Vostok-romskipet

Historie

Allerede i 1948 ble de første planer om et bemannet romfartøy tatt opp av S.P.Koroljov, men det skulle gå ti år før arbeidet begynte. Koroljov var en visjonær og dyktig konstruktør som gjort seg bemerket innenfor utviklingen av rakettmotorer og deretter raketter, men hans største talent var som sjef for det sovjetiske romfartsprogrammet. Gjennombruddet kom med R-7 prosjektet, som egentlige hadde sin sprede begynnelse i den tyske V-2-raketten som ble kopiert og videreutviklet siden 1947. Koroljevs konstruksjonsbyrå OKB-I fikk ansvaret for prosjektet i 1953, men det var først i mai 1954 det endelige designet var blitt fastslått. Konstruksjonen skulle være et flertrinns langdistansemissil med kapasitet for en last på 300 kg mot et mål over 8 000 km vekk. Planer om kunstige satellitter var allerede på bordet, og Koroljev som straks så hva slags potensialitet R-7 vil ha, informerte regjeringen i Moskva om sitt forslaget ved å bruke langdistansemissilet som en bærerakett. Etter hvert ble det besluttet at et beskjedent satellittprogram vil få bruke R-7, men først etter en til to oppskytninger av R-7 som langdistansemissil var fullført. Teknologisk sett var prosjektet banebrytende for sovjeterne som opplevde tre mislykkede oppskytninger før den fjerde oppskytningen ble en suksess den 21. august 1957.
Satellittprogrammet som var kommet under sjefkonstruktørens kontroll, fikk sin første vellykkede oppskytning den 4. oktober det samme året, og den første kunstige satellitten i verdensrommet, Sputnik 1, var kommet ut i verdensrommet. Effekten på verden var elektrisk. Etter nyheten om oppskytningen ble formidlet i internasjonal presse, kunne man snakker om «Sputnik-sjokket», spesielt på amerikanerne som mente sovjeterne hadde fått et teknologisk forsprang innenfor rakettutvikling. Statsminister Khrusjtsjov som hadde observerte verdens reaksjon, skulle deretter overføre større ressurser til romfartsprogrammet for å bevare og styrke inntrykket av Sovjetunionen som en teknologisk avansert supermakt, og dermed var kappløpet mellom USA og Sovjet satt i gang. I november 1958 ble et nytt sivilt program startet av sovjetledelsen for å gjennomføre et bemannet romferd, men de første planer for det som skulle het Vostok-programmet var allerede utviklet i april 1958. 
R-7 raketten hadde én trinn i tillegg til fire påspente hjelpetrinn, men det var mulig å ha en ekstra trinn. Allerede i september 1958 ble den første R-7 varianten med to trinn under betegnelsen Luna 8K72 oppskutt med en romsonde til Månen. Tilsammen ble ni romsonder oppskutt med Luna raketten, men den første vellykkede oppskytningen hendt først den 4. januar 1959 med sonden Luna 1. Med denne varianten som utgangspunktet utviklet OKB-I Vostok-L som bærerakett under prøveferdene med ubemannede Vostok-romfartøyer som betegnes som «Sputnik» eller «Korabl-Sputnik» i 1960-1961. Vostok-L ble modifiserte med nyere rakettmotorer inn i en bedre variant med større lasteevne, Vostok-K som ble valgt som bærerakett under de bemannede Vostok-ferdene.
Utvelgelsen av de første kandidater for Vostok-programmet startet i august 1959, ettersom det var besluttet at Vostok-romfartøyet skulle ha samme konstruksjon som rekognoseringssatellitt av type Zenit, måtte kandidaten ha høyde under 1,70 meter og vekt under 70 kilo. Det sovjetiske flyvåpenet tok inn 102 unge flyvere for grundigere medisinske og psykologiske prøver, til slutt var den første gruppen på 20 utvalgt og tatt inn i programmet. Valget av den første kosmonauten som skulle få lov til å foreta den første ferden hendt den 8. april 1961. Det var vedtatt at Jurij Aleksejvetitsj Gagarin skulle få æren. Oppskytningen med en Vostok-K rakett skulle skje den 12. april knapt fire dager senere med Vostok 1 romfartøyet som lasten.

Konstruksjon

Sovjetunionen hadde begrensede ressurser for romfartsprogrammet, og ettersom det var viktig å få Politbyråets støtte var det imidtertidig nødvendig å bygge det bemannede romfartøyet over samme lest som den planlagte rekognoseringssatellitten som senere skulle få betegnelsen Zenit. Fotografier fra (eksponert) film fra satellitten Zenit, måtte produseres på jordoverflaten. Satellitten hadde en «tilbakevendings-seksjon» (som skulle inneholde den eksponerte filmen) for ferden gjennom atmosfæren – der teknologien til en viss grad kunne nyttiggjøres når kosmonauter skulle returneres til jordoverflaten. Sovjetunionen, i motsetning til USA, hadde ikke hypersoniske vindtunneler for test av bestemte form tilbakevendingsseksjonen skulle ha for en sikker retur, og dermed valgte ikke kjegleformen eller en butt underside. Koroljov mente kuleformen vil være et bedre valg for å ha større stabilitet gjennom atmosfæren. Dette designet som i OKB-1 fikk betegnelsen «Objekt OD-2», var adoptert for tre bestemte fartøyer, prototypen 1K, rekognoseringssatellitten 2K og det bemannede romfartøyet 3K etter sovjetledelsen aksepterte Koroljovs design i mai 1959.
Romfartøyet vil bestå av to hoveddeler, den kuleformede tilbakevendingsseksjonen og den kjegleformede utstyrsseksjonen (eller serviceseksjonen) som under ferden oppover vil dels være innenfor bærerakettens øverste trinn fram til omløp var oppnådde. Størrelsen på tilbakevendingsseksjonen er cirka 2460 kg med en diameter på 2,30 meter samt et varmeskjold på 837 kilo for å utholde varmeutviklingen ved høy hastighet inn i atmosfæren. Den hadde to runde luker, en for innstigning og en for katapultsetet som kosmonauten skulle sitte på under romferden, samt et rundt vindu man kunne se ut gjennom etter dekselet som beskyttet romfartøyet under oppskytningen var fjernet. Kabinen vil ha en spartansk innredning ettersom Vostok hadde et automatisk styringssystem som gjør kosmonauten til en passasjer eller observatør enn pilot. I en nødsituasjon kunne han eller hun ta over, men måtte ha en kode som tillatt manuell styring. 
Khrusjtsjov bestemt at sovjetiske romfarere skulle ned på «moderlandets jord», og dermed måtte de sovjetiske romfartøyene alltid foreta en landing på land. For dette måtte tilbakevendingsseksjonen være av en robust konstruksjon, og ettersom en landingsfallskjerm ikke kunne dempe landingsstøtet nok for de første Vostok-romskiper var det dermed nødvendig med et katapultsete. Kosmonauten skal dermed skyte seg ut i en høyde av cirka 7 km før sammenstøtet med bakken. De første kosmonauter hadde ikke en lik effektiv trykkdrakt som amerikanerne som vil ha samme trykk i drakten som i kabinen for å unngå dykkersyke ved kabinlekkasje. Koroljov valgte også en luftlignende blanding av 80 % nitrogen og 20 % oksygen ved vanlig atmosfæretrykk som kabinatmosfære. Amerikanerne foretrakk rent oksygen i deres første romskipene.
Utstyrsseksjonen som er kjegleformet, hadde en større bremsemotor og flere mindre stillingskontrollmotorer for å kunne kontrollere romfartøyets ferd i omløpet sammen med en strømforsyning i form av batterier og flere kuleformede tanker rundt øverste del, som innholdt nitrogen og oksygen for kabinatmosfæren. Størrelsen på utstyrseksjonen er cirka 2270 kg med størst diameter på 2,43 meter og lengde på 2,25 meter. Ved enden på romferden vil tilbakevendingsseksjonen skilles fra utstyrsseksjonen etter tilbakevendingen var innledet, dermed kunne kosmonauten returere til bakken mens utstyrsseksjonen brent opp i møte med atmosfæren.
Betegnelsen «Vostok» ble i begynnelsen brukt om både prototypen, det bemannede romfartøyet og rekognoseringssatellitten, Vostok-1 om prototypen, Vostok-2 om rekognoseringssatellitten og Vostok-3 om romfartøyet. Men etter Gagarins returen ble det besluttet å bruke Zenit, som på norsk betyr senit, på rekognoseringssatellitten som på utsiden var ganske lik Vostok-romfartøyet. Den første Zenit-satellitten ble oppskutt den 11. november 1961. 
Satellitter fra Zenit-programmet ble skutt opp, fram til 7. juni 1994 ( Vostok- og Voskhod-programmene var da allerede avsluttet ). Fra Zenit-programmet var andre programmer omkring bruk av satellitter med tilbakevendingsseksjon for vitenskapelige eksperimenter i vektløshet utviklet som Foton, Bion, Resurs og Efir samt Energia. Den siste satellitten basert på designet som produserte Vostok romfartøyet var Foton-3M som ble oppskutt den 14. september 2007 og vendt tilbake til jordoverflaten med lasten 26. september. I tillegg til 13 Vostok-romfartøyer og 5 Voskhod-romfartøyer var 509 Zenit-satellitter og 97 andre satellitter oppskutt mellom 1960 og 2007, alle med den samme grunnleggende konstruksjonen. 
Vostok 1 romfartøyet med øverste trinn var 7,35 meter lang med en vekt på 6,17 tonn, men etter frakoblingen vil den ha en vekt på cirka 4,73 tonn og en lengde på 4,40 meter samt en diameter på 2,43 meter.

Avslutningen på programmet

Vostok-programmet skulle fortsette fram til 1966 med syv nye Vostok-romfartøyer fra Vostok 7 til Vostok 13, men ble kansellert i forbindelse med utviklingen av Voskhod-programmet i våren 1964. Dessuten hadde man også Sojuz-programmet som begynte i 1963 etter Koroljov godkjente designet som skulle bli den neste generasjon bemannede romskip for det sovjetiske romfartsprogrammet. 
Som et resultat av romkappløpet ønsket Khrusjtsjov et romfartøy med tre kosmonauter som svar på tomannsromfartøyet Gemini fra USA, som en nødløsning valgt Koroljov å bygge Vostok-romfartøyet til Voskhod-romfartøyet til tross for den større risikoen. Med bedre landingsfallskjermer montert med bremsemotorer kunne kosmonauter bli værende i kapselen helt ned til bakken. Med mindre endringer på utsiden minner Voskhod-romfartøyene om Vostok-romfartøyer med sitt form og ytre mål. 5 romfartøyer av denne typen ble skutt opp, hvorav to bemannede, i 1964-1966 og fire romfartøyer som var under planlegging, Voskhod-3 til Voskhod-6, ble kansellert.
Deretter var det bare Zenit-programmet som fortsatte produksjonen av designet som hadde sitt utgangspunkt i Objekt OD-2. Tilsammen var 509 rekognoseringssatellitter med fotografiutstyr oppskutt fram til 1994. Tilbakevendingsseksjonen kunne ha en nyttelast som en satellitt som dermed kunne gjennomføre et antall omløp i vektløshet før returet til jordoverflaten, dermed ble designet med mindre endringer tatt i bruk for vitenskapelige eksperimenter og undersøkelser, blant annet innenfor materialvitenskap. 97 satellitter var skutt opp fram til den 14. september 2007 over 47 år etter det første romfartøyet med den samme konstruksjonen var skutt opp. Disse var delt i ulike programmer, Foton med 15 oppskytninger, Bion med 11 oppskytninger, Resurs med 67 oppskytninger, Efir med to oppskytninger og Energia med to oppskytninger. 
Den siste satellitten som hadde sine aner i Vostok-romskipet er Foton M-3 som ble skutt opp den 14. september 2007 med en vekt på 6,5 tonn. Flere prosjekter hadde vært vurdert gjennom tiårene omkring en fortsettelse av Vostok-romskipet som ubemannede romfartøyer, sentralt i disse var den sfæriske tilbakevendingsseksjonen. Over 600 romfartøyer som hadde sitt opphav i Koroljovs «Objekt OD-2» hadde blitt skutt opp i verdensrommet i en tidsperiode på 47 år, hvorav åtte bemannede romfartøyer i 1961 til 1965.