Bước đột phá này đã được thực hiện trong điều kiện cuộc đua chinh phục không gian giữa hai siêu cường.
Có rất nhiều cuốn sách và tài liệu về cuộc đời của Yuri Gagarin. Nhưng, các thiết bị kỹ thuật đảm bảo chuyến bay của ông là một nội dung ít được đề cập.
Sau đây là tài liệu của Sputnik về tên lửa vũ trụ và tàu vũ trụ Vostok.
Từ tên lửa liên lục địa đến tàu vũ trụ
Hiện nay ai cũng biết rằng, phiên bản sửa đổi của tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) đã đưa con tàu vũ trụ có một người trên tàu lên quỹ đạo gần trái đất. Tên lửa đã được phát triển dưới sự lãnh đạo của Sergei Korolev (1907-1966).
Vào cuối những năm 1940 - đầu những năm 1950, Phòng thiết kế của Sergei Korolev đã tạo ra một số tên lửa đạn đạo một tầng. Phiên bản đầu tiên là tên lửa tầm ngắn R-1 được phát triển trên cơ sở tên lửa đạn đạo V-2 của Đức. Sau đó đã xuất hiện tên lửa chiến thuật R-2 và tên lửa tầm trung có khả năng mang đầu đạn hạt nhân R-5. Cả R-1, R-2 và R-5 đã được đưa vào biên chế. Các tên lửa này đã sử dụng oxy lỏng (chất oxy hóa) và rượu etylic (làm nhiên liệu).
Bãi thử nghiệm bí mật
Tuy nhiên, để đảm bảo tiếp cận mục tiêu trên lãnh thổ của "kẻ thù tiềm tàng" phải có tên lửa đẩy nhiều tầng. Và động cơ của nó phải mạnh hơn, phải có nhiên liệu hiệu quả hơn. Quá trình chế tạo một tên lữa như vậy đã bắt đầu vào tháng 11 năm 1954. Vào tháng 2 năm 1955, Liên Xô đã thông qua quyết định tạo ra bãi thử bí mật cho tên lửa này. Một khu vực rộng lớn và dân cư thưa thớt ở Kazakhstan gần ga xe lửa Tyura-Tam đã được chọn. Đây là nơi xây dựng sân bay vũ trụ Baikonur, hiện được cả thế giới biết đến.
Một số nhóm thiết kế đã tham gia thực hiện dự án R-7 (8K71). Đến đầu năm 1957, các chuyên gia đã chế tạo tên lửa nặng 280 tấn với tầm bay ước tính của đầu đạn là 8.000 - 9.000 km. Nó được thiết kế theo cụm, mỗi bộ tăng áp có thùng chứa nhiên liệu đẩy riêng. Nhóm thiết kế đã phải phát triển một hệ thống để điều chỉnh tỷ lệ tiêu thụ thành phần thuốc phóng và đồng bộ hóa mức tiêu thụ giữa các tên lửa đẩy: bộ tăng áp đầu tiên gôm bốn khối bao phủ bộ trung tâm - tầng thứ hai. Trên thực tế, mỗi khối của tầng thứ nhất là một thùng nhiên liệu khổng lồ, ở phía dưới có động cơ tên lửa RD-107 với lực đẩy 78-83 tấn trong khí quyển (102 tấn trong chân không). Tầng thứ hai bao gồm một khoang chứa thiết bị, các thùng nhiên liệu và động cơ tên lửa RD-108 với lực đẩy 71 tấn trong khí quyển (96 tấn trong chân không). Động cơ của cả hai tầng chạy bằng dầu hỏa và oxy lỏng, khởi động ngay sau khi tên lửa được phóng. Tất cả bốn động cơ RD-107 phải làm việc trong khoảng 2 phút và RD-108 - lâu hơn - 5 phút, bởi vì chính động cơ này phải "đẩy" đầu đạn nhiệt hạch nặng gần 3 tấn lên độ cao cần thiết, sau đó nó bay theo quỹ đạo đạn đạo.
Chỉ trong lần phóng thứ tư, R-7 mới có thể bay theo quỹ đạo này. Tuy nhiên, điều này đã giúp các chuyên gia sử dụng tên lửa này để phóng hai quả vệ tinh nhân tạo đầu tiên lên quỹ đạo trái đất vào ngày 4 tháng 10 và ngày 3 tháng 11 năm 1957. Thành công này đã chứng minh rằng, tên lửa R-7 có thể được sử đụng để đưa lên quỹ đạo hàng hữu ích có trọng lượng lớn. Nhưng, nó không tốt lắm với tư cách là tên lửa ICBM: kích thước khổng lồ, thời gian chuẩn bị phóng khá dài, tên lửa không thể đứng lâu ở trạng thái tiếp nhiên liệu. Do đó, "cấp trên" đã thông qua quyết định trang bị cho quân đội các loại tên lửa khác: nhỏ gọn hơn, có khả năng thực hiện nhiệm vụ trong tình trạng tiếp nhiên liệu trong thời gian dài và có thể được phóng nhanh hơn. Và R-7 đã trở thành phương tiện phóng tàu vũ trụ, bao gồm cả những tàu vũ trụ có người lái, điều mà Sergei Korolev đã mơ ước từ lâu.
Sơ đồ chung của tên lửa được giữ nguyên, nhưng, các nhà thiết kế đã trang bị thêm tầng ba để phóng "con tàu vệ tinh" lên quỹ đạo. Nó được lắp ở trên tầng hai, và động cơ RD-0109 với lực đẩy chỉ 5,5 tấn (trong môi trường chân không) được bật lên sau khi tầng hai tách khỏi tên lửa. Tên lửa đẩy với chỉ số 8K72K được đặt tên "Vostok". Trọng lượng của nó khoảng 290 tấn. Các chuyên gia đã phát triển hệ thống cứu hộ khẩn cấp cho tàu vũ trụ và phi hành gia, nhưng, hệ thống này có thể hoạt động hiệu quả chỉ ở độ cao tương đối lớn (hơn 8 km từ bề mặt Trái Đất). Đáng tiếc, các công nghệ thời đó không cho phép làm theo cách khác.
"Con tàu vệ tinh"
Song song với việc hoàn thiện tên lửa đẩy, Phòng thiết kế của Sergei Korolev đã bắt tay phát triển "con tàu vệ tinh". Dự án này đã được phê duyệt bởi một sắc lệnh bí mật của Chính phủ Liên Xô vào ngày 22 tháng 5 năm 1959. Cũng trong năm đó, Phòng thiết kế đã lập kế hoạch thực hiện các cuộc thử nghiệm trên mặt đất. Thiết bị hạ cánh đã được thử nghiệm bằng cách thả nó từ máy bay. Sau đó, Sergei Korolev đã phê duyệt bản thiết kế hai phiên bản của tàu Vostok: có người lái và tự động.
Vào ngày 15 tháng 5 năm 1960, tên lửa đẩy 8K72K mang Sputnik-4 - nguyên mẫu của tàu vũ trụ có người lái nặng 4.540 kg - đã được phóng từ sân bay vũ trụ Baikonur. Nguyên mẫu tàu vũ trụ đã bay thử thành công. Trong cuộc thử nghiệm vào ngày 19 tháng 5, các chuyên gia đã ra lệnh cho tàu giảm tốc độ để xuống mặt đất. Nhưng, con tàu ... chuyển lên quỹ đạo cao hơn, và chỉ ở đó module hạ cánh mới tách khỏi tàu. Cả hai bộ phận này đã bay trong không gian trong một thời gian khá dài. Con tàu bị đốt cháy khi vào lại khí quyển vào năm 1962, module hạ cánh – vào năm 1965.
Từ ngày 28 tháng 7 năm 1960 đến ngày 9 tháng 3 năm 1961, Liên Xô đã thực hiện một số vụ phóng thử nghiệm khác, trong đó có một đợt phóng nguyên mẫu tàu vũ trụ có người lái. Kết quả là hai vụ tai nạn, một chuyến bay dưới quỹ đạo và hai lần phóng thành công. Kết quả như vậy vẫn chưa đủ để đảm bảo chuyến bay vũ trụ có con người thành công.
Vào ngày 25 tháng 3 năm 1961, nguyên mẫu Sputnik-10 đã được phóng từ sân bay vũ trụ. Chiếc tàu chở chú chó đã hạ cánh thành công và thiết bị hạ cánh, theo đúng kế hoạch, đã được đẩy ra. Vụ phóng này là lần thử nghiệm cuối cùng trước khi phóng tàu vũ trụ có người lái.
Vào ngày 12 tháng 4 năm 1961, tổ hợp vũ trụ “tên lửa đẩy 8K72K – tàu vũ trụ Vostok” - tàu vũ trụ “Vostok-1” với Yuri Gagarin trên tàu đã được phóng từ sân bay Baikonur. Tàu vũ trụ nặng 4.730 kg có thời gian hoạt động tự lập 7 ngày, thể tích chỉ 1,6m3. Trong 108 phút, con tàu đã hoàn thành một vòng bay xung quanh Trái đất và hạ cánh tại vùng Saratov (vùng Volga).
Yuri Gagarin đã được trao tặng danh hiệu Anh hùng Liên Xô, được thăng quân hàm từ thượng úy lên ngay thiếu tá, và đã trở thành người anh hùng của thế giới.
