Pada bulan September 1958, Uni Soviet melakukan upaya pertama untuk mengirim stasiun antarplanet otomatis E-1 ke Bulan. Untuk mengatasi masalah seperti itu, yang sangat sulit, industri luar angkasa harus menciptakan banyak produk dan sistem baru. Secara khusus, kompleks kontrol dan pengukuran khusus diperlukan, yang mampu memantau kemajuan penerbangan stasiun, baik secara mandiri maupun dengan menerima data darinya. Beberapa hari yang lalu, sebuah dokumen yang sangat aneh diterbitkan, mengungkapkan fitur utama dari komponen dasar proyek E-1.
Pada 10 April, perusahaan Sistem Luar Angkasa Rusia, bagian dari Roscosmos, menerbitkan versi elektronik dari dokumen sejarah tersebut. Setiap orang yang ingin sekarang dapat membiasakan diri dengan Rancangan Desain Sistem Pemantauan Radio Orbit Objek E-1. Dokumen tersebut disiapkan pada Mei 1958 oleh Lembaga Penelitian No. 885 (sekarang Pusat Penelitian dan Produksi NA Pilyugin untuk Otomasi dan Instrumentasi). Ke-184 halaman asli yang diketik memberikan informasi tentang tujuan dan sasaran proyek, cara mencapainya, dll. Sebagian besar dokumen dikhususkan untuk deskripsi teknis kompleks tanah dan prinsip-prinsip operasinya.
Salah satu antena yang ditempatkan di Krimea
Sudah dalam pendahuluan, penulis dokumen mencatat kompleksitas luar biasa dari tugas yang ada. Rudal dan peralatan E-1 harus dilacak pada jarak yang dua kali lipat lebih tinggi dari jarak biasa untuk waktu itu. Selain itu, pekerjaan para desainer dapat diperumit oleh jangka pendek yang dialokasikan untuk pekerjaan tersebut. Namun, metode telah ditemukan untuk melacak penerbangan roket dan stasiun otomatis dari Bumi, serta metode untuk memperkirakan lintasan dan menerima sinyal telemetri.
Sebagai bagian dari fasilitas radioelektronik darat, stasiun radar, sistem untuk menerima data dari pesawat ruang angkasa, dan perangkat untuk kendali jarak jauh harus ada. Saat membentuk tampilan sistem baru, spesialis NII-885 harus menemukan rentang optimal untuk pengoperasian peralatan radio, menentukan komposisi kompleks dan fungsi masing-masing komponennya, dan juga menemukan tempat yang paling menguntungkan untuk penempatannya..
Perhitungan yang disajikan dalam rancangan desain menunjukkan karakteristik yang diperlukan dari perangkat antena, yang konstruksinya merupakan tugas yang sangat sulit. Ditemukan bahwa karakteristik transmisi dan penerimaan sinyal radio yang diperlukan akan ditunjukkan oleh antena terestrial dengan luas minimal 400 meter persegi atau diameter minimal 30 m. Belum ada produk semacam ini di negara kami; tidak ada cara untuk membuatnya dengan cepat dari awal. Dalam hal ini, diusulkan untuk menggunakan lembaran antena yang sesuai atau membuat produk baru yang serupa. Direncanakan untuk memasangnya pada perangkat putar yang ada, yang sebelumnya diterima bersama dengan radar SCR-627 Amerika dan dengan "Big Würzburg" Jerman yang ditangkap.
Beberapa jenis antena telah dikembangkan untuk memantau pengoperasian fasilitas E-1. Penyelesaian berbagai masalah dilakukan dengan menggunakan reflektor parabola terpotong besar dan menggunakan kanvas persegi panjang dengan dimensi yang sesuai. Pemasangan pada penyangga yang dapat dipindahkan memungkinkan untuk memastikan cakupan ruang maksimum dan dengan demikian meningkatkan kemampuan keseluruhan kompleks.
Beberapa kompleks instrumen seharusnya bekerja sama dengan antena. Jadi, pada beberapa kendaraan ZIL-131 dengan badan van standar, diusulkan untuk memasang peralatan elektronik radio pemancar. Dengan bantuan kabel, itu harus dihubungkan ke antena yang sesuai. Bagian penerima kompleks direncanakan untuk ditempatkan secara permanen, di gedung terpisah di dekat tiang antena. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan dan melakukan pengukuran dengan benar, kedua antena harus terpisah beberapa kilometer.
Pos antena lain
Diusulkan untuk melengkapi antena penerima dengan sistem pelacakan otomatis untuk objek luar angkasa. Menganalisis sinyal dari pemancar onboard, peralatan tersebut harus mengubah posisi antena, memberikan penerimaan terbaik dengan daya maksimum dan gangguan minimum. Pembidikan antena seperti itu harus dilakukan secara otomatis.
Sebagai bagian dari kompleks pengukuran, perlu untuk menyediakan beberapa sistem komunikasi yang terpisah. Beberapa saluran dirancang untuk mentransfer data dari satu komponen ke komponen lainnya, sementara yang lain diperlukan untuk manusia. Menurut perhitungan, hanya transmisi data suara yang dikaitkan dengan kesulitan yang diketahui dan dapat mengganggu operasi yang benar dari seluruh kompleks.
Struktur sistem tanah seharusnya mencakup sarana pendaftaran sinyal. Semua data telemetri dan indikator radar diusulkan untuk direkam pada media magnetik. Selain itu, seperangkat peralatan termasuk lampiran foto untuk menangkap data yang ditampilkan di layar.
Salah satu bab dari dokumen yang diterbitkan dikhususkan untuk pemilihan situs untuk penyebaran fasilitas radar baru. Perhitungan menunjukkan bahwa produk E-1 akan terbang ke Bulan selama sekitar 36 jam. Pada saat yang sama, perangkat harus naik di atas cakrawala (relatif terhadap titik mana pun di Uni Soviet dengan garis lintang di bawah 65 °) hanya beberapa kali. Ditemukan bahwa area yang paling nyaman untuk stasiun adalah selatan bagian Eropa negara itu. Diputuskan untuk membangun titik pengukuran di dekat kota Simeiz di Krimea, di mana pada saat itu fasilitas radio astronomi dari Institut Fisika dari Akademi Ilmu Pengetahuan sudah berfungsi. Sarana teknisnya dapat digunakan dalam proyek baru.
Rancangan desain disediakan untuk penyebaran sistem titik pengukuran di Gunung Koshka. Selain itu, komponen individualnya seharusnya terletak pada jarak hingga 5-6 km dari satu sama lain. Sesuai dengan usulan proyek, beberapa peralatan elektronik harus ditempatkan di bangunan stasioner, sementara perangkat lain dapat dipasang pada sasis mobil.
Tipe stasiun E-1A
Dengan bantuan uji lapangan dengan simulator produk E-1, karakteristik optimal peralatan radio ditentukan. Jadi, untuk tautan radio Earth-to-board, frekuensi optimal ditemukan adalah 102 MHz. Perangkat itu seharusnya mengirimkan data ke Bumi pada frekuensi 183,6 MHz. Peningkatan sensitivitas perangkat penerima berbasis darat memungkinkan pengurangan daya pemancar di papan E-1 hingga 100 W.
Prinsip-prinsip operasi yang diusulkan dari "sistem pemantauan radio orbit objek" E-1 "untuk waktu mereka sangat progresif dan berani. Dengan bantuan sejumlah sistem rekayasa radio, perlu untuk menentukan sudut azimuth dan elevasi, yang menentukan arah ke stasiun antarplanet. Selain itu, perlu untuk menentukan jarak antara Bumi dan objek, serta jarak dari objek ke Bulan. Akhirnya, perlu untuk mengukur kecepatan pergerakan E-1. Sinyal telemetri seharusnya datang dari orbit ke Bumi.
Pada tahap awal penerbangan, transmisi telemetri akan dilakukan menggunakan peralatan standar kendaraan peluncuran Vostok-L 8K72. Sistem telemetri RTS-12-A dapat mempertahankan komunikasi dengan Bumi menggunakan pemancar radio tahap ketiga roket. Setelah terpisah darinya, stasiun E-1 seharusnya menyertakan peralatan radionya sendiri. Untuk beberapa waktu, sebelum memasuki area cakupan fasilitas berbasis darat, stasiun bisa tetap "tidak terlihat". Namun, setelah beberapa menit, titik pengukuran tanah membawanya untuk dikawal.
Diusulkan untuk menentukan jarak ke pesawat ruang angkasa dan kecepatan penerbangannya menggunakan radiasi berdenyut dan transponder onboard. Dengan frekuensi 10 Hz, stasiun pengukur tanah seharusnya mengirim pulsa ke stasiun. Setelah menerima sinyal, dia harus menanggapinya dengan frekuensinya sendiri. Pada saat dibutuhkan dua sinyal untuk lewat, otomatis dapat menghitung jarak ke stasiun. Teknik ini memberikan akurasi yang dapat diterima, dan, terlebih lagi, tidak memerlukan daya pemancar yang sangat tinggi, seperti yang dapat terjadi ketika menggunakan radar standar dengan sinyal balik.
Pengukuran jarak antara E-1 dan Bulan ditugaskan ke peralatan onboard. Sinyal pemancar onboard, yang dipantulkan dari satelit Bumi, dapat kembali ke stasiun otomatis. Pada jarak kurang dari 3-4 ribu km, itu sudah dapat dengan percaya diri menerimanya dan mengirimkannya ke kompleks darat. Selanjutnya di Bumi, data yang diperlukan dihitung.
Penempatan fasilitas dasar kompleks
Untuk mengukur kecepatan terbang, diusulkan untuk menggunakan efek Doppler. Ketika E-1 melewati bagian tertentu dari lintasan, sistem darat dan pesawat ruang angkasa harus bertukar pulsa radio yang relatif panjang. Dengan mengubah frekuensi sinyal yang diterima, titik pengukuran dapat menentukan kecepatan penerbangan stasiun.
Penyebaran titik pengukuran di dekat kota Simeiz memungkinkan memperoleh hasil yang sangat tinggi. Selama penerbangan 36 jam, stasiun E-1 seharusnya jatuh ke zona visibilitas objek ini tiga kali. Tahap pertama kontrol terkait dengan bagian awal dari bagian pasif lintasan. Pada saat yang sama, direncanakan untuk menggunakan peralatan radio kontrol. Selanjutnya, penerbangan dipantau pada jarak 120-200 ribu km dari Bumi. Untuk ketiga kalinya, stasiun kembali ke zona visibilitas saat terbang pada jarak 320-400 ribu km. Lintasan aparatus melalui dua bagian terakhir dikendalikan oleh radar dan sarana telemetri.
“Draf desain sistem pemantauan radio orbit objek E-1 telah disetujui pada hari terakhir Mei 1958. Segera pengembangan dokumentasi desain dimulai, setelah itu persiapan fasilitas yang ada untuk digunakan dalam proyek baru dimulai. Perlu dicatat bahwa tidak semua antena yang tersedia di Krimea cocok untuk digunakan dalam program Luna. Beberapa tiang antena harus dilengkapi dengan kanvas besar yang benar-benar baru. Hal ini sampai batas tertentu memperumit proyek dan menggeser waktu pelaksanaannya, namun tetap memungkinkan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.
Peluncuran pertama kendaraan peluncuran 8K72 Vostok-L dengan pesawat ruang angkasa E-1 No. 1 di dalamnya berlangsung pada 23 September 1958. Pada detik ke-87 penerbangan, bahkan sebelum selesainya tahap pertama, roket itu runtuh. Peluncuran pada 11 Oktober dan 4 Desember juga berakhir dengan kecelakaan. Hanya pada 4 Januari 1959, peralatan E-1 No. 4 berhasil diluncurkan, yang juga menerima sebutan "Luna-1". Namun, misi penerbangan itu belum sepenuhnya selesai. Karena kesalahan dalam menyusun program penerbangan, pesawat ruang angkasa melewati jarak yang cukup jauh dari Bulan.
Menurut hasil peluncuran perangkat keempat, proyek direvisi, dan sekarang produk E-1A diajukan ke awal. Pada Juni 1959, salah satu stasiun ini mati bersama dengan roket. Pada awal September, beberapa upaya yang gagal dilakukan untuk meluncurkan kendaraan peluncuran berikutnya dengan kendaraan seri Luna. Sejumlah peluncuran dibatalkan selama beberapa hari, dan kemudian roket dikeluarkan dari landasan peluncuran.
Pilihan lain untuk menyebarkan sistem radar
Akhirnya, pada 12 September 1959, pesawat luar angkasa 7, yang juga dikenal sebagai Luna-2, berhasil memasuki lintasan yang dihitungnya. Diperkirakan pada malam 13 September, ia jatuh di bulan, di bagian barat Laut Hujan. Segera, tahap ketiga dari kendaraan peluncuran bertabrakan dengan satelit alami Bumi. Untuk pertama kalinya dalam sejarah, produk asal terestrial muncul di bulan. Selain itu, panji-panji logam dengan lambang Uni Soviet dikirim ke permukaan satelit. Karena pendaratan lunak tidak diharapkan, stasiun antarplanet otomatis dihancurkan, dan pecahannya, bersama dengan panji-panji logam, berserakan di atas medan.
Setelah pendaratan keras stasiun yang sukses di bulan, peluncuran lebih lanjut dari pesawat ruang angkasa E-1A dibatalkan. Mendapatkan hasil yang diinginkan memungkinkan industri luar angkasa Soviet untuk terus bekerja dan mulai menciptakan sistem penelitian yang lebih maju.
“Sistem pemantauan radio orbit objek E-1, yang dibangun khusus untuk bekerja dengan stasiun otomatis, hanya dapat bekerja dua kali sebagai bagian dari program penelitian pertama sesuai dengan jadwal staf. Dia melewati kendaraan E-1 No. 4 dan E-1A No. 7 di sepanjang lintasan. Pada saat yang sama, yang pertama menyimpang dari lintasan yang dihitung dan melewatkan bulan, dan yang kedua berhasil mencapai target. Sejauh yang diketahui, tidak ada keluhan tentang pengoperasian fasilitas ground control.
Penyelesaian pengerjaan tema E-1 dan peluncuran proyek penelitian baru memiliki dampak tertentu pada fasilitas khusus di Simeiz. Di masa depan, mereka berulang kali dimodernisasi dan disempurnakan sesuai dengan pencapaian terbaru dari industri radio-elektronik dan dengan mempertimbangkan persyaratan baru. Titik pengukuran telah memastikan sejumlah studi dan peluncuran pesawat ruang angkasa tertentu. Dengan demikian, ia memberikan kontribusi yang signifikan terhadap eksplorasi luar angkasa.
Saat ini, sejarah awal program luar angkasa Soviet telah dipelajari dengan cukup baik. Berbagai dokumen, fakta dan memoar telah dipublikasikan dan diketahui. Namun demikian, beberapa materi menarik masih dirahasiakan dan dari waktu ke waktu menjadi publik. Kali ini, salah satu perusahaan industri luar angkasa berbagi data tentang desain awal kompleks kontrol dan pengukuran domestik pertama yang dirancang untuk bekerja dengan stasiun antarplanet. Semoga ini akan menjadi tradisi dan industri akan segera membagikan dokumen baru.
