Книга: Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам

Глава 2 ОСВОЕНИЕ ТРАССЫ ЗЕМЛЯ-ЛУНА

Глава 2

ОСВОЕНИЕ ТРАССЫ ЗЕМЛЯ-ЛУНА

В 1958 г. наступил черёд выполнить задачу Программы «Е» - попасть в Луну космической ракетой. Это - осуществление мечты Человека Разумного о познании небесных тел по соседству с нашей планетой.

Для получения научной информации с борта ЛКА, впервые следующего по трассе Земля-Луна, необходимо было обеспечить благоприятные условия её приёма, расширить зону радиовидимости над научно-измерительными пунктами на территории СССР, и, естественно, увеличить длительность сеансов радиосвязи.

Поэтому был принят оптимальный вариант развёртывания передающих и приёмных радиотехнических средств вблизи самого южного Отдельного научно-измерительного пункта страны - 79 ОНИП, который располагался в 18 км от Симферополя, вблизи посёлка Школьное. Этот пункт входил в состав КИК с 1957 г., его персонал имел определённый опыт, участвуя в работах по первым спутникам. Начальником этого пункта с момента его формирования был подполковник Михаил Афанасьевич Николенко, участник Великой Отечественной войны.

В начале 1958 г. состоялось решение о развёртывании временного измерительного пункта на горе Кошка, около черноморского посёлка Симеиз, рядом с научной станцией Физического института АН СССР (ФИАН). Выбранный район соответствовал требованиям по удалённости от источников радиопомех и приближённости к тогдашним каналам телефонно-телеграфной связи Крым-Москва.

Михаил Афанасьевич Николенко

ИП-41Е включили в штатную структуру 79 ОНИП, а приказом начальника Центра КИКа заместитель начальника пункта по измерениям майор Георгий Александрович Сыцко (1924-1984) был назначен начальником 41-го ИП (по совместительству). Во второй половине 1958 г. заводы - изготовители радиотехнических и энергетических средств приступили к разработке, а вскоре - и к испытаниям специальных домиков на колёсах, в которых были обустроены рабочие места для дежурных смен. Домики отбуксировали на гору Кошка. На ИП-41Е были доставлены и развёрнуты станции «РТС-Е1,2», «РТС-12Б», «МРВ-2М», «Бамбук-Д», интерферометр ФИАН, узел связи и др.

РТС-1,2 была создана в НИИ-885 (ныне «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем», РКС - «Российские космические системы»). Разработчиками этого проекта были М.С. Рязанский (главный конструктор), Е.Я. Богуславский, М.И. Борисенко и др. Это была качественно новая станция для измерения дальности и радиальной скорости, приёма, регистрации и обработки телеметрической и научной информации по всей трассе полёта ЛKA. Дальность её действия превышала расстояние до Луны, что обеспечивалось применением приёмной антенны в виде синфазной решётки из 192 крестообразных вибраторов с эффективной площадью 120 м². Её разработал Д.Я. Трусканов из ЦКБ-678. Антенна была установлена на опорно-поворотном устройстве, демонтированном с трофейного немецкого радиолокатора.

Радиотехническая станция «РТС-12Б», созданная в СКБ-567 под руководством Е.С. Губенко, предназначалась для приёма телеметрической информации с борта ЛКА, а также для обработки и регистрации принимаемой информации.

Командная радиотехническая станция ближнего космоса МРВ-2М была разработана под руководством директора и научного руководителя Н.И. Белова НИИ-648 (ныне ФГУП «Научно-исследовательский институт точных приборов» - ФГУП «НИИ ТП»). Она могла передавать до двадцати управляющих команд для внесения корректировки в ходе полёта PH на приземном участке.

Аппаратура службы единого времени (СЕВ) «Бамбук-Д» - средство синхронизации. Привязка к шкале Государственного эталона времени и частоты (ГЭВЧ) осуществлялась визуально по сигналам точного времени, передаваемого коротковолновыми радиостанциями. Погрешность составляла 1-2 мс. Она была создана в НИИ-195 (главный конструктор H.A. Бегун).

Интерферометр ФИАН предназначался для траекторных измерений.

На эти технические средства были назначены офицеры В.В. Васильев,В.А. Власов, О.П. Гельзин, Д.И. Данилов, А.П. Ежов, П.В. Ефимов, А.И. Иванов, М.В. Калашник, В.Н. Клочков, И.Г. Михайлюк, В.А. Свищёв, H.H. Францев, Е.Н. Юмашев и др.

Комендантом военного городка назначили старшего лейтенанта И.Ф. Старостина.

В кратчайшие сроки собрали два так называемых «финских домика», в которых развернули узел связи и средства приёма и передачи сигналов СЕВ.

Связь крымского ИП-41Е с 79 ОНИП, командным пунктом Центра КИК (Москва), Координационно-вычислительным центром (КВЦ) НИИ-4 МО (г. Болшево, ныне г. Юбилейный Московской области), полигоном Тюра-Там осуществлялась радиорелейными станциями через ретранслятор на горе Ай- Петри. Руководил организацией связи подполковник Б.А. Воронов - старший офицер по радиосвязи отдела связи и службы СЕВ Центра КИКа.

Капитальные сооружения на пункте не строились, личный состав в тёплое время размещался в армейских палатках, зимой квартировал в Симеизе.

Комплексные испытания наземной аппаратуры проводились при техническом руководстве В.И. Аппеля представителями НИИ-885, тогда ещё молодыми инженерами первой категории Е.Н. Галиным, Е.П. Горбуновым,А.И. Дунаевым, B.C. Кузнецовым, А.М. Малаховым. Вместе с ними в испытаниях участвовали и военнослужащие ИП-41Е, осваивая технические средства и приобретая опыт эксплуатации новых радиотехнических систем.

Ввиду исключительных обстоятельств и большой ответственности при проведении предстоящих работ общее руководство было возложено на полковника Ивана Ивановича Спицу (1910-1992), начальника отдела связи и СЕВ Центра КИКа. Материально-техническое обеспечение возлагалось на командование 79 ОНИП - старшего адъютанта майора Н.И. Васильева, помощника командира по МТО капитана Е.И. Павлова и заместителя командира по политической части капитана A.A. Сибирева.

Директивой Генштаба ГШ ВС СССР от 12.07.58 г. ОНИПы стали называться «Научно-измерительными пунктами» (НИПами). Так, 79 ОНИП получил наименование «10 Научно-измерительный пункт» (НИП-10).

В сентябре из Москвы на «горку», как тогда называли этот военный городок, прибыла оперативная группа во главе с начальником Центра КИКа генералом A.A. Витруком. В её состав включили офицеров-баллистиков из отдела ВЦ НИИ-4 МО во главе со старшим научным сотрудником майором Н.М. Барабановым. Эта группа стала своеобразным штабом подготовки КИКа к работе. Ей была предоставлена круглосуточная связь с Москвой, НИПами, местным сухопутным и морским командованием, а также с полигоном Тюра-Там, где готовился к полёту на Луну первый космический аппарат.

Оперативная группа разработала сетевой график, объединявший все этапы подготовки предстоящего космического эксперимента. За его выполнением осуществлялся жёсткий контроль.

Наконец, 27 сентября 1958 г. акт о готовности к работе комплекса ИП-41Е был подписан. С этого времени, согласно утверждённым программам и планам, оперативная группа подключилась к автономным (частным), комплексным и генеральным тренировкам совместно с полигоном Тюра-Там, ИПами и НИПами.

Высшим звеном в схеме организации телеконтроля PH и ЛКА являлся КВЦ при НИИ-4 МО.

Оперативное руководство НИПами созданными дежурными сменами круглосуточно осуществлял КПЦ КИКа. В состав одной смены входили: оперативный дежурный, его заместитель по измерениям и помощник по средствам связи, службы СЕВ и ПОЗУ; дежурный по приёму информации с НИПов; дежурные по направлениям связи с НИПами, КВЦ, ВЦ и участвующими организациями; дежурные по УС; ответственные за работу ПУВД на ВЦ и др.

Итак, к работам по проекту «E1» силы и средства КИК были готwовы, что подтверждалось соответствующими документами. ИП-41Е по существу стал первым в истории отечественной космонавтики прообразом Центра дальней космической связи с Центром управления полётами космическими аппаратами.

Первые старты ракет «Восток-Л» с полигона Тюра-Там с «лунниками» (Е1 №1 - 23 сентября и Е1 №2 - 12 октября 1958 г.) закончились однотипными авариями - отказом первой ступени носителя соответственно на 93 с и 104 с полёта. Ещё одну попытку запуска ЛКА (Е1 №3) осуществили 4 декабря. Однако вновь произошла авария PH на 245 с полёта. [14]

Что же в это время происходило у соперников по лунной гонке? Первую попытку там предприняли 17 августа 1958 г., направив к Луне станцию «Пионер». Через 77 секунд после старта ракета «Thor Able» («Тор-Эйбл») взорвалась. Второй пуск, с «Пионером-1», состоялся 11 октября; на этот раз ракета упала на Землю из-за выхода из строя системы управления третьей ступени. Очередной старт спустя месяц, 8 ноября, также оказался неудачным: с высоты в полторы тысячи километров второй «Пионер» начал падать.

А 6 декабря в небо ушёл 6-килограммовый «Пионер-3». Но пролетев 102 тысячи километров (менее трети пути до Луны), ракета «Juno II» («Юнона-2») тоже не набрала нужной скорости, на следующие сутки под притяжением Земли вошла в плотные её слои атмосферы и разрушилась, однако успев передать данные о наличии нового, уже второго радиационного пояса вокруг Земли.

В СССР в конце декабря 1958 г. были проведены тренировки по координации работ крымских пунктов с другими пунктами КИКа и полигоном. Едва отметив новый, 1959-й г., все включились в подготовку к предстоящему 2 января новому «прыжку на Луну». В первый же день января руководители оперативной группы окончательно уточнили состав расчётов дежурных смен, проверили аппаратуру и документацию, обошли все рабочие места и убедились в полной готовности сил и средств ИП-41Е и всего КИКа.

Второго января в 19 ч 41 мин 21 с (здесь и далее - время московское) боевые расчёты Ракетных частей МО с 1-й стартовой площадки полигона Тюра-Там осуществили старт PH 8К72 («Восток-Л») № Б1-6 с ЛКА Е1 №4.

Основная цель запуска состояла в попадании в видимую часть Луны, доставке на её поверхность вымпела с изображением Государственного герба СССР, проведении научных исследований на траектории Земля-Луна.

Аппарат Е1 №4, названный в сообщении ТАСС «советской космической ракетой», после вывода на траекторию полёта к спутнице Земли, конструктивно был подобен Первому спутнику. Он представлял собой неориентированный, т.е. неуправляемый ЛКА. В верхней части третьей ступени ракеты располагался приборный контейнер, выполненный в виде (соединённых 48 болтами через шпангоуты) двух алюминиево-магниевых полусфер, радиусом 400 мм. На внешней поверхности контейнера размещались две протонные ловушки для обнаружения межпланетного газа, два пьезоэлектрических датчика («микрофона») для регистрации ударов метеоритных частиц, штанга с магнитометром, четыре штыревые и две ленточные антенны.

Рис. 7. «Луна-1»

Внутри контейнера находились:

? аппаратура радиоконтроля траектории движения ЛКА;

? радиопередатчик и радиоприёмник, осуществляющими связь с радиотехническими средствами полигонных измерительных и научно-измерительных пунктов КИКа;

? радиопередатчик и телеметрическая система РТС-12Б с датчиками, температуры и давления в контейнере;

? комплекс научных приборов и другое оборудование для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, для измерения магнитного поля Земли и обнаружения магнитного поля Луны;

? источники электропитания: серебряно-цинковые аккумуляторы и окисно-ртутные батареи.

В контейнере, заполненным газом (азотом), поддерживалась температура около 20 °С. Такой температурный режим обеспечивался специальной обработкой оболочки контейнера и вентилятором для принудительной циркуляции газа, что позволяло отбирать тепло от приборов и отдавать его оболочке, являвшейся своеобразным радиатором.

Общая масса отделяемого контейнера с научной и измерительной аппаратурой вместе с источниками питания составляла 361,3 кг.

На третьей ступени PH размещались счётчик космических лучей, приёмоответчик «Факсл-С», телеметрическая система РТС-8Е, два радиопередатчика телесигнализации, специальное устройство для образования натриевого облака и источники питания.

Траектория полёта к Луне состояла из трёх частей: участок разгона, на котором PH в определённой точке пространства приобретала скорость, необходимую для преодоления земного притяжения; участок свободного полёта, который начинался после выключения двигательной установки блока «Е» и отделения приборного отсека; участок полёта под действием притяжения Луны.

Для выведения ЛКА на расчётную траекторию полёта в НИИ-885 под руководством М.И. Борисенко была разработана радиотехническая схема управления ракетой-носителем по боковому отклонению и радиальной скорости. Она состояла из разнесённых на расстояние около 500 км пунктов радиоуправления РУП-1 (в районе г. Татарск Новосибирской обл.) и РУП-2 (в районе г. Колпашево Томской обл.).[6]

На приземном участке полёта PH с ЛКА станции «Бинокль-Д» и «Кама-Е», взаимодействуя с бортовым ответчиком на третьей ступени PH, измеряли дальность, радиальную скорость, координаты азимутов и углов места, удаление от НИПов.

Предварительная обработка принимаемой информации и передача её двоичным кодом по каналам связи на ЭВМ осуществлялись ПОЗУ-Е - полуавтоматическим осредняющим и запоминающим устройством.

Результаты траекторных измерений передавались в вычислительные центры АН СССР, ИПМ АН СССР, МГУ, ВЦ-1 МО и НИИ-4 МО. На них были внедрены полуавтоматические устройства ввода данных. Программное обеспечение разработали сотрудники под руководством Д.Е. Охоцимского (ИПМ), П.Е. Эльясберга и А.В. Брыкова (НИИ-4).

Телеконтроль «лунника» после его отделения от ракеты осуществлялся радиотехническими средствами ИП-41Е (Крым) и НИП-6 (Камчатка). Через 731,8 с после старта (более 12 мин) впервые в истории космонавтики была достигнута вторая космическая скорость.

Наступало расчётное время появления объекта в зоне радиовидимости симеизского пункта. По громкоговорящей связи дежурный инженер смены сообщил: «Есть сигнал! Ведём приём! Сигнал устойчивый!». Телеметрическая станция приступила к приёму информации.

Согласно утверждённой программе (идея астрономов профессора И.С. Шкловского и В.Г. Курта) 3 января в 3 ч 58 мин на расстоянии 113 тыс. км от Земли, «лунник» выпустил натриевое облако. На ночном небосводе появилось золотисто-оранжевое образование, по яркости равное шестой звёздной величине и видимое в телескоп. Наблюдатели могли визуально проследить за его движением. Сотрудники Главной (Пулковской) астрономической обсерватории АН СССР с Горной солнечной станции (под Кисловодском) запечатлели на фотоплёнке эту первую в мире «туманность» - искусственную комету, рождённую волей человека.

Назавтра, 3 января 1959 г., радио, телеграф и газеты мира передали сообщение ТАСС «О запуске космической ракеты в сторону Луны». Что касается самого аппарата Е1, то позже он был переименован в «Луну-1»[7].

Полученные дежурными сменами станций «Бинокль-Д» и «Кама-Е» параметры движения PH после выключения двигателей третьей ступени были переданы по каналам связи в вычислительный центр. Результаты обработки показали: третья ступень и отделившийся от нее контейнер пройдут мимо Луны.

На следующий день, 4 января, в 6 часов «Луна-1» вышла на траекторию полёта к Луне. На расстоянии 370 тыс. км от Земли контейнер отделился от блока «Е», но на поверхность Луны не попал, а пролетел мимо на расстоянии почти в шесть тысяч километров - точнее, в 5 995 км.

Причиной пролёта могла быть ошибка в два градуса по углу места, когда антенны РУП-1 и РУП-2 готовились к пуску (по одной версии). По другой - это мог быть сбой в бортовом ПВУ на выдачу команды выключения ДУ третьей ступени (по другой версии).

В заключительном сообщении ТАСС указывалось, что «...в связи с израсходованием ресурса источника питания радиосвязь с ракетой прекратилась 5 января около 10 часов московского времени».

Программа телеконтроля ЛКА и научные исследования были завершены. К этому времени «Луна-1» удалилась от Земли на 600 тысяч километров, что позволяло говорить о мировом рекорде радиосвязи.

«Луна-1» вышла на свою гелиоцентрическую орбиту и стала первой в мире искусственной планетой Солнечной системы (ИПСС), получившей с чьей-то лёгкой руки название «Мечта».

Рис. Н. Первая советская космическая ракета,ставшая «Мечтой»

Надо сказать, что искусственной планетой невольно стала и третья ступень ракеты - блок «Е» массой 1472 кг.

Оба эти объекта равноправны как искусственные небесные тела, после разделения имея практически одинаковые орбиты. Вот уже более полувека за 450 земных суток «Мечта» совершает один оборот вокруг Солнца между орбитами Земли и Марса с минимальным расстоянием от светила в 146,41 млн км и максимальным - 197,21 млн км, неся на своём борту вымпелы с Государственным гербом Советского Союза и надписью «Союз Советских Социалистических Республик. Январь 1959».

Рис. 9. Схема орбиты искусственной планеты «Мечта»

Запуск и полёт «Луны-1» позволили:

? впервые превзойти вторую космическую скорость и выйти за пределы гравитационного поля Земли;

? создать первое искусственное небесное тело в пределах Солнечной системы;

? полностью проверить работу третьей ступени PH и систему взаимодействия бортовой аппаратуры ЛКА с радиотехническими средствами КИК;

? принять телеметрию с уже межпланетных расстояний;

? обработать результаты оперативного определения координат орбиты;

? наладить взаимодействие комплекса средств телеконтроля с вычислительными центрами.

Сенсационным открытием оказалось отсутствие у Луны магнитного поля. Вблизи Луны были зарегистрированы сильные потоки ионизированной плазмы, названные впоследствии «солнечным ветром».

Начался принципиально новый этап исследования естественного спутника Земли: Луну стали изучать космическими аппаратами.

В конце января - начале февраля 1959 г. в Москве состоялся сбор руководящего состава Центра КИКа и командования входящих в его состав войсковых частей и учреждений. На это совещание военных уже традиционно были приглашены главные конструкторы предприятий ВПК, разработчики ракетно-космической техники, руководители НИИ и КБ. Командование Центра, подводя итоги работы личного состава и применения новых радиотехнических средств, обратило внимание на тесное взаимодействие при совместных работах с учёными, конструкторами, всеми представителями промышленности, входящими в состав дежурных смен. Были определены цели и поставлены задачи по дальнейшему исследованию Луны и окололунного пространства.

На этом сборе выступил и С.П. Королёв. Он поблагодарил командование, личный состав КИКа за умелую организацию и успешную работу по «Луне-1». Сергей Павлович доложил также о ближайших перспективах лунной программы и пожелал всем новых успехов.

На основании данных, переданных "Луной-1" и американским КА «Пионер-4» (03.03.1959), который также прошёл мимо Луны на расстоянии около 59 500 км и стал второй искусственной планетой, был несколько изменён состав приборов второго ЛКА. Объекту присвоили индекс Е-1 А.

Летом 1959 г. была предпринята пятая попытка попасть в Луну (Е-1А №5), но 18 июня произошла авария на 153 с полёта ракеты «Восток-Л» № И1-7.

Шестая попытка штурма Луны была назначена на 6 сентября (Е-1А №6). Старт неоднократно переносился - то на 8 сентября, то днём позже. Причина - неполадки в PH «Восток-Л» № И1-7А; в конце концов, ракета была снята со стартовой позиции.

Тем временем на пунктах КИКа и вычислительных центрах всё было готово к предстоящей работе. Учитывая особую значимость оперативного получения информации о параметрах траектории, а также анализа состояния бортовой аппаратуры для принятия безотлагательных решений, основное внимание обращалось на подготовку узлов связи измерительных пунктов.

Наконец, 12 сентября 1959 г. в 9 ч 39 мин 41,85 с стартовала PH «Восток-Л» № И1-7Б с ЛКА Е-1 А №7; в сообщении ТАСС комплекс был именован как «вторая советская космическая ракета». Это была «Луна-2», которая должна была решить задачи, стоявшие перед «Луной-1». По своей конструкции она практически не отличалась от первого аппарата.

Рис.10. «Луна-2»

Для визуального наблюдения за космической ракетой 12 сентября в 21 ч 39 мин 42 с на удалении около 150 тыс. км от Земли с помощью натриевого облака так же, как и при полёте «Луны-1», была образована искусственная комета. Она наблюдалась и фотографировалась астрономами и любителями многих стран мира в течение 5-6 мин.

«Луна-2» достигла-таки поверхности Селены восточнее Моря Ясности, вблизи кратеров Аристилла, Архимеда и Автолика, получив международное наименование «Залив Лунника».

В сообщении ТАСС отмечалось: «Сегодня, 14 сентября, в 00 ч 02 мин 24 с московского времени вторая советская космическая ракета достигла поверхности Луны. Впервые в истории осуществлён космический полёт с Земли на другое космическое тело. В ознаменование этого выдающегося события на поверхность Луны доставлены вымпелы с изображением герба Советского Союза и надписью «Союз Советских Социалистических Республик. Сентябрь 1959 г.».

Рис. 11. «Залив Лунника»

Рис. 12. Вымпелы, доставленные в «Залив Лунника»

Вымпелы были сделаны из стальных пятиугольных элементов. Размещались они по поверхности шара, внутри которого находилось взрывчатое вещество с зарядом, срабатывающим при ударе при посадке, что позволяло их разбросать по поверхности Луны. Алюминиевые вымпелы в виде полосок размещались внутри капсулы, заполненной жидкостью.

С «Луной-2» в полёте было проведено три сеанса радиосвязи, продолжительность каждого составляла около трёх часов.

По свидетельству А.И. Иванова (тогда лейтенанта, участника этих работ на ИП-41Е), однажды незадолго до очередного сеанса связи с «Луной-2» резко испортилась погода: порывистый ветер, гроза, проливной дождь. В кабеле, соединявшем аппаратуру СЕВ с агрегатом электропитания, произошло короткое замыкание. Это могло привести к выходу из строя аппаратуры, и, как следствие, принимаемая информация с борта ЛКА оказалась бы не привязанной к единому времени и, естественно, теряла бы научную ценность.

Пожарный пост находился в 40 м от места происшествия. Бежать туда за инструментом - значит, упустить драгоценное время. Мгновенно оценив обстановку, оператор станции СЕВ рядовой Л.А. Ивлев, схватив горящий кабель руками и, превозмогая боль от ожогов, отсоединил его от аппаратуры. Затем быстро подсоединил запасный кабель и восстановил работоспособность станции. И только после этого согласился отправиться в медицинский пункт. Благодаря солдату сеанс связи начался своевременно.

За мужественный поступок, проявленный на боевом посту, приказом командира части рядовой Лев Андреевич Ивлев был занесён в «Книгу Почёта части». Также ему предоставили краткосрочный отпуск с выездом на родину[8].

Силы и средства КИКа позволили непрерывно контролировать соответствие действительной траектории полёта расчётным данным, выдать достоверный прогноз попадания в Луну, определить район прилунения и получить большой объём ценной научной информации. Впервые обработка результатов измерений и определение элементов орбиты осуществлялись наземной ЭВМ типа КА 378.

Исследования, проведённые «Луной-2», подтвердили, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационных поясов.

И вот роль науки в делах политики: 14 сентября - прилунение, а уже 15-го прибывший с официальным визитом советский руководитель Н.С. Хрущёв вручил президенту США Д.Эйзенхауэру памятный дар - копию вымпела, доставленного на Луну, и золотой значок, изготовленный в честь успешного запуска «Луны-2»[9].