La percepción pública de la historia es una secuencia comprensible de eventos notables que se han fijado en la mente de las personas desde la escuela. En este sentido, la historia de la exploración espacial de la URSS es un satélite, el vuelo de Gagarin y una serie de diferentes estaciones espaciales automáticas, que se funden en una épica, cuyos capítulos más llamativos son las fotos del lado opuesto de la Luna, los rovers lunares y el aterrizaje en Venus. Proponemos ir más allá de esta percepción y mirar desde adentro eventos conocidos, a través de los ojos de los ingenieros soviéticos que hace exactamente 60 años crearon la primera línea de comunicación en la historia de la humanidad con naves espaciales que volaban a la Luna. Se publica por primera vez el documento de archivo “Borrador del diseño del sistema de monitoreo por radio de la órbita del objeto“E-1”, proporcionado por Russian Space Systems Holding (RCS).
Varias generaciones de empleados de la empresa, que antes se llamaba NII-885, dejaron marcas en sus primeras páginas, exigiendo no destruir el original y conservarlo para la historia. Y ahora ha llegado el momento de este documento.
"E-1" es el índice asignado por la Oficina de Diseño Especial No. 1 (OKB-1) a las estaciones que se suponía que iban a ser las primeras en ir a la Luna. Sergey Korolev propuso el programa de exploración lunar en 1957 poco después del lanzamiento del primer satélite. Los acontecimientos se desarrollaron entonces muy rápidamente: menos de un año después del Sputnik-1, la URSS ya había hecho el primer intento de lanzar el aparato a la Luna.
Solo pasaron seis meses desde el decreto del gobierno sobre la creación de una estación lunar y un cohete 8K72 de tres etapas basado en el cohete R-7 hasta el primer intento de lanzamiento del E-1. Los científicos e ingenieros trabajaron en un estado de presión de tiempo constante.
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El tamaño y la forma de los vehículos de la serie E-1 eran similares a los del primer satélite terrestre. Su tarea consistía simplemente en "llegar" a la luna y, en el camino, recopilar información sobre la radiactividad, los campos magnéticos y el componente gaseoso de la materia interplanetaria. Esto planteó varias tareas muy complejas a la vez, la principal de las cuales fue la creación de un cohete espacial y el desarrollo de su control a grandes distancias. Se suponía que su solución daría a los científicos soviéticos la experiencia necesaria para estudiar más a fondo los planetas del sistema solar. El entusiasmo fue tremendo, pero desde un punto de vista técnico a finales de la década de 1950, esta tarea parecía casi fantástica:
"La determinación de los parámetros del movimiento del cohete y la transmisión de información desde él a la Tierra debe realizarse a distancias dos órdenes de magnitud mayores que las distancias para las que se han desarrollado sistemas similares hasta ahora en tecnología de chorro y en otras áreas relacionadas".
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La clave y una de las tareas técnicas más difíciles de esta misión fue el apagado oportuno de los motores. La elección del par correcto dependía de la precisión de la determinación de la velocidad. Un error en su determinación de solo un metro por segundo desvió la trayectoria en 250 kilómetros. Era necesario lanzar el cohete en un tiempo bien definido, controlar con mucha precisión su trayectoria y velocidad, y dar la orden de apagar los motores en el momento adecuado.
Así es como Boris Chertok lo describe en su libro "Rockets and People":
“Los posibles errores del sistema autónomo para apagar los motores de la segunda etapa - del integrador de aceleraciones longitudinales - excedieron los permisibles. Por eso, desde el principio, se decidió utilizar el sistema de radiocontrol para apagar el motor midiendo la velocidad y las coordenadas.
Reflector truncado de la expedición de Crimea de FIAN.
La extrema complejidad de resolver este problema se establece en el Proyecto de Diseño del Sistema de Monitoreo de Radio de Órbita de Objetos E-1:
"Un problema tan complejo se puede resolver en un tiempo relativamente corto solo en combinación con un sistema de control de radio, que debería asegurar al final de la sección activa de la trayectoria, la medición de seis parámetros de movimiento con precisión suficiente para resolver el problema de golpear la luna".
Según los ingenieros, era imposible mantener la precisión para determinar los parámetros del movimiento, que estaban previstos originalmente, pero debería haber sido suficiente precisión para golpear la luna. Además, se suponía que el enlace de radio aire-tierra transmitiría señales de los sistemas de telemetría RTS-12A (en la parte activa de la trayectoria) y RTS-12B (en la parte pasiva de la trayectoria) instalados a bordo del E-1.
La conexión con lo desconocido
La dificultad para crear un radioenlace, que se encuentra directamente en el documento denominado por sus desarrolladores "el eslabón más débil" E-1 ", consistió en el error en la transmisión de la señal a través de la atmósfera terrestre, que influyó en la determinación de las coordenadas y velocidad del objeto. Este problema sigue siendo relevante, especialmente para los sistemas de navegación por satélite, y a finales de la década de 1950, su solución apenas comenzaba.
El modelo de la estación interplanetaria automática "Luna-3", fue lanzado el 4 de octubre de 1959 y transmitió por primera vez a la Tierra una imagen del lado lejano de la Luna.
Pero las cosas empeoraron a medida que se acercaban a la luna. Si al menos se conocían los efectos de la influencia de la atmósfera terrestre y el campo magnético en las ondas de radio, nadie sabía qué esperar de la luna:
"Cuando el objeto" E-1 "pasa en la zona de proximidad inmediata a la Luna, pueden ocurrir errores adicionales en las mediciones de radio de sus coordenadas y velocidad debido a la ionosfera de la Luna, cuya existencia debe asumirse".
La primera evidencia convincente de la existencia de la ionosfera alrededor de la Luna fue proporcionada en la década de 1970 por las naves espaciales soviéticas Luna 19 y Luna 22.
La composición del suelo lunar se conocía muy aproximadamente:
“Al calcular los valores del coeficiente de reflexión y la ganancia en la dirección del transmisor de radio de sondeo debido a las irregularidades de la superficie lunar, es necesario conocer la composición química y estructura de la superficie lunar. En la literatura, la opinión más común es que la superficie lunar son rocas volcánicas sólidas, de composición similar a la de la Tierra, que están cubiertas por una capa de polvo de unos varios milímetros de espesor. Se llevó a cabo una prueba experimental de dicha estructura en condiciones terrestres.
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Para llevar a cabo la misión E-1, fue necesario mantener la comunicación por radio con el aparato a una distancia de cientos de miles de kilómetros. Esto requirió poderosas antenas de transmisión y recepción terrestres con un área efectiva de al menos 400 metros cuadrados. No había antenas especialmente creadas para tales fines, y mucho menos sistemas de comunicación, en ese momento, y los científicos soviéticos improvisaron. Para empezar, tuve que admitir que el equipo que me gustaría tener para completar la tarea no es y no será:
“Un área tan efectiva la posee un reflector parabólico con un diámetro de al menos 30 metros. Actualmente no contamos con antenas operativas con tales parámetros. También es imposible desarrollar y fabricar tales antenas y especialmente dispositivos giratorios en azimut y elevación para ellas dentro de los plazos previstos para la instalación E-1. En este sentido, es necesario encontrar una solución técnica de compromiso. En la actualidad, la industria nacional no produce dispositivos rotativos que permitan la rotación de 12 por 12 antenas en azimut y elevación. Por lo tanto, con un marco de tiempo limitado para el desarrollo y fabricación de antenas terrestres, es recomendable utilizar dispositivos rotativos de estaciones de radar capturadas "Big Würzburg" o SCR-627 ".
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Reflector parabólico con un diámetro de 7,5 metros del radar capturado "Greater Würzburg".
"Big Würzburg": estaciones de guía de aviones de combate, que, junto con un conjunto completo de documentación de diseño, fueron extraídas por especialistas soviéticos de Alemania. El radar estadounidense SCR-627 con una capacidad de 225 kilovatios se suministró a la URSS bajo la modalidad de préstamo y arriendo durante la Gran Guerra Patria. Ambas antenas requirieron mejoras significativas.
Al mismo tiempo, se estaba resolviendo un tema muy importante para el país norteño con la colocación de un nuevo complejo. Fue necesario elegir el punto con la máxima elevación del objeto "E-1" sobre el horizonte. La parte sur del territorio europeo de la URSS era adecuada para este requisito. Se eligió la expedición de Crimea de FIAN en la ciudad de Simeiz. Ya había dos reflectores con un área efectiva de 70 y 120 metros cuadrados, respectivamente, y había un reflector parabólico del radar Big Würzburg capturado, en el dispositivo giratorio del cual era posible colocar una nueva antena (la antena instalada en él con un diámetro de 7 metros se consideró insuficiente):
Esquemas de instalación de la estación terrestre para recepción y transmisión de información a "E-1".
“La posibilidad real de utilizar antenas de radioastronomía listas para usar del Instituto de Física de la Academia de Ciencias en el área de la ciudad de Simeiz (Crimea) con algunas alteraciones hace posible colocar un punto de medición allí. En este caso, los medios de radio controlarán tres tramos de la parte pasiva de la trayectoria: el inicio - según el sistema de control de radio, el medio - 12 + 200 mil kilómetros y el final - 320 + 400 mil kilómetros según las medidas del sistema de monitoreo de radio. Los equipos de medición de alcance, velocidad y telemetría, cuyas antenas se crean a partir de dispositivos rotativos como "Big Würzburg" y SCR-627, estarán ubicados en el Monte Koshka ".
Se suponía que la parte receptora del equipo de tierra estaba montada de forma permanente, y la parte transmisora debía colocarse en el chasis de un automóvil ZIL-151.
Esquemas de instalación de la estación terrestre para recepción y transmisión de información a "E-1". La parte de recepción y grabación del equipo de tierra se montó de forma permanente, y los dispositivos de transmisión - en el chasis de un automóvil ZIL-151.
Entonces, en la URSS, apareció el primer punto de comunicación en la historia de la humanidad con una estación espacial interplanetaria, que fue el principal hasta la creación de un nuevo centro de comunicaciones espaciales cerca de Evpatoria. En Simeiz, se enteraron de la caída del primer aparato hecho por el hombre en la luna y recibieron la primera foto de la cara oculta de la luna.
Llegar a la Luna Los primeros "lunaristas", como sus creadores llamaban "E-1", ni siquiera tenían nombres, solo un índice. Solo dos de los siete vehículos han obtenido un lugar en la historia, los que lograron llegar a la Luna. Luna 1 (el cuarto intento de lanzar E-1) tuvo lugar a 6.000 kilómetros de la Luna. Al emitir el comando para apagar el motor de la tercera etapa (bloque "E"), que se emitió desde la Tierra, no se tuvo en cuenta el tiempo de paso de la señal desde el puesto de mando a la estación.
Un dispositivo de giro del tipo "627" con una correa en fase de 10x6 metros instalada en él.
Sin embargo, fue un gran éxito para la URSS, que se celebró en todo el mundo, pero los creadores de la línea de radio estaban descontentos: el control de radio no funcionó perfectamente y no llegó a la luna. Lo que sucedió fue perfectamente descrito por Boris Chertok:
“¡Pero el equipo de radio llegó tarde! Luego, por supuesto, nos dimos cuenta de que las estaciones terrestres de control de radio (RUE) eran las culpables. La tercera etapa, junto con el contenedor lunar y el banderín, no golpeó la Luna, la falla fue de 6000 kilómetros, aproximadamente una vez y media el diámetro de la Luna. El cohete entró en su órbita independiente alrededor del Sol, se convirtió en un satélite, convirtiéndose en el primer planeta artificial del sistema solar del mundo. El lanzamiento de enero fue un muy buen ensayo y sesión de entrenamiento para todos nosotros. El trabajo de la tercera etapa fue completamente probado por primera vez. Resultó muy útil verificar el sistema de radiocomunicación, recibir la telemetría del contenedor, procesar los resultados de la determinación operativa de sus coordenadas, establecer la interacción del complejo de instrumentos de medición, el servicio de control de órbita y los centros de cómputo. Todo el equipo a bordo funcionó bien.
Reflector parabólico truncado de la expedición FIAN Crimea.
Los datos transmitidos desde el dispositivo permitieron establecer la ausencia de un campo magnético en la Luna, se midió el nivel de radiación y se investigaron los parámetros del viento solar. El complejo de radio a bordo transmitió señales a la Tierra hasta una distancia de más de 500 mil kilómetros y se quedó en silencio solo cuando las baterías estaban completamente vacías: 62 horas después del lanzamiento, a pesar de que fueron diseñadas para solo 40 horas.
Sin embargo, esto no fue un éxito total. El liderazgo de la URSS exigió que los primeros, antes que los estadounidenses, lleguen a la superficie de la luna. Esto se logró en el momento político más adecuado para ello: durante la visita de Khrushchev a los Estados Unidos en septiembre de 1959.
Sin embargo, esta coincidencia fue más bien un accidente. En total, durante el año anterior a este, la URSS lanzó seis estaciones hacia la luna. En cuatro casos, los accidentes ocurrieron en los primeros cinco minutos del vuelo del vehículo de lanzamiento.
El dispositivo "Luna-2".
Otro lanzamiento no tuvo lugar debido a la eliminación de un vehículo de lanzamiento defectuoso de la plataforma de lanzamiento. Pero en septiembre, el inicio fue exitoso y exactamente en el momento acordado (solo 1 segundo después de lo planeado). Todos los sistemas funcionaron perfectamente ya las 00:02:24 del 14 de septiembre todas las señales en la estación de Simeiz y en las estaciones de telemetría de Baikonur se cortaron abruptamente: Luna-2 se estrelló contra el satélite terrestre.
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Lo invitamos a hojear la versión electrónica del documento y sentir el espíritu de los ingenieros soviéticos de mediados del siglo pasado, quienes, teniendo muchos menos recursos y capacidades que sus contrapartes estadounidenses, pudieron ganar la primera parte de la carrera lunar.
Autor: Vladimir Koryagin
