кораблей и межпланетных станций,требовались также сооружения для заправки космических аппаратов. Было необходимо построить монтажно-испытательные корпуса для подготовки космических аппаратов,заправочные станции для заправки космических аппаратов и разгонных блоков, хранилища компонентов ракетных топлив, кислородные заводы для производства жидкого кислорода — одного из основных компонентов ракетных топлив, азота, гелия (впоследствии и заводы для получения жидкого водорода), железнодорожные ветки для доставки ракет, грузов, заправочных емкостей на стартовую позицию и мно-гое другое, что включает в себя материальное и техническое обеспечение военного объекта.

Таким образом, создание полигона выросло в комплексную проблему, которая требовала усилий сотен специалистов различных профилей, огромного труда строителей, монтажников технологических систем, геодезистов, инженеров-испытателей, военных и гражданских. Нужно было создавать сооружения полигонного командно-измерительного комплекса,оснащать их аппаратурой, контролирующей полет ракет и космических аппаратов, ведущей наблюдения за работой установленной на них бортовой аппаратуры. Все эти полигонные сооружения и установленная в них аппаратура нуждались в системе энергоснабжения, линиях электропередач и инженерных сетях, средствах связи и многом другом.

Нельзя было обойтись без мощного вычислительного центра. И конечно же, невозможно представить полигон без современного города для проживания тысяч людей, развитой системы автомобильных дорог, современного аэродрома и многого другого, необходимого для жизни и работы больших коллективов. В краю необжитых песков, сурового климата (летом температура достигает 40 °С в тени, зимой возможны морозы до -30 °С, частые пыльные бури и суховеи, мощные снежные бураны) в 1955 г. началось строительство Научно-исследовательского полигона № 5 (НИИП-5 МО), который стал стартовой площадкой для начавшейся в 1957 г. космической эры.

Военные строители полигона работали под руководством опытного специалиста,прошедшего войну, — генерала Г.М. Шубникова. Первый десант строителей во главе с лейтенантом И.Н. Денежкиным прибыл на станцию Тюратам для подготовки мест под разме-щение военных строительных отрядов уже 12 января 1955 г. В июне 1955 г. директивой Генштаба была определена оргштатная структура полигона; в августе 1960г. приказом министра обороны СССР день 2 июня 1955 г. был определен как День основания полигона, который отмечается ежегодно как праздник соединений и частей, входящих в состав НИИП-5 МО.

Не будет преувеличением сказать,что строители полигона и его специалисты совершили настоящий подвиг. Уже в начале 195Т г. были построены основные сооружения, позволявшие начать Летные испытания первой в мире боевой межконтинентальной ракеты Р-7, ставшей впоследствии мирной ракетой-носителем и обеспечившей во многом успех мировой космонавтики — запуск первого в мире искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г., первый полет человека — советского гражданина Ю.А. Гагарина в космическом пространстве вокруг Земли 12 апреля 1961 г..запуски первых межпланетных станций и многое другое, составившее славу советской и мировой космонавтики. Выступая в 1961 г.,вскоре после триумфа Ю.А. Гагарина, на собрании строителей Байконура, С.П. Королев сказал: "Я был уверен, что военные строители не подведут. Но я не предполагал, что в такой короткий срок они смогут построить так много и так хорошо. Большое спасибо Вам, дорогие товарищи!" В этих словах — заслуженная оценка труда строителей и тех, кто принимал в эксплуатацию сооружения полигона.

Впоследствии помимо испытаний ракеты Р-7 на полигоне начались испытания и других типов ракет С.П. Королева, лунного носителя HI, а также ракет,созданных в других КБ и с другими параметрами: боевых межконтинентальных ракет М.К. Янгеля, тяжелого носителя "Протон" В.Н. Челомея, его же боевых межконтинентальных баллистических ракет шахтного базирования в ампулизированном исполнении, многоразовой космической транспортной системы "Энергия" — "Буран", опередившей свое время, и др. Были построены наземные и шахтные стартовые комплексы для проведения пусков ракет различных типов и конструкций, расширялись возможности испытательной базы. Стремительное развитие космонавтики в 1960-е гг. привело к существенному увеличению темпа пусков ракет-носителей. В 1963 г. было принято решение о создании космодрома на севере европейской части страны, в районе поселка Плесецк Архангельской области. В конце 1967 г. на космодроме был проведен первый пуск ракеты-носителя.

В целях обеспечения независимого доступа в космическое пространство после развала СССР в России на территории Амурской области был создан космодром Свободный. В настоящее время с него производятся пуски ракет космического назначения, создаваемых на базе межконтинентальных баллистических ракет. США с 1950-х гг. также велись интенсивные работы по созданию космодромов для использования в интересах министерства обороны и в исследовательских целях. Созданы Восточный испытательный полигон и Космический центр им. Дж. Кеннеди. Они фактически расположены на одной территории, но имеют самостоятельные технологические комплексы для решения задач в интересах ВВС и НАСА. В штате Калифорния на побережье Тихого океана расположен Западный испытательный полигон США, первый пуск ракеты космического назначения с этого полигона был проведен в феврале 1959 г.

Третьей в ряду стран — лидеров в освоении космического пространства стала Франция, которая к ноябрю 1965 г. создала свой космодром Хаммагир на территории Алжира. Свои космодромы имеют также Китай, Япония, Индия, Израиль. Отдельные запуски ракет с испытательных полигонов могут осуществлять Бразилия, Северная Корея и некоторые другие страны.

Создание космодромов производилось с учетом следующих требований:

обеспечение необходимого набора трасс запусков РКН;
обеспечение необходимыми районами падения отделяющихся частей;
удаленность от густонаселенных мест;
благоприятные климатические и сейсмологические условия;
непрохождение трасс активного участка траектории полета РКН над густонаселенным районом и территориями других государств;
возможность использования существующих транспортных коммуникаций;
относительная близость к предприятиям промышленности космической отрасли.

Фактически все космодромы мира расположены на побережье океанов, и только Китай и Россия создали космодромы в глубине континента.