Opublikowano „Projekt projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu” E-1”

7
We wrześniu 1958 roku Związek Radziecki podjął pierwszą próbę wysłania automatycznej stacji międzyplanetarnej E-1 na Księżyc. Aby rozwiązać taki problem, który był szczególnie trudny, przemysł kosmiczny musiał stworzyć wiele nowych produktów i systemów. W szczególności potrzebny był specjalny kompleks kontrolno-pomiarowy, zdolny do monitorowania przebiegu lotu stacji, zarówno samodzielnie, jak i poprzez odbieranie z niej danych. Niedawno opublikowano ciekawy dokument, ujawniający główne cechy naziemnych komponentów projektu E-1.

10 kwietnia należąca do Roscosmos firma Russian Space Systems opublikowała elektroniczną wersję historycznego dokumentu. Każdy może już zapoznać się z „Projektem projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu „E-1”. Dokument został przygotowany w maju 1958 r. przez Instytut Badawczy nr 885 (obecnie Centrum Badawczo-Produkcyjne Automatyki i Oprzyrządowania NA Pilyugin). 184 oryginalne strony maszynopisu zawierają informacje o celach i zadaniach projektu, sposobach ich osiągnięcia itp. Większą część dokumentu poświęcono opisowi technicznemu kompleksu naziemnego oraz zasadom jego eksploatacji.




Jedna z anten rozmieszczonych na Krymie


Już we wstępie autorzy dokumentu zwrócili uwagę na wyjątkową złożoność stojących przed nimi zadań. Rakieta i aparat E-1 musiały być śledzone z odległości o dwa rzędy wielkości większej niż zwykłe odległości w tamtym czasie. Ponadto praca projektantów może skomplikować krótki czas przeznaczony na pracę. Znaleziono jednak metody śledzenia lotu rakiety i stacji automatycznej z Ziemi, a także metody szacowania trajektorii i odbierania sygnałów telemetrycznych.

W ramach naziemnych środków radioelektronicznych powinna znajdować się stacja radarowa, system odbioru danych ze statku kosmicznego oraz urządzenia do zdalnego sterowania. Tworząc wygląd nowego systemu, specjaliści NII-885 musieli znaleźć optymalne zasięgi działania sprzętu radiowego, określić skład kompleksu i funkcje poszczególnych jego elementów, a także znaleźć najkorzystniejsze miejsca ich rozmieszczenia.

Obliczenia podane w projekcie projektu wykazały niezbędne cechy urządzeń antenowych, których budowa była bardzo trudnym zadaniem. Stwierdzono, że anteny naziemne o powierzchni co najmniej 400 m30 lub średnicy co najmniej 627 m będą wykazywać wymagane charakterystyki nadawania i odbioru sygnału radiowego. nie było też możliwości ich szybkiego stworzenia od podstaw. W związku z tym zaproponowano zastosowanie odpowiednich tkanin antenowych lub stworzenie nowych podobnych produktów. Planowano zamontować je na istniejących urządzeniach obrotowych, otrzymanych wcześniej wraz z amerykańskimi radarami typu SCR-XNUMX oraz ze zdobytym niemieckim „Wielkim Würzburgiem”.

Do sterowania pracą obiektu E-1 opracowano kilka rodzajów anten. Rozwiązanie różnych problemów przeprowadzono za pomocą odbłyśnika parabolicznego ściętego o dużych wymiarach i przy użyciu prostokątnych arkuszy o odpowiednich wymiarach. Montaż na ruchomych wspornikach umożliwił maksymalne pokrycie przestrzeni, a tym samym zwiększenie ogólnych możliwości kompleksu.

Wraz z antenami miało działać kilka zespołów instrumentów. Tak więc na kilku pojazdach ZIL-131 ze standardowymi nadwoziami typu van zaproponowano zainstalowanie radioelektronicznego wyposażenia nadajnika. Za pomocą kabli należało go podłączyć do odpowiedniej anteny. Część odbiorcza kompleksu planowana była na stałe, w osobnym budynku w pobliżu słupa antenowego. Aby uzyskać pożądane wyniki i poprawnie wykonać pomiary, dwie anteny musiały być oddalone od siebie o kilka kilometrów.


Kolejny słupek antenowy


Zaproponowano wyposażenie anten odbiorczych w automatyczny system śledzenia obiektu kosmicznego. Analizując sygnał z nadajnika pokładowego, taki sprzęt musiał zmieniać położenie anteny, zapewniając najlepszy odbiór przy maksymalnej mocy i minimalnych zakłóceniach. Takie naprowadzanie anten powinno odbywać się automatycznie.

W ramach kompleksu pomiarowego konieczne było zapewnienie kilku odrębnych systemów łączności. Niektóre kanały miały na celu przesyłanie danych z jednego komponentu do drugiego, podczas gdy inne były niezbędne dla ludzi. Według obliczeń, tylko głosowa transmisja danych wiązała się ze znanymi utrudnieniami i mogła zakłócić prawidłowe działanie całego kompleksu.

Struktura systemu naziemnego powinna zawierać środki do rejestracji sygnałów. Zaproponowano rejestrację wszystkich danych telemetrycznych i wskaźników radarowych na nośnikach magnetycznych. W zestawie wyposażenia znalazła się również przystawka fotograficzna do przechwytywania danych wyświetlanych na ekranach.

Jeden z rozdziałów opublikowanego dokumentu poświęcony jest wyborowi miejsca rozmieszczenia nowych urządzeń radarowych. Obliczenia wykazały, że produkt E-1 leciałby na Księżyc przez około 36 godzin. W tym przypadku aparat musiał wznieść się ponad horyzont (względem dowolnego punktu w ZSRR o szerokości geograficznej poniżej 65°) tylko kilka razy. Stwierdzono, że najbardziej dogodnym obszarem lokalizacji stacji jest południowa europejska część kraju. Postanowiono wybudować punkt pomiarowy w pobliżu krymskiego miasta Simeiz, gdzie w tym czasie funkcjonował już zakład radioastronomii Instytutu Fizyki Akademii Nauk. Jego środki techniczne mogłyby zostać wykorzystane w nowym projekcie.

Wstępny projekt przewidywał rozmieszczenie systemów punktów pomiarowych na górze Koshka. Jednocześnie poszczególne jego elementy powinny znajdować się w odległości do 5-6 km od siebie. Zgodnie z założeniami projektu część sprzętu elektronicznego miała być umieszczona w budynkach stacjonarnych, podczas gdy inne urządzenia mogły być montowane na podwoziach samochodów.

Opublikowano „Projekt projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu” E-1”
Stacja typu E-1A


Za pomocą pełnowymiarowych testów z symulatorami produktu E-1 określono optymalne właściwości sprzętu radiowego. Tak więc dla łącza radiowego Ziemia-płyta za optymalną uznano częstotliwość 102 MHz. Urządzenie miało przesyłać dane na Ziemię z częstotliwością 183,6 MHz. Zwiększenie czułości odbiorników naziemnych umożliwiło zmniejszenie mocy nadajnika na pokładzie E-1 do 100 watów.

Proponowane zasady działania „systemu radiowego monitoringu orbity obiektu” E-1 „jak na swoje czasy były bardzo postępowe i odważne. Za pomocą szeregu systemów inżynierii radiowej konieczne było określenie azymutu i kąta elewacji, które określają kierunek do stacji międzyplanetarnej. Ponadto konieczne było określenie odległości między Ziemią a obiektem, a także odległości obiektu od Księżyca. Na koniec należało zmierzyć prędkość E-1. Sygnały telemetryczne miały być wysyłane z orbity na Ziemię.

W początkowej fazie lotu transmisja telemetrii miała się odbywać standardowymi środkami rakiety nośnej 8K72 Wostok-L. System telemetryczny RTS-12-A mógłby utrzymywać kontakt z Ziemią za pomocą nadajnika radiowego trzeciego stopnia rakiety. Po oddzieleniu od niej stacja E-1 miała posiadać własny sprzęt radiowy. Przez pewien czas, przed wejściem w zasięg obiektów naziemnych, stacja mogła pozostać „niewidoczna”. Jednak po kilku minutach naziemny punkt pomiarowy wziął ją za eskortę.

Zaproponowano określenie odległości do statku kosmicznego i prędkości jego lotu za pomocą promieniowania pulsacyjnego i pokładowego transpondera. Z częstotliwością 10 Hz naziemny punkt pomiarowy musiał wysyłać impulsy do stacji. Kiedy otrzymała sygnał, musiała odpowiedzieć na niego na swojej własnej częstotliwości. Na podstawie czasu, jaki zajęło przejście dwóch sygnałów, automatyka mogła obliczyć odległość do stacji. Ta technika zapewniała akceptowalną dokładność, a ponadto nie wymagała nieakceptowalnie dużej mocy nadajnika, co mogłoby się zdarzyć przy użyciu standardowego radaru z odbiorem sygnału odbitego.

Pomiar odległości między E-1 a Księżycem został przypisany do wyposażenia pokładowego. Sygnały z pokładowego nadajnika, odbite od satelity Ziemi, mogłyby wrócić do automatycznej stacji. Na odległościach mniejszych niż 3-4 tysiące km mogła już pewnie je odbierać i przekazywać do kompleksu naziemnego. Ponadto obliczenie niezbędnych danych przeprowadzono na Ziemi.


Rozmieszczenie obiektów naziemnych kompleksu


Do pomiaru prędkości lotu zaproponowano wykorzystanie efektu Dopplera. Podczas przejścia E-1 wzdłuż pewnych odcinków trajektorii system naziemny i statek kosmiczny musiały wymieniać stosunkowo długie impulsy radiowe. Zmieniając częstotliwość odbieranego sygnału, stacja pomiarowa mogła określić prędkość lotu stacji.

Rozmieszczenie punktu pomiarowego w pobliżu miasta Simeiz umożliwiło uzyskanie bardzo dobrych wyników. Podczas 36-godzinnego lotu stacja E-1 musiała trzykrotnie wpaść w strefę widoczności tego obiektu. Pierwszy etap kontroli dotyczył początkowej części biernego odcinka trajektorii. W tym przypadku planowano użyć sterowania radiowego. Ponadto lot był kontrolowany w odległości 120-200 tysięcy km od Ziemi. Po raz trzeci stacja wróciła do strefy widzialności lecąc na odległość 320-400 tys. km. Przejazd aparatu przez dwa ostatnie odcinki był kontrolowany za pomocą radaru i telemetrii.

„Projekt projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu E-1 został zatwierdzony ostatniego dnia maja 1958 roku. Wkrótce rozpoczęto opracowywanie dokumentacji projektowej, po której rozpoczęto przygotowywanie istniejących obiektów do wykorzystania w nowym projekcie. Należy zauważyć, że nie wszystkie dostępne anteny na Krymie nadawały się do wykorzystania w programie Luna. Niektóre słupy antenowe musiały być wyposażone w zupełnie nowe ponadgabarytowe płótna. To w pewnym stopniu skomplikowało projekt i przesunęło czas jego realizacji, ale pozwoliło na uzyskanie pożądanych rezultatów.

Pierwszy start rakiety nośnej 8K72 Wostok-L z aparatem E-1 nr 1 na pokładzie miał miejsce 23 września 1958 roku. W 87. sekundzie lotu, jeszcze przed zakończeniem pierwszego etapu, rakieta się zawaliła. Starty 11 października i 4 grudnia również zakończyły się niepowodzeniem. Dopiero 4 stycznia 1959 roku udało się pomyślnie wystrzelić aparat E-1 nr 4, który również otrzymał oznaczenie Luna-1. Jednak zadanie lotu nie zostało w pełni wykonane. Z powodu błędu w przygotowaniu programu lotu statek kosmiczny przeleciał w znacznej odległości od Księżyca.

Zgodnie z wynikami uruchomienia czwartej aparatury projekt został zmieniony, a teraz produkty E-1A zostały przekazane do uruchomienia. W czerwcu 1959 roku jedna z tych stacji została zniszczona wraz z rakietą. Na początku września podjęto kilka nieudanych prób wystrzelenia kolejnej rakiety nośnej z aparatem serii Luna. W ciągu kilku dni odwołano szereg startów, a następnie usunięto rakietę z wyrzutni.


Kolejna opcja rozmieszczenia systemów radarowych


Ostatecznie 12 września 1959 roku aparat nr 7, znany też jako Luna-2, pomyślnie wszedł na obliczoną trajektorię. O przewidywanej godzinie wieczorem 13 września spadł na Księżyc, w zachodniej części Morza Deszczowego. Wkrótce trzeci stopień rakiety nośnej zderzył się z naturalnym satelitą Ziemi. Po raz pierwszy w Historie produkt pochodzenia ziemskiego wylądował na Księżycu. Ponadto na powierzchnię satelity zostały dostarczone metalowe proporce z herbem Związku Radzieckiego. Ponieważ nie przewidywano miękkiego lądowania, automatyczna stacja międzyplanetarna została zniszczona, a jej fragmenty wraz z metalowymi proporczykami rozrzucone po okolicy.

Po udanym twardym lądowaniu stacji na Księżycu, kolejne starty pojazdów E-1A zostały odwołane. Uzyskanie pożądanych wyników pozwoliło radzieckiemu przemysłowi kosmicznemu kontynuować prace i rozpocząć tworzenie bardziej zaawansowanych systemów badawczych.

„System monitoringu radiowego orbity obiektu E-1, zbudowany specjalnie do współpracy ze stacjami automatycznymi, w ramach pierwszego programu badawczego był w stanie pracować według tabeli personelu tylko dwukrotnie. Prowadziła po trajektorii pojazdy E-1 nr 4 i E-1A nr 7. W tym samym czasie pierwszy zboczył z obliczonej trajektorii i nie trafił w księżyc, a drugi z powodzeniem trafił w cel. O ile wiadomo, nie zgłoszono żadnych skarg na działanie kontroli naziemnych.

Zakończenie prac nad tematem „E-1” i rozpoczęcie nowych projektów badawczych miało pewien wpływ na specjalne obiekty w Simeiz. W przyszłości były one wielokrotnie modernizowane i udoskonalane zgodnie z najnowszymi osiągnięciami przemysłu radioelektronicznego iz uwzględnieniem nowych wymagań. Punkt pomiarowy zapewnił szereg badań i startów różnych statków kosmicznych. Tym samym wniósł znaczący wkład w eksplorację kosmosu.

Do tej pory wczesna historia radzieckiego programu kosmicznego została dość dobrze poznana. Opublikowano i poznano różne dokumenty, fakty i wspomnienia. Jednak niektóre ciekawe materiały nadal pozostają zamknięte i od czasu do czasu stają się publiczne. Tym razem jedno z przedsiębiorstw przemysłu kosmicznego udostępniło dane dotyczące wstępnego projektu pierwszego krajowego kompleksu kontrolno-pomiarowego przeznaczonego do współpracy ze stacjami międzyplanetarnymi. Miejmy nadzieję, że stanie się to tradycją i wkrótce branża udostępni nowe dokumenty.

Według materiałów:
http://russianspacesystems.ru/
http://kik-sssr.ru/
http://rg.ru/
„Projekt projektu systemu monitoringu radiowego orbity obiektu „E-1”:
http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2018/04/1958_NKU_BRK_Luna-2_Simeiz.pdf
7 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +4
    11 kwietnia 2018 05:50
    Jednak jacy ludzie byli… Dosłownie na kolanach… Rozwiązywali takie problemy…
  2. +1
    11 kwietnia 2018 09:15
    [/cytat] statek kosmiczny przeleciał w znacznej odległości od księżyca.[cytat]
    Ta „znacząca odległość” wynosiła 2500 km, czyli mniej niż 1% zasięgu
  3. +6
    11 kwietnia 2018 19:01
    „Tak więc w kilku pojazdach ZIL-131 ze standardowymi nadwoziami furgonetek…”
    Kocham moją Ojczyznę - ZSRR, ale ZIL-131 został wyprodukowany znacznie później niż w 1958 roku. napoje
    1. +1
      11 kwietnia 2018 20:16
      Oczywiście były to ZiS-157
      1. 0
        11 kwietnia 2018 23:43
        Czy był taki samochód ZiS-157?
        Znam ZiL-157, znam ZiS-151. A o ZiS-157 słyszę po raz pierwszy.
        1. 0
          12 kwietnia 2018 09:03
          Fabryka i marka samochodów zostały pilnie przemianowane po XX Kongresie w ramach walki z kultem jednostki, w 1958 był już ZiL
  4. +1
    12 kwietnia 2018 01:53
    Dobry artykuł, dzięki. Jest to szczególnie przydatne do czytania dla tych, którzy myślą, że przestrzeń jest łatwa.
    I chciałbym przypomnieć akademika Pilyugina NA: „Nic nie daje nam tyle informacji, co nieudane starty”. uśmiech