En septembre 1958, l'Union soviétique a fait la première tentative d'envoyer la station interplanétaire automatique E-1 sur la Lune. Pour résoudre un tel problème, particulièrement difficile, l'industrie spatiale a dû créer de nombreux nouveaux produits et systèmes. En particulier, un complexe spécial de contrôle et de mesure était nécessaire, capable de surveiller la progression du vol de la station, à la fois de manière autonome et en recevant des données de celle-ci. L'autre jour, un document très curieux a été publié, révélant les principales caractéristiques des composants au sol du projet E-1.
Le 10 avril, la société Russian Space Systems, qui fait partie de Roscosmos, a publié une version électronique du document historique. Tous ceux qui le souhaitent peuvent désormais se familiariser avec le projet de conception du système de surveillance radio E-1 Object Orbit. Le document a été préparé en mai 1958 par l'Institut de recherche n° 885 (aujourd'hui le Centre de recherche et de production NA Pilyugin pour l'automatisation et l'instrumentation). Les 184 pages dactylographiées originales renseignent sur les buts et objectifs du projet, comment les atteindre, etc. L'essentiel du document est consacré à la description technique de l'ensemble sol et aux principes de son fonctionnement.
Une des antennes déployées en Crimée
Déjà en introduction, les auteurs du document notaient la complexité exceptionnelle des tâches à accomplir. Le missile et l'appareil E-1 devaient être suivis à des distances supérieures de deux ordres de grandeur aux distances habituelles de l'époque. De plus, le travail des concepteurs pourrait être compliqué par les courtes durées allouées aux travaux. Cependant, des méthodes ont été trouvées pour suivre le vol de la fusée et de la station automatique depuis la Terre, ainsi que des méthodes pour estimer la trajectoire et recevoir des signaux de télémétrie.
Dans le cadre des installations radioélectroniques au sol, une station radar, un système de réception des données d'un engin spatial et un dispositif de télécommande devaient être présents. Lors de l'apparition du nouveau système, les spécialistes du NII-885 ont dû trouver les plages optimales pour le fonctionnement des équipements radio, déterminer la composition du complexe et les fonctions de ses composants individuels, ainsi que trouver les endroits les plus rentables pour leur déploiement..
Les calculs présentés dans le projet de conception ont montré les caractéristiques nécessaires des dispositifs d'antenne, dont la construction était une tâche très difficile. Il a été constaté que les caractéristiques requises de transmission et de réception d'un signal radio seront affichées par des antennes terrestres d'une superficie d'au moins 400 mètres carrés ou d'un diamètre d'au moins 30 m. notre pays; il n'y avait aucun moyen de les créer rapidement à partir de zéro. À cet égard, il a été proposé d'utiliser des feuilles d'antenne appropriées ou de créer de nouveaux produits similaires. Il était prévu de les monter sur les appareils rotatifs existants, précédemment reçus avec le radar américain SCR-627 et avec le "Big Würzburg" allemand capturé.
Des antennes de plusieurs types ont été développées pour surveiller le fonctionnement de l'installation E-1. La solution de divers problèmes a été réalisée à l'aide d'un grand réflecteur parabolique tronqué et à l'aide de toiles rectangulaires aux dimensions appropriées. Le montage sur des supports mobiles a permis d'assurer une couverture maximale de l'espace et d'augmenter ainsi les capacités globales du complexe.
Plusieurs complexes d'instruments étaient censés fonctionner avec les antennes. Ainsi, sur plusieurs véhicules ZIL-131 à carrosserie fourgon standard, il a été proposé d'installer l'équipement radio électronique de l'émetteur. A l'aide de câbles, il a dû être connecté à l'antenne correspondante. La partie réceptrice du complexe devait être déployée en permanence, dans un bâtiment séparé à proximité du poste d'antenne. Pour obtenir les résultats souhaités et effectuer les mesures correctement, les deux antennes devaient être distantes de plusieurs kilomètres.
Un autre poste d'antenne
Il a été proposé d'équiper les antennes de réception d'un système de poursuite automatique d'un objet spatial. En analysant le signal de l'émetteur embarqué, un tel équipement a dû changer la position de l'antenne, offrant la meilleure réception avec une puissance maximale et un minimum d'interférences. Un tel pointage des antennes devait être effectué automatiquement.
Dans le cadre du complexe de mesure, il était nécessaire de prévoir plusieurs systèmes de communication distincts. Certains canaux ont été conçus pour transférer des données d'un composant à un autre, tandis que d'autres étaient nécessaires pour les personnes. Selon les calculs, seule la transmission de données vocales était associée à des difficultés connues et pouvait interférer avec le bon fonctionnement de l'ensemble du complexe.
La structure du système au sol était censée inclure des moyens d'enregistrement des signaux. Il a été proposé que toutes les données de télémétrie et les indicateurs radar soient enregistrés sur un support magnétique. En outre, l'ensemble d'équipements comprenait une pièce jointe photo pour capturer les données affichées sur les écrans.
Un des chapitres du document publié est consacré au choix d'un site pour le déploiement de nouvelles installations radar. Les calculs ont montré que le produit E-1 volera vers la Lune pendant environ 36 heures. Dans le même temps, l'appareil n'a dû s'élever au-dessus de l'horizon (par rapport à n'importe quel point de l'URSS avec une latitude inférieure à 65 °) que quelques fois. Il a été constaté que la zone la plus pratique pour la gare est le sud de la partie européenne du pays. Il a été décidé de construire un point de mesure près de la ville de Crimée de Simeiz, où fonctionnait déjà l'installation de radioastronomie de l'Institut de physique de l'Académie des sciences. Ses moyens techniques pourraient être utilisés dans un nouveau projet.
Le projet de conception prévoyait le déploiement de systèmes de points de mesure sur le mont Koshka. De plus, ses composants individuels étaient censés être situés à une distance maximale de 5 à 6 km les uns des autres. Conformément aux propositions du projet, certains équipements électroniques devraient être placés dans des bâtiments fixes, tandis que d'autres pourraient être montés sur un châssis de voiture.
Type de gare E-1A
À l'aide d'essais sur le terrain avec des simulateurs du produit E-1, les caractéristiques optimales de l'équipement radio ont été déterminées. Ainsi, pour la liaison radio Terre-Carte, la fréquence optimale s'est avérée être de 102 MHz. L'appareil était censé transmettre des données vers la Terre à une fréquence de 183,6 MHz. Une augmentation de la sensibilité des dispositifs de réception au sol a permis de réduire la puissance d'émission à bord du E-1 à 100 W.
Les principes de fonctionnement proposés du "système de radiosurveillance de l'orbite de l'objet" E-1 "pour leur époque étaient très progressifs et audacieux. À l'aide d'un certain nombre de systèmes d'ingénierie radio, il était nécessaire de déterminer l'azimut et l'angle d'élévation, qui déterminent la direction de la station interplanétaire. De plus, il était nécessaire de déterminer la distance entre la Terre et l'objet, ainsi que la distance de l'objet à la Lune. Enfin, il a fallu mesurer la vitesse de déplacement de E-1. Les signaux de télémétrie auraient dû provenir de l'orbite terrestre.
Au stade initial du vol, la transmission télémétrique devait être effectuée à l'aide de l'équipement standard du lanceur 8K72 Vostok-L. Le système de télémétrie RTS-12-A pourrait maintenir la communication avec la Terre à l'aide du troisième émetteur radio de la fusée. Après s'en être séparée, la station E-1 était censée inclure son propre équipement radio. Pendant un certain temps, avant d'entrer dans la zone de couverture des installations au sol, la station pouvait rester « invisible ». Cependant, au bout de quelques minutes, le point de mesure au sol la prend pour escorte.
Il a été proposé de déterminer la distance à l'engin spatial et sa vitesse de vol à l'aide d'un rayonnement pulsé et d'un transpondeur embarqué. Avec une fréquence de 10 Hz, la station de mesure au sol était censée envoyer des impulsions à la station. Ayant reçu le signal, elle devait y répondre sur sa propre fréquence. Le temps qu'il fallait pour que deux signaux passent, les automatismes pouvaient calculer la distance jusqu'à la station. Cette technique offrait une précision acceptable et, de plus, ne nécessitait pas une puissance d'émission trop élevée, comme cela pouvait être le cas lors de l'utilisation d'un radar standard avec un signal de retour.
La mesure de la distance entre E-1 et la Lune a été attribuée à l'équipement embarqué. Les signaux de l'émetteur embarqué, réfléchis par le satellite terrestre, pourraient retourner à la station automatique. À des distances inférieures à 3 000 à 4 000 km, il pouvait déjà les recevoir en toute confiance et les relayer au complexe terrestre. Plus loin sur Terre, les données nécessaires ont été calculées.
Placement des installations au sol du complexe
Pour mesurer la vitesse de vol, il a été proposé d'utiliser l'effet Doppler. Lorsque l'E-1 est passé le long de certaines parties de la trajectoire, le système au sol et le vaisseau spatial ont dû échanger des impulsions radio relativement longues. En changeant la fréquence du signal reçu, le point de mesure pourrait déterminer la vitesse de vol de la station.
Le déploiement du point de mesure près de la ville de Simeiz a permis d'obtenir des résultats très élevés. Pendant le vol de 36 heures, la station E-1 était censée tomber dans la zone de visibilité de cet objet à trois reprises. La première étape de contrôle était liée à la partie initiale de la section passive de la trajectoire. Dans le même temps, il était prévu d'utiliser des équipements de radiocommande. De plus, le vol a été surveillé à une distance de 120 à 200 000 km de la Terre. Pour la troisième fois, la station est revenue dans la zone de visibilité en volant à une distance de 320 à 400 000 km. Le passage de l'appareil dans les deux dernières sections était contrôlé par des moyens radar et télémétriques.
Le projet de conception du système de surveillance radio de l'orbite de l'objet E-1 a été approuvé le dernier jour de mai 1958. Bientôt, le développement de la documentation de conception a commencé, après quoi la préparation des installations existantes à utiliser dans un nouveau projet a commencé. Il convient de noter que toutes les antennes disponibles en Crimée n'ont pas été jugées adaptées au programme Luna. Certains postes d'antenne ont dû être équipés de toiles surdimensionnées entièrement neuves. Cela a quelque peu compliqué le projet et décalé le calendrier de sa mise en œuvre, mais a néanmoins permis d'obtenir les résultats souhaités.
Le premier lancement du lanceur 8K72 Vostok-L avec le vaisseau spatial E-1 n°1 à bord a eu lieu le 23 septembre 1958. À la 87e seconde du vol, avant même l'achèvement de la première étape, la fusée s'est effondrée. Les lancements du 11 octobre et du 4 décembre se sont également soldés par un accident. Ce n'est que le 4 janvier 1959 qu'il a été possible de lancer avec succès l'appareil E-1 n ° 4, qui a également reçu la désignation "Luna-1". Cependant, la mission du vol n'a pas été complètement accomplie. En raison d'une erreur dans l'élaboration du programme de vol, le vaisseau spatial est passé à une distance considérable de la Lune.
Selon les résultats du lancement du quatrième appareil, le projet a été révisé et les produits E-1A ont maintenant été soumis au démarrage. En juin 1959, l'une de ces stations est morte avec une roquette. Début septembre, plusieurs tentatives infructueuses ont été faites pour lancer le prochain lanceur avec le véhicule de la série Luna. Un certain nombre de lancements ont été annulés sur plusieurs jours, puis la fusée a été retirée de la rampe de lancement.
Une autre option pour déployer des systèmes radar
Enfin, le 12 septembre 1959, le vaisseau spatial 7, également connu sous le nom de Luna-2, est entré avec succès dans sa trajectoire calculée. À l'heure estimée le soir du 13 septembre, il est tombé sur la lune, dans la partie ouest de la mer des pluies. Bientôt, le troisième étage du lanceur est entré en collision avec le satellite naturel de la Terre. Pour la première fois dans l'histoire, un produit d'origine terrestre est apparu sur la lune. De plus, des fanions en métal avec l'emblème de l'Union soviétique ont été livrés à la surface du satellite. Comme un atterrissage en douceur n'était pas prévu, la station interplanétaire automatique a été détruite et ses fragments, ainsi que des fanions métalliques, ont été dispersés sur le terrain.
Après un atterrissage dur réussi de la station sur la lune, d'autres lancements du vaisseau spatial E-1A ont été annulés. L'obtention des résultats souhaités a permis à l'industrie spatiale soviétique de poursuivre ses travaux et de commencer à créer des systèmes de recherche plus avancés.
« Le système de surveillance radio de l'orbite de l'objet E-1, construit spécifiquement pour fonctionner avec des stations automatiques, n'a pu fonctionner que deux fois dans le cadre du premier programme de recherche selon le planning du personnel. Elle croise les véhicules E-1 n°4 et E-1A n°7 le long de la trajectoire. Dans le même temps, le premier a dévié de la trajectoire calculée et a raté la lune, et le second a réussi à atteindre la cible. Pour autant que l'on sache, il n'y a eu aucune plainte concernant le fonctionnement des installations de contrôle au sol.
L'achèvement des travaux sur le thème E-1 et le lancement de nouveaux projets de recherche ont eu un impact certain sur les installations spéciales de Simeiz. À l'avenir, ils ont été modernisés et affinés à plusieurs reprises conformément aux dernières réalisations de l'industrie radio-électronique et en tenant compte des nouvelles exigences. Le point de mesure a assuré un certain nombre d'études et de lancements de certains engins spatiaux. Ainsi, il a apporté une contribution significative à l'exploration de l'espace extra-atmosphérique.
À l'heure actuelle, l'histoire des débuts du programme spatial soviétique a été assez bien étudiée. Divers documents, faits et mémoires ont été publiés et connus. Néanmoins, certains documents intéressants sont encore classés et deviennent de temps en temps publics. Cette fois, l'une des entreprises de l'industrie spatiale a partagé des données sur la conception préliminaire du premier complexe domestique de contrôle et de mesure conçu pour fonctionner avec des stations interplanétaires. Espérons que cela deviendra une tradition et que l'industrie partagera bientôt de nouveaux documents.
