Следующий шаг — выбор формы корабля, вернее, формы его спускаемого аппарата. Конечно, естественнее было бы спускать корабль целиком. Но в этом случае массы тепловой защиты и парашютной системы, которые зависят от размеров и массы возвращаемого в атмосферу аппарата, получались слишком большими. Нельзя было допустить, чтобы тепловая защита и парашюты «съели» все запасы массы корабля, выделяемые нами для конструкции, оборудования, средств жизнедеятельности, для топлива и т. п. Отсюда делался однозначный в условиях дефицита массы вывод: спускаемую часть корабля нужно свести к минимуму. Так возникло понятие «спускаемый аппарат». Что же можно было оставить вне его? Резонно решили, что в другой части корабля, которую потом назвали приборно-агрегатным отсеком, нужно разместить то, без чего мог жить космонавт и без чего можно обойтись во время спуска с орбиты, то есть тормозную двигательную установку с топливными баками, систему управления, телеметрию, командную радиолинию и т. д.

Приборный отсек мог иметь любую форму, лишь бы габариты не выходили за допустимые пределы. Но форму спускаемого аппарата еще предстояло найти и, естественно, по возможности оптимальную. Необходимые условия виделись такими: достаточный объем для размещения одного человека (конечно, лучше бы нескольких, но мы вынуждены были исходить из минимума), хорошая устойчивость при движении в атмосфере и как можно меньший вес тепловой защиты. Для расчетов траектории спуска и тепловых потоков нужно иметь аэродинамические характеристики рассматриваемой формы во всем диапазоне скоростей, который проходит аппарат при возвращении на Землю. Это сильно осложняло задачу. Рассматривались самые различные конфигурации: конусы, обратные конусы (то есть движущиеся основанием конуса вперед), зонт, цилиндры и т. п.

Однажды Шустин показал мне вариант формы аппарата в виде полусферы, двигающейся сферической частью вперед, предложенный нашими коллегами из НИИ ТП (потомка знаменитого ракетного НИИ, где в тридцатые годы работали отцы-основатели нашей техники) Евгением Кузминым и Александром Будником. В голове быстро промелькнуло: «Полусфера — неплохо. Для расчетов хорошо, но будет двигаться неустойчиво: за плоским дном возникнет вихревая зона течения воздуха… А почему бы не взять сферу?!» Вот это да! И была выбрана сфера. Теперь это решение может показаться тривиальным (собственно, так и есть), но тогда это здорово упростило задачу и помогло нам выиграть время. Дело не только в том, что сфера имеет минимальную поверхность при данном объеме, наибольший радиус притупления, а значит, и близкий к минимальному вес тепловой защиты при выбранном объеме. Любая другая форма спускаемого аппарата потребовала бы серьезных газодинамических экспериментальных и теоретических исследований. Сфера же была экспериментально и теоретически обследована, что называется, вдоль и поперек. Все было уже разжевано. Существовали практически все необходимые аэродинамические характеристики и данные для тепловых расчетов. Была опасность, что точность неуправляемого баллистического спуска окажется невысокой, но расчеты показали: рассеивание точек посадки можно получить порядка плюс — минус 100 километров, что мы сочли приемлемым.

Другой вопрос — какие перегрузки возникнут при торможении сферического аппарата в атмосфере? Но и здесь расчеты показали, что при входе аппарата в атмосферу под углом около двух градусов, перегрузки, действующие на конструкцию и на космонавта, не будут превышать 9–10 единиц, причем продолжительность действия больших перегрузок будет около минуты. Экспериментальные исследования авиационных медиков, проведенные еще в сороковых годах, показывали, что такие перегрузки для здорового человека вполне переносимы. Но, чтобы не превысить приемлемые значения, потребуется гарантировать нужный угол входа аппарата в атмосферу. Это представлялось достижимым, хотя систему ориентации и систему управления на участке работы двигательной установки предстояло еще придумать и создать. Двигательная установка на корабле нужна для того, чтобы за счет торможения перевести корабль с орбиты на траекторию спуска в атмосферу.

Также важно было исследовать динамику движения аппарата в атмосфере при произвольной ориентации его во время входа в атмосферу. Хотя мы еще не решили, стоит ли ставить систему управления на участке спуска, но в расчетах исходили из худшего варианта — что она вышла из строя. Вроде бы сфера в полете должна кувыркаться. Но это не так: ее устойчивость можно обеспечить небольшим смещением центра масс аппарата из центра сферы. Она автоматически стабилизируется в потоке воздуха. Это подтверждалось расчетами. Но для наглядности мы налепили на шарик для пинг-понга кусочек пластилина и бросали его в лестничный пролет с третьего этажа. Шарик летел не кувыркаясь, устойчиво!

В апреле 1958 года было принято именно такое решение, в мае закончили основные расчеты и просмотрели несколько вариантов конструктивной схемы корабля. Пока работа велась внутри группы. Ведь прежде чем выступать перед главным конструктором с предложениями, нам самим нужно было уяснить проблему в целом, продумать, рассчитать основные характеристики машины. На этом этапе мы двигались самостоятельно, была свобода действий. Тихонравов знал о ходе наших работ. Окончательное же решение — дать проекту зеленый свет в КБ или нет, должен был принимать Королев после рассмотрения и обсуждения предложений.

И вот однажды утром, в конце мая — начале июня, пришел ко мне Тихонравов и сообщил, что С.П. готов выслушать наши предложения по пилотируемому спутнику. Я собрал эскизы и расчеты и направился с Тихонравовым к Королеву.

Наш отдел тогда размещался в большом зале на втором этаже здания, примыкавшего к заводским цехам, в котором располагалась в первые годы после создания основная часть королёвского конструкторского бюро (тогда — Третий отдел НИИ-88). Здесь мне в свое время пришлось проходить стажировку. Выходило, что в этом зале мы могли чувствовать себя прямыми продолжателями, а теперь и авангардом того дела, которое здесь когда-то начиналось.

Трехэтажное здание КБ, где располагался тогда кабинет Королева, находилось в нескольких минутах ходьбы от нас. Стояло солнечное утро. Я шел и пытался предугадать его реакцию на предложения по будущему космическому кораблю. Конечно, прежде надо было бы показать материалы Бушуеву, его заместителю, которому подчинялся наш отдел, но он уехал в отпуск, чему я радовался, потому что Бушуев довольно скептически относился и к нашим расчетам, и к разработкам, и к моей решительности. Но нам-то было «все ясно», и мы жаждали двигаться вперед.