Фотопленка со спутников Дискавери возвращалась на Землю в специальных капсулах. В этом, надо признать, американцы нас обогнали — мы в 1959 году еще не владели техникой возвращения полезных грузов с орбиты.
Проблема возвращения с орбиты являлась одной из главных и для человека на борту и для материалов фото- и всяческой другой разведки. Объединение интересов явилось причиной выпуска 22 мая 1959 года совершенно секретного постановления правительства по теме «Восток». Этим постановлением на ОКБ-1 возлагалась экспериментальная отработка основных систем и конструкции автоматического спутника-разведчика Разработка ИСЗ для разведки и навигации объявлялась неотложной оборонной задачей.
С помощью Келдыша и Руднева Королеву удалось в это постановление вписать семь слов: «…а также спутника, предназначенного для полета человека».
Такое объединение по тактическим соображениям в одном постановлении двух, казалось бы, совершенно различных задач в дальнейшем привело и к технической унификации основных конструктивных элементов пилотируемым «Востоков» и «Зенитов» — первых фоторазведчиков.
Постановление готовилось аппаратом Госкомитета оборонной промышленности и ВПК с участием Королева и других главных. Оно было без волокиты рассмотрено и подписано Хрущевым. Что означал полет советского человека в космос для престижа страны и доказательств преимуществ социалистической системы, Хрущев понимал лучше самих авторов предложения».
В 1959 году в лаборатории № 24 Летно-исследовательского института (ЛИИ) появился Константин Феоктистов.
Он привез предложение от ОКБ-1 принять участие в разработке пилотируемого космического корабля. Обсуждение этого предложения состоялось в кабинете начальника лаборатории Гая Северина. Феоктистов рассказал, что в настоящее время в качестве основной выбрана схема полета по баллистической суборбитальной траектории. Коллективу лаборатории предстояло заняться проблемой приземления и аварийного спасения космонавта. Сразу возникла идея специальной капсулы, которая могла обеспечить защиту космонавта от высокой температуры, а также стабилизированное снижение до момента выброса парашюта. В результате аэродинамических расчетов и компоновочных прикидок пришли к выводу, что кресло-контейнер должно иметь слегка конический корпус со сферической передней частью и открытой задней, по периметру которой устанавливаются раскрывающиеся щитки — стабилизирующая «юбка». Внутри сидя размещается космонавт, его индивидуальный парашют, кислородная система, носимый аварийный запас (продукты, оружие, медикаменты) и другие системы, необходимые для обеспечения жизнедеятельности и работоспособности.
Требовалось в короткий срок спроектировать и изготовить действующие макеты кресла-контейнера. К работам были привлечены НИИ парашютно-десантных средств и завод «Искра». Первому заказали стабилизирующий парашют кресла-контейнера, основной и запасный парашюты космонавта, второму — все пиротехнические устройства.
Наряду с изготовлением действующих макетов стали оборудовать самолет «Ил-28» для проведения натурных экспериментов.
В середине его фюзеляжа создавалась специальная кабина, куда устанавливался и откуда катапультировался макет кресла-контейнера.
И вот готов первый рабочий экземпляр, проведены все наземные тесты. Катапультирование осуществлялось с высоты 10 километров. Однако парашют почему-то не раскрылся, и макет был разбит. Как потом выяснилось, причиной гибели макета был маленький кусочек стружки, попавший под Ударник пушки, выстреливающей стабилизирующий парашют.
Выстрела не произошло и парашют не раскрылся.
В ЛИИ стали готовить второй макет, но тут изменились условия технического задания. Суборбитальный полет отныне считался неперспективным, и было решено сразу отпрвить человека на орбиту. Для лаборатории Северина это изменение в планах заказчика означало, что необходимость в кресле-контейнере отпадает. Капсулой становилась вся кабина корабля, которую назвали «спускаемым аппаратом». Она должна была обеспечивать защиту космонавта как при нормальном спуске с орбиты, так и при аварии ракеты на больших высотах.
Для спускаемого аппарата была выбрана форма правила ного шара; при надежной теплозащите такой аппарат представлялся наиболее простым и аэродинамикам, и конструторам.
Однако при орбитальном полете по сравнению с суборбитальным увеличивалась степень нагрева спасательного аппарата, поэтому возникли опасения, что выходной люк может быть «заварен» и, если помощь поисковой группы запоздает, находящийся внутри космонавт после приземления погибнет от высокой температуры при прогреве конструкции от раскаленной теплозащиты. Времени на изучение такого процесса не было. Поэтому решили катапультировать космонавта в кресле из спускаемого аппарата перед приземлением на сравнительно небольшой высоте, обеспечив открытие люка мощным механизмом «отстрела».
После детального анализа новых требований к креслу космонавта инженеры ЛИИ пришли к выводу, что их можно полностью удовлетворить, модифицировав уже существующее кресло-контейнер. Для этого необходимы сравнительно небольшие переделки корпуса и снятие передней крышки, парашютные системы и пиромеханизмы оставались теми же. В конечном виде аварийная и штатная схемы покидания корабля «Восток» выглядели следующим образом.
С момента старта до высоты 4 километров в случае ава рии космонавт катапультировался из спускаемого аппарата неотделенного от ракеты, «лицом к потоку». При этом работали пороховые ускорители, через 0,4 секунды выстреливался стабилизирующий парашют, а через 2 секунды — основной, и космонавт отделялся от кресла, имея запасный парашют, который мог раскрыть по своему усмотрению.
При нормальном возвращении с орбиты космонавт катапультировался из свободно летящего спускаемого аппарата спиной к потоку на высоте 7 километров. Пороховые ускорители при этом не работали. Через 0,4 секунды выводился стабилизирующий парашют. Спуск на стабилизирующем парашюте продолжался до высоты 4 километров, где он отделялся и выводился основной парашют. При аварии выше 4 километров на участке выведения спускаемый аппарат отделялся от ракеты, и парашютная система космонавта работала, как и при штатном спуске.
После катапультирования кресла на спускаемом аппарате выводился тормозной парашют площадью 18 м2, а на высоте 4 километров — основной парашют, который обеспечивал приземление аппарата со скоростью 9 м/с. Тормозную двигательную установку «ТДУ-1», обеспечивающую сход космического корабля с орбиты, разрабатывал конструктор Алексей Исаев — тот самый, который когда-то делал «БИ-1». Создание надежной тормозной установки было чрезвычайно ответственным заданием. Вот что вспоминает один из конструкторов космического корабля «Восток»:
«Агрегат А. М. Исаев делал в высшей степени ответственный и, как все ракетные двигателисты, находился при этом в тяжелейшем положении. Для повышения надежности радиоаппаратуру, приборы, системы автоматики и управления можно дублировать, а в отдельных случаях наиболее важные части даже троировать. Двигательные установки никакого дублирования не допускали».
Однако положение Исаева было много сложнее, чем у других разработчиков ракетных двигателей. Конструкторы ЛИИ сделали все, чтобы спасти космонавта, если случится какая-либо неприятность при старте ракеты-носителя, но если откажет тормозная двигательная установка, космический корабль может застрять на орбите. Правда, параметры орбиты корабля «Восток» выбирались так, чтобы за счет естественного торможения он вошел в плотные слои атмосферы не позднее чем через 10 суток — для такой ситуации были предусмотрены дополнительные запасы кислорода, пищи и воды на борту корабля.