Р-7 (читается «Эр-семь», разг. «Семёрка»; индекс ГРАУ — 8К71) — двухступенчатая межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) с отделяющейся головной частью массой 3 тонны и дальностью полёта 8 тыс. км. Первая успешно испытанная МБР в мире, 21 августа 1957 года доставившая груз на дальность около 6500 км. Крупнейшая тогда ракета в мире и вторая МБР, после американской SM-65D Atlas, на вооружении.
Модификация Р-7А (8К74) с увеличенной до 11 тыс. км дальностью состояла на вооружении РВСН СССР с 20 января 1960 по конец 1968 года. Обозначение НАТО — SS-6 Sapwood.
На основе МБР создано самое многочисленное в истории семейство ракет космического назначения, внёсших основополагающий вклад в освоение космоса: запущены многие спутники Земли, начиная с первого Спутника-1, и значительная часть космонавтов, начиная с первого космонавта Земли Ю. А. Гагарина, первые межпланетные исследовательские аппараты. Ныне это семейство называют ракетами среднего класса Союз.
История разработки
Предварительные изыскания по созданию межконтинентальной баллистической ракеты начались в 1950 году: 4 декабря 1950 года Постановлением Совета Министров СССР была задана комплексная поисковая НИР по теме Н3 «Исследование перспектив создания РДД различных типов с дальностью полёта 5—10 тыс. км с массой боевой части 1—10 т».
К работе привлекались ОКБ-456 (В. П. Глушко), НИИ-885 (М. С. Рязанский, Н. А. Пилюгин), НИИ-3 (В. К. Шебанин), НИИ-4 (А. И. Соколов), ЦИАМ, ЦАГИ (А. А. Дородницын, В. В. Струминский), НИИ-6 (Воротов), НИИ-125 (Б. П. Жуков), НИИ-137 (В. А. Костров) и НИИ-504 (С. И. Карпов), НИИ-10 (В. И. Кузнецов) и НИИ-49 (Н. А. Чарин), математический институт им. А. Н. Стеклова (М. В. Келдыш), завод № 586 и др. При выполнении темы был исследован широкий круг проблемных, в то время, вопросов и намечены пути их решения, доказана принципиальная возможность создания составных баллистических ракет, работающих на компонентах топлива «жидкий кислород — керосин», с полезным грузом 3—5 т. Был проведён детальный выбор схемы ракеты, её оптимальных параметров, числа ступеней, начальной массы, тяги двигателей и других характеристик.
В 1953 году была осуществлена разработка эскизного проекта двухступенчатой баллистической ракеты дальнего действия массой до 170 т с отделяющейся головной частью массой 3 т на дальность 8 тыс. км. В 1954 году эскизный проект был закончен. Впервые в истории развития эскизного проектирования фирмы Сергея Павловича Королёва был создан том, получивший номер том № 14. Этот том был разработан под руководством Аркадия Ильича Осташева и посвящён организации испытаний ракеты.
В октябре 1953 года по указанию заместителя Председателя Совета Министров СССР В. А. Малышева масса головной части должна была быть увеличена до 5,5 т при сохранении дальности полёта, в связи с чем потребовалась серьёзная переработка проекта (так как с головной частью такой массы спроектированная ракета могла обеспечить дальность 5,5 тыс. км).
20 мая 1954 года было принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании баллистической ракеты межконтинентальной дальности. Работы были поручены ОКБ-1. Возглавлявший это бюро С. П. Королёв получил широкие полномочия на привлечение не только специалистов различных отраслей промышленности, но и на использование необходимых материальных ресурсов. Для отработки тактико-технических характеристик МБР, запуска искусственных спутников земли, выполнения научно-исследовательских и экспериментальных работ по тематике ракетно-космической техники, начиная с февраля 1955 года, был создан Научно-исследовательский испытательный полигон № 5 Министерства Обороны СССР (НИИП № 5 МО СССР) в Казахстане в районе железнодорожной станции Тюра-Там (ныне космодром Байконур).
1 марта 1956 года было принято Постановление Президиума ЦК КПСС «О дальней ракете Р-7»Президиум ЦК КПСС. 1954—1964. Черновые протокольные записи заседаний. Стенограммы. Постановления. Т. 2: Постановления. 1954—1958/ Гл. ред. А. А. Фурсенко. М.: «Российская политическая энциклопедия» (РОССПЭН), 2006. 1120 с.: 1. Принять к сведению сообщение главных конструкторов дальней ракеты Р-7 и министра оборонной промышленности СССР, что ими будет обеспечен пуск дальней ракеты Р-7 в текущем году. 2. Поручить тт. Сабурову, Хруничеву, Устинову, Рябикову, Калмыкову, Носенко и Неделину в недельный срок составить график работ по обеспечению пуска дальней ракеты Р-7 в текущем году и рассмотреть необходимые меры помощи организациям, работающим по указанной ракете. 3. Поручить тт. Сабурову, Устинову, Калмыкову, Фурцевой, Носенко и Рябикову в недельный срок изыскать площади для размещения научно-исследовательского института гироскопической стабилизации за счёт вывода организаций, пребывание которых в г. Москве не вызывается необходимостью. 4. Поручить т. Первухину с учётом состоявшегося обмена мнениями на заседании Президиума ЦК подготовить проект сообщения для печати о создании в СССР межконтинентальной ракеты
В начале 1957 года ракета, получившая обозначение Р-7, была готова к испытаниям. В апреле этого же года был подготовлен и стартовый комплекс. Первый старт, назначенный на 19:00 московского времени 15 мая, оказался неудачным — почти сразу после прохождения команды на запуск двигательной установки в хвостовом отсеке одного из боковых блоков возник пожар. После 98 секунд управляемого полёта из-за потери тяги произошло отделение этого блока, и последовала команда на выключение двигателей.
Намеченный на 11 июня 1957 года следующий запуск «семёрки» не состоялся по причине неисправности двигателей центрального блока. Несколько попыток запуска двигателей потерпели неудачу, автоматика выдавала команду на аварийное отключение. Было принято решение слить топливо и снять ракету со стартовой позиции. Специалистам под руководством ведущего конструктора Д. И. Козлова потребовался месяц упорной и кропотливой работы, чтобы устранить причины выявленных неполадок при подготовке к старту следующего экземпляра ракеты. 12 июля ракета взлетела, но через несколько десятков секунд полёта она стала отклоняться от заданной траектории, и чуть позже её пришлось подорвать. Как потом удалось выяснить, причиной послужило нарушение с 32-й секунды управления ракетой по каналам вращения и тангажа.
Первая серия испытаний показала наличие серьёзных недостатков в конструкции Р-7. При анализе данных телеметрии было установлено, что в определённый момент при опорожнении баков горючего возникали колебания давления в расходных магистралях, которые приводили к повышенным динамическим нагрузкам и, в конечном счёте, к разрушению конструкции.
Стартовавшая 21 августа 1957 года в 15:25 МСК на научно-исследовательском полигоне № 5 МО СССР ракета полностью выполнила намеченный план полёта, головная часть достигла полигона на Камчатке. 27 августа в советских газетах появилось сообщение ТАСС об успешном испытании в СССР сверхдальней многоступенчатой ракеты. В действительности испытание выявило некоторые проблемы:
Оставшиеся [ Воскресенский, Мишин, Юрасов, Калашников и Охапкин ] рассказали [в период болезни Чертока, на который пришёлся запуск], что в этом победном пуске головную часть на Камчатке не нашли. Никаких следов падения, как ни искали, не обнаружили. По всем признакам, головка сгорела и рассыпалась в плотных слоях [атмосферы], совсем близко от Земли. Телеметрическая связь была потеряна за 15-20 секунд до расчётного времени достижения поверхности Земли.
…
[Со слов Игоря Юрасова] сразу после отделения головной части зафиксировано её соударение с корпусом центрального блока.
Из воспоминаний Леонида Слабкого:
Анализ упавших элементов конструкции головной части позволил установить, что разрушение началось с наконечника головной части, и одновременно уточнить величины уноса её теплозащитного покрытия. Это позволило доработать документацию на головную часть, уточнить компоновку, конструкторские и прочностные расчёты и изготовить её в кратчайшие сроки для очередного пуска.
4 октября и 3 ноября этого же года в Советском Союзе при помощи ракеты-носителя Спутник, выполненной на базе Р-7, были запущены первые искусственные спутники Земли.
Создание ядерной боеголовки для Р-7 Первоначально МБР Р-7 предполагалось оснастить термоядерным зарядом типа РДС-6с мощностью 1,5 Мт и весом 3,4 т. Однако в результате проведённых в ноябре 1955 г. испытаний водородной бомбы, построенной на новом принципе обжатия, выявилась возможность создания для ракеты Р-7 заряда мощностью около 2 Мт и весом 2,9 т, снижение веса позволяло увеличить дальность полёта ракеты Р-7 на 200—300 км. Согласно Постановлению ЦК КПСС и СМ СССР от 21 апреля 1956 г., был выбран этот вариант.
Заряд для ракеты Р-7 испытывался в корпусе авиабомбы на Новоземельском полигоне 6 октября 1957 г. Полученная мощность термоядерного заряда в 2,9 Мт превышала расчётную на 20 %.
В процессе разработки конструкции головной части (ГЧ) ракеты Р-7 были проведены лётно-конструкторские испытания с целью определения состояния её конструкции, температурного воздействия на неё, перемещений и деформации узлов в условиях действия реальных перегрузок и температур при полёте ГЧ. Лётные испытания показали сохранность целостности конструкции ГЧ и заряда; величины перегрузок, температурных воздействий и перемещений узлов конструкции находились в пределах допустимых значений. В целом это позволило сделать вывод о высокой надёжности ГЧ ракеты Р-7 .
Конструкция Р-7 разработана ОКБ-1 под руководством главного конструктора Сергея Павловича Королёва. . Она была спроектирована по «пакетной» схеме. Первая ступень состоит из четырёх боковых блоков, каждый длиной 19 м и наибольшим диаметром 3 м. Они расположены симметрично вокруг центрального блока (вторая ступень) и соединены с ним верхним и нижним поясами силовых связей. Конструкция блоков одинакова. Блок состоит из опорного конуса, топливных баков, силового кольца, хвостового отсека и двигательной установки. На всех блоках стояли ЖРД РД-107 с насосной подачей компонентов топлива. Двигатель был выполнен по открытой схеме и состоял из шести камер сгорания. При этом две из них использовались как рулевые. ЖРД развивал тягу 78 т у земли.
Вторая ступень (центральный блок) ракеты состояла из приборного отсека, баков для окислителя и горючего, силового кольца, хвостового отсека, маршевого двигателя и четырёх рулевых агрегатов. На ней устанавливался ЖРД РД-108, аналогичный по конструкции с РД-107, но имевший 4 рулевые камеры. Он развивал тягу 71 тонн у земли, включался одновременно с двигателями первой ступени (ещё на старте) и работал, соответственно, дольше чем ЖРД первой ступени.
Запуск всех двигателей обеих ступеней на старте осуществлялся по той причине, что в то время у разработчиков ракеты не было уверенности в возможности надёжного зажигания двигателей второй ступени на большой высоте. С аналогичной проблемой столкнулись американские ракетостроители, создавая в это же время МБР «Атлас».
Все двигатели использовали двухкомпонентное топливо: окислитель — жидкий кислород, горючее — керосин Т-1. Для привода турбонасосных агрегатов ракетных двигателей применялся горячий газ, образующийся в газогенераторе при каталитическом разложении перекиси водорода, а для наддува баков — сжатый азот. Для достижения необходимой дальности полёта установили автоматическую систему регулирования режимов работы двигателей и систему синхронного опорожнения баков (СОБ), что позволило сократить гарантийный запас топлива. Конструктивно-компоновочная схема Р-7 обеспечивала запуск всех двигателей при старте (в том числе ДУ центрального блока) с помощью специальных пирозажигательных устройств, установленных в каждую из 32 камер сгорания.
Маршевые ЖРД ракеты имели для своего времени высокие энергетические и массовые характеристики, а также высокую надёжность.