При создании КК «Восток» была разработана и применена схема начала спуска, названного сходом с орбиты. В результате сравнительно небольшого тормозного импульса, сообщенного тормозной двигательной установкой и уменьшавшего скорость КК всего на 150–200 м/с (при скорости КК 7,8 км/с), направление полета менялось так, что через некоторое время КК спускался ниже высоты 100 км над поверхностью Земли. На этой высоте плотность атмосферы такова, что начинается заметное торможение и скорость начинает еще более уменьшаться. Дальнейший полет проходит со всевозрастающим сопротивлением. Кабину СА от значительного нагрева предохранял слой специальной теплозащиты.

После катапультирования кресла с космонавтом начинался ввод парашютных систем как у космонавта, так и у СА (рис. 3). Кресло, содержавшее тормозной парашют, устройство для катапультирования и другие элементы, сбрасывалось, и космонавт приземлялся, но не как обычный парашютист, а с висевшим на 15-метровом фале неприкосновенным аварийным запасом (НАЗ). Управление этими средствами осуществлялось автоматически с помощью системы приземления. Электрические команды на срабатывание крышек, катапультирование, ввод парашютов и т. п. вырабатывались датчиками давления (барореле) и специальными программно-временными приборами.

Из изложенного краткого описания КК «Восток», в частности, следует, что очень большое внимание уделялось безопасности полета. Наряду с тем, что все системы КК тщательно отрабатывались и проверялись, многие приборы, агрегаты и устройства имели резервирование (ручной и автоматический контуры управления и т. п.). Кроме того, предусматривался еще ряд мер и средств, обеспечивающих безопасность на различных участках полета. Прежде всего, космонавт находился в кабине КК в герметичном скафандре. В случае внезапной разгерметизации кабины автоматически закрывался шлем скафандра, а запас кислорода обеспечивал дальнейший его полет, включая спуск на Землю.

Наиболее критичными участками полета являются так называемый активный участок полета, вместе с РН, и спуск с орбиты. На активном участке необходимо обеспечить безопасность космонавта даже в случае аварии РН. Причем такая возможность предусматривалась начиная с момента, когда РН находилась на стартовом столе: неподвижная, но уже заправленная ракета представляет собой взрыво- и пожароопасный объект.

Условия полета, его определяющие параметры (давление воздуха, скорость, ускорение, скоростной напор, высота и т. п.) меняются в очень широких пределах. Поэтому задача спасения является очень сложной. Предусматривался комплекс средств и различных схем их использования. Управление этими средствами производилось с помощью автоматической (или полуавтоматической) системы, которая в дальнейшем стала называться системой аварийного спасения (САС).

На основных участках полета КК «Восток» спасение космонавта предусматривалось при помощи катапультируемого кресла. Для увеличения скорости катапультирования при срабатывании САС на Земле (для увеличения высоты и дальности увода от РН) кресло космонавта имело два дополнительных пороховых ускорителя. При авариях на больших высотах предусматривалось сначала отделение СА от РН с последующей работой средств приземления в обычном (или несколько измененном) порядке.

При планировании полетов на КК «Восток» учитывался еще один критический вид отказов, относившийся уже к орбитальному участку полета. Речь идет о возможности несрабатывания тормозной двигательной установки для схода с орбиты. Никакого дополнительного резервного средства на этом КК не устанавливалось. Однако параметры орбиты (прежде всего ее высота) были выбраны такими, чтобы за счет естественного торможения КК вошел в атмосферу не позже чем через 10 сут (высота перигея 180 км, высота апогея 240 км).

Естественно, такой подход потребовал увеличения срока службы или, как говорят, ресурса работы основных систем (жизнеобеспечения, терморегулирования, электропитания и др.). Хотя фактически полет Ю. А. Гагарина продолжался менее 2 ч, на корабле имелись необходимые запасы кислорода, питьевой воды, пищи и др.

Работа по проектированию и подготовке полета человека в космос началась в 1958 г. Приблизительно за 3 года была проделана огромная работа по разработке КК, по изготовлению отдельных систем и проведению испытательных полетов. Но кроме самого корабля отлаживалась работа и взаимодействие всех многочисленных наземных средств и служб, занятых как при подготовке, так и при непосредственном осуществлении полета.

Стартовая масса всей ракетно-космической системы «Восток» равнялась 287 т.

Всего на КК «Восток» совершили полет шесть космонавтов, и все эти полеты были успешно выполнены.

Создание КК и РН «Восток» и полеты первых космонавтов заложили основы первой в мире техники, технологии и организации пилотируемых полетов в космос. Они стали основой дальнейшего развития этой техники в нашей стране.

Практически в течение того же периода времени, начиная с 1958 г., в США также широким фронтом развернулись работы по осуществлению первой в этой стране пилотируемой космической программы «Меркурий». В конце 50-х годов в США не было достаточно мощной РН, и поэтому одновременно с работой над самим КК спешно на базе имевшейся ракеты создавалась и РН.

Испытания проводились в несколько этапов: вначале беспилотные отработочные полеты, затем два первых полета американских космонавтов (А. Шепард и В. Гриссом) по баллистической траектории на высоту до 190 км и полет КК с обезьяной на борту с выходом на орбиту искусственного спутника Земли. И, наконец, первый орбитальный 3-витковый полет совершил 20 февраля 1962 г. Дж. Гленн (КК «Френдшип-7»).

РН «Атлас-Ди», которая использовалась для орбитальных полетов, была способна выводить на низкую околоземную орбиту (с перигеем 160 км и апогеем 260 км) полезную нагрузку массой не более 1,35 т при стартовой массе 111,3 т. Поэтому КК «Меркурий» создавался при крайне жестких массогабаритных ограничениях, что наложило отпечаток на его компоновку, конструкцию и выбор основных систем.

Основу КК «Меркурий» (рис. 4) составляла возвращаемая на Землю капсула (как ее назвали американские специалисты). В отличие от СА корабля «Восток» капсула имела форму усеченного конуса (со сферическим днищем) диаметром 1,89 м и цилиндрической верхней частью, в которой размещались парашюты. При возвращении на Землю капсула совершала неуправляемый баллистический спуск при торможении в атмосфере вперед днищем, которое испытывало при этом наибольший нагрев. Коническая и цилиндрическая поверхности капсулы подвергались гораздо меньшему нагреву. Поэтому тяжелый теплозащитный экран устанавливался только на днище (за счет этого удалось уменьшить общую массу теплозащиты до 380 кг).