Publiczne postrzeganie historii to zrozumiała sekwencja znaczących wydarzeń, które są utrwalone w umysłach ludzi od czasów szkolnych. W tym sensie historia eksploracji kosmosu ZSRR to satelita, lot Gagarina i seria różnych automatycznych stacji kosmicznych, które łączą się w jedną epopeję, której najbardziej uderzającymi rozdziałami są zdjęcia odległej strony księżyca, łazików księżycowych i lądowania na Wenus. Proponujemy wyjść poza tę percepcję i spojrzeć na znane wydarzenia od środka, oczami radzieckich inżynierów, którzy dokładnie 60 lat temu stworzyli pierwszą linię komunikacyjną w historii ludzkości ze statkami kosmicznymi lecącymi na Księżyc. Po raz pierwszy ukazuje się dokument archiwalny „Projekt projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu„ E-1”, przekazany nam przez Russian Space Systems Holding (RCS).
Kilka pokoleń pracowników przedsiębiorstwa, które dawniej nosiło nazwę NII-885, pozostawiło ślady na pierwszych stronach, domagając się nieniszczenia oryginału i zachowania go na zawsze. A teraz nadszedł czas na ten dokument.
„E-1” to indeks nadany przez Biuro Projektów Specjalnych nr 1 (OKB-1) stacjom, które miały jako pierwsze udać się na Księżyc. Sergey Korolev zaproponował program eksploracji Księżyca w 1957 roku, krótko po wystrzeleniu pierwszego satelity. Wydarzenia rozwinęły się wtedy bardzo szybko: niecały rok po Sputniku-1 ZSRR podjął już pierwszą próbę wystrzelenia aparatu na Księżyc.
Od rządowego dekretu o stworzeniu stacji księżycowej i trzystopniowej rakiety 8K72 opartej na rakiecie R-7 do pierwszej próby wystrzelenia E-1 minęło zaledwie sześć miesięcy. Naukowcy i inżynierowie pracowali pod stałą presją czasu.
Rozmiar i kształt pojazdów serii E-1 były podobne do tych z pierwszego satelity Ziemi. Ich zadaniem było po prostu „dostać się” na Księżyc i po drodze zebrać informacje o radioaktywności, polach magnetycznych i składniku gazowym materii międzyplanetarnej. Wymagało to naraz kilku bardzo skomplikowanych zadań, z których głównym było stworzenie rakiety kosmicznej i rozwój jej kontroli na olbrzymich dystansach. Ich rozwiązanie miało dać radzieckim naukowcom niezbędne doświadczenie do dalszych badań planet Układu Słonecznego. Entuzjazm był ogromny, ale z technicznego punktu widzenia w późnych latach pięćdziesiątych zadanie wydawało się wręcz fantastyczne:
„Wyznaczanie parametrów ruchu rakiety i przekazywanie z niej informacji na Ziemię musi odbywać się na odległości o dwa rzędy wielkości większe niż odległości, dla których opracowano do tej pory podobne systemy w technologii odrzutowej i innych pokrewnych dziedzinach”
Nie przegap chwili
Film promocyjny:
Kluczowym i jednym z najtrudniejszych zadań technicznych tej misji było terminowe wyłączenie silników. Wybór właściwego momentu zależał od dokładności wyznaczenia prędkości. Błąd w jego określeniu tylko o jeden metr na sekundę spowodował odchylenie trajektorii o 250 kilometrów. Trzeba było wystrzelić rakietę w ściśle określonym czasie, bardzo precyzyjnie kontrolować jej trajektorię i prędkość oraz wydawać polecenie wyłączenia silników w odpowiednim momencie.
Oto jak Boris Chertok opisuje to w swojej książce „Rakiety i ludzie”:
„Ewentualne błędy autonomicznego układu wyłączania silników drugiego stopnia - od integratora przyspieszeń wzdłużnych - przekroczyły dopuszczalne. Dlatego od samego początku zdecydowano się na wykorzystanie systemu sterowania radiowego do wyłączania silnika poprzez pomiar prędkości i współrzędnych”.
Ścięty reflektor ekspedycji krymskiej FIAN.
Ekstremalną złożoność rozwiązania tego problemu podano w Projekcie Projektu Systemu Radiowego Monitorowania Orbity Obiektu E-1:
"Tak złożony problem można rozwiązać w stosunkowo krótkim czasie tylko w połączeniu z systemem sterowania radiowego, który musi zapewnić na końcu aktywnego odcinka trajektorii pomiar sześciu parametrów ruchu z dokładnością wystarczającą do rozwiązania problemu uderzenia w księżyc."
Zdaniem inżynierów niemożliwe było zachowanie dokładności określenia parametrów ruchu, które pierwotnie miały być utrzymane, ale dokładność powinna wystarczyć do uderzenia w księżyc. Ponadto łącze radiowe powietrze-ziemia miało przesyłać sygnały z systemów telemetrycznych RTS-12A (na aktywnej części trajektorii) i RTS-12B (na pasywnej części trajektorii) zainstalowanych na pokładzie E-1.
Połączenie z nieznanym
Trudność w stworzeniu łącza radiowego, które bezpośrednio w dokumencie nazwanym przez jego twórców „najsłabszym ogniwem” E-1, polegała na błędzie w transmisji sygnału przez atmosferę ziemską, co wpłynęło na wyznaczenie współrzędnych i prędkości obiektu. Ten problem jest nadal aktualny, zwłaszcza w przypadku systemów nawigacji satelitarnej, a pod koniec lat pięćdziesiątych dopiero zaczęto go rozwiązywać.
Model automatycznej stacji międzyplanetarnej "Luna-3", wystrzelony 4 października 1959 roku, po raz pierwszy przesłał na Ziemię obraz odległej strony Księżyca.
Ale sytuacja pogorszyła się, gdy zbliżyli się do księżyca. Jeśli skutki wpływu ziemskiej atmosfery i pola magnetycznego na fale radiowe były przynajmniej znane, to nikt nie wiedział, czego się spodziewać po Księżycu:
"Gdy obiekt" E-1 "przechodzi w obszarze najbliższej Księżyca, mogą wystąpić dodatkowe błędy w pomiarach radiowych jego współrzędnych i prędkości ze względu na jonosferę Księżyca, o której istnieniu należy zakładać."
Pierwszy przekonujący dowód na istnienie jonosfery wokół Księżyca dostarczyły w latach siedemdziesiątych sowieckie statki kosmiczne Luna 19 i Luna 22.
Skład gleby księżycowej był znany w przybliżeniu:
„Obliczając wartości współczynnika odbicia i wzmocnienia w kierunku sondującego nadajnika radiowego ze względu na nierówności powierzchni Księżyca, konieczne jest poznanie składu chemicznego i struktury powierzchni Księżyca. W literaturze dominuje opinia, że powierzchnia Księżyca to stałe skały wulkaniczne, zbliżone składem do ziemi, pokryte warstwą pyłu o grubości kilku milimetrów. Eksperymentalny test takiej konstrukcji został przeprowadzony w warunkach naziemnych."
Kontakt
Aby wykonać misję E-1, konieczne było utrzymywanie łączności radiowej z aparatem na odległość setek tysięcy kilometrów. Wymagało to potężnych naziemnych anten nadawczych i odbiorczych o efektywnej powierzchni co najmniej 400 metrów kwadratowych. W tamtych czasach nie było anten specjalnie stworzonych do takich celów, nie mówiąc już o systemach łączności, a radzieccy naukowcy improwizowali. Na początek musiałem przyznać, że sprzęt, który chciałbym mieć do wykonania zadania nie spełnia i nie będzie:
„Taką efektywną powierzchnię posiada reflektor paraboliczny o średnicy co najmniej 30 metrów. Obecnie nie posiadamy działających anten o takich parametrach. Niemożliwe jest również zaprojektowanie i wyprodukowanie takich anten, a zwłaszcza urządzeń obrotowych dla nich w azymucie i elewacji w ramach czasowych przewidzianych dla obiektu E-1. W związku z tym konieczne jest znalezienie kompromisowego rozwiązania technicznego. Obecnie przemysł krajowy nie produkuje urządzeń obrotowych, które pozwalają na obrót anten 12 na 12 w azymucie i elewacji. Dlatego też, mając ograniczony czas na rozwój i produkcję anten naziemnych, zaleca się stosowanie urządzeń obrotowych z przechwyconych stacji radarowych "Big Würzburg" lub SCR-627 ".
Odbłyśnik paraboliczny o średnicy 7,5 metra od przechwyconego radaru „Wielki Würzburg”.
„Big Würzburg” - stanowiska naprowadzania samolotów myśliwskich, które wraz z kompletem dokumentacji projektowej zostały wyniesione przez sowieckich specjalistów z Niemiec. Amerykański radar SCR-627 o mocy 225 kilowatów został dostarczony do ZSRR w ramach Lend-Lease podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej. Obie te anteny wymagały znacznej poprawy.
Jednocześnie bardzo ważna kwestia dla północnego kraju została rozwiązana poprzez umieszczenie nowego kompleksu. Konieczne było wybranie punktu o maksymalnej wysokości obiektu „E-1” nad horyzontem. Do tego celu nadawała się południowa część europejskiego terytorium ZSRR. Wybrano krymską wyprawę FIAN w mieście Simeiz. Były już dwa reflektory o efektywnej powierzchni odpowiednio 70 i 120 metrów kwadratowych, a był reflektor paraboliczny z przechwyconego radaru Big Würzburg, na obrotowym urządzeniu którego można było umieścić nową antenę (antenę zainstalowaną na nim o średnicy 7 metrów uznano za niewystarczającą):
Schematy instalacji stacji naziemnej do odbioru i przesyłania informacji do „E-1”.
„Rzeczywista możliwość zastosowania gotowych anten radioastronomicznych Instytutu Fizycznego Akademii Nauk na terenie miasta Simeiz (Krym) z pewnymi przeróbkami pozwala na umieszczenie tam punktu pomiarowego. W tym przypadku środki radiowe będą monitorować trzy odcinki pasywnej części trajektorii: początek - zgodnie z systemem sterowania radiowego, środkowy - 12 + 200 tys. Km i koniec - 320 + 400 tys. Km według pomiarów systemu monitoringu radiowego. Sprzęt do pomiaru zasięgu, prędkości i telemetrii, dla których anteny powstają w oparciu o urządzenia obrotowe, takie jak "Big Würzburg" i SCR-627, zostanie umieszczony na Górze Koshka."
Część odbiorcza sprzętu naziemnego miała być zamontowana na stałe, a część nadawcza na podwoziu samochodu ZIL-151.
Schematy instalacji stacji naziemnej do odbioru i przesyłania informacji do „E-1”. Część odbiorcza i rejestrująca sprzętu naziemnego została zamontowana na stałe, a urządzenia nadawcze - na podwoziu samochodu ZIL-151.
Tak więc w ZSRR pojawił się pierwszy punkt komunikacyjny w historii ludzkości z międzyplanetarną stacją kosmiczną, która była głównym punktem do czasu powstania nowego centrum komunikacji kosmicznej w pobliżu Evpatorii. W Simeiz dowiedzieli się o upadku pierwszej sztucznej aparatury na Księżycu i otrzymali pierwsze zdjęcie odległej strony księżyca.
Dotrzyj do Księżyca Pierwszy „księżycowy”, jak ich twórcy nazywali „E-1”, nie miał nawet nazw, tylko indeks. Tylko dwóm z siedmiu pojazdów przyznano miejsce w historii, tym, którym udało się dotrzeć na Księżyc. Luna-1 (czwarta próba wystrzelenia E-1) miała miejsce 6000 kilometrów od Księżyca. Wydając polecenie wyłączenia silnika trzeciego stopnia (blok „E”), które zostało wydane z Ziemi, nie uwzględniono czasu przejścia sygnału ze stanowiska dowodzenia do stacji.
Obrotnica typu "627" z zainstalowanym pasem fazowym 10x6m.
Niemniej jednak był to wielki sukces ZSRR, który był obchodzony na całym świecie, ale twórcy radia byli niezadowoleni: sterowanie radiowe nie działało idealnie i nie uderzyło w księżyc. To, co się stało, doskonale opisał Boris Chertok:
„Ale zespół radiowy się spóźnił! Potem, oczywiście, zorientowaliśmy się, że winne są naziemne stacje radiowe - RUE. Trzeci etap, wraz z księżycowym pojemnikiem i proporczykiem, nie trafił w Księżyc, chybił 6000 kilometrów - około półtora raza średnicy Księżyca. Rakieta weszła na swoją niezależną orbitę wokół Słońca, stała się satelitą, stając się pierwszą na świecie sztuczną planetą Układu Słonecznego. Styczniowy start był dla nas wszystkich bardzo dobrą próbą i treningiem. Praca trzeciego etapu została po raz pierwszy w pełni przetestowana. Bardzo przydatne okazało się sprawdzenie systemu łączności radiowej, odebranie telemetrii kontenera, przetworzenie wyników operacyjnych określania jego współrzędnych, ustalenie współdziałania zespołu przyrządów pomiarowych, służby kontroli orbity i centrów obliczeniowych. Cały sprzęt pokładowy działał dobrze”.
Ścięty odbłyśnik paraboliczny ekspedycji FIAN krymskiej.
Dane przesłane z urządzenia pozwoliły ustalić brak pola magnetycznego na Księżycu, dokonano pomiaru poziomu promieniowania oraz zbadano parametry wiatru słonecznego. Pokładowy kompleks radiowy przekazywał sygnały na Ziemię na odległość ponad 500 tysięcy kilometrów i ucichł dopiero wtedy, gdy baterie były całkowicie rozładowane: 62 godziny po starcie, mimo że zostały zaprojektowane tylko na 40 godzin.
Nie był to jednak pełny sukces. Przywództwo ZSRR zażądało, aby pierwsi, przed Amerykanami, wydostali się na powierzchnię Księżyca. Dokonano tego w najbardziej odpowiednim do tego momencie politycznym - podczas wizyty Chruszczowa w Stanach Zjednoczonych we wrześniu 1959 roku.
Jednak ten zbieg okoliczności był raczej przypadkiem. W sumie w poprzednim roku ZSRR wystrzelił sześć stacji w kierunku księżyca. W czterech przypadkach wypadki miały miejsce w ciągu pierwszych pięciu minut lotu rakietą nośną.
Urządzenie „Luna-2”.
Do kolejnego startu nie doszło ze względu na usunięcie z wyrzutni niesprawnej rakiety nośnej. Jednak we wrześniu start był udany i dokładnie w wyznaczonym czasie (zaledwie 1 sekundę później niż planowano). Wszystkie systemy działały idealnie i 14 września o godzinie 00:02:24 wszystkie sygnały na stacji w Simeiz i na stacjach telemetrycznych Bajkonuru zostały nagle odcięte - Luna-2 uderzyła w satelitę Ziemi.
* * *
Zapraszamy do przejrzenia elektronicznej wersji dokumentu i poczucia ducha radzieckich inżynierów z połowy ubiegłego wieku, którzy mając znacznie mniej zasobów i możliwości niż ich amerykańscy odpowiednicy, byli w stanie wygrać pierwszą część księżycowego wyścigu.
Autor: Vladimir Koryagin