En septiembre de 1958, la Unión Soviética hizo el primer intento de enviar la estación interplanetaria automática E-1 a la Luna. Para resolver este problema, que era particularmente difícil, la industria espacial tuvo que crear muchos productos y sistemas nuevos. En particular, se requería un complejo especial de control y medición, capaz de monitorear el progreso del vuelo de la estación, tanto de forma independiente como recibiendo datos de la misma. Justo el otro día se publicó un documento muy curioso que revelaba las principales características de los componentes terrestres del proyecto E-1.
El 10 de abril, la empresa Russian Space Systems, parte de Roscosmos, publicó una versión electrónica del documento histórico. Todos los que lo deseen pueden ahora familiarizarse con el borrador del diseño del sistema de monitoreo de radio de órbita de objetos E-1. El documento fue preparado en mayo de 1958 por el Instituto de Investigación No. 885 (ahora el Centro de Investigación y Producción de NA Pilyugin para Automatización e Instrumentación). Las 184 páginas originales mecanografiadas brindan información sobre las metas y objetivos del proyecto, cómo lograrlos, etc. La mayor parte del documento está dedicada a la descripción técnica del complejo terrestre y los principios de su funcionamiento.
Una de las antenas desplegadas en Crimea
Ya en la introducción, los autores del documento notaron la excepcional complejidad de las tareas en cuestión. El misil y el aparato E-1 tuvieron que rastrearse a distancias que eran dos órdenes de magnitud más altas que las distancias habituales para ese momento. Además, el trabajo de los diseñadores podría verse complicado por los cortos plazos asignados para el trabajo. Sin embargo, se han encontrado métodos para rastrear el vuelo del cohete y la estación automática desde la Tierra, así como métodos para estimar la trayectoria y recibir señales de telemetría.
Como parte de las instalaciones radioelectrónicas terrestres, estaría presente una estación de radar, un sistema para recibir datos de una nave espacial y un dispositivo de control remoto. Al formar la apariencia del nuevo sistema, los especialistas de NII-885 tuvieron que encontrar los rangos óptimos para el funcionamiento de los equipos de radio, determinar la composición del complejo y las funciones de sus componentes individuales, y también encontrar los lugares más rentables para su implementación..
Los cálculos presentados en el borrador del diseño mostraron las características necesarias de los dispositivos de antena, cuya construcción fue una tarea muy difícil. Se encontró que las características requeridas de transmisión y recepción de una señal de radio serán mostradas por antenas terrestres con un área de al menos 400 metros cuadrados o un diámetro de al menos 30 m. No existían productos de este tipo en nuestro país; no había forma de crearlos rápidamente desde cero. En este sentido, se propuso utilizar láminas de antena adecuadas o crear nuevos productos similares. Se planeó montarlos en los dispositivos rotativos existentes, previamente recibidos junto con el radar americano SCR-627 y con el capturado alemán "Big Würzburg".
Se han desarrollado antenas de varios tipos para monitorear el funcionamiento de la instalación E-1. La solución de diversos problemas se llevó a cabo utilizando un gran reflector parabólico truncado y utilizando lonas rectangulares de dimensiones adecuadas. El montaje sobre soportes móviles permitió garantizar la máxima cobertura del espacio y, por lo tanto, aumentar las capacidades generales del complejo.
Se suponía que varios complejos de instrumentos trabajarían junto con las antenas. Entonces, en varios vehículos ZIL-131 con carrocerías de camioneta estándar, se propuso instalar el equipo de radio electrónico del transmisor. Con la ayuda de cables, se tuvo que conectar a la antena correspondiente. Se planeó que la parte receptora del complejo se desplegara permanentemente, en un edificio separado cerca del poste de la antena. Para obtener los resultados deseados y realizar las mediciones correctamente, las dos antenas debían estar a varios kilómetros de distancia.
Otro poste de antena
Se propuso equipar las antenas receptoras con un sistema de seguimiento automático para un objeto espacial. Al analizar la señal del transmisor a bordo, dicho equipo tuvo que cambiar la posición de la antena, proporcionando la mejor recepción con la máxima potencia y la mínima interferencia. Tal orientación de las antenas se llevaría a cabo automáticamente.
Como parte del complejo de medición, fue necesario prever varios sistemas de comunicación separados. Algunos canales fueron diseñados para transferir datos de un componente a otro, mientras que otros eran necesarios para las personas. Según los cálculos, solo la transmisión de datos de voz se asoció con dificultades conocidas y podría interferir con el correcto funcionamiento de todo el complejo.
Se suponía que la estructura del sistema terrestre incluiría medios de registro de señales. Se propuso registrar todos los datos de telemetría e indicadores de radar en un medio magnético. Además, el conjunto de equipos incluía un archivo adjunto de fotos para capturar los datos que se muestran en las pantallas.
Uno de los capítulos del documento publicado está dedicado a la selección de un sitio para el despliegue de nuevas instalaciones de radar. Los cálculos mostraron que el producto E-1 volará a la Luna durante aproximadamente 36 horas. Al mismo tiempo, el dispositivo tuvo que elevarse por encima del horizonte (en relación con cualquier punto de la URSS con una latitud por debajo de 65 °) solo unas pocas veces. Se encontró que el área más conveniente para la estación es el sur de la parte europea del país. Se decidió construir un punto de medición cerca de la ciudad de Crimea de Simeiz, donde en ese momento ya funcionaba la instalación de radioastronomía del Instituto de Física de la Academia de Ciencias. Sus medios técnicos podrían utilizarse en un nuevo proyecto.
El proyecto de diseño preveía el despliegue de sistemas de puntos de medición en el monte Koshka. Además, se suponía que sus componentes individuales estaban ubicados a una distancia de hasta 5-6 km entre sí. De acuerdo con las propuestas del proyecto, algunos de los equipos electrónicos deberían colocarse en edificios estacionarios, mientras que otros dispositivos podrían montarse en el chasis de un automóvil.
Tipo de estación E-1A
Con la ayuda de pruebas de campo con simuladores del producto E-1, se determinaron las características óptimas de los equipos de radio. Entonces, para el enlace de radio de tierra a bordo, se encontró que la frecuencia óptima era de 102 MHz. Se suponía que el dispositivo transmitiría datos a la Tierra a una frecuencia de 183,6 MHz. Un aumento en la sensibilidad de los dispositivos receptores terrestres hizo posible reducir la potencia del transmisor a bordo del E-1 a 100 W.
Los principios de funcionamiento propuestos del "sistema de vigilancia por radio de la órbita del objeto" E-1 "para su época eran muy progresistas y atrevidos. Con la ayuda de varios sistemas de ingeniería de radio, fue necesario determinar el acimut y el ángulo de elevación, que determinan la dirección a la estación interplanetaria. Además, era necesario determinar la distancia entre la Tierra y el objeto, así como la distancia entre el objeto y la Luna. Finalmente, fue necesario medir la velocidad de movimiento de E-1. Las señales de telemetría deberían haber venido de la órbita a la Tierra.
En la etapa inicial del vuelo, la transmisión de telemetría se llevaría a cabo utilizando el equipo estándar del vehículo de lanzamiento 8K72 Vostok-L. El sistema de telemetría RTS-12-A podría mantener la comunicación con la Tierra utilizando el transmisor de radio de tercera etapa del cohete. Después de la separación de ella, se suponía que la estación E-1 incluiría su propio equipo de radio. Durante algún tiempo, antes de entrar en el área de cobertura de las instalaciones terrestres, la estación podría permanecer "invisible". Sin embargo, después de unos minutos, el punto de medición del suelo la llevó como escolta.
Se propuso determinar la distancia a la nave espacial y su velocidad de vuelo utilizando radiación pulsada y un transpondedor a bordo. Con una frecuencia de 10 Hz, se suponía que la estación de medición terrestre enviaría pulsos a la estación. Habiendo recibido la señal, tuvo que responder a ella en su propia frecuencia. En el momento en que pasaron dos señales, las automáticas pudieron calcular la distancia a la estación. Esta técnica proporcionó una precisión aceptable y, además, no requirió una potencia de transmisión inaceptablemente alta, como podría ser el caso cuando se usa un radar estándar con una señal de retorno.
La medición de la distancia entre E-1 y la Luna se asignó al equipo de a bordo. Las señales del transmisor a bordo, reflejadas desde el satélite terrestre, podrían regresar a la estación automática. A distancias de menos de 3-4 mil km, ya podía recibirlos con confianza y transmitirlos al complejo terrestre. Más allá de la Tierra, se calcularon los datos necesarios.
Colocación de las instalaciones terrestres del complejo.
Para medir la velocidad de vuelo, se propuso utilizar el efecto Doppler. Cuando el E-1 pasó a lo largo de ciertas partes de la trayectoria, el sistema terrestre y la nave espacial tuvieron que intercambiar pulsos de radio relativamente largos. Al cambiar la frecuencia de la señal recibida, el punto de medición podría determinar la velocidad de vuelo de la estación.
El despliegue del punto de medición cerca de la localidad de Simeiz permitió obtener resultados muy altos. Durante el vuelo de 36 horas, se suponía que la estación E-1 caería en la zona de visibilidad de este objeto tres veces. La primera etapa de control estuvo relacionada con la parte inicial del tramo pasivo de la trayectoria. Al mismo tiempo, se planeó utilizar equipos de radiocontrol. Además, el vuelo fue monitoreado a una distancia de 120-200 mil km de la Tierra. Por tercera vez, la estación regresó a la zona de visibilidad cuando volaba a una distancia de 320-400 mil km. El paso del aparato por los dos últimos tramos se controlaba mediante radar y telemetría.
“El borrador del diseño del sistema de monitoreo de radio en órbita del objeto E-1 fue aprobado el último día de mayo de 1958. Pronto comenzó el desarrollo de la documentación del diseño, después de lo cual comenzó la preparación de las instalaciones existentes para su uso en un nuevo proyecto. Cabe señalar que no todas las antenas disponibles en Crimea resultaron adecuadas para su uso en el programa Luna. Algunos postes de antena tuvieron que estar equipados con lienzos de gran tamaño completamente nuevos. Esto complicó en cierta medida el proyecto y modificó el momento de su implementación, pero no obstante permitió obtener los resultados deseados.
El primer lanzamiento del vehículo de lanzamiento 8K72 Vostok-L con la nave espacial E-1 No. 1 a bordo tuvo lugar el 23 de septiembre de 1958. En el segundo 87 del vuelo, incluso antes de completar la primera etapa, el cohete colapsó. Los lanzamientos del 11 de octubre y 4 de diciembre también terminaron en accidente. Solo el 4 de enero de 1959, fue posible lanzar con éxito el aparato E-1 No. 4, que también recibió la designación "Luna-1". Sin embargo, la misión del vuelo no se completó por completo. Debido a un error en la elaboración del programa de vuelo, la nave pasó a una distancia considerable de la Luna.
De acuerdo con los resultados del lanzamiento del cuarto dispositivo, el proyecto fue revisado y ahora los productos E-1A se presentaron al inicio. En junio de 1959, una de estas estaciones murió junto con un cohete. A principios de septiembre, se realizaron varios intentos fallidos para lanzar el próximo vehículo de lanzamiento con el vehículo de la serie Luna. Se cancelaron varios lanzamientos durante varios días y luego se retiró el cohete de la plataforma de lanzamiento.
Otra opción para implementar sistemas de radar.
Finalmente, el 12 de septiembre de 1959, la nave espacial 7, también conocida como Luna-2, entró con éxito en su trayectoria calculada. A la hora estimada de la tarde del 13 de septiembre, cayó sobre la luna, en la parte occidental del Mar de las Lluvias. Pronto, la tercera etapa del vehículo de lanzamiento chocó con el satélite natural de la Tierra. Por primera vez en la historia, un producto de origen terrestre apareció en la luna. Además, se entregaron banderines de metal con el emblema de la Unión Soviética en la superficie del satélite. Como no se esperaba un aterrizaje suave, la estación interplanetaria automática fue destruida y sus fragmentos, junto con banderines de metal, quedaron esparcidos por el terreno.
Después de un aterrizaje forzoso exitoso de la estación en la luna, se cancelaron otros lanzamientos de la nave espacial E-1A. La obtención de los resultados deseados permitió a la industria espacial soviética continuar trabajando y comenzar a crear sistemas de investigación más avanzados.
“El sistema de monitoreo por radio de la órbita del objeto E-1, construido específicamente para trabajar con estaciones automáticas, pudo funcionar solo dos veces como parte del primer programa de investigación de acuerdo con el cronograma del personal. Pasó los vehículos E-1 No. 4 y E-1A No. 7 a lo largo de la trayectoria. Al mismo tiempo, el primero se desvió de la trayectoria calculada y no alcanzó la luna, y el segundo alcanzó con éxito el objetivo. Hasta donde se sabe, no hubo quejas sobre el funcionamiento de las instalaciones de control en tierra.
La finalización de los trabajos sobre el tema E-1 y el lanzamiento de nuevos proyectos de investigación tuvo un cierto impacto en las instalaciones especiales de Simeiz. En el futuro, se modernizaron y perfeccionaron repetidamente de acuerdo con los últimos logros de la industria radioelectrónica y teniendo en cuenta los nuevos requisitos. El punto de medición ha garantizado una serie de estudios y lanzamientos de determinadas naves espaciales. Por lo tanto, hizo una contribución significativa a la exploración del espacio ultraterrestre.
Por ahora, la historia temprana del programa espacial soviético se ha estudiado bastante bien. Se han publicado y conocido diversos documentos, hechos y memorias. Sin embargo, algunos materiales interesantes todavía se clasifican y de vez en cuando se hacen públicos. En esta ocasión, una de las empresas de la industria espacial compartió datos sobre el diseño preliminar del primer complejo de control y medición doméstico diseñado para trabajar con estaciones interplanetarias. Con suerte, esto se convertirá en una tradición y la industria compartirá pronto nuevos documentos.
