Chương trinhfVostok Phần 2

Quá trình thử nghiệm Korabl – Sputnik cho chuyến bay có người đã chứng minh tính phức tạp và mới mẻ không chỉ về mặt kỹ thuật mà còn cả về mặt quản lý. Trong suốt thời gian đầu, ít nhất 90% các vấn đề khoa học - kỹ thuật hầu như chịu sự điều hành của Hội đồng 6 Tổng công trình sư đầu tiên. Các nhà khoa học, các kỹ sư, nhà máy, trung tâm và bãi phóng đều liên quan tới Hội đồng này.

Quá trình thiết kế và chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ cho chuyến bay được phát triển ở OKB-1. Nhiều người tham gia vào chương trình nhưng người giữ vai trò quan trọng nhất, người sáng tạo thực sự, là Korolev.

Để thực hiện kế hoạch chế tạo tàu vũ trụ cùng các hệ thống hỗ trợ sự sống liên quan, nghị quyết đầu tiên của Chính phủ được chuẩn bị chu đáo và công bố trong tháng 5 năm 1959. Những người chịu trách nhiệm hàng đầu được liệt kê trong danh sách của nghị quyết. Tuy nhiên những người đứng đầu đó không phải lúc nào cũng đảm nhận lời đề xuất của chúng tôi với tinh thần phấn khởi. Đôi khi một sự đối đãi lớn cho những cố gắng phải được dành cho các tổng công trình sư là điều cần thiết.

Các lần phóng tên lửa từ năm 1957 đến 1959 và phi vụ Mặt Trăng đầu tiên đã chỉ ra rằng những nhiệm vụ mới vượt quá phạm vi làm việc, vai trò và khả năng của Hội đồng Tổng công trình sư. Bị khó chịu bởi một vài điều trong một cuộc tranh luận của chúng tôi, Vladimir Barmin đã nói với Voskresenskiy và tôi: “ở đây thường hay nói là nhóm 6 tổng công trình sư, bây giờ chỉ duy nhất một: Korolev”. Nhưng anh ấy đã sai. Điều này không chỉ bất ngờ với Korolev khi mà số tổng công trình sư ngày một tăng lên.

Những kỹ sư trẻ radio là nhóm đầu tiên tham gia vào sự độc quyền của “bộ 6”. Những ứng viên đang làm việc trong lĩnh vực radio là những người không được trọng dụng ở NII-885 (theo tiếng Nga, ký hiệu NII là các viện nghiên cứu khoa học, mỗi Viện có một số hiệu đi kèm riêng) đã chớp cơ hội bởi quy mô lớn của nhiệm vụ, táo bạo gia nhập vào bộ phận của Ryazanskiy, và điều này khiến những cấp phó của Ryazanskiy khó khăn để giải quyết sự tăng lên nhanh chóng trước những thay đổi hoạt động của bộ phận mình.

Sau sự tiếp quản quản lý của Viện Điện lực Matxcova, các cán bộ từ viện như Vladimir Kotelnikov, Aleksey Bogomolov đã được tổ chức thành một bộ phận và bắt đầu phát triển chế tạo hệ thống vô tuyến điện quỹ đạo và đo lường từ xa. Một radio-link điều khiển chống tiếng ồn đặc biệt cần thiết để chuyển đổi những lệnh điều khiển radio tới vệ tinh nhân tạo thứ 3 (Sputnik-3) và sau đó tới tất cả Korobal-Sputnik. Tổng công trình sư Armen Mnatsakanyan làm việc với vấn đề này ở NII-648.

Vô tuyến truyền hình (TV) không gian có radio-link và trở thành thiết bị không thể thiếu cho mọi tàu vũ trụ. Trưởng NII-380, Igor Aleksandrovich Rosselevich và hai trưởng thiết kế, Igor và Petr Bratslavets chịu trách nhiệm chế tạo thiết bị quan trọng này.

Tổng công trình sư của NII-695, Yuriy Bykov, nhận nhiệm vụ phát triển hệ thống liên lạc nội bộ radio (intercom-line), nhờ bộ phận này mà những trạm mặt đất trên toàn thế giới đã được biết tiếng nói của Gagarin trong chuyến bay với biệt hiệu là Zarya (Bình minh). Bykov đã phát triển hệ thống đo lường từ xa hoạt động với tín hiệu sóng ngắn và hệ thống tìm kiếm - điều khiển cho module thu hồi. Mỗi hệ thống radio được đặt trong các trạm mặt đất lẫn các Trung tâm đo lường và điều khiển.

Sau sự độc quyền của hệ thống radio, là sự độc quyền phát triển động cơ tên lửa của Glushko. Aleksey Isayev – chuyên gia hàng đầu về động cơ tên lửa, là người đầu tiên giới thiệu các con người mới cho việc phát triển động cơ dùng cho tên lửa quân sự R-11. Vào thời điểm đó, quay lại năm 1954 thì Glushko đã có những bước tiến dài. Nhưng hiện tại, học trò của Isayev là Mikhail Melnikov đang một mình tham gia vào việc thiết kế hệ thống động cơ cho tên lửa R7. Melnikov đã phát triển các động cơ vernier (loại tên lửa nhiều tầng mà các tầng ghép song song, không phải ghép nối tiếp). Sau đó thì Semyon Kosberg đã thiết kế hệ thống động cơ cho tầng thứ 3, và một lần nữa Melnikov lại phải vật lộn với thách thức để chế tạo động cơ tầng thứ 4 cho phiên bản mới của R7 (8K78).

Các tổng công trình sư mới và các bộ phận mới thành lập nhanh chóng tăng lên, họ gia nhập vào công việc gấp gáp của chúng tôi bởi sự lôi cuốn ở một tương lai sáng lạn. Nếu họ không có tinh thần tự nguyện thì Korolev sẽ dùng những kỹ năng ngoại giao khôn khéo của mình để lôi kéo họ vào công việc, rất hiếm khi mà họ làm việc theo kiểu ép buộc. Lúc đó, Korolev không phải có tên gọi là Tổng công trình sư, cái tên mà trở thành trào lưu sau đó, thay vào đó Korolev là người chỉ đạo, quản lý các Tổng công trình sư. Quyền hạn của Korolev không phụ thuộc vào vị trí và tên gọi của mình.

Khi chương trình chuyến bay có người bắt đầu, ngoài “bộ 6”, Korolev còn “mang về” ít nhất 15 cá nhân, bao gồm Keldysh, nhiều tổng công trình sư của các hệ thống mới, người đứng đầu trung tâm Đo lường và Điều khiển, Trung tâm đạn đạo, Viện y học Hàng không, Tư lệnh Không quân. Korolev quản lý mà không gây nên sự mất lòng với bất cứ ai, tiếp quản quản lý công nghệ, phân chia nhiệm vụ cho mỗi người,… Các nhà thiết kế của Korolev như Bushuyev, Tikhonravov và Feoktistov - những người đã giám sát việc thiết kế tất cả tàu vũ trụ, chịu nhiều trách nhiệm hơn so với nhiệm vụ chính của mình. Họ thiết kế động cơ hãm, hệ thống hỗ trợ sự sống, hạ cánh, sự theo dõi - kiểm tra sinh lý và ngay cả hệ thống cung cấp thức ăn cho phi hành gia trong không gian. Các tổng công trình sư của mỗi bộ phận khác sẽ chỉ đạo việc phát triển mỗi hệ thống này.

Cấu tạo tàu vũ trụ Vostok

Bản vẽ dưới mô tả cấu tạo phương tiện phóng vào quỹ đạo trong tháng 5 năm 1960, được công bố như là Korabl Sputnik. Đây là các phiên bản tàu vũ trụ trước tương tự tàu 3KA Vostok sử dụng trong chuyến bay của Gagarin gần 1 năm sau.

Chú giải từ trái sang phải theo chiều kim đồng hồ:
Các tấm panel Mặt Trời, module thu hồi, các quả cầu chứa khí nén cung cấp dưỡng khí, module thiết bị, hệ thống chắn sáng sử dụng cho hệ thống kiểm soát nhiệt độ, động cơ hãm (TDU), ăngten của hệ thống truyền tín hiệu, cảm biến định hướng theo Mặt Trời, thiết bị định hướng thẳng, thiết bị khoa học, cabin có hệ thống đẩy ra khỏi tàu, ăngten radio.

Vấn đề chọn lựa phương pháp điều khiển cho tàu Vostok được tranh luận trong các cuộc họp. Với phiên bản đầu tiên, Korolev muốn sử dụng hệ thống điều khiển với quyền ưu tiên dành cho phi công, điều này giải thích bởi khi còn trẻ, Korolev có niềm đam mê và là một chuyên gia tàu lượn, điều đó thể hiện ở các bản vẽ thiết kế của Korolev, điều khiển luôn được ưu tiên cho phi công. Phiên bản thứ hai đáng tin cậy hơn là hệ thống động cơ hãm và điều khiển quỹ đạo làm việc tự động, một câu hỏi nảy ra: “Giá thành sẽ tăng thêm bao nhiêu khi hệ thống điều khiển bằng tay chuyển sang tự động?” Điều đó đã cho thấy việc thiết kế hệ thống điều khiển bằng tay là cần thiết, trong khi hệ thống điều khiển tự động bắt buộc phải có. Hệ thống điều khiển bằng tay sẽ là dự phòng trong trường hợp tự động bị trục trặc. Mặc dù chỉ là dự phòng, nhưng chúng tôi thiết kế rất thận trọng hệ thống điều khiển này.

Ngoài ra, một hệ thống “đạn đạo” cũng được thiết kế để bảo đảm sự quay lại Trái Đất của con tàu. Nếu động cơ hãm gặp trục trặc, một quỹ đạo sẽ được chọn để làm giảm tốc độ của con tàu xuống rất nhỏ, từ đó nó sẽ dần dần đi vào tầng trên khí quyển, không nhiều hơn 5 đến 7 ngày, tàu sẽ hạ cánh xuống đất, tuy nhiên điều này không thể biết trước, nơi hạ cánh có thể là một đại dương!

Các hệ thống điều khiển tự động và bằng tay đã thành công! Chúng thật sự đơn giản và đáng tin cậy. Điều này là không tưởng nếu bây giờ có một ai đó đề nghị một hệ thống đơn giản và có độ tin cậy như vậy, bất kỳ chuyên gia nào ngày nay sẽ nói nếu không có máy tính, đó chỉ là lời đùa cợt!Mục đích truyền tín hiệu âm thanh được ưu tiên hàng đầu. Tôi nhập bộ phận của Vasiliy Grabin NII-88 vào OKB-1 cùng với sự thuyên chuyển bộ phận của Boris Rauschenbach. Toàn bộ thời gian từ năm 1959, 1960 chúng tôi tiến hành các khâu hợp nhất, định hướng mục tiêu mà không tổ chức nào trên đất nước giải quyết được điều đó. Và không chỉ trong đất nước chúng tôi, khi những nhà khoa học nước ngoài có cơ hội hiểu đầy đủ về hệ thống điều khiển đầu tiên trên tàu Vostok, họ lấy làm ngạc nhiên về sự đơn giản và độ tin cậy, khi so sánh chúng với tàu Mercury - tàu vũ trụ đầu tiên của người Mỹ.
Về sau, Rauschenbach, Legostayev, Tokar, Skotnikov và Bashkin có quyền tự hào về hệ thống điều khiển quỹ đạo bằng tay dự phòng và hệ thống điều khiển quỹ đạo tự động, định hướng theo Mặt Trời mà họ đã thiết kế, cũng như các đồng nghiệp trợ giúp cho việc thiết kế - chế tạo các cảm biến quang học tự động và thiết bị điều khiển quỹ đạo thị giác.
Quá trình kích hoạt các hệ thống theo lệnh radio từ Trái Đất được dự phòng và đặt trong bảng điều khiển của phi công. Để giải quyết vấn đề này, những kỹ sư điện bao gồm Karpov và Shevelev (mới tốt nghiệp từ Viện kỹ thuật Radio Taganrog) đã thiết kế hệ thống điều khiển mạch chuyển tiếp tự động kết nối với mạch điều khiển bằng tay, và các đường truyền lệnh radio. Bộ phận từ NII-648 với người đứng đầu trong thời gian đó là Armen Mnatsakanyan lắp ráp các đường truyền lệnh radio cho tàu Vostok.
Người Mỹ đã không ưu tiên phát triển hệ thống điều khiển tự động mà thay vào đó chú tâm tới hệ thống điều khiển bằng tay của phi công, tới năm 1965 thì tàu vũ trụ Gemeni với sức chứa 2 người đã vượt trội so với tàu Vostok ở các thông số kỹ thuật, do đó chúng tôi cần 3 năm để cố gắng một lần nữa dẫn đầu với tàu Soyuz, nhưng cái giá của cuộc chạy đua này là tai nạn của Komarov, tuy nhiên lỗi xảy ra không phải do những người người thiết kế hệ thống điều khiển.
Các hệ thống radio kết nối tàu vũ trụ mang người đầu tiên với Trái Đất. Đường dẫn âm thanh radio băng tần 1-met của Zarya (biệt danh Gagarin trong chuyến bay) với link tín hiệu sóng ngắn, được thiết kế bởi Viện nghiên cứu khoa học của Yuriy Bykov, link siêu cao tần liên lạc màn hình trong hành trình bay, và link đo lường từ xa mới Tral-P được phát triển với thời gian rất gấp gáp ở OKB MEI trong sự hợp tác với Viện nghiên cứu Khoa học truyền hình. Hệ thống truyền hình ảnh có thiết kế rất đơn giản, nhưng đó là chiếc TV đầu tiên trong không gian!
Ngay sau khi cục OKB-1 của Korolev bắt đầu thiết kế các phương tiện phóng thì vấn đề về động cơ tên lửa hãm cũng xuất hiện. Lực đẩy sinh ra từ động cơ hãm sẽ theo chiều đối diện với vector vận tốc quỹ đạo của tàu. Tàu sẽ hạ thấp từ quỹ đạo và đi vào khí quyển chỉ sau khi động cơ hãm được kích hoạt.
Tác động hãm của khí quyển sẽ loại bỏ lực còn lại mà động cơ đã truyền cho tàu khi tàu chuyển động trên quỹ đạo. Cần hai tổng công trình sư cho việc phát triển hệ thống điều khiển tàu quay lại Trái Đất: một cho hệ thống động cơ hãm và một cho hệ thống dù tiếp đất.
Trong tất cả các thiết kế của Vostok thì hệ thống hạ cánh thực sự phức tạp. Chúng phải an toàn và không gây cảm giác sợ hãi cho phi hành gia trong giai đoạn tàu hạ cánh, chúng được thiết kế gồm 2 hệ thống. Module thu hồi và phi hành gia tiếp đất hoàn toàn riêng rẽ! Sau khi đi vào khí quyển, cách mặt đất khoảng 7km, cánh cửa tàu sẽ bật mở và phi hành gia được phóng ra ngoài hoàn toàn tự động, phi hành gia sẽ rơi tự do xuống tới độ cao khoảng 4km, lúc đó dù chính sẽ mở, ghế ngồi sẽ được tách khỏi và rơi tự do. Module thu hồi hạ cánh bằng dù gần đó nhưng không có phi hành gia. Do đó, có 2 hệ thống hạ cánh và bộ quần áo của phi công có nhiệm vụ bảo vệ anh ấy khi tiếp xúc mặt đất bằng việc nhảy dù. Sự tối ưu trong quá trình bật cửa tàu, đẩy ghế mang phi công, mở dù thật sự là vấn đề phức tạp, ở đây sự điều khiển bằng tay là điều vô nghĩa, phi công sẽ thiệt mạng nếu hệ thống tự động bị trục trặc!