Впервые. Записки ведущего конструктора

Теперь следующая задача — достижение Луны, сделать надо так, чтобы ракета попала в Луну. Исследование окололунного пространства и прежде всего магнитного поля Луны (если оно существует) при посылке на нее ракеты можно вести с весьма далеких расстояний, вплоть до удара о поверхность…

Примерно такие мысли не давали покоя Глебу Юрьевичу и его сотрудникам. Послать ракету не в сторону Луны, а на Луну — не совсем одно и то же. Для того чтобы представить себе сложность решения задачи, совершим маленький экскурс в астрономию. Не надо долго распространяться по поводу такой хрестоматийной истины, как та, что Луна является спутником Земли и движется вокруг нее по орбите, очень близкой к круговой. Но о некоторых подробностях из астрономии все же вспомнить необходимо.

Если лунную круговую дорогу представить в виде границы гигантского круга (именно круга, плоскости), то сама эта плоскость наклонена в пространстве по отношению к плоскости, проходящей через другой круг, ограниченный земным экватором, на угол около 18 градусов. Из-за этого при движении по орбите так называемое склонение Луны, то есть угол между направлением из центра Земли к Луне и плоскостью земного экватора, все время меняется от +18 до –18 градусов. Время оборота Луны вокруг Земли округленно составляет 27,3 суток. Расстояние Луны от Земли — в среднем 384 386 километров. Оно изменяется от 356 400 до 406 670 километров за счет того, что лунная орбита не точно круговая. По своей почти круговой дороге Луна движется со скоростью около 1 километра в секунду.

Теперь несколько слов о пути ракеты между Землей и Луной. Он состоит из двух частей: участка разгона, на котором под действием тяги двигателей ракета взлетает с Земли и достигает некоторой заранее выбранной точки в пространстве, куда она попадает с вполне определенной скоростью и направлением полета, и участка свободного космического полета, который начинается после прекращения работы двигателя последней ступени — того самого блока «Е», о котором уже шла речь.

Принципиально запуск космической ракеты на Луну возможен в любое время, то есть при любом положении Луны в ее движении по орбите вокруг Земли. Однако расчеты показывают, что запускать ракету конкретно с территории Советского Союза, с данного космодрома наиболее выгодно, когда Луна находится вблизи точки своей орбиты под углом –18 градусов по отношению к плоскости земного экватора. Этот момент не определяется несколькими секундами или минутами. Это — несколько дней. При значительном отклонении от этого периода целесообразность запуска резко уменьшается. В пределах выгодного интервала времени Луна при встрече с ракетой, естественно, должна находиться над горизонтом Земли и по возможности выше. Так нужно для лучших условий радиосвязи.

Итак, старт выгоден, когда Луна имеет минимальное склонение –18 градусов, а финиш — когда Луна имеет максимальное склонение +18 градусов. А ведь время между этими двумя положениями Луны равно половине земных суток. Отсюда ясно, что полет к Луне должен продолжаться либо полсуток, либо не менее полутора суток, либо двое с половиной суток и т. д.

Расчеты показали, что наиболее выгодным является полуторасуточный полет. Почему? Если осуществить его в полсуток, то ракету надо разогнать до большей скорости, а это дополнительное топливо за счет веса, ну, скажем, научных приборов, если — в двое с половиной суток и т. д., это означает меньшие скорости, что существенно ужесточает требования к точности управления полетом. Взвесив все «за» и «против», и выбрали вариант полуторасуточного полета.

Необходимая скорость должна была быть несколько больше второй космической. Такую скорость уже умели получать. Из более жестких требований к точности управления полетом при меньших скоростях совсем не надо вывода о том, что при полуторасуточном полете эти требования легкие. Расчеты показывали цену ошибок. Ошибемся в скорости на 1 метр в секунду (это при самой-то скорости 11 тысяч метров в секунду) — и точка встречи с Луной уйдет на 250 километров. Луна не будет ждать задержавшуюся ракету и не поспешит к ней навстречу, если она полетит быстрее. Примерно такую же ошибку давало и отклонение от нужного направления полета всего лишь на одну угловую минуту. Вроде бы само отклонение от расчетной точки на 250 километров и не очень-то принципиально, но все неточности в совокупности дадут значительную ошибку.

Для надежного попадания в Луну были установлены следующие предельно возможные ошибки: в скорости — не больше 2–3 метров в секунду, в направлении — не больше 0,1 градуса, во времени старта (а оно, как нетрудно догадаться, играет немаловажную роль) — не больше нескольких секунд. Все это предъявляло весьма серьезные требования и к ракете, и к организации и подготовке ее запуска.