На тех витках орбиты, где не происходит тесное сближение с Луной, Луна тем не менее оказывает некоторое воздействие на движение станции. Хотя сила притяжения Луны в этом случае весьма мала, однако, действуя на значительном числе витков траектории, притяжение Луны оказывает заметное влияние на движение автоматической станции, вызывая уменьшение высот перигея и времени существования станции на орбите.
Картина движения автоматической межпланетной станции под влиянием одновременно действующих сил тяготения Земли, Луны и Солнца весьма сложна. Характер прохождения вблизи Луны при первом сближении является определяющим для дальнейшего движения межпланетной станции.
Так как никакой коррекции движения межпланетной станции в путине производится и весь полет ее определяется в конечном счете параметрами движения в конце участка разгона (в основном величиной и направлением скорости), то ясно, что реализация описанной выше траектории космической станции возможна лишь при чрезвычайно совершенной системе управления ракетой-носителем на участке разгона.
Расчеты показывают, что при отклонении от заданной точки прохождения станции через картинную плоскость на тысячу километров минимальное расстояние между Землей и станцией при ее возвращении будет менятьсяна5-10 тысяч километров, а время наибольшего сближения с Землей — на 10-14 часов. Картинной плоскостью в данном случае названа плоскость, проходящая через центр Луны перпендикулярно линии Земля — Луна.
Для того чтобы предельное отклонение минимального расстояния между Землей и станцией не превышало 20 тысяч километров, необходимо потребовать такой точности управления на участке выведения ракеты, которая обеспечивает отклонение точки пересечения картинной плоскости не более 3000 километров. На первый взгляд это условие, предъявляемое к системе управления ракетой, кажется более легким по сравнению с условиями, диктуемыми задачей попадания в Луну, так как для обеспечения попадания предельное отклонение ракеты от точки прицеливания или расчетной точки прохождения картинной плоскости не должно превышать радиуса Луны, то есть должно быть примерно вдвое меньше, чем 3000 километров. Однако в случае движения станции по облетной траектории ошибки выведения ракеты влияют на отклонение точки пересечения картинной плоскости значительно больше, чем для попадающего варианта, реализованного второй космической ракетой.
Действительно, как сообщалось, отклонение скорости выведения ракеты на участок свободного полета на один метр в секунду при варианте попадания в Луну приводит к отклонению точки пересечения картинной плоскости на 250 километров, а в случае варианта запуска с облетом Луны это отклонение будет равным 750 километрам, то есть в три раза больше. Только из сопоставления этих цифр видно, что реализация заданного варианта облетной траектории предъявляет не менее, а даже более жесткие требования к точности системы управления ракетой, чем в варианте попадания.
Как было сказано, при прохождении межпланетной станции вблизи Луны траектория станции претерпевает сильное возмущение, которое заставляет изменить первоначальное направление движения, обусловив возвращение станции к Земле со стороны северного полушария. Это же возмущающее действие Луны существенно усиливает влияние отклонений параметров движения в конце участка разгона от их расчетных значений на характер движения станции при ее возвращении к Земле после облета Луны. Поэтому даже небольшие ошибки определения этих параметров приводят к весьма существенным ошибкам расчета характеристик движения межпланетной станции при ее возвращении к Земле.
Вместе с тем для осуществления надежной радиосвязи межпланетной станции с земными наблюдательными пунктами нужно достаточно точно знать изменение с течением времени характеристик движения станции. Это необходимо для того, чтобы производить с требуемой точностью расчет целеуказаний измерительным пунктам и определять моменты включения на излучение бортовых передающих устройств. Это обстоятельство требует систематического измерения траектории межпланетной станции, обработки данных и уточнения характеристик движения станции как до подхода к Луне, так и после ее облета. Влияние Солнца и Луны на эволюцию орбиты межпланетной станции и в процессе ее дальнейшего полета также требует постоянного измерения и уточнения характеристик движения станции.
Изложенные обстоятельства предъявляют серьезные требования к работе автоматического измерительного комплекса, предназначенного для измерения параметров траектории межпланетной станции, расчета прогноза ее движения, расчета целеуказаний измерительным и наблюдательным пунктам, расчета времени включения бортовых передающих устройств межпланетной станции в течение всего полета вокруг Земли.
В состав комплекса входят радиотехнические станции измерения дальности, угловых параметров и радиальной скорости движения объекта, станции приема телеметрической информации, автоматические линии связи измерительных пунктов с координационным вычислительным центром, который в свою очередь связан с наземными пунктами, подающими команды на включение бортовых передающих устройств автоматической межпланетной станции.
Командная радиолиния позволяет производить включение радиотехнических средств станции в определенные интервалы времени, соответствующие наилучшим условиям радиосвязи бортовой аппаратуры с наземными пунктами, расположенными на территории Советского Союза. Выбор длительности и времени включения радиосвязи со станцией производится из условия обеспечения накапливания необходимой информации для уточнения характеристик и прогноза движения межпланетной станции, а также из условия сохранения баланса энергетики бортовых устройств.
Проведенная в настоящее время предварительная обработка результатов траекторных измерений показала, что автоматическая межпланетная станция будет двигаться по своей орбите до апреля 1960 года и совершит при этом 11-12 оборотов вокруг Земли.
Фотографирование и передача изображения
При разработке комплекса средств для фотосъемки и передачи изображения невидимой стороны Луны с автоматической межпланетной станции была успешно решена задача создания фототелевизионной системы для получения качественного полутонового изображения и передачи его на расстояния, измеряемые сотнями тысяч километров.
При этом был разрешен ряд сложных научно-технических проблем.
Во время фотографирования система ориентации обеспечила такое положение автоматической станции, при котором в поле зрения съемочных объективов находился лунный диск.
Конструктивное выполнение фототелевизионной аппаратуры обеспечило ее работоспособность в сложных условиях космического полета; была обеспечена сохранность фотоматериалов в условиях вредного воздействия космических излучений, нормальная работа блока обработки фотоматериалов и других блоков аппаратуры в условиях невесомости.
Для сверхдальней передачи изображений при весьма небольшой мощности радиопередатчика применена скорость передачи изображения в десятки тысяч раз более медленная, чем скорость передачи обычных вещательных телевизионных центров.
При первом фотографировании обратной стороны Луны целесообразно было снять возможно большую часть ее неизвестной поверхности. Это привело к необходимости фотографирования полностью освещенного диска, контрастность которого всегда значительно ниже, чем при боковом освещении, создающем тени от деталей рельефа. Для лучшей передачи малоконтрастного снимка в фототелевизионной аппаратуре применена автоматическая регулировка яркости просвечивающей трубки. Для надежной бесподстроечной работы комплекса аппаратуры в переменных режимах были применены принципы саморегулирующихся схем. Согласование и управление работой всех звеньев, включая электронные схемы, оптические, механические и фотохимические устройства, осуществлялось специальной системой автоматики и программирования.
Фототелевизионная аппаратура, установленная на межпланетной станции, содержит следующие основные устройства. Фотоаппарат с двумя объективами с фокусными расстояниями 200 и 500 миллиметров, с помощью которых производилась одновременно съемка в двух различных масштабах. Объектив с фокусным расстоянием 200 миллиметров давал изображение диска, полностью вписывающееся в кадр. Крупномасштабное изображение, даваемое объективом с фокусным расстоянием 500 миллиметров, выходило за пределы кадра и давало более детальное изображение части лунного диска.
