После 240 дней подготовительной работы на орбите корабли должны были стартовать и через пять дней приблизиться к цели. Автоматика включала тормозные двигатели, которые осуществляли мягкую посадку на лунную поверхность. Высадившись в Заливе Росы, экипажи вытащили бы из грузового корабля оборудование, включающее три транспортных средства (лунохода) для исследования местности на значительных расстояниях от места прилунения. Жилой и лабораторный модули предполагалось присыпать лунным грунтом — он обеспечивал защиту от метеоритов и радиации. В десятидневное путешествие от места посадки к кратеру Арпал должны были отправиться 10 астронавтов.
После шести недель пребывания на Луне команды на двух кораблях стартовали в обратный путь, а грузовой корабль оставался на месте посадки. В случае каких-либо проблем до высадки на Луну имелась возможность отсоединить жилые модули от кораблей и вернуться к орбитальной станции.
Несмотря на очевидную сложность экспедиции с участием целой армады ракет-носителей и космических кораблей, Вернер фон Браун оценивал ее стоимость в весьма скромную сумму — 300 миллионов долларов.
Одновременно с публикациями о полетах на Луну и Марс был организован рекламный блиц — семь телеинтервью с Вернером фон Брауном как "главным специалистом". В результате тираж каждого номера превзошел три миллиона экземпляров, а выступления по телевидению сделали немецкого конструктора знаменитостью. Он обрел репутацию "провидца космоса". Но шумиха не сумела в то время изменить отношение к фон Брауну со стороны военных и политических кругов США. От немецкого конструктора требовали другого — боевых ракет, способных долететь до территории Советского Союза.
ЛУННЫЙ ПРОЕКТ СЕРГЕЯ КОРОЛЕВАСоветской космонавтике повезло. В начале 1930-х годов она обрела деятельного организатора и талантливейшего инженера-конструктора — Сергея Павловича Королева (1907–1966). Хотя всю жизнь он работал на военных, своей главной целью всегда видел освоение космического пространства и упорно шел к реализации мечты.
Реальная возможность запустить человека на орбиту, а рукотворный объект — на межпланетную трассу появилась у Сергея Королева только в 1957 году, когда состоялись летно-конструкторские испытания двухступенчатой межконтинентальной ракеты "Р-7" (8К71), созданием которой он руководил. Ракеты, аналогичной "семерке", в то время не существовало. В базовом варианте она имела следующие габариты: длина ракеты — 31,4 м, максимальная стартовая масса — 283 т. масса топлива (керосин и жидкий кислород) — 250 т. "Р-7" была способна доставить отделяемую головную часть весом 5,4 т на дальность 8000 км. Самое важное, что уже эта базовая модификация позволяла запустить на околоземную орбиту искусственный объект массой 1200 кг.
Идея запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) получила поддержку советского правительства, и 4 октября 1957 года доработанная "Р-7" ("М1-1СП", впоследствии получившая название "Спутник-1") вывела в космос простейший спутник "ПС-1". 3 ноября 1957 года "семерка" доставила на орбиту капсулу с собакой Лайкой ("Спутник-2"), а 15 мая 1958-го — научно-исследовательскую лабораторию "Д" ("Спутник-3") весом в 1327 кг. Советский Союз стал лидером космической экспансии.
Однако, чтобы вывести искусственный объект с околоземной орбиты на трассу к Луне, необходимо поднять его скорость с первой космической до второй космической. Для выполнения этой задачи двух ступеней ракеты "Р-7" было недостаточно — требовалась третья разгонная ступень.
Сергей Королев говорил о необходимости постройки трехступенчатой ракеты еще до первого полета "Р-7". 30 августа 1955 года на совещании у председателя Военно-промышленной комиссии он представил данные аппарата для полета к Луне, предлагая два варианта третьей ступени ракеты. Королев говорил о задаче полета на Луну, выступая в апреле 1956 года на Всесоюзной конференции по ракетным исследованиям верхних слоев атмосферы, проходившей в Академии наук СССР. В итоге в его конструкторском бюро ОКБ-1 был создан проектный отдел № 9 по космическим аппаратам, который возглавил Михаил Клавдиевич Тихонравов (1900–1974).
В процессе предварительной проработки группе во главе с Глебом Юрьевичем Максимовым (1926–2001) удалось сконструировать несколько вариантов лунных научно-исследовательских станций. Модернизация ракеты "Р-7" путем установки на ней третьей ступени, получившей название "блок "Е"", делала полет беспилотных аппаратов к Луне вполне реальным даже на кислородно-керосиновом топливе.
Время на проектно-конструкторскую разработку, изготовление и отработку было минимальным: нужно было сохранить приоритет СССР в освоении космоса, обогнав американских конкурентов и по лунному направлению.
Эскизный проект третьей ступени ракеты "Р-7" был выпущен в 1958 году. Ракетный блок "Е" имел начальную массу 8 т и массу полезной нагрузки 350–450 кг. Стабилизация его в полете осуществлялась специальными соплами на отработанном газе по командам автономной системы управления. Впервые в конструкции ракетного блока предусматривалось поперечное разделение ступеней ракеты с запуском двигателя в условиях космического пространства.
Формирование конкретных советских планов по освоению Луны началось с письма, которое 28 января 1958 года Сергей Павлович Королев и директор Института прикладной математики АН СССР академик Мстислав Всеволодович Келдыш (1911–1978) направили в Центральный комитет КПСС. В письме были сформулированы два главных пункта лунной программы: во-первых, попадание в видимую поверхность Луны; во-вторых, облет Луны и фотографирование ее обратной стороны. Программа была одобрена главой государства Никитой Сергеевичем Хрущевым (1894–1971), после чего началось ее воплощение в реальных разработках.
Постановление правительства, принятое 20 марта 1958 года, предписывало разработать в ОКБ-1 несколько типов лунных станций: "Е-1" ("Луна-А") для посадки на Луну с доставкой на ее поверхность вымпела СССР; "Е-2" ("Луна-Б") для облета Луны и фотографирования ее обратной стороны с передачей изображения по радиоканалу на Землю; "Е-3" ("Луна-В") для полного картографирования Луны; "Е-4" ("Луна-Г") для посадки на Луну с фиксацией события яркой вспышкой на ее поверхности, при этом не исключалось применение термоядерного заряда.
Кроме того, Мстислав Келдыш в развитие программы исследований Луны предлагал еще несколько проектов: "Е-5" — фотографирование поверхности Луны с большим разрешением, создание лунного глобуса; "Е-6" — мягкая посадка исследовательской станции на Луну и передача на Землю панорамы лунного ландшафта; "Е-7" — создание долгоживущего искусственного спутника Луны.
2 сентября 1958 года вышло постановление правительства о запусках лунных станций. Появлению этого документа способствовали усилия американцев по завоеванию приоритета в освоении космического пространства. Потерпев неудачу на первом этапе, они обратили свои взоры к Луне, срочно разработав космический аппарат "Pioneer" для исследования Луны и окололунного пространства. Эти аппараты предполагалось запускать с помощью двухступенчатой американской ракеты "Thor Able" с разгонным блоком "Altair" и четырехступенчатой ракеты "Juno II" конструкции Вернера фон Брауна. Уже 17 августа 1958 года с мыса Канаверал был осуществлен первый запуск аппарата "Pioneer" (без порядкового номера) массой 38 кг, однако взрыв ракеты на 77-й секунде полета прервал путь аппарата к Луне. Следующие попытки: 11 октября, 8 ноября, 6 декабря 1958 года — также оказались неудачными. Но уже готовился запуск аппарата "Pioneer IV"!
Советские конструкторы приняли вызов. Межпланетные станции серии "Луна-А", разработанные группой Глеба Максимова, с индексами "Е-1" и "Е-1 А", различались между собой только настройкой применяемой научной аппаратуры, а конструктивно были подобны первому спутнику "ПС-1", хотя и больших размеров. "Е-1" представляла собой сферический контейнер из двух алюминиево-магниевых полусфер радиусом 400 мм, соединенных 48 болтами через шпангоуты. На верхней полусфере размещались четыре стержневые антенны радиопередатчика, две протонные ловушки для обнаружения межпланетного газа и два пьезоэлектрических "микрофона" для регистрации ударов метеоритных частиц. Полый алюминиевый штырь на полюсе верхней полусферы нес датчик для измерения магнитного поля Луны. На нижней полусфере размещались еще две протонные ловушки и две ленточные антенны второго радиопередатчика. Внутри контейнера на приборной раме размещались радиопередатчики, блоки приемников и телеметрии, научная аппаратура, серебряно-цинковые аккумуляторы и окисно-ртутные батареи. Масса контейнера "Е-1" составляла 187 кг.
Хотя все элементы космической системы тщательно отрабатывались, на начальном этапе советских конструкторов ждало разочарование. При пуске 23 сентября 1958 года станция "Е-1" погибла в результате разрушения ракеты "Р-7" на 87-й секунде полета. Решить проблему попытались, доработав программу запуска. 11 октября 1958 года состоялся новый запуск — опять неудача. Разрушением ракеты закончился и пуск 4 декабря 1958 года.
