I september 1958 gjorde Sovjetunionen det första försöket att skicka den automatiska interplanetära stationen E-1 till månen. För att lösa ett sådant problem, som var särskilt svårt, fick rymdindustrin skapa många nya produkter och system. I synnerhet krävdes ett särskilt kontroll- och mätkomplex som kunde övervaka stationens flygning, både oberoende och genom att ta emot data från den. Häromdagen publicerades ett mycket nyfiket dokument som avslöjade huvuddragen i markkomponenterna i E-1-projektet.
Den 10 april publicerade det ryska rymdsystemföretaget, en del av Roscosmos, en elektronisk version av det historiska dokumentet. Alla som vill kan nu bekanta sig med utkastet till E-1 Object Orbit Radio Monitoring System. Dokumentet utarbetades i maj 1958 av Research Institute No. 885 (nu NA Pilyugin Research and Production Center for Automation and Instrumentation). De 184 ursprungliga maskinskrivna sidorna ger information om projektets mål och mål, hur man uppnår dem, etc. Det mesta av dokumentet ägnas åt den tekniska beskrivningen av markkomplexet och principerna för dess drift.
En av antennerna på Krim
Redan i inledningen noterade författarna till dokumentet den exceptionella komplexiteten i de aktuella uppgifterna. Missilen och E-1-apparaten måste spåras på avstånd som var två storleksordningar högre än de vanliga avstånden för den tiden. Dessutom kan designernas arbete kompliceras av de korta villkor som tilldelats för arbetet. Det har dock funnits metoder för att spåra rakets flygning och den automatiska stationen från jorden, liksom metoder för att uppskatta banan och ta emot telemetrisignaler.
Som en del av markradioelektroniska anläggningar skulle en radarstation, ett system för mottagning av data från en rymdfarkost och en enhet för fjärrstyrning finnas. När det nya systemet såg ut måste NII-885-specialister hitta de optimala räckvidden för drift av radioutrustning, bestämma sammansättningen av komplexet och funktionerna för dess enskilda komponenter, och också hitta de mest lönsamma platserna för deras distribution.
Beräkningarna som presenterades i utkastdesignen visade de nödvändiga egenskaperna hos antennanordningar, vars konstruktion var en mycket svår uppgift. Det konstaterades att de nödvändiga egenskaperna för överföring och mottagning av en radiosignal kommer att visas av markantenner med en yta på minst 400 kvadratmeter eller en diameter på minst 30 m. Det fanns inga existerande produkter av detta slag i vårt land; det fanns inget sätt att snabbt skapa dem från grunden. I detta avseende föreslogs att använda lämpliga antennblad eller skapa nya liknande produkter. Det var planerat att montera dem på de befintliga roterande enheterna, tidigare mottagna tillsammans med den amerikanska SCR-627 radaren och med den tillfångatagna tyska "Big Würzburg".
Antenner av flera slag har utvecklats för att övervaka driften av E-1-anläggningen. Lösningen av olika problem utfördes med hjälp av en stor stympad parabolisk reflektor och med hjälp av rektangulära dukar med lämpliga dimensioner. Montering på rörliga stöd gjorde det möjligt att säkerställa maximal täckning av utrymmet och därigenom öka komplexets totala kapacitet.
Flera instrumentkomplex skulle fungera tillsammans med antennerna. Så på flera ZIL-131-fordon med vanliga skåpbilar föreslogs att installera sändarens radioelektroniska utrustning. Med hjälp av kablar måste den anslutas till motsvarande antenn. Den mottagande delen av komplexet var planerad att distribueras permanent, i en separat byggnad nära antennposten. För att få önskat resultat och göra mätningarna korrekt måste de två antennerna ligga flera kilometer från varandra.
Ännu en antennstolpe
Det föreslogs att utrusta mottagande antenner med ett automatiskt spårningssystem för ett rymdobjekt. Analysera signalen från den inbyggda sändaren, sådan utrustning var tvungen att ändra antennens position, vilket gav bästa mottagning med maximal effekt och minimal störning. Sådan riktning av antennerna skulle utföras automatiskt.
Som en del av mätkomplexet var det nödvändigt att tillhandahålla flera separata kommunikationssystem. Vissa kanaler var utformade för att överföra data från en komponent till en annan, medan andra behövdes för människor. Enligt beräkningar var endast röstdataöverföring associerad med kända svårigheter och kunde störa hela komplexets funktion.
Marksystemets struktur var tänkt att inkludera medel för signalregistrering. All telemetradata och radarindikatorer föreslogs att registreras på ett magnetiskt medium. I utrustningen ingår också en bildbilaga för att fånga data som visas på skärmarna.
Ett av kapitlen i det publicerade dokumentet ägnas åt valet av en plats för utplacering av nya radaranläggningar. Beräkningar visade att E-1-produkten kommer att flyga till månen i cirka 36 timmar. Samtidigt fick enheten stiga över horisonten (relativt någon punkt i Sovjetunionen med en breddgrad under 65 °) bara några gånger. Det visade sig att det mest praktiska området för stationen är den södra delen av den europeiska delen av landet. Det beslutades att bygga en mätpunkt nära staden Simeiz på Krim, där radioastronomi vid Physics Institute vid Vetenskapsakademin redan fungerade. Hans tekniska medel kan användas i ett nytt projekt.
Utkastsdesignen möjliggjorde distribution av mätpunktssystem på berget Koshka. Dessutom skulle dess enskilda komponenter vara placerade på ett avstånd av upp till 5-6 km från varandra. I enlighet med projektets förslag bör en del av den elektroniska utrustningen placeras i stationära byggnader, medan andra enheter kan monteras på ett bilchassi.
Stationstyp E-1A
Med hjälp av fälttester med simulatorer av E-1-produkten bestämdes de optimala egenskaperna hos radioutrustning. Så för radio-länken Earth-to-board befanns den optimala frekvensen vara 102 MHz. Enheten skulle överföra data till jorden med en frekvens av 183,6 MHz. En ökning av känsligheten hos markbaserade mottagarenheter gjorde det möjligt att minska sändareffekten ombord på E-1 till 100 W.
De föreslagna principerna för driften av "systemet för radioövervakning av objektets" E-1 "bana för sin tid var mycket progressiva och djärva. Med hjälp av ett antal radiotekniska system var det nödvändigt att bestämma azimut och höjdvinkel, som bestämmer riktningen till den interplanetära stationen. Dessutom var det nödvändigt att bestämma avståndet mellan jorden och objektet, liksom avståndet från objektet till månen. Slutligen var det nödvändigt att mäta E-1: s rörelsehastighet. Telemetrisignaler borde ha kommit från omlopp till jorden.
Vid flygets inledande skede skulle telemetriöverföring utföras med standardutrustning för 8K72 Vostok-L-lanseringsfordon. RTS-12-A-telemetrisystemet kan upprätthålla kommunikation med jorden med hjälp av rakets tredje stegs radiosändare. Efter separationen från den skulle E-1-stationen innehålla sin egen radioutrustning. Under en tid innan stationen gick in i täckningsområdet för markbaserade anläggningar kunde stationen förbli "osynlig". Men efter några minuter tog markmätpunkten henne för eskort.
Det föreslogs att bestämma avståndet till rymdfarkosten och dess flyghastighet med hjälp av pulserad strålning och en inbyggd transponder. Med en frekvens på 10 Hz skulle jordmätstationen skicka pulser till stationen. Efter att ha fått signalen fick hon svara på den på sin egen frekvens. När det tog två signaler att passera kunde automatiken beräkna avståndet till stationen. Denna teknik gav acceptabel noggrannhet och krävde dessutom inte oacceptabelt hög sändareffekt, vilket kan vara fallet vid användning av standardradar med retursignal.
Mätning av avståndet mellan E-1 och månen tilldelades utrustningen ombord. Signalerna från den inbyggda sändaren, reflekterad från jordens satellit, kan återvända till den automatiska stationen. På avstånd på mindre än 3-4 tusen km kunde den redan med säkerhet ta emot dem och vidarebefordra dem till markkomplexet. Vidare på jorden beräknades nödvändiga data.
Placering av komplexets markanläggningar
För att mäta flyghastigheten föreslogs det att använda Doppler -effekten. När E-1 passerade längs vissa delar av banan, fick marksystemet och rymdfarkosten utbyta relativt långa radiopulser. Genom att ändra frekvensen för den mottagna signalen kunde mätpunkten bestämma stationens flyghastighet.
Utplaceringen av mätpunkten nära staden Simeiz tillät mycket höga resultat. Under 36-timmarsflyget skulle E-1-stationen falla i synlighetszonen för detta objekt tre gånger. Det första steget av kontroll var relaterat till den inledande delen av den passiva sektionen av banan. Samtidigt var det planerat att använda radiostyrningsutrustning. Vidare övervakades flyget på ett avstånd av 120-200 tusen km från jorden. För tredje gången återvände stationen till synlighetszonen vid flygning på ett avstånd av 320-400 tusen km. Apparatens passage genom de två sista sektionerna styrdes av radar och telemetri.
”Utkastet till utformningen av E-1-objektets omloppsradioövervakningssystem godkändes den sista dagen i maj 1958. Snart började utvecklingen av designdokumentation, varefter förberedelserna av befintliga anläggningar för användning i ett nytt projekt började. Det bör noteras att inte alla tillgängliga antenner på Krim befanns vara lämpliga för användning i Luna -programmet. Vissa antennstolpar fick utrustas med helt nya överdimensionerade dukar. Detta komplicerade till viss del projektet och ändrade tidpunkten för genomförandet, men gjorde det ändå möjligt att uppnå önskade resultat.
Den första sjösättningen av 8K72 Vostok-L-uppskjutningsfordonet med rymdfarkosten E-1 nr 1 ombord ägde rum den 23 september 1958. Vid den 87: e sekunden av flygningen, redan innan den första etappen var klar, kollapsade raketen. Uppskjutningarna den 11 oktober och den 4 december slutade också i en olycka. Först den 4 januari 1959 var det möjligt att framgångsrikt lansera apparaten E-1 nr 4, som också fick beteckningen "Luna-1". Flyguppdraget var dock inte helt slutfört. På grund av ett fel vid upprättandet av flygprogrammet passerade rymdfarkosten ett stort avstånd från månen.
Enligt resultaten från lanseringen av den fjärde enheten reviderades projektet och nu skickades E-1A-produkter till start. I juni 1959 dog en av dessa stationer tillsammans med en raket. I början av september gjordes flera misslyckade försök att lansera nästa lanseringsfordon med Luna -serien. Ett antal uppskjutningar avbröts under flera dagar, och sedan avlägsnades raketen från uppskjutningsplattan.
Ett annat alternativ för att distribuera radarsystem
Slutligen, den 12 september 1959, gick rymdfarkosten 7, även känd som Luna-2, framgångsrikt in i sin beräknade bana. Vid beräknad tid på kvällen den 13 september föll han på månen, i den västra delen av Rainshavet. Snart kolliderade lanseringsfordonets tredje etapp med jordens naturliga satellit. För första gången i historien dök en produkt av markbaserat ursprung upp på månen. Dessutom levererades metallvimplar med Sovjetunionens emblem till satellitytan. Eftersom en mjuk landning inte förväntades förstördes den automatiska interplanetära stationen och dess fragment, tillsammans med metallvimplar, spreds över terrängen.
Efter en lyckad hård landning av stationen på månen avbröts ytterligare uppskjutningar av rymdfarkosten E-1A. Genom att uppnå önskat resultat fick den sovjetiska rymdindustrin att fortsätta arbetet och börja skapa mer avancerade forskningssystem.
”Systemet för radioövervakning av E-1-objektets bana, byggt specifikt för att arbeta med automatiska stationer, kunde bara arbeta två gånger som en del av det första forskningsprogrammet enligt personalplanen. Hon passerade fordonen E-1 nr 4 och E-1A nr 7 längs banan. Samtidigt avvek den första från den beräknade banan och missade månen, och den andra träffade framgångsrikt målet. Såvitt är känt, fanns det inga klagomål om driften av markkontrollanläggningar.
Arbetet med E-1-temat och lanseringen av nya forskningsprojekt hade en viss inverkan på särskilda anläggningar i Simeiz. I framtiden moderniserades och förfinades de upprepade gånger i enlighet med de senaste prestationerna inom den radioelektroniska industrin och med hänsyn till nya krav. Mätpunkten har säkerställt ett antal studier och uppskjutningar av vissa rymdfarkoster. Således gjorde han ett betydande bidrag till utforskningen av yttre rymden.
Vid det här laget har det sovjetiska rymdprogrammets tidiga historia studerats ganska väl. Olika dokument, fakta och memoarer har publicerats och är kända. Ändå är vissa intressanta material fortfarande klassificerade och blir då och då offentliga. Den här gången delade ett av rymdindustrins företag information om den preliminära konstruktionen av det första inhemska kontroll- och mätkomplexet som är utformat för att fungera med interplanetära stationer. Förhoppningsvis blir detta en tradition och branschen delar med sig av nya dokument snart.
