60 лет назад, 7 октября 1959 года, советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые в истории смогла осуществить фотосъемку обратной стороны Луны. Это событие стало важным этапом в освоении околоземного пространства и подтвердило лидерство Советского Союза в космонавтике.
Для реализации миссии были задействованы лучшие умы, которые впервые реализовывали сложнейшие задачи. Снимки были сделаны на фотоаппарат, созданный на Красногорском механическом заводе, входящем сейчас в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех. Передача изображения на Землю стала возможна благодаря фототелевизионной системе, разработанной ленинградским НИИ телевидения, который сегодня входит в состав холдинга «Росэлектроника».
Ракета, управляемая «Чайкой»
Автоматическая межпланетная станция «Луна-3», или, как ее называли в советской прессе, «третья советская космическая ракета», была запущена 4 октября 1959 года ракетой-носителем «Восток-Л». Через три дня космический аппарат провел фотосессию темной стороны Луны и передал на Землю фотографии. Впервые в истории люди смогли увидеть ту часть поверхности естественного спутника, которая всегда скрыта от наших глаз, так как периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли практически совпадают.
В этом полете, как и во всех других полетах первых лет покорения космоса, многое было впервые. Миссия «Луны-3» стала возможной благодаря многолетнему труду сотен инженеров, разработавших ракету-носитель, разгонный блок межпланетной станции, уникальную фототелевизионную аппаратуру и автономную систему ориентации «Чайка», с помощью которой впервые в мире был на практике осуществлен гравитационный маневр.
В отличие от земных условий, в космосе нет внешней среды, в которой осуществляется движение. Не встречая никакого сопротивления, центр масс корабля может двигаться по заданной траектории бесконечно долго, а корпус корабля – беспорядочно вращаться вокруг него. В фильмах о космосе мы привыкли видеть картинку ровно идущего, устремленного носом к цели космического корабля, но в реальности именно так, кувыркаясь, и передвигаются в пространстве межпланетные станции.
Обычно это не составляет проблемы для бортовых исследований. Но «Луна-3» должна была сделать фотографии – а для этого ее следовало жестко зафиксировать. Именно эту задачу блестяще выполнил коллектив исследователей и инженеров ОКБ-1 под руководством Бориса Раушенбаха.
Автономная система ориентации «Чайка» включала солнечные и лунный световые датчики, гироскопические датчики углового вращения, электромеханический компьютер и реактивные микродвигатели ориентации, использующие в качестве топлива сжатый азот. «Луна-3» была первым в мире аппаратом, способным поддерживать ориентацию в космосе необходимый период времени.
Фотокарточки из космоса
Аппаратура для передачи изображения с космического аппарата была разработана в ленинградском НИИ телевидения. Ею стала космическая телевизионная система «Енисей».
Задачи по созданию системы ставил лично Сергей Королев. Первая задача заключалась в разработке оборудования, способного фотографировать обратную, невидимую сторону Луны и передавать изображение на Землю, вторая – в том, чтобы создать систему передачи с орбиты телевизионного изображения сначала животных, а затем и человека.
При подготовке к съемке темной стороны Луны специалисты по космической баллистике подсчитали, что даже с использованием специальной «подныривающей» траектории такая операция была возможна только один раз в год − в начале октября. Это определило сроки работы над космической камерой.
Первый вариант телесистемы «Енисей-1» был разработан всего за 4 месяца. Работа велась днем и ночью на огромном энтузиазме. «Енисей» был готов вовремя, но основное космическое оборудование сделать не успели, и запуск был отложен на год. За это время аппарат успели усовершенствовать до версии «Енисей-2». Получилась компактная и элегантная бортовая фототелекамера.
Как рассказывал один из главных разработчиков «Енисея» Петр Брацлавец, для космоса обычные, «земные» способы передачи сигнала оказались совершенно неприемлемыми. Для этого пришлось бы использовать гигантские источники энергии, которые бы в десятки раз превысили вес самой станции. Конструкторы были ограничены всего несколькими килограммами. «Обычный» сигнал, полученный от такого источника, был бы настолько незначительным, что он полностью исчез бы при земных и космических шумах.
Решение состояло в том, чтобы резко сузить полосу частот с замедлением построчной передачи изображения. Для системы космических камер «Енисей» были разработаны два режима: кадр за 10 секунд и для получения достаточно качественного изображения − кадр за 30 минут. И это было вполне приемлемо. Как говорил сам Брацлавец, «если человечество на протяжении тысячелетий не могло взглянуть на обратную сторону Луны, то полчаса можно и подождать».
Курьезы разработки
Другой серьезной проблемой стала фотохимическая часть задания. Отечественная пленка, которую использовали для аэрофотосъемки, не годилась для космоса, где требовалась гораздо большая чувствительность. И тогда Брацлавец с коллегой идут на риск, который мог стоить им если не жизни, то, совершенно точно, профессии: под видом советской фотопленки они используют в проекте американскую пленку нужного качества, добытую из сбитых шаров-разведчиков. Эта информация стала известна только после распада СССР.
Во время подготовки к полету тоже были курьезные и опасные моменты, о которых можно было рассказать только гораздо позже самих событий. Станция «Луна-3» собиралась на полигоне в большой спешке и с массой накладок – нужно было успеть запуститься 4 октября, иначе полет откладывался еще на год. Во время испытаний «Енисей» показал неисправность. Отремонтировать камеру за два часа взялся сам Брацлавец, а Королев лично приказал на это время поставить у дверей автоматчиков, чтобы никто не мешал работе. Понимая, что за отведенное время проблему не решить, конструктор заменяет основную камеру на резервную, поменяв шильдики с номерами. А кроме того, уже перед самым запуском Брацлавец успевает снять с объективов крышки, которые забыли убрать монтажники. Не сделай он этого, и весь полет прошел бы впустую.
«Луна-3» летит к Луне
7 октября 1959 года, спустя трое суток после успешного старта, станция «Луна-3» оказалась в заданной точке траектории. Обратная сторона Луны находилась прямо перед ней на расстоянии 65 200 километров, Солнце было позади, а Земля, свет которой мог помешать системе ориентации, оказалась далеко в стороне. Непосредственно перед съемкой «Чайка» придала станции кратковременное вращательное движение, чтобы солнечные лучи равномерно прогрели ее корпус и процессы химической обработки полученных снимков прошли без проблем, а в ходе самого фотографирования постоянно удерживала движущуюся станцию кормой к Солнцу.
В 6 часов 30 минут по московскому времени «Енисей» начал фотосъемку Луны. Фотографирование двумя аппаратами с разными объективами длилось 40 минут, после чего прямо на борту фотопленка была автоматически проявлена.
Положение автоматической межпланетной станции «Луна-3» при фотографировании обратной стороны Луны.
Фото: Российский государственный архив научно-технической документации
Станция наблюдения за ходом полета находилась в Крыму. Внимание к «Луне-3» было такое, что на территории полуострова во время сеанса связи выключались все устройства, которые могли создать помехи. На первый сеанс связи «Луна-3» не вышла, что вызвало большое волнение в команде. Дальше сильные шумы мешали принять информацию, и только 18 октября стабильный сигнал позволил передать первые 40 изображений обратной стороны Луны. 22 октября связь со станцией оборвалась.
Вся операция проходила в режиме строжайшей секретности. Простые граждане узнали об очередной победе советской космонавтики из новостей только 26 октября. На следующий день сенсационные фотографии обратной стороны Луны появились на первых страницах всей мировой прессы.
Лунный фотоаппарат из Красногорска
Сам фотоаппарат АФА-Е1, который снимал Луну, был изготовлен на Красногорском механическом заводе. Создание подобных аппаратов для инженеров КМЗ было в новинку. Нужно было придумать, как защитить пленку от радиационного излучения, сделать аппаратуру и иллюминатор приборного контейнера устойчивыми к воздействию условий космического пространства, о котором в то время было известно не так уж много. Были очень высокие требования по весогабаритным характеристикам и еще более жесткие – по срокам.
Вспоминает Владимир Шпачинский, ведущий исследователь проекта: «Незадолго до запуска, где-то на протяжении двух с половиной недель, мы, молодые инженеры научно-исследовательского отдела ЦКБ, в буквальном смысле не выходили из лаборатории Л. Кривовяза, где проходила экспериментальная отработка аппаратуры. Спали здесь же, прямо на столах. Короткое время на отдых, и снова брались за эксперименты. Мы не могли сорвать установленные сроки, так как понимали: это приведет к срыву космических сроков пуска, а значит, и всей программы полета в целом».
Разработка была завершена вовремя, были переданы все необходимые рекомендации. О дате запуска станции сотрудники КМЗ не знали. Но когда услышали сообщение по радио об успешном получении фотографий – радости не было предела. Фотоаппарат был удостоен Ленинской премии, сотрудники КБ и завода получили государственные награды. Разработка АФА-Е1 послужила отправной точкой для дальнейших исследований красногорского предприятия в космическом направлении.
Море Москвы на первом глобусе Луны
Несмотря на то что качество фотографий обратной стороны Луны было слабым, это была бесценная информация. Материалы съемки были переданы в пулковскую и харьковскую обсерватории, а также в Государственный астрономический институт. В результате дешифровки снимков было выявлено почти 500 новых деталей Луны. В 1960 году был издан «Атлас обратной стороны Луны», а затем – первый глобус Луны.
Благодаря тому, что Советский Союз первым смог провести съемку, наши ученые получили приоритет в наименовании открытых лунных объектов. Так на карте Луны появились горный хребет Советский, море Москвы, кратеры Курчатов, Лобачевский, Ломоносов, Циолковский, Менделеев и другие.
Система ориентации «Чайка» легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями, системы автоматического и ручного управления и стыковки пилотируемых космических аппаратов, а также бортовых цифровых ЭВМ серии «Салют». Система «Енисей» дала начало эпохе космического телевидения. Полет станции «Луна-3» подтвердил первенство Советского Союза в освоении космоса и ознаменовал новый этап в международной космической гонке.
