Op 21 augustus 1957, precies 60 jaar geleden, werd 's werelds eerste intercontinentale ballistische raket (ICBM) R-7 met succes gelanceerd vanaf het Baikonoer-kosmodrome. Deze Sovjetraket was de eerste intercontinentale ballistische raket die met succes werd getest en een kernkop afleverde op een intercontinentaal bereik. De R-7, ook wel de "zeven" genoemd (GRAU-index - 8K71), was een tweetraps ICBM met een afneembare kernkop met een gewicht van 3 ton en een vliegbereik van 8000 kilometer.
Later, van 20 januari 1960 tot eind 1968, was een wijziging van deze raket onder de aanduiding R-7A (GRAU-index - 8K74) met een groter vliegbereik van 9,5 duizend kilometer in dienst bij de Strategic Missile Forces van de USSR. In NAVO-landen stond deze raket bekend als de SS-6 Sapwood. Deze Sovjetraket werd niet alleen een formidabel wapen, maar ook een belangrijke mijlpaal in de Russische kosmonautiek, en werd de basis voor de creatie van lanceervoertuigen bedoeld voor het lanceren van ruimtevaartuigen en schepen in de ruimte, inclusief bemande. De bijdrage van deze raket aan de verkenning van de ruimte is enorm: veel kunstmatige aardsatellieten werden in de ruimte gelanceerd op R-7-lanceervoertuigen, te beginnen met de allereerste, en de eerste man vloog de ruimte in.
De geschiedenis van de creatie van de R-7-raket
De geschiedenis van de oprichting van de R-7 ICBM begon lang voordat de eerste lancering plaatsvond - eind jaren veertig en begin jaren vijftig. Tijdens deze periode, volgens de resultaten van de ontwikkeling van eentraps ballistische raketten R-1, R-2, R-3 en R-5, die werden geleid door de uitstekende Sovjet-ontwerper Sergei Pavlovich Korolev, werd het duidelijk dat in de toekomst, om het territorium van een potentiële vijand te bereiken, een aanzienlijk krachtigere composiet een meertrapsraket, het idee om te creëren dat eerder werd geuit door de beroemde Russische kosmonautentheoreticus Konstantin Tsiolkovsky.
In 1947 organiseerde Mikhail Tikhonravov een aparte groep aan het Research Institute of Artillery Sciences, die begon met het systematisch onderzoeken van de mogelijkheid om samengestelde (meertraps) ballistische raketten te ontwikkelen. Na de resultaten te hebben bestudeerd die door deze groep waren verkregen, besloot Korolev een voorlopig ontwerp van een krachtige meertrapsraket uit te voeren. Het voorbereidende onderzoek naar de ontwikkeling van ICBM's begon in 1950: op 4 december 1950 werd bij het decreet van de Raad van Ministers van de USSR een uitgebreid onderzoeks-O&O-werk uitgevoerd over het onderwerp "Studie van de vooruitzichten voor de creatie van verschillende soorten RDD's met een vliegbereik van 5-10 duizend kilometer en een kernkopgewicht van 1 tot 10 ton." … En op 20 mei 1954 werd een ander regeringsdecreet uitgevaardigd, dat de OKB-1 officieel de taak gaf om een ballistische raket te ontwikkelen die een thermonucleaire lading op een intercontinentaal bereik zou kunnen dragen.
Nieuwe krachtige motoren voor de R-7-raket werden parallel gemaakt bij OKB-456, het werk werd begeleid door Valentin Glushko. Het besturingssysteem voor de raket is ontworpen door Nikolai Pilyugin en Boris Petrov, het lanceercomplex is ontworpen door Vladimir Barmin. Ook een aantal andere organisaties waren bij het werk betrokken. Tegelijkertijd stelde het land de bouw van een nieuwe testlocatie voor intercontinentale ballistische raketten ter sprake. In februari 1955 werd een ander decreet van de regering van de USSR uitgevaardigd over het begin van de bouw van de testlocatie, die de 5e onderzoeks- en testlocatie van het ministerie van Defensie (NIIP-5) werd genoemd. Er werd besloten om de polygoon te bouwen in het gebied van het dorp Baikonoer en de kruising Tyura-Tam (Kazachstan), later ging het de geschiedenis in en staat het tot op de dag van vandaag precies bekend als Baikonoer. De cosmodrome werd gebouwd als een zeer geheime faciliteit; het lanceercomplex voor de nieuwe R-7-raketten was in april 1957 gereed.
Het ontwerp van de R-7-raket werd voltooid in juli 1954 en al op 20 november van hetzelfde jaar werd de constructie van de raket officieel goedgekeurd door de Raad van Ministers van de USSR. Begin 1957 was de eerste Sovjet intercontinentale ballistische raket klaar om getest te worden. Vanaf medio mei 1957 werd de eerste reeks tests van de nieuwe raket uitgevoerd, die de aanwezigheid van ernstige gebreken in het ontwerp aantoonde. Op 15 mei 1957 vond de eerste lancering van de R-7 ICBM plaats. Volgens visuele waarnemingen verliep de vlucht van de raket normaal, maar toen werden veranderingen in de vlam van de uitlaatgassen van de motoren merkbaar in het staartcompartiment. Later, na verwerking van de telemetrie, bleek dat er brand uitbrak in een van de zijblokken. Na 98 seconden gecontroleerde vlucht vanwege verlies van stuwkracht, werd deze eenheid afgescheiden, waarna het commando om de raketmotoren uit te schakelen volgde. De oorzaak van het ongeval was een lek in de brandstofleiding.
De volgende lancering, die was gepland voor 11 juni 1957, vond niet plaats vanwege een storing in de motoren van de centrale eenheid. Verschillende pogingen om de raketmotoren te starten leidden tot niets, waarna de automaten een noodstopcommando gaven. De testleiding besloot de brandstof af te tappen en de R-7 ICBM van de lanceerplaats te verwijderen. Op 12 juli 1957 kon de R-7-raket opstijgen, maar toen 33 seconden vluchtstabiliteit verloren was gegaan, begon de raket af te wijken van het gespecificeerde vluchttraject. Deze keer was de oorzaak van het ongeval een kortsluiting op het lichaam van de stuursignaalcircuits van de integrator langs het rotatie- en pitchkanaal.
Pas de vierde lancering van de nieuwe raket, die plaatsvond op 21 augustus 1957, werd als succesvol erkend, de raket kon voor het eerst het doelgebied bereiken. De raket werd gelanceerd vanuit Baikonoer, werkte het actieve deel van het traject uit, waarna de kop van de raket een bepaald vierkant van het Kamchatka-schiereiland (Kura-raketbereik) raakte. Maar zelfs bij deze vierde lancering verliep niet alles soepel. Het grootste nadeel van de lancering was de vernietiging van de kop van de raket in de dichte lagen van de atmosfeer op het dalende deel van zijn traject. Telemetrische communicatie met de raket ging 15-20 seconden voor de geschatte tijd om het aardoppervlak te bereiken verloren. De analyse van de gevallen structurele elementen van de R-7-raketkop maakte het mogelijk om vast te stellen dat de vernietiging begon vanaf de punt van de kernkop, en tegelijkertijd om de omvang van de overdracht van de hittebeschermende coating te verduidelijken. De ontvangen informatie maakte het mogelijk om de documentatie voor de raketkop af te ronden, om de sterkte en ontwerpberekeningen, lay-out te verduidelijken en ook om zo snel mogelijk een nieuwe raket te vervaardigen voor de volgende lancering. Tegelijkertijd verscheen op 27 augustus 1957 nieuws in de Sovjetpers over de succesvolle test in de Sovjet-Unie van een ultralangeafstandsmeertrapsraket.
De positieve resultaten van de vlucht van de eerste Sovjet ICBM R-7 in het actieve deel van het traject maakten het mogelijk om deze raket te gebruiken om de eerste kunstmatige aardesatellieten in de geschiedenis van de mensheid te lanceren op 4 oktober en 3 november van hetzelfde jaar. Oorspronkelijk gemaakt als een gevechtsraket, bezat de R-7 de nodige energiecapaciteiten, waardoor het mogelijk werd om een aanzienlijke hoeveelheid nuttige lading de ruimte in te lanceren (in een baan om de aarde), wat duidelijk werd aangetoond door de lancering van de eerste Sovjet-satellieten.
Op basis van de resultaten van 6 testlanceringen van de R-7 ICBM, werd de kernkop aanzienlijk gewijzigd (in feite vervangen door een nieuwe), werd het scheidingssysteem van de kernkop herzien en werden ook sleufantennes van het telemetriesysteem gebruikt. Op 29 maart 1958 vond de eerste lancering plaats, die volledig succesvol was (de kop van de raket bereikte het doel zonder vernietiging). Tegelijkertijd, in 1958 en 1959, werden de vliegtesten van de raket voortgezet, volgens de resultaten waarvan alle nieuwe wijzigingen aan het ontwerp werden aangebracht. Als gevolg hiervan werd de R-7-raket officieel in gebruik genomen door de resolutie van de Raad van Ministers van de USSR en het Centraal Comité van de CPSU nr. 192-20 van 20 januari 1960.
Raketontwerp R-7
De R-7 intercontinentale ballistische raket, gemaakt bij OKB-1 onder leiding van hoofdontwerper Sergei Pavlovich Korolev (hoofdontwerper Sergei Sergejevitsj Kryukov), werd gebouwd volgens het zogenaamde "batch" -schema. De eerste trap van de raket bestond uit 4 zijblokken, elk met een lengte van 19 meter en een maximale diameter van 3 meter. De zijblokken bevonden zich symmetrisch rond het centrale blok (de tweede trap van de raket) en waren ermee verbonden door de onderste en bovenste riemen van stroomverbindingen. Het ontwerp van de raketblokken was hetzelfde. Elk van hen bestond uit een steunkegel, een krachtring, brandstoftanks, een staartcompartiment en een voortstuwingssysteem. Alle eenheden waren uitgerust met RD-107 raketmotoren met een pompsysteem voor de toevoer van brandstofcomponenten. Deze motor is gebouwd op een open circuit en omvatte 6 verbrandingskamers. In dit geval werden twee kamers gebruikt als stuurkamers. De RD-107 raketmotor ontwikkelde een stuwkracht van 82 ton aan het aardoppervlak.
De tweede trap van de raket (middenblok) omvatte een instrumentencompartiment, een brandstof- en oxidatietank, een powerring, een staartcompartiment, een hoofdmotor en 4 stuureenheden. Op de tweede trap werd de ZhRE-108 geplaatst, die qua ontwerp vergelijkbaar was met de RD-107, maar verschilde in een groot aantal stuurkamers. Deze motor ontwikkelde 75 ton stuwkracht op de grond. Het werd gelijktijdig met de motoren van de eerste trap ingeschakeld (zelfs op het moment van lancering) en werkte dienovereenkomstig langer dan de vloeibare stuwstofmotor van de eerste trap. De lancering van alle beschikbare motoren van de eerste en tweede trap direct bij de start werd uitgevoerd omdat de makers van de raket op dat moment geen vertrouwen hadden in de mogelijkheid van betrouwbare ontsteking van de motoren van de tweede trap op grote hoogte. Een soortgelijk probleem werd toen geconfronteerd met Amerikaanse ontwerpers die aan hun Atlas ICBM's werkten.
LPRE RD-107 in het Memorial Museum of Cosmonautics in Moskou
Alle motoren van de eerste Sovjet ICBM R-7 gebruikten tweecomponentenbrandstof: brandstof - kerosine T-1, oxidatiemiddel - vloeibare zuurstof. Om de turbopompassemblages van raketmotoren aan te drijven, werd heet gas gebruikt dat in de gasgenerator werd gevormd tijdens de katalytische ontleding van waterstofperoxide, en samengeperste stikstof werd gebruikt om de tanks onder druk te zetten. Om het gegeven bereik van de raketvlucht te garanderen, werd er een automatisch systeem voor het regelen van de bedrijfsmodi van de motoren op geplaatst, evenals een systeem voor het synchroon ledigen van tanks (SOB), waardoor de gegarandeerde brandstoftoevoer kon worden verminderd. Het ontwerp en de lay-out van de R-7-raket zorgden voor de lancering van al zijn motoren op het moment van lancering met behulp van speciale pyro-ontstekingsapparaten, ze werden in elk van de 32 verbrandingskamers geplaatst. De kruisraketmotoren van deze raket onderscheidden zich voor hun tijd door zeer hoge energie- en massakenmerken en onderscheidden zich ook gunstig door hun hoge mate van betrouwbaarheid.
Het besturingssysteem van de R-7 intercontinentale ballistische raket werd gecombineerd. Het autonome subsysteem was verantwoordelijk voor het leveren van hoekstabilisatie en stabilisatie van het massamiddelpunt terwijl de raket zich op het actieve been van het traject bevond. En het subsysteem radiotechniek was verantwoordelijk voor het corrigeren van de zijwaartse beweging van het zwaartepunt in de laatste fase van het actieve deel van het traject en het geven van een commando om de motoren uit te schakelen. De uitvoerende organen van het raketbesturingssysteem waren luchtroeren en roterende kamers van de stuurmotoren.
De waarde van de R-7-raket bij de verovering van de ruimte
De R-7, die door velen simpelweg de 'zeven' werd genoemd, werd de stamvader van een hele familie van Sovjet- en Russische draagraketten. Ze zijn gemaakt op basis van de R-7 ICBM's in de loop van een diepgaand en meertraps moderniseringsproces. Van 1958 tot heden worden alle raketten van de R-7-familie geproduceerd door TsSKB-Progress (Samara).
Launch voertuigen op basis van R-7
Het succes en als gevolg daarvan de hoge betrouwbaarheid van het ontwerp van de raket, gecombineerd met een voldoende groot vermogen voor ICBM's, maakte het mogelijk om hem als lanceervoertuig te gebruiken. Al tijdens de werking van de R-7 in deze hoedanigheid werden enkele tekortkomingen vastgesteld, een proces van geleidelijke modernisering vond plaats om de massa van de lading die in een baan om de aarde werd gebracht te vergroten, de betrouwbaarheid te vergroten en het takenpakket uit te breiden dat door de raket. De lanceervoertuigen van deze familie hebben het ruimtetijdperk echt voor de hele mensheid geopend, met hun hulp werden onder andere uitgevoerd:
- het lanceren van de eerste kunstmatige satelliet in een baan om de aarde;
- het lanceren van de eerste satelliet met een levend wezen aan boord in de baan van de aarde (de hond-kosmonaut Laika);
- het lanceren van het eerste ruimtevaartuig met een man aan boord in een baan om de aarde (de vlucht van Yuri Gagarin).
De betrouwbaarheid van het ontwerp van de R-7-raket gemaakt door Korolev maakte het mogelijk om op basis daarvan een hele familie lanceervoertuigen te ontwikkelen: Vostok, Voskhod, Molniya, Soyuz, Soyuz-2 en hun verschillende aanpassingen. Bovendien worden de nieuwste van hen tegenwoordig actief gebruikt. De R-7-familieraketten zijn de meest massieve in de geschiedenis geworden, het aantal lanceringen is al ongeveer 2000, ze worden ook erkend als een van de meest betrouwbare ter wereld. Tot op heden zijn alle bemande lanceringen van de Sovjet-Unie en Rusland uitgevoerd met draagraketten van deze familie. Momenteel bedienen Roskosmos en de Space Forces actief de Soyuz-FG- en Soyuz-2-raketten van deze familie.
Dubbele kopie van Gagarin's "Vostok-1". Tentoongesteld op het grondgebied van het Museum van Kosmonauten in Kaluga
