Что принесло человечеству освоение Космоса?

“Открылась бездна, звёзд полна;
Звездам числа нет, бездне дна…
Несметны солнца там горят,
Народы там и круг веков…”

Из стихотворения “Вечерние Размышления о Божьем величестве при наблюдении северного сияния”.
М.В.Ломоносов

Вспомнив о том, что 12 апреля мир отмечает день космонавтики, посмотрим, какие практические выгоды принесли людям космические проекты, дорогостоящие, связанные с риском и даже гибелью десятков людей. Ведь вначале многим казалось, что только желание превосходства в военной области заставляло государства тратить астрономического размера суммы и рисковать жизнью астронавтов и учёных. Действительно, начало космической гонки с целью создания ракет дальнего действия, несущих на борту тонны взрывчатки, было положено выдающимся немецким инженером Вернером фон Брауном в начале сороковых годов ХХ века. Уже в 1944 году тысячи ракет V-1 и далее V-2 несли смерть и разрушения английским городам и прежде всего Лондону. Но даже фон Браун не собирался заниматься войной и убийством тысяч людей. Его заставили власти, тогда как он мечтал об исследованиях дальнего космоса и мирном применении разработанный им ракет.

Приведённые в качестве эпиграфа стихи Михайло Ломоносова поэтически кратко отвечают на вопрос, зачем нам космические исследования. Человеку свойственно любопытство и чувство удивления. Любопытство свойственно даже животным и тоже помогает им жить, избегать опасностей и находить лучшие места обитания. Но человек потому и стал человеком, что превращал своё любопытство в полезные ему науку и технику. Каждое новое открытие, сделанное из чистого любопытства, давало впоследствии людям неисчислимые блага в виде новых механизмов, материалов, устройств и технологий. Нередко такие открытия казались людям ненужной тратой денег и сил, чудачеством и более ничем. Так же было и с космосом. Передовые умы с глубокой древности обращали свои взоры к Открывшейся Бездне, не имея даже простой оптики и телескопов. Их волновало само созерцание этой бездны. Они искали в ней глубокий смысл!

“Зачем нам космические исследования, спутники, космические станции и полёты на Луну?” слышал я от обычных, не сильно образованных людей в начале пятидесятых годов прошлого века. “Какой от них прок?” Или ещё грубее – “Нам жрать нечего, а мы спутники строим. Начальство бы туда запустить! С жиру бесятся”. В своём рассказе я в основном остановлюсь на советских достижениях в космической области.

В 2016 году исполняется 70 лет с момента организации первого в СССР Научно-Исследовательского Института – НИИ-4, начавшего систематическую работу по созданию ракетной науки и промышленности. Разрозненные работы в ракетной области велись задолго до этого события, но этот институт стал первой организацией, положившей начало общегосударственной ракетной программе. И стимулом для этого стали достижения немецких ракетчиков во главе с молодым Вернером фон Брауном. Они были детально известны сразу после победы над Германией весной 1945 года. Целью советской космической программы было создание атомного ракетного оружия способного достичь США. Но и в США делали то же самое. До 1958 года в СССР не было никакой программы по освоению космоса с научными целями и тем более полётов человека. В Америке подобная организация NASA была основана 1 октября 1958 года вокруг работавшей с 1946 года в Америке лаборатории Вернера фон Брауна.

Во время запуска 4 октября 1957 года первого в истории искусственного спутника Земли я был студентом пятого курса Ленинградского Технологического Института. Ни я, ни мои коллеги таких вопросов, конечно, не задавали. Занимаясь химией и физикой, мы знали о том, как “бесполезные” открытия алхимиков и натурфилософов, так триста лет назад звали физиков, создали прекрасные здания современной науки. Мне повезло работать после получения диплома ЛТИ в НИИ, занимавшемся ракетостроением и спутниками Земли. И уже тогда, при первых шагах ракетной техники, я увидел какое будущее принадлежит космологии в науке и технологии самых мирных направлений. А до середины 50-х годов было известно, что вся эта область развивается только как военная.

Я занимался конструированием и технологией изготовления разнообразных уплотнений для корпусов и двигателей ракет, насосов и трубопроводов, по которым прокачивались керосин, этиловый спирт, жидкие кислород и водород, опасные в обращении, токсичные, очень коррозионно активные и опасные жидкости вроде концентрированной азотной кислоты, гидразина, гептила и концентрированной перекиси водорода. Все эти уплотнения и прокладки делались из новых синтетических эластичных материалов. Они работали не только при криогенных температурах, но и в вакууме, и при высоком давлении и температуре. Одни стояли в статических конструкциях, другие работали также при вращении и возвратно-поступательном движении валов турбин и поршней насосов при очень сильной вибрации. Короче говоря, условия работы этих деталей были часто совершенно необычными для привычных технических устройств и механизмов. Мы также делали обширные исследования в области производства уплотнений для аппаратуры космической медицины

И уже тогда мой НИИ стал получать заказы от Министерства Здравоохранения на разработку уплотнений и узлов для машин вентиляции лёгких, синтетических кровеносных сосудов и прочего медицинского оборудования. Это Министерство было небогато, тогда как для нас Государство денег, пожалуй, не считало. И как выяснилось прокачивать кровь через человеческие сосуды или снабжать воздухом лёгкие оказывалось сложнее, чем прокачивать вышеупомянутые агрессивные жидкости в ракетных системах. Ведь всё это применялось к живым людям и риск должен был быть нулевым. А кровь легко сворачивается от контакта с многими самыми безвредными при обычном соприкосновении человека полимерами и металлами. Промышленность тоже получала от нас множество новых материалов со свойствами невиданными ранее и чрезвычайно полезными при производстве вполне мирной продукции.

В начале шестидесятых годов к нам всё чаще стали обращаться производители электронных устройств всё тех же ракет и спутников. Эти устройства требовалось герметизировать в условиях весьма тяжёлых. Прибавилась и судостроительная промышленность. Мы стали разрабатывать уплотнения и узлы для атомных подводных лодок и надводных судов. Работа в условиях радиации и при высокой температуре требовала создания принципиально новых материалов и конструкций. Многие наши разработки шли потом в автомобильную, электротехническую и прочие отрасли промышленности.

Следует особо отметить, что космические наука и технологии опирались на достижения и состояние всей науки вообще и всей промышленности СССР. Создавались новые направления в металлургии, химии, механике и электронике. Строились новые заводы, шахты и транспортные системы. Космическая программа потребовала создания новых материалов и методов, новых отраслей промышленности. Практически заново создавались НИИ и заводы приборостроения. Специально для космоса открывались новые Учебные и Исследовательские институты. Всё это требовало колоссальных затрат труда и денег! Только мобилизация ресурсов большой страны могла привести к известным успехам и результатам в этой области. Это был подвиг всего народа. СССР вышел из войны отнюдь не богатой и сильной страной, подобной Америке. Единственное, что было в СССР хорошо развито – это мощная военная промышленность. Она и стала основой всей космической программы.

Другим базисом стала трофейная техника. В подвалах нашего НИИ лежали ракеты Фау-1 и Фау-2 и множество отдельных их частей и узлов. Они-то и послужили основой собственной ракетной и космической программы Советского Союза. Ни мы, ни американцы, ни англичане до 1945 года не умели создавать жидкостные ракетные двигатели тягой более 1,5 тонн. Да и те, что были созданы, обладали малой надежностью, в серию не пошли и никакого нового вида оружия с их применением так и не было создано.

А немцы к этому времени успешно разработали и освоили ЖРД (жидкостные ракетные двигатели) тягой до 27 тонн! В восемнадцать с лишним раз больше! И к тому же производили эти двигатели в промышленных масштабах. А система автоматического управления! Одно дело показать, что теоретически возможно для данного уровня техники управлять полетом ракеты и режимом двигателя в полете на дальность 300 км. И совсем другое дело практически осуществить эту задачу, доведя всю систему до уровня, пригодного для принятия на вооружение!

Английская разведка знала о работах фон Брауна, но многие его лаборатории находились в Польше вне досягаемости войск наших западных союзников. Черчилль известил об этом Сталина. Обращения Черчилля к Сталину имели для дальнейшей советской деятельности поистине решающее значение. Если бы не его письма, Красная армия победоносно прошла бы по польским болотам и лесам, не вникая в то, чем тут в глуши секретно занимались немцы.

А с помощью англичан были быстро обнаружены и впервые попали в советские руки настоящие детали ракет А-4 (Фау-2). Правда, тогда советские ракетчики этого индекса еще не знали. В первые дни после доставки ракетных трофеев из Польши в Москву в НИИ-1 они были по чьей-то мудрой команде засекречены от советских ракетных специалистов, вероятно, столь же строго, как секретились в Германии от английских шпионов. Иногда невозможно было понять логику советских секретных служб.

Однако и чисто “военный космос” был для всех нас очень полезен. Основная и сложнейшая задача в этом деле есть обеспечение управления полётом ракет не только в космос, на Луну и прочее. Да и не с этого началось. Межконтинентальная баллистическая ракета уже в начале 50-х годов преодолевала расстояния в несколько тысяч километров в нижних слоях стратосферы. И на всём этом пути она должна быть управляемой и наблюдаемой потому, что попасть в квадрат 1,5 х 1 километр на таком расстоянии может только управляемой снаряд. Мало того, за полётом и состоянием всех частей ракеты, включая двигатели, клапаны, соленоиды, пиропатроны и рулевые машины тоже нужно непрерывно следить несмотря на то, что уже тогда многие функции управления осуществляла автоматика. Создание систем управления и слежения зависело от радиотехники и телевидения. Без примитивного по нашим современным понятиям компьютера автоматика ракеты работать не могла. Никакое государство не потратило бы таких усилий и денег на создание миниатюрных радио схем, транзисторов и средств связи для мирных, коммерческих целей. А частные фирмы этого не “потянули” бы ввиду чудовищных расходов и риска для ракетной техники вес полезной нагрузки является решающим параметром. Вывод на орбиту одного килограмма груза стоил тогда миллионы рублей.

Я присутствовал в конце октября 1960 года на заседании Комиссии по контрольной разборке межконтинентальной ракеты в КБ Михаила Янгеля в Днепропетровске. Заместитель Янгеля и главный инженер КБ по фамилии Берлин (я забыл его имя) сказал нам буквально следующее: “Если мы в ближайшее время не снизим значительно стартовый вес ракеты и не повысим надёжность уплотнений, то мы всю страну без штанов оставим”. Ракеты уже тогда делались сотнями как ядерный щит страны. То же происходило и в США. Законы природы везде одинаковы. Он же сказал нам, что стоимость одной ракеты равна стоимости равного ей по весу золота. А мы знали, что стартовый вес межконтинентальной баллистической ракеты был порядка 100-120 тонн, а о космических ракетах и говорить нечего. Минимум в 10 раз больше! Как сейчас помню тяжёлый вздох всего собрания при этом сообщении. Как не вздохнуть, когда стартовый вес американской лунной ракеты “Сатурн” дошёл 2000 тонн к середине 60-х годов. К нашему ужасу Берлин погиб 26 октября при пожаре и взрыве на стартовой площадке в Байконуре ракеты Р-16, полностью заправленной топливом и окислителем. Этот пожар унёс жизни 126 человек, включая маршала ракетных войск Неделина. Я был в КБ М.Янгеля в тот день, когда обгоревшие тела погибших в закрытых контейнерах привезли в Днепропетровск. Янгель заболел и месяц не мог работать после этого потрясения, произошедшего у него на глазах. Он чудом уцелел, “уйдя на минутку” в бетонированный подземный бункер покурить, т.к. рядом с ракетой курить запрещалось.

Однако все титанические и трагические усилия науки и промышленности, особенно США, по облегчению ракет, повышению надёжности радиоаппаратуры не прошли даром и вернулись к нам в виде карманных телефонов, и персональных компьютеров. Системы управления ракетами, контроля их работы и состояния космонавтов в полёте привели к созданию многоканальных медицинских энцефалографов, новых радиопередатчиков, сверхчувствительных приёмников и антенн. Это были сложнейшие компоненты. Приёмники должны были принимать сигнал мощностью в микроватты с расстояния в миллиарды километров. Мы получили многоканальные телевизоры с объёмным звуком и цветным изображением.

Плоские экраны телевизоров и компьютеров тоже подарил нам Космос. И дело не только в весе. Ракета во время запуска подвергается таким вибрациям, таким механическим нагрузкам, что выдержать их могли только специальные элементы радио схем. Вы все знаете насколько надёжна наша современная твердотельная электроника на микрочипах. Даже падения с большой высоты не выводят её из строя. Не то было с электроникой на вакуумных лампах!

Все мы охотно пользуемся различными устройствами, работающими от батарей как источников энергии. От батарейных ручных часов, до электрических пил и дрелей всё это пришло к нам от Космоса. Космические инструменты все работают только на батареях! Солнечные источники энергии понадобились прежде всего космическим аппаратам и ракетам. Без них никакая долговременная работа вне Земли была бы не возможна. Даже современные, очень ёмкие батареи не могут долго хранить энергии без регулярной подзарядки от солнечных батарей. И совершенно невозможно не упомянуть о спутниковой телефонной связи, охватившей весь мир, спутникового телевидения и конечно мировой системы навигации GPS, которой пользуется практически каждый житель Земли. А вершиной всех этих достижений является космический телескоп Hubble и более знакомый всем нам Интернет. Только ракетные программы и стратегическое значение беспрепятственной военной радио- и видеосвязи сделали возможными “Мировую паутину” и обыденный уже Skype! Не забудьте ещё спутники-разведчики. Они же применяются и для наблюдений за погодой, состоянием Земли в целом, землетрясениями и цунами.

Перечислить все дары космоса, полученные нами для повседневной жизни, практически невозможно в рамках одной статьи. Следует только особо отметить, что космос привлёк в те времена выдающиеся таланты в обеих странах. В СССР они настолько были востребованы, что в первые годы создания этого направления евреев охотно брали на работу в секретные космические НИИ и КБ, если они были достаточно толковыми, чтобы преодолеть этот известный всем барьер. И надо сказать, что не менее половины ведущих разработчиков ракет и космических аппаратов в СССР начиная с 1945 года были евреями. Они были среди первых заместителей Королёва и руководителей многих предприятий и КБ ракетной промышленности. Я до сих пор помню их. Даже мне, молодому специалисту, еврею, было поручено представлять мой НИИ на совещаниях у Королёва, Янгеля, Бармина, Глушко и Витки, главных конструкторов всего направления. В этом НИИ я в возрасте 25 лет уже руководил группой и начал свою диссертацию. Мне никто не мешал тогда! Наоборот! Но когда в середине 60-х годов ситуация с евреями в СССР стала резко меняться я надолго ушёл из этой области, с тем, чтобы снова неожиданно попасть в неё уже в Америке и начать с 1985 года работать в проектах NASA до ухода на пенсию в 1999 году. Именно мой предыдущий опыт помог мне попасть в эти проекты.

И как не сказать в тысячный раз: “Спасибо, великая Америка!” Мне, как Гражданину Америки, хоть и эмигранту из враждебной страны сразу дали допуск и доверили работу над секретным проектом “Звёздные Войны”. Моя группа делала первую ступень космической пушки в известном проекте, связанном с именем Президента Рейгана. Я даже делал доклад об этой работе для руководителя проекта генерала Абрахамсона и его свиты. И никого не удивил мой сильный русский акцент. Никто не задал моему шефу ни одного вопроса по этому поводу, а меня генерал лично поблагодарил “за хороший доклад” и удачно сказал об этом шефу. Мне прибавили жалование. Потом был проект крупнейшего в мире суперускорителя протонов на сверхпроводниках, а следующим проектом, в котором я участвовал, названным Wake Shield Facility, была разработка автоматической космической лаборатории весом в 3,5 тонны, трижды по восемь дней побывавшей на околоземной орбите и запущенной туда челноками Endeavor и Discovery. В интернете можно найти подробные сведения об этих проектах.

Марк Зальцберг