Человек обязательно полетит в космос. Сомневаться в этом не приходилось. 4 октября 1957 г. Первый искусственный спутник Земли открыл для человечества эру космоса, а уже в начале 1958 г. в КБ С. П. Королёва начальником группы по исследованию проблем полета человека в космос был назначен К. П. Феоктистов, будущий космонавт номер 8 (в мировой классификации – 12). Чтобы Военно-промышленная комиссия не «зарубила» проект, одновременно предлагались пилотируемый и беспилотный варианты корабля для фото- и визуальной военной разведки. (Спроектированный тогда беспилотный космический аппарат «Зенит» в разных модификациях работает до сих пор.)
16 февраля 1958 г. в США военный летчик Доналд Фаррел вышел из специальной кабины, пробыв в ней семь суток. Был завершен эксперимент, в котором создавалась обстановка, приближенная к условиям космического полета. Об этом стало известно в СССР: американцы готовятся к полету в космос человека. Тогда же в США начался отбор кандидатов в астронавты.
20 июня 1958 г. Совет национальной безопасности США утвердил «Космическую политику США», в которой выделялось такое направление космической деятельности, как пилотируемые полеты. В США первый суборбитальный полет (подскок) планировался на 26 апреля, а первый орбитальный полет – на 1 сентября 1960 г. Как и в случае с первым спутником, американцы шли практически шаг в шаг с советскими специалистами. Может быть, даже чуть опережали.
И вот тогда на имя Н. С. Хрущева из Академии медицинских наук поступает записка «Предложение о создании специализированного научного учреждения по медико-биологическим проблемам космических полетов», представленное А. Н. Бакулевым, В. В. Париным, В. Н. Черниговским и В. И. Яздовским в ЦК КПСС Н. С. Хрущеву. В записке говорилось: «В США исследования на людях применительно к условиям космического полета уже начаты в широком масштабе. Эти исследования в США проводит ряд военно-научных учреждений с привлечением целого ряда смежных научных учреждений». Вскоре С. П. Королёв и М. К. Тихонравов тоже пишут записку «Предварительные соображения о перспективных работах по освоению космического пространства», которая начинается мыслью, высказанной еще К. Э. Циолковским: «Околосолнечное пространство должно быть освоено и заселено Человечеством».
Эти две линии подготовки полета человека в космос – медицинская и техническая – продолжали сходиться. На государственный уровень выносится предложение о создании Института космической биологии и медицины АН СССР, а в конце 1958 г. С. П. Королёв подписал отчет «Материалы предварительной проработки вопроса создания спутника Земли с человеком на борту». Началась выдача технических заданий на разработку систем корабля и выпуск конструкторской документации. Наконец 22 мая 1959 г. было подписано постановление правительства по созданию корабля-спутника для полета человека в космос и определены основные исполнители (в решении задачи предполагалось участие 123 организаций), а к концу года выходит Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О развитии исследований по космическому пространству», в котором ставилась задача «осуществления первых полетов человека в космическом пространстве».
3 марта 1960 г. приказом министра обороны СССР вводится «Временное положение о кандидатах», призванных открыть новое, неизвестное еще поле профессиональной деятельности. В этом и других документах будущая профессия еще не называется «космонавт», используются термины «астронавт» и «пилот-астронавт» – явное влияние американской программы. 14 марта первые 12 отобранных кандидатов, назначенных на должности слушателей-космонавтов, приступили к подготовке.
Работали тогда быстро, сейчас о таких темпах и мечтать не приходится. Каждый месяц брали новый рубеж. 15 мая 1960 г. в СССР был запущен первый из серии беспилотный корабль, который впоследствии, когда в него сядет человек, получит название «Восток». Через месяц Д. Ф. Устинов, К. А. Вершинин, М. В. Келдыш вносят в ЦК КПСС предложения о подготовке полета человека в космическое пространство. В августе Совет Министров СССР принимает совершенно секретное постановление «О подготовке полета человека в космическое пространство». В тот же день утверждается «Положение о космонавтах».
Через месяц с небольшим, 10 сентября 1960 г., Д. Ф. Устинов, Р. Я. Малиновский, М. В. Келдыш, С. П. Королёв, В. П. Глушко, В. П. Бармин и другие – всего 16 подписей – направляют в ЦК КПСС совместную записку со своим видением этого проекта. Авторы записки заключают: «Просим одобрить наши предложения первого полета человека в космическое пространство на корабле-спутнике как задачу особого значения». К этому времени уже было понятно, что сроки, намеченные американцами, срываются, и появлялась надежда опередить их. В записке указывалось: «Осуществить полет человека в космическом пространстве в декабре 1960 г.». Но жизнь поправила и американских, и советских конструкторов – технически все оказалось гораздо сложнее.
Наступил 1961 г., и счет в этой космической гонке пошел буквально на дни. 17-18 января 1961 г. шесть будущих космонавтов, включая Гагарина, сдали экзамены «на отлично». Комиссия рекомендовала очередность полетов. Первым назван Гагарин. Следующие: Титов, Нелюбов, Николаев, Быковский, Попович. 25 января все шестеро приказом главкома ВВС были назначены на должности космонавтов. Им была присвоена квалификация «космонавт ВВС». 20 февраля они приступили к занятиям на заводе «Звезда» по изучению скафандров, кресла, носимого аварийного запаса. Индивидуальные скафандры успели сделать только для первой тройки космонавтов. 2 марта Королёв и его инженеры отредактировали недавно написанную «Инструкцию космонавту».
Возникла дилемма: первыми запустить человека в космос или запустить человека в космос с приемлемым уровнем надежности. Как найти компромисс? Ответственность взял на себя С. П. Королёв. Он установил правило: «Два успешных беспилотных пуска и отправляем человека». Эта формула лишь звучит просто, но существенно меняет соотношение «успех/неудача». В те времена количественные методы расчета надежности в ракетной технике только начинали применяться. Доминировал другой подход: если соблюдены все правила принятой технологии, то изделие надежно, насколько это возможно. Такой логики придерживался и С. П. Королёв, хотя против требования численных оценок не возражал. Для расчета надежности при испытании ракет в период с 1957 по 1960 г. использовалась случайная величина, которая описывает число успехов в n независимых испытаний с двумя исходами – «успех» и «неудача», в которых вероятность успеха в отдельном испытании равна р (и, соответственно, вероятность неудачи равна 1 – р). При первых пусках ракет, которые в большинстве своем заканчивались неудачей (естественное событие при испытании любой принципиально новой техники), требовалось большое число испытаний (пусков). А правило С. П. Королёва в переводе на математический язык означало переход к другому распределению случайных событий (отрицательному биномиальному распределению). Если n – целое, то случайная величина с таким распределением описывает число испытаний, проведенных до достижения ровно n успехов. По правилу С. П. Королёва n = 2. От выбора функции распределения отказов (неудач) зависит оценка надежности. Статистики ракетных испытаний, которая позволила бы правильно определить, при каких условиях возникает то или другое распределение, еще не было. Распределение, которое интуитивно выбрал С. П. Королёв, совершенно и не думая о математике, очень несимметричное, с длинным «хвостом», который говорит о том, что хотя сначала успех наступит быстро, но потом будет много неудач. Иначе говоря, реальная надежность ниже рассчитанной.
Пуск беспилотного корабля с манекеном «Иваном Ивановичем», собакой Чернушкой и почти удачным возвращением состоялся 9 марта 1961 г. Полет и приземление прошли в штатном режиме. Правда, при спуске не разделились спускаемый аппарат и приборно-агрегатный отсек, следствием чего оказался значительный перелет. Однако Чернушка оказалась жива, и было решено считать полет успешным. Следующий пуск планировался в том же месяце.
Тем временем подготовка к пилотируемому космическому полету шла полным ходом. 13 марта на совещании у главкома ВВС было решено дать космонавту перед полетом запечатанный в конверте код-шифр логического замка, дающего доступ к ручному управлению посадкой. Через неделю все шестеро космонавтов под руководством К. П. Феоктистова изучали возможность посадки корабля на разных витках полета, если после первого витка посадка не состоится. Все места посадок и соответствующие точки включения тормозной двигательной установки нанесли на полетную карту. В тот же день участники подготовки отработали план переговоров космонавта с Землей. 23 марта находящиеся на полигоне космонавты узнали страшную новость: в барокамере погиб слушатель Отряда космонавтов В. В. Бондаренко. Но, тем не менее, на следующий день на полигоне Ю. А. Гагарин и Г. С. Титов провели репетицию пилотируемого пуска.
И вот 25 марта успешно прошли пуск и возвращение беспилотного корабля с манекеном и собакой Звездочкой (ее настоящее имя Удача, но Юрий Гагарин накануне полета дал ей новое имя). Отсеки опять не разделились. И все же Звездочка не зря была Удачей, она не пострадала. И этот пуск признали вторым успешным беспилотным. Правило С. П. Королёва было выполнено. Но по существу ситуация становилась острее. Ю. А. Гагарин был первым человеком, отправлявшимся в космос. Предстоял первый пилотируемый полет, его, строго говоря, уже нельзя рассматривать в ряду других. Частный случай использованного распределения с n = 1 называется геометрическим распределением. Вероятность отказа (неуспеха) при геометрическом распределении еще выше. Следовательно, оценка надежности, сделанная разработчиками, оказалась еще более завышенной.
Нельзя упрекать конструкторов в том, что они не произвели перерасчет надежности пуска, исходя из «правила Королёва». Пилотируемый полет означает, что теперь в рассмотрение попадает цена жизни человека. Математическая теория риска, учитывающая ее, появится только через десятилетия («риск» – совокупность значения некоторого ущерба, включающего и цену жизни человека, и его вероятности). Было понятно, что сделанный расчет надежности очень условен. Поэтому прибегли к обычному приему распределения ответственности. 29 марта все члены Государственной комиссии, будучи опрошенными персонально (не поднятием руки), высказались за полет. В тот же день под председательством Д. Ф. Устинова состоялось заседание Военно-промышленной комиссии, которая решила следующий пуск сделать пилотируемым, несмотря на недоработки. Так, не смог пройти испытания на продолжительную работу поглотитель влаги. Не успели испытать носимый аварийный запас (НАЗ) и подвесную систему при посадке на воду. Не смогли добиться нормальной работы газоанализатора. Это означало, что у первого космонавта могли возникнуть проблемы при посадке на воду, но ведь они могли возникнуть уже после возвращения на планету. Газоанализатор при одновитковом полете тоже не был критической системой. Все это укладывалось в приблизительность сделанной оценки надежности. Запуск наметили осуществить между 10 и 20 апреля.
3 апреля 1961 г. под грифом «Строго секретно. Особая папка» вышло постановление Президиума ЦК КПСС «О запуске космического корабля-спутника». В нем было дано разрешение на отправку в космос человека. Гагарин, Титов и Нелюбов записали свои предстартовые речи, отредактированные Н. П. Каманиным, на магнитофон.
4 апреля главком ВВС К. А. Вершинин подписал полетные удостоверения Гагарину, Титову и Нелюбову.
5 апреля советские космонавты и специалисты вылетели на космодром. Космонавты летели разными самолетами: на одном Гагарин, Нелюбов и Попович, на другом – Титов, Николаев, Быковский. Эта традиция, цель которой – в случае несчастья сохранить один из экипажей, чтобы не срывать полет, соблюдается до сих пор.
6 апреля на закрытом заседании Государственной комиссии по готовности корабля и ракеты-носителя было принято решение произвести запуск 11 или 12 апреля 1961 г. С. П. Королёв, М. В. Келдыш и Н. П. Каманин утвердили задание космонавту на одновитковый полет.
7 апреля Гагарин, Титов и Нелюбов провели занятия по ручному спуску.
8 апреля Госкомиссия утвердила первым пилотом Юрия Гагарина, а Германа Титова – запасным, вторым запасным – Григория Нелюбова, но сами космонавты официально еще ничего не знали.
9 апреля космонавты отдыхали.
10 апреля Н. П. Каманин сообщил им о назначении первого космонавта планеты.