Бортовая аппаратура пилотируемого космического аппарата 3КА, более известного, как "Восток-1"

В различных системах этого уникального, по тем временам, аппарата была использована 421 электронная лампа, более 600 полупроводниковых транзисторов, 56 электродвигателей, около 800 реле и переключателей. Суммарная длина электрических кабелей составила 15 км.

В состав бортовой аппаратуры КА «Восток» входили следующие основные системы:

• Система автоматического управления;
• Система индикации и ручного управления СИС-1-3КА;
• Система автоматической ориентации на Солнце и ручной ориентации на Землю;
• Система электропитания;
• Система терморегулирования;
• Радиотелеметрическая система;
• Командная радиолиния;
• ТВ - система для наблюдения за космонавтом с Земли;
• Радиосистема контроля параметров орбиты и пеленгации КК.

За автоматическое управление 3КА отвечало программно-временное устройство (ПВУ) "Гранит-5В". ПВУ запускалось по команде отделения корабля "Восток" от ракеты-носителя и управляло спуском. Команды цикла спуска следуют с интервалами времени, кратными минуте. Ориентация выполняется на 39-й минуте, тест ориентации – на 70-й минуте, включение тормозной двигательной установки (ТДУ) – на 71-й минуте, а разделение отсеков – на 80-й минуте от запуска ПВУ, то есть от выхода на орбиту. Циклограммы «Гранита» имели возможность подстройки, т.е. некоторого изменения времени интервалов между метками в соответствии с заданной установкой.

Состав систем ручного управления и отображения информации.

• Пульт управления ПУ-1-3КА;
• Приборная доска ПД-1-3КА;
• Рукоятка управления РУ-1.

На приборной доске, которая находилась прямо перед космонавтом на уровне вытянутой руки,  размещались:

• Комбинированный прибор отображения временных параметров (время суток, время полета) - индикатор временной комбинированный - ИВК. На его «циферблат» были нанесены временные метки запуска основных циклограмм.
• Глобус - комбинированный индикатор местоположения (ИМП) корабля относительно Земли при орбитальном движении и при спуске, индикация зон радиовидимости, количества витков и др.
• Прибор контроля режима спуска (ПКРС).
• Кодовый замок для входа в систему ориентации, как средство защиты от несанкционированного доступа в систему управления.

Приборная доска ПД-1-3КА.

ПКРС был создан, поскольку на «Востоке» процесс спуска с орбиты был «завязан» на программно-временное устройство «Гранит».

Тумблеры, кнопки, сигнальные табло, трехстрелочные индикаторы были заимствованы из авиации. Переключатели, регуляторы – общие средства радиоэлектроники. Возможность их использования была подтверждена исследованями устойчивости к воздействию факторов космического полета, в частности вакуума, и инженерно-психилогическими исследованиями. Вместе с тем на этом этапе были созданы принципиально новые устройства: компактная ручка управления движением корабля (РУ) вместо авиационного штурвала, ИМП (глобус) и ИВК.

Рукоятка управления
РУ-1 

«Изюминкой» приборной доски стал прибор «Глобус», расположенный в левой ее части. Он действительно выглядел как маленький глобус – через специальное устройство его вращение было синхронизировано с движением корабля по орбите. Взглянув на прибор, пилот «Востока» мог увидеть, над какой территорией в настоящий момент находится. Больше того, при переключении особого тумблера в положение «Место посадки» глобус поворачивался и показывал, куда примерно приземлится корабль, если прямо сейчас запустить тормозную двигательную установку.

Пульт управления ПУ-1-3КА.

На пульте управления, который располагался слева от пилота, конструкторы разместили рукоятки и переключатели, необходимые для управления радиотелефонной системой, регулирования температуры и влажности внутри кабины, а также включения ручного управления системой ориентации и тормозного двигателя. Если через иллюминатор начинал бить солнечный свет, который мешал космонавту работать, он всегда мог опустить шторку, перебросив соответствующий тумблер на пульте («Взор», «Правый» или «Задний»).

На «Востоке-1» устанавливалось разнообразное радиооборудование. Пилоту выделялось сразу несколько каналов связи, которые обеспечивала радиотелефонная система «Заря», работающая в диапазонах коротких волн (9,019 и 20,006 МГц) и ультракоротких волн (143,625 МГц). УКВ-канал задействовался для связи с НИПами (научно-измерительными пунктами) на расстояниях до 2000 км и, как показал опыт, давал возможность вести переговоры с Землей на большей части орбиты. Кроме того, на корабле имелась радиосистема «Сигнал» (короткие волны на частоте 19,995 МГц), предназначенная для оперативной передачи данных о самочувствии космонавта. К ней прилагался дублированный комплект радиоаппаратуры «Рубин», обеспечивавший траекторные измерения, и радиотелеметрическая система «Трал П1».

Вид через прибор визуальных наблюдений "Взор"

Система ориентации корабля "Восток" имела два независимых режима работы: с автоматической одноосной ориентацией на Солнце (АСО) и ручным управлением (РУ), В состав АСО входили блоки датчиков положения Солнца и датчиков угловой скорости (ДУС) и счётно-решающий блок. Контрольный датчик сигнализировал о правильности ориентации перед включением ТДУ. Ручное управление ориентацией включало оптический прибор для визуальных на блюдений "Взор", датчики угловой скорости, ручку ориентации, блок логики и формирования управляющих сигналов.

Кадр, снятый
системой "Селигер" 

ТВ - система для наблюдения за космонавтом с Земли называлась «Селигер» и включала две передающие камеры ЛИ-23 массой 3 кг каждая и комплекты приемной аппаратуры, размещавшиеся на НИПах. Качество передачи – 100 элементов в строке, 100 строк в кадре, частота – 10 кадров в секунду. Такого, достаточно низкого, качества вполне хватало для наблюдения за поведением пристегнутого к креслу пилота.

Как и всякая новая аппаратура, бортовое оборудование ПКК 3КА после изготовления имело ряд дефектов. Рассмотрим кратко историю их выявления и устранения.

В ходе осмотра объекта 3КА после прибытия его на полигон 27 марта выявили 20 дефектов, а за период автономных испытаний с 27 по 30 марта – 52 замечания. Кроме того, было проведено 48 доработок и нештатных проверок по техническим заданиям и частным программам, утвержденным заместителем Главного конструктора, в том числе перенастройка программно-временного устройства «Гранит-5В», демонтаж (с целью облегчения корабля) двух блоков питания и кабельной сети системы аварийного подрыва объекта, а также снятие газоанализатора изд. 1872 и подогревателя пищи.

Утром 11 апреля носитель с пристыкованным к нему кораблем был вывезен на стартовую позицию и установлен в стартовую систему. За время вертикальных испытаний на старте выявили и устранили два дефекта – один по ракете и один по кораблю.

12 апреля в 07:45 группа Ивановского закрыла люк №1 над головой Гагарина. Однако по телеметрии не было зафиксировано срабатывание концевого переключателя КП-3, который прижимался крышкой люка и после ее отстрела, среди прочего, замыкал цепь катапультирования кресла. Оставить его в таком положении было нельзя. 

По решению С. П. Королёва в 07:58 Олег Ивановский и слесари-монтажники Владимир Морозов и Николай Селезнёв в присутствии начальника отдела 1-го управления полигона В.Я.Хильченко и ведущего специалиста завода №918 Ф.А.Востокова вновь открыли люк. Олег Ивановский немного сдвинул контакт вдоль паза, после чего они закрыли люк и к 08:13 закрепили крышку тридцатью гайками. Контакт КП-3 появился.

Во время полета в 08:48 Гагарин сообщил, что не работает магнитофон на автоматическую и ручную запись, и запросил перемотку ленты. «Земля» провела перемотку и запись продолжилась. По другим данным, Гагарин перемотал пленку вручную. Как бы там ни было, а пленка оказалась перемотанной не полностью из-за этого информация о середине полета (с 09:27 до 10:03 по московскому времени) на пленке отсутствует.

Несмотря на указанные дефекты, надежность корабля «Восток-1» за счет принятых мер при его разработке, отработке при наземных и летных испытаниях оказалась достаточной для обеспечения безопасного полета человека.