Vostok byla sovětská kosmická loď na jejíž palubě letěl do vesmíru 12. dubna 1961 první kosmonaut Jurij Gagarin.

Kosmická loď byla součástí programu Vostok, v jehož rámci proběhlo v letech 1961–1963 šest pilotovaných kosmických letů. Další dva lety poté proběhly v letech 1964 a 1965, tehdy letěla upravená verze Vostoku, kosmická loď Voschod. Ve druhé polovině 60. let byla loď Vostok nahrazena loděmi typu Sojuz, která se v různých modifikacích využívá i v roce 2020.

Vývoj Vývoj kosmické lodi Vostok začal koncem padesátých let 20. století. V té době začal vývoj platformy pro optické snímkování země v rámci špionážního programu Zenit. Protože se Zenit po několikadenní misi navracel s naexponovanými snímky na zemi, podobně jako u potencionálně pilotované mise, došlo konstruktérům, že toto dvojí určení lodě je rozhodující pro zisk podpory vedení komunistické strany Sovětského svazu k vývoji lodi Vostok.

Na vývoji lodi se podílelo přes 7000 inženýrů a techniků, 123 organizací a 36 závodů. Základní konstrukce lodě Vostok zůstala používána více než 40 let a postupně byla upravována pro mnoho družic, od výše zmíněných Zenitů řad 2, 4, 6, 8, přes pilotovaný Vostok a Voschod, vědecké Resurs a Foton až k biologickým experimentálním satelitům Bion. Do začátku 21. století mají pilotované i bezpilotní lodi na bázi této platformy absolvováno přes 800 kosmických letů. Jedná se tak bezkonkurenčně o nejčastěji používané vesmírné návratové těleso.

Popis lodi vlevo|náhled|Model kosmické lodi Vostok se třetím stupněm

Délka lodi byla 4,4 m, maximální průměr 2,43 m. Hmotnost činila 4730 kg, nicméně u jednotlivých letů se mírně odlišovala. Loď se skládala z návratového modulu sférického tvaru o průměru 2,3 metru a hmotnosti 2,46 tuny a dále kuželovitého servisního modulu o hmotnosti 2,27 tuny, délce 2,25 metru a šířce 2,43 metru. Vzhledem k režimu utajování, původně nebyly zveřejněny podrobnější informace o lodi. Nebyl znám ani její vzhled, ten byl veřejnosti představen až v roce 1965 kdy byla na výstavě v Moskvě představena loď společně s posledním stupněm nosné rakety se kterým byla dlouhá 7,5 m.

Návratový modul V návratové části bylo místo pro kosmonauta oblečeného po celou dobu letu do ochranného skafandru SK-1 a usazeného v katapultovacím křesle. Dále se zde nacházely přístroje pro udržování životních podmínek, komunikaci atd. V bočních schránkách byl uložen padákový systém. Vstup do kabiny byl uzavřen poklopem o průměru 120 cm. Druhý přístup stejných rozměrů byl v kabině na schránce s padáky. Poslední vstup byl využíván pro servisní přístup k uvnitř umístěným zařízením. Součástí kabiny byla rovněž 2 kruhová okénka z žáruvzdorného skla, 1. na pravé straně a 2. v průlezu nad hlavou kosmonauta. Zvnějšku byly osazeny slunečními clonami, které mohl kosmonaut dle potřeby uzavírat. Nosná konstrukce kabiny byla vyrobena z hliníko-hořčíkové slitiny. Z vnitřního objemu modulu, který byl 5,2 m3, bylo obyvatelných 2,8 m3, po instalaci katapultovacího křesla a usazení kosmonauta se objem dále snížil až na 1,6 m3

Při návratu se kosmonaut z modulu ve výšce asi 7 km katapultoval a přistával na padáku. Samostatně přistával návratový modul, důvodem bylo, že dopadová rychlost modulu byla příliš vysoká (až 10 m/s) a kosmonautovi přítomném v návratovém modulu by hrozilo vážné zranění.

Katapultovací sedadlo sloužilo rovněž jako únikový prostředek pro případ selhání nosné rakety. To bylo v této rané fázi kosmického programu poměrně běžným jevem. Při havárii do 40 sekund po startu by se kosmonaut jednoduše samostatně katapultoval a přistál na padáku v blízkosti kosmodromu. Při havárii do 150 sekund po startu by o katapultáži rozhodovaly pozemní jednotky. Při selhání rakety v pozdější fázi letu by došlo ke kompletnímu odpojení kosmické lodě.

vpravo|náhled|Hlavní ovládací panel lodi s dominujícím přehledovým globem náhled|vlevo|Loď Vostok V kabině byla udržována atmosféra s tlakem a složením stejným jako na povrchu země. Teplota byla udržována v rozmezí 13 – 26 °C, vlhkost v rozmezí 51-57 %. O regeneraci vzduchu se staral systém na bázi Superoxidu Draselného (KO2), který pohlcoval dýcháním vyprodukovaný Oxid uhličitý (CO2) a zároveň chemickou reakcí uvolňoval kyslík (O2) pro dýchání. Ventilace skrze kosmonautův skafandr byla zajišťována ventilátory s průtočným množstvím 50 l/min. V případě narušení hermetičnosti kabiny byla na palubě zásoba stlačeného vzduchu pro zajištění 4 hodin podpory života.

Povrch modulu musel při svém návratu do zemské atmosféry odolat extrémním podmínkám, jeho teplota mohla dosáhnout až 3500 °C. Proto byl celý jeho povrch pokryt masivním tepelným štítem na bázi fenolo-formaldehydových pryskyřic podobných bakelitu. Tloušťka štítu se pohybovala od 3 cm až po 14 cm v nejexponovanějších místech. Povrch tepelného štítu byl scelen tenkou vrstvou fenolové pryskyřice s přídavkem azbestu a nakonec pokryt 5-úhelníkovými segmenty z tenké hliníko-hořčíkové fólie pro zvýšení odrazivosti tepelného záření. Kulový tvar modulu byl zvolen zejména proto, že díky vhodnému vnitřnímu rozložení hmotnosti a tedy polohy těžiště, nebylo nutné zajišťovat aktivní stabilizaci kabiny v závěrečné fázi letu. Ta se podobně jako badmintonový košík stabilizovala nejtěžší a zároveň tepelně nejodolnější částí napřed. Na vnější straně kabiny se rovněž nacházely antény pro komunikaci se zemí.

Vzhledem k tomu, že loď byla vyvinuta jako plně automatická a nepředpokládala se potřeba aktivní pilotáže, bylo přístrojové vybavení poměrně jednoduché. Loď postrádala plnohodnotnou gyroskopickou platformu nebo jakékoliv běžné letecké orientační přístroje. Pro zjištění orientace v prostoru sloužily jen jednoduché detektory slunce systému Grif a snímače úhlové rychlosti (zařízení systému DUS-L2).

Pro základní informace o letu a možnost základního ovládání byl kosmonaut vybaven dvěma jednoduchými přístrojovými panely. Pokročilejší a kritické funkce ovládání byly blokovány 3místným číselným kódem, který by byl v kritických situacích na pokyn řídícího letu odvysílán kosmonautovi ze Země rádiem.

vpravo|náhled|Boční ovládací konzole a centrální informační panel, vpravo joystick pro ovládání orientace lodi

Na hlavním indikačním panelu o rozměrech 40 x 38 cm, umístěném uprostřed kabiny, byly indikátory chybových stavů a fází letu, měřidla pracovních náplní a parametrů atmosféry. Dominoval zde kombinovaný přístroj IMS s miniaturním globusem, který zobrazoval průmět lodi na zemský povrch, případně mohl zobrazit předpokládané místo přistání. Výbavu doplňovaly palubní hodiny.

Na bočním panelu o rozměrech 47 x 33 cm po levé kosmonautově ruce bylo ovládání komunikace, hlavního motoru, teploty, ventilátoru a osvětlení. Pro změnu orientace lodi v prostoru měl kosmonaut k dispozici po pravé ruce jednoduchý joystick.

Uprostřed, pod hlavním panelem byl umístěn průzor palubního optického navigačního systému VZOR o průměru 25 cm, který sloužil jako optická pomůcka pro zorientování lodi v prostoru před zahájením brzdného manévru.

Součástí kabiny bylo rovněž komunikační vybavení pro spojení se zemí a krátkovlnný rozhlasový přijímač 3B-17 pro poslech pozemního rozhlasového vysílání. Kosmonaut byl za letu snímán televizní kamerou systému Topaz-10 umístěnou poblíž hlavního panelu, druhá kamera ho pak snímala z boku. Výbavu rovněž doplňoval palubní záznamový magnetofon.

K zajištění hygieny byl na palubě jednoduchý záchod pracující na principu podtlakového odsávání, předchůdce systému dodnes používaného na kosmických lodích Sojuz. Strava byla zajišťována prakticky výhradně formou tub s do kaše zpracovanou stravou. Denní výživová dávka byla kalkulována v rozmezí 2500 až 2700 kcal.

Servisní modul V servisním modulu se nacházel hlavní motor TDU-1 včetně pohonných látek pro zajištění návratu na zemi, termoregulační systém a baterie. Obě dvě části lodi byly po dobu letu spojeny prostřednictvím 4 pásových spojů. K oddělení docházelo až těsně před přistáním, kdy již servisní modul ukončil svoji činnost. V části mezi návratovým a servisním modulem byly na vnějšku lodi upevněny tlakové lahve se stlačeným vzduchem pro systém zabezpečení života a dále 12 lahví s tlakovým dusíkem pro systém orientace lodi. Trysky orientačního systému se nacházely na povrchu modulu.

Celkem loď Vostok obsahovala přes 6000 tranzistorů, 56 elektromotorů a cca 800 relé a spínačů.

Varianty lodi V rámci vývoje lodě bylo navrženo několik modelů Vostoku vedoucím až ke kosmické lodi.

Vostok 1K Prototyp kosmické lodě. Zajímavostí bylo osazení malých solárních panelů od kterých bylo u dalších modelů upuštěno.

Vostok 2K Loď určená k bezpilotnímu fotografování a průzkumu. Později přejmenována na špionážní satelit Zenit.

Vostok 3KA Tato verze byla použita pro lety s lidskou posádkou. První start bez posádky proběhl v březnu 1961 z kosmodromu Bajkonur, let s prvním kosmonautem Jurijem Gagarinem potom v dubnu 1961. Poslední let Vostok 6 s první ženou ve vesmíru Valentinou Těreškovovou proběhl v červnu 1963.

Oficiálně bylo ve vesmíru 11 lodí této verze, z toho 6 s posádkou a 5 v rámci bezpilotních ověřovacích testů.

Specifikace lodi Vostok 3KA Celková hmotnost lodi Vostok: 4730 kg Celková Délka: 4,4 m Průměr (max.): 2,43 m Výdrž: zásoby pro 10denní let

Návratový modul (Vostok SA – Spuskayemay apparat, rovněž nazývaný "Sharik"):

Osádka: 1 Průměr sférické kabiny: 2,3 m Obyvatelný prostor: 2,8 m3 Hmotnost celková: 2,460 kg Hmotnost tepelného štítu: 837 kg Hmotnost padákového systému: 151 kg Hmotnost katapultovacího křesla a zásob: 336 kg Hlavní padák vystřelován ve výši 2,5 km Kosmonaut katapultován ve výši 7 km Přetížení při balistickém návratu: až 9 g (88 m/s²)

Přístrojový modul (Vostok PA – Priborniy otsek):

Délka: 2,25 m Průměr: 2,43 m Hmotnost: 2270 kg Orientační systém RCS: Počet trysek: 16 trysek po 5 N (8 + 8 pro automatický resp. manuální režim. Vždy 2 pro bočení a klopení, 4 pro rotaci) Pracovní tlak: 4 atm Pracovní medium: 20 kg plynného Dusíku (N2)uložený v 12 tlakových nádobách (5 + 5 + 2 pro primární, sekundární a rezervní okruh) Hlavní pohon typu TDU-1 (motor typ S5.4): Hmotnost systému vč. paliva: 397 kg Tah: 1 x 15,83 kN + 4 vývody spalin pro vektorování tahu Systém dodávky paliva: turbočerpadly s otevřeným cyklem Pracovní látky: RFNA/amine Množství paliva: 275 kg Specifický impuls Isp: 266 s (2,61 kN·s/kg) Pracovní tlak: 5,6 MPa Směšovací poměr: 3,07 Doba chodu: typický zážeh trval 45 sekund Manévrovací schopnost – delta v: 155 m/s Elektrický systém: Baterie Průměrná spotřeba: 0,20 kW Celková kapacita baterií: 24,0 kW·h

Průběh letu

Start Loď Voskok byla vynášena stejnojmennou nosnou raketou, která vznikla doplněním 3. stupně k původně vojenské raketě R-7.

Jeden problém, který nebyl nikdy vyřešen byla potenciální havárie do 20 sekundy po startu, kdy by v případě katapultáže kosmonauta nebyl dostatek času k rozvinutí padáku. Kolem startovní rampy z níž startovaly lodě Vostok byly umístěny sítě, které by teoreticky mohly zachytit pád kosmonauta. Nicméně ve skutečnosti by zřejmě došlo k pádu kosmonauta příliš blízko explodující rakety. Havárie v úvodní fázi letu také mohla vést k tomu, že by se kosmonaut dostal v lodi do pozice z níž by se nemohl bezpečně katapultovat. Bylo tedy poměrně pravděpodobné, že by havárie v prvních 20 sekundách letu skončila smrtí kosmonauta, což dělalo velké starosti konstruktérovi Sergeji Koroljovovi.

Orbitální let Po oddělení od nosné rakety a po dobu letu nebyla loď aktivně stabilizována, nicméně se pomalu volně otáčela v prostoru.

Návrat a přistání