Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику

Обзорное телевизионное устройство АЛС:

1— видикон; 2— затвор; 3— потенциометр диафрагмы; 4— потенциометр фокусного расстояния; 5— объектив с переменным фокусным расстоянием; 6— мотор установки зеркала по азимуту; 7— козырек; 8— зеркало; 9— мотор установки зеркала по углу места; 10— турель со сменными фильтрами; 11— радиоэлектронные устройства; 12— кабели

2 января 1959 года была запущена первая советская АЛС «Луна-1», которая впервые в истории достигла второй космической скорости и навсегда покинула поле земного тяготения. В окололунном пространстве она выполнила обширную программу научных исследований и по радио сообщила результаты на Землю. Менее чем через год, в сентябре 1959 года, АЛС «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны, доставив туда вымпел с Гербом Советского Союза. Вслед за этим, в октябре того же года, АЛС «Луна-3» облетела Луну, сфотографировала обратную, невидимую с Земли сторону Луны и изображение передала по радио на Землю. Так человечество впервые получило возможность увидеть обратную сторону Луны.

18 июня 1965 года был осуществлен запуск многоступенчатой ракеты с автоматической станцией «Зонд-3». Она сфотографировала ту часть невидимой с Земли стороны Луны, которая осталась неохваченной при съемке 1959 года. Полученные снимки передавались на Землю не сразу, а спустя почти девять суток после съемки, когда расстояние до станции составляло около 2,2 млн. км. При этом отрабатывалась система передачи изображений на большие расстояния. Передача осуществлялась с малой скоростью, причем каждый кадр для большей достоверности передавался многократно. Передача одного кадра занимала 34 мин при числе строк разложения 1100. Каждая строка содержала 860 элементов изображения; таким образом, общее число элементов в кадре составляло около миллиона. Малая скорость передачи позволила резко сузить полосу частот радиоканала и тем самым увеличить отношение сигнал-шум на выходе наземного приемного устройства, что и обеспечило высокое качество изображения.

Первую мягкую посадку на поверхность Луны осуществила АЛС «Луна-9», запущенная 31 января 1966 года. Радиоэлектронные системы станции обеспечили прием команд и передачу телеметрической информации, измерение параметров движения ракеты-носителя, разгонного блока и самой станции на всех этапах полета, включающих вывод на орбиту ИСЗ, разгон в сторону Луны и торможение перед посадкой в заранее намеченной равнинной части Океана Бурь. На расстоянии 75 км от поверхности Луны по команде бортового радиовысотомера была включена тормозная двигательная ракетная установка. Автоматическая лунная станция с ювелирной точностью опустилась па поверхность, и через 250 с после посадки раскрылись антенны для передачи на Землю научной информации. Радиопередачи велись на частоте 183,538 МГц. Через некоторое время заработали телевизионные камеры и началась передача изображений поверхности в районе посадки.

Образцы лунного грунта доставила на Землю АЛС «Луна-16», а следующая АЛС, «Луна-17», отправила в путешествие по поверхности Луны первый в истории самодвижущийся исследовательский аппарат «Луноход-1». Произошло это 17 ноября 1970 года. Аппарат представлял собой восьмиколесную тележку с установленным на ней контейнером, содержащим научную аппаратуру, телекамеры, антенны, двигатели, энергетическую установку и прочее оборудование.

«Луноход-1» управлялся радиокомандами с Земли. Он передавал на наземный пункт управления телевизионные изображения поверхности, по которой двигался. Операторы, сидя в удобных креслах за пультом управления, порой забывали, что управляемый ими объект находится на громадном расстоянии в 380 тыс. км настолько чутко он реагировал на команды. К радиоэлектронной аппаратуре «Лунохода» предъявлялись особые требования: возможно меньшие масса и габаритные размеры, малое энергопотребление, стабильность параметров в широком диапазоне температур, при воздействии вибрации и ускорений, а также высокая надежность. Надежность и ресурс аппаратуры оказались настолько высокими, что «Луноход» проработал значительно дольше предполагаемого срока.

Автоматические межпланетные станции посылаются не только к Луне, но и к другим планетам Солнечной системы. Первый межпланетный полет АМС «Венера-1» происходил в то же самое время, когда в космос поднялся первый космонавт планеты Ю. А. Гагарин. Дата его полета, 12 апреля 1961 года, теперь отмечается как День космонавтики. Осенью следующего года отправилась в полет АМС «Марс-1». Эти АМС на входили в атмосферу планет. Облетая планету по вытянутой траектории, они передавали на Землю телевизионные изображения и показания приборов (магнитометров, детекторов, микрометеоритов, счетчиков частиц и т. д.). Так было положено начало комплексному исследованию планет Солнечной системы аппаратами, посланными людьми.

Трудности организации радиомоста АМС-Центр управления полетом огромны. Только задержка радиосигнала на пути к Марсу достигает 10 мин. Попробуйте, зная скорость распространения радиоволн (3·10 8м/с), оценить длину радиотрассы!

Но расстояния в сотни миллионов километров — не препятствие для современной техники радиосвязи… да и не только радиосвязи. Прежде чем послать, например, к Венере АМС, необходимо очень точно определить параметры орбиты планеты и расстояние до нее. Эти вопросы были решены при радиолокации Венеры наземным радиолокатором, созданным Институтом радиотехники и электроники АН СССР совместно с рядом других организаций. Работы проводились под руководством вице-президента АН СССР В. А. Котельникова (его именем названа уже известная читателю теорема). Планетный радиолокатор был размещен в Крыму, на базе Центра дальней космической связи, где имелась эффективная антенная система. Она была выполнена из восьми связанных в общую конструкцию параболических зеркал. Но даже при такой большой площади антенны отраженный от Венеры сигнал оказывается чрезвычайно слабым: его уровень значительно ниже уровня собственных шумов приемника. Для выделения сигнала использовалась достаточно сложная обработка смеси сигнала и шума на ЭВМ.

В последующие годы для целей дальней космической связи, радиолокации планет и радиоастрономических исследований были построены еще более мощные антенные сооружения. Впечатляет, например, полноповоротная параболическая антенна диаметром 75 м, установленная в Подмосковье. Планетный радиолокатор позволил измерить расстояние до Венеры (около ста миллионов километров) с точностью в несколько сотен метров! Это позволило в 10000 раз уменьшить ошибку в определении астрономической единицы — среднего расстояния от Земли до Солнца. Без такого уточнения был бы невозможным вывод АМС на околовенерианскую орбиту и доставка спускаемых аппаратов в заданный район поверхности планеты.