Jak nacpat hranatý kolík do kulatého otvoru – zní to jako zaběhlé klišé z ordinací psychologů, ale zhruba v těchto intencích se nesl úkol postavený před konstruktéry, kteří měli na starost přepracování lodi Vostok na loď Voschod. Pod dohledem Konstantina Feoktistova se do práce pustili vedoucí konstruktér Jevgenij Frolov a jeho tým. Frolov byl vedoucím konstruktérem Vostoků, přičemž toto žezlo převzal po Olegu Ivanovském. Vostok tím pádem znal zcela dokonale a věděl, kde jsou skryté rezervy, z nichž je možno při přestavbě čerpat. V tomto případě to bylo opravdu třeba, protože potenciál původní lodi 3KA měl být konverzí na Voschod vyčerpán téměř do krajnosti. Navíc termíny byly extrémně šibeniční, proto muselo všechno ostatní ustoupit stranou. Téměř zcela se tak zastavily práce na nové lodi, která již v té době nesla název Sojuz. Heslem dne bylo – všechno pro Voschod!

Pod kapotou 3KV

Během prvního kvartálu 1964 se na konstrukčních prknech začal rodit nový stroj s označením 3KV. Jak sám název napovídá, jako základ byla použita loď 3KA Vostok. Při pohledu zvnějšku bylo rozdílů nemnoho, nicméně po nahlédnutí „pod sukně“ bylo evidentní, že si konstruktéři svou mzdu poměrně těžce vydřeli. S původním Vostokem zůstal zachován nejen vnější tvar, ale i některé systémy, jako například tepelný štít, systém řízení lodě nebo brzdicí motor TDU-1. V některých ohledech se ovšem oba stroje od sebe značně lišily.

Nový musel být především přistávací systém. Zatímco u původního Vostoku návratová kabina disponovala jedním hlavním padákem (za záložní byl považován osobní padák kosmonauta, který měl mimochodem také vlastní záložní vrchlík), zvýšená hmotnost 3KV a fakt, že kosmonauti měli přistání absolvovat uvnitř kabiny, si vyžádala příslušné změny. Vrchlík již nebyl jeden, ale rovnou dva. Ovšem tato padáková soustava již neměla žádnou redundanci. Zakomponování záložního padáku by příliš zvyšovalo hmotnost, nehledě k tomu, že pro něj v návratové kabině jednoduše nebylo místo.

Pod dvěma vrchlíky se kabina snášela dolů rychlostí 5-7 m/s. Pokud by v této rychlosti udeřila o zem, mohlo by to vést ke zranění kosmonautů. Proto byl využit systém měkkého přistání, jenž byl rozpracováván pro modernizované Vostoky. Na padákovém závěsu byl umístěn motorek na tuhé pohonné látky, jenž měl bezprostředně před dopadem zvolnit rychlost klesání na 2-4 m/s, což mělo za důsledek snížení krátkodobého násobku přetížení při dosednutí na zcela bez problémů zvládnutelných 4-5 g. Motorek se čtyřmi tryskami byl aktivován pomocí kontaktní tyče, která se vysouvala ze dna kabiny při vypuštění hlavních padáků. Podle různých zdrojů měla tyč délku 1,2 až 3 metry, každopádně princip jejího fungování je jednoduchý: dotykem se zemí se spojí elektrický kontakt, který vyšle signál k iniciátoru motorku.

Ovšem i při využití tohoto systému mohou nastat situace, kdy bylo zapotřebí ochránit těla kosmonautů. V prvním plánu každého napadne selhání motorku měkkého přistání. V takovém případě mohly krátkodobé násobky přetížení dosáhnout až 70 g v průběhu 0,03 sekundy. A i v případě, že by motorek fungoval podle předpokladů, přistání v místech s vysokou nadmořskou výškou, roztočení padáku nebo snos bočním větrem mohl mít za následek vyšší úroveň krátkodobého přetížení, než by bylo záhodno. Pro tyto případy tady byl Elbrus.

Elbrus byl název pro speciální křeslo vyvinuté továrnou 918. Tento podnik byl výrobcem skafandrů a katapultážních křesel pro Vostoky, proto bylo logické že se na kolektiv pod vedením Gaje Severina obrátili pracovníci OKB-1 se žádostí o vývoj křesel, jež by dokázala případné rázy tlumit a zajistit tak bezpečnost kosmonautů. Severinovi lidé nakonec přišli s velmi zajímavým výsledkem své práce – křeslem, které pomáhalo zvládat rázy při přistání pomocí několika způsobů současně.

Prvním z nich byl takzvaný „ložement“ neboli anatomická vložka. Při testech vyšlo najevo, že tělo zvládá jak dlouhodobé, tak krátkodobé přetížení lépe, pokud leží na relativně pevném povrchu, který pokud možno kopíruje anatomii zadní části trupu. Proto byl do kovové konstrukce křesla vkládán právě ložement. Ten byl vyroben z litého tuhého polyuretanu pokrytého centimetrovou vrstvou měkké polyuretanové pěny. Ložement byl vyráběn každému kosmonautovi na míru ze sádrového odlitku jeho těla. Ložementy jsou v ruských Sojuzech používány dosud a pro zahraniční kosmonauty je právě odlévání formy ze sádry jedním z nejkurióznějších zážitků během přípravy na let.

Ovšem samotný ložement by zdaleka nebyl dostatečný k tlumení nárazu, proto křeslo navíc disponovalo jednorázovými amortizátory. Ty fungovaly na principu roztahování duralového tubusu tvořeného osmi obroučkami ocelovým konusem. Ony obroučky byly místo jednolitého tubusu použity proto, aby nemohlo dojít k situaci, kdy by se v důsledku defektu materiálu tubus roztrhnul. Pokud by pro materiálový defekt selhala jedna obroučka, nemělo by to na funkci amortizátoru vliv. Pracovní chod amortizátoru činil 24 centimetrů, 1 centimetr navíc pak figuroval jako rezerva.

Ideální průběh přistání měl vyhlížet následujícím způsobem: kolem výšky 4 500 – 5 000 metrů a při rychlosti klesání zhruba 180 m/s barorelé vydalo signál k odstřelení příklopu padákového kontejneru a malý výtažný padáček vytáhnul brzdicí padák. Ten snížil rychlost kabiny tak, aby na výšce 2 500 metrů činila 60 m/s. V ten moment byl stejným relé vydán další signál, kterým se oddělil brzdicí padák a byly vytaženy dva vrchlíky hlavního padáku. Ten pak zajistil další snížení rychlosti na oněch 5-7 m/s. Těsně nad zemí se pak kontaktem z tyčového senzoru, který se vysunul ze dna kabiny, zažehl motorek měkkého přistání. Ten v ideálním případě snížil rychlost klesání na hodnotu blížící se nule. Pakliže se tak nestalo, byla v záloze zmíněná křesla Elbrus.

Velmi důležitou otázkou byla redundance brzdicího motoru TDU-1. Při letech na vysoké oběžné dráhy nebylo myslitelné, aby nebyl tento motor nijak zálohován. Proto konstruktéři na přední část návratové kabiny přidali motor na tuhé pohonné látky o hmotnosti 145 kg, který měl zaručit bezpečný návrat na Zemi i při selhání TDU. I tak ale plánovači nehodlali riskovat a volili trajektorie u letů Voschodů tak, aby jejich perigeum leželo zhruba ve výšce 180 km. I v případě selhání obou motorů tak bylo zaručeno přirozené opadání dráhy se samovolným vstupem do atmosféry zhruba tři dny po startu.

Na konci záložního motoru našel své místo další nový prvek, kterým byly tři komplety iontových senzorů. Ty patřily k orientačnímu systému lodi a pomocí nich konstruktéři doufali vyřešit jednu ze slabin původních Vostoků. Vostoky totiž nemohly přistávat v libovolnou část dne, ale brzdicí zážeh musel být proveden pouze tehdy, když se Slunce nacházelo nad místním horizontem. Bylo to dáno tím, že Vostoky měly de facto pouze jeden automatický systém orientace, který využíval slunečního senzoru. Že tento fakt poměrně značně komplikoval výběr startovních a přistávacích „oken“, asi není třeba vysvětlovat. Iontové senzory měly detekovat směr proudu iontů, které se nacházejí ve vrchních vrstvách atmosféry, a které do senzorů při pohybu lodi narážely. Právě směr, odkud do „lovušky“, tedy „pastičky“ přicházelo největší množství iontů, byl ten, kterým Voschod letěl. Nezávisle na poloze Slunce mohl nyní řídicí systém lodi loď orientovat k nutným operacím. Přestože u následující generace kosmických lodí, kterou byly stroje 7K „Sojuz“, byly tyto senzory poměrně problematické, u Voschodů měly podle všeho fungovat velmi dobře.

Vraťme se ale ještě k interiéru. Ten doznal změn nejen co se usazení posádky týče. Vzhledem k otočení orientace křesel kosmonautů bylo nutné také příslušně adaptovat ovládací a zobrazovací prvky. Jak již bylo řečeno v minulém dílu, ovládací páčka, kterou měl velitel upravovat polohu lodě v prostoru, byla víceméně totožná jako u Vostoků. Její umístění bylo lehce pozměněno s tím, že byla vysunuta více směrem ke vstupnímu průlezu tak, aby se velitel ze své pozice v pravém křesle nemusel příliš natahovat. Její orientace vzhledem ke kabině však byla stejná.

Bylo to v důsledku zachování původního umístění průzoru s orientátorem Vzor. Ten nebylo z principu možné přemístit, z čehož vyplývaly nutné kompromisy ohledně ručního ovládání Voschodu. Velitel se nyní pro získání nerušeného výhledu skrze Vzor musel vyhnout horní částí trupu z opěrky křesla směrem do osy kabiny, otočit hlavu doleva a následně orientovat loď pomocí zmíněné páčky. Během výcviku však kosmonauti přišli na to, že tento přístup není příliš spolehlivý. Nejvýhodnějším způsobem podle nich byl ten, kdy se velitel položil napříč křesly zhruba do polohy, jakou měli piloti původních Vostoků, a ostatní jej po nezbytně nutnou dobu přidržovali a stabilizovali. Jak tuto operaci dokázaly posádky v neskutečně stísněném prostoru kabiny zvládnout, je autorovi záhadou. Faktem však je, že tento způsob byl nakonec skutečně využit.

Změna postavení křesel s sebou také nesla nutnou změnu ovládacího pultu, pomocí něhož kosmonauti ovládali důležité systémy. Tento pult byl původně u Vostoků umístěn po levé ruce kosmonauta, nyní se přestěhoval na strop, nad křeslo velitele. Protože se změnila jeho orientace o 180°, bylo nutné přemístit ovládací prvky ručního spouštění motoru a dalších na opačnou stranu, takže se nyní nacházely na pravém boku panelu. Navíc k původním ovládacím prvkům přibyly nové přepínače, které reflektovaly změny v konstrukci lodě. Své místo zde tedy našel volič, kterým bylo možné určit, který motor bude ovládán (TDU-1, nebo záložní motor), přepínač systému orientace (tedy sluneční senzor, nebo iontový senzor), přibyl také přepínač, kterým bylo možné odstřelit padákový závěs v případě, že by po přistání hrozilo, že padák bude silným větrem znovu nalit a bude vláčet kabinu po zemi.

Dílčích změn doznal také hlavní přístrojový panel nad průzorem s orientátorem Vzor. Jeho podoba se měnila de facto s každým kusem Vostoku, nyní byla například použita vylepšená generace „globusu“, tedy velmi šikovného přístroje z dílny konstruktéra Darevského, vedoucího laboratoře číslo 47 v rámci LII (Leteckého výzkumného ústavu). Globus ukazoval kosmonautovi momentální polohu lodi nad zemským povrchem, eventuálně v alternativním módu místo přistání v případě, že by byl v daný okamžik zažehnut brzdicí motor. Mimochodem – onen globus se (samozřejmě v inovovaných verzích) používal až do osmdesátých let na lodích Sojuz až do verze Sojuz T, kde jej nahradil elektronický displej.

Výrazně inovován byl také televizní systém Topaz. U Vostoků měl systém Topaz-10 obnovovací frekvenci 10 snímků za sekundu. Nový Topaz-25M zvýšil frekvenci na 25 snímků/s. Navíc na Voschodu přibyly kamery, ke dvěma kusům v kokpitu byl přidán jeden na vnějším plášti přístrojového úseku. Záběry z vnější kamery byly zobrazovány na malé obrazovce před kosmonauty. Ony záběry mohly být také souběžně přenášeny na pozemní sledovací stanice. Obrazovka navíc sloužila jako displej pro iontový orientační systém.

Ovšem úpravami samotné lodě to nekončilo. Voschod měl mít o několik metráků více než Vostoky, a to bylo na starou dobrou raketu 8K78K příliš. Tedy přesněji – bylo to příliš na třetí stupeň. U Vostoků byl používán stupeň označovaný jako „Je (ruské měkké E)“ s motorem RD-109 z dílny Semjona Kosberga. Motor poskytoval tah 54,5 kN ve vakuu a měl specifický impuls 323,5 s. Tyto výkony nemohly v žádném případě stačit na přibližně 5,5 tun vážící těleso.

Hlavní konstruktér Koroljov se proto spolu s Kosbergem obrátili k motoru RD-0107. Tento motor měl zajímavou historii. Zpočátku byl pod označením RD-0106 vyvinut pro druhý stupeň mezikontinentální balistické rakety R-9 (v kódu NATO SS-8). Pracoval s kerosinem a kapalným kyslíkem a s tahem 298 kN byl velmi výkonnou pohonnou jednotkou. Po mírných úpravách, zejména ohledně delší doby trvání zážehu, byl motor pod označením RD-0107 použit také pro třetí stupeň čtyřstupňového nosiče Molnija, pomocí které byly vypouštěny těžké meziplanetární sondy k Měsíci, Venuši a Marsu.

Blok „I“ z nosiče Molnija byl delší (měřil 7,15 metrů oproti 2,98 metru u Vostoku) a díky svému motoru zhruba pětkrát silnější než starý stupeň „Je“ pro Vostoky. Proto byl převzat jako základ třetího stupně pro novou loď Voschod. U motoru byly provedeny jisté úpravy zejména ohledně spolehlivosti, podle dnešních zvyklostí bychom řekli, že byl „certifikován pro lety s posádkou“. Celý blok „I“ byl zesílen a oproti původnímu vzoru doznal změn i systém tlakování nádrží, jenž nyní využíval levnější dusík místo hélia.

Lehce modifikovány směrem k vyššímu výkonu byly také motory prvního a druhého stupně. Vzhledem k tomu, že stroj měl vynášet těžší náklady, než tomu bylo v minulosti, panovaly mimo jiné obavy z toho, zda stávající systém oddělení čtyř bloků prvního stupně bude dostačující a zda v důsledku pomaleji akcelerujícího centrálního stupně bezprostředně po rozdělení nebude hrozit náraz „bokovušek“ do jeho spodní části. Proto byla do palivových nádrží všech čtyř bloků prvního stupně přidána druhá sada doplňkových propulsních ventilů pod úhlem 45° vzhledem k ose bloku. Ty měly zaručit, že bokovušky se oddělí bezpečně a do odlétajícího centrálního bloku opětovně nenarazí. Celý nosič dostal označení 11A57. Oproti Vostokům vyrostl o šest metrů a co se startovní hmotnosti týče „přibral“ přibližně o 18 tun.

Nosič 11A57 samozřejmě nesloužil pouze k vynášení Voschodů. S jeho pomocí byly mimo jiné vypouštěny i družice řady Zenit-4. První start proběhl 16. listopadu 1963, kdy raketa vyvezla na oběžnou dráhu špionážní družici Zenit-4, oficiálně označenou jako Kosmos-22. I díky zapojení do programu Zenit měla tato raketa poměrně dlouhou kariéru. Naposledy se vznesla 29. června 1976 a na konto si celkově připsala 299 startů, z toho 14 skončilo neúspěchem. Do všeobecného povědomí se však nezapsala pod označením 11A57, nýbrž podle drahocenného nákladu, který vynášela pouze dvakrát. Tím nákladem byly lodě Voschod, na jejichž palubách se v okamžik startu nacházeli lidé. À propos – lidé, jejichž výběr by vydal na několik dílů tohoto seriálu…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Frolov-evgenij-aleksandrovich2.jpg
https://warspot-asset.s3.amazonaws.com/articles/pictures/000/099/632/content/ris-_04-adef168434433e31f395b878b2f1f8cb.jpg (kredit: Roskosmos)
https://warspot-asset.s3.amazonaws.com/articles/pictures/000/099/642/content/ris-_08-be31807eafb1c24ce709eb1ee4a54ad4.jpg (kredit: Roskosmos)
https://warspot.ru/20569-neveroyatnyy-voshod/images?name=%2F000%2F099%2F631%2Fcontent%2Fris-_03-bfe33789578b4d7258b4ce42eec1986c.jpg (kredit: Roskosmos)
https://i0.wp.com/www.drewexmachina.com/wp-content/uploads/2014/10/Voskhod_1_005.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Voshod-rocket.jpg