Точные прогнозы движения искусственных небесных тел, расчет их траекторий были бы невозможны без создания и использования измерительной и расчетной служб, применяющих сложный комплекс различных устройств. Определение параметров движения космических ракет необходимо было производить с большой точностью, соответствующей точности астрономических расчетов. Обычные, выработанные многолетней астрономической практикой приемы определения характеристик движения космических тел в данном случае не могли быть использованы. Действительно, основа наблюдательной астрономии — оптические измерения являются непригодными вследствие небольших размеров ракеты как объекта наблюдения, малой точности угловых измерений при ограниченном времени наблюдения и, наконец, малой надежности этих измерений, зависящих в большой степени от условий видимости и состояния земной атмосферы. Поэтому в измерительной службе космических ракет применяются радиотехнические средства измерений.
Для быстрого определения элементов траекторий советских космических ракет использовалась автоматически действующая электронная аппаратура. Данные измерений кодировались счетно-решающими устройствами, привязывались к астрономическому времени и в виде определенной последовательности импульсов поступали по линиям связи в центральный координационновычислительный центр. В этом центре поступающая информация с помощью электронных устройств автоматически декодировалась и записывалась на перфорированных картах, которые в дальнейшем вводились в электронные вычислительные машины. По данным измерений, поступавшим с различных измерительных пунктов, вычислительные машины производили расчет начальных условий движения ракеты и целеуказаний измерительным пунктам. Данные, выдаваемые вычислительными машинами, получались в результате решения ими уравнений, описывающих совместное движение Солнца, Земли, Луны и автоматической межпланетной станции.
Для координации работы измерительных средств по времени и привязки результатов измерений к единому времени использовалась служба единого времени.
Все измерительные пункты были объединены системой специальной связи, обеспечивающей оперативную передачу данных измерений в вычислительный центр и целеуказаний на измерительные пункты.
Как фотографировалась невидимая сторона луны
Одной из сложнейших задач, которую необходимо было решить для получения уникальных фотографий Луны, являлось обеспечение соответствующей ориентации межпланетной автоматической станции в космическом пространстве. Автоматическая межпланетная станция после отделения последней ступени ракеты произвольно вращалась вокруг своего центра тяжести. Совершенно ясно, что сфотографировать Луну даже 1 раз, не говоря уже о целой серии фотографий, при таком вращении невозможно.
Как же можно обеспечить необходимую ориентацию межпланетной станции?
Известны различные способы ориентации космического летательного аппарата относительно Земли, Солнца, Луны и других небесных тел.
Угловая ориентация космического летательного аппарата может быть осуществлена, во-первых, с помощью нескольких маленьких реактивных двигателей с различным направлением газовых струй. Включая определенную группу ©тих двигателей, можно изменять ориентацию аппарата. Изменить ориентацию космического летательного аппарата можно также, повернув на небольшой угол камеру сгорания.
Другой способ изменения ориентации космического летательного аппарата состоит в использовании вращающихся маховиков, располагаемых на его осях. Применять маховые массы для управления положением межпланетной станции предложил К. Э. Циолковский. Принцип действия маховых масс основан на законе механики, который гласит, что если на систему не действуют внешние силы, то момент количества движения системы тел остается постоянным. Моментом количества движения космического аппарата называется произведение его момента инерции[1] на угловую абсолютную скорость, т. е. скорость относительно неподвижного «мирового пространства». Если мы каким-либо способом начнем вращать маховую массу с постоянной скоростью, то межпланетная станция начнет вращаться в другую сторону с определенной скоростью. Для ориентировки межпланетной станции по одной из трех осей в ее корпусе на двух других взаимно-перпендикулярных осях необходимо поместить по маховику, которые будут вращаться двигателями с определенными угловыми скоростями. Используя такую систему маховиков, можно остановить вращение корпуса межпланетной станции в безвоздушном пространстве и осуществить угловую ориентацию ее относительно небесных тел.
1
Момент инерции тела относительно какой-либо оси вращения выражается произведением массы тела на квадрат расстояния тела от этой оси.