Интересовался ходом разработки, рассматриваемыми вариантами, подходил к кульманам, беседовал непосредственно с исполнителями, советовал, критиковал. В непринужденных разговорах он неуклонно проводил мысль об огромном значении для страны космических исследований, о том, что не всегда боевая тематика будет основной для конструкторского бюро и что именно космическому направлению принадлежит будущее.
На начальной стадии проектирования — этапе поиска, прорабатывалось около двух десятков различных компоновочных схем ракеты-носителя. Любой сотрудник небольшого, но дружного коллектива энтузиастов мог предложить свой вариант решения. Все они рассматривались на 'техническом совете' сектора, для участия в работе которого приглашались ведущие специалисты расчетно-теоретических отделов: баллистиков, аэродинамиков, тепловиков, прочнистов и эксплуатационщиков.
В конце концов к детальной проработке приняли вариант, в котором компоновка решалась на основе пакетно-последовательной схемы. Несомненно большим преимуществом проекта по сравнению с разработчиками других Главных конструкторов, должна была явиться идея использования унифицированных блоков диаметром три метра первой ступени межконтинентальной ракеты Р-16, находившихся в то время в процессе отработки на Южном машиностроительном заводе в Днепропетровске.
В центре пакета устанавливался блок второй ступени, а вокруг него по схеме 'плотной упаковки' размещались шесть 'боковушек', представлявших отделяющиеся части первой ступени. Оси всех 'боковушек' были параллельны оси центрального блока второй ступени. Третья ступень, также диаметром три метра, устанавливалась на передний торец блока второй ступени. Космический аппарат располагался на переднем торце третьей ступени под обтекателем того же диаметра. Предусматривалось, при необходимости, использование обтекателей больших диаметров. К числу интересных решений несомненно относилась подвесная схема крепления блока второй ступени, исключавшая возможность возникновения в нем при полете первой ступени наиболее неблагоприятных сжимающих усилий. В конструкции блоков предполагалось использовать наиболее перспективные материалы и полуфабрикаты: прессованные профили, панели и др.
Несмотря на то (как покажет дальнейшее развитие событий), что проекту суждено будет пылиться на книжных полках секретной библиотеки, да еще под грозным грифом секретности, а посему к нему будет допущен ограниченный круг лиц, работы над носителем РК-100 окажутся важным периодом развития для всей последующей деятельности конструкторского бюро.
В процессе проектирования, как и в любом неизведанном деле, возник целый ряд новых научно- технических проблем. Впервые был поставлен один из сложнейших вопросов об обеспечении надежного, одновременного запуска большого количества камер. А на первой ступени их было двадцать четыре: в каждом блоке четыре, умноженные на число блоков — шесть. Неодновременность выхода на режим даже всего одной камеры могла привести к самым непредсказуемым последствиям.
С другой стороны связка из шести блоков представляла сложную динамическую систему. В такой конструкции могли возникнуть неожиданные резонансные явления и не менее опасные, как и для любого сооружения, вибрации. Это потребовало отработки динамики пакета, каковым, по сути, являлась первая ступень ракеты. В лабораторных условиях на модели, имитировавшей реальную конструкцию, 'провоцировались' различного рода возмущения и изучался отклик на них конструкции, связывавшей блоки в единое целое. На языке специалистов — проводилась отработка параметров элементов пакетной схемы.
При работе над проектом было одно техническое решение, которому суждено было сыграть важную роль в будущем. Связано оно оказалось с проблемой запуска ракетного двигателя в условиях невесомости при выводе третьей ступени на промежуточную орбиту спутника. Для обеспечения точных параметров скорости полета и предотвращения возникновения боковых возмущений в момент разделения на второй ступени предусматривалось установить двигатели с малой тягой, которые и должны были осуществить доводку траектории отделяющегося объекта до точных параметров движения. Но, как это часто бывает, решение одной проблемы сразу выдвинуло на повестку дня другую, не менее сложную: запуск двигателей малой тяги приходилось осуществлять в условиях невесомости. А жидкость в невесомости ведет себя так же, как тело космонавта в кабине космического корабля. Она плавает во взвешенном состоянии. Это известно еще из школьной программы по физике. Если жидкость обладает хорошей смачиваемостью, то часть ее может прилипнуть к стенкам топливного бака, а часть — осуществлять свободное 'парение' в виде шароподобных образований. Отсюда берут истоки и все последующие проблемы: вместе с топливом в подающую магистраль жидкостного ракетного двигателя могут устремиться газовые пузыри. В результате двигатель, 'захлебнувшись', выйдет из строя. Для устойчивой его работы необходимо обеспечить подачу компонентов топлива под определенным давлением и неразрывной струей. А это уже конкретизировало задачу: в условиях невесомости надо найти надежный способ разделения продуктов наддува и компонентов топлива.
Пытливый ум изобретателя предложил оригинальное решение проблемы: жидкость из топливных бачков вытеснялась специальными мягкими (наподобие детского надувного шарика) оболочками- мембранами, приводимыми в движение сжатыми газами. Так родилась конструкция 'стартера' для обеспечения условий запуска двигателя в условиях невесомости. Ее автором был инженер И.Л. Лось. Идея оказалась очень плодотворной и впоследствии неоднократно применялась при решении многих подобных задач, получив название 'система малой тяги'.
Проектирование велось широким фронтом. Интересно, что в молодом конструкторском бюро к работам была привлечена большая группа вчерашних выпускников вузов и, в первую очередь, набиравшего силу физико-технического факультета Днепропетровского госуниверситета. Многим из них такая задача была поставлена как тема коллективного дипломного проекта.
И опять, как и при проектировании первых баллистических ракет, столкнулись с информационным голодом, отсутствием литературы по самым, казалось, простым исходным материалам проектирования конструкций подобного класса.
Вспоминая тот насыщенный интересной творческой работой период, один из участников этой эпопеи инженер С.С. Кавелин рассказывает:
'В процессе работы над проектом нужно было оперативно подбирать нужные характеристики при проведении оптимизации ступеней в зависимости от веса выводимого груза. Молодые специалисты не имели никакого опыта в данной области. Попытались использовать в качестве аналога данные по королевской 'семерке'. Но это мало что давало. Один пример — не статистика. Проблему отдали на откуп инженеру Л.П. Сидельникову. Попытки найти в библиотеке, где хранилась секретная литература, какие-то рекомендации, относящиеся к этому вопросу, ни к чему не привели. И вдруг луч надежды. Причем в открытой библиотеке для общего пользования среди переводных статей по американским источникам в сборнике под названием 'Исследование оптимальных режимов ракет' настойчивый инженер обнаружил иностранную статью, в которой предлагались рекомендации для определения максимального полезного веса выводимой на орбиту нагрузки при заданном общем стартовом весе, как функции количества ступеней, их относительного начального веса и относительного веса собственно конструкций.
Вроде бы то, что нужно. И хотя представленный в ней подход не укладывался в предполагаемые коэффициенты проектировавшейся ракеты, но зато натолкнул на нужную мысль. Сложность заключалась еще и в том, что необходимо было учитывать всякого рода 'паразитные' веса (система управления, остатки незаборов, гарантийные остатки и другие). В результате разработали свою довольно простую методику оптимизации. Вначале просчитывали веса в первом приближении. Получали какие-то исходные параметры. Это давало возможность рассчитать более точно конструкцию на прочность. Так методом приближений добрались до истины. Техника же проведения расчетов по сегодняшним меркам даже не укладывается в понятие 'рутинная'. Кроме механических 'Мерседесов' и 'Рейнметаллов' ничего не было. И несмотря на это удавалось в течение нескольких минут получать необходимые данные. Впоследствии специалисты по баллистике на основе строгих оптимизационных подходов контролировали эти расчеты на ЭЦВМ 'Урал' — самой совершенной на тот момент вычислительной машине. По их точной методике на проведение этих расчетов требовалось около суток, а разница получалась лишь в третьем знаке. Кстати этот подход в дальнейшем использовали 'под горячую руку' для существовавших уже проектов 63С1 и 65С3 и обнаружили, что они отнюдь не оптимальны при распределении весов по ступеням. Но тому была своя объективная
