Однажды Борис Викторович Раушенбах задался одним, в общем-то довольно очевидным вопросом, который, однако, столь же очевидного ответа не имел: как будут управляться летательные аппараты в космическом пространстве? То есть в невесомости. То есть там, где нет внешней среды, а значит, и точки опоры.
Раушенбах не первый поставил этот вопрос. Он волновал еще пионеров космонавтики: и Циолковского, и Цандера, и Кондратюка, и других. Все понимали, что, не решив его, в космосе летать нельзя, дальше орбиты Земли не уйти и, что еще печальнее, домой не вернуться. И тем не менее…
Великий Циолковский едва касался проблем управления и предлагал довольно упрощенный вариант. «Рули направления и поворота подобны аэропланным, — писал он. — Помещены они снаружи, против устья взрывной трубы. Они действуют в воздухе и в пустоте. Их уклонение, а вместе с тем и уклонение ракеты в атмосфере происходит от сопротивления воздуха и от давления стремительно мчащихся продуктов горения. В пустоте же — только от вылета взрывающихся веществ». Та же идея привлекла и фон Брауна: он приделал к своей «Фау-2» графитовые рули. Однако это хорошо при работающем двигателе. А когда аппарат уже в космосе и никаких «взрывающихся веществ» и «мчащихся продуктов горения» уже нет, тогда как быть?
У Циолковского лишь легкий намек на гироскопы и солнечную ориентацию: «Компас едва ли может служить руководством к определению направления. Для этого пригодны более всего солнечные лучи, а если нет окон или они закрыты, то быстро вращающиеся маленькие диски» (так он называл гироскопы).
Юрий Кондратюк тоже говорил о гироскопе, сам изобрел «двуосный астатический гироскоп». Но всей проблеме в замечательной своей рукописи посвятил всего три страницы.
Француз Робер Эсно-Пельтри в «Астронавтике» писал, что устойчивости космического корабля можно достичь при помощи «трех небольших электродвигателей, каждый из которых снабжен маховичком с достаточным моментом инерции, причем оси двигателей расположены под прямыми углами». Совет хорош, но, к сожалению, умозрителен. Какая масса должна быть у этих «маховичков»? Какая мощность у электродвигателей, чтобы их раскрутить? И где эту энергию взять?
Первым, кто попытался систему (если можно ее так назвать) управления воплотить в металле, был американец Роберт Годдард: 19 апреля 1932 года он запустил первую ракету с гироскопическим управлением. Но опять-таки сигналы от гироскопов шли на газовые рули, и управление осуществлялось на активном участке полета. Это же совсем другая задача, которую и у нас в Советском Союзе тоже решали в 30-х годах в РНИИ… Нет, не то, не то… И понятно, почему не то. Время еще не пришло…
Космическая скорость, эффективность двигателей, создание ракеты как таковой — вот что тогда беспокоило прежде всего! Быть в космосе или не быть? А уж потом, если быть — то как? В общем, никакой теории, никаких даже приблизительных инженерно-технических расчетов и проектов не существовало. Проблема оставалась абсолютным белым пятном, континентом, лишь пунктирно обозначенным на карте космонавтики, который еще только предстояло открыть. И, откровенно говоря, не очень было ясно, как к нему подступиться.
Нет, конечно, определенный опыт, знания были. Слава богу, к середине XX века машинами — и какими! — управлять научились. И кораблями, и самолетами, и даже ракетами. Много воды утекло с тех пор, когда Борис Викторович ломал себе голову над автопилотами в группе Пивоварова в РНИИ. Целые институты потом над этим работали и продолжают работать, не один десяток учебников и монографий встал на полки библиотек. Не могло же это — ну пусть для целей и вне Земли — совсем не пригодиться? Так в науке, в технике так не бывает. Они не отменяют, а продолжают достигнутое ранее. Развивают, преломляют в зависимости от новых задач, но не откидывают же в сторону, в ничто?..
Раушенбах думал: наверное, пригодятся оптические датчики, это глаза — они поймают, увидят ориентир. Гироскопические приборы? Конечно. Сии навигационные умники, уже не один десяток лет помогающие на море и в воздухе, дадут возможность привязать объект к определенной системе координат. Тут Циолковский и Кондратюк правы… Реактивные двигатели — да, безусловно. Без них либо… либо без особых маховиков — конечно, не таких, о которых писал Пельтри, — в безвоздушном пространстве не выполнить ни один маневр: ноги, мускулы аппарата… Впрочем, одного чего-то тут мало, — видимо, лучше комбинация: маховики — первый контур управления, движки — второй… Наконец, электронные мозги. Нужен какой-то блок логики, памяти, который выберет оптимальный путь. Нужен. Но какой? Какие гироскопические приборы? Какие датчики и двигатели?.. Все это было совершенно неясно — полный туман.
Точнее — пустота. Вакуум. Космос! Где аппарат, созданный человеком, беспомощен. Он кувыркается, тычется в разные стороны, силится понять — куда? А направлений бесконечно много, а это все равно что их нет вовсе. Ведь бесконечно большое и бесконечно малое — суть одно и то же, обычной логике не поддающееся: их не «пощупаешь» руками. Там нет одного ориентира, одной цели, а потому так трудно выбрать одну дорогу, по которой поведет упрямая ось гироскопа. Там нет сопротивления, трения — того, что так всегда мешало на Земле, — и потому привычным рулям и колесам не за что зацепиться, не от чего отталкиваться. Там «работает» другая логика. И потому на Земле, чтобы эту, другую, логику создать, нужен иной принцип, иной подход, иная психология.
Раушенбаху предстояло из привычного, уже обыденного, сотворить некое другое качество. Создать теорию управления движением корабля в космическом пространстве. И воплотить ее в практику. Никому и никогда, прописью: никому и никогда до него подобную проблему решать не приходилось.
Белое поле — вот что привлекло его более всего. Вот почему он так загорелся этой задачей. Устойчивость ракеты — это уже был пройденный для него этап, вибрационное горение — тема, которой он занимался последние годы, — тоже. Там, конечно, еще оставалось немало иксов и игреков, но над ними бились уже сотни людей. Тут он был один. Или практически один: во всем мире от силы десять — двадцать ученых занимались тем же.
Короче, он вновь почувствовал себя в своей стихии.
Над этой проблемой Борис Викторович начал работать в пятьдесят четвертом году. Сначала один. Вечерами, дома. Ибо никто, понятно, в институте научной темы ему не менял и от служебных обязанностей не освобождал. Королев занимался повышением точности баллистических ракет, и до управления в космическом пространстве — это был следующий этап — руки еще не дошли…
Потом Раушенбах привлек к своим расчетам аспиранта Женю Токаря. Тогда — Женю. Ныне доктора наук Евгения Николаевича Токаря, человека в кругах, близких к космической технике, весьма известного. А еще через год-два, когда стало ясно, что вопрос выходит за рамки чисто научного любопытства и переходит в сферу реальной, причем, видимо, недалекой уже практики, Борис Викторович стал собирать свою первую, еще маленькую группу. На горизонте замаячила идея фотографирования обратной стороны Луны. Хотя, конечно, ни станции такой, ни названия, ни порядкового номера не было: первому спутнику еще только предстояло взять разбег. Кстати, ни на нем, ни на последующих двух спутниках системы управления ориентацией не было — они оказались как раз теми слепыми котятами, которые кувыркались и тыкались в разные стороны, сообщая всему миру, как младенцы — «агу», радостное, неосознанно горделивое «бип-бип». Они впервые «осязали» космос. Задачи ориентации, маневра, серьезного исследования пространства, тем более — посадки перед ними не стояло: им надо было еще подрасти, Разум обретут аппараты, которым они проложили дорогу, которые пойдут вслед.
Наделить их этим разумом и должна была — уже должна! — группа Бориса Викторовича.
И вот тут-то и оказалось, что письменных столов, стопки бумаг, карандашей и ручек — обычного атрибута теоретиков — недостаточно. Ибо проблема была трудна не только по самой своей сути, но и потому, что привычная методика научной работы — от идеи — к уравнению, от уравнения — к металлу — здесь не годилась. Так как любое решение, самое красивое, любая формула, самая точная, любая теория, отвечающая всем канонам современной науки, должны были прежде всего соответствовать соображениям здравого смысла, в космической технике определяемого килограммами, ваттами, метрами и минутами. Другими словами — весом, потреблением энергии, уровнем точности и длительностью процесса ориентации аппарата в космосе.
