На протяжении всей своей истории человечество было обречено видеть только одну сторону Луны. Поэтому неудивительно, что нам ужасно хотелось увидеть, что же скрывается там, на другой стороне. И эта мечта сбылась 64 года назад, когда небольшой космический аппарат «Луна-3» впервые сфотографировал обратную сторону нашего единственного естественного спутника.
Проект «Луна-3» зародился в конце 1950-х годов под кодовым наименованием Е-2. Конструкторское бюро ОКБ-1, возглавляемое Сергеем Павловичем Королёвым, приступило к решению амбициозной задачи по созданию серии лунных зондов, со всё более и более усложняющимися конструкциями.
Группа под руководством Глеба Максимова предложила четыре семейства зондов для изучения нашего спутника. Серия Е-1 должна была отработать технологии, связанные с наведением, навигацией и связью на лунных расстояниях. Серии Е-2 и Е-3 должны были осуществить фотографирование обратной стороны Луны, а серия Е-4 должна была произвести на видимой стороне Луны красивый ядерный взрыв, с целью вызвать у всего прогрессивного человечества восторг от мощи и миролюбивой политики Советского Союза (шутка).
С сентября 1958 по сентябрь 1959 года было запущено шесть аппаратов семейства Е-1, из которых только двум удалось достичь космоса.
Стартовый зонд, позже названный «Луна-1», стал первым продуктом человеческого труда, преодолевшим гравитационное поле Земли. Второй, «Луна-2», вошёл в историю как первый зонд, столкнувшийся с нашим спутником.
Никита Сергеевич Хрущёв был в восторге от этих достижений, но серия Е-1 уже себя исчерпала. И теперь настал черед семейства Е-2.
Переход от серии Е-1 к Е-2 оказался настоящим «квантовым скачком» в советских технологиях. Если Е-1 были относительно простыми устройствами с примитивными решениями стабилизации вращения, которые отправляли очень ограниченный объем данных, то зонды Е-2 должны были уметь фотографировать обратную сторону Луны! А это означало, что необходимо преодолеть две серьёзные проблемы: обеспечить постоянную «правильную» ориентацию аппарата и организовать бесперебойную отправку изображений на Землю.
Для решения первого препятствия Е-2 должен был стать первым советским зондом, ориентированным по трём осям. То есть зонд должен был иметь возможность постоянно поддерживать своё положение относительно Луны, Солнца и Земли.
Задача, стоявшая перед инженерами ОКБ-1, была настолько сложной, что Королев поручил эту работу двум разным группам.
К команде Алексея Богомолова, первоначально руководившей разработкой космического аппарата, позже присоединилась еще одна группа под руководством Михаила Рязанского.
Предложение Рязанского, названное Е-2А, чтобы отличать его от предложения Богомолова, известного просто как Е-2, в конечном итоге и будет выбрано для реализации. Финишную доводку конструкции зонда будет осуществлять группа Глеба Максимова.
Зонд Е-2А при запуске должен был иметь массу 278,5 кг, длину 1,3 метра, средний диаметр 95 см и максимальный диаметр 1,2 метра. Это огромные для тех времён размеры. Форма КА должна была быть цилиндрической, с двумя полусферами на обоих концах, также предполагалось использование нескольких групп солнечных батарей.
Конструкция зонда предусматривала, что внутри него будет создано давление азотной атмосферы 0,23 бар. Это необходимо для поддержания правильной работы электроники. Система типа «жалюзи» отвечала за то, чтобы температура внутренних систем зонда не превысила 25° C. Шесть антенн связи будут отвечать за отправку данных на Землю на частоте 183,6 МГц, командная радиолиния будет работать на частоте 102 МГц. Второй резервный канал для телеметрии – на частоте 39,986 МГц.
Комплексную систему наведения разработал НИИ-1, которым руководил Борис Раушенбах. Она состояла из восьми солнечных датчиков, лунного датчика и трех датчиков угловой скорости. Для маневрирования аппарата в нижней части зонда были установлены восемь небольших азотных двигателей, питаемых из баллона, находящегося под давлением 150 атмосфер.
В 1958 году коллектив Раушенбаха завершил создание первого прототипа системы наведения, которую он назвал «Чайка», а в апреле 1959 года на космодроме Байконур были проведены первые испытания этой системы. После проведённых тестов было установлено, что её возможности по коррекции траектории достигали полградуса. И этого был сделан вывод, что при таких параметрах зонд вполне сможет корректировать при необходимости своё положение в пространстве.
Когда сложный вопрос с ориентацией был решён, настал черёд второй проблемы: нужно было решить, как отправлять изображения на Землю.
В 1958 году ещё не существовало ни факсов, ни цифровой фотографии, поэтому необходимые технологии пришлось изобретать с нуля.
После нескольких неудачных испытаний Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения (ВНИИТ) разработал для миссии специальную камеру, получившую название «Енисей-2». Это была просто гениальная факсимильная система, состоящая из обычной камеры, плёнка которой проявлялась на борту и впоследствии сканировалась фотометром для передачи на Землю.
Однако система была настолько сложной и настолько ненадёжной, что рассматривался вариант сбора плёнок в специальную капсулу, которая должна была затем отправлена на Землю.
Но от этого плана в итоге отказались из-за сильного увеличения массы и сложности миссии, которую этот подход мог повлечь за собой.
Камеру «Енисей-2» разработали П. Ф. Брацлавец и И. А. Росселевич из ВНИИТ, а систему обработки создал Юрий Липский из Государственного Астрономического института имени Павла Карловича Штернберга. Фотометр, ответственный за сканирование плёнки, был создан командой Евгения Богуславского из НИИ-885, и в нём впервые использовались транзисторы вместо электронных ламп, поставленные НПО «Светлана».
Одновременно с разработкой камеры «Енисей» ВНИИТ работал над системой «Селигер» для прямой передачи цифровых изображений и видео. Однако эта система, которая будет впоследствии использоваться на космическом корабле «Восток», находилась тогда в очень «сыром» виде, и не обеспечивала адекватного разрешения при фотографировании Луны.
Камера «Енисей» позволяла отправлять цифровые изображения в двух режимах: быстром и медленном. По этой причине для каждого режима были созданы две наземные системы приёма данных, получившие названия «Енисей-1» и «Енисей-2».
В медленном режиме время передачи каждого изображения составляло около 30 минут при скорости 1,25 строки в секунду. В быстром режиме изображение отправлялось за 15 секунд со скоростью 50 строк в секунду. Быстрый режим был задуман для расстояний не более 40 000 – 50 000 километров от Земли, тогда как медленный режим теоретически позволял передавать изображения с лунной орбиты.
Проект камеры «Енисей» был представлен в апреле 1958 года. К августу 1959 года уже было построено несколько лётных аппаратов и две наземные станции «Енисей»: одна на Камчатке, другая в Крыму. Камера «Енисей-2» из серии Е-2А была способна делать в общей сложности 40 изображений с помощью объектива 200 мм (f/5,6) и еще одного объектива 500 мм (f/9,5) на 35-мм плёнку.
На этапе разработки предполагалось, что в ходе полета зонд Е-2A будет вращаться вокруг продольной оси, чтобы стабилизировать направление движения, и гарантировать равномерную температуру обшивки космического аппарата. А когда зонд приступал к фотографированию, система наведения Раушенбаха должна была обеспечивать удержание нужного направления КА в сторону Луны, поскольку камера самостоятельно двигаться не могла.
Но была еще одна проблема. Обычная фотоплёнка не очень подходила для решения подобных задач из-за воздействия солнечного ветра и космических лучей. Чтобы избежать чрезмерного «шума» на изображениях, необходимо было использовать радиационно-стойкую фотоплёнку.
К сожалению, советская промышленность не выпускала плёнку такого типа, поэтому конструкторы системы «Енисей» решили использовать совершенно нетрадиционный источник этого материала.
По воспоминаниям инженеров, курировавших «Енисей», ВНИИТ имел доступ к радиационно-стойкой фотоплёнке, производимой… в США!
Как она оказалась среди участников советской космической программы – это просто невероятная история!
В середине 1950-х годов президент Эйзенхауэр разрешил ЦРУ реализовать «Проект Генетрикс». То есть шпионить за СССР с использованием воздушных шаров. Которые якобы были метеорологическими. И как бы случайно иногда залетали на территорию Советского Союза.
В целях реализации этого решения в период с января по февраль 1956 года с территории Европы было запущено 516 аэростатов, оснащённых специальными камерами. Из них только 54 были обнаружены и только 31 предоставил хоть какие-то полезные фотографии.
Какое-то количество воздушных шаров проекта «Генетрикс» оказались на советской территории. И на их борту был запас... радиационно-стойкой плёнки, которая в конечном итоге достигнет Луны!
Однако оставались нерешёнными и ещё некоторые вопросы. Помимо проблемы ориентации и фотоплёнки, оставалось решить вопрос с траекторией. Камера «Енисей» могла передавать фотографии с близкого расстояния на околоземной орбите, но с лунной орбиты она была не особо эффективна.
Группа учёных Академии наук СССР под руководством Мстислава Келдыша, используя компьютер Математического Института имени Стеклова, разработала маршрут, по которому зонд должен облететь Луну, а затем вернуться к Земле по максимально эффективной по солнечной энергетике и поддержанию устойчивой связи траектории.
Для этого оптимальным оказались два пусковых «окна»: одно в октябре 1959 года, другое в апреле 1960 года. В первом окне зонд должен был пролететь над Южным полюсом Луны, а во втором – приблизиться к нашему спутнику со стороны Северного.
4 октября 1959 года, всего через два года после запуска первого спутника, с космодрома Байконур с помощью лунной ракеты был запущен зонд Е-2А №1.
Это был первый зонд, запущенный во время октябрьского окна. Ракета отработала безупречно, выведя зонд на высокоэллиптическую орбиту с параметрами 48 280 х 468 300 километров и наклонением 55 градусов.
СССР объявил об успешном запуске, как только зонд направился к Луне. Тогда он был известен как Автоматическая Межпланетная Станция. И только годы спустя он будет задним числом назван «Луна-3».
Радиотелескоп Джодрелл-Бэнк зафиксировал сигнал зонда после того, как СССР обнародовал частоты, используемые для телеметрии.
6 октября в 14:16 UTC Е-2А АМС пролетела над Южным полюсом Луны на высоте 6200 километров. Лунная гравитация изменила её траекторию, которая должна была пройти над обратной стороной Луны.
7 октября сработала система наведения Раушенбаха и зонд начал поиск лунного диска. Камера «Енисей» была активирована на расстоянии 62,5 тысяч километров и проработала около 40 минут, всего сделав 29 фотографий. Последнее изображение было сделано на расстоянии 66 700 километров. Чтобы создать «систему координат» для изображений обратной стороны, руководители миссии планировали, что во время фотосессии будет видно только 70% «скрытой» стороны. Таким образом, оставшиеся 30% будут соответствовать видимому, легко узнаваемому «лицу» нашего спутника.
Телеметрия, полученная наземными пунктами управления, показала, что фотосессия состоялась. И изображения были проявлены. Но никто не знал, действительно ли сфотографировал ли зонд дальнюю сторону, или всего лишь черноту космоса.
Когда зонд снова начал вращаться вокруг своей оси, 7 октября была предпринята попытка отправить изображения в медленном режиме с лунной орбиты, но наземные станции получили изображение с таким большим количеством «шума», что оно оказалось абсолютно бесполезным.
На удалении 470 000 километров была предпринята попытка второго сеанса связи, которая также потерпела неудачу. Центр управления полётами решил подождать, пока зонд достигнет перигея, чтобы попытаться получить изображения еще раз. Проблема заключалась в том, что АМС «Луна-3» могла и не дожить до этого времени.
Начиная с 17 октября было предпринято четыре попытки передать изображение в быстром режиме, однако сигнал оказался слишком слабым для наземных станций. Наконец, 18 октября, когда космический аппарат максимально приблизился к Земле, была предпринята еще одна попытка отправить изображения. СССР объявил радиомолчание в районе станции Евпатория в Крыму, чтобы минимизировать радиошум.
Несколько советских военных кораблей отвечали за патрулирование вод Черного моря и обеспечение соблюдения необходимых мер. Благодаря такому решению удалось получить 17 изображений, хотя большинство из них были крайне размытыми.
В итоге СССР решил опубликовать только шесть из них, посчитав, что остальные были очень плохими и могли нанести ущерб престижу советской космической программы.
Любопытно, что самое первое изображение всё же было обработано и опубликовано Юрием Липским примерно через десять дней. На эти несколько дней Липский стал единственным человеком, который видел, как выглядела обратная сторона Луны...
Но размытые или нет, это всё же были первые изображения скрытой стороны нашего спутника. Человечеству удалось воплотить в жизнь свою долгожданную мечту, и успех СССР вызвал просто колоссальную реакцию в СМИ.
Оказалось, что обратная сторона Луны не покрыта темными морями, как видимая сторона. Были идентифицированы только несколько областей, которые были названы кратером Циолковского, Морем Москвы и Морем Мечты.
22 октября, всего через четыре дня после передачи изображений, Е-2А перестал выходить на связь. Зонд, теперь уже мёртвый, продолжит вращаться вокруг Земли по высокоэллиптической траектории, а 20 апреля 1960 года сгорел при входе в атмосферу Земли после совершения одиннадцати витков.
С момента его запуска прошло 207 суток.
В том же месяце Советский Союз попытался запустить два зонда Е-3, чтобы сфотографировать обратную сторону, воспользовавшись вторым окном запуска. Е-3 представляли собой зонды Е-2A с улучшенными камерами, которые должны были обеспечивать более чёткое изображение и первоначально были известны как Е-2Ф.
К сожалению, с ракетами «Восток» (8К72) 15 и 19 апреля произошли аварии, лишив советских инженеров и астрономов возможности получить более качественные изображения обратной стороны Луны.
СССР решил отказаться от серии зондов Е-3 и сконцентрироваться на других, более совершенных проектах. Лишь в июле 1965 года Советский Союз снова сфотографировал обратную сторону нашего спутника, на этот раз благодаря АМС «Зонд-3».
Но на этом приключения «Луны-3» не закончилась. Американцы были просто потрясены характеристиками зонда. И когда узнали, что СССР собирается отправить модель КА в Мексику, они не стали долго думать и разработали план его «захвата».
ЦРУ с разрешения правительства Мексики сумело перенаправить грузовик с моделью на специальный «склад». Там зонд разобрали и детально сфотографировали, после чего снова собрали.
К удивлению шпионов, это оказался не просто макет, а резервная модель Е-2А!
Хорошо, что у этой модели не было на борту фотоплёнки с воздушных шаров «Генетрикс». Иначе шпионы ЦРУ получили бы, как сейчас модно говорить, когнитивный диссонанс.
До сих пор неясно, знали ли тогда советские власти об этой операции, проведённой словно по сценарию голливудского фильма.
Десятилетия спустя методы цифровой обработки изображений показали нам, что фотографии «Луны-3» оказались не такими уж и плохими, как предполагалось первоначально.
Всем добра.
Понравился материал? Подписывайтесь. Здесь бывает интересно.
_________________________________________
Уважаемые читатели!
Познакомьтесь с нашим выбором на космическую тематику, и порадуйте близких замечательными подарками 🎁:
👇👇👇
Стартовый набор начинающего космонавта
«Реклама». ООО Яндекс, ИНН 7736207543
_________________________________________
Советуем почитать