Ред.] Історія програми

Навесні 1957 Сергій Павлович Корольов в рамках свого ДКБ організував спеціальний відділ № 9, призначений для проведення робіт з створення перших штучних супутників Землі. Відділ очолив соратник Корольова, Михайло Клавдійович Тихонравов. Незабаром, паралельно з розробкою штучних супутників, у відділі почали виконуватися дослідження з питання створення пілотованого корабля-супутника. Ракетою-носієм повинна була стати «Р-7». Розрахунки показували, що вона, оснащена третім ступенем, могла вивести на низьку навколоземну орбіту вантаж масою близько 5 тонн.

Робота зі створення пілотованого корабля вимагала глибокого вивчення таких нових областей, як спуск в атмосфері, створення надійної теплозахисту, гіперзвукова аеродинаміка тощо На ранній стадії ці питання були розглянуті математиками Академії наук. Зокрема, було відзначено, що результатом балістичного спуску з орбіти може стати десятиразова перевантаження.

З вересня 1957 по січень 1958 у відділі Тихонравова досліджувалися умови нагріву, поверхневі температури, теплозахисні матеріали. Послідовно вивчалося поведінка в гіперзвуковому потоці великої кількості різноманітних аеродинамічних форм з аеродинамічною якістю від нуля до декількох одиниць. Параметричні розрахунки траєкторії виконувалися за допомогою електромеханічної обчислювальної машини БЕСМ-1.

Було виявлено, що рівноважна температура крилатого космічного корабля, який володіє найвищим аеродинамічною якістю, перевищує можливості теплової стійкості доступних на той час сплавів. Крім того, використання крилатих варіантів конструкції призводило до зниження величини корисного навантаження. Це стало причинами відмови від розгляду крилатих варіантів. Основні висновки щодо можливої конструкції апарату були такими:

• аеродинамічна якість мало знаходиться в діапазоні 0, 5-0, 6 для створення невеликої підйомної сили і зниження діючих при балістичному узвозі перевантажень, до допустимого для людського організму рівня;
• кращою формою був конус з округленим носом і сферичним підставою з максимальним близько 2 м (форма фари, наслідок використана для апаратів, що спускаються космічних кораблів типу «Союз»);
• найбільш прийнятним способом повернення людини було його катапультування на висоті кількох кілометрів і подальший спуск на парашуті. Окрему порятунок апарату, що спускається при цьому можна було не проводити.

У ході медичних досліджень, проведених у квітні 1958, випробування льотчиків на центрифузі показали, що при певному положенні тіла людина здатна переносити перевантаження до 10 G без серйозних наслідків для свого здоров'я. Це зумовило вибір сферичної форми спускного апарату для першого пілотованого корабля і дозволило прискорити подальшу роботу за рахунок відмови від розгляду більш складних варіантів (конус, фара тощо). Детальне опрацювання попереднього проекту, завершилася в середині серпня 1958 року випуску спеціального звіту. Сферична форма апарату, що спускається, що є найпростішою і найбільш вивченою симетричною формою, була результатом вибору балістичної концепції повернення з орбіти. Її значним плюсом було те, що сфера володіє стабільними аеродинамічними властивостями при будь-яких можливих швидкостях і кутах атаки. Зміщення центру мас в кормову частину сферичного апарату дозволяло забезпечити його правильну орієнтацію під час балістичного спуску. Підготовка конструкторської документації була розпочата восени 1958. Починаючи з 1960 було запущено шість безпілотних апаратів, а в подальшому ще шість пілотованих космічних кораблів.