Im September 1958 unternahm die Sowjetunion den ersten Versuch, die automatische interplanetare Station E-1 zum Mond zu schicken. Um ein solches, besonders schwieriges Problem zu lösen, musste die Raumfahrtindustrie viele neue Produkte und Systeme entwickeln. Insbesondere war ein spezieller Kontroll- und Messkomplex erforderlich, der den Flugverlauf der Station sowohl unabhängig als auch durch Empfang von Daten überwachen kann. Erst kürzlich wurde ein sehr merkwürdiges Dokument veröffentlicht, das die Hauptmerkmale der Bodenkomponenten des E-1-Projekts enthüllt.
Am 10. April veröffentlichte das russische Unternehmen Space Systems, das zu Roskosmos gehört, eine elektronische Version des historischen Dokuments. Jeder, der möchte, kann sich jetzt mit dem Entwurf des E-1 Object Orbit Radio Monitoring Systems vertraut machen. Das Dokument wurde im Mai 1958 vom Forschungsinstitut Nr. 885 (jetzt NA Pilyugin Research and Production Center for Automation and Instrumentation) erstellt. Die 184 maschinengeschriebenen Originalseiten geben Auskunft über die Ziele und Zielsetzungen des Projekts, wie diese erreicht werden können etc. Der größte Teil des Dokuments ist der technischen Beschreibung des Bodenkomplexes und den Prinzipien seines Betriebs gewidmet.
Eine der auf der Krim eingesetzten Antennen
Bereits in der Einleitung haben die Autoren des Dokuments auf die außergewöhnliche Komplexität der anstehenden Aufgaben hingewiesen. Die Rakete und das E-1-Gerät mussten in Entfernungen verfolgt werden, die um zwei Größenordnungen höher waren als die damals üblichen Entfernungen. Darüber hinaus könnte die Arbeit der Designer durch die kurzen Fristen für die Arbeit erschwert werden. Es wurden jedoch Verfahren gefunden, um den Flug der Rakete und der automatischen Station von der Erde aus zu verfolgen, sowie Verfahren zum Schätzen der Flugbahn und zum Empfangen von Telemetriesignalen.
Als Teil der bodenfunkelektronischen Einrichtungen sollten eine Radarstation, ein System zum Empfangen von Daten von einem Raumfahrzeug und ein Gerät zur Fernsteuerung vorhanden sein. Bei der Gestaltung des neuen Systems mussten die NII-885-Spezialisten die optimalen Reichweiten für den Betrieb von Funkgeräten finden, die Zusammensetzung des Komplexes und die Funktionen seiner einzelnen Komponenten bestimmen und auch die rentabelsten Orte für ihren Einsatz finden.
Die im Entwurf vorgelegten Berechnungen zeigten die notwendigen Eigenschaften von Antennengeräten, deren Konstruktion eine sehr schwierige Aufgabe war. Es wurde festgestellt, dass die erforderlichen Eigenschaften für das Senden und Empfangen eines Funksignals von terrestrischen Antennen mit einer Fläche von mindestens 400 Quadratmetern oder einem Durchmesser von mindestens 30 m gezeigt werden unser Land; Es gab keine Möglichkeit, sie schnell von Grund auf neu zu erstellen. In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, geeignete Antennenfolien zu verwenden oder neue ähnliche Produkte zu schaffen. Es war geplant, sie auf den vorhandenen Drehgeräten zu montieren, die zuvor zusammen mit dem amerikanischen SCR-627-Radar und mit der erbeuteten deutschen "Großen Würzburg" erhalten wurden.
Es wurden verschiedene Antennentypen entwickelt, um den Betrieb der E-1-Anlage zu überwachen. Die Lösung verschiedener Probleme erfolgte mit einem großen, abgeschnittenen Parabolreflektor und mit rechteckigen Leinwänden mit entsprechenden Abmessungen. Die Montage auf beweglichen Stützen ermöglichte es, eine maximale Raumabdeckung zu gewährleisten und dadurch die Gesamtfähigkeit des Komplexes zu erhöhen.
Mehrere Instrumentenkomplexe sollten mit den Antennen zusammenarbeiten. Daher wurde bei mehreren ZIL-131-Fahrzeugen mit Standard-Lieferwagen-Aufbauten vorgeschlagen, die funkelektronische Ausrüstung des Senders zu installieren. Mit Hilfe von Kabeln musste es mit der entsprechenden Antenne verbunden werden. Der Empfangsteil des Komplexes sollte dauerhaft in einem separaten Gebäude in der Nähe des Antennenmastes aufgestellt werden. Um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten und die Messungen korrekt durchzuführen, mussten die beiden Antennen mehrere Kilometer voneinander entfernt sein.
Noch ein Antennenpfosten
Es wurde vorgeschlagen, Empfangsantennen mit einem automatischen Ortungssystem für ein Weltraumobjekt auszustatten. Bei der Analyse des Signals des Bordsenders mussten solche Geräte die Position der Antenne ändern, um den besten Empfang mit maximaler Leistung und minimalen Störungen zu gewährleisten. Diese Ausrichtung der Antennen sollte automatisch erfolgen.
Im Rahmen des Messkomplexes mussten mehrere getrennte Kommunikationssysteme vorgesehen werden. Einige Kanäle wurden entwickelt, um Daten von einer Komponente zur anderen zu übertragen, während andere für Menschen benötigt wurden. Berechnungen zufolge war nur die Sprachdatenübertragung mit bekannten Schwierigkeiten verbunden und könnte den ordnungsgemäßen Betrieb der gesamten Anlage stören.
Die Struktur des Bodensystems sollte Mittel zur Signalregistrierung beinhalten. Es wurde vorgeschlagen, alle Telemetriedaten und Radarindikatoren auf einem magnetischen Medium aufzuzeichnen. Außerdem gehörte zum Ausrüstungssatz ein Fotoanhang zur Erfassung der auf den Bildschirmen angezeigten Daten.
Eines der Kapitel des veröffentlichten Dokuments ist der Auswahl eines Standorts für den Einsatz neuer Radaranlagen gewidmet. Berechnungen zeigten, dass das E-1-Produkt etwa 36 Stunden zum Mond fliegt. Gleichzeitig musste das Gerät nur wenige Male über den Horizont (relativ zu jedem Punkt in der UdSSR mit einem Breitengrad unter 65 °) aufsteigen. Es wurde festgestellt, dass der Süden des europäischen Teils des Landes das günstigste Gebiet für den Bahnhof ist. Es wurde beschlossen, einen Messpunkt in der Nähe der Krimstadt Simeiz zu errichten, wo zu dieser Zeit bereits die Radioastronomieanlage des Physikalischen Instituts der Akademie der Wissenschaften in Betrieb war. Seine technischen Mittel könnten in einem neuen Projekt eingesetzt werden.
Der Entwurf sah den Einsatz von Messstellensystemen auf dem Berg Koshka vor. Darüber hinaus sollten sich seine einzelnen Komponenten in einem Abstand von bis zu 5-6 km voneinander befinden. Gemäß den Vorschlägen des Projekts sollte ein Teil der elektronischen Geräte in stationären Gebäuden platziert werden, während andere Geräte auf einem Autochassis montiert werden könnten.
Stationstyp E-1A
Mit Hilfe von Feldtests mit Simulatoren des E-1-Produkts wurden die optimalen Eigenschaften von Funkgeräten ermittelt. Für die Erde-Bord-Funkverbindung wurde also eine optimale Frequenz von 102 MHz gefunden. Das Gerät sollte Daten mit einer Frequenz von 183,6 MHz zur Erde übertragen. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit bodengebundener Empfangsgeräte ermöglichte es, die Sendeleistung an Bord der E-1 auf 100 W zu reduzieren.
Die vorgeschlagenen Funktionsprinzipien des "Systems zur Funküberwachung der Umlaufbahn des Objekts" E-1 " waren für ihre Zeit sehr fortschrittlich und mutig. Mit Hilfe einer Reihe von funktechnischen Systemen war es notwendig, den Azimut und den Elevationswinkel zu bestimmen, die die Richtung zur interplanetaren Station bestimmen. Außerdem war es notwendig, die Entfernung zwischen Erde und Objekt sowie die Entfernung vom Objekt zum Mond zu bestimmen. Schließlich war es notwendig, die Bewegungsgeschwindigkeit von E-1 zu messen. Telemetriesignale sollten von der Umlaufbahn zur Erde kommen.
In der Anfangsphase des Fluges sollte die Telemetrieübertragung mit der Standardausrüstung der Trägerrakete 8K72 Vostok-L erfolgen. Das Telemetriesystem RTS-12-A könnte die Kommunikation mit der Erde über den Funksender der dritten Stufe der Rakete aufrechterhalten. Nach der Trennung davon sollte die E-1-Station eine eigene Funkanlage enthalten. Vor dem Eintritt in den Versorgungsbereich bodengebundener Einrichtungen könnte die Station noch einige Zeit „unsichtbar“bleiben. Doch nach wenigen Minuten nahm die Bodenmessstelle sie zur Eskorte.
Es wurde vorgeschlagen, die Entfernung zum Raumfahrzeug und seine Fluggeschwindigkeit mit Hilfe von gepulster Strahlung und einem Onboard-Transponder zu bestimmen. Mit einer Frequenz von 10 Hz sollte die Bodenmessstation Impulse an die Station senden. Nachdem sie das Signal empfangen hatte, musste sie auf ihrer eigenen Frequenz darauf reagieren. Bis zwei Signale vorbei waren, konnte die Automatik die Entfernung zur Station berechnen. Diese Technik lieferte eine akzeptable Genauigkeit und erforderte darüber hinaus keine unannehmbar hohe Sendeleistung, wie dies bei der Verwendung eines Standardradars mit einem Rücksignal der Fall sein könnte.
Die Messung der Entfernung zwischen E-1 und dem Mond wurde der Bordausrüstung zugeordnet. Die vom Erdsatelliten reflektierten Signale des Bordsenders könnten zur automatischen Station zurückkehren. Bei Entfernungen von weniger als 3-4 Tausend km könnte es sie bereits sicher empfangen und an den Bodenkomplex weiterleiten. Weiter auf der Erde wurden die notwendigen Daten berechnet.
Platzierung der Bodeneinrichtungen des Komplexes
Um die Fluggeschwindigkeit zu messen, wurde vorgeschlagen, den Doppler-Effekt zu nutzen. Wenn die E-1 bestimmte Teile der Flugbahn passierte, mussten das Bodensystem und das Raumfahrzeug relativ lange Funkimpulse austauschen. Durch Änderung der Frequenz des empfangenen Signals könnte der Messpunkt die Fluggeschwindigkeit der Station bestimmen.
Durch den Einsatz der Messstelle in der Nähe der Stadt Simeiz konnten sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Während des 36-stündigen Fluges sollte die Station E-1 dreimal in die Sichtzone dieses Objekts fallen. Die erste Kontrollstufe bezog sich auf den ersten Teil des passiven Abschnitts der Flugbahn. Gleichzeitig war geplant, Funkgeräte einzusetzen. Darüber hinaus wurde der Flug in einer Entfernung von 120 bis 200.000 km von der Erde überwacht. Zum dritten Mal kehrte die Station beim Fliegen in einer Entfernung von 320-400.000 km in die Sichtzone zurück. Der Durchgang der Apparate durch die letzten beiden Abschnitte wurde durch Radar- und Telemetriemittel kontrolliert.
„Der Entwurf des Orbit-Funküberwachungssystems des E-1-Objekts wurde am letzten Tag des Mai 1958 genehmigt. Bald begann die Entwicklung der Entwurfsdokumentation, woraufhin die Vorbereitung bestehender Einrichtungen für die Verwendung in einem neuen Projekt begann. Es sei darauf hingewiesen, dass sich nicht alle verfügbaren Antennen auf der Krim für die Verwendung im Luna-Programm als geeignet erwiesen haben. Einige Antennenmasten mussten mit ganz neuen überdimensionalen Leinwänden ausgestattet werden. Dies erschwerte das Projekt teilweise und verlagerte den Zeitpunkt seiner Umsetzung, ermöglichte aber dennoch die Erzielung der gewünschten Ergebnisse.
Der erste Start der Trägerrakete 8K72 Vostok-L mit der Raumsonde E-1 Nr. 1 an Bord erfolgte am 23. September 1958. In der 87. Sekunde des Fluges, noch vor Abschluss der ersten Stufe, brach die Rakete zusammen. Auch die Starts am 11. Oktober und 4. Dezember endeten in einem Unfall. Erst am 4. Januar 1959 konnte das Gerät E-1 Nr. 4 erfolgreich gestartet werden, das auch die Bezeichnung "Luna-1" erhielt. Die Mission des Fluges wurde jedoch nicht vollständig abgeschlossen. Aufgrund eines Fehlers bei der Erstellung des Flugprogramms hat die Raumsonde eine beträchtliche Entfernung vom Mond entfernt.
Nach den Ergebnissen der Markteinführung des vierten Geräts wurde das Projekt überarbeitet und nun wurden E-1A-Produkte zum Start vorgelegt. Im Juni 1959 starb eine dieser Stationen zusammen mit einer Rakete. Anfang September wurden mehrere erfolglose Versuche unternommen, die nächste Trägerrakete mit dem Fahrzeug der Luna-Serie zu starten. Mehrere Starts wurden über mehrere Tage abgesagt und dann wurde die Rakete von der Startrampe entfernt.
Eine weitere Option für den Einsatz von Radarsystemen
Schließlich, am 12. September 1959, erreichte die Sonde 7, auch bekannt als Luna-2, erfolgreich ihre berechnete Flugbahn. Zur geschätzten Zeit am Abend des 13. Septembers fiel er im westlichen Teil des Regenmeeres auf den Mond. Bald kollidierte die dritte Stufe der Trägerrakete mit dem natürlichen Satelliten der Erde. Zum ersten Mal in der Geschichte tauchte ein Produkt terrestrischen Ursprungs auf dem Mond auf. Außerdem wurden Metallwimpel mit dem Emblem der Sowjetunion an die Oberfläche des Satelliten geliefert. Da mit einer sanften Landung nicht zu rechnen war, wurde die automatische interplanetare Station zerstört und ihre Fragmente zusammen mit Metallwimpeln über das Gelände verstreut.
Nach einer erfolgreichen harten Landung der Station auf dem Mond wurden weitere Starts der Raumsonde E-1A abgesagt. Das Erreichen der gewünschten Ergebnisse ermöglichte es der sowjetischen Raumfahrtindustrie, ihre Arbeit fortzusetzen und mit der Entwicklung fortschrittlicherer Forschungssysteme zu beginnen.
„Das System zur Funküberwachung der Umlaufbahn des E-1-Objekts, das speziell für die Arbeit mit automatischen Stationen gebaut wurde, konnte im Rahmen des ersten Forschungsprogramms laut Personalplan nur zweimal arbeiten. Sie passierte die Fahrzeuge E-1 Nr. 4 und E-1A Nr. 7 entlang der Flugbahn. Gleichzeitig wich der erste von der berechneten Flugbahn ab und verfehlte den Mond, und der zweite traf erfolgreich das Ziel. Soweit bekannt, gab es keine Beschwerden über den Betrieb von Bodenkontrolleinrichtungen.
Der Abschluss der Arbeiten zum Thema E-1 und der Start neuer Forschungsprojekte hatten einen gewissen Einfluss auf die Sonderanlagen in Simeiz. In Zukunft wurden sie immer wieder nach den neuesten Errungenschaften der Funkelektronikindustrie und unter Berücksichtigung neuer Anforderungen modernisiert und verfeinert. Der Messpunkt hat eine Reihe von Studien und Starts bestimmter Raumfahrzeuge sichergestellt. Damit leistete er einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des Weltraums.
Inzwischen ist die frühe Geschichte des sowjetischen Raumfahrtprogramms ziemlich gut untersucht. Verschiedene Dokumente, Fakten und Memoiren wurden veröffentlicht und sind bekannt. Dennoch werden einige interessante Materialien noch klassifiziert und von Zeit zu Zeit veröffentlicht. Diesmal teilte eines der Unternehmen der Raumfahrtindustrie Daten über den vorläufigen Entwurf des ersten inländischen Kontroll- und Messkomplexes mit, der mit interplanetaren Stationen arbeiten soll. Hoffentlich wird dies zu einer Tradition und die Branche wird bald neue Dokumente veröffentlichen.
