Что до испытания в боевых условиях, то его 'Чайка' проходила на межпланетной космической станции- фотографе 'Луна-3'.
Как Раушенбаху и его сотрудникам удалось четко зафиксировать объетивы фотокамер мчащейся во весь опор 'Луны-3' за сотни тысяч километров от Земли?
Компоненты автономной системы стабилизации 'Чайка'
Вот так компоненты 'Чайки' размещались на борту 'Луны- 3'
Автономная система ориентации 'Чайка' имела в своем составе следующие, взаимодействующие между собой, компоненты: восемь сенсоров солнечного света - по четыре на днище станции (на рисунках обозначены 'S') и вокруг объектива окна объективов фотокамер (на рисунках обозначены 'В'), три гироскопических сенсора-стабилизатора (на рисунках обозначены 'd'), непрерывно измеряющих угловую скорость 'Луны-3' в трех плоскостях. Один серсор лунного света (на рисунках обозначен 'm'), находившийся между объективами фотокамер, четыре реактивных микродвигателя (на рисунке обозначены 'V1-V4'), крестообразно расположенные перпендикулярно центральной оси станции и две пары реактивных микродвигателей (на рисунке обозначены 'V5' и 'V6'), крестообразно расположенные по касательной к центральной оси станции.
Солнечные сенсоры 'Чайки' вокруг фотоиллюминатора станции
Солнечные сенсоры и микродвигатели 'Чайки' на днище станции
Информацию от сенсоров получал и обрабатывал электромеханический компьютер, логика работы единственной программы которого базировалась на уравнениях управления ориентацией, разработанных коллективом Раушенбаха. Этот же компьютер управлял моментами запуска и продолжительностью работы восьми реактивных микродвигателей. В качестве топлива в них использовался сжатый азот, хранящийся в специальном баке под давлением 150 атмосфер и подающийся в сопла через редуктор под давлением четыре атмосферы. Компьютер был связан с программно-временным устройством, в котором была заложена циклограмма всего полета 'Луны-3'.
7 октября 1959 года - спустя трое суток после успешного старта, станция 'Луна-3' оказалась в заданной точке траектории ее движения на расстоянии 65200 километров от обратной стороны Луны. Местоположение станции для съемки было выбрано не случайно. Во-первых, она размещалась так, что Луна перед ней и Солнце позади неё находились примерно на одной прямой, а вот Земля, свет которой мог помешать системе ориентации, оказывалась далеко в стороне. Во-вторых, по условиям съемки, 'Луна-3' должна была захватить в объективы небольшой участок видимой с Земли поверхности нашего спутника, чтобы у ученых появилась возможность выполнить топографическую привязку местности к известны ориентирам.
В процессе фотографирования система ориентации 'Чайка' постоянно удерживала движущуюся станцию кормой к Солнцу
Корпус станции при подлете к точке съемки вращался вокруг ее центра масс с периодом 165 секунд. Эти измерения, выполненные гироскопическими сенсорами 'd', позволили задействовать все восемь микродвигателей, практически остановив (погрешность 0,15 градуса в секунду) кувыркание станции по всем трем осям. Гироскопы при этом выполняли роль балансиров, демпфирующих в отсутствии трения действие двигателей ориентации. Этот маневр занял около десяти минут.
После остановки вращения в дело вступили солнечные сенсоры на днище 'Луны-3' и вокруг ее объективов. Компьютер, начал подавать управление двигателям V1-V4 таким образом, чтобы максимизировать сигналы сенсоров 'S' на днище, и одновременно минимизировать сигналы сенсоров 'В' возле объективов. Этот маневр, длившийся около тридцати минут, развернул станцию объективом в сторону Луны, а днищем - к Солнцу.
Точно направить объективы камер на Луну 'Чайке' позволила дружная работа гироскопов, солнечных и лунного сенсоров
Нужная ориентация корпуса была получена и постоянно корректировалась с учетом траектории движения центра масс станции. Точно нацелиться на Луну объективам фотоаппаратов позволила информация от сенсора, улавливавшего лунный. Максимизируя его сигналы, компьютер скорректировал положение люка, скрывающего фотоаппаратуру 'Луны-3' с погрешностью в 0,5 градуса.
Такое положение по отоношению к Луне заняла станция после завершения маневров ориентации
Так выглядит Луна, пойманная в объектив фотокатеры 'Луны-3'
Кроме того, непосредственно перед съемкой 'Чайка' придала станции кратковременное вращательное движение вдоль оси съемки, чтобы солнечные лучи равномерно прогрели ее корпус, и процессы химической обработки полученных снимков прошли без проблем.
Полученные 'Луной-3' снимки обратной стороны Луны были не ахти какого качества. Это и понятно - сделанные на обычную фотопленку, они проявлялись прямо на борту станции, да и аппаратура их телепередачи методом бегущего луча (того самого, что применяется в современных сканерах) только начинала свое развитие. Но все это было не важно.
Полет 'Луны-3' и выполненная ею на 'пятерку' фотосессия земного спутника, во второй раз после запуска 'Спутника-1' произвели эффект разорвавшейся бомбы. Шутка ли - в то время, как после ряда неудачных запусков микроспутников (Хрущев за маленький вес называл их 'грейпфрутами') американского проекта 'Авангард', 18 сентября 1959 года США успешно запускают двадцатитрёхкилограмовый 'Vanguard-3' на высоту восемь тысяч километров, русские 4 октября того же года отправляют к Луне целую фотолабораторию 'Луна-3' весом 287 килограммов. И не просто запускают, а успешно делают и передают снимки лунной поверхности.
Отправленный на орбиту месяцем раньше американский спутник 'Vanguard-3' был в десять раз меньше 'Луны-3'
Миссия 'Луны-3' подстегнула настоящую космическую гонку двух супердержав. Именно она стала причиной увеличения ассигнований на развитие космических технологий и в США и в СССР. И именно благодаря ней в США появилось агентство NASA, а теория управления ориентацией космических аппаратов вышла на новый уровень развития.
Её первопроходец, система ориентации 'Чайка' легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями. В лаборатории Раушенбаха в семидесятые годы были разработаны и усовершенствованы системы ориентации станций 'Марс' и 'Венера', системы коррекции орбиты спутников Земли, а также системы автоматического и ручного управления и стыковки пилотируемых космических аппаратов.
На смену электромеханическому компьютеру 'Чайки' пришли бортовые цифровые ЭВМ серии 'Салют'. А для ориентации над не освещенной Солнцем стороной Земли, была придумана система ИКВ - инфракрасной вертикали, сенсоры которой использовали инфракрасное излучение нашей планеты.
Бортовая цифровая ЭВМ 'Салют-1' сменила электромеханический компьютер первой 'Чайки'
Несмотря на всю автоматику систем ориентации космонавты до сих пор используют старую добрую навигацию по звездам с помощью секстанта
Вот что сказал о заслугах коллектива Раушенбаха в области управления ориентацией в космосе заместитель генерального директора НИИ Космического Приборостроения доктор технических наук Арнольд Селиванов: 'Луна-3' - первый космический аппарат, для которого была разработана система ориентации в космическом пространстве. До этого искусственные спутники летали вокруг Земли, кувыркаясь на заданной орбите. Математические расчеты Раушенбаха позволили нацелить спутник на обратную сторону Луны. Без этой победы дальнейшее освоение космоса напоминало бы запуск воздушного змея - интересно, красиво и абсолютно бесполезно'.
Исторический момент фотографирования обратной стороны Луны станцией 'Луна-3' можно пережить
