Le 21 août 1957, il y a exactement 60 ans, le premier missile balistique intercontinental (ICBM) R-7 au monde était lancé avec succès depuis le cosmodrome de Baïkonour. Ce missile soviétique a été le premier missile balistique intercontinental à être testé avec succès et a livré une ogive à une portée intercontinentale. Le R-7, également appelé "sept" (indice GRAU - 8K71), était un ICBM à deux étages avec une ogive détachable pesant 3 tonnes et une autonomie de vol de 8 000 kilomètres.
Plus tard, du 20 janvier 1960 à la fin de 1968, une modification de ce missile sous la désignation R-7A (indice GRAU - 8K74) avec une portée de vol accrue de 9,5 mille kilomètres était en service avec les forces de missiles stratégiques de l'URSS. Dans les pays de l'OTAN, ce missile était connu sous le nom de SS-6 Sapwood. Cette fusée soviétique est devenue non seulement une arme redoutable, mais aussi une étape majeure dans la cosmonautique russe, devenant la base de la création de lanceurs destinés au lancement d'engins spatiaux et de navires dans l'espace, y compris ceux habités. La contribution de cette fusée à l'exploration spatiale est énorme: de nombreux satellites terrestres artificiels ont été lancés dans l'espace sur des lanceurs R-7, à commencer par les tout premiers, et le premier homme s'est envolé dans l'espace.
L'histoire de la création de la fusée R-7
L'histoire de la création de l'ICBM R-7 a commencé bien avant son premier lancement - à la fin des années 40 et au début des années 50. Au cours de cette période, selon les résultats du développement des missiles balistiques à un étage R-1, R-2, R-3 et R-5, dirigés par l'éminent concepteur soviétique Sergueï Pavlovitch Korolev, il est devenu clair qu'en l'avenir, pour atteindre le territoire d'un ennemi potentiel, un composite nettement plus puissant d'une fusée à plusieurs étages, l'idée de créer qui avait été précédemment annoncée par le célèbre théoricien russe de la cosmonautique Konstantin Tsiolkovsky.
En 1947, Mikhail Tikhonravov a organisé un groupe distinct à l'Institut de recherche des sciences de l'artillerie, qui a commencé à mener des études systématiques sur la possibilité de développer des missiles balistiques composites (à plusieurs étages). Après avoir étudié les résultats obtenus par ce groupe, Korolev a décidé de réaliser une conception préliminaire d'une puissante fusée à plusieurs étages. Les recherches préliminaires sur le développement des ICBM ont commencé en 1950: Le 4 décembre 1950, par décret du Conseil des ministres de l'URSS, un travail de recherche complet de R&D a été effectué sur le thème « Étude des perspectives de création de divers types de RDD avec une portée de vol de 5 à 10 000 kilomètres et un poids d'ogive de 1 à 10 tonnes." … Et le 20 mai 1954, un autre décret gouvernemental a été publié, qui a officiellement confié à OKB-1 la tâche de développer un missile balistique pouvant transporter une charge thermonucléaire à une distance intercontinentale.
De nouveaux moteurs puissants pour la fusée R-7 ont été créés en parallèle à l'OKB-456, les travaux ont été supervisés par Valentin Glushko. Le système de contrôle de la fusée a été conçu par Nikolai Pilyugin et Boris Petrov, le complexe de lancement a été conçu par Vladimir Barmin. Un certain nombre d'autres organisations ont également participé aux travaux. Dans le même temps, le pays a soulevé la question de la construction d'un nouveau site d'essais pour les missiles balistiques intercontinentaux. En février 1955, un autre décret du gouvernement de l'URSS a été publié sur le début de la construction du site d'essai, qui a été nommé 5e site de recherche et d'essai du ministère de la Défense (NIIP-5). Il a été décidé de construire le polygone dans la zone de l'aul de Baïkonour et de la jonction Tyura-Tam (Kazakhstan), plus tard il est entré dans l'histoire et est connu à ce jour précisément sous le nom de Baïkonour. Le cosmodrome a été construit comme une installation hautement secrète; le complexe de lancement des nouveaux missiles R-7 était prêt en avril 1957.
La conception de la fusée R-7 a été achevée en juillet 1954 et déjà le 20 novembre de la même année, la construction de la fusée a été officiellement approuvée par le Conseil des ministres de l'URSS. Au début de 1957, le premier missile balistique intercontinental soviétique était prêt à être testé. A partir de la mi-mai 1957, la première série d'essais de la nouvelle fusée fut réalisée, elle démontra la présence de graves défauts dans sa conception. Le 15 mai 1957, le premier lancement de l'ICBM R-7 a été effectué. Selon les observations visuelles, le vol de la fusée s'est déroulé normalement, mais des changements dans la flamme des gaz sortant des moteurs sont devenus perceptibles dans le compartiment arrière. Plus tard, après avoir traité la télémétrie, il a été constaté qu'un incendie s'était déclaré dans l'un des blocs latéraux. Après 98 secondes de vol contrôlé en raison d'une perte de poussée, cette unité a été séparée, après quoi la commande d'éteindre les moteurs de fusée a suivi. La cause de l'accident était une fuite dans la conduite de carburant.
Le lancement suivant, prévu pour le 11 juin 1957, n'a pas eu lieu en raison d'un dysfonctionnement des moteurs de l'unité centrale. Plusieurs tentatives de démarrage des moteurs-fusées n'ont abouti à rien, après quoi les automatismes ont émis une commande d'arrêt d'urgence. La direction du test a décidé de vidanger le carburant et de retirer l'ICBM R-7 du site de lancement. Le 12 juillet 1957, la fusée R-7 a pu décoller, mais à 33 secondes de stabilité de vol perdue, la fusée a commencé à s'écarter de la trajectoire de vol spécifiée. Cette fois, la cause de l'accident était un court-circuit sur le corps des circuits de signaux de commande de l'intégrateur le long de la voie de rotation et de tangage.
Seul le quatrième lancement de la nouvelle fusée, qui a eu lieu le 21 août 1957, a été reconnu comme un succès, la fusée a pour la première fois pu atteindre la zone cible. La roquette a été lancée depuis Baïkonour, a calculé la partie active de la trajectoire, après quoi la tête de la roquette a touché un carré donné de la péninsule du Kamtchatka (gamme de roquettes Kura). Mais même dans ce quatrième lancement, tout n'a pas été fluide. Le principal inconvénient du lancement était la destruction de la tête de la fusée dans les couches denses de l'atmosphère sur la partie descendante de sa trajectoire. La communication télémétrique avec la fusée a été perdue 15 à 20 secondes avant l'heure estimée pour atteindre la surface de la Terre. L'analyse des éléments structurels tombés de l'ogive de la fusée R-7 a permis d'établir que la destruction a commencé à partir de la pointe de l'ogive, et en même temps de clarifier l'ampleur du transfert de son revêtement de protection thermique. Les informations reçues ont permis de finaliser la documentation de l'ogive du missile, de clarifier les calculs de résistance et de conception, la disposition, et aussi de fabriquer un nouveau missile dans les meilleurs délais pour le prochain lancement. Au même moment, le 27 août 1957, la presse soviétique annonçait le test réussi en Union soviétique d'une fusée à plusieurs étages à très longue portée.
Les résultats positifs du vol du premier ICBM soviétique R-7 sur la partie active de la trajectoire ont permis d'utiliser cette fusée pour lancer les premiers satellites terrestres artificiels de l'histoire de l'humanité les 4 octobre et 3 novembre de la même année.. Créé à l'origine comme missile de combat, le R-7 possédait les capacités énergétiques nécessaires, qui permettaient de lancer une masse importante de charge utile dans l'espace (en orbite proche de la Terre), ce qui a été clairement démontré par le lancement des premiers satellites soviétiques..
Sur la base des résultats de 6 lancements d'essai de l'ICBM R-7, son ogive a été considérablement modifiée (en fait, remplacée par une nouvelle), le système de séparation des ogives a été révisé et des antennes à fentes du système de télémétrie ont également été utilisées. Le 29 mars 1958, le premier lancement a eu lieu, qui a été pleinement réussi (la tête de la fusée a atteint la cible sans destruction). Dans le même temps, en 1958 et 1959, les essais en vol de la fusée se sont poursuivis, d'après les résultats desquels toutes les nouvelles modifications ont été apportées à sa conception. En conséquence, par la résolution du Conseil des ministres de l'URSS et du Comité central du PCUS n° 192-20 du 20 janvier 1960, la fusée R-7 a été officiellement mise en service.
Conception de fusée R-7
Le missile balistique intercontinental R-7, créé à OKB-1 sous la direction du concepteur en chef Sergei Pavlovich Korolev (concepteur en chef Sergei Sergeevich Kryukov), a été construit selon le schéma dit "par lots". Le premier étage de la fusée se composait de 4 blocs latéraux, chacun d'une longueur de 19 mètres et d'un diamètre maximal de 3 mètres. Les blocs latéraux étaient situés symétriquement autour du bloc central (le deuxième étage de la fusée) et lui étaient reliés par les ceintures inférieure et supérieure de connexions électriques. La conception des blocs de fusée était la même. Chacun d'eux se composait d'un cône de support, d'un anneau d'alimentation, de réservoirs de carburant, d'un compartiment arrière et d'un système de propulsion. Toutes les unités étaient équipées d'un moteur-fusée RD-107 avec un système de pompage pour l'alimentation des composants en carburant. Ce moteur était construit sur un circuit ouvert et comprenait 6 chambres de combustion. Dans ce cas, deux chambres ont été utilisées comme chambres de direction. Le moteur-fusée RD-107 a développé une poussée de 82 tonnes à la surface de la terre.
Le deuxième étage de la fusée (bloc central) comprenait un compartiment à instruments, un réservoir de carburant et d'oxydant, un anneau de puissance, un compartiment arrière, un moteur principal et 4 unités de direction. Sur le deuxième étage, le ZhRE-108 a été placé, qui était de conception similaire au RD-107, mais différait par un grand nombre de chambres de direction. Ce moteur développait 75 tonnes de poussée au sol. Il était allumé en même temps que les moteurs du premier étage (même au moment du lancement) et fonctionnait en conséquence plus longtemps que le moteur à propergol liquide du premier étage. Le lancement de tous les moteurs disponibles du premier et du deuxième étage dès le départ a été effectué pour la raison qu'à cette époque, les créateurs de la fusée n'avaient pas confiance dans la possibilité d'un allumage fiable des moteurs du deuxième étage à haute altitude.. Un problème similaire a ensuite été rencontré par les concepteurs américains qui travaillaient sur leurs ICBM Atlas.
LPRE RD-107 au Musée mémorial de l'astronautique à Moscou
Tous les moteurs du premier ICBM R-7 soviétique utilisaient un carburant à deux composants: carburant - kérosène T-1, comburant - oxygène liquide. Pour entraîner les turbopompes des moteurs de fusée, du gaz chaud était utilisé, généré dans le générateur de gaz lors de la décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène, et de l'azote comprimé était utilisé pour pressuriser les réservoirs. Pour assurer la portée donnée de la fusée, un système automatique de régulation des modes de fonctionnement des moteurs y a été placé, ainsi qu'un système de vidange synchrone des réservoirs (SOB), qui a permis de réduire l'approvisionnement garanti en carburant. La conception et la disposition de la fusée R-7 assuraient le lancement de tous ses moteurs au moment du lancement à l'aide de dispositifs spéciaux de pyro-allumage, ils étaient placés dans chacune des 32 chambres de combustion. Les moteurs de fusée de croisière de cette fusée pour leur époque se distinguaient par des caractéristiques d'énergie et de masse très élevées, et se distinguaient également favorablement par leur haut degré de fiabilité.
Le système de contrôle du missile balistique intercontinental R-7 a été combiné. Le sous-système autonome était chargé d'assurer la stabilisation angulaire et la stabilisation du centre de masse pendant que la fusée était sur la branche active de la trajectoire. Et le sous-système d'ingénierie radio était chargé de corriger le mouvement latéral du centre de masse au stade final de la section active de la trajectoire et d'émettre une commande pour éteindre les moteurs. Les organes exécutifs du système de contrôle des missiles étaient les gouvernails pneumatiques et les chambres rotatives des moteurs de direction.
La valeur de la fusée R-7 dans la conquête de l'espace
Le R-7, que beaucoup appelaient simplement le « sept », est devenu l'ancêtre de toute une famille de fusées porteuses de fabrication soviétique et russe. Ils ont été créés sur la base de l'ICBM R-7 au cours d'un processus de modernisation en profondeur et en plusieurs étapes. De 1958 à nos jours, tous les missiles de la famille R-7 sont produits par TsSKB-Progress (Samara).
Lanceurs de véhicules basés sur R-7
Le succès et, par conséquent, la grande fiabilité de la conception du missile, combiné à une puissance suffisamment importante pour un ICBM, a permis de l'utiliser comme véhicule de lancement. Déjà lors de l'exploitation du R-7 à ce titre, certaines lacunes ont été identifiées, un processus de sa modernisation progressive a eu lieu pour augmenter la masse de la charge utile mise en orbite, la fiabilité, ainsi que pour élargir l'éventail des tâches résolues par le fusée. Les lanceurs de cette famille ont vraiment ouvert l'ère spatiale à toute l'humanité, avec leur aide, entre autres, ont été réalisés:
- lancer le premier satellite artificiel en orbite terrestre;
- Lancer le premier satellite avec un être vivant à bord dans l'orbite terrestre (le chien-cosmonaute Laika);
- lancer le premier vaisseau spatial avec un homme à bord en orbite terrestre (vol de Youri Gagarine).
La fiabilité de la conception de la fusée R-7 créée par Korolev a permis de développer sur sa base toute une famille de lanceurs: Vostok, Voskhod, Molniya, Soyouz, Soyouz-2 et leurs diverses modifications. De plus, les plus récents d'entre eux sont activement utilisés aujourd'hui. Les fusées de la famille R-7 sont devenues les plus massives de l'histoire, le nombre de leurs lancements est déjà d'environ 2000, elles sont également reconnues comme l'une des plus fiables au monde. À ce jour, tous les lancements habités de l'Union soviétique et de la Russie ont été effectués à l'aide de fusées porteuses de cette famille. Actuellement, Roskosmos et les Forces spatiales exploitent activement les missiles Soyouz-FG et Soyouz-2 de cette famille.
Copie en double du "Vostok-1" de Gagarine. Exposé sur le territoire du Musée de l'astronautique de Kaluga
