Общественото възприятие на историята е разбираема последователност от забележителни събития, които са фиксирани в съзнанието на хората още от училище. В този смисъл историята на космическите изследвания на СССР е спътник, полет на Гагарин и поредица от различни автоматични космически станции, които се сливат в една епопея, най-поразителните глави от която са снимки на далечната страна на Луната, лунни марсоходи и кацане на Венера. Предлагаме да надхвърлим това възприятие и да разгледаме добре познатите събития отвътре, през очите на съветските инженери, които преди точно 60 години създадоха първата комуникационна линия в историята на човечеството с космически кораби, летящи към Луната. Архивният документ „Проект на системата за радио наблюдение на орбитата на обекта„ Е-1 “се публикува за първи път, предоставен ни от Руския космически системен холдинг (RCS).
Няколко поколения служители на предприятието, което преди се наричаше NII-885, оставиха следи на първите си страници, настоявайки да не унищожават оригинала и да го пазят за история. И сега дойде времето за този документ.
"E-1" е индексът, присвоен от Специалното конструкторско бюро № 1 (OKB-1) на станциите, които е трябвало да отидат първите до Луната. Сергей Королев предложи програмата за изследване на луната през 1957 г. малко след изстрелването на първия спътник. Тогава събитията се развиха много бързо: по-малко от година след Sputnik-1 СССР вече направи първия опит да изстреля апарата на Луната.
От правителственото постановление за създаването на лунна станция и тристепенна ракета 8К72 на базата на ракетата R-7 до първия опит за изстрелване на Е-1 минаха само шест месеца. Учените и инженерите са работили в състояние на постоянен натиск във времето.
Размерът и формата на превозните средства от серия E-1 са подобни на тези на първия сателит на Земята. Тяхната задача беше просто да "стигнат" до Луната и по пътя да събират информация за радиоактивността, магнитните полета и газовия компонент на междупланетната материя. Това постави няколко много сложни задачи наведнъж, основната от които беше създаването на космическа ракета и развитието на нейния контрол на огромни разстояния. Тяхното решение трябваше да даде на съветските учени необходимия опит за по-нататъшно изследване на планетите от Слънчевата система. Ентусиазмът беше огромен, но от техническа гледна точка в края на 50-те години задачата изглеждаше почти фантастична:
„Определянето на параметрите на движението на ракетата и предаването на информация от нея на Земята трябва да се извършва на разстояния с два порядъка по-големи от разстоянията, за които досега са разработени подобни системи в реактивната технология и в други свързани области“.
Не пропускайте момента
Промоционално видео:
Ключовата и една от най-трудните технически задачи на тази мисия беше навременното изключване на двигателите. Изборът на правилния въртящ момент зависи от точността на определяне на скоростта. Грешка при определянето му само с един метър в секунда отклони траекторията с 250 километра. Беше необходимо да се изстреля ракетата в точно определено време, много точно да се контролира нейната траектория и скорост и да се даде команда за изключване на двигателите в точното време.
Ето как го описва Борис Черток в книгата си „Ракети и хора“:
„Възможни грешки на автономната система за изключване на двигателите от втория етап - от интегратора на надлъжни ускорения - надвишаваха допустимите. Затова от самото начало беше решено да се използва системата за радиоуправление, за да се изключи двигателят чрез измерване на скоростта и координатите."
Пресечен рефлектор на кримската експедиция на FIAN.
Изключителната сложност на решаването на този проблем е посочена в проекта на системата за радио наблюдение на обектната орбита E-1:
„Такъв сложен проблем може да бъде решен за относително кратко време само в комбинация със система за радиоуправление, която трябва да осигури в края на активния участък от траекторията измерването на шест параметъра на движение с точност, достатъчна за решаване на проблема с удрянето на Луната.“
Според инженерите е било невъзможно да се поддържа точността на определяне на параметрите на движение, които първоначално е трябвало да се поддържат, но точността трябва да е достатъчна, за да удари Луната. Освен това радиовръзката въздух-земя трябваше да предава сигнали от телеметричните системи RTS-12A (в активната част на траекторията) и RTS-12B (в пасивната част на траекторията), инсталирани на борда на E-1.
Връзката с неизвестното
Трудността при създаването на радиовръзка, която е директно в документа, наречен от разработчиците му „най-слабата връзка“Е-1 “, се състоеше в грешката при предаване на сигнала през земната атмосфера, което повлия на определянето на координатите и скоростта на обекта. Този проблем все още е актуален, особено за спътниковите навигационни системи, а в края на 50-те години решението му тепърва започва.
Моделът на автоматичната междупланетна станция "Луна-3", изстрелян на 4 октомври 1959 г. и за първи път предал на Земята изображение на далечната страна на Луната.
Но нещата се влошиха, когато наближиха луната. Ако ефектите от влиянието на земната атмосфера и магнитното поле върху радиовълните бяха поне известни, тогава никой не знаеше какво да очаква от Луната:
„Когато обектът„ Е-1 “премине в зоната на непосредствена близост до Луната, могат да възникнат допълнителни грешки при радиоизмервания на нейните координати и скорост, дължащи се на йоносферата на Луната, чието съществуване трябва да се предположи.“
Първите убедителни доказателства за съществуването на йоносферата около Луната са предоставени през 70-те години на миналия век от съветските космически кораби Luna 19 и Luna 22.
Съставът на лунната почва беше известен много приблизително:
„Когато се изчисляват стойностите на коефициента на отражение и коефициента на усилване по посока на сондиращия радиопредавател поради неравностите на лунната повърхност, е необходимо да се знае химичният състав и структурата на лунната повърхност. В литературата най-често срещаното мнение е, че лунната повърхност представлява твърди вулканични скали, подобни по състав на земните, които са покрити със слой прах с дебелина около няколко милиметра. Експериментално изпитване на такава структура беше проведено при земни условия."
Контакт
За изпълнението на мисията E-1 беше необходимо да се поддържа радиовръзка с апарата на разстояние стотици хиляди километри. Това изискваше мощни наземни предавателни и приемащи антени с ефективна площ от поне 400 квадратни метра. По това време нямаше антени, специално създадени за такива цели, да не говорим за комуникационни системи, а съветските учени импровизираха. Като начало трябваше да призная, че оборудването, което бих искал да имам за изпълнение на задачата, не е и няма да бъде:
„Такава ефективна площ притежава параболичен рефлектор с диаметър най-малко 30 метра. Понастоящем нямаме работещи антени с такива параметри. Също така е невъзможно да се разработят и произвеждат такива антени и особено въртящи се устройства по азимут и височина за тях в рамките на сроковете, предвидени за съоръжението E-1. В тази връзка е необходимо да се намери компромисно техническо решение. В момента местната индустрия не произвежда ротационни устройства, които позволяват въртене на 12 на 12 антени по азимут и кота. Следователно, с ограничен период за разработване и производство на наземни антени, препоръчително е да се използват въртящи се устройства от заловени радарни станции „Голям Вюрцбург“или SCR-627 “.
Параболичен рефлектор с диаметър 7,5 метра от уловения радар "Голям Вюрцбург".
„Големият Вюрцбург“- станции за насочване на изтребители, които, заедно с пълен набор от проектна документация, бяха изнесени от съветски специалисти от Германия. Американски радар SCR-627 с мощност 225 киловата са доставени на СССР по Lend-Lease по време на Великата отечествена война. И двете антени се нуждаеха от значителни подобрения.
В същото време много важен въпрос за северната страна се решаваше с поставянето на нов комплекс. Трябваше да се избере точката с максимална кота на обекта „Е-1“над хоризонта. Южната част на европейската територия на СССР беше подходяща за това изискване. Избрана е кримската експедиция на FIAN в град Симеиз. Вече имаше два рефлектора с ефективна площ от 70 и 120 квадратни метра, съответно, и имаше параболичен рефлектор от уловения радар на Болшой Вюрцбург, на въртящото устройство, на което беше възможно да се постави нова антена (антената, инсталирана на него с диаметър 7 метра, беше счетена за недостатъчна):
Схеми за инсталиране на наземната станция за приемане и предаване на информация към "E-1".
„Реалната възможност за използване на готови радиоастрономически антенни устройства на Физическия институт на Академията на науките в района на град Симеиз (Крим) с някои изменения позволява да се постави измервателен пункт там. В този случай радиосредствата ще наблюдават три участъка от пасивната част на траекторията: началото - според системата за радиоуправление, средното - 12 + 200 хиляди километра и крайното - 320 + 400 хиляди километра според измерванията на системата за радио наблюдение. Оборудването за измерване на обхвата, скоростта и телеметрията, антените за които са създадени на базата на въртящи се устройства като „Големият Вюрцбург“и SCR-627, ще бъде разположено на връх Кошка. “
Приемащата част от наземното оборудване е трябвало да бъде монтирана за постоянно, а предаващата част трябва да бъде поставена на шасито на автомобил ZIL-151.
Схеми за инсталиране на наземната станция за приемане и предаване на информация до "E-1". Приемащата и записващата част от наземното оборудване е монтирана постоянно, а предавателните устройства - на шасито на автомобил ЗИЛ-151.
Така в СССР се появява първата комуникационна точка в историята на човечеството с междупланетна космическа станция, която е била основната до създаването на нов космически комуникационен център близо до Евпатория. В Симеиз те научиха за падането на първия изкуствен апарат на Луната и получиха първата снимка на далечната страна на Луната.
Достигнете Луната Първите „лунаристи“, както създателите им наричат „Е-1“, дори нямаха имена, а само индекс. Само две от седемте превозни средства са получили място в историята, тези, които са успели да достигнат Луната. Luna 1 (четвъртият опит за изстрелване на E-1) се проведе на 6 000 километра от Луната. При издаване на командата за изключване на двигателя на третия етап (блок „Е“), който беше издаден от Земята, времето на преминаване на сигнала от командния пункт до станцията не беше взето предвид.
Въртящо устройство от типа "627" с монтиран на него фазов колан 10x6 метра.
Независимо от това, това беше голям успех за СССР, който се празнуваше по целия свят, но създателите на радиовръзката бяха нещастни: радиоуправлението не работеше перфектно и не удари Луната. Това, което се случи, беше отлично описано от Борис Черток:
„Но екипът на радиото закъсня! Тогава, разбира се, разбрахме, че виновни са наземните радиостанции - RUE. Третият етап, заедно с лунния контейнер и вимпела, не удари луната, пропускът беше 6000 километра - около един и половина пъти диаметъра на луната. Ракетата навлиза в своята независима орбита около Слънцето, превръща се в спътник, превръщайки се в първата изкуствена планета в Слънчевата система в света. Стартът през януари беше много добра репетиция и тренировка за всички нас. Работата на третия етап беше напълно тествана за първи път. Оказа се много полезно да се провери системата за радиокомуникация, да се получи телеметрията на контейнера, да се обработят резултатите от оперативното определяне на неговите координати, да се установи взаимодействието на комплекса от измервателни уреди, службата за управление на орбитата и изчислителните центрове. Цялото оборудване на борда работи добре."
Пресечен параболичен рефлектор на кримската експедиция FIAN.
Предаваните от устройството данни позволяват да се установи липсата на магнитно поле на Луната, измерва се нивото на радиация и се изследват параметрите на слънчевия вятър. Бордовият радиокомплекс предава сигнали на Земята на разстояние повече от 500 хиляди километра и замлъква само когато батериите са напълно празни: 62 часа след изстрелването, въпреки факта, че са проектирани само за 40 часа.
Това обаче не беше пълен успех. Ръководството на СССР поиска първите, преди американците, да стигнат до повърхността на Луната. Това беше постигнато в най-подходящия политически момент за това - по време на посещението на Хрушчов в САЩ през септември 1959 година.
Това съвпадение обаче беше по-скоро инцидент. Общо през годината преди това СССР пусна шест станции към Луната. В четири случая инциденти са се случили през първите пет минути от полета на ракетата-носител.
Устройството "Luna-2".
Поредното изстрелване не се състоя поради изваждането на дефектна ракета-носител от ракетата-носител. Но през септември стартът беше успешен и точно в определеното време (само 1 секунда по-късно от планираното). Всички системи работеха перфектно и в 00:02:24 на 14 септември всички сигнали на станцията в Симеиз и на телеметричните станции на Байконур бяха внезапно прекъснати - Luna-2 се разби в земния спътник.
* * *
Каним ви да прелистите електронната версия на документа и да усетите духа на съветските инженери от средата на миналия век, които, разполагайки с много по-малко ресурси и възможности от американските си колеги, успяха да спечелят първата част от лунната надпревара.
Автор: Владимир Корягин