El setembre de 1958, la Unió Soviètica va fer el primer intent d'enviar l'estació interplanetària automàtica E-1 a la Lluna. Per solucionar aquest problema, que era particularment difícil, la indústria espacial va haver de crear molts nous productes i sistemes. En particular, es requeria un complex especial de control i mesura, capaç de controlar el progrés del vol de l'estació, tant de forma independent com mitjançant la recepció de dades. L’altre dia es va publicar un document molt curiós que revelava les principals característiques dels components bàsics del projecte E-1.
El 10 d'abril, l'empresa russa Space Systems, que forma part de Roscosmos, va publicar una versió electrònica del document històric. Tothom que ho desitgi ara pot familiaritzar-se amb el projecte de disseny del sistema de monitorització de ràdio d’òrbita d’objectes E-1. El document va ser elaborat el maig de 1958 per l’Institut d’Investigació núm. 885 (ara Centre de Recerca i Producció d’Automatització i Instrumentació de NA Pilyugin). Les 184 pàgines originals mecanografiades proporcionen informació sobre els objectius i objectius del projecte, com assolir-los, etc. La major part del document està dedicat a la descripció tècnica del complex terrestre i als principis del seu funcionament.
Una de les antenes desplegades a Crimea
Ja a la introducció, els autors del document van assenyalar l'excepcional complexitat de les tasques que portaven a terme. El míssil i l'aparell E-1 havien de ser rastrejats a distàncies que eren dos ordres de magnitud superiors a les distàncies habituals en aquell moment. A més, el treball dels dissenyadors es podria complicar pels curts terminis assignats per al treball. Tanmateix, s’han trobat mètodes per rastrejar el vol del coet i l’estació automàtica des de la Terra, així com mètodes per estimar la trajectòria i rebre senyals de telemetria.
Com a part de les instal·lacions radioelectròniques terrestres, hi hauria d’haver una estació de radar, un sistema per rebre dades d’una nau espacial i un dispositiu de control remot. En formar l’aparició del nou sistema, els especialistes en NII-885 havien de trobar els rangs òptims per al funcionament dels equips de ràdio, determinar la composició del complex i les funcions dels seus components individuals i també trobar els llocs més rendibles per al seu desplegament..
Els càlculs presentats a l'esborrany de disseny van mostrar les característiques necessàries dels dispositius d'antena, la construcció dels quals era una tasca molt difícil. Es va comprovar que les característiques requerides de transmissió i recepció d’un senyal de ràdio es mostraran mitjançant antenes terrestres amb una superfície d’almenys 400 metres quadrats o un diàmetre d’almenys 30 m. No hi havia productes d’aquest tipus a el nostre país; no hi havia manera de crear-los ràpidament des de zero. En aquest sentit, es va proposar utilitzar fulls d’antena adequats o crear nous productes similars. Es va planejar muntar-los en els dispositius rotatius existents, prèviament rebuts juntament amb el radar americà SCR-627 i amb el "Big Würzburg" alemany capturat.
S'han desenvolupat antenes de diversos tipus per controlar el funcionament de la instal·lació E-1. La solució de diversos problemes es va dur a terme mitjançant un gran reflector parabòlic truncat i amb lones rectangulars amb les dimensions adequades. El muntatge sobre suports mòbils va permetre garantir la màxima cobertura de l’espai i, per tant, augmentar les capacitats generals del complex.
Se suposava que diversos complexos d’instruments funcionaven junts amb les antenes. Per tant, en diversos vehicles ZIL-131 amb carrosseries estàndard, es va proposar instal·lar l’equip electrònic de ràdio del transmissor. Amb l’ajut de cables, s’havia de connectar a l’antena corresponent. La part receptora del complex estava prevista per desplegar-se permanentment, en un edifici separat a prop del pal de l’antena. Per obtenir els resultats desitjats i fer les mesures correctament, les dues antenes havien d’estar separades diversos quilòmetres.
Un altre post d'antena
Es va proposar dotar les antenes receptores d’un sistema de seguiment automàtic per a un objecte espacial. Analitzant el senyal del transmissor incorporat, aquest equip va haver de canviar la posició de l’antena, proporcionant la millor recepció amb la màxima potència i la mínima interferència. Aquest objectiu de les antenes s'havia de dur a terme automàticament.
Com a part del complex de mesura, era necessari preveure diversos sistemes de comunicació separats. Alguns canals van ser dissenyats per transferir dades d'un component a un altre, mentre que d'altres eren necessaris per a les persones. Segons els càlculs, només la transmissió de dades de veu estava associada a dificultats conegudes i podia interferir en el correcte funcionament de tot el complex.
Es suposava que l’estructura del sistema de terra incloïa mitjans de registre de senyals. Es va proposar que totes les dades de telemetria i els indicadors de radar es registressin en un suport magnètic. A més, el conjunt d'equips incloïa un fitxer adjunt de fotografia per capturar les dades que es mostren a les pantalles.
Un dels capítols del document publicat està dedicat a la selecció d’un lloc per al desplegament de noves instal·lacions de radar. Els càlculs van demostrar que el producte E-1 volarà a la Lluna durant unes 36 hores. Al mateix temps, el dispositiu va haver d’elevar-se per sobre de l’horitzó (en relació amb qualsevol punt de l’URSS amb una latitud inferior a 65 °) només unes quantes vegades. Es va trobar que la zona més convenient per a l’estació és el sud de la part europea del país. Es va decidir construir un punt de mesura prop de la ciutat de Simeiz, a Crimea, on en aquell moment ja funcionava la instal·lació de radioastronomia de l'Institut de Física de l'Acadèmia de Ciències. Els seus mitjans tècnics es podrien utilitzar en un nou projecte.
El projecte esborrany preveia el desplegament de sistemes de punts de mesura a la muntanya Koshka. A més, se suposava que els seus components individuals estaven situats a una distància de fins a 5-6 km els uns dels altres. D'acord amb les propostes del projecte, alguns dels equips electrònics haurien de col·locar-se en edificis estacionaris, mentre que altres dispositius es podrien muntar en un xassís de cotxe.
Estació tipus E-1A
Amb l'ajut de proves de camp amb simuladors del producte E-1, es van determinar les característiques òptimes dels equips de ràdio. Per tant, per a l’enllaç de ràdio terra-placa, es va trobar que la freqüència òptima era de 102 MHz. Se suposava que el dispositiu transmetia dades a la Terra a una freqüència de 183,6 MHz. Un augment de la sensibilitat dels dispositius de recepció terrestres va permetre reduir la potència del transmissor a bord de l’E-1 a 100 W.
Els principis de funcionament proposats del "sistema de radiocontrol de l'òrbita de l'objecte" E-1 "per al seu temps van ser molt progressius i audaços. Amb l'ajut de diversos sistemes d'enginyeria de ràdio, va ser necessari determinar l'azimut i l'angle d'elevació, que determinen la direcció cap a l'estació interplanetària. A més, era necessari determinar la distància entre la Terra i l'objecte, així com la distància de l'objecte a la Lluna. Finalment, calia mesurar la velocitat de moviment de l’E-1. Els senyals de telemetria haurien d’haver vingut de l’òrbita a la Terra.
A la fase inicial del vol, la transmissió de telemetria s’havia de dur a terme mitjançant l’equipament estàndard del vehicle de llançament 8K72 Vostok-L. El sistema de telemetria RTS-12-A podria mantenir la comunicació amb la Terra mitjançant el transmissor de ràdio de la tercera etapa del coet. Després de separar-se'n, l'estació E-1 havia d'incloure el seu propi equip de ràdio. Durant algun temps, abans d’entrar a la zona de cobertura d’instal·lacions terrestres, l’estació podria romandre “invisible”. No obstant això, al cap d'uns minuts, el punt de mesura del terreny la va portar a escortar.
Es va proposar determinar la distància a la nau espacial i la seva velocitat de vol mitjançant radiació polsada i un transpondedor a bord. Amb una freqüència de 10 Hz, se suposava que l'estació de mesura de terra enviava impulsos a l'estació. Havent rebut el senyal, va haver de respondre-hi amb la seva pròpia freqüència. Quan van passar dos senyals, els automàtics podrien calcular la distància fins a l’estació. Aquesta tècnica proporcionava una precisió acceptable i, a més, no requeria una potència del transmissor inacceptablement elevada, com podria ser el cas quan s’utilitzava un radar estàndard amb un senyal de retorn.
La mesura de la distància entre E-1 i la Lluna es va assignar a l'equip de bord. Els senyals del transmissor incorporat, reflectits des del satèl·lit terrestre, podrien tornar a l’estació automàtica. A distàncies inferiors a 3-4.000 km, ja podia rebre-les amb seguretat i retransmetre-les al complex de terra. Més endavant a la Terra, es van calcular les dades necessàries.
Col·locació d’instal·lacions terrestres del complex
Per mesurar la velocitat del vol, es va proposar utilitzar l’efecte Doppler. Quan l’E-1 va passar per certes parts de la trajectòria, el sistema terrestre i la nau van haver d’intercanviar polsos de ràdio relativament llargs. En canviar la freqüència del senyal rebut, el punt de mesura podria determinar la velocitat de vol de l’estació.
El desplegament del punt de mesura prop de la ciutat de Simeiz va permetre obtenir resultats molt elevats. Durant el vol de 36 hores, l'estació E-1 havia de caure tres vegades a la zona de visibilitat d'aquest objecte. La primera etapa de control es va relacionar amb la part inicial de la secció passiva de la trajectòria. Al mateix temps, es preveia utilitzar equips de radiocontrol. A més, es va controlar el vol a una distància de 120-200 mil km de la Terra. Per tercera vegada, l'estació va tornar a la zona de visibilitat quan volava a una distància de 320-400 mil km. El pas de l’aparell a través de les dues darreres seccions estava controlat per mitjans de radar i telemetria.
“El projecte preliminar del sistema de vigilància radiofònica de l’òrbita de l’objecte E-1 es va aprovar el darrer dia de maig de 1958. Aviat es va iniciar el desenvolupament de la documentació de disseny, després del qual es va iniciar la preparació de les instal·lacions existents per utilitzar-les en un nou projecte. Cal tenir en compte que no totes les antenes disponibles a Crimea es van trobar adequades per al seu ús al programa Luna. Alguns pals d'antena havien d'estar equipats amb teles de grans dimensions completament noves. Això, fins a cert punt, va complicar el projecte i va canviar el moment de la seva implementació, però, no obstant això, va permetre obtenir els resultats desitjats.
El primer llançament del vehicle de llançament 8K72 Vostok-L amb la sonda E-1 núm. 1 a bord va tenir lloc el 23 de setembre de 1958. Al 87è segon del vol, fins i tot abans de la finalització de la primera etapa, el coet es va esfondrar. Els llançaments de l’11 d’octubre i el 4 de desembre també van acabar amb un accident. Només el 4 de gener de 1959 es va poder llançar amb èxit l'aparell E-1 núm. 4, que també va rebre la designació "Luna-1". No obstant això, la missió del vol no es va completar del tot. A causa d'un error en l'elaboració del programa de vol, la sonda va passar una distància considerable de la Lluna.
Segons els resultats del llançament del quart dispositiu, el projecte es va revisar i ara es van presentar els productes E-1A al començament. Al juny de 1959, una d'aquestes estacions va morir juntament amb un coet. A principis de setembre, es van fer diversos intents fallits de llançar el següent vehicle de llançament amb el vehicle de la sèrie Luna. Es van cancel·lar diversos llançaments durant diversos dies, i després es va retirar el coet de la plataforma de llançament.
Una altra opció per desplegar sistemes de radar
Finalment, el 12 de setembre de 1959, la sonda 7, també coneguda com a Luna-2, va entrar amb èxit en la seva trajectòria calculada. A l’hora estimada del vespre del 13 de setembre, va caure a la lluna, a la part occidental del mar de les pluges. Aviat, la tercera etapa del vehicle de llançament va xocar amb el satèl·lit natural de la Terra. Per primera vegada a la història, va aparèixer a la lluna un producte d’origen terrestre. A més, es van lliurar a la superfície del satèl·lit banderins metàl·lics amb l’emblema de la Unió Soviètica. Com que no s'esperava un aterratge suau, l'estació interplanetària automàtica va ser destruïda i els seus fragments, juntament amb banderines metàl·liques, es van escampar pel terreny.
Després d'un aterratge dur de l'estació amb èxit a la Lluna, es van cancel·lar més llançaments de la sonda E-1A. L’obtenció dels resultats desitjats va permetre a la indústria espacial soviètica continuar treballant i començar a crear sistemes de recerca més avançats.
El sistema de radiocontrol de l'òrbita de l'objecte E-1, construït específicament per treballar amb estacions automàtiques, va ser capaç de funcionar només dues vegades com a part del primer programa d'investigació segons el calendari del personal. Va passar els vehicles E-1 núm. 4 i E-1A núm. 7 al llarg de la trajectòria. Al mateix temps, el primer es va desviar de la trajectòria calculada i va perdre la lluna i el segon va assolir l’objectiu. Pel que se sap, no es van presentar queixes sobre el funcionament de les instal·lacions de control terrestre.
La finalització del treball sobre el tema E-1 i el llançament de nous projectes de recerca van tenir un cert impacte en les instal·lacions especials de Simeiz. En el futur, es van modernitzar i perfeccionar repetidament d’acord amb els darrers assoliments de la indústria radioelectrònica i tenint en compte els nous requisits. El punt de mesura ha assegurat diversos estudis i llançaments de determinades naus espacials. Per tant, va contribuir significativament a l’exploració de l’espai exterior.
A hores d’ara, la història inicial del programa espacial soviètic ja ha estat bastant ben estudiada. S'han publicat i conegut diversos documents, fets i memòries. No obstant això, alguns materials interessants encara es classifiquen i de tant en tant es fan públics. Aquesta vegada, una de les empreses de la indústria espacial va compartir dades sobre el disseny preliminar del primer complex de mesurament i control domèstic dissenyat per treballar amb estacions interplanetàries. Esperem que això es converteixi en una tradició i la indústria compartirà nous documents aviat.
