Как были получены первые фотографии обратной стороны Луны

И вот труженики науки и техники нашей страны в 1959 г. впервые в мире получили на Земле фотографии обратной стороны Луны – невидимой с Земли.

Как же это происходило?

Если 4 октября 1957 г., день запуска Первого искусственного спутника Земли, был выбран в известной мере случайно, по мере готовности пуска, то этого нельзя сказать про запуск АМС «Луна-3», который состоялся через два года и тоже 4 октября. Фотографирование обратной стороны Луны на тогдашнем уровне развития космической техники возможно было только при запуске в определенный день и час – один раз за месяц (вернее, за «лунные сутки»). И запуск АМС «Луна-3» оказался удачным во всех отношениях, а именно:

1. Не было предварительных запусков станций с ТВ-аппаратурой.

2. Старт прошел в намеченное время.

3. АМС «Луна-3» вышла на расчетную траекторию, а это было очень важно, так как корректировать траектории полетов мы тогда еще не умели.

4. Комплекты бортовой и наземной аппаратуры, которые обеспечивали выполнение программы полета, сработали в основном успешно.

Комплекс ТВ-аппаратуры для получения на Земле фотографий обратной стороны Луны имел название «Енисей» и включал в себя:

а) бортовую фототелевизионную камеру, которая могла работать в двух режимах: «медленном» и «быстром»;

б) два типа наземной приемной аппаратуры: «Енисей-I» для «быстрого» режима передачи и «Енисей-II» – для «медленного».

В «медленном» режиме работы ТВ-комплекса длительность строки равнялась 1.25 сек, время передачи кадра – около 30 мин. Потенциальная разрешающая способность – 1000 элементов в строке. Этот режим приема на аппаратуру «Енисей-II» был предусмотрен при больших удалениях АМС от Земли.

В «быстром» режиме частота строчной развертки составляла 50 Гц, время передачи полного кадра (на пленке) – 15 сек. На этот режим камера переключалась при подлете АМС к Земле на достаточно близкое расстояние – 40000–50000 км. Соответственно работали комплекты приемной аппаратуры «Енисей-I».

Хотя техническое задание на разработку было согласовано и утверждено только в апреле 1958 г., созданием аппаратуры ТВ-комплекса «Енисей» специалисты ВНИИ телевидения занялись еще в конце 1957 г., и к лету 1959 г. было изготовлено необходимое количество комплектов бортовой и наземной (приемной) аппаратуры. Приемные комплексы «Енисей-I» и «Енисей-II» изготавливались как в стационарном, так и в автомобильном вариантах.

Для приема ТВ-сигнала с АМС были выделены и оснащены соответствующей аппаратурой два НИПа (наземных измерительных пункта): один, основной, в Крыму (на базе Крымской обсерватории в Симеизе), другой – на Камчатке.

Приемная ТВ-аппаратура (парами, «Енисей-I» + «Енисей-II») была распределена следующим образом:

• стационарные (самые лучшие в части отладки) ТВ-комплексы были отправлены на сопряжение с радиокомплексом АМС в фирму М.С.Рязанского (головного разработчика радиокомплекса АМС «Луна-3»), затем в фирму С.П.Королева – создателя ракетной системы, при помощи которой был осуществлен запуск АМС, а также и самой АМС «Луна-3», а потом на космодром Байконур;

• автомобильные варианты своим ходом направлены на крымский НИП;

• приемная аппаратура на камчатский НИП была доставлена самолетами вместе с группой специалистов, которые провели монтаж, отладку, сопряжение ТВ-комплексов с другими радиосредствами, а также эксплуатацию приемных ТВ-комплексов во время работы с АМС.

Итак, в ночь с 3 на 4 октября 1959 г. ракетной системой «Восток» был произведен запуск АМС «Луна-3», а 7 октября она достигла района Луны. Тогда (впервые в космической технике) была проведена ориентация АМС по опорным объектам – по Солнцу и, естественно, по Луне. После этого ориентация АМС поддерживалась автоматически в течение всего времени фотографирования.

Затем на борт АМС была подана соответствующая команда – и в 06:30 по московскому времени фототелевизионная камера «Енисей» начала съемку невидимой с Земли стороны Луны. Время запуска АМС, траектория полета, время съемки были рассчитаны таким образом, чтобы на фотографиях была зафиксирована некоторая часть видимой с Земли поверхности нашей спутницы. Это необходимое условие для «привязки» объектов лунной поверхности.

Фотографирование производилось с выдержками 1/200, 1/400, 1/600 и 1/800 с в течение 40 мин входившим в состав бортовой передающей камеры фотоаппаратом с двумя объективами, которые имели фокусные расстояния Р = 200 мм и Р = 500 мм. Расстояние от центра Луны при этом было 65200-68400 км.

Фотопленка марки АШ История примененной в камере «Енисей» фотопленки типа АШ шириной 35 мм достаточно забавна. По свидетельству заместителя главного конструктора темы «Енисей» П.Ф.Брацлавца и ведущего инженера по бортовой камере Ю.П.Лагутина, наша промышленность к тому времени еще не освоила производство фотопленки, удовлетворявшей всем требованиям заказа «Енисей». Но выручил «господин случай». Во второй половине 50-х годов США стали использовать в разведывательных целях воздушные шары. Возможность их применения для разведки основывалась на особенностях воздушных течений над нашей страной – постоянных перемещений воздушных масс с запада на восток. Шары, снабженные специальной фотоаппаратурой, запускались с военных баз США в странах Западной Европы и, несомые воздушными течениями, появлялись над СССР, фотографируя территорию нашей страны по пути движения. Таких шаров запускалось много. Они создавали угрозу полетам самолетов. Сбито этих злополучных «шариков» было тоже немало. Некоторое количество фотопленки с этих шаров-шпионов оказалось в академии имени А.Ф.Можайского, с которой сотрудничал ВНИИ телевидения. После исследования упомянутой фотопленки оказалось, что она по своим параметрам пригодна для использования в бортовой аппаратуре «Енисей». Тогда было принято, втайне от высокого начальства, решение разрезать ее на требуемый размер, отперфорировать и применить для фотографирования невидимой стороны Луны. Отсюда становится понятным несколько озорное обозначение типа фотопленки АШ – «американские шарики».

После окончания съемки бортовая фототелевизионная камера «Енисей» автоматически осуществила проявку экспонированной пленки, которая после этого была перемотана в специальный накопитель.

Наконец принятый с борта АМС телеметрический сигнал показал, что фототелевизионная камера «Енисей» сработала. Но есть что-нибудь на пленке или нет, пока было не ясно. И вот принимается решение о включении аппаратуры АМС на передачу ТВ-сигнала. Началась передача сигнала изображения штриховой миры, впечатанной на фотопленку еще на Земле. Эти два события – начало работы бортовой передающей камеры «Енисей» и передача тест-строки – ознаменовали рождение космического телевидения.

Сразу же после запуска АМС «Луна-3» С.П.Королев, М.В.Келдыш, Б.Е.Черток и другие заместители и помощники С.П. Королева, главные конструкторы систем ракеты-носителя и АМС, в том числе Е.Я.Богуславский, главный конструктор ТВ-комплекса «Енисей» И.Л. Валик и другие прилетели на крымский НИП. Включение бортовой аппаратуры АМС производилось непосредственно оттуда же в удобное по условиям приема сигнала на НИПе время. Работе с АМС было уделено такое внимание, что, по словам участников этих работ на крымском НИПе, на время сеансов связи с АМС в Крыму выключались все радиоизлучающие средства, вплоть до прекращения движения автотранспорта в районе Симеиза, где на горе Кошка находился НИП.

Окрыленное первыми успехами начальство приняло решение о включении лентопротяжного устройства (ЛПУ) бортовой камеры «Енисей». Но поскольку штрихи миры были впечатаны параллельно движению фотопленки, сразу нельзя было сказать, работает ли лентопротяжка камеры и есть ли что-нибудь на пленке.

И только когда на экранах мониторов (видеоконтрольное устройство, ВКУ) в «шумах»¹ появилось пятно – фото Луны, заснятой с Земли, впечатанное на бортовую фотопленку в качестве теста, – у всех «заинтересованных» лиц вырвался вздох облегчения.

Отметим здесь, что принимаемый с «Луны-3» на Крымском НИПе ТВ-сигнал одновременно:

• записывался на магнитофон;

• записывался на 35-мм кинопленку двумя фоторегистрирующими устройствами (ФРУ) приемного комплекса «Енисей-II»;

• воспроизводился на экранах мониторов, входивших в состав комплекса «Енисей-II». Эти ВКУ имели электронно-лучевые трубки с «памятью» типа скиатрон (10ЛМ2Г);

• воспроизводился на электрохимической бумаге аппаратом открытой записи.

И вот во время очередного сеанса связи с АМС фиолетовая точка на экране ВКУ начала строчка за строчкой (длительность строки – 1.25 сек) выписывать первое изображение лунной поверхности. В этот момент АМС находилась на расстоянии около 470000 км от Земли (что было зафиксировано в «Книге рекордов Гиннесса»). И хотя этот и последующие кадры принимались из космоса в «шумах», восторгу не было границ.

По косвенному свидетельству Б.А.Покровского и О.Г.Ивановского², прямо на крымском НИПе была обработана кинопленка, полученная с ФРУ приемного комплекса «Енисей-II».

Вообще-то нам, «представителям промышленности» и персоналу НИПов, было категорически запрещено (как при работе с АМС «Луна-3», так и в дальнейшем – вплоть до запуска «Метеора») проявлять «боевые» пленки с ФРУ приемных ТВ-комплексов на НИПах. Надо думать, что такая «вольность» в обращении с «боевой» пленкой, как проявление прямо на НИПе, была допущена по указанию Главного (по существу, а не по табели о рангах – Генерального!) конструктора С.П.Королева.

На камчатском НИПе после монтажа, отладки и сопряжения с другими средствами обеспечения работы с АМС «Луна-3» начиная со второго сеанса связи также велся прием ТВ-сигнала.

Фотокамерв «Енисей»

По мере приближения АМС к Земле контрастность принимаемых изображений увеличивалась и качество «картинки» улучшалось.

В связи с ограниченными энергоресурсами АМС «Луна-3», а также по условиям приема информации с нее, сеансы связи с АМС проводились, как правило, один раз в сутки. Однажды, после приема одного из кадров, а это было 18 октября, по громкоговорящей связи НИПа объявили, что на АМС будет включен «быстрый» режим. (В это время АМС подлетела достаточно близко к Земле – на 40000–50000 км.) Мы торопливо включаем и готовим к работе приемный комплекс «Енисей-I». Проходят несколько секунд... И на экранах мониторов³ (длительность кадра на экране – 10 сек) замелькали один за другим «шарики» – изображения обратной стороны Луны. Восхищение наших специалистов и многочисленных «зрителей», несмотря на все запреты до отказа набившихся в небольшое помещение «станции», невозможно описать. «Картинки» на экранах ВКУ были хорошей контрастности и с малыми «шумами». Но это удовольствие длилось недолго. При подлете «Луны-3» к радиогоризонту камчатского НИПа на борт АМС была подана команда на выключение бортового радиокомплекса – и АМС ушла в тень Земли.

¹ Паразитный сигнал, который выражается в хаотически расположенных точках на экранах ВКУ и кинопленке в фоторегистрирующих устройствах.

² Б.А.Покровский – специалист командно-измерительного комплекса.

О.Г.Ивановский – в описываемое время один из ведущих конструкторов ОКБ С.П.Королева

³Разработаны на электронно-лучевых трубках с послесвечением типа 23 ЛМ.

На камчатском НИПе, так же как и на крымском, изображение обратной стороны Луны можно было наблюдать на экранах мониторов, и, кроме того, оно фиксировалось на кинопленку ФРУ приемных комплексов «Енисей-II» (или в «быстром» режиме – «Енисей-I»). После окончания всех сеансов связи выяснялось, что у «хозяев» – фирмы М.С.Рязанского – ТВ-сигнал записывался, так же как и на Крымском НИПе, на магнитофон, но воспроизвести записанный сигнал не удалось! Если бы мы знали об этом виде регистрации перед началом работ с «Луной-3», то предложили бы «хозяевам» произвести совместную отладку этой аппаратуры.

После получения первых 3–4 снимков лунной поверхности кинопленки, экспонированные на ФРУ комплекса «Енисей-II», были с крымского НИПа нарочным отправлены в Москву и после некоторой ретуши 27 октября 1959 г. опубликованы в печати («Известия» №255 (13182)). Все пленки с ФРУ приемных комплексов «Енисей-I» и «Енисей-II» были переданы в Пулковскую обсерваторию для изучения и стали первичным документом для составления Атласа обратной стороны Луны.

Когда АМС «Луна-3» ушла в тень Земли, часть специалистов получила разрешение покинуть НИП, но основной состав бригад был оставлен для продолжения работ с АМС после выхода ее из тени Земли. Увы, в назначенное время «Луна-3» не подавала признаков жизни, с борта не удавалось принять не только ТВ-сигнал, но и телеметрию. Самая вероятная причина – выход из строя передатчика или источников энергии. По данным специалистов, АМС просуществовала еще несколько месяцев и сделала 11 витков по своей орбите.

Несколько слов о подробностях приема ТВ-сигнала
Необходимо лишний раз обратить внимание на то, что во время сеансов связи с «Луной-3» ТВ-сигнал фиксировался одновременно в «медленном» режиме всеми упомянутыми ранее видами регистрации (на крымском НИПе четырьмя, на камчатском тремя), а в «быстром» режиме – только одним способом, ФРУ приемных комплексов «Енисей-I». Но основным видом было все-таки экспонирование кинопленки на ФРУ приемных комплексов «Енисей», так как только в этом случае можно получить полутоновое изображение.

Перед заправкой в ФРУ кинопленка тщательно маркировалась. По окончании каждого сеанса связи с АМС на конец экспонированной кинопленки также наносилась соответствующая маркировка, а затем персонал НИПа изымал кинопленку из кассет ФРУ и в установленном порядке отправлял в Москву для проявки и изучения. Как уже говорилось, проявлять «боевые» пленки с ТВ-комплексов на НИПах запрещалось.

Магнитная запись ТВ-сигналов, имеющая большие преимущества перед другими видами регистрации, в конце концов все равно требует воспроизведения на мониторе или записи на кино- или фотопленку.

При разработке приемных комплексов «Енисей-II» мыслилось, что одним из видов фиксации передаваемого ТВ-изображения обратной стороны Луны должно быть сохранение наилучших кадров на экранах скиатронов или даже фотографирование изображения с экранов этих ЭЛТ обычными фотоаппаратами. В этом случае оператор мог отключить автоматику управления работой монитора¹ тумблером на лицевой панели ВКУ.

¹Для воспроизведения очередного кадра должна была быть произведена подготовка экрана скиатрона 10ЛМ2Г, заключавшаяся в «стирании» предыдущего кадра путем нагревания и последующего охлаждения экрана этой ЭЛТ. Специальная «печка» и вентилятор были встроены в само ВКУ. Управление этим процессом производилось автоматикой.

Однако практически мониторами приемного комплекса «Енисей-II» пользовались лишь для целей фазирования и контроля качества изображения, т.е. по прямому назначению.

Что же касается аппаратов открытой записи с получением изображения на электрохимической бумаге, то их преимущество перед мониторами на скиатронах было невелико. Оно состояло в том, что «картинка» там воспроизводилась в несколько увеличенном размере и аппараты открытой записи позволяли видеть изображение одновременно большему кругу наблюдателей. Качество изображения, однако, было низким.

Позже, обмениваясь информацией с упоминавшимся уже ведущим инженером по бортовому «Енисею» Ю.П.Лагутиным, мы пришли к выводу о том, что, несмотря на сравнительно большое количество кадров с изображением обратной стороны Луны, полученных во время сеансов связи с «Луной-3», фотопленка, заправленная в бортовую камеру, была «прокручена» не до конца. А жаль!

После описанных выше событий было произведено еще два запуска АМС с той же целью, что и «Луна-3», но оба они были неудачными. Имевшиеся в наличии «летные» комплекты бортовой ТВ-аппаратуры были израсходованы.

Так была закончена часть темы «Е-2» отечественной лунной программы – фотографирование обратной стороны Луны. Окончанием темы «Е-2» был успешный запуск КА «Зонд-3», который произвел фотографирование части поверхности Луны, незаснятой ранее АМС «Луна-3».

Первый снимок обратной стороны Луны