«Техника-молодежи» 1979 №8, с.38-39

В 1961 году в конструкторском бюро Сергея Павловича Королева началась проектная разработка первого советского искусственного спутника — активного ретранслятора «Молния-1» для создания с его помощью экспериментальной линии дальней радиосвязи между Москвой и Владивостоком.

Построенная к этому времени мощная ракета-носитель с ракетным блоком, запускавшимся в невесомости, позволяла вывести космический объект на высокую околоземную орбиту, что имеет определяющее значение именно для спутника связи. Уже был накоплен и некоторый опыт создания систем дальней космической связи при запусках АМС серии «Луна» и «Венера-1».

Первоначально проектанты решили создать экспериментальный аппарат, провести с его помощью эксперименты по исследованию распространения радиоволн, а затем уже переходить к созданию спутников связи. Эти осторожные предложения были представлены С. П. Королеву и... забракованы. Замечания сводились к следующему: разрабатывать надо не спутники-эксперименты, а сразу такие, на основе которых можно было бы построить систему связи по всей территории Советского Союза; ресурс такого спутника на первых порах должен быть не меньше 6— 9 месяцев.

После дополнительных исследований в 1962 году предложения по созданию спутника были сформулированы уже иначе. Наряду с конкретными предложениями по конструкции там говорилось:

«На базе спутников связи типа «Молния-1» в будущем возможно создание эксплуатационной системы радиосвязи по территории Советского Союза и со странами северного полушария. Такая система в сочетании с местными радиорелейными линиями сможет обеспечить передачу телевизионных программ Центрального телевидения во все основные районы СССР».

Забегая немного вперед, скажем, что первый запуск «Молнии-1» состоялся 23 апреля 1965 года, а официальное открытие телевизионной сети «Орбита» с использованием спутников связи «Молния-1» произошло 2 ноября 1967 года — накануне 50-летия Великого Октября.

При разработке спутника «Молния-1» была принята традиционная в отечественной космической технике конструктивно-компоновочная схема: герметический корпус с установленной в нем аппаратурой. Снаружи корпуса установлены корректирующая двигательная установка, солнечные батареи, антенны, внешние радиаторы системы терморегулирования, исполнительные органы и шар-баллоны с запасами азота системы ориентации. На борту спутника имелись три ретранслятора (один рабочий и два резервных) мощностью по 40 Вт для ретрансляции широкополосных передач либо двусторонней многоканальной телефонии с возможностью вторичного уплотнения телефонных каналов тональным телеграфом, либо телевидения с одновременной передачей звукового сопровождения.

Работу спутника поддерживали и контролировали «обычные» системы — радиотелеметрическая, терморегулирования, электропитания (с использованием солнечных и буферных химических батарей). Оригинальной и новой была система управления ориентацией. Она — единственная в мире, где управление движением объекта вокруг центра масс по трем осям осуществляется одним гироскопом. При этом силовой гироскоп в некоторых режимах служит и датчиком.

Учитывая большую длительность сеансов связи и значительную энергоемкость аппаратуры, солнечные батареи должны быть постоянно ориентированы на светило. Поэтому одной из основных задач системы стало поддержание батарей в постоянном положении в пространстве, а следовательно, и корпуса, к которому они жестко прикреплены. Для этого, после того как спутник отделялся от последней ступени ракеты-носителя и возникающие при этом возмущения гасились, его продольная ось (по которой направлена и ось гироскопа) с помощью оптических датчиков и микродвигателей направлялась на Солнце, а гироскоп раскручивался до больших оборотов. А как известно, особенность гироскопа («волчка») и состоит в том, что, будучи раскрученным, он сохраняет постоянным направление своей оси в пространстве (пример такого «гироскопа» — наша Земля). На ракетах-носителях эти приборы применяются только как датчики. В простейших системах управления различных космических аппаратов, где «волчки» могут быть и силовыми элементами, и датчиками, их корпуса крепятся к основной конструкции жесткими связями. На «Молнии-1» эта традиция была нарушена — массивный гироскоп помещался внутри корпуса спутника, связанный с ним лишь слабыми пружинками с демпферами (для уменьшения колебаний). Фактически космический аппарат как бы «висел», привязанный к гироскопу. Эта нарушенная механика системы управления ориентацией с использованием силовых гироскопов потребовала разработки очень сложной теории. Но сложность ее за счет специально подобранных свойств системы «волчок-объект», как это ни парадоксально, компенсировалась тем, что электронная управляющая часть системы оказалась очень простой и, как следствие, очень надежной (для иллюстрации скажем, что за многие годы система ориентации спутника «Молния» работала безотказно). Дополняется эта гироскопическая система традиционными микродвигателями, работающими на сжатом азоте, с их помощью «выбираются» незначительные отклонения объекта от заданного положения за счет возмущений или временных изменений траектории или «подправляется» ориентация для проведения коррекций орбиты. Сочетание силового гироскопа и микродвигателей позволило создать очень экономичную систему ориентации с минимальными расходами рабочего тела.

Для приема сигналов на борт и передачу их на Землю используется остронаправленная параболическая антенна, которая автономно ориентируется на нашу планету.

Орбита спутника «Молния» — высокоэллиптическая, с высотой апогея (в северном полушарии) около 40 тыс. км и перигея около 500 км. Мощность бортового ретранслятора в сочетании с такой антенной позволили разработать сравнительно простые земные станции, принимающие телевизионные сигналы, сократить стоимость всего комплекса земной аппаратуры и в короткий срок создать широко разветвленную сеть приемопередающих станций «Орбита». Сейчас их 84. Именно благодаря им 80% населения нашей страны могут принимать передачи Центрального телевидения.

Кроме ретрансляции телевизионных передач, в том числе и цветных, спутники серии «Молния» используются для многоканальной телефонно-телеграфной и других видов связи между Москвой и Владивостоком. Сейчас на космических орбитах наряду с «Молниями» трудятся и другие их «собратья» — «Радуга» и «Горизонт» — на геостационарных орбитах. 26 октября 1976 года на такую же орбиту был выведен первый спутник серии «Экран» с мощностью бортового ретранслятора 200 Вт. Через этот спутник телепередачи принимаются довольно простыми наземными антеннами коллективного пользования, которые могут устанавливаться на крыши домов.

В одной из бесед с журналистами академик С. П. Королев сказал: «В спутнике «Молния» отражается главная тенденция космонавтики — ее достижения ставятся на службу народному хозяйству, они уже сегодня начинают приносить реальную пользу не только науке, но и каждому человеку»: И это действительно так.

МАРИНА МАРЧЕНКО, инженер