Em setembro de 1958, a União Soviética fez a primeira tentativa de enviar a estação interplanetária automática E-1 para a lua. Para resolver esse problema, que era particularmente difícil, a indústria espacial teve que criar muitos novos produtos e sistemas. Em particular, era necessário um complexo especial de controle e medição, capaz de monitorar o andamento do voo da estação, tanto de forma independente quanto por meio do recebimento de dados. Ainda outro dia, um documento muito curioso foi publicado, revelando as principais características dos componentes do solo do projeto E-1.
Em 10 de abril, a empresa Russa de Sistemas Espaciais, parte da Roscosmos, publicou uma versão eletrônica do documento histórico. Todos que desejam agora podem se familiarizar com o Projeto de Projeto do Sistema de Monitoramento de Rádio de Órbita de Objetos E-1. O documento foi preparado em maio de 1958 pelo Instituto de Pesquisa nº 885 (hoje Centro de Pesquisa e Produção de Pilyugin para Automação e Instrumentação). As 184 páginas datilografadas originais fornecem informações sobre as metas e objetivos do projeto, como alcançá-los, etc. A maior parte do documento é dedicada à descrição técnica do complexo do terreno e aos princípios de seu funcionamento.
Uma das antenas implantadas na Crimeia
Já na introdução, os autores do documento notaram a excepcional complexidade das tarefas em mãos. O míssil e o aparelho E-1 tinham de ser rastreados a distâncias duas ordens de magnitude maiores do que as distâncias usuais para a época. Além disso, o trabalho dos designers pode ser complicado pelos prazos curtos alocados para o trabalho. No entanto, foram encontrados métodos para rastrear o voo do foguete e da estação automática da Terra, bem como métodos para estimar a trajetória e receber sinais de telemetria.
Como parte das instalações radioeletrônicas terrestres, uma estação de radar, um sistema de recepção de dados de uma espaçonave e um dispositivo de controle remoto estariam presentes. Ao formar o surgimento do novo sistema, os especialistas em NII-885 tiveram que encontrar as faixas ideais para a operação do equipamento de rádio, determinar a composição do complexo e as funções de seus componentes individuais, e também encontrar os locais mais lucrativos para sua implantação.
Os cálculos apresentados no projeto de projeto mostraram as características necessárias dos dispositivos de antena, cuja construção era uma tarefa muito difícil. Verificou-se que as características requeridas de transmissão e recepção de um sinal de rádio serão mostradas por antenas terrestres com uma área de pelo menos 400 metros quadrados ou um diâmetro de pelo menos 30 m. Não existiam produtos deste tipo em nosso país; não havia como criá-los rapidamente do zero. A este respeito, foi proposto o uso de placas de antena adequadas ou a criação de novos produtos semelhantes. Foi planejado para montá-los nos dispositivos rotativos existentes, anteriormente recebidos juntamente com o radar SCR-627 americano e com o capturado "Grande Würzburg" alemão.
Antenas de vários tipos foram desenvolvidas para monitorar a operação da instalação E-1. A solução de vários problemas foi realizada com recurso a um grande refletor parabólico truncado e com telas retangulares de dimensões adequadas. A montagem em suportes móveis possibilitou garantir a cobertura máxima do espaço e, assim, aumentar as capacidades gerais do complexo.
Vários complexos de instrumentos deveriam funcionar junto com as antenas. Assim, em vários veículos ZIL-131 com carrocerias padrão, foi proposta a instalação do equipamento rádio eletrônico do transmissor. Com a ajuda de cabos, ele teve que ser conectado à antena correspondente. A parte receptora do complexo foi planejada para ser implantada de forma permanente, em um prédio separado próximo ao poste da antena. Para obter os resultados desejados e fazer as medições corretamente, as duas antenas deveriam estar separadas por vários quilômetros.
Outro posto de antena
Foi proposto equipar as antenas receptoras com um sistema de rastreamento automático para um objeto espacial. Analisando o sinal do transmissor de bordo, tal equipamento teve que mudar a posição da antena, proporcionando a melhor recepção com potência máxima e interferência mínima. Esse direcionamento das antenas deveria ser realizado automaticamente.
Como parte do complexo de medição, foi necessário fornecer vários sistemas de comunicação separados. Alguns canais foram projetados para transferir dados de um componente para outro, enquanto outros eram necessários para as pessoas. Pelos cálculos, apenas a transmissão de dados de voz estava associada a dificuldades conhecidas e poderia interferir no correto funcionamento de todo o complexo.
A estrutura do sistema terrestre deveria incluir meios de registro de sinal. Todos os dados de telemetria e indicadores de radar foram propostos para serem registrados em meio magnético. Além disso, o conjunto de equipamentos incluía um anexo fotográfico para a captura dos dados exibidos nas telas.
Um dos capítulos do documento publicado é dedicado à seleção de um local para implantação de novas instalações de radar. Os cálculos mostraram que o produto E-1 voará para a Lua por cerca de 36 horas. Ao mesmo tempo, o dispositivo teve que subir acima do horizonte (em relação a qualquer ponto da URSS com uma latitude abaixo de 65 °) apenas algumas vezes. Verificou-se que a área mais conveniente para a estação é o sul da parte europeia do país. Decidiu-se construir um ponto de medição próximo à cidade de Simeiz, na Crimeia, onde naquela época já funcionava a instalação de radioastronomia do Instituto de Física da Academia de Ciências. Seus meios técnicos poderiam ser usados em um novo projeto.
O projeto de projeto previa a implantação de sistemas de pontos de medição no Monte Koshka. Além disso, seus componentes individuais deveriam estar localizados a uma distância de até 5 a 6 km um do outro. De acordo com as propostas do projeto, alguns dos equipamentos eletrônicos deveriam ser colocados em edifícios fixos, enquanto outros aparelhos poderiam ser montados no chassi de um carro.
Estação tipo E-1A
Com a ajuda de testes de campo com simuladores do produto E-1, as características ideais do equipamento de rádio foram determinadas. Portanto, para o link de rádio terra-placa, a frequência ideal foi de 102 MHz. O dispositivo deveria transmitir dados para a Terra a uma frequência de 183,6 MHz. Um aumento na sensibilidade dos dispositivos de recepção baseados no solo tornou possível reduzir a potência do transmissor a bordo do E-1 para 100 W.
Os princípios de operação propostos para o "sistema de rádio monitoramento da órbita do objeto" E-1 "para a época eram muito progressivos e ousados. Com a ajuda de vários sistemas de engenharia de rádio, foi necessário determinar o azimute e o ângulo de elevação, que determinam a direção da estação interplanetária. Além disso, era necessário determinar a distância entre a Terra e o objeto, bem como a distância do objeto à Lua. Finalmente, foi necessário medir a velocidade de movimento do E-1. Os sinais de telemetria deveriam ter vindo da órbita para a Terra.
No estágio inicial do vôo, a transmissão de telemetria deveria ser realizada com o equipamento padrão do veículo lançador 8K72 Vostok-L. O sistema de telemetria RTS-12-A pode manter a comunicação com a Terra usando o rádio transmissor de terceiro estágio do foguete. Após a separação dela, a estação E-1 deveria incluir seu próprio equipamento de rádio. Por algum tempo, antes de entrar na área de cobertura das instalações terrestres, a estação poderia permanecer “invisível”. No entanto, depois de alguns minutos, o ponto de medição do solo a levou como escolta.
Foi proposto determinar a distância até a espaçonave e sua velocidade de vôo usando radiação pulsada e um transponder de bordo. Com uma frequência de 10 Hz, a estação de medição terrestre deveria enviar pulsos para a estação. Tendo recebido o sinal, ela teve que responder a ele em sua própria freqüência. Quando dois sinais passaram, as automáticas conseguiram calcular a distância até a estação. Essa técnica forneceu uma precisão aceitável e, além disso, não exigiu uma potência de transmissão inaceitavelmente alta, como poderia ser o caso ao usar um radar padrão com um sinal de retorno.
A medição da distância entre E-1 e a Lua foi atribuída ao equipamento de bordo. Os sinais do transmissor de bordo, refletidos do satélite terrestre, podem retornar à estação automática. Em distâncias inferiores a 3-4 mil km, já podia recebê-los com segurança e retransmiti-los para o complexo terrestre. Mais adiante na Terra, os dados necessários foram calculados.
Colocação das instalações terrestres do complexo
Para medir a velocidade de vôo, foi proposto o uso do efeito Doppler. Quando o E-1 passou por certas partes da trajetória, o sistema terrestre e a espaçonave tiveram que trocar pulsos de rádio relativamente longos. Ao alterar a frequência do sinal recebido, o ponto de medição pode determinar a velocidade de vôo da estação.
A implantação do posto de medição perto da localidade de Simeiz permitiu obter resultados muito elevados. Durante o vôo de 36 horas, a estação E-1 deveria cair na zona de visibilidade deste objeto três vezes. O primeiro estágio de controle estava relacionado à parte inicial da seção passiva da trajetória. Ao mesmo tempo, foi planejado o uso de equipamento de controle de rádio. Além disso, o vôo foi monitorado a uma distância de 120-200 mil km da Terra. Pela terceira vez, a estação voltou à zona de visibilidade ao voar a uma distância de 320-400 mil km. A passagem do aparelho pelas duas últimas seções foi controlada por meio de radar e telemetria.
“O projeto de projeto do sistema de monitoramento de rádio em órbita do objeto E-1 foi aprovado no último dia de maio de 1958. Logo o desenvolvimento da documentação do projeto começou, após o qual a preparação das instalações existentes para uso em um novo projeto começou. Deve-se notar que nem todas as antenas disponíveis na Crimeia foram consideradas adequadas para uso no programa Luna. Alguns postes de antena tiveram que ser equipados com telas superdimensionadas completamente novas. Isso complicou até certo ponto o projeto e alterou o cronograma de sua implementação, mas possibilitou a obtenção dos resultados desejados.
O primeiro lançamento do veículo de lançamento 8K72 Vostok-L com a espaçonave E-1 No. 1 a bordo ocorreu em 23 de setembro de 1958. No 87º segundo de vôo, antes mesmo da conclusão da primeira etapa, o foguete colapsou. Os lançamentos nos dias 11 de outubro e 4 de dezembro também terminaram em acidente. Somente em 4 de janeiro de 1959, foi possível lançar com sucesso o aparelho E-1 nº 4, que também recebeu a designação de "Luna-1". No entanto, a missão do vôo não foi totalmente concluída. Devido a um erro no desenho do programa de vôo, a espaçonave passou uma distância considerável da lua.
De acordo com os resultados do lançamento do quarto aparelho, o projeto foi revisado, e agora os produtos E-1A foram submetidos ao início. Em junho de 1959, uma dessas estações morreu junto com um foguete. No início de setembro, várias tentativas sem sucesso foram feitas para lançar o próximo veículo de lançamento com o veículo da série Luna. Vários lançamentos foram cancelados ao longo de vários dias e, em seguida, o foguete foi removido da plataforma de lançamento.
Outra opção para implantação de sistemas de radar
Finalmente, em 12 de setembro de 1959, a espaçonave 7, também conhecida como Luna-2, entrou com sucesso em sua trajetória calculada. Na hora estimada da noite de 13 de setembro, ele caiu na lua, na parte oeste do Mar das Chuvas. Logo, o terceiro estágio do veículo lançador colidiu com o satélite natural da Terra. Pela primeira vez na história, um produto de origem terrestre apareceu na lua. Além disso, flâmulas de metal com o emblema da União Soviética foram entregues à superfície do satélite. Como um pouso suave não era esperado, a estação interplanetária automática foi destruída e seus fragmentos, junto com bandeirolas de metal, foram espalhados pelo terreno.
Após um pouso forçado bem-sucedido da estação na lua, outros lançamentos da espaçonave E-1A foram cancelados. A obtenção dos resultados desejados permitiu à indústria espacial soviética continuar a trabalhar e começar a criar sistemas de pesquisa mais avançados.
“O sistema de monitoramento por rádio da órbita do objeto E-1, construído especificamente para funcionar com estações automáticas, só conseguiu funcionar duas vezes no primeiro programa de pesquisa de acordo com o cronograma da equipe. Ela passou pelos veículos E-1 nº 4 e E-1A nº 7 ao longo da trajetória. Ao mesmo tempo, o primeiro desviou-se da trajetória calculada e errou a lua, e o segundo atingiu o alvo com sucesso. Tanto quanto se sabe, não houve reclamações sobre o funcionamento das instalações de controle de solo.
A conclusão dos trabalhos sobre o tema E-1 e o lançamento de novos projectos de investigação tiveram um certo impacto nas instalações especiais de Simeiz. No futuro, eles foram repetidamente modernizados e refinados de acordo com as últimas conquistas da indústria radioeletrônica e levando em consideração os novos requisitos. O ponto de medição garantiu uma série de estudos e lançamentos de certas espaçonaves. Assim, ele deu uma contribuição significativa para a exploração do espaço sideral.
Até agora, a história inicial do programa espacial soviético foi bastante estudada. Vários documentos, fatos e memórias foram publicados e conhecidos. No entanto, alguns materiais interessantes ainda são classificados e de vez em quando tornam-se públicos. Desta vez, uma das empresas da indústria espacial compartilhou dados sobre o projeto preliminar do primeiro complexo doméstico de controle e medição projetado para funcionar com estações interplanetárias. Esperançosamente, isso se tornará uma tradição e a indústria compartilhará novos documentos em breve.
