Am 21. August 1957, vor genau 60 Jahren, wurde die weltweit erste ballistische Interkontinentalrakete (ICBM) R-7 erfolgreich vom Weltraumbahnhof Baikonur gestartet. Diese sowjetische Rakete war die erste ballistische Interkontinentalrakete, die erfolgreich getestet wurde und einen Sprengkopf in eine interkontinentale Reichweite lieferte. Die R-7, die auch "Sieben" genannt wurde (GRAU-Index - 8K71), war eine zweistufige Interkontinentalrakete mit einem abnehmbaren Gefechtskopf mit einem Gewicht von 3 Tonnen und einer Flugreichweite von 8 Tausend Kilometern.
Später, vom 20. Januar 1960 bis Ende 1968, war eine Modifikation dieser Rakete unter der Bezeichnung R-7A (GRAU-Index - 8K74) mit einer erhöhten Flugreichweite von 9,5 Tausend Kilometern bei den strategischen Raketentruppen der UdSSR im Einsatz. In den NATO-Staaten wurde diese Rakete als SS-6 Sapwood bezeichnet. Diese sowjetische Rakete wurde nicht nur zu einer beeindruckenden Waffe, sondern auch zu einem wichtigen Meilenstein in der russischen Kosmonautik und wurde zur Grundlage für die Entwicklung von Trägerraketen für den Start von Raumfahrzeugen und Schiffen in den Weltraum, einschließlich bemannter. Der Beitrag dieser Rakete zur Erforschung des Weltraums ist enorm: Viele künstliche Erdsatelliten wurden mit R-7-Trägerraketen ins All geschossen, beginnend mit den allerersten, und der erste Mensch flog ins All.
Die Entstehungsgeschichte der R-7-Rakete
Die Entstehungsgeschichte der Interkontinentalrakete R-7 begann lange vor ihrem ersten Start - in den späten 1940er und frühen 1950er Jahren. In dieser Zeit wurde nach den Ergebnissen der Entwicklung der einstufigen ballistischen Raketen R-1, R-2, R-3 und R-5, die von dem herausragenden sowjetischen Konstrukteur Sergei Pavlovich Korolev geleitet wurden, klar, dass in die Zukunft, um das Territorium eines potentiellen Feindes zu erreichen, einen deutlich mächtigeren Verbund einer mehrstufigen Rakete, die Idee zu schaffen, die zuvor von dem berühmten russischen Kosmonautik-Theoretiker Konstantin Tsiolkovsky geäußert wurde.
Bereits 1947 organisierte Mikhail Tikhonravov eine separate Gruppe am Forschungsinstitut für Artilleriewissenschaften, die damit begann, systematische Studien über die Möglichkeit der Entwicklung von ballistischen (mehrstufigen) Verbundraketen durchzuführen. Nachdem Korolev die Ergebnisse dieser Gruppe untersucht hatte, beschloss er, einen Vorentwurf einer leistungsstarken mehrstufigen Rakete durchzuführen. Vorläufige Forschungen zur Entwicklung von Interkontinentalraketen begannen 1950: Am 4. Dezember 1950 wurde per Dekret des Ministerrats der UdSSR eine umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeit zum Thema "Studie der Perspektiven für die Schaffung verschiedener" Arten von RDDs mit einer Flugreichweite von 5-10 Tausend Kilometern und einem Gefechtskopfgewicht von 1 bis 10 Tonnen." … Und am 20. Mai 1954 wurde ein weiterer Regierungserlass erlassen, der dem OKB-1 offiziell die Aufgabe stellte, eine ballistische Rakete zu entwickeln, die eine thermonukleare Ladung in interkontinentaler Reichweite tragen konnte.
Parallel dazu entstanden bei OKB-456 neue leistungsstarke Triebwerke für die R-7-Rakete, die Arbeiten wurden von Valentin Glushko betreut. Das Steuerungssystem für die Rakete wurde von Nikolai Pilyugin und Boris Petrov entworfen, der Startkomplex wurde von Vladimir Barmin entworfen. An der Arbeit waren auch andere Organisationen beteiligt. Gleichzeitig sprach das Land den Bau eines neuen Testgeländes für ballistische Interkontinentalraketen an. Im Februar 1955 wurde ein weiterer Erlass der Regierung der UdSSR über den Baubeginn des Testgeländes erlassen, das als 5. Forschungs- und Testgelände des Verteidigungsministeriums (NIIP-5) bezeichnet wurde. Es wurde beschlossen, das Polygon im Bereich des Dorfes Baikonur und der Kreuzung Tyura-Tam (Kasachstan) zu bauen, später ging es in die Geschichte ein und ist bis heute genau als Baikonur bekannt. Das Kosmodrom wurde als streng geheime Anlage gebaut, der Startkomplex für die neuen R-7-Raketen war im April 1957 fertig.
Das Design der R-7-Rakete wurde im Juli 1954 abgeschlossen und bereits am 20. November desselben Jahres wurde der Bau der Rakete vom Ministerrat der UdSSR offiziell genehmigt. Anfang 1957 war die erste sowjetische Interkontinentalrakete zum Testen bereit. Ab Mitte Mai 1957 wurde die erste Testreihe der neuen Rakete durchgeführt, die gravierende Konstruktionsfehler zeigte. Am 15. Mai 1957 wurde der erste Start der Interkontinentalrakete R-7 durchgeführt. Nach visuellen Beobachtungen verlief der Flug der Rakete normal, aber dann machten sich Veränderungen in der Flamme der Abgase der Triebwerke im Heckraum bemerkbar. Später, nach der Verarbeitung der Telemetrie, wurde festgestellt, dass in einem der Seitenblöcke ein Feuer ausgebrochen war. Nach 98 Sekunden kontrollierten Fluges wegen Schubverlustes wurde diese Einheit abgetrennt, woraufhin der Befehl zum Abschalten der Raketentriebwerke folgte. Unfallursache war ein Leck in der Kraftstoffleitung.
Der nächste Stapellauf, der für den 11. Juni 1957 geplant war, fand wegen einer Fehlfunktion der Zentraleinheitsmotoren nicht statt. Mehrere Versuche, die Raketentriebwerke zu starten, führten zu nichts, woraufhin die Automatik einen Notabschaltbefehl ausgab. Die Testleitung beschloss, den Treibstoff abzulassen und die R-7-Interkontinentalrakete vom Startplatz zu entfernen. Am 12. Juli 1957 konnte die R-7-Rakete abheben, aber bei 33 Sekunden Flugstabilität ging die Rakete verloren und die Rakete begann von der angegebenen Flugbahn abzuweichen. Unfallursache war diesmal ein Kurzschluss am Körper der Steuersignalkreise des Integrators entlang des Dreh- und Nickkanals.
Erst der vierte Start der neuen Rakete, der am 21. August 1957 stattfand, wurde als erfolgreich anerkannt, die Rakete konnte erstmals das Zielgebiet erreichen. Die Rakete wurde von Baikonur aus gestartet, den aktiven Abschnitt der Flugbahn ausgearbeitet, wonach der Kopf der Rakete einen bestimmten Platz der Halbinsel Kamtschatka (Kura-Raketenbereich) traf. Aber auch bei diesem vierten Start lief nicht alles glatt. Der Hauptnachteil des Starts war die Zerstörung des Kopfes der Rakete in den dichten Schichten der Atmosphäre auf dem absteigenden Teil ihrer Flugbahn. Die Telemetriekommunikation mit der Rakete ging 15-20 Sekunden vor der geschätzten Zeit zum Erreichen der Erdoberfläche verloren. Die Analyse der gefallenen Strukturelemente des R-7-Raketensprengkopfes ermöglichte es, festzustellen, dass die Zerstörung von der Spitze des Sprengkopfes aus begann, und gleichzeitig das Ausmaß der Verschleppung seiner Hitzeschutzbeschichtung zu klären. Die erhaltenen Informationen ermöglichten es, die Dokumentation für den Raketensprengkopf fertigzustellen, die Festigkeits- und Konstruktionsberechnungen, das Layout zu klären und auch so schnell wie möglich eine neue Rakete für den nächsten Start herzustellen. Zur gleichen Zeit erschienen am 27. August 1957 in der sowjetischen Presse Nachrichten über den erfolgreichen Test einer mehrstufigen Ultra-Langstrecken-Rakete in der Sowjetunion.
Die positiven Ergebnisse des Fluges der ersten sowjetischen Interkontinentalrakete R-7 im aktiven Abschnitt der Flugbahn ermöglichten es, mit dieser Rakete am 4. Oktober und 3. November desselben Jahres die ersten künstlichen Erdsatelliten in der Geschichte der Menschheit zu starten. Ursprünglich als Kampfrakete entwickelt, verfügte die R-7 über die notwendigen Energiekapazitäten, die es ermöglichten, mit ihr eine erhebliche Nutzlastmasse in den Weltraum (in eine erdnahe Umlaufbahn) zu schießen, was durch den Start der ersten sowjetischen Satelliten.
Basierend auf den Ergebnissen von 6 Teststarts der R-7-Interkontinentalrakete wurde der Gefechtskopf erheblich modifiziert (tatsächlich durch einen neuen ersetzt), das Gefechtskopf-Trennsystem wurde überarbeitet und es wurden auch Schlitzantennen des Telemetriesystems verwendet. Am 29. März 1958 erfolgte der erste Start, der vollständig erfolgreich war (der Kopf der Rakete erreichte das Ziel ohne Zerstörung). Zur gleichen Zeit, in den Jahren 1958 und 1959, wurden die Flugtests der Rakete fortgesetzt, nach deren Ergebnissen alle neuen Änderungen an ihrem Design vorgenommen wurden. Infolgedessen wurde die R-7-Rakete durch die Resolution des Ministerrats der UdSSR und des Zentralkomitees der KPdSU Nr. 192-20 vom 20. Januar 1960 offiziell in Dienst gestellt.
Raketendesign R-7
Die ballistische Interkontinentalrakete R-7, die bei OKB-1 unter der Leitung von Chefdesigner Sergei Pavlovich Korolev (Chefdesigner Sergei Sergeevich Kryukov) entwickelt wurde, wurde nach dem sogenannten "Batch"-Schema gebaut. Die erste Stufe der Rakete bestand aus 4 Seitenblöcken, die jeweils eine Länge von 19 Metern und einen maximalen Durchmesser von 3 Metern aufwiesen. Die Seitenblöcke waren symmetrisch um den Mittelblock (die zweite Stufe der Rakete) herum angeordnet und durch den unteren und oberen Riemen der Stromanschlüsse mit ihm verbunden. Das Design der Raketenblöcke war das gleiche. Jeder von ihnen bestand aus einem Stützkegel, einem Kraftring, Kraftstofftanks, einem Heckfach und einem Antriebssystem. Alle Einheiten waren mit RD-107-Raketentriebwerken mit einem Pumpsystem zur Versorgung von Kraftstoffkomponenten ausgestattet. Dieser Motor wurde auf einem offenen Kreislauf gebaut und umfasste 6 Brennkammern. In diesem Fall wurden zwei Kammern als Steuerkammern verwendet. Das Raketentriebwerk RD-107 entwickelte einen Schub von 82 Tonnen an der Erdoberfläche.
Die zweite Stufe der Rakete (Zentralblock) umfasste ein Instrumentenfach, einen Treibstoff- und Oxidationsmitteltank, einen Leistungsring, ein Heckfach, einen Hauptmotor und 4 Lenkeinheiten. Auf der zweiten Stufe wurde der ZhRE-108 platziert, der im Design dem RD-107 ähnelte, sich jedoch in einer großen Anzahl von Lenkkammern unterschied. Dieses Triebwerk entwickelte 75 Tonnen Schub am Boden. Es wurde gleichzeitig mit den Triebwerken der ersten Stufe (sogar beim Start) eingeschaltet und arbeitete entsprechend länger als das Flüssigtreibstoff-Triebwerk der ersten Stufe. Die Markteinführung aller verfügbaren Triebwerke der ersten und zweiten Stufe gleich zu Beginn erfolgte aus dem Grund, dass die Schöpfer der Rakete zu dieser Zeit kein Vertrauen in die Möglichkeit einer zuverlässigen Zündung der Triebwerke der zweiten Stufe in großer Höhe hatten. Ein ähnliches Problem sahen sich dann amerikanische Konstrukteure, die an ihren Atlas-Interkontinentalraketen arbeiteten.
LPRE RD-107 im Memorial Museum of Kosmonautics in Moskau
Alle Triebwerke der ersten sowjetischen Interkontinentalrakete R-7 verwendeten Zweikomponententreibstoff: Treibstoff - Kerosin T-1, Oxidationsmittel - flüssiger Sauerstoff. Um die Turbopumpenaggregate von Raketentriebwerken anzutreiben, wurde heißes Gas verwendet, das im Gasgenerator während der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid gebildet wurde, und komprimierter Stickstoff wurde verwendet, um die Tanks unter Druck zu setzen. Um die gegebene Reichweite des Raketenflugs zu gewährleisten, wurde ein automatisches System zur Regelung der Betriebsmodi der Triebwerke sowie ein System zur synchronen Entleerung von Tanks (SOB) darauf platziert, wodurch die garantierte Kraftstoffversorgung reduziert werden konnte. Das Design und Layout der R-7-Rakete gewährleistete den Start aller ihrer Triebwerke zum Zeitpunkt des Starts mit speziellen Pyro-Zündvorrichtungen, die in jeder der 32 Brennkammern platziert wurden. Die Reiseraketentriebwerke dieser Rakete zeichneten sich für ihre Zeit durch sehr hohe Energie- und Masseneigenschaften aus und zeichneten sich auch durch ihre hohe Zuverlässigkeit aus.
Das Kontrollsystem der ballistischen Interkontinentalrakete R-7 wurde kombiniert. Das autonome Subsystem war für die Winkelstabilisierung und die Stabilisierung des Massenschwerpunkts verantwortlich, während sich die Rakete auf dem aktiven Teil der Flugbahn befand. Und das Subsystem der Funktechnik war dafür verantwortlich, die seitliche Bewegung des Massenschwerpunkts in der Endphase des aktiven Abschnitts der Flugbahn zu korrigieren und einen Befehl zum Abschalten der Triebwerke zu erteilen. Die ausführenden Organe des Flugkörperkontrollsystems waren Luftruder und Drehkammern der Lenktriebwerke.
Der Wert der R-7-Rakete bei der Eroberung des Weltraums
Die R-7, die viele einfach die "Sieben" nannten, wurde zum Stammvater einer ganzen Familie sowjetischer und russischer Trägerraketen. Sie wurden auf Basis der R-7 Interkontinentalraketen im Zuge eines tiefgreifenden und mehrstufigen Modernisierungsprozesses erstellt. Von 1958 bis heute werden alle Raketen der R-7-Familie von TsSKB-Progress (Samara) hergestellt.
Trägerraketen basierend auf R-7
Der Erfolg und damit die hohe Zuverlässigkeit des Designs der Rakete in Kombination mit einer ausreichend großen Leistung für Interkontinentalraketen ermöglichten den Einsatz als Trägerrakete. Bereits während des Betriebs der R-7 in dieser Funktion wurden einige Mängel festgestellt, ein Prozess der schrittweisen Modernisierung fand statt, um die Masse der in die Umlaufbahn gebrachten Nutzlast, die Zuverlässigkeit und die Erweiterung des Aufgabenspektrums zu erhöhen, das von der Rakete. Die Trägerraketen dieser Familie haben das Weltraumzeitalter wirklich für die gesamte Menschheit geöffnet, mit ihrer Hilfe wurden unter anderem durchgeführt:
- Start des ersten künstlichen Satelliten in die Erdumlaufbahn;
- Start des ersten Satelliten mit einem Lebewesen an Bord in die Erdumlaufbahn (der Hundekosmonautin Laika);
- Start der ersten Raumsonde mit einem Mann an Bord in die Erdumlaufbahn (Yuri Gagarins Flug).
Die Zuverlässigkeit des Designs der von Korolev entwickelten R-7-Rakete ermöglichte die Entwicklung einer ganzen Familie von Trägerraketen: Vostok, Voskhod, Molniya, Sojus, Sojus-2 und deren verschiedenen Modifikationen. Darüber hinaus werden die neuesten von ihnen heute aktiv genutzt. Die Raketen der R-7-Familie sind zu den massivsten in der Geschichte geworden, die Anzahl ihrer Starts beträgt bereits etwa 2000, sie gelten auch als eine der zuverlässigsten der Welt. Bis heute wurden alle bemannten Starts der Sowjetunion und Russlands mit Trägerraketen dieser Familie durchgeführt. Derzeit betreiben Roskosmos und die Space Forces aktiv die Sojus-FG- und Sojus-2-Raketen dieser Familie.
Kopie von Gagarins "Wostok-1". Ausgestellt auf dem Territorium des Kosmonautenmuseums in Kaluga
