А специалисты ISAS уже наметили новую амбициозную цель: спутник Земли! В перспективной программе, разработанной Национальным советом по космосу в 1966 г., предусматривалось запустить первый опытный ИСЗ уже в 1967 г., а к 1970 г. вывести на околоземную орбиту целых девять (!) научных спутников.
Отметим: интерес Японии к космонавтике не был случаен — безграничный «новый океан» стал для страны символом возрождения и могущества на новом — послевоенном — этапе истории. Это необычайно важно для духа нации, особенно на Востоке. «Путь в космос раскинулся широким плодородным полем для тех, кто будет его возделывать. Сегодня в Японии масса молодых ученых, которые пойдут этим путем. Для наших детей космонавтика — ключ к мечте, вдохновляющей их любопытство и тягу к приключениям. И пока это так — наше стремление в космос будет возрождаться вновь и вновь…»
Для реализации первых этапов национальной космической программы предназначалась «экспериментальная» РН Lambda-4S.
Еще в 1960 г. Хидео Итокава и Риедзиро Акиба (Ryojiro Akiba) подготовили документ, в котором обосновали возможность запуска малого спутника многоступенчатой зондирующей ракетой. Методика космического старта предполагала запуск неуправляемой суборбитальной ракеты, использующей специализированный двигатель в апогее траектории для довыведения на орбиту.
Четырехступенчатая твердотопливная ракета-носитель Lambda-4S: 1 — сбрасываемый головной обтекатель; 2 — ПГ; 3 — сферический РДТТ четвертой ступени; 4 — система управления; 5 — РДТТ третьей ступени; 6 — РДТТ второй ступени; 7 — РДТТ первой ступени; 8 — стартовые твердотопливные ускорители; 9 — аэродинамические стабилизаторы
Таким образом первый японский космический носитель был, по сути, зондирующей ракетой — «переростком», все четыре ступени и два навесных СТУ которой были «классическими» неуправляемыми РДТТ. Аэродинамические стабилизаторы обеспечивали устойчивость первой ступени, закрутка — второй и третьей. Лишь для управления четвертой ступенью применялся блок инерциальной навигации, который вместе с управляющими микро-ЖРД располагался в цилиндрической проставке между третьей и четвертой ступенями. Lambda-4S была, по-видимому, самой простой (чего, правда, нельзя сказать о стоимости) космической РН в мире: при стартовой массе 9480 кг она была способна вывести на орбиту спутник массой до 26 кг.
Более 30 промышленных предприятий Японии были заняты в производстве ракет и оборудования для их пусков. Основными участниками проектов ISAS являлись такие «киты» индустрии, как Nissan Motor, Mitsubishi Heavy Industries, Matsushita Communication Industrial, Meisei Electric, Japan Aviation Electronics Industry, Nippon Electric и др.
Тем не менее, японская космонавтика «рождалась в муках». 26 сентября 1966 г. стартовала первая «Лямбда-4S» (L-4S-1). Первые три ступени отработали гладко, но система управления дала сбой и послала четвертую ступень «в молоко».
При запуске 20 декабря 1966 г. (L-4S-2) не включилась четвертая ступень. Еще хуже прошел пуск 13 апреля 1967 г. (L-4S-3). На этот раз отказала третья ступень.
Хидео Итокава и его коллегии «пребывали в глубоком пессимизме».
Три подряд аварии означали, что ISAS может не справиться с задачей запуска первого японского спутника к 1968 г. Чувствуя свою «неспособность противостоять событиям», Хидео Итокава ушел из ISAS и космической программы в марте 1967 г. Он переключился на проект подводного нефтехранилища емкостью в миллиард литров.
Следует отметить, что, помимо «доморощенных» ракетно-космических технологий, японские специалисты практиковали опыт импорта доступных зарубежных разработок. Если институту ISAS удалось наладить создание довольно мощных (на тот период времени) РДТТ, осуществлять пуски зондирующих ракет Карра и Lambda, продвинуться в разработке перспективного носителя Mu, развернуть эксплуатацию Космического центра Кагосима и стендового комплекса в Носиро, то центр NSDC приступил к созданию ракет Q и N с жидкостными ступенями (на базе технологии РН Delta, закупленной в США) и строительству нового полигона — Космического центра Танегасима на одноименном острове.
В 1968 финансовом году NSDC получил третью часть бюджета, предназначенного на «японский космос» (бюджет ISAS уменьшился с 11,109 млн $ в 1967 ф.г. до 9,885 млн $ в 1968 ф.г.; в свою очередь, бюджет NSDC вырос за тот же период с 3,851 до 8,358 млн $). Третьей организацией, занимающейся космосом, была Научно-исследовательская лаборатория радио (бюджет 2,011 млн$ в 1968 ф. г), которая участвовала в разработке ИСЗ для исследования ионосферы[25].
Вследствие секвестра бюджета активность ISAS была снижена. Ко всем неприятностям добавились требования японских рыбаков запретить пуски ракет из Утиноуры, и интенсивность функционирования Космического центра Кагосима пришлось резко ограничить.
Отсюда «Страна восходящего солнца» шагнула в космос (строительство стартовой площадки РН Lambda-4) (Фото JAXA)
Четвертая попытка космического старта ракеты «Лямбда-4S» состоялась 22 сентября 1969 г. — через полтора года после третьей. На сей раз все шло хорошо до окончания работы третьей ступени. Она штатно отделилась, но — в результате догорания остатков топлива — произошло ее соударение с отсеком СУ четвертой ступени. Потеря ориентации, гибель…
…11 февраля 1970 г. Мощный кран с направляющей стрелой поднял L-4S-5 на угол 63° над тихоокеанским горизонтом. Запустились двигатель первой ступени и два навесных СТУ. С более чем шестикратной перегрузкой ракета устремилась в небо. Через 7,4 сек (скорость М=1,5) ускорители прекратили работу и через 1,5 сек отделились.
Через 29 сек после запуска, на высоте 15 км, закончилось топливо в первой ступени. После ее отделения включились РДТТ закрутки, установленные в верхней части второй ступени. Стабилизация вращением (на уровне 2,5 об/сек) поддерживалась перекошенными на 4° стабилизаторами до тех пор, пока ракета не вышла из плотных слоев атмосферы.
Через 37 сек после старта запустилась вторая ступень. Она работала почти 40 сек, подняв ракету на высоту 58 км и более чем удвоив ее скорость (с 0,98 до 2,5 км/с). После пассивного полета в течение 23 сек до высоты 87 км отделились половинки ГО, защищающего спутник от атмосферного нагрева. Еще через две секунды разрывные болты разъединили, а пружины развели вторую и третью ступени.
Через 1 мин 43 сек после запуска включилась третья ступень. Она проработала 27 сек и увеличила скорость до 4,6 км/с (число М=15).
С высоты 141 км начался пассивный полет по баллистической траектории. Через 2,5 мин после пуска отделилась третья ступень (тормозные РДТТ увели ее от отсека управления, исключив тем самым столкновение, которое привело к аварии в предыдущем полете). Через 6 сек пара РДТТ отработала программный импульс противовращения. Лишь после этого система инерциальной навигации стала впервые участвовать в управлении носителем. По сигналам от гироскопов крошечные микро-ЖРД на перекиси водорода окончательно остановили закрутку и наклонили ступень по тангажу. На 4-й мин полета они же начали новую закрутку, удерживая ее на уровне 3 об/сек. Отсек управления и четвертая ступень еще 3 мин поднимались до апогея траектории. Момент включения РДТТ программировался бортовым таймером и корректировался по радиокомандам с Земли.
Через 7 мин 57 сек после взлета, на высоте 325 км, четвертая ступень, отделив отсек управления, запустилась. За 32 сек работы она разогналась до скорости 8,13 км/с — и вышла на орбиту ИСЗ. Победа!
Запуск Lambda-4S-5 11 февраля 1970 г. Через 8 мин 29 сек Япония станет четвертой державой «Большого космического клуба» (Фото JAXA)Установка ГО на спутник Ohsumi. Хорошо виден сферический РДТТ четвертой ступени (Фото JAXA)Подготовка к первому запуску «рабочего» носителя Mu-4S (Фото JAXA)
Первый японский спутник — Ohsumi — нарекли в честь полуострова, с которого он был запущен. КА представлял собой усеченный конус высотой 0,447 м, диаметром основания 0,304 м и включал термометры, акселерометры и передатчики общей массой 9 кг. Ohsumi вышел на высокоэллиптическую орбиту с параметрами:
— наклонение— 31°;
— перигей — 337 км;
— апогей — 5151 км;
— период обращения — 144,6 мин.
Ушедший в отставку Хидео Итокава, который в это время «по нефтяным делам» был далеко от Японии — пересекал на автомобиле пустыню на границе Кувейта и Саудовской Аравии — услышал новость по радио. Он остановил машину, вышел и, подняв глаза к небу, заплакал. Мечта его жизни осуществилась!
… Отработавшая четвертая ступень своей остаточной теплотой подняла температуру в приборном отсеке ИСЗ выше 70 °C и тем самым сократила ресурс батарей электропитания вдвое.