Американцы в своем проекте пилотируемого корабля «Меркурий» не обошли этап полета по баллистической кривой. Прежде чем запустить космонавта на орбиту, они дважды уже после полета Юрия Гагарина — 5 мая и 21 июля 1961 года — осуществили такие полеты (они их назвали суборбитальными).

Состояние невесомости длилось около 10 минут, и никаких исследований на борту космонавты практически осуществить не смогли. Это были чисто испытательные полеты. Вполне возможно, что эти полеты были вызваны неготовностью в 1961 году орбитального носителя «Атлас», и осуществлялись они с помощью маломощной ракеты «Редстоун».

Проработкой задачи о баллистическом полете человека занимался в отделе Тихонравова сектор, возглавляемый конструктором Николаем Потаповичем Беловым. К нему я и попал. Белов предложил мне сначала заняться вопросами устойчивости аппарата для полета по баллистической траектории на участке спуска, при входе в плотные слои атмосферы. Я с удовольствием принялся за эту задачу. И ее решение оказалось полезным и потом, для работ по «Востоку». На это ушла зима 1957/58 года. Одновременно я начал собирать группу для проектирования орбитального корабля. Тихонравов и Белов мне очень помогли, и вскоре в группе стало человек пятнадцать молодых инженеров. Мысль о работе над орбитальным космическим кораблем сидела в голове у многих. Думал о таком аппарате и Сергей Павлович.

Было немало скептиков, сомневавшихся в реальности поставленной в то время задачи. Были и противники, утверждавшие, что браться за пилотируемый спутник преждевременно и что надо идти по пути создания «автоматов» различного назначения и размера, набираться таким образом опыта. При этом имелись в виду не только объективные трудности, но и возможность реализовать замысел силами нашего КБ. Некоторые предлагали сначала создать крупный, на несколько тонн автоматический спутник. Другие считали, что отработку возвращения на Землю нужно начинать с небольших автоматических аппаратов.

Кстати говоря, так поступили американцы, впервые возвратившие на Землю маленькие капсулы своих спутников «Дискаверер». Шли к этому они около полутора лет и добились успеха едва ли не с десятой попытки. Дело это действительно не менее сложное, чем для больших. Но для автоматов проблем, конечно, меньше, чем для пилотируемых кораблей.

Прежде всего нужно было хорошо — реалистично и перспективно — поставить задачу на проектирование. И задача была сформулирована так: создать пилотируемый спутник, который после выведения на околоземную орбиту мог бы совершить по ней полет от одного витка до нескольких суток и возвратиться на Землю. На борту должен быть человек, с тем чтобы провести исследование самочувствия и работоспособности в условиях космического полета, а также некоторые научные наблюдения и эксперименты.

В основе осуществления такого полета лежало достижение высокой надежности ракеты-носителя (это дело ракетчиков), конструкции корабля, системы управления, обеспечения жизнедеятельности космонавтов, спуска и других. Самой трудной и ответственной задачей было обеспечение возвращения космонавта на Землю.

В те годы, о которых мы сейчас ведем речь, многие специалисты даже в авиации практически не представляли, как можно решить эту задачу: затормозить и спустить с орбиты аппарат, движущийся со скоростью 8 километров в секунду (28 тыс. километров в час, 25 скоростей звука!), чтобы он не сгорел при входе в плотные слои атмосферы. Из газовой динамики было очевидно, что у лобовой части аппарата должна возникнуть плазма с температурой 6—10 тысяч градусов. Как отвести тепло, чтобы космонавт не «изжарился», — вот был вопрос вопросов, и в реальность решения этой задачи в ближайшие годы кое-кто тогда просто не верил.

А между тем в это время (во второй половине 50-х годов) уже были найдены методы расчета теплозащиты возвращающихся с орбиты объектов и показано, что создание ее вполне реально с конструктивной точки зрения. Это был результат исследований, проведенных академиками М. В. Келдышем, Г. И. Петровым, В. С. Авдуевским (тогда молодым доктором наук) и другими учеными. Специалисты нашли также оптимальный материал для теплозащитного покрытия: им оказался тогда хорошо известный асботекстолит. Он обладает свойством, поглощая огромные количества тепла, не плавиться, а испаряться в потоке набегающего воздуха. Не очень легкий материал, но достаточно эффективный. Однако создать конструкцию теплозащиты — только полдела. Нужно найти такую компоновку аппарата, чтобы масса теплозащиты оказалась минимальной.

Но прежде всего нужно было решить другую принципиальную задачу — выбрать способ возвращения корабля. Вариантов имелось несколько. О крыльях мы уже говорили. Был еще вариант торможения и посадки с помощью авторотирующих винтов, подобных вертолетным. Эта схема одно время очень нравилась Сергею Павловичу. Но расчеты показали, что эффективной работы от них добиться трудно.

В марте — апреле 1958 года сделали окончательный выбор: спуск должен быть баллистическим, без подъемной силы, с парашютной системой посадки. Анализ и расчеты показали, что этот способ наиболее прост.

Следующий шаг — выбор формы корабля, вернее, возвращаемой его части. Казалось бы, естественно возвращать на Землю весь корабль. Но в этом случае масса тепловой защиты и парашютной системы, которая зависела от размеров и массы возвращаемого аппарата, получилась слишком большой. Нельзя допустить, чтобы теплозащита «съела» все запасы массы, необходимые для различного оборудования, обеспечения жизнедеятельности, топлива, для ориентации и посадки. Значит, размеры возвращаемой части космического корабля нужно свести к минимуму.