Nel settembre 1958, l'Unione Sovietica fece il primo tentativo di inviare sulla Luna la stazione interplanetaria automatica E-1. Per risolvere un problema del genere, particolarmente difficile, l'industria spaziale ha dovuto creare molti nuovi prodotti e sistemi. In particolare era richiesto un apposito complesso di controllo e misura, in grado di monitorare l'andamento del volo della stazione, sia autonomamente che ricevendo dati dalla stessa. Proprio l'altro giorno è stato pubblicato un documento molto curioso, che svela le principali caratteristiche dei componenti a terra del progetto E-1.
Il 10 aprile, la società russa dei sistemi spaziali, parte di Roscosmos, ha pubblicato una versione elettronica del documento storico. Tutti coloro che lo desiderano possono ora familiarizzare con il progetto di progetto del sistema di monitoraggio radio in orbita E-1. Il documento è stato preparato nel maggio 1958 dall'Istituto di ricerca n. 885 (ora Centro di ricerca e produzione di NA Pilyugin per l'automazione e la strumentazione). Le 184 pagine dattiloscritte originali forniscono informazioni sugli scopi e gli obiettivi del progetto, su come raggiungerli, ecc. La maggior parte del documento è dedicata alla descrizione tecnica del complesso di terra e ai principi del suo funzionamento.
Una delle antenne schierate in Crimea
Già nell'introduzione, gli autori del documento hanno notato l'eccezionale complessità dei compiti da svolgere. Il missile e l'apparato E-1 dovevano essere tracciati a distanze che erano due ordini di grandezza superiori alle normali distanze per quel tempo. Inoltre, il lavoro dei progettisti potrebbe essere complicato dai brevi termini assegnati per il lavoro. Tuttavia, sono stati trovati metodi per tracciare il volo del razzo e della stazione automatica dalla Terra, nonché metodi per stimare la traiettoria e ricevere segnali di telemetria.
Nell'ambito delle strutture radioelettroniche di terra dovevano essere presenti una stazione radar, un sistema per la ricezione dei dati da un veicolo spaziale e un dispositivo per il controllo remoto. Quando hanno formato l'aspetto del nuovo sistema, gli specialisti NII-885 hanno dovuto trovare le gamme ottimali per il funzionamento delle apparecchiature radio, determinare la composizione del complesso e le funzioni dei suoi singoli componenti e anche trovare i luoghi più redditizi per il loro dispiegamento.
I calcoli presentati nella bozza di progetto hanno mostrato le caratteristiche necessarie dei dispositivi di antenna, la cui costruzione era un compito molto difficile. È stato riscontrato che le caratteristiche richieste di trasmissione e ricezione di un segnale radio saranno mostrate da antenne terrestri con un'area di almeno 400 metri quadrati o un diametro di almeno 30 m. Non esistevano prodotti di questo tipo in il nostro Paese; non c'era modo di crearli rapidamente da zero. A tal proposito è stato proposto di utilizzare appositi fogli di antenna o di creare nuovi prodotti simili. Si prevedeva di montarli sui dispositivi rotanti esistenti, precedentemente ricevuti insieme al radar americano SCR-627 e al "Big Würzburg" tedesco catturato.
Sono state sviluppate antenne di diversi tipi per monitorare il funzionamento della struttura E-1. La soluzione di vari problemi è stata effettuata utilizzando un grande riflettore parabolico tronco e utilizzando tele rettangolari di dimensioni adeguate. Il montaggio su supporti mobili ha permesso di garantire la massima copertura dello spazio e quindi aumentare le capacità complessive del complesso.
Diversi complessi di strumenti avrebbero dovuto lavorare insieme alle antenne. Quindi, su diversi veicoli ZIL-131 con furgoni standard, è stato proposto di installare l'apparecchiatura elettronica radio del trasmettitore. Con l'aiuto di cavi, doveva essere collegato all'antenna corrispondente. La parte ricevente del complesso è stata progettata per essere installata in modo permanente, in un edificio separato vicino al palo dell'antenna. Per ottenere i risultati desiderati ed effettuare correttamente le misurazioni, le due antenne dovevano essere distanti diversi chilometri.
Un altro post dell'antenna
È stato proposto di dotare le antenne di ricezione di un sistema di tracciamento automatico per un oggetto spaziale. Analizzando il segnale proveniente dal trasmettitore di bordo, tali apparecchiature dovevano modificare la posizione dell'antenna, fornendo la migliore ricezione con la massima potenza e il minimo disturbo. Tale puntamento delle antenne doveva essere effettuato automaticamente.
Come parte del complesso di misurazione, era necessario prevedere diversi sistemi di comunicazione separati. Alcuni canali erano progettati per trasferire dati da un componente all'altro, mentre altri erano necessari per le persone. Secondo i calcoli, solo la trasmissione di dati vocali era associata a difficoltà note e poteva interferire con il corretto funzionamento dell'intero complesso.
La struttura del sistema di terra avrebbe dovuto includere mezzi di registrazione del segnale. Tutti i dati di telemetria e gli indicatori radar sono stati proposti per essere registrati su un supporto magnetico. Inoltre, il set di attrezzature includeva un allegato fotografico per l'acquisizione dei dati visualizzati sugli schermi.
Uno dei capitoli del documento pubblicato è dedicato alla selezione di un sito per l'installazione di nuove strutture radar. I calcoli hanno mostrato che il prodotto E-1 volerà sulla Luna per circa 36 ore. Allo stesso tempo, il dispositivo doveva salire sopra l'orizzonte (rispetto a qualsiasi punto dell'URSS con una latitudine inferiore a 65 °) solo poche volte. È stato riscontrato che l'area più comoda per la stazione è il sud della parte europea del paese. Fu deciso di costruire un punto di misurazione vicino alla città di Simeiz, in Crimea, dove a quel tempo era già in funzione la struttura di radioastronomia dell'Istituto di fisica dell'Accademia delle scienze. I suoi mezzi tecnici potrebbero essere utilizzati in un nuovo progetto.
La bozza di progetto prevedeva l'implementazione di sistemi di punti di misurazione sul monte Koshka. Inoltre, i suoi singoli componenti dovevano trovarsi a una distanza massima di 5-6 km l'uno dall'altro. In accordo con le proposte del progetto, alcune delle apparecchiature elettroniche dovrebbero essere collocate in edifici fissi, mentre altri dispositivi potrebbero essere montati sul telaio di un'auto.
Tipo di stazione E-1A
Con l'aiuto di test sul campo con simulatori del prodotto E-1, sono state determinate le caratteristiche ottimali delle apparecchiature radio. Quindi, per il collegamento radio terra-bordo, la frequenza ottimale è risultata essere 102 MHz. Il dispositivo avrebbe dovuto trasmettere dati sulla Terra a una frequenza di 183,6 MHz. Un aumento della sensibilità dei dispositivi di ricezione a terra ha permesso di ridurre la potenza del trasmettitore a bordo dell'E-1 a 100 W.
I principi di funzionamento proposti del "sistema di monitoraggio radio dell'orbita dell'oggetto" E-1 "per il loro tempo erano molto progressivi e audaci. Con l'aiuto di una serie di sistemi di ingegneria radio, è stato necessario determinare l'azimut e l'angolo di elevazione, che determinano la direzione verso la stazione interplanetaria. Inoltre, era necessario determinare la distanza tra la Terra e l'oggetto, nonché la distanza dall'oggetto alla Luna. Infine, è stato necessario misurare la velocità di movimento di E-1. I segnali di telemetria dovrebbero essere arrivati dall'orbita verso la Terra.
Nella fase iniziale del volo, la trasmissione della telemetria doveva essere effettuata utilizzando l'equipaggiamento standard del veicolo di lancio Vostok-L 8K72. Il sistema di telemetria RTS-12-A potrebbe mantenere la comunicazione con la Terra utilizzando il trasmettitore radio del terzo stadio del razzo. Dopo la separazione da essa, la stazione E-1 avrebbe dovuto includere la propria apparecchiatura radio. Per qualche tempo, prima di entrare nell'area di copertura delle strutture a terra, la stazione potrebbe rimanere “invisibile”. Tuttavia, dopo pochi minuti, il punto di misurazione a terra la prese per scorta.
È stato proposto di determinare la distanza dal veicolo spaziale e la sua velocità di volo utilizzando radiazioni pulsate e un transponder di bordo. Con una frequenza di 10 Hz, la stazione di misurazione a terra avrebbe dovuto inviare impulsi alla stazione. Avendo ricevuto il segnale, doveva rispondervi sulla propria frequenza. Nel tempo impiegato per far passare due segnali, l'automatico poteva calcolare la distanza dalla stazione. Questa tecnica ha fornito una precisione accettabile e, inoltre, non ha richiesto una potenza di trasmissione inaccettabilmente elevata, come potrebbe essere il caso quando si utilizza un radar standard con un segnale di ritorno.
La misurazione della distanza tra E-1 e la Luna è stata assegnata all'apparecchiatura di bordo. I segnali del trasmettitore di bordo, riflessi dal satellite terrestre, potrebbero tornare alla stazione automatica. A distanze inferiori a 3-4 mila km, potrebbe già riceverli con sicurezza e trasmetterli al complesso di terra. Più avanti sulla Terra, sono stati calcolati i dati necessari.
Posizionamento delle strutture a terra del complesso
Per misurare la velocità di volo, è stato proposto di utilizzare l'effetto Doppler. Quando l'E-1 è passato lungo alcune parti della traiettoria, il sistema di terra e il veicolo spaziale hanno dovuto scambiare impulsi radio relativamente lunghi. Modificando la frequenza del segnale ricevuto, il punto di misurazione potrebbe determinare la velocità di volo della stazione.
Il dispiegamento del punto di misura vicino alla città di Simeiz ha permesso di ottenere risultati molto elevati. Durante il volo di 36 ore, la stazione E-1 avrebbe dovuto cadere tre volte nella zona di visibilità di questo oggetto. La prima fase di controllo era relativa alla parte iniziale della sezione passiva della traiettoria. Allo stesso tempo, è stato pianificato l'uso di apparecchiature di controllo radio. Inoltre, il volo è stato monitorato a una distanza di 120-200 mila km dalla Terra. Per la terza volta, la stazione è tornata nella zona di visibilità quando volava a una distanza di 320-400 mila km. Il passaggio dell'apparato attraverso le ultime due sezioni era controllato da radar e mezzi di telemetria.
La bozza del sistema di monitoraggio radio in orbita dell'oggetto E-1 è stata approvata l'ultimo giorno di maggio 1958. Presto iniziò lo sviluppo della documentazione di progettazione, dopo di che iniziò la preparazione delle strutture esistenti per l'utilizzo in un nuovo progetto. Va notato che non tutte le antenne disponibili in Crimea sono risultate adatte all'uso nel programma Luna. Alcuni pali dell'antenna dovevano essere dotati di tele sovradimensionate completamente nuove. Ciò ha in qualche modo complicato il progetto e spostato i tempi della sua attuazione, ma ha comunque permesso di ottenere i risultati desiderati.
Il primo lancio del veicolo di lancio 8K72 Vostok-L con a bordo la navicella spaziale E-1 n. 1 avvenne il 23 settembre 1958. All'87° secondo del volo, anche prima del completamento della prima fase, il razzo è crollato. Anche i lanci dell'11 ottobre e del 4 dicembre si sono conclusi con un incidente. Solo il 4 gennaio 1959 fu possibile lanciare con successo l'apparato E-1 n. 4, che ricevette anche la designazione "Luna-1". Tuttavia, la missione del volo non è stata completamente completata. A causa di un errore nella stesura del programma di volo, la navicella ha superato una distanza considerevole dalla Luna.
Secondo i risultati del lancio del quarto dispositivo, il progetto è stato rivisto e ora i prodotti E-1A sono stati presentati all'inizio. Nel giugno 1959, una di queste stazioni morì insieme a un razzo. All'inizio di settembre, sono stati fatti diversi tentativi falliti di lanciare il prossimo veicolo di lancio con il veicolo della serie Luna. Numerosi lanci sono stati annullati per diversi giorni, quindi il razzo è stato rimosso dalla rampa di lancio.
Un'altra opzione per l'implementazione di sistemi radar
Infine, il 12 settembre 1959, il veicolo spaziale 7, noto anche come Luna-2, entrò con successo nella sua traiettoria calcolata. All'ora prevista, la sera del 13 settembre, cadde sulla luna, nella parte occidentale del Mare delle piogge. Presto, il terzo stadio del veicolo di lancio si scontrò con il satellite naturale della Terra. Per la prima volta nella storia, un prodotto di origine terrestre è apparso sulla luna. Inoltre, sulla superficie del satellite sono stati consegnati gagliardetti di metallo con l'emblema dell'Unione Sovietica. Poiché non era previsto un atterraggio morbido, la stazione interplanetaria automatica fu distrutta e i suoi frammenti, insieme a gagliardetti di metallo, furono sparsi sul terreno.
Dopo un atterraggio di fortuna della stazione sulla luna, sono stati annullati ulteriori lanci della navicella spaziale E-1A. L'ottenimento dei risultati desiderati ha permesso all'industria spaziale sovietica di continuare a lavorare e iniziare a creare sistemi di ricerca più avanzati.
“Il sistema di monitoraggio radio dell'orbita dell'oggetto E-1, costruito appositamente per funzionare con stazioni automatiche, è stato in grado di funzionare solo due volte come parte del primo programma di ricerca secondo il programma del personale. Ha superato i veicoli E-1 n. 4 e E-1A n. 7 lungo la traiettoria. Allo stesso tempo, il primo ha deviato dalla traiettoria calcolata e ha mancato la luna, e il secondo ha colpito con successo il bersaglio. Per quanto è noto, non ci sono state lamentele sul funzionamento delle strutture di controllo a terra.
Il completamento dei lavori sul tema E-1 e l'avvio di nuovi progetti di ricerca hanno avuto un certo impatto sulle strutture speciali di Simeiz. In futuro, sono stati ripetutamente modernizzati e perfezionati in conformità con gli ultimi risultati dell'industria radioelettronica e tenendo conto dei nuovi requisiti. Il punto di misurazione ha garantito una serie di studi e lanci di alcuni veicoli spaziali. Pertanto, ha dato un contributo significativo all'esplorazione dello spazio esterno.
Ormai, la storia antica del programma spaziale sovietico è stata studiata abbastanza bene. Vari documenti, fatti e memorie sono stati pubblicati e conosciuti. Tuttavia, alcuni materiali interessanti sono ancora classificati e di volta in volta diventano pubblici. Questa volta, una delle imprese dell'industria spaziale ha condiviso i dati sulla progettazione preliminare del primo complesso di controllo e misurazione domestico progettato per funzionare con stazioni interplanetarie. Speriamo che questa diventi una tradizione e che l'industria condivida presto nuovi documenti.
