Ngày 21/8/1957, cách đây đúng 60 năm, tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) R-7 đầu tiên trên thế giới đã được phóng thành công từ sân bay vũ trụ Baikonur. Tên lửa này của Liên Xô là tên lửa đạn đạo xuyên lục địa đầu tiên được thử nghiệm thành công và chuyển giao một đầu đạn tới tầm liên lục địa. R-7, còn được gọi là "số bảy" (chỉ số GRAU - 8K71), là một ICBM hai giai đoạn với đầu đạn có thể tháo rời nặng 3 tấn và tầm bay 8 nghìn km.
Sau đó, từ ngày 20 tháng 1 năm 1960 đến cuối năm 1968, một cải tiến của tên lửa này với tên gọi R-7A (chỉ số GRAU - 8K74) với tầm bay tăng lên 9,5 nghìn km đã được phục vụ cho Lực lượng Tên lửa Chiến lược của Liên Xô.. Ở các nước NATO, tên lửa này được gọi là SS-6 Sapwood. Tên lửa Liên Xô này không chỉ trở thành một vũ khí đáng gờm mà còn là một cột mốc quan trọng trong ngành du lịch vũ trụ Nga, trở thành cơ sở cho việc chế tạo các phương tiện phóng dùng để phóng tàu vũ trụ và tàu chiến vào không gian, bao gồm cả các phương tiện có người lái. Đóng góp của tên lửa này trong việc khám phá không gian là rất lớn: nhiều vệ tinh trái đất nhân tạo đã được phóng lên vũ trụ trên các phương tiện phóng R-7, bắt đầu từ những vệ tinh đầu tiên, và con người đầu tiên đã bay vào vũ trụ.
Lịch sử hình thành tên lửa R-7
Lịch sử chế tạo ICBM R-7 bắt đầu từ rất lâu trước khi lần phóng đầu tiên của nó diễn ra - vào cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950. Trong giai đoạn này, theo kết quả phát triển tên lửa đạn đạo một tầng R-1, R-2, R-3 và R-5 do nhà thiết kế xuất sắc của Liên Xô Sergei Pavlovich Korolev đứng đầu, rõ ràng là trong trong tương lai, để tiếp cận lãnh thổ của kẻ thù tiềm tàng, một tên lửa nhiều tầng tổng hợp mạnh hơn đáng kể, ý tưởng chế tạo đã được nhà lý thuyết vũ trụ nổi tiếng người Nga Konstantin Tsiolkovsky lên tiếng trước đây.
Trở lại năm 1947, Mikhail Tikhonravov đã tổ chức một nhóm riêng tại Viện Nghiên cứu Khoa học Pháo binh, bắt đầu thực hiện các nghiên cứu có hệ thống về khả năng phát triển tên lửa đạn đạo composite (nhiều tầng). Sau khi nghiên cứu các kết quả mà nhóm này thu được, Korolev quyết định thực hiện thiết kế sơ bộ của một tên lửa nhiều tầng mạnh mẽ. Nghiên cứu sơ bộ về sự phát triển của ICBM bắt đầu vào năm 1950: Vào ngày 4 tháng 12 năm 1950, theo Nghị định của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô, một công việc R&D tìm kiếm toàn diện đã được thực hiện với chủ đề "Nghiên cứu triển vọng chế tạo các loại các loại RDD có tầm bay từ 5-10 nghìn km và trọng lượng đầu đạn từ 1 đến 10 tấn. "… Và vào ngày 20 tháng 5 năm 1954, một nghị định khác của chính phủ đã được ban hành, chính thức đặt ra trước OKB-1 nhiệm vụ phát triển một tên lửa đạn đạo có thể mang điện tích nhiệt hạch ở tầm liên lục địa.
Các động cơ mạnh mẽ mới cho tên lửa R-7 đã được tạo ra song song tại OKB-456, công việc được giám sát bởi Valentin Glushko. Hệ thống điều khiển cho tên lửa do Nikolai Pilyugin và Boris Petrov thiết kế, tổ hợp phóng do Vladimir Barmin thiết kế. Một số tổ chức khác cũng tham gia vào công việc này. Đồng thời, nước này đặt vấn đề xây dựng một bãi thử tên lửa đạn đạo xuyên lục địa mới. Vào tháng 2 năm 1955, một nghị định khác của Chính phủ Liên Xô đã được ban hành về việc bắt đầu xây dựng bãi thử, được đặt tên là Khu nghiên cứu và thử nghiệm thứ 5 của Bộ Quốc phòng (NIIP-5). Người ta quyết định xây dựng hình đa giác tại khu vực làng Baikonur và ngã ba Tyura-Tam (Kazakhstan), sau này nó đã đi vào lịch sử và được biết đến với tên gọi chính xác là Baikonur cho đến ngày nay. Sân bay vũ trụ được xây dựng như một cơ sở tuyệt mật; tổ hợp phóng tên lửa R-7 mới đã sẵn sàng vào tháng 4 năm 1957.
Việc thiết kế tên lửa R-7 được hoàn thành vào tháng 7 năm 1954, và đến ngày 20 tháng 11 cùng năm, việc chế tạo tên lửa đã được Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô chính thức phê duyệt. Đến đầu năm 1957, tên lửa đạn đạo xuyên lục địa đầu tiên của Liên Xô đã sẵn sàng để thử nghiệm. Bắt đầu từ giữa tháng 5 năm 1957, loạt thử nghiệm đầu tiên của tên lửa mới đã được thực hiện, nó cho thấy sự hiện diện của những sai sót nghiêm trọng trong thiết kế của nó. Vào ngày 15 tháng 5 năm 1957, vụ phóng ICBM đầu tiên của R-7 đã được thực hiện. Theo quan sát trực quan, quá trình bay của tên lửa vẫn diễn ra bình thường, nhưng sau đó những thay đổi về ngọn lửa của khí thải từ các động cơ trở nên đáng chú ý trong khoang đuôi. Sau đó, sau khi xử lý từ xa, người ta thấy rằng một đám cháy đã bùng phát ở một trong những dãy nhà bên cạnh. Sau 98 giây bay có kiểm soát do mất lực đẩy, đơn vị này được tách ra, sau đó có lệnh tắt động cơ tên lửa. Nguyên nhân của vụ tai nạn là do rò rỉ đường dẫn nhiên liệu.
Lần phóng tiếp theo, dự kiến vào ngày 11 tháng 6 năm 1957, đã không diễn ra do trục trặc của động cơ đơn vị trung tâm. Một số nỗ lực khởi động động cơ tên lửa không dẫn đến bất cứ điều gì, sau đó bộ phận tự động đã phát lệnh tắt khẩn cấp. Ban chỉ huy cuộc thử nghiệm quyết định rút hết nhiên liệu và đưa ICBM R-7 ra khỏi bãi phóng. Vào ngày 12 tháng 7 năm 1957, tên lửa R-7 có thể cất cánh, nhưng ở giây thứ 33 bị mất ổn định bay, tên lửa bắt đầu đi chệch quỹ đạo bay đã định. Lần này, nguyên nhân vụ tai nạn là do chập mạch trên thân các mạch tín hiệu điều khiển của bộ tích hợp dọc kênh quay và kênh cao độ.
Chỉ có lần phóng tên lửa thứ tư diễn ra vào ngày 21/8/1957, được công nhận là thành công, lần đầu tiên tên lửa có khả năng tiếp cận khu vực mục tiêu. Tên lửa được phóng đi từ Baikonur, thực hiện phần hoạt động của quỹ đạo, sau đó đầu tên lửa chạm vào một ô vuông nhất định của Bán đảo Kamchatka (phạm vi tên lửa Kura). Nhưng ngay trong lần ra mắt thứ tư này, không phải mọi thứ đều suôn sẻ. Bất lợi chính của vụ phóng là sự phá hủy phần đầu của tên lửa trong các lớp dày đặc của khí quyển trên phần đi xuống của quỹ đạo của nó. Liên lạc từ xa với tên lửa đã bị mất 15-20 giây trước thời gian ước tính để đến bề mặt trái đất. Việc phân tích các thành phần cấu trúc bị rơi của đầu đạn tên lửa R-7 có thể xác định rằng sự phá hủy bắt đầu từ đầu của đầu đạn, đồng thời làm rõ mức độ di chuyển của lớp phủ che chắn nhiệt của nó. Thông tin nhận được giúp chúng ta có thể hoàn thiện tài liệu về đầu đạn tên lửa, để làm rõ sức mạnh và các tính toán thiết kế, bố trí, cũng như chế tạo một tên lửa mới càng sớm càng tốt cho lần phóng tiếp theo. Đồng thời, vào ngày 27 tháng 8 năm 1957, trên báo chí Liên Xô xuất hiện tin tức về vụ thử thành công một tên lửa đa tầng tầm siêu xa ở Liên Xô.
Kết quả khả quan của chuyến bay của ICBM R-7 đầu tiên của Liên Xô trong phần quỹ đạo đang hoạt động đã giúp tên lửa này có thể phóng vệ tinh trái đất nhân tạo đầu tiên trong lịch sử nhân loại vào ngày 4 tháng 10 và ngày 3 tháng 11 cùng năm.. Ban đầu được tạo ra như một tên lửa chiến đấu, R-7 sở hữu khả năng năng lượng cần thiết, giúp nó có thể sử dụng nó để phóng một khối lượng đáng kể trọng tải vào không gian (vào quỹ đạo gần trái đất), điều này đã được chứng minh rõ ràng qua việc phóng tên lửa vệ tinh đầu tiên của Liên Xô.
Dựa trên kết quả của 6 lần phóng thử ICBM R-7, đầu đạn của nó đã được sửa đổi đáng kể (trên thực tế là được thay thế bằng đầu đạn mới), hệ thống tách đầu đạn được sửa đổi và các ăng ten có rãnh của hệ thống đo xa cũng được sử dụng. Ngày 29 tháng 3 năm 1958, vụ phóng đầu tiên diễn ra thành công mỹ mãn (phần đầu của tên lửa đến được mục tiêu mà không bị phá hủy). Đồng thời, trong các năm 1958 và 1959, các chuyến bay thử nghiệm tên lửa vẫn tiếp tục, theo đó, tất cả các sửa đổi mới đều được thực hiện đối với thiết kế của nó. Kết quả là, theo nghị quyết của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô và Ủy ban Trung ương Đảng CPSU số 192-20 ngày 20 tháng 1 năm 1960, tên lửa R-7 chính thức được đưa vào trang bị.
Thiết kế tên lửa R-7
Tên lửa đạn đạo xuyên lục địa R-7, được tạo ra tại OKB-1 dưới sự chỉ đạo của nhà thiết kế chính Sergei Pavlovich Korolev (thiết kế trưởng Sergei Sergeevich Kryukov), được chế tạo theo cái gọi là sơ đồ "lô". Giai đoạn đầu của tên lửa bao gồm 4 khối bên, mỗi khối có chiều dài 19 mét và đường kính tối đa 3 mét. Các khối bên được đặt đối xứng xung quanh khối trung tâm (giai đoạn thứ hai của tên lửa) và được kết nối với nó bằng các đai kết nối nguồn dưới và trên. Thiết kế của các khối tên lửa cũng giống nhau. Mỗi người trong số họ bao gồm một hình nón hỗ trợ, một vòng trợ lực, các bình nhiên liệu, một khoang đuôi và một hệ thống đẩy. Tất cả các đơn vị đều được trang bị động cơ tên lửa RD-107 với hệ thống bơm cung cấp các thành phần nhiên liệu. Động cơ này được chế tạo theo mạch hở và bao gồm 6 buồng đốt. Trong trường hợp này, hai buồng được sử dụng làm buồng lái. Động cơ tên lửa RD-107 đã phát triển lực đẩy 82 tấn xuống bề mặt trái đất.
Giai đoạn thứ hai của tên lửa (khối trung tâm) bao gồm một khoang thiết bị, một thùng nhiên liệu và chất oxy hóa, một vòng trợ lực, một khoang đuôi, một động cơ chính và 4 bộ phận lái. Ở giai đoạn thứ hai, ZhRE-108 được đặt, có thiết kế tương tự như RD-107, nhưng khác ở một số lượng lớn các buồng lái. Động cơ này đã phát triển lực đẩy 75 tấn ở mặt đất. Nó được bật đồng thời với các động cơ của giai đoạn đầu tiên (ngay cả tại thời điểm phóng) và tương ứng hoạt động lâu hơn so với động cơ đẩy chất lỏng của giai đoạn đầu tiên. Việc phóng tất cả các động cơ có sẵn của giai đoạn thứ nhất và thứ hai ngay khi bắt đầu được thực hiện vì lý do tại thời điểm đó những người chế tạo tên lửa không tin tưởng vào khả năng đánh lửa đáng tin cậy của động cơ giai đoạn thứ hai ở độ cao lớn.. Một vấn đề tương tự sau đó đã phải đối mặt với các nhà thiết kế người Mỹ đang làm việc trên ICBM Atlas của họ.
LPRE RD-107 trong Bảo tàng Tưởng niệm về Du hành vũ trụ ở Moscow
Tất cả các động cơ của ICBM R-7 đầu tiên của Liên Xô đều sử dụng nhiên liệu hai thành phần: nhiên liệu - dầu hỏa T-1, chất oxy hóa - oxy lỏng. Để điều khiển các cụm động cơ phản lực cánh quạt của động cơ tên lửa, khí nóng hình thành trong bộ tạo khí trong quá trình phân hủy hydro peroxit có xúc tác được sử dụng, và nitơ nén được sử dụng để tạo áp suất cho các bồn chứa. Để đảm bảo phạm vi nhất định của chuyến bay tên lửa, một hệ thống tự động điều chỉnh chế độ hoạt động của các động cơ đã được đặt trên nó, cũng như hệ thống làm rỗng đồng bộ các thùng chứa (SOB), giúp giảm nguồn cung cấp nhiên liệu đảm bảo.. Thiết kế và bố trí của tên lửa R-7 đảm bảo việc phóng tất cả các động cơ của nó tại thời điểm phóng bằng cách sử dụng các thiết bị đánh lửa bằng nhiệt đốt đặc biệt, chúng được đặt trong mỗi buồng đốt trong số 32 buồng đốt. Các động cơ tên lửa hành trình của loại tên lửa này vào thời của chúng được phân biệt bởi đặc điểm năng lượng và khối lượng rất cao, và cũng được phân biệt một cách thuận lợi bởi mức độ tin cậy cao của chúng.
Hệ thống điều khiển của tên lửa đạn đạo xuyên lục địa R-7 đã được kết hợp. Hệ thống phụ tự hành chịu trách nhiệm cung cấp khả năng ổn định góc và ổn định khối tâm trong khi tên lửa đang hoạt động trên chân quỹ đạo. Và hệ thống phụ kỹ thuật vô tuyến chịu trách nhiệm điều chỉnh chuyển động ngang của khối tâm ở giai đoạn cuối cùng của phần hoạt động của quỹ đạo và ra lệnh tắt động cơ. Cơ quan điều hành của hệ thống điều khiển tên lửa là các bánh lái khí và buồng quay của động cơ lái.
Giá trị của tên lửa R-7 trong công cuộc chinh phục không gian
R-7, mà nhiều người gọi đơn giản là "số bảy", đã trở thành tổ tiên của cả dòng tên lửa tàu sân bay do Liên Xô và Nga sản xuất. Chúng được tạo ra trên cơ sở ICBM R-7 trong quá trình hiện đại hóa sâu và nhiều giai đoạn. Từ năm 1958 đến nay, tất cả các tên lửa thuộc họ R-7 đều do TsSKB-Progress (Samara) sản xuất.
Khởi động xe dựa trên R-7
Thành công và kết quả là, độ tin cậy cao trong thiết kế của tên lửa, kết hợp với sức mạnh đủ lớn cho ICBM, khiến nó có thể được sử dụng như một phương tiện phóng. Trong quá trình hoạt động của R-7 với khả năng này, một số thiếu sót đã được xác định, một quá trình hiện đại hóa dần dần của nó đã diễn ra để tăng khối lượng trọng tải đưa vào quỹ đạo, độ tin cậy, cũng như mở rộng phạm vi nhiệm vụ được giải quyết bởi tên lửa. Các phương tiện phóng của gia đình này thực sự đã mở ra kỷ nguyên không gian cho toàn nhân loại, với sự giúp đỡ của họ, cùng với những thứ khác, đã được thực hiện:
- phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên vào quỹ đạo trái đất;
- phóng vệ tinh đầu tiên có sinh vật sống trên tàu vào quỹ đạo trái đất (nhà du hành vũ trụ chó Laika);
- phóng tàu vũ trụ đầu tiên có người trên tàu vào quỹ đạo trái đất (chuyến bay của Yuri Gagarin).
Độ tin cậy trong thiết kế của tên lửa R-7 do Korolev tạo ra khiến nó có thể phát triển trên cơ sở toàn bộ dòng phương tiện phóng: Vostok, Voskhod, Molniya, Soyuz, Soyuz-2 và các sửa đổi khác nhau của chúng. Hơn nữa, cái mới nhất trong số chúng đang được sử dụng tích cực ngày nay. Các tên lửa gia đình R-7 đã trở thành tên lửa lớn nhất trong lịch sử, số lần phóng của chúng đã vào khoảng 2000 lần, chúng cũng được công nhận là một trong những tên lửa đáng tin cậy nhất trên thế giới. Cho đến nay, tất cả các vụ phóng có người lái của Liên Xô và Nga đều được thực hiện bằng tên lửa tàu sân bay họ này. Hiện tại, Roskosmos và Lực lượng Không gian đang tích cực vận hành các tên lửa Soyuz-FG và Soyuz-2 thuộc họ này.
Bản sao của "Vostok-1" của Gagarin. Được triển lãm trên lãnh thổ của Bảo tàng Du hành vũ trụ ở Kaluga
