V septembri 1958 urobil Sovietsky zväz prvý pokus o vyslanie automatickej medziplanetárnej stanice E-1 na Mesiac. Na vyriešenie tohto problému, ktorý bol obzvlášť náročný, musel vesmírny priemysel vytvoriť množstvo nových produktov a systémov. Vyžadoval sa najmä špeciálny riadiaci a merací komplex, schopný monitorovať priebeh letu stanice, a to tak nezávisle, ako aj z neho prijímať údaje. Len druhý deň bol uverejnený veľmi kuriózny dokument, ktorý odhaľuje hlavné črty pozemných komponentov projektu E-1.
Ruská spoločnosť Space Space Systems, súčasť Roscosmosu, zverejnila 10. apríla elektronickú verziu historického dokumentu. Každý, kto si želá, sa teraz môže zoznámiť s návrhom systému rádiového monitorovacieho systému na obežnú dráhu objektu E-1. Dokument bol pripravený v máji 1958 Výskumným ústavom č. 885 (teraz Výskumné a výrobné centrum automatizácie a prístrojovej techniky NA Pilyugin). 184 pôvodných stránok napísaných na stroji poskytuje informácie o cieľoch a zámeroch projektu, o tom, ako ich dosiahnuť atď. Väčšina dokumentu je venovaná technickému popisu pozemného komplexu a princípom jeho fungovania.
Jedna z antén nasadených na Kryme
Autori dokumentu už v úvode zaznamenali výnimočnú náročnosť úloh, ktoré sú k dispozícii. Raketu a prístroj E-1 bolo potrebné sledovať na vzdialenosti, ktoré boli o dva rády vyššie, ako boli v tej dobe obvyklé vzdialenosti. Okrem toho by prácu projektantov mohli skomplikovať krátke termíny vyhradené pre prácu. Našli sa však metódy na sledovanie letu rakety a automatickej stanice zo Zeme, ako aj metódy na odhad trajektórie a príjem telemetrických signálov.
V rámci pozemných rádioelektronických zariadení mala byť prítomná radarová stanica, systém na príjem údajov z kozmickej lode a zariadenie na diaľkové ovládanie. Pri formovaní vzhľadu nového systému museli špecialisti NII-885 nájsť optimálne rozsahy pre prevádzku rádiových zariadení, určiť zloženie komplexu a funkcie jeho jednotlivých komponentov a tiež nájsť najziskovejšie miesta na ich nasadenie..
Výpočty uvedené v návrhu návrhu ukázali potrebné vlastnosti anténnych zariadení, ktorých konštrukcia bola veľmi náročná úloha. Zistilo sa, že požadované charakteristiky prenosu a príjmu rádiového signálu ukážu pozemské antény s rozlohou najmenej 400 metrov štvorcových alebo priemerom najmenej 30 m. V súčasnosti neexistujú žiadne výrobky tohto druhu naša krajina; neexistoval spôsob, ako ich rýchlo vytvoriť od začiatku. V tejto súvislosti bolo navrhnuté použiť vhodné anténne listy alebo vytvoriť nové podobné výrobky. Plánovalo sa namontovať ich na existujúce rotačné zariadenia, predtým prijaté spolu s americkým radarom SCR-627 a so zajatým nemeckým „veľkým Würzburgom“.
Na monitorovanie prevádzky zariadenia E-1 boli vyvinuté antény niekoľkých typov. Riešenie rôznych problémov bolo uskutočnené pomocou veľkého skráteného parabolického reflektora a použitím obdĺžnikových pláten s príslušnými rozmermi. Montáž na pohyblivé podpery umožnila zaistiť maximálne pokrytie priestoru a tým zvýšiť celkové schopnosti komplexu.
Spolu s anténami malo fungovať niekoľko prístrojových komplexov. Na niekoľko vozidiel ZIL-131 so štandardnými karosériami bolo teda navrhnuté nainštalovať rádioelektronické zariadenie vysielača. Pomocou káblov musel byť pripojený k zodpovedajúcej anténe. Prijímacia časť komplexu bola plánovaná na trvalé nasadenie v samostatnej budove v blízkosti stĺpika antény. Aby sa dosiahli požadované výsledky a správne sa vykonali merania, museli byť dve antény od seba vzdialené niekoľko kilometrov.
Ďalší stĺpik antény
Navrhlo sa vybaviť prijímacie antény automatickým sledovacím systémom pre vesmírny objekt. Pri analýze signálu z palubného vysielača muselo také zariadenie zmeniť polohu antény, aby poskytovalo najlepší príjem s maximálnym výkonom a minimálnym rušením. Takéto zameriavanie antén sa malo vykonávať automaticky.
V rámci meracieho komplexu bolo potrebné zabezpečiť niekoľko oddelených komunikačných systémov. Niektoré kanály boli navrhnuté na prenos údajov z jedného komponentu do druhého, zatiaľ čo iné boli potrebné pre ľudí. Podľa výpočtov bol iba prenos hlasových údajov spojený so známymi ťažkosťami a mohol narušiť správnu činnosť celého komplexu.
Štruktúra pozemného systému mala zahŕňať prostriedky na registráciu signálu. Všetky telemetrické údaje a radarové indikátory boli navrhnuté na zaznamenávanie na magnetickom médiu. Sada vybavenia obsahovala aj fotografickú prílohu na zaznamenávanie údajov zobrazených na obrazovkách.
Jedna z kapitol publikovaného dokumentu je venovaná výberu miesta na nasadenie nových radarových zariadení. Výpočty ukázali, že produkt E-1 poletí na Mesiac zhruba 36 hodín. Zariadenie zároveň muselo vystúpiť nad horizont (vzhľadom na akýkoľvek bod v ZSSR so zemepisnou šírkou pod 65 °) iba niekoľkokrát. Zistilo sa, že najvhodnejšou oblasťou pre stanicu je juh európskej časti krajiny. Rozhodlo sa vybudovať merací bod v blízkosti krymského mesta Simeiz, kde v tom čase už fungovalo rádioastronomické zariadenie Fyzikálneho ústavu Akadémie vied. Jeho technické prostriedky by mohli byť použité v novom projekte.
Návrh návrhu predpokladal rozmiestnenie systémov meracích bodov na hore Koshka. Navyše sa jeho jednotlivé komponenty mali nachádzať vo vzdialenosti až 5 až 6 km od seba. V súlade s návrhmi projektu by niektoré elektronické zariadenia mali byť umiestnené v stacionárnych budovách, zatiaľ čo iné zariadenia by mohli byť namontované na podvozku automobilu.
Stanica typu E-1A
Pomocou terénnych testov so simulátormi produktu E-1 boli určené optimálne vlastnosti rádiových zariadení. Takže pre rádiové spojenie Zem-doska bola zistená optimálna frekvencia 102 MHz. Zariadenie malo na Zem prenášať údaje na frekvencii 183,6 MHz. Zvýšenie citlivosti pozemných prijímacích zariadení umožnilo znížiť výkon vysielača na palube E-1 na 100 W.
Navrhované princípy fungovania „systému rádiového monitorovania obežnej dráhy objektu„ E-1 “boli na svoju dobu veľmi progresívne a odvážne. S pomocou radu rádiotechnických systémov bolo potrebné určiť azimut a výškový uhol, ktoré určujú smer k medziplanetárnej stanici. Okrem toho bolo potrebné určiť vzdialenosť medzi Zemou a objektom, ako aj vzdialenosť od objektu k Mesiacu. Nakoniec bolo potrebné zmerať rýchlosť pohybu E-1. Telemetrické signály mali pochádzať z obežnej dráhy na Zem.
V počiatočnej fáze letu mal byť telemetrický prenos vykonávaný pomocou štandardného vybavenia nosnej rakety 8K72 Vostok-L. Telemetrický systém RTS-12-A by mohol udržiavať komunikáciu so Zemou pomocou rádiového vysielača tretieho stupňa rakety. Po oddelení od nej mala stanica E-1 zahŕňať vlastné rádiové zariadenie. Stanica mohla určitý čas zostať pred vstupom do oblasti pokrytia pozemných zariadení „neviditeľná“. Po niekoľkých minútach ju však pozemný merací bod zobral na sprievod.
Bolo navrhnuté určiť vzdialenosť k vesmírnej lodi a jej rýchlosť letu pomocou pulzného žiarenia a palubného transpondéra. S frekvenciou 10 Hz mala pozemná meracia stanica vysielať na stanicu impulzy. Keď signál prijal, musela naň reagovať na svojej vlastnej frekvencii. Kým uplynuli prechod dvoch signálov, automatika dokázala vypočítať vzdialenosť od stanice. Táto technika poskytovala prijateľnú presnosť a navyše nevyžadovala neprijateľne vysoký výkon vysielača, ako by to mohlo byť pri použití štandardného radaru so spätným signálom.
Palubnému zariadeniu bolo priradené meranie vzdialenosti medzi E-1 a Mesiacom. Signály palubného vysielača odrazené od satelitu Zeme sa môžu vrátiť do automatickej stanice. Na vzdialenosti necelých 3-4 tisíc km ich už mohol sebavedomo prijímať a prenášať do pozemného komplexu. Ďalej na Zemi boli vypočítané potrebné údaje.
Umiestnenie pozemných zariadení komplexu
Na meranie rýchlosti letu bolo navrhnuté použiť Dopplerov efekt. Keď E-1 prešla určitými časťami trajektórie, pozemný systém a vesmírna loď si museli vymieňať relatívne dlhé rádiové impulzy. Zmenou frekvencie prijatého signálu mohol merací bod určiť letovú rýchlosť stanice.
Nasadenie meracieho bodu v blízkosti mesta Simeiz umožnilo získať veľmi vysoké výsledky. Počas 36-hodinového letu mala stanica E-1 trikrát spadnúť do zóny viditeľnosti tohto objektu. Prvý stupeň riadenia súvisel s počiatočnou časťou pasívneho úseku trajektórie. Súčasne sa plánovalo použitie rádiového riadiaceho zariadenia. Ďalej bol let monitorovaný vo vzdialenosti 120-200 000 km od Zeme. Po tretíkrát sa stanica vrátila do zóny viditeľnosti pri lete vo vzdialenosti 320-400 tisíc km. Priechod aparátu poslednými dvoma sekciami bol riadený radarovými a telemetrickými prostriedkami.
"Návrh návrhu systému rádiového monitorovania obežnej dráhy predmetu E-1 bol schválený posledný deň v máji 1958." Čoskoro sa začal vývoj projektovej dokumentácie, po ktorej sa začala príprava existujúcich zariadení na použitie v novom projekte. Je potrebné poznamenať, že nie všetky dostupné antény na Kryme sa ukázali ako vhodné na použitie v programe Luna. Niektoré stĺpiky antény museli byť vybavené úplne novými nadrozmernými plátnami. To do istej miery komplikovalo projekt a posunulo načasovanie jeho implementácie, ale napriek tomu umožnilo dosiahnuť požadované výsledky.
Prvé spustenie nosnej rakety 8K72 Vostok-L s kozmickou loďou E-1 č. 1 sa uskutočnilo 23. septembra 1958. V 87. sekunde letu, ešte pred dokončením prvého stupňa, raketa skolabovala. Uvedenie na trh 11. októbra a 4. decembra sa tiež skončilo nehodou. Iba 4. januára 1959 bolo možné úspešne spustiť prístroj E-1 č. 4, ktorý tiež dostal označenie „Luna-1“. Misia letu však nebola úplne dokončená. Kvôli chybe pri zostavovaní letového programu prešla sonda značnú vzdialenosť od Mesiaca.
Podľa výsledkov uvedenia štvrtého zariadenia na trh bol projekt zrevidovaný a teraz boli na štart predložené výrobky E-1A. V júni 1959 jedna z týchto staníc zomrela spolu s raketou. Začiatkom septembra bolo vykonaných niekoľko neúspešných pokusov o spustenie ďalšej nosnej rakety s vozidlom radu Luna. Niekoľko dní bolo zrušených niekoľko štartov a potom bola raketa odstránená zo štartovacej rampy.
Ďalšia možnosť nasadenia radarových systémov
Nakoniec 12. septembra 1959 kozmická loď 7, známa tiež ako Luna-2, úspešne vstúpila na svoju vypočítanú trajektóriu. V odhadovaný čas 13. septembra večer padol na mesiac v západnej časti Dažďového mora. Tretí stupeň nosnej rakety čoskoro narazil do prírodného satelitu Zeme. Prvýkrát v histórii sa na Mesiaci objavil produkt pozemského pôvodu. Na povrch satelitu boli navyše dodané kovové vlajky so znakom Sovietskeho zväzu. Pretože sa neočakávalo mäkké pristátie, automatická medziplanetárna stanica bola zničená a jej úlomky spolu s kovovými vlajkami boli roztrúsené po teréne.
Po úspešnom tvrdom pristátí stanice na Mesiaci boli ďalšie štarty kozmickej lode E-1A zrušené. Dosiahnutie požadovaných výsledkov umožnilo sovietskemu vesmírnemu priemyslu pokračovať v práci a začať vytvárať pokročilejšie výskumné systémy.
"Systém rádiového monitorovania obežnej dráhy objektu E-1, vybudovaný špeciálne na prácu s automatickými stanicami, dokázal podľa plánu zamestnancov pracovať v rámci prvého výskumného programu iba dvakrát." Po trajektórii minula vozidlá E-1 č. 4 a E-1A č. 7. Prvý sa zároveň odchýlil od vypočítanej trajektórie a minul mesiac a druhý úspešne zasiahol cieľ. Pokiaľ je známe, neboli žiadne sťažnosti na prevádzku pozemných riadiacich zariadení.
Dokončenie prác na téme E-1 a spustenie nových výskumných projektov malo určitý vplyv na špeciálne zariadenia v Simeiz. V budúcnosti boli opakovane modernizované a zdokonaľované v súlade s najnovšími úspechmi rádioelektronického priemyslu a s prihliadnutím na nové požiadavky. Merací bod zaistil množstvo štúdií a štartov určitých vesmírnych lodí. Preto významne prispel k prieskumu vesmíru.
Počiatočná história sovietskeho vesmírneho programu je teraz celkom dobre študovaná. Boli publikované a známe rôzne dokumenty, skutočnosti a spomienky. Napriek tomu sú niektoré zaujímavé materiály stále klasifikované a z času na čas sa dostanú na verejnosť. Tentoraz jeden z podnikov vesmírneho priemyslu zdieľal údaje o predbežnom návrhu prvého domáceho riadiaceho a meracieho komplexu určeného na prácu s medziplanetárnymi stanicami. Našťastie sa z toho stane tradícia a priemysel bude čoskoro zdieľať nové dokumenty.
