Neuvostoliiton avaruusohjelma
Neuvostoliiton avaruusohjelma pohjautui venäläisen opettajan Konstantin Tsiolkovskin 1900-luvun alusta alkaen yksin tekemään tutkimustyöhön. Hän tutki ensimmäisenä avaruuslennon mahdollisuutta matemaattisesti. Hän teki suhteellisen vähän kokeellista tutkimusta, mutta kehitti silti muun muassa rakettien ohjausmenetelmiä, nestemäisiä ajoaineita ja monivaiheisen raketin periaatteen. Neuvostovaltio alkoi jo vuonna 1921 tukea rakettitutkimusta asevoimien budjettirahoituksella. GIRD-tutkimusryhmät konkretisoivat rakettien kehitystyön 1920-luvun puolivälistä alkaen. 1930-luvulla Sergei Koroljov nousi rakettitutkimuksen johtoon, mutta hän joutui asevoimien puhdistusten yhteydessä vankeuteen. Toisen maailmansodan aikana rakettialan tutkimus keskittyi maavoimien raketteihin ja lentokoneiden rakettipropulsioon.
Neuvostoliiton aikana koko avaruusohjelma oli asevoimien alaisuudessa. Korkeimmalla ministeritasolla Neuvostoliiton avaruusohjelmaa johti sotamarsalkka Dmitri Ustinov. Raketti- ja avaruusalassuunnittelija Sergei Koroljov vastasi kuolemaansa 1966 asti Neuvostoliiton avaruusohjelmasta.
Koroljovin johdolla Neuvostoliitto kehitti 1950-luvulla ensimmäisen mannertenvälisen ohjuksen, joka pystyi kantamaan ydinaseen yhdysvaltalaisiin kohteisiin. R-7-ohjus laukaistiin ensi kertaa 21. elokuuta 1957. Sekä Neuvostoliitto että Yhdysvallat ilmoittivat vuonna 1955 aikeestaan laukaista satelliitti kansainvälisen geofyysisen vuoden (1957–8) aikana. Ohjuksen onnistuneen koelaukaisun jälkeen ensimmäinen satelliitti Sputnik 1 rakennettiin nopeasti ja laukaistiin 4. lokakuuta 1957. Rakettiohjelman puitteissa rakennettiin Tiuratamin alueelle Baikonurin kosmodromi.
Koroljovilla oli useita kilpailijoita, muun muassa Jangel ja Tšelomei, jotka olivat pääasiassa ohjusinsinöörejä ja tämän ohessa avaruusinsinöörejä. N1-kuuraketin epäonnistumisen on katsottu johtuneen Koroljovin äkillisen kuoleman synnyttämästä kilpailusta hänen seuraajiensa kesken. Avaruustoiminnan siirtyminen kypsään vaiheeseen loi lisää byrokratiaa ja antoi vähemmän tilaa uusille näkemyksille. Avaruusohjelma oli hyvin suosittu kansan ja neuvostojohdon parissa, mutta aikaa myöten se kehittyi taloudellisesti tehottomaksi; ohjelma oli kuitenkin niin vahva, että se kesti Neuvostoliiton lakkautuksen Venäjällä ja jossain määrin myös Ukrainassa.
Venäläinen Konstantin Tsiolkovski oli nykyaikaisen avaruusmatkailun ensimmäisiä teoreettisia uranuurtajia. Raketteja ja avaruusmatkoja koskaeia tutkimuksia hän julkaisi 1800-luvun lopulta 1920-luvulle. Hän laati rakettitekniikan perusyhtälön, ideoi nesteraketin, aurinkopurjeen, avaruusaseman ja tähtienväliset lennot. Tsiolkovski päätteli aivan oikein, että tehokkain rakettipolttoaine on vety. Tsiolkovski oli aikaansa edellä. Eräs toinen avaruuslentojen ideoija oli Juri Kondratjuk, joka toi esille ajatuksen erillisestä kuumodulista.
Tsiolkovskin vielä eläessä Fridrih Tsander perusti 1931 rakettiyhdistys GIRD:in, joka jonkin ajan kuluttua liitettiin valtion RNII-tutkimisinstituuttiin. Varhaisiin venäläisiin rakettipiireihin kuuluivat mm. Sergei Koroljov, Leonid Duškin ja Valentin Gluško. 1930-luvulla kehitettiin nesteraketti GIRD-X, joka nousi alussa vain 80 metriä, mutta lopulta muutaman kilometrin korkeuteen. Myöhemmin 1930-luvulla rakettitutkimus hajautui Neuvostoliittossa muun muassa rakettilentokoneen kehittelyyn.
Vuonna 1938 Stalin käynnisti suuren puhdistuksen, jossa useimmat Neuvostoliiton rakettitutkijat joutuivat työleireille. Rakettitutkijat antoivat panoksensa toisessa maailmansodassa kehittämällä venäläisille sota-aseeksi Katjuša-raketinheittimen. Toisen maailmansodan päättyessä vuonna 1945 venäläiset vangitsivat ja houkuttelivat Itä-Saksaan saksalaisen V2-raketin kehittelyssä olleita rakettitutkijoita. Nämä saksalaiset pakkosiirrettiin seuraavana vuonna Neuvostoliittoon, missä he kehittivät R-1:n, joka oli hieman muunneltu ja paranneltu V2. Saksalaiset ja enenevissä määrin venäläiset kehittelivät V2:lle seuraajia 40-luvun lopulla ja 50-luvun alussa. Kun Neuvostoliitto räjäytti 1949 ydinpommin, syntyi 1950-luvulla tarve kehittää yhä pidemmälle kantavia ydinohjuksia. Alussa 1940-luvulla luotiin pidennetty V-2 R-2, myöhemmin R-5 joka käytti jo uusia polttoaineita.
Vuoteen 1955 mennessä venäläiset olivat palauttaneet saksalaiset rakettiasiantuntijat takaisin kotimaahansa. Vuoteen 1957 mennessä kehitettiin mannertenväliseksi ohjukseksi R-7 Semjorka, jossa näkyi vielä sodanaikainen V2-teknologia. Raketti oli ohjukseksi sopimaton, parempaa käyttöä sille löytyi avaruuslaitteiden ja avaruusalusten laukaisijana.
Neuvostoliitto laukaisi avaruuteen Sergei Koroljovin johdolla 4. lokakuuta vuonna 1957 miehittämättömän Sputnik 1-satelliitin maata kiertävälle radalle R7-kantoraketilla. Siitä tuli maailman ensimmäinen satelliitti. Satelliitti oli ulkoa katsoen pallo, josta sojotti neljä antennia niin kuin sulkapallon sulat. Satelliitti kiersi maata noin 250 km:n korkeudessa ja näkyi yöllä taivaan halki liikkuvana tähtenä. Sen piipityksen saattoivat kuulla länsimaatkin vastaanottimistaan. Jo kolmen kuukauden päästä seuraavan vuoden tammikuussa vuonna 1958 satelliitti syöksyi Maan ilmakehään ja paloi.
Sputnik 1 johti kohuun sekä Neuvostoliitossa että Yhdysvalloissa sen jälkeen, kun brittiläinen lehdistö nosti sen merkittäväksi uutiseksi. Hruštšov vaati Koroljovia toteuttamaan uuden lennon välittömästi. Sputnik 2 -lento 3. marraskuuta kuljetti avaruuteen yli 1 000 kg:n aluksen mukanaan Laika-koira. Toukokuussa 1958 laukaistu Sputnik 3 painoi 1 500 kg.
Ensimmäisen Sputnikin lennon jälkeen koko maailma ihmetteli tapahtunutta, vaikka sekä Yhdysvallat että Neuvostoliitto olivat jo 1955 julkistaneet aikeensa lähettää satelliitti avaruuteen kansainvälisen geofyysisen vuoden (IGY, "International Geophysical Year") 1957–1958 aikana. Sputnik 1 järkytti varsinkin amerikkalaisia, jotka olivat luottaneet teknologiseen etumatkaansa. Se johti Yhdysvalloissa NASAn perustamiseen ja myöhemmin kuuohjelmaan (Apollo-ohjelmaan) sekä vauhditti omalta osaltaan raketti- ja ohjusteknologiaa.
Luna-ohjelman luotaimia oli monta eri tyyppiä: kiertolaisia, laskeutujia, iskeytyjiä, jopa näytteenhakijoita. Eräs niistä oli ensimmäinen kuuluotain (joukkoon kuului myös kaksi kuukulkijaa). Luna-ohjelman aikana Neuvostoliitto lähetti vuosina 1959–1976 24 luotainta Kuuhun. Niistä 15 oli menestyksellistä. 2. tammikuuta 1959 laukaistua Luna 1:tä edelsi kolme epäonnistunutta laukaisua vuonna 1958.
Luna 1–3 tutkivat Kuuta vuonna 1959. Luna 2 -luotain törmäsi suunnitelman mukaisesti Kuuhun. Sen jälkeen Luna 3 kuvasi Kuun "pimeän puolen". Tammikuussa 1966 Luna 9 teki ensimmäisenä avaruusaluksena pehmeän laskun Kuun pinnalle.
Vuosina 1971 ja 1973 Neuvostoliitto lähetti automaattiset kuuajoneuvot Lunohod 1 ja Lunohod 2 Kuun pinnalle.
Luna 16 ja Luna 20 hakivat Kuusta pienen määrän kuukivinäytteitä Neuvostoliittoon 1970-luvun alussa.
4 000 kg painavasta Zenit-vakoilusatelliitista kehitettiin miehitetty Vostok-avaruusalus. Vuonna 1960 sillä tehtiin koelentoja, joilla lennätettiin muun muassa koiria testaamaan miehitetyn lennon turvallisuutta. 12. huhtikuuta 1961 kosmonautti Juri Gagarin kiersi Maan 108 minuutin pituisella maailman ensimmäisellä miehitetyllä avaruuslennolla. German Titov kiersi maan 17 kertaa Vostok 2:lla. Hän sairastui matkalla, mikä aiheutti vuoden viiveen miehitettyjen lentojen ohjelmaan. Vostok 3 ja Vostok 4 toimivat yhtä aikaa avaruudessa ja lähestyivät toisiaan viiden kilometrin etäisyydelle elokuussa 1962. Koe toistettiin heinäkuussa 1963, jolloin mukana oli ensimmäinen naiskosmonautti Valentina Tereškova Vostok 6 -aluksessa. Kokeilla harjoiteltiin avaruusalusten muodostelmalentoa ja valmistauduttiin telakoitumiskokeisiin.
Vuonna 1964 Korolev laajensi Vostokin kolmipaikkaiseksi Voshod-alukseksi, jossa kolmen hengen miehityksellä miehistöllä ei ollut tilaa käyttää avaruuspukuja, joten miehistö joutui luottamaan aluksen tiiviyteen.
Voshod 2 -aluksen miehistöön kuulunut Aleksei Leonov teki vuonna 1965 ensimmäisen avaruuskävelyn. Se oli ihmiselle ja avaruuspuvulle ensimmäinen testi avaruuden tyhjiössä olemisesta. Avaruuskävely kesti 10 minuuttia.
Maaliskuussa 1966 Venera-ohjelman Venera 3 oli ensimmäinen avaruusluotain, joka kiersi toista planeettaa, Venusta. Kuu, Mars ja Venus olivat Neuvostoliiton kaikki avaruusluotainten kohteita. Kuu- ja Venus-lennot olivat onnistuneempia kuin Mars-lennot, jotka ovat osoittautuneet myös myöhemmin vaikeammiksi.
Neuvostoliitto kehitti R-7-ohjuksesta 16 kantorakettiversiota, muun muassa Molnija ja Sojuz. Uuden sukupolven Sojuz-ohjelman avaruusaluksen suunnittelu alkoi vuonna 1962. Sojuzin ensimmäisellä miehitetyllä koelennolla 23. huhtikuuta 1967 yksin lentänyt kosmonautti Vladimir Komarov kuoli ensimmäisenä ihmisenä avaruuslennon aikana. Tämä oli koelentoon liittynyt menetys, mutta paljasti myös ohjelman laatuongelmat. Tästä huolimatta Sojuzista kehittyi erittäin luotettava miehitetty avaruusalus, joka on käytössä 2010-luvulla. NASAn sukkulan poistuttua käytöstä vuonna 2011, Sojuz on ainoa kulkuväline ISS-avaruusasemalle joidenkin vuosien ajan.
Neuvostoliitto pyrki kehittämään avaruusasemaa 1960-luvun jälkipuolelta lähtien, jolloin useat Sojuz-lennot pyrkivät mm. harjoittelemaan telakoitumista. Ensimmäinen avaruusasema, Saljut 1 laukaistiin avaruuteen 19. huhtikuuta 1971. Sen miehistö vietti 21 päivää aemalla, mutta kuoli paluulennolla Sojuz-kapselin ilmalukon petettyä. Saljut-asemia toteuttiin seitsemän. Niistä viimeinen oli Saljut 7, joka toimi 1981 alkaen ja pudotettiin ilmakehään 1990-luvun alussa. Asemilla vieraili yli 70 ihmistä ja ne ylläpitivät miehitettyjä avaruuslentoja Yhdysvaltain Apollo-lentojen jälkeen.
20. helmikuuta 1986 Neuvostoliitto laukaisi Mir-avaruusaseman perusmoduulin. Asemalla tehtiin lukuisia ennätyksiä, muun muassa Valeri Poljakov vietti siellä yhtäjaksoisesti 438 vuorokautta. Asemalla vieraili yli sata ihmistä kahdestatoista maasta. Mir kestikin toimintakunnossa vielä pitkälle Neuvostoliiton hajoamisen jälkeiseen aikaan. Se pudotettiin hallitusti ilmakehään 23. maaliskuuta 2001.
Mir 2 -projekti aloitettiin helmikuussa 1976, mutta asemaa ei koskaan toteutettu. Osa Mir 2-asemaa varten kehitetyitä avaruusasemamoduuleista otettiin käyttöön Kansainvälisessä avaruusasemassa. Zarya oli ensimmäinen ja Zvezda kolmas kiertoradalle viedyistä kansainvälisen avaruusaseman osista. Pirs-telakointimoduuli oli ISS- avaruusaseman kuudes kiertoradalle viety moduuli.
Vuodesta 1976 Neuvostoliitto kehitti myös Buran-nimistä avaruussukkulaa vastineeksi Yhdysvaltain ohjelmalle. Buran oli jonkin verran Yhdysvaltain sukkulaa kehittyneempi, mutta se laukaistiin vain kerran 1988 miehittämättömänä kiertoradalle Energija-raketilla.