21. avgusta 1957, pred natanko 60 leti, je bila s kozmodroma Baikonur uspešno izstreljena prva medcelinska balistična raketa (ICBM) R-7 na svetu. Ta sovjetska raketa je bila prva medcelinska balistična raketa, ki je bila uspešno preizkušena in je na medcelinsko območje prinesla bojno glavo. R-7, ki so ga imenovali tudi "sedem" (indeks GRAU-8K71), je bila dvostopenjska ICBM z odstranljivo bojno glavo, težko 3 tone in dosegom leta 8 tisoč kilometrov.
Kasneje, od 20. januarja 1960 do konca leta 1968, je bila modifikacija te rakete z oznako R -7A (indeks GRAU - 8K74) s povečanim dosegom letenja 9,5 tisoč kilometrov v uporabi pri strateških raketnih silah ZSSR.. V državah Nata je bila ta raketa znana kot SS-6 Sapwood. Ta sovjetska raketa ni postala le grozljivo orožje, ampak tudi pomemben mejnik v ruski kozmonavtiki, ki je postala podlaga za ustvarjanje lansirnih naprav, namenjenih za izstrelitev vesoljskih plovil in ladij v vesolje, vključno s tistimi s posadko. Prispevek te rakete k raziskovanju vesolja je ogromen: v vesolje so na lansirnih nosilcih R-7 izstrelili številne umetne zemeljske satelite, prvi človek pa je odletel v vesolje.
Zgodovina nastanka rakete R-7
Zgodovina nastanka ICBM R -7 se je začela že dolgo pred prvo izstrelitvijo - v poznih 1940 -ih in zgodnjih 1950 -ih. V tem obdobju je glede na rezultate razvoja enostopenjskih balističnih raket R-1, R-2, R-3 in R-5, ki jih je vodil izjemen sovjetski oblikovalec Sergej Pavlovič Korolev, postalo jasno, da je prihodnost, da bi dosegli ozemlje potencialnega sovražnika, bistveno močnejše sestavljene večstopenjske rakete, idejo o ustvarjanju katere je prej izrazil slavni ruski teoretik kozmonavtike Konstantin Tsiolkovsky.
Leta 1947 je Mihail Tihonravov na Raziskovalnem inštitutu za topniške vede organiziral ločeno skupino, ki je začela izvajati sistematične študije možnosti razvoja sestavljenih (večstopenjskih) balističnih izstrelkov. Korolev se je po preučitvi rezultatov te skupine odločil izvesti predhodno zasnovo močne večstopenjske rakete. Predhodne raziskave o razvoju ICBM so se začele leta 1950: 4. decembra 1950 je bilo z Uredbo Sveta ministrov ZSSR 4. decembra 1950 izvedeno obsežno iskalno raziskovalno in razvojno delo na temo "Študija možnosti za nastanek različnih vrste RDD z dosegom letenja 5-10 tisoč kilometrov in maso bojne glave od 1 do 10 ton. "… 20. maja 1954 je bil izdan še en vladni odlok, ki je uradno pred OKB-1 postavil nalogo razvoja balistične rakete, ki bi lahko nosila termonuklearni naboj na medcelinskem dosegu.
V OKB-456 so vzporedno nastajali novi zmogljivi motorji za raketo R-7, delo je nadzoroval Valentin Glushko. Krmilni sistem za raketo sta zasnovala Nikolaj Pilyugin in Boris Petrov, izstrelitveni kompleks pa Vladimir Barmin. V delo so bile vključene tudi številne druge organizacije. Hkrati je država sprožila vprašanje izgradnje novega poligona za medcelinske balistične rakete. Februarja 1955 je bil izdan še en odlok vlade ZSSR o začetku gradnje poskusnega poligona, ki je bil imenovan za 5. raziskovalno in preskusno območje Ministrstva za obrambo (NIIP-5). Odločeno je bilo, da se poligon zgradi na območju vasi Baikonur in križišča Tyura-Tam (Kazahstan), pozneje se je zapisal v zgodovino in je do danes znan ravno kot Baikonur. Kozmodrom je bil zgrajen kot zelo skriven objekt; lansirni kompleks za nove rakete R-7 je bil pripravljen aprila 1957.
Zasnova rakete R-7 je bila dokončana julija 1954, že 20. novembra istega leta pa je gradnjo rakete uradno odobril Svet ministrov ZSSR. Do začetka leta 1957 je bila prva sovjetska medcelinska balistična raketa pripravljena za preizkušanje. Sredi maja 1957 je bila izvedena prva serija preskusov nove rakete, ki je pokazala prisotnost resnih napak v njeni zasnovi. 15. maja 1957 je bil izveden prvi izstrelek ICBM R-7. Po vizualnih opazovanjih je let rakete potekal normalno, nato pa so v pladnju repa opazne spremembe v plamenu izpušnih plinov iz motorjev. Kasneje je bilo po obdelavi telemetrije ugotovljeno, da je v enem od stranskih blokov izbruhnil požar. Po 98 sekundah kontroliranega leta zaradi izgube potiska so to enoto ločili, nato pa je sledil ukaz za izklop raketnih motorjev. Vzrok nesreče je puščanje v cevovodu za gorivo.
Naslednji izstrelitev, ki je bila načrtovana za 11. junij 1957, se ni zgodila zaradi okvare motorjev centralne enote. Več poskusov zagona raketnih motorjev ni pripeljalo do ničesar, nato pa je avtomatika izdala ukaz za zaustavitev v sili. Testno vodstvo se je odločilo izprazniti gorivo in odstraniti ICBM R-7 z mesta izstrelitve. 12. julija 1957 je raketa R-7 lahko vzletela, vendar se je pri 33 sekundah letenja stabilnost izgubila, raketa je začela odstopati od določene poti leta. Tokrat je bil vzrok nesreče kratek stik na telesu krmilnih signalnih tokokrogov integratorja vzdolž kanala vrtenja in višine tona.
Šele četrti izstrelitev nove rakete, ki je potekal 21. avgusta 1957, je bil priznan kot uspešen, raketa je prvič uspela doseči ciljno območje. Raketo so izstrelili iz Baikonurja, izdelali aktivni del poti, nakar je glava rakete zadela določen kvadrat polotoka Kamčatka (raketni poligon Kura). Toda tudi pri tem četrtem zagonu ni bilo vse gladko. Glavna pomanjkljivost izstrelitve je bila uničenje glave rakete v gostih plasteh ozračja na padajočem delu njene poti. Telemetrijska komunikacija z raketo je bila izgubljena 15-20 sekund pred predvidenim časom, da doseže zemeljsko površino. Analiza padlih strukturnih elementov raketne bojne glave R-7 je omogočila ugotovitev, da se je uničenje začelo s konice bojne glave, hkrati pa pojasnila obseg prenosa njene toplotno zaščitne prevleke. Prejete informacije so omogočile dokončanje dokumentacije za raketno bojno glavo, pojasnitev izračunov moči in zasnove, postavitev ter čim hitrejšo izdelavo nove rakete za naslednji izstrelitev. Hkrati se je 27. avgusta 1957 v sovjetskem tisku pojavila novica o uspešnem preizkusu večstopenjske rakete ultra dolgega dosega v Sovjetski zvezi.
Pozitivni rezultati leta prve sovjetske ICBM R-7 v aktivnem odseku poti so omogočili uporabo te rakete za izstrelitev prvih umetnih zemeljskih satelitov v zgodovini človeštva 4. oktobra in 3. novembra istega leta. Prvotno ustvarjen kot bojna raketa, je imel R-7 potrebne energetske zmogljivosti, kar mu je omogočilo uporabo za izstrelitev velike mase koristnega tovora v vesolje (v orbito okoli Zemlje), kar je bilo jasno prikazano z izstrelitvijo prvi sovjetski sateliti.
Na podlagi rezultatov šestih poskusnih izstrelitev IC-RMB R-7 je bila njegova bojna glava bistveno spremenjena (pravzaprav zamenjana z novo), revidiran je sistem ločevanja bojnih glav, uporabljene pa so bile tudi režne antene telemetričnega sistema. 29. marca 1958 je prišlo do prvega izstrelitve, ki je bila v celoti uspešna (glava rakete je brez uničenja dosegla cilj). Hkrati so se v letih 1958 in 1959 nadaljevali letalski preizkusi rakete, po rezultatih katerih so bile izvedene vse nove spremembe njene zasnove. Posledično je bila z resolucijo Sveta ministrov ZSSR in CK KPJ št. 192-20 z dne 20. januarja 1960 raketa R-7 uradno dana v obratovanje.
Raketna zasnova R-7
Medcelinska balistična raketa R-7, ki je nastala na OKB-1 pod vodstvom glavnega oblikovalca Sergeja Pavloviča Koroljeva (glavni oblikovalec Sergej Sergejevič Kryukov), je bila zgrajena po tako imenovani "serijski" shemi. Prva stopnja rakete je bila sestavljena iz 4 stranskih blokov, od katerih je vsak imel dolžino 19 metrov in največji premer 3 metre. Stranski bloki so bili nameščeni simetrično okoli osrednjega bloka (druga stopnja rakete) in so bili z njim povezani s spodnjim in zgornjim pasom priključkov za napajanje. Zasnova raketnih blokov je bila enaka. Vsak od njih je bil sestavljen iz podpornega stožca, pogonskega obroča, rezervoarjev za gorivo, zadnjega prostora in pogonskega sistema. Vse enote so bile opremljene z raketnimi motorji RD-107 s črpalnim sistemom za dobavo sestavnih delov goriva. Ta motor je bil zgrajen na odprtem krogu in je vključeval 6 zgorevalnih komor. V tem primeru sta bili kot volanski komori uporabljeni dve komori. Raketni motor RD-107 je razvil potisk 82 ton na zemeljsko površino.
Druga stopnja rakete (osrednji blok) je vključevala predal za instrumente, rezervoar za gorivo in oksidant, pogonski obroč, zadnji del, glavni motor in 4 krmilne enote. Na drugi stopnji je bil postavljen ZhRE-108, ki je bil po zasnovi podoben RD-107, vendar se je razlikoval po velikem številu krmilnih komor. Ta motor je razvil 75 ton potiska pri tleh. Vklopljen je bil hkrati z motorji prve stopnje (tudi v trenutku zagona) in je deloval ustrezno dlje kot motor s tekočim pogonom prve stopnje. Izstrelitev vseh razpoložljivih motorjev prve in druge stopnje je bila izvedena takoj na začetku, ker ustvarjalci rakete takrat niso imeli zaupanja v možnost zanesljivega vžiga motorjev druge stopnje na visoki nadmorski višini. S podobno težavo so se nato soočili ameriški oblikovalci, ki so delali na svojih Atlas ICBM.
LPRE RD-107 v Spominskem muzeju kozmonavtike v Moskvi
Vsi motorji prve sovjetske ICBM R-7 so uporabljali dvokomponentno gorivo: gorivo-kerozin T-1, oksidant-tekoči kisik. Za pogon turbo črpalnih sklopov raketnih motorjev so uporabili vroč plin, ki nastane v generatorju plina med katalitično razgradnjo vodikovega peroksida, in stisnjen dušik za tlačenje rezervoarjev. Da bi zagotovili dani doseg raketnega leta, so nanj postavili avtomatski sistem za uravnavanje načinov delovanja motorjev in sistem za sinhrono praznjenje rezervoarjev (SOB), ki je omogočil zmanjšanje zajamčene zaloge goriva. Zasnova in postavitev rakete R-7 sta zagotovili zagon vseh njenih motorjev v času izstrelitve s posebnimi napravami s piro-vžigom, postavljeni so bili v vsako od 32 zgorevalnih komor. Raketni motorji za križarjenje te rakete so se za svoj čas odlikovali z zelo visokimi energijskimi in masnimi lastnostmi, ugodno pa so se odlikovali tudi po visoki stopnji zanesljivosti.
Kontrolni sistem medcelinske balistične rakete R-7 je bil kombiniran. Avtonomni podsistem je bil odgovoren za zagotavljanje kotne stabilizacije in stabilizacije središča mase, medtem ko je bila raketa na aktivnem delu poti. In podsistem radijskega inženiringa je bil odgovoren za popravljanje bočnega premika središča mase na zadnji stopnji aktivnega odseka poti in je izdal ukaz za izklop motorjev. Izvršni organi sistema za nadzor raket so bili zračna krmila in vrtljive komore krmilnih motorjev.
Vrednost rakete R-7 pri osvajanju vesolja
R-7, ki so ga mnogi imenovali preprosto "sedem", je postal prednik cele družine sovjetskih in ruskih raket nosilcev. Nastali so na podlagi ICBM R-7 med poglobljenim in večstopenjskim procesom posodobitve. Od leta 1958 do danes vse rakete družine R-7 proizvaja TsSKB-Progress (Samara).
Lansirna vozila na osnovi R-7
Uspeh in posledično visoka zanesljivost zasnove rakete v kombinaciji z dovolj veliko močjo za ICBM sta omogočila njeno uporabo kot nosilno raketo. Že med obratovanjem R-7 v tej vlogi so bile ugotovljene nekatere pomanjkljivosti, potekal je postopek njegove postopne posodobitve, da bi povečali maso koristnega tovora v orbito, zanesljivost in razširili paleto nalog, ki jih rešuje raketo. Nosilne rakete te družine so resnično odprle vesoljsko dobo vsemu človeštvu, z njihovo pomočjo so med drugim izvedli:
- izstrelitev prvega umetnega satelita v zemeljsko orbito;
- izstrelitev prvega satelita z živim bitjem na krovu v zemeljsko orbito (pes-kozmonavt Laika);
- izstrelitev prve vesoljske ladje z moškim na krovu v zemeljsko orbito (let Jurija Gagarina).
Zanesljivost zasnove rakete R-7, ki jo je ustvaril Korolev, je omogočila na njeni osnovi razviti celo družino lansirnih raket: Vostok, Voskhod, Molniya, Soyuz, Soyuz-2 in njihove različne modifikacije. Poleg tega se najnovejši med njimi danes aktivno uporabljajo. Družinske rakete R-7 so postale najbolj množične v zgodovini, število njihovih izstrelitev je že okoli 2000, priznane so tudi kot ene najbolj zanesljivih na svetu. Doslej so bili vsi izstrelki Sovjetske zveze in Rusije s posadko izvedeni z raketami te družine. Trenutno Roskosmos in vesoljske sile aktivno upravljajo rakete Soyuz-FG in Soyuz-2 te družine.
Podvojena kopija Gagarinovega "Vostoka-1". Razstavljeno na ozemlju Muzeja kozmonavtike v Kalugi
