Vào tháng 9 năm 1958, Liên Xô lần đầu tiên thực hiện nỗ lực gửi trạm liên hành tinh tự động E-1 lên Mặt trăng. Để giải quyết một vấn đề đặc biệt khó khăn như vậy, ngành công nghiệp vũ trụ đã phải tạo ra rất nhiều sản phẩm và hệ thống mới. Đặc biệt, một tổ hợp đo lường và điều khiển đặc biệt đã được yêu cầu, có khả năng giám sát tiến trình chuyến bay của trạm, cả độc lập và bằng cách nhận dữ liệu từ nó. Chỉ mới ngày hôm trước, một tài liệu gây tò mò đã được xuất bản, tiết lộ các đặc điểm chính của các thành phần mặt đất của dự án E-1.
Vào ngày 10 tháng 4, công ty Hệ thống Không gian Nga, một phần của Roscosmos, đã công bố phiên bản điện tử của tài liệu lịch sử. Tất cả những ai muốn bây giờ có thể tự làm quen với Thiết kế Dự thảo của Hệ thống Giám sát Vô tuyến Quỹ đạo Vật thể E-1. Tài liệu do Viện Nghiên cứu số 885 (nay là Trung tâm Nghiên cứu và Sản xuất Tự động hóa và Thiết bị đo lường NA Pilyugin) soạn thảo vào tháng 5 năm 1958. 184 trang đánh máy gốc cung cấp thông tin về các mục tiêu và mục tiêu của dự án, cách đạt được chúng, v.v. Phần lớn tài liệu dành cho mô tả kỹ thuật của tổ hợp mặt đất và nguyên tắc hoạt động của nó.
Một trong những ăng-ten được triển khai ở Crimea
Ngay trong phần giới thiệu, các tác giả của tài liệu đã lưu ý đến sự phức tạp đặc biệt của các nhiệm vụ đang thực hiện. Tên lửa và thiết bị E-1 phải được theo dõi ở khoảng cách cao hơn hai bậc độ lớn so với khoảng cách thông thường vào thời điểm đó. Ngoài ra, công việc của các nhà thiết kế có thể phức tạp do các điều khoản ngắn hạn được phân bổ cho công việc. Tuy nhiên, người ta đã tìm ra các phương pháp theo dõi đường bay của tên lửa và trạm tự động từ Trái đất, cũng như các phương pháp ước tính quỹ đạo và nhận tín hiệu đo từ xa.
Là một phần của cơ sở điện tử vô tuyến mặt đất, một trạm radar, một hệ thống nhận dữ liệu từ tàu vũ trụ và một thiết bị điều khiển từ xa đã có mặt. Khi hình thành sự xuất hiện của hệ thống mới, các chuyên gia của NII-885 đã phải tìm ra phạm vi tối ưu cho hoạt động của thiết bị vô tuyến, xác định thành phần của tổ hợp và chức năng của các thành phần riêng lẻ của nó, đồng thời cũng tìm ra những nơi có lợi nhất để triển khai chúng..
Các tính toán được trình bày trong thiết kế dự thảo cho thấy các đặc tính cần thiết của các thiết bị ăng ten, việc chế tạo chúng là một nhiệm vụ rất khó khăn. Người ta nhận thấy rằng các đặc tính cần thiết của việc truyền và nhận tín hiệu vô tuyến sẽ được thể hiện bằng các ăng-ten trên mặt đất có diện tích ít nhất là 400 mét vuông hoặc đường kính ít nhất là 30 m. Hiện chưa có sản phẩm nào thuộc loại này trong đất nước của chúng tôi; không có cách nào để tạo nhanh chúng từ đầu. Về vấn đề này, người ta đã đề xuất sử dụng các tấm ăng-ten phù hợp hoặc tạo ra các sản phẩm mới tương tự. Người ta đã lên kế hoạch gắn chúng trên các thiết bị quay hiện có, trước đây đã nhận được cùng với radar SCR-627 của Mỹ và với "Big Würzburg" của Đức.
Một số loại ăng-ten đã được phát triển để giám sát hoạt động của cơ sở E-1. Giải pháp của các vấn đề khác nhau được thực hiện bằng cách sử dụng một tấm phản xạ hình parabol lớn cắt ngắn và sử dụng các tấm bạt hình chữ nhật với kích thước phù hợp. Việc gắn trên các giá đỡ có thể di chuyển được giúp đảm bảo không gian được bao phủ tối đa và do đó tăng khả năng tổng thể của khu phức hợp.
Một số tổ hợp thiết bị được cho là hoạt động cùng với ăng-ten. Vì vậy, trên một số xe ZIL-131 có thân van tiêu chuẩn, người ta đã đề xuất lắp đặt thiết bị điện tử vô tuyến của máy phát. Với sự trợ giúp của dây cáp, nó phải được kết nối với ăng-ten tương ứng. Phần tiếp nhận của tổ hợp đã được lên kế hoạch triển khai lâu dài, trong một tòa nhà riêng biệt gần cột ăng ten. Để có được kết quả mong muốn và thực hiện các phép đo chính xác, hai ăng-ten phải cách nhau vài km.
Một cột ăng ten khác
Người ta đề xuất trang bị ăng-ten thu với hệ thống theo dõi tự động cho một vật thể trong không gian. Phân tích tín hiệu từ máy phát trên bo mạch, thiết bị như vậy phải thay đổi vị trí của ăng-ten, mang lại khả năng thu sóng tốt nhất với công suất tối đa và nhiễu tối thiểu. Mục tiêu của ăng-ten như vậy phải được thực hiện tự động.
Là một phần của tổ hợp đo lường, cần phải cung cấp một số hệ thống thông tin liên lạc riêng biệt. Một số kênh được thiết kế để truyền dữ liệu từ thành phần này sang thành phần khác, trong khi những kênh khác là cần thiết cho con người. Theo tính toán, chỉ riêng việc truyền dữ liệu thoại đã có những khó khăn đã biết và có thể ảnh hưởng đến hoạt động chính xác của toàn bộ khu phức hợp.
Cấu trúc của hệ thống mặt đất được cho là bao gồm các phương tiện đăng ký tín hiệu. Tất cả dữ liệu đo từ xa và các chỉ số radar đã được đề xuất để được ghi lại trên một phương tiện từ trường. Ngoài ra, bộ thiết bị bao gồm một tệp đính kèm ảnh để chụp dữ liệu hiển thị trên màn hình.
Một trong những chương của tài liệu đã xuất bản dành cho việc lựa chọn địa điểm triển khai các phương tiện radar mới. Các tính toán cho thấy sản phẩm E-1 sẽ bay lên Mặt trăng trong khoảng 36 giờ. Đồng thời, thiết bị phải nhô lên trên đường chân trời (so với bất kỳ điểm nào ở Liên Xô có vĩ độ dưới 65 °) chỉ một vài lần. Người ta thấy rằng khu vực thuận tiện nhất cho nhà ga là phía nam của phần châu Âu của đất nước. Người ta quyết định xây dựng một điểm đo gần thành phố Simeiz của Crimea, nơi vào thời điểm đó cơ sở thiên văn vô tuyến của Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học đã hoạt động. Các phương tiện kỹ thuật của anh ấy có thể được sử dụng trong một dự án mới.
Bản thiết kế dự thảo cung cấp cho việc triển khai hệ thống điểm đo trên Núi Koshka. Hơn nữa, các bộ phận riêng lẻ của nó được cho là được đặt cách xa nhau tới 5-6 km. Theo đề xuất của dự án, một số thiết bị điện tử nên được đặt trong các tòa nhà cố định, trong khi các thiết bị khác có thể được đặt trên khung gầm ô tô.
Loại trạm E-1A
Với sự trợ giúp của các thử nghiệm hiện trường với bộ mô phỏng của sản phẩm E-1, các đặc tính tối ưu của thiết bị vô tuyến đã được xác định. Vì vậy, đối với liên kết vô tuyến Earth-to-board, tần số tối ưu được tìm thấy là 102 MHz. Thiết bị được cho là truyền dữ liệu về Trái đất ở tần số 183,6 MHz. Sự gia tăng độ nhạy của các thiết bị nhận đặt trên mặt đất có thể làm giảm công suất máy phát trên bo mạch E-1 xuống còn 100 W.
Các nguyên tắc hoạt động được đề xuất của "hệ thống vô tuyến giám sát quỹ đạo của vật thể" E-1 "vào thời của họ là rất tiến bộ và táo bạo. Với sự trợ giúp của một số hệ thống kỹ thuật vô tuyến điện, người ta đã xác định được góc phương vị và góc nâng, xác định phương hướng tới trạm liên hành tinh. Ngoài ra, cần xác định khoảng cách giữa Trái đất và vật thể, cũng như khoảng cách từ vật thể đến Mặt trăng. Cuối cùng, cần phải đo tốc độ di chuyển của E-1. Tín hiệu đo từ xa lẽ ra phải đến từ quỹ đạo tới Trái đất.
Ở giai đoạn đầu của chuyến bay, việc truyền dẫn từ xa sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị tiêu chuẩn của phương tiện phóng 8K72 Vostok-L. Hệ thống đo xa RTS-12-A có thể duy trì liên lạc với Trái đất bằng cách sử dụng máy phát vô tuyến giai đoạn ba của tên lửa. Sau khi tách khỏi nó, đài E-1 được cho là có thiết bị vô tuyến của riêng nó. Trong một thời gian, trước khi vào vùng phủ sóng của các cơ sở trên mặt đất, nhà ga có thể vẫn "vô hình". Tuy nhiên, sau đó ít phút, điểm đo mặt bằng đã đưa bà đi hộ tống.
Nó được đề xuất để xác định khoảng cách đến tàu vũ trụ và tốc độ bay của nó bằng cách sử dụng bức xạ xung và bộ phát đáp trên tàu. Với tần số 10 Hz, trạm đo mặt đất được cho là gửi xung tới trạm. Sau khi nhận được tín hiệu, cô ấy phải trả lời nó theo tần số của riêng mình. Vào thời điểm cần hai tín hiệu đi qua, bộ tự động có thể tính toán khoảng cách đến nhà ga. Kỹ thuật này cung cấp độ chính xác có thể chấp nhận được, và hơn nữa, không yêu cầu công suất máy phát cao đến mức không thể chấp nhận được, như trường hợp sử dụng radar tiêu chuẩn có tín hiệu trả về.
Việc đo khoảng cách giữa E-1 và Mặt trăng được chỉ định cho thiết bị trên tàu. Các tín hiệu của máy phát trên tàu, phản xạ từ vệ tinh Trái đất, có thể quay trở lại trạm tự động. Ở khoảng cách dưới 3-4 nghìn km, nó có thể tự tin tiếp nhận chúng và chuyển tiếp chúng đến tổ hợp mặt đất. Xa hơn trên Trái đất, các dữ liệu cần thiết đã được tính toán.
Vị trí các cơ sở mặt đất của khu phức hợp
Để đo tốc độ bay, người ta đề xuất sử dụng hiệu ứng Doppler. Khi E-1 đi dọc theo một số phần nhất định của quỹ đạo, hệ thống mặt đất và tàu vũ trụ phải trao đổi các xung vô tuyến tương đối dài. Bằng cách thay đổi tần số của tín hiệu nhận được, điểm đo có thể xác định tốc độ bay của trạm.
Việc triển khai điểm đo gần thị trấn Simeiz cho phép thu được kết quả rất cao. Trong suốt chuyến bay kéo dài 36 giờ, nhà ga E-1 được cho là đã rơi vào vùng quan sát của vật thể này ba lần. Giai đoạn kiểm soát đầu tiên liên quan đến phần ban đầu của phần bị động của quỹ đạo. Đồng thời, người ta đã lên kế hoạch sử dụng thiết bị điều khiển vô tuyến điện. Xa hơn, chuyến bay được giám sát ở khoảng cách 120-200 nghìn km so với Trái đất. Lần thứ ba, đài trở lại vùng tầm nhìn khi bay ở cự ly 320-400 nghìn km. Sự di chuyển của thiết bị qua hai phần cuối cùng được điều khiển bằng các phương tiện ra-đa và đo xa.
“Bản thiết kế dự thảo của hệ thống giám sát vô tuyến quỹ đạo của vật thể E-1 đã được thông qua vào ngày cuối cùng của tháng 5 năm 1958. Ngay sau đó, việc phát triển tài liệu thiết kế bắt đầu, sau đó bắt đầu chuẩn bị các phương tiện hiện có để sử dụng cho một dự án mới. Cần lưu ý rằng không phải tất cả các ăng-ten có sẵn ở Crimea đều phù hợp để sử dụng trong chương trình Luna. Một số trụ ăng-ten đã phải trang bị những tấm bạt ngoại cỡ hoàn toàn mới. Điều này ở một mức độ nào đó đã làm phức tạp dự án và thay đổi thời gian thực hiện, nhưng tuy nhiên, nó vẫn có thể đạt được kết quả mong muốn.
Vụ phóng đầu tiên của phương tiện phóng 8K72 Vostok-L với tàu vũ trụ số 1 E-1 trên tàu diễn ra vào ngày 23/9/1958. Vào giây thứ 87 của chuyến bay, ngay cả khi chưa hoàn thành giai đoạn đầu tiên, tên lửa đã bị sập. Các vụ phóng vào ngày 11 tháng 10 và ngày 4 tháng 12 cũng kết thúc trong một tai nạn. Chỉ đến ngày 4 tháng 1 năm 1959, người ta mới có thể phóng thành công bộ máy E-1 số 4, bộ máy này cũng nhận được ký hiệu "Luna-1". Tuy nhiên, nhiệm vụ của chuyến bay đã không được hoàn thành một cách trọn vẹn. Do một lỗi trong việc lập chương trình bay, con tàu vũ trụ đã vượt qua một khoảng cách đáng kể so với Mặt trăng.
Theo kết quả của việc phóng thiết bị thứ tư, dự án đã được điều chỉnh lại, và hiện tại các sản phẩm E-1A đã được đệ trình để bắt đầu. Vào tháng 6 năm 1959, một trong những trạm này chết cùng với một quả tên lửa. Vào đầu tháng 9, một số nỗ lực không thành công đã được thực hiện để phóng phương tiện phóng tiếp theo với phương tiện dòng Luna. Một số vụ phóng đã bị hủy bỏ trong vài ngày, và sau đó tên lửa được đưa ra khỏi bệ phóng.
Một lựa chọn khác để triển khai hệ thống radar
Cuối cùng, vào ngày 12 tháng 9 năm 1959, tàu vũ trụ 7, còn được gọi là Luna-2, đã đi vào quỹ đạo tính toán của nó thành công. Vào khoảng thời gian ước tính vào tối ngày 13 tháng 9, anh ấy đã rơi trên mặt trăng, ở phía tây của Biển Mưa. Ngay sau đó, chặng thứ ba của phương tiện phóng va chạm với vệ tinh tự nhiên của Trái đất. Lần đầu tiên trong lịch sử, một sản phẩm có nguồn gốc trên cạn đã xuất hiện trên mặt trăng. Ngoài ra, các cờ hiệu kim loại có biểu tượng của Liên bang Xô viết đã được đưa lên bề mặt vệ tinh. Vì một cuộc hạ cánh nhẹ không được mong đợi, nhà ga liên hành tinh tự động đã bị phá hủy và các mảnh vỡ của nó, cùng với cờ hiệu kim loại, nằm rải rác trên địa hình.
Sau khi trạm hạ cánh cứng thành công lên mặt trăng, các vụ phóng tiếp theo của tàu vũ trụ E-1A đã bị hủy bỏ. Việc đạt được kết quả mong muốn cho phép ngành công nghiệp vũ trụ Liên Xô tiếp tục công việc và bắt đầu tạo ra các hệ thống nghiên cứu tiên tiến hơn.
“Hệ thống vô tuyến giám sát quỹ đạo của vật thể E-1, được xây dựng đặc biệt để làm việc với các trạm tự động, chỉ có thể hoạt động gấp đôi một phần của chương trình nghiên cứu đầu tiên theo lịch trình của nhân viên. Cô vượt qua các xe E-1 số 4 và E-1A số 7 dọc theo quỹ đạo. Cùng lúc đó, chiếc đầu tiên đi chệch khỏi quỹ đạo đã tính toán và trượt mặt trăng, và chiếc thứ hai đã bắn trúng mục tiêu thành công. Theo như được biết, không có khiếu nại về hoạt động của các cơ sở kiểm soát mặt đất.
Việc hoàn thành công việc về chủ đề E-1 và khởi động các dự án nghiên cứu mới đã có tác động nhất định đến các cơ sở đặc biệt ở Simeiz. Trong tương lai, chúng nhiều lần được hiện đại hóa và tinh chỉnh phù hợp với những thành tựu mới nhất của ngành công nghiệp vô tuyến điện tử và có tính đến các yêu cầu mới. Điểm đo đã đảm bảo cho một số nghiên cứu và phóng tàu vũ trụ nhất định. Vì vậy, ông đã đóng góp đáng kể vào việc khám phá không gian vũ trụ.
Cho đến nay, lịch sử ban đầu của chương trình không gian của Liên Xô đã được nghiên cứu khá đầy đủ. Nhiều tài liệu, sự kiện và hồi ký đã được xuất bản và biết đến. Tuy nhiên, một số tài liệu thú vị vẫn được phân loại và theo thời gian được công khai. Lần này, một trong những doanh nghiệp của ngành vũ trụ đã chia sẻ dữ liệu về thiết kế sơ bộ của tổ hợp đo lường và điều khiển trong nước đầu tiên được thiết kế để làm việc với các trạm liên hành tinh. Hy vọng điều này sẽ trở thành truyền thống và ngành sẽ sớm chia sẻ những tài liệu mới.
