1958. gada septembrī Padomju Savienība veica pirmo mēģinājumu nosūtīt automātisko starpplanētu staciju E-1 uz Mēnesi. Lai atrisinātu šādu problēmu, kas bija īpaši sarežģīta, kosmosa nozarei bija jāizveido daudz jaunu produktu un sistēmu. Jo īpaši bija vajadzīgs īpašs vadības un mērīšanas komplekss, kas spēj patstāvīgi un arī no tā saņemot datus uzraudzīt stacijas lidojuma gaitu. Nupat tika publicēts ļoti ziņkārīgs dokuments, kas atklāja E-1 projekta pamatkomponentu galvenās iezīmes.
Krievijas kosmosa sistēmu uzņēmums, kas ietilpst Roskosmos, 10. aprīlī publicēja vēsturiskā dokumenta elektronisko versiju. Ikviens, kurš vēlas, tagad var iepazīties ar E-1 objektu orbītas radio novērošanas sistēmas projekta projektu. Dokumentu 1958. gada maijā sagatavoja Pētniecības institūts Nr. 885 (tagad NA Pilyugin Automation and Instrumentation Research and Production Center for Automation and Instrumentation). 184 oriģinālās mašīnrakstāmās lapas sniedz informāciju par projekta mērķiem un uzdevumiem, kā tos sasniegt utt. Lielākā daļa dokumenta ir veltīta zemes kompleksa tehniskajam aprakstam un tā darbības principiem.
Viena no antenām, kas izvietotas Krimā
Jau ievadā dokumenta autori atzīmēja veicamo uzdevumu ārkārtējo sarežģītību. Raķete un aparāts E-1 bija jāseko attālumos, kas bija par diviem lielumiem lielāki nekā tolaik ierastie attālumi. Turklāt dizaineru darbu varētu sarežģīt īsie termiņi, kas atvēlēti darbam. Tomēr ir atrastas metodes, kā izsekot raķetes un automātiskās stacijas lidojumam no Zemes, kā arī metodes trajektorijas novērtēšanai un telemetrijas signālu saņemšanai.
Sauszemes radioelektronisko iekārtu ietvaros bija jābūt radaru stacijai, sistēmai datu saņemšanai no kosmosa kuģa un ierīcei tālvadībai. Veidojot jaunās sistēmas izskatu, NII-885 speciālistiem bija jāatrod optimālie diapazoni radioiekārtu darbībai, jānosaka kompleksa sastāvs un tā atsevišķo komponentu funkcijas, kā arī jāatrod izdevīgākās vietas to izvietošanai..
Projektā uzrādītie aprēķini parādīja nepieciešamās antenas ierīču īpašības, kuru uzbūve bija ļoti grūts uzdevums. Tika konstatēts, ka vajadzīgos radiosignāla pārraides un uztveršanas raksturlielumus parādīs zemes antenas, kuru platība ir vismaz 400 kvadrātmetri vai diametrs vismaz 30 m. mūsu valsts; nebija iespējas tos ātri izveidot no nulles. Šajā sakarā tika ierosināts izmantot piemērotas antenu loksnes vai izveidot jaunus līdzīgus izstrādājumus. Tos bija paredzēts uzstādīt uz esošajām rotācijas ierīcēm, kas iepriekš tika saņemtas kopā ar amerikāņu radaru SCR-627 un ar sagūstīto vācu "Lielo Vircburgu".
Ir izveidotas vairāku veidu antenas, lai uzraudzītu iekārtas E-1 darbību. Dažādu problēmu risinājums tika veikts, izmantojot lielu saīsinātu parabolisko atstarotāju un izmantojot taisnstūra audeklus ar atbilstošiem izmēriem. Montāža uz kustīgiem balstiem ļāva nodrošināt maksimālu telpas pārklājumu un tādējādi palielināt kompleksa vispārējās iespējas.
Vairākiem instrumentu kompleksiem vajadzēja strādāt kopā ar antenām. Tātad vairākiem ZIL-131 transportlīdzekļiem ar standarta furgonu korpusiem tika ierosināts uzstādīt raidītāja radioelektronisko aprīkojumu. Ar kabeļu palīdzību to vajadzēja savienot ar atbilstošo antenu. Kompleksa uztverošo daļu bija plānots izvietot pastāvīgi, atsevišķā ēkā pie antenas staba. Lai iegūtu vēlamos rezultātus un pareizi veiktu mērījumus, abām antenām bija jāatrodas vairāku kilometru attālumā.
Vēl viens antenas stabiņš
Tika ierosināts aprīkot uztveršanas antenas ar automātisku kosmosa objekta izsekošanas sistēmu. Analizējot signālu no borta raidītāja, šādām iekārtām bija jāmaina antenas stāvoklis, nodrošinot vislabāko uztveršanu ar maksimālu jaudu un minimāliem traucējumiem. Šāda antenu mērķēšana bija jāveic automātiski.
Mērījumu kompleksa ietvaros bija jāparedz vairākas atsevišķas sakaru sistēmas. Daži kanāli bija paredzēti datu pārsūtīšanai no viena komponenta uz otru, bet citi bija nepieciešami cilvēkiem. Saskaņā ar aprēķiniem tikai balss datu pārraide bija saistīta ar zināmām grūtībām un varēja traucēt visa kompleksa pareizai darbībai.
Zemes sistēmas struktūrā bija jāiekļauj signālu reģistrēšanas līdzekļi. Visus telemetrijas datus un radara indikatorus ierosināja ierakstīt magnētiskajā nesējā. Iekārtu komplektā bija arī fotoattēlu pielikums ekrānā parādīto datu uzņemšanai.
Viena no publicētā dokumenta nodaļām ir veltīta vietas izvēlei jaunu radaru iekārtu izvietošanai. Aprēķini parādīja, ka E-1 produkts lidos uz Mēnesi apmēram 36 stundas. Tajā pašā laikā ierīcei tikai dažas reizes bija jāpaceļas virs horizonta (attiecībā pret jebkuru PSRS punktu ar platumu zem 65 °). Tika konstatēts, ka stacijai ērtākā teritorija ir dienvidu daļa no valsts Eiropas daļas. Tika nolemts būvēt mērīšanas punktu netālu no Krimas pilsētas Simeizas, kur tobrīd jau darbojās Zinātņu akadēmijas Fizikas institūta radioastronomijas iekārta. Viņa tehniskos līdzekļus varētu izmantot jaunā projektā.
Projekta projekts paredzēja mērīšanas punktu sistēmu izvietošanu Koshka kalnā. Turklāt tā atsevišķajām sastāvdaļām bija jāatrodas līdz 5-6 km attālumā viena no otras. Saskaņā ar projekta priekšlikumiem daļa elektronisko iekārtu būtu jānovieto stacionārās ēkās, bet citas ierīces varētu uzstādīt uz automašīnas šasijas.
Stacijas tips E-1A
Ar lauka testu palīdzību, izmantojot E-1 produkta simulatorus, tika noteiktas radioiekārtu optimālās īpašības. Tātad tika konstatēts, ka radio savienojumam no zemes līdz bortam optimālā frekvence ir 102 MHz. Ierīcei vajadzēja pārraidīt datus uz Zemi ar frekvenci 183,6 MHz. Palielinoties uz zemes esošo uztveršanas ierīču jutīgumam, bija iespējams samazināt raidītāja jaudu uz E-1 līdz 100 W.
Piedāvātie "E-1" objekta orbītas radio uzraudzības sistēmas darbības principi savam laikam bija ļoti progresīvi un drosmīgi. Ar vairāku radiotehnikas sistēmu palīdzību bija jānosaka azimuts un pacēluma leņķis, kas nosaka virzienu uz starpplanētu staciju. Turklāt bija jānosaka attālums starp Zemi un objektu, kā arī attālums no objekta līdz Mēnesim. Visbeidzot, bija nepieciešams izmērīt E-1 kustības ātrumu. Telemetrijas signāliem vajadzēja nākt no orbītas uz Zemi.
Lidojuma sākotnējā posmā telemetrijas pārraide bija jāveic, izmantojot nesējraķetes 8K72 Vaktok-L standarta aprīkojumu. RTS-12-A telemetrijas sistēma varētu uzturēt sakarus ar Zemi, izmantojot raķetes trešās pakāpes radio raidītāju. Pēc atdalīšanas no stacijas E-1 vajadzēja iekļaut savu radioiekārtu. Pirms ieiešanas uz zemes iekārtu pārklājuma zonā stacija kādu laiku varētu palikt “neredzama”. Tomēr pēc dažām minūtēm zemes mērīšanas punkts viņu aizveda pavadīt.
Tika ierosināts noteikt attālumu līdz kosmosa kuģim un tā lidojuma ātrumu, izmantojot impulsa starojumu un borta retranslatoru. Ar frekvenci 10 Hz zemes mērīšanas stacijai vajadzēja nosūtīt impulsus uz staciju. Saņēmusi signālu, viņai vajadzēja uz to reaģēt savā frekvencē. Līdz brīdim, kad pagāja divi signāli, automātika varēja aprēķināt attālumu līdz stacijai. Šis paņēmiens nodrošināja pieņemamu precizitāti un turklāt neprasīja nepieņemami lielu raidītāja jaudu, kā tas varētu būt gadījumā, ja tiek izmantots standarta radars ar atgriešanās signālu.
Borta aprīkojumam tika piešķirts attāluma mērījums starp E-1 un Mēnesi. Borta raidītāja signāli, kas atspoguļoti no Zemes satelīta, varētu atgriezties automātiskajā stacijā. Attālumos, kas ir mazāki par 3-4 tūkstošiem km, tas jau varēja droši tos saņemt un pārsūtīt uz zemes kompleksu. Tālāk uz Zemes tika aprēķināti nepieciešamie dati.
Kompleksa zemes iekārtu izvietošana
Lai izmērītu lidojuma ātrumu, tika ierosināts izmantot Doplera efektu. Kad E-1 gāja gar noteiktām trajektorijas daļām, zemes sistēmai un kosmosa kuģim bija jāapmainās ar samērā gariem radio impulsiem. Mainot saņemtā signāla frekvenci, mērīšanas punkts varētu noteikt stacijas lidojuma ātrumu.
Mērīšanas punkta izvietošana netālu no Simeizas pilsētas ļāva iegūt ļoti augstus rezultātus. 36 stundu lidojuma laikā stacijai E-1 vajadzēja trīs reizes iekrist šī objekta redzamības zonā. Pirmais kontroles posms bija saistīts ar trajektorijas pasīvās daļas sākotnējo daļu. Tajā pašā laikā bija paredzēts izmantot radio vadības iekārtas. Tālāk lidojums tika uzraudzīts 120-200 tūkstošu km attālumā no Zemes. Trešo reizi stacija atgriezās redzamības zonā, lidojot 320-400 tūkstošu km attālumā. Iekārtas pāreju caur pēdējām divām sekcijām kontrolēja ar radara un telemetrijas līdzekļiem.
“Objekta E-1 orbītas radio novērošanas sistēmas projekta projekts tika apstiprināts 1958. gada maija pēdējā dienā. Drīz sākās projektēšanas dokumentācijas izstrāde, pēc kuras sākās esošo telpu sagatavošana izmantošanai jaunā projektā. Jāatzīmē, ka ne visas Krimā pieejamās antenas tika atzītas par piemērotām izmantošanai programmā Luna. Daži antenas stabi bija jāaprīko ar pilnīgi jauniem negabarīta audekliem. Tas zināmā mērā sarežģīja projektu un mainīja tā īstenošanas laiku, bet tomēr ļāva sasniegt vēlamos rezultātus.
Pirmā nesējraķetes 8K72 Vostok-L palaišana ar kosmosa kuģi E-1 Nr.1 notika 1958. gada 23. septembrī. Lidojuma 87. sekundē, vēl pirms pirmā posma pabeigšanas, raķete sabruka. Palaišana 11. oktobrī un 4. decembrī arī beidzās ar avāriju. Tikai 1959. gada 4. janvārī bija iespējams veiksmīgi palaist aparātu E-1 Nr. 4, kas arī saņēma apzīmējumu "Luna-1". Tomēr lidojuma uzdevums netika pilnībā pabeigts. Lidojuma programmas sastādīšanas kļūdas dēļ kosmosa kuģis nobrauca ievērojamu attālumu no Mēness.
Saskaņā ar ceturtās ierīces palaišanas rezultātiem projekts tika pārskatīts, un tagad startam tika iesniegti E-1A produkti. 1959. gada jūnijā viena no šīm stacijām nomira kopā ar raķeti. Septembra sākumā tika veikti vairāki neveiksmīgi mēģinājumi ar Luna sērijas transportlīdzekli palaist nākamo nesējraķeti. Vairākas dienas tika atcelti vairāki palaišanas gadījumi, un pēc tam raķete tika izņemta no palaišanas paliktņa.
Vēl viena iespēja radaru sistēmu izvietošanai
Visbeidzot, 1959. gada 12. septembrī kosmosa kuģis 7, kas pazīstams arī kā Luna-2, veiksmīgi iebrauca aprēķinātajā trajektorijā. Paredzētajā laikā 13. septembra vakarā viņš nokrita uz Mēness, Lietus jūras rietumu daļā. Drīz nesējraķetes trešais posms sadūrās ar Zemes dabisko pavadoni. Pirmo reizi vēsturē uz Mēness parādījās sauszemes izcelsmes produkts. Turklāt uz satelīta virsmas tika nogādāti metāla vimpeļi ar Padomju Savienības emblēmu. Tā kā mīksta nosēšanās nebija gaidāma, automātiskā starpplanētu stacija tika iznīcināta, un tās fragmenti kopā ar metāla vimpeļiem tika izkaisīti pa reljefu.
Pēc veiksmīgas smagas stacijas nosēšanās uz Mēness turpmākā kosmosa kuģa E-1A palaišana tika atcelta. Vēlamo rezultātu iegūšana ļāva padomju kosmosa nozarei turpināt darbu un sākt veidot progresīvākas pētniecības sistēmas.
“Objekta E-1 orbītas radio uzraudzības sistēma, kas būvēta speciāli darbam ar automātiskajām stacijām, saskaņā ar personāla grafiku varēja strādāt tikai divas reizes pirmās pētniecības programmas ietvaros. Viņa pabrauca garām transportlīdzekļiem E-1 Nr. 4 un E-1A Nr. 7 pa trajektoriju. Tajā pašā laikā pirmais novirzījās no aprēķinātās trajektorijas un palaida garām Mēnesi, bet otrais veiksmīgi trāpīja mērķī. Cik zināms, sūdzību par zemes kontroles iekārtu darbību nebija.
Pabeidzot darbu pie E-1 tēmas un uzsākot jaunus pētniecības projektus, bija zināma ietekme uz īpašām iekārtām Simeizā. Nākotnē tie tika atkārtoti modernizēti un pilnveidoti atbilstoši radioelektronikas nozares jaunākajiem sasniegumiem un ņemot vērā jaunas prasības. Mērīšanas punkts ir nodrošinājis vairākus atsevišķu kosmosa kuģu pētījumus un palaišanu. Tādējādi viņš sniedza nozīmīgu ieguldījumu kosmosa izpētē.
Līdz šim padomju kosmosa programmas agrīnā vēsture ir diezgan labi pētīta. Ir publicēti un zināmi dažādi dokumenti, fakti un memuāri. Tomēr daži interesanti materiāli joprojām tiek klasificēti un laiku pa laikam kļūst publiski pieejami. Šoreiz viens no kosmosa nozares uzņēmumiem dalījās ar datiem par pirmā vietējā kontroles un mērīšanas kompleksa sākotnējo dizainu, kas paredzēts darbam ar starpplanētu stacijām. Cerams, ka tā kļūs par tradīciju, un nozare drīzumā dalīsies ar jauniem dokumentiem.
