Олег Ивановский - Впервые. Записки ведущего конструктора
Все, чем была полна голова Глеба Юрьевича со вчерашнего вечера, наполнило и головы его помощников. Раздались вздохи. Даже самый беглый взгляд на чертеж показывал, что разместить на корпусе станции солнечные батареи будет делом далеко не простым. Да и получится ли? Денек выдался не из легких. Закончился он поездкой к Раушенбаху. Она оказалась весьма результативной. Товарищи загорелись еще с первого разговора и не теряли времени даром. Вечером к тем самым двадцати ноль-ноль к Главному можно было идти не просто с докладом о согласии Раушенбаха, но и уже с конкретными предложениями.
Проработка показала, что задачи ориентации при облете Луны могут быть решены с помощью оптических и гироскопических датчиков, логических электронных устройств и управляющих положением станции реактивных микродвигателей. Все это должно при подлете к Луне по радиокоманде включиться. Гироскопические датчики, «чувствующие» угловые скорости станции — скорости ее кувыркания, выработают электрические сигналы. После преобразований в логическом электронном устройстве они станут включать и выключать миниатюрные реактивные двигатели — газовые сопла, которые будут успокаивать станцию. А затем ее, успокоенную, надо повернуть определенным боком к Луне. Если при подлете к Луне станция будет находиться примерно на прямой линии, соединяющей Солнце и Луну и при этом объективы фотоаппаратов будут смотреть на Луну, то Солнце станет светить ей точно в «затылок». Значит, «глаза», ведающие поиском Солнца, должны быть расположены на станции не там, где объективы фотоаппаратов, а с другой стороны.
Солнечные датчики должны быть такими, чтобы при точном направлении на Солнце электрические сигналы от них не шли, но достаточно было бы Солнцу уйти из «поля зрения» датчиков, как сигналы возобновились бы и командовали работой реактивных сопел. Есть Солнце в «поле зрения» — нет сигнала, молчат сопла; пропало Солнце (станция немного повернулась) — сразу же появился сигнал и то или другое сопло поворачивает станцию до тех пор, пока Солнце не войдет в «поле зрения» датчика.
А на противоположном днище станции, за большим иллюминатором (о нем еще речь впереди), рядом с объективами фотоаппаратов будут стоять лунные датчики. Их задача — «поймав» Луну, не только цепко «удерживать» ее, но и одновременно дать команду на фотографирование. Естественно, что лунные датчики должны быть намного чувствительнее солнечных. Ну, а как помирить те и другие, если их «решение» не будет согласованным? А ведь это может случиться. Пока станция будет снимать Луну, пройдет, как было подсчитано, 40 минут. За это время ее положение по отношению к Луне и к Солнцу изменится. Естественно, для того чтобы не было «разногласий», надо ввести «единоналичие». Так и было предусмотрено. При включении лунных датчиков солнечные выключались.
После фотографирования станция должна была быть переведена в режим так называемой закрутки — вращения вокруг одной из осей, подобно карусели. При закрутке равномерное облучение станции Солнцем поможет сохранить нужный тепловой режим. Да и антеннам при этом удобнее передавать радиосигналы на Землю, чем при беспорядочном кувыркании. Закрутка и являлась «последним словом» системы ориентации.
Создание такой системы становилось проблемой номер один. Ведь только на то, чтобы очень кратко и упрощенно рассказать, что и как эта система будет делать, и то вон сколько ушло бумаги. А ведь систему надо было создавать не на бумаге, а, как говорят, в металле, стекле, в механизмах, электронике… И все это впервые. Тут не посмотришь в справочник, не позаимствуешь опыт другой организации, не вспомнишь: «Постойте-постойте, я об этом читал (писал, слыхал…) там-то и там-то».
Попутно становилось ясным, что есть и проблема номер два, которую нужно было решать радистам и телевизионщикам. О радиокомплексе стоит сказать несколько слов. Его основная задача — передать на Землю с максимальных расстояний полученное на борту станции фотографическое изображение. Такая задача тоже должна была решаться впервые. Негатив — кадр фотопленки с различной степенью почернения — необходимо было преобразовать в ряд электрических сигналов. Для этого можно использовать метод просвечивания, аналогичный тому, который применялся при передаче кинофильмов телевизионными центрами.
Миниатюрная электронно-лучевая трубка с тончайшим электронным пучком создавала на своем экране яркое светящееся пятнышко. Оно перемещалось по экрану от одного края к другому строго равномерно. Прочертит горизонтальную строчку, мгновенно прыгнет обратно и чертит другую строчку. Это скачущее световое пятнышко с помощью оптической системы проецировалось на негатив. А сам он в это время медленно протягивался лентопротяжным устройством. Одна строка ложилась точно к другой. И так весь кадр, все кадры.
Свет, прошедший через фотопленку, попадал на фотоэлектронный умножитель. Естественно, порция света зависела от степени почернения негатива в том или ином месте. Фотоэлектронный умножитель превращал изменяющийся световой поток в меняющийся электрический сигнал. Затем сигнал усиливался, преобразовывался и поступал на передатчик, который и передавал его на Землю.
Кажется, эта задача — не задача. Но это не совсем так. Вернее, совсем не так. Можно подсчитать, что на расстоянии 500 тысяч километров от Земли каждый ватт мощности, излучаемой бортовым передатчиком в пространство, доходит до каждого квадратного метра земной поверхности в 3 раза слабее одной миллиардной от одной миллиардной доли ватта. Такую потерю мощности вызывает только расстояние. Есть и другие потери. Но о них для простоты говорить не будем.
Мыслимо ли принять такой сигнал? Казалось бы, что может быть проще — ставь нужное количество усилительных каскадов, увеличивай уровень сигнала во столько раз, во сколько число с пятнадцатью нулями больше единицы. Или же если сигнал так слаб, то повысь мощность передатчика на борту в несколько тысяч раз. Однако увеличение мощности бортового передатчика повлекло бы за собой увеличение мощности его питания, его веса. А если увеличить усиление в приемнике? Но дело не в малости принимаемого сигнала, а в помехах радиоприему.
Каким бы малым ни был входной сигнал, его можно усилить во много-много раз, но вместе с тем усилятся и помехи, всякого рода шумы. Если эти шумы соизмеримы с уровнем сигнала, то каков смысл их совместного усиления? Понять это можно на простом примере. Представьте себе, что вы сидите в кино на дневном сеансе. Идет интересный кинофильм. И вот кто-то открывает двери кинотеатра, и в зал врывается яркий солнечный свет. В данном случае посторонний свет — это помеха, изображение на экране видно плохо. Будет ли лучше, если киномеханик каким-либо способом станет все более повышать яркость изображения, в то время как какой-то озорник откроет одну за другой все двери на улицу? И полезный сигнал, и помехи будут увеличиваться, но вам от этого легче не станет.
Существует множество электромагнитных колебаний и земного и космического происхождения. Все эти мешающие радиоизлучения по своей физической природе такие же, как и радиосигналы, — вот почему так трудно преградить им путь в радиоприемник. Чтобы не грешить против истины, надо сказать, что на том диапазоне радиоволн, который выбран радистами, внешние помехи — враг номер один — действуют слабо. Приемные центры располагаются подальше от городов и промышленных предприятий. Но остается враг номер два — внутренние помехи, создаваемые самим приемным устройством. Хотя они и незначительны, но при слабом принимаемом сигнале могут достигать или даже превосходить его. Работающие на телевидении знают: хочешь иметь хорошую «картинку», сделай так, чтобы сигнал превышал уровень помех раз в пятьдесят — шестьдесят.
Если от внешних помех и можно избавиться, то попробуйте избавиться от внутренних! Уничтожить их невозможно, поскольку они порождаются тепловым движением молекул, которое всегда есть и в электронных лампах, и в деталях радиоприемника. Так что же делать? Что делать? Создавать радиолинию для «Луны-3»! Создавать «Луну-3»! Сделать так, чтобы она передала на Землю фотографии обратной стороны Луны. Примерно так успокаивали свои души разработчики радиокомплекса.
Допустим, рассуждали они, что все изображение — тот самый негатив — разбивается на отдельные элементы. Если так, то нетрудно определить, каким может быть каждый элемент… Мы уже говорили, что негатив будет прочерчиваться малюсенькой точечкой света. Сколько строк можно уложить в кадре? Посчитали, посмотрели, оказалось — тысячу. Ясно, что каждый маленький элементик выгодно иметь одинаковым по ширине и высоте. Пусть кадр будет квадратным. И если на нем уместится тысяча строк, то на всей его площади — миллион элементарных кадриков. Вот из этого-то миллиона, переданного на Землю и там принятого, может составиться один лунный кадр. В телевидении каждый кадр передается 25 раз в секунду. Если поступить так же? В этом случае число передаваемых электрических сигналов будет равно числу элементов в одном кадре, умноженному на число кадров, — 25 миллионов!!!
