1. Ракета-носитель, используемая для выведения станций на межпланетные траектории.

1.1. После запуска первых советских спутников Земли и лунных ракет, а также аппарата для фотографирования обратной стороны Луны ("Луна-3"), в ОКБ С.П.Королева с января 1960 г., на основании доклада С.П.Королева на Президиуме АН СССР и его одобрения в 1959 г., начали разрабатываться автоматические межпланетные станции (АМС), предназначенные для исследования Марса, Венеры и межпланетного пространства. К этим работам в начале 1960 г. были подключены головные исполнители систем.
Выведение этих станций на межпланетные траектории предполагалось осуществлять с помощью ракеты Р-7 с новыми 3-й и 4-й ступенями, которые разрабатывались в том же ОКБ.

1.2. Одной из особенностей межпланетного перелета является то, что для выведения АМС на гелиоцентрическую орбиту, обеспечивающую вход станции в сферу действия планеты назначения и попадания в нее или близкого пролета у ее поверхности, угол между вектором скорости ракеты-носителя и местным горизонтом в конце непрерывного активного участка должен быть достаточно большим. Это приводило к уменьшению допустимой массы станции при непрерывном активном участке из-за дополнительных потерь скорости за счет гравитационного поля Земли. Для увеличения указанной массы был принят новый метод выведения на межпланетную траекторию. Суть этого метода состояла в том, что четвертая ступень ракеты с АМС выводилась вначале на низкую околоземную орбиту, в определенной точке которой, зависящей от планеты назначения и даты старта, производилось включение этой ступени, и АМС выходила на межпланетную гелиоцентрическую орбиту. Вскоре такой метод выведения был использован и при запуске первых советских спутников связи "Молния" с полусуточными и суточными периодами обращения. Указанная выше четырехступенчтая ракета, реализующая этот метод выведения, впоследствии была названа "Молнией". С ее же помощью осуществлялись и запуски аппарата, предназначенного для мягкой посадки на Луну автоматической лунной станции ("Луна-9").

1.3. Следует отметить, что реализация нового метода выведения аппаратов на межпланетные и лунные траектории, а также выведение мпутников связи потребовала от ркетостроителей ОКБ С.П.Королева решения новой задачи - включения двигателя 4-й ступени в невесомости. Для этого была разработана специальная система обеспечения запуска, содержащая твердотопливные двигатели с небольшим суммартным импульсом для создания начального ускорения, необходимого для надежного запуска основного двигателя 4-й ступени.

2. Некоторые новые инженерные задачи, возникшие при создании первых АМС, и мероприятия по повышению надежности.

2.1. При разработке первых советских АМС был учтен опыт создания и испытаний первых спутников Земли, контейнеров с аппаратурой, устновленных на лунных ракетах, и космического аппарата (КА), осуществившего фотографирование обратной стороны Луны (после пуска - "Луна-3"). К началу 60-х годов в ОКБ С.П.Королева и в опытном производстве, в частности, уже было чсно, как обеспечивать необходимую герметичность приборных контейнеров и их испытания, были разработаны принципы терморегулировния КА и появились первые термобарокамеры для проверки теплового режима аппаратов на Земле, были созданы бортовые устройства для обеспечения аппаратуры электроэнергией и управления КА в полете.
Особенно существенный опыт для создания первых АМС дали разработка и испытания указанного выше аппарата "Луна-3". На этом КА были впервые применены система ориентации, солнечная батарея как единый для всех бортовых систем генератор электроэнергии, фототелевизионное устройство, т.е. системы и агрегаты без которых длительный межпланетный полет и исследования планет были бы невозможны.
2.2. Разработчикам первых АМС пришлось решать и принципиально новые инженерные задачи, в первую очередь связанные с необходимостью коррекций траекторий, с большими дальностями радиосвязи и с исследованием самих планет. На коррекциях траекторий остановимся несколько подробнее. Существовавшие в то время средства управления ступенями ракеты на участке выведения АМС на межпланетную траекторию создавали максимальное отклонение этой траектории от Марса или Венеры 0.5-1.0 млн. км. Такая низкая точность попадания в окрестности планеты не только не могла обеспечить попадание в саму планету и выход на орбиту ее спутника, но и не позволяла провести качественные исследования при пролете около нее. Было принято единственно-правильное решение - измерять параметры фактической межпланетной траектории после выведения на нее АМС и корректировать эту траекторию, включая в определенной ее точке реактивный двигатель, создающий заданный по величине и направлению вектор дополнительной, корректирующей скорости, исправляющий фактическую траекторию АМС. Поскольку сам процесс коррекции не мог быть выполнен идеально точно - за счет ошибок измерений траектории, ошибок ориентации АМС и ошибок управления работой двигателя, то иногда осуществлялось две и более коррекции, первая - для грубого исправления ошибок выведения, а последуюшие уже для исправления ошибок проведения предыдущих коррекций.
Очевидно, что для осуществления корреций траекторий потребовалось создание системы траекторных измерений, системы, обеспечивающей заданную с Земли, практически любую, ориентацию в пространстве АМС во время работы корректирующей двигательной установки (КДУ), системы управления работой двигателя, самой КДУ, способной несколько раз включаться в состоянии невесомости, систему закладки на борт чисел, определяющих величину и направление в пространстве каждого из корректирующих импульсов. Следует отметить, что для проведения коррекций межпланетных траекторий пришлось создать их теорию, позволяющую находить оптимальные времена коррекций, а также потребные величины и положения в пространстве корректирующих импульсов.
Все указанные теоретические, проектные, конструктивные и производственные задачи были решены практически в течении 1960-61 гг. в ОКБ С.П.Королева (АМС в целолм, система ориентации, теория коррекций), ОКБ А.М.Исаева (КДУ) и в других смежных организациях.
2.3. Для осуществления радиосвязи с АМС до дальностей 300-400 млн. км, характерных для полета к Марсу, был создан новый Центр дальней космической связи около г.Евпатория. В течении ряда лет этот Центр был единственным в Союзе, способным поддерживать двустороннюю радиосвязь с межпланетными станциями. Поскольку из-за суточного вращения Земли один Центр не мог обеспечить радиосвязь с АМС в течении всего времени суток, в некоторых случаях при проведении коррекций траектории приходилось исправлять не только положение станции около планеты назначения, но и время сближения ее с планетой, с тем, чтобы в это время АМС находилась в зоне радиовидимости указанного центра. Очевидно, что это усложняло теорию расчета и стратегию проведения коррекций, а также приаодило к необходимости иметь на борту дополнительный запас топлива для КДУ.
Большие дальности радиосвязи с АМС потребовали также создания новых бортовых учтройств для приема и дешифровки команд управления и числовых данных, необходимых для управления работой станций и проведения коррекции траектории, о чем говорилось выше. Кроме того, большие дальности радиосвязи и лимиты массы заставили разработать новые бортовые остронаправленные параболические антенны, о которых подробнее будет говориться ниже, при описании конкретных АМС.
Большие дальности от Земли до АМС естественно привели к достаточно большим временам распространения радиосигналов. Для иллюстрации укажем, что при полете к Марсу максимальное время от момента выдачи на Земле управляющей команды до получения в Центре управления подтверждения о ее приеме и исполнении на борту АМС составляло 22-33 мин. (на дальности 200-300 млн. км). Это обстоятельство потребовало разработки новой концепции сочетания автономных средств управления, например пр проведении коррекций траектории, со средствами управления с Земли и, соответственно, создания специальных бортовых приборов, в частности - программно-временного устройства с изменяемыми по командам с Земли некоторыми временными интервалами. Положение усложнялось тем, что в то время не существовало надежных и малогабаритных бортовых электронных вычислительных устройств.
2.4. Выше уже говорилось, что при создании первых АМС был использован опыт разработки и испытаний аппарата "Луна-3". Однако это не означает, что система ориентации и солнечная батарея, установленные на указанном КА, могди быть использованы без изменений на первых АМС. На КА "Луна-3" была применена так назвываемая всенаправленная солнечная батарея, обеспечивающая электроэнергией бортовые системы и подзаряд химической аккумуляторной батареи при любом положении аппарата относительно Солнца. Это было связано с тем, что КА "Луна-3" ориентировался в пространстве на Солнце, а затем на луну только при облете Луны, для фотографирования ее обратной стороны. В остальное время своего существования он достаточно произвольно вращался вокруг своего центра масс. Такая схема позволяла решить поставленную перед КА задачу и создать его в заданные сроки, а также уложиться в массу, которую могла вывести ракета Р-7 с дополнительной третьей ступенью к Луне в 1959 г.
В самом начале разработки первых АМС стало ясно, что поскольку энергопотребление их бортовой аппаратуры существенно выше, чем у "Луны-3", применение всенаправленной солнечной батареи приведет к недопустимому увеличению массы станций. Кроме того, размещение такой батареи существенно усложняло внешнюю компоновку АМС, в частности - размещение КДУ, опти- ческих датчиков ориентации, датчиков научной аппаратуры и радиаторовсистемы терморегулирования. Начались поиски средств постоянной ориентации АМС на Солнце с ошибкой не более 10-15 град., позволяющей установить на станциях плоскую солнечную батарею. Эти поиски увенчались успехом - была создана принципиально-новая, достаточно экономичная в смысле затрат электроэнергии и расходов рабочего тела, система постоянной ориентации АМС на Солнце. Относительно экономичнеости этой системы достаточно сказать, что при массе станций около 1000 кг для постоянной ориентации их на Солнце требовалось в месяц менее 300 г газообразного азота, используемого на этих АМС в качестве рабочего тела микродвигателей ориентации. Правда, это потребовало от разработчиков компоновки АМС обратить серьезное внимание на единственные постоянно действующие на станцию возмущающие моменты - от сил светового давления.
Кроме указанной постонной ориентации АМС на Солнце система управления ориентацией этих станций выполняла и другие, новые для того времени задачи. В частности, выше, при обсуждении вопросов, связанных с коррекцией траекторий, говорилось о необходимости перед проведением этих коррекций установки оси КДУ в заданном, пракически любом, положении в пространстве. Для решения этой задачи могли быть использованы два астрономических ориентира - Солнце и одна из ярких звезд, в качестве которой была выбрана звезда Канопус (альфа Киля) и, как резерв, звезда Сириус (альфа Большого пса). Для поиска этих ориентиров и слежения за ними в одной из смежных организаций по заданию ОКБ С.П.Королева был создан новый датчик с солнечным и звездным объективами, подвижки которых на заданные углы в соответствии с числовыми данными, переданными с Земли, обеспечивали заданную ориентацию в пространстве оси КДУ перед его включением. Бортовые электронные устройства системы управления ориентацией реализовывали специально разработанную логику поиска звезды, практически исключающую ложную ориентацию, например, на мелкие сачтицы, отделившиеся от АМС. Для иллюстрации чувствительности звездной подсистемы ориентации укажем, что твердая сферическая поверхность с диаметром в сотые доли миллиметра, расположенная на расстоянии 1 м от АМС и при расстоянии от Солнца, соответствующем орбите Земли, создает на звездном объективе примерно такую же освещенность, как и звезда нулевой величины (у Канопуса звездная величина 0.73, у Сириуса - 1.45). Следует сказать, что высокая чувствительность звездной подсистемы ориентации к бликам и ложным ориентирам потребовала применения и ряда конструктивных и технологисеских мероприятий при создании солнечно-звездного датчика и самих станций, а также определенной методики управления АМС в полете, о чем будет сказано ниже.
Кроме указанного система управления ориентацией обеспечивала также наведение на Землю указанной выше остронаправленной параболической антенны при работе высокоинформативной радиолинии. Вообще, на первых, да и в последующих АМС система управления ориентацией была, пожалуй, наиболее сложной и многофункциональной из всех бортовых систем, а размещение ее на борту требовало от ОКБ и производства наибольшего внимания.
2.5. Размеры статьи не позволяют подробно рассмотреть новые инженерные задачи, связанные с исследованиями самих планет. Это создание силовой конструкции и тепловой защиты спускаемых аппаратов, входящих в атмосферы Венеры и Марса со вторыми космическими скоростями этих планет; парашютных систем, обеспечивающих спуск в атмосферах планет, и средств управления этими системами; средств, обеспечивающих функционирование спускаемых аппаратов или их частей на поверхностях указанных планет, а также создание аппаратуры и агрегатов, предназначенных для проведения самих научных исследований планет. Здесь необходимо только подчеркнуть, что создание всех пеpечисленных систем, пpибоpов и констpуктивных элементов существенно осложнялось целым pядом неопpеделенностей в паpаметpах атмосфеp и повеpхностей Венеpы и Маpса, существовавших начале 60-х годов. По существу создавалсь сpедства, пpизванные устpанить именно эти неопpеделенности.
2.6. В заключении данного раздела остановимся на вопросах обеспечения надежности работы АМС и их живучести при возникновении аварийных ситуаций. В начале 60-х годов еще отсутствовало достаточно полное знание о влиянии новых условий эксплуатации КА, с которыми не сталкивались другие области техники. Это глубокий вакуум и его влияние на поведе- ние метериалов и работу механизмов, длительная невесомость, большие и своеобразные для космоса дозы радиации, условия на планетах и др. Положение усложнялось тем, что наземная экспериментальная база создавалась в Союзе практически одновременно с созданием первых АМС. К тому же в начале отсутствовал опыт управления аппаратами в полете. По указаным причинам вопросам обеспечения надежности уделялось большое внимание при разработке первых станций. Некоторые мероприятия по повышению надежности и живучести АМС были реализованы при создании самых первых аппаратов, другие вводились после получения результатов летных испытаний. Перечислим некоторые из указанных мероприятий.
- Режим постоянной ориентации АМС на Солнце, о котором говорилось выше, дублировался пассивной гироскопической стабилизацией аппарата, переход на которую осуществлялся автоматически при нарушениях в работе основного режима.
- Бортовая автоматика разрешала включение КДУ только при наличии звещды в поле зрения звездного объектива соответствующего датчика, а логика поиска звезды практически исключала ориентацию на ложные ориентиры, о чем говорилось выше. Здесь следует пояснить, что включение КДУ в момент, когда КА занимает не требуемое положение в пространстве, является одной из самых "неприятных" аварий, т. к. с одной стороны траектория не исправляется, а "портится" еще больше, а, с другой стороны, тратится топливо КДУ, так необходимое для последующего исправления траектории.
- Ряд бортовых приборов и агрегатов были задублированы, в частности - приемники, передатчики и двигатели вентиляторов в герметичных отсеках.
- В АМС, предназначенных для попадания в планету, в спускаемых аппаратах были установлены передатчики, необходимые для передачи информации с участка спуска и с поверхности планеты. Бортовая автоматика предусматривала возможность использования этих передатчиков и на трассе Земля-планета при аварийных ситуациях в основном отсеке.
- Логика воздействия радиокоманд управления на бортовые системы АМС была построена таким образом, чтобы выданной несвоевременно с Земли комендой нельзя было создать на борту неисправляемую аварийную ситкацию. В случаях, когда это было невозможно сделать, например, при включении сеанса связи перед входом в атмосферу планеты, в начале которого от АМС отделялся спускаемый аппарат, предусматривалось две команды - "разрешающая" и "исполнительная", причем факт получения бортом первой команды телеметрировался, и при прохождении ложной команды ее действие мождно было отменить.
- Двусторонняя радиосвязь с первыми АМС осуществлялась одним Центром дальней космической связи (см. выше). При некоторых экстремальных метеоусловиях этот Центр не мог выдавать команды управления. Кроме того, нельзя было исключить и аварийные ситуации в самом Центре. В связи с этим включение некоторых процессов на борту, "привязанных" к определенному времени, в частности- коррекция траектории и сеанс связи перед входом в атмосферу планеты, дублировались бортовым программно-временным устройством, о котором упоминалось выше.
Некоторые другие мероприятия по повышению надежности указаны ниже, при описании конкретных АМС.
3. АМС, созданные в период 1960-1966 гг. и некоторые результаты их летных испытаний.

3.1, Первые попытки запустить АМС, предназначеную для пролета около Марса и проведения научных исследований межпланетного пространства и планеты были осуществлены в октябре 1960 г. на вновь разработанной 4-ступенчатой РН "Молния", о которой говорилось в начале статьи.
Сама АМС имела заводской индекс 1М. В состав этого аппарата, в частности, входили система управления ориентацией, осущестлявшая режим постоянной солнечной ориентации, солнечно-звездную ориентацию КА перед включением корректирующего двигателя и наведение аппарата на Землю при работе высокоинформативной радиолинии; жидкостный ракетный двигатель для коррекции траектории, работающий на высококипящих компонентах; плоскую солнечную батарею; фототелевизионнное устройство; научную аппаратуру. Было проведено два пуска ракеты "Молния" с указанным КА, однако оба пуска были неудачными из-за отказов в работе третьей ступени ракеты.
Следует отметить, что на создание КА 1М было потрачено около одного года. С учетом перечисленных выше некоторых принципиально-новых инженерных задач, которые пришлось решать при создании первых АМС, этого было явно недостаточно, даже несмотря на весьма напряженный режим работы ОКБ С.П.Королева и его опытного производства. В связи с этим указанный КА имел ряд недостатков и в бортовых системах, и в конструкции, часть из которых была выявлена еще при наземных испытаниях, а часть - при более углубленных проработках и при летных испытаниях следующих КА.
В частности, не была обеспечена достаточная жесткость конструкции корпуса, соединяющей места установки солнечно-звездного датчика ориентации, гироскопического устройства, управляющего ориентацией КА во время работы КДУ, и самого двигателя. Эта недостаточная жесткость конструкции приводила к тому, что при изменениях давления в гермоотсеке, возникающих из-за нестабильности температуры газа, наполнявшего отсек, и самого корпуса, а также из-за некоторой негерметичности отсека, появлялись угловые рассогласования между указанными посадочными местами, доходившие до нескольких угловых минут. Это приводило к дополнительным ошибкам в коррекциях траекторий. На последующих АМС этот недостаток конструкции был устранен.
3.2. С конца 1960 г. до февраля 1961 г. была разработана и изготовлена следующая АМС, предназначенная для полета к Венере ближайший благоприятный по положению планет период времени - в феврале 1961 г. (завдской индекс - 1ВА). Целью этого пуска было попадание в Венеру и проведение научных исследований на трассе Земля-планета и на участке сближения с планетой. Задача непосредственного исследования самой планеты, в частности - ее атмосферы и поверхности, перед этим КА не ставились. На КА 1ВА был установлен только вымпел, помещенный в сферическую оболочку с тепловой защитой для сохранения его при входе в атмосферу планеты со второй космической скоростью.
По составу бортовой аппаратуры и агрегатов и их характеристикам аппарат 1ВА был близок к КА 1М. В компоновке же их были отличия. Некоторые особенности этого КА будут освещены ниже, при анализе результатов его летных испытаний.
Запуск ракеты "Молния" с КА 1ВА был осуществлен 12 февраля 1961 г. Ракета полностью выполнила свою задачу - аппарат был выведен на межпланетную траекторию. Баллистические расчеты, основанные на результатах тракекторных измерений, проведенных в первом сеансе связи сразу после окончания работы 4-й ступени и тделения КА от ракеты, показали, что при удачном проведении коррекций траектории аппарат мог попасть в планету. После получения данной информации было объявлено о запуске данного КА и ему было присвоено официальное наименование "Венера-1".
Однако, в первом же сеансе были обнаружены некоторые нарушения в работе КА, в частности - в работе постоянной солнечной ориентации (ПСО). Для уточнения состояния бортоых систем через несколько часов был проведен еще один короткий сеанс связи, который также зафиксировал неустойчивую работу ПСО.
В соответствии с логикой работы бортовых систем при нарушении постоянной ориентации КА на Солнце, так называемом "сбое ПСО", аппарат снова ориентировался на Солнце и после окончания процесса ориентации закручивался вокруг своей "солнечной" оси. После этого система ориентации выключалась, а для экономии электроэнергии выключались еще и бортовые приемники, ответственные, в частности, за прием на борту управляющих команд. В указанном случае следующий сеанс связи включался уже автономно, от бортового временного устройства, через 5 суток от начала предыдущего сеанса. В этом сеансе включались передатчики и осуществлялась передача телеметрической служебной и научной информации. Кроме того, в этом же сеансе включались и бортовые приемники, т.е. КА делался снова управляемым.
В соответствии с изложенной логикой работы следующий, "автономный" сеанс связи с этим КА должен был начаться 17 февраля 1961 г. К ожидаемому моменту начала указанного сеанса в Центр дальней космической связи вылетели С.П.Королев и М.В.Келдыш с несколькими Главными конструкторами бортовых систем и с оперативной группой управления, состоящей из ответственных исполнителей отдельных систем АМС. Здесь сле- дует отметить большое личное внимание, которое уделял С.П.Королев работам над межпланетными станциями, тем более - аппарату "Венера-1", который был первым КА, вышедшим на трассу полета к планете.
Сеанс начался в положенное время, во время работы с КА в этом сеансе подтвердилась неработоспособность ПСО, т.е. следующие сеансы могли быть только "автономными". Однако, сеанс 17 февраля 1961 г. был последним сеансом связи с КА "Венера-1", последующие "автономные" сеансы на Земле не принимались. В качестве наиболее вероятной причины потери этого КА, после выхода из строя ПСО и выключения бортовых приемников, был принят отказ бортового временного устройства, включающего "автономные" сеансы.
Причину выхода из строя ПСО на "Венере-1" на основании последующего анализа конструкции и плученной телеметрической информации удалось установить однозначно. Дело в том, что оптический датчик ПСО был негерметичен, а сотрудники ОКБ, ответственные за тепловой режим КА, его агрегатов и приборов, за счет выбора специальных покрытий на корпусе датчика обеспечили только его среднюю температуру, не проведя расчетных или экспериментальных оценок локальных температур его отдельных элементов. Телеметрическая информация, полученная с борта КА показала, что температура корпуса датчика была близка к ожидаемой (около 60 град. С). Однако расчетный анализ конструкции датчика показал, что при этом температура его чувствительного элемента могла достигать значений, превышающих максимально-допустимую величину (ок. 80 град. С), что, конечно, и произошло, и привело к отказу датчика, а следовательно и к "сбою ПСО". В данном случае имела место, как тогда говорили, проектная ошибка, а не случайный отказ.
Помимо указанных отказов и ошибок при работе с "Венерой-1" были обнаружены и некоторые другие, хотя и не настолько принципиальные, дефекты. В частности, была отмечена нечеткая работа механических жалюзи системы терморегулирования, изменяющих эффективную площадь радиационной поверхности КА.
Плученный "негативный" опыт первой эксплуатации АМС крнечно был использован при разработке следующих аппаратов. В частности, организация, разрабатывающая датчики системы ориентации, изменила конструкцию датчика ПСО и сделала его герметичным - для выравнивания температурных полей его элементов и корпуса; разработка бортового программно-временного устройства из организации, создающей радиотелеметрическую систему, была передана в один из отделов ОКБ С.П.Королева, имеющий опыт разработки подобных приборов; от механических жалюзи, установленных снаружи корпуса, на последующих АМС отказались вообще (см. ниже) и, наконец, было принято на будущее - никогда не выключать бортовые приемники, т. е. не делать аппарат неуправляемым, даже на короткое время.
3.3. В конце января 1961 г. во время подготовки на космодроме аппарата 1ВА началась разработка серии унифицированных КА, которые могли бы при минимальных изменениях в их конструкции и бортовых системах осуществлять полеты к Марсу и Венере с различными целями пуска (пролет или попадание) и различными составами научной аппаратуры.
Сама идея создания унифицированных КА принадлежала Главному конструктору. С.П.Королев, предвидя перспективу развития межпланетных исследований автоматами и понимая, что на этом пути будут и успехи и неудачи, хотел всемерно уменьшить затраты на программу межпланетных исследований, ни в коей мере не сокращая ее. Идея Главного конструктора была воплощена в серии, получившей заводской индекс 2МВ. При разработке аппаратов этой серии были учтены требования максимальной унификации конструкции и бортовых систем и был использован опыт разработки и испытаний предыдущих АМС 1М и 1ВА, о которых говорилось выше.
Первым аппаратом серии 2МВ, выведенным на траекторию полета к Марсу, был КА, получивший официальное наименование "Марс-1". Запуск был осуществлен 1 ноября 1962 г. на той же ракете "Молния". Аппарат предназначался для близкого пролета около Марса, фотографирования его поверхности и проведения исследований межпланетного пространства на трассе Земля-планета и окрестностей самой планеты, в частности - измерения ее магнитного поля.
Поскольку все последующие АМС, разработанные в ОКБ С.П.Королева, были достаточно близки по конструкции и бортовым системам к аппарату "Марс-1", остановимся на неи подробнее. На рисунке представлена схема этого КА, на которой показаны его основные агрегаты и габаритные размеры. В орбитальном отсеке этого КА размещались приборы и агрегаты, обеспечивающие полет до планеты и после сближения с ней. Эти приборы и агрегаты были практически одинаковыми для всех аппаратов данной серии. В специальном отсеке размещалась аппаратура высокоинформативной радилинии, работающей в сантиметровом диапазоне волн и необходимая для передачи на Землю информации о планете после пролета около нее, в частности фотографий планеты, а также фототелевизионное устройство и научная аппаратура, предназначеная для изучения самой планеты.
Отметим, что для аппаратов серии 2МВ, имеющих цель попа- дания в планету, вместо специального отсекапредполагалось устанавливать спускаемые аппараты, естественно, различные длч Венеры и Марса. Спускаемые аппараты были снабжены тепловой защитой, парашютной системой, радиотелеметрической системой, системой автоматики и научной аппаратурой.
На приведеннном рисунке показаны антенны, о которых говорилось в начале статьи. Использование таких антенн является одним из примеров эффективности комплексного проектирования, характерного для проектного космического отдела ОКБ С.П.Королева. Применение указанных антенн стало возможным из-за того, что КА "Марс-1" в течении всего полета должен был быть постоянно ориентирован на Солнце, также, как и аппарату 1М и 1ВА (см. выше), а также потому, что на всей трассе перелета к Марсу угол между направлениями "Борт-Земля" и "Борт-Солнце" не выходит за диапазон от 0 до 40-45 град. Малонаправленные антенны рассматриваемого КА имели минимальный коэффициент направленного действия равный 1-5 по сравнению с 0.1-0.2, характерных для всенаправленных антенн. Поэтому использование таких антенн позволяло снизить выход- ную мощность бортовых передатчиков, обеспечивающих основную радиосвязь с КА в дециметровом диапазоне длин волн, а следовательно- уменьшить массу и самих передатчиков, и бортовых аккумуляторов.
На аппаратах серии 2МВ имелись и всенаправленные антенны, показанные на той же схеме. На этих антеннах работала специальная аварийная "метровая" радиолиния, предназначенная для передачи ограниченного объема информации в случаях нарушений в работе постоянной солнечной ориентации.
Из других особенностей аппаратов серии 2МВ укажем еще на одну. На этих КА была впервые применена система терморегули- рования (СТР), работающая на двух жидких теплоносителях - "горячем" и "холодном". Гидравлические насосы обеспечивали циркуляцию этих теплоносителей через "горячую" и "холодную" секции каждого из наружных полусферических радиаторов, показанных на рисунке, и теплообменники, расположенные в орбитальном и специальном отсеках. Через эти теплообменники продувался газ, наполняющий отсеки. Терморегулирование отсеков осуществлялось изменением соотношения расходов "горячего" и "холодного" теплоносителей, проходящих через теплообменники. Полусферические радиаторы СТР обеспечивали охлаждение "холодного" и нагрев "горячего" контуров системы при любом положении КА относительно Солнца, что увеличивало живучесть аппарата. Несмотря на относительную сложность, а следовательно и более высокую массу такой СТР по сравнению с применяемыми ранее, эта система была почти полностью универсальной для всех аппаратов рассматриваемой серии. При изменении планеты назначения, приближении к Солнцу при полете к Венере, или удалении - при полете к Марсу, изменялись только оптические характеристики на наружных радиаторах СТР. Кроме того, система не имела механизмов типа жалюзи, работающих в вакууме. Стоит отметить, что опыт разработки и испытаний указанной СТР был использован в ОКБ С.П.Королева при разработке других, не межпланетных, КА и пилотируемых станций.
Переходя к анализу результатов пуска КА "Марс-1" сразу укажем, что этот пуск был неудачным, и аппарат не выполнил поставленную перед ним задачу. Авария заключалась в негерметичности подсистемы исполнительных органов системы управления ориентацией, приведшей к тому, что через несколько суток после старта был потерян весь запас газообразного азота, являющегося рабочим телом этой подсистемы. Как показал анализ телеметрической информации и иследования другого, аналогичного аппарата, имеющегося в опытном производстве, причиной указанной негерметичности был сор, попавший на седло одного из клапанов подсистемы.
В число мероприятий, которые проводились на Земле для поддержания связи с этим КА, входили своевременный, на остатках рабочего тела, перевод аппарата в режим гироскопической стабилизации, предусмотренный бортовой автоматикой, экспериментальный и расчетный анализ ожидаемых характеристик моментов от светового давления; создание теории движения аппарата; четкое управление КА в полете. В результате проведения всех мероприятий работа с КА "Марс-1" позволила осуществить ряд научных исследований межпланетного пространства, проверить функционирование Центра дальней космической связи до дальности 106 млн. км и в течении 140 суток проверить работу бортовых систем аппарата, таких, как радиотелеметрическая система, СТР, бортовая автоматика и др. Работа с этим КА показала, как важно для максимального использования аварийного пуска четкое и своевременное подключение необходимых наземных служб для текущего анализа состояния борта и организации правильного процесса управления аппаратом.
3.4. Одновременно с проведением работ по эксплуатации КА "Марс-1" в проектном космическом отделе ОКБ С.П.Королева совместно с другими подразделениями этого ОКБ и смежными организациями началась разработка усовершенствованной серии унифицированных межпланетных аппаратов, которой был присвоен заводской индекс 3МВ. Аппараты этой серии отличались от КА 2МВ следующим:
- была установлена дублирующая подсистема исполни- тельных органов системы ориентации, как "расплата" за ава- рию на КА "Марс-1";
- была исключена из состава дублирующая "метровая" радиолиния, поскольку работа с КА "Марс-1" подтвердила надежность основной, "дециметровой" радиолинии и создала уверенность в возможности обеспечения постоянной ориентации аппарата на Солнце в активном или пассивном гироскопическом режиме;
- плоскость панелей солнечной батареи была смещена относительно центра масс КА, что обеспечило лучшие характеристики для моментов светового давления;
- была несколько упрощена СТР, что стало возможным благодаря положительному опыту работы этой системы на КА "Марс-1";
- были осуществлены некоторые, не принципиальные, изменения в бортовой автоматике.
В процессе летных испытаний КА серии 3МВ в состав, конструкцию и электрические схемы аппаратов вносились некоторые, не принципиальные, изменения, направленные на увеличение надежности. В частности, после отказа программно-временного устройства на КА "Зонд-2" (см. ниже) в состав всех аппаратов серии 3МВ было введено дублирующее программное устройство, предназначенное только для включений СТР.
С весны 1964 до осени 1965 г. на гелиоцентрические орбиты ракетой "Молния" было выведено пять аппаратов серии 3МВ, разработанных и изготовленных в ОКБ С.П.Королева. Из этих КА четыре предназначались для попадания в планету или близкого пролета около нее, а один, получивший наименование "Зонд-3", был выведен на орбиту, пересекающую орбиту Марса. Этот аппарат был предназначен только для исследований межпланетного пространства и фотографирования части обратной стороны Луны при отлете от Земли.
В прилагаемой таблице представлены данные пусков указанных КА, задачи пусков, причины невыполнения этих задач и некоторые особенности полета и функционирования аппаратов.

Приведенные в таблице данные нуждаются в некоторых пояс- нениях.

"ЗОНД-1". Анализ телеметрической информации и движения этого аппарата относительно центра масс позволили определить место утечки газа из орбитального отсека. Оказалось, что потерял герметичность стеклянный астрокупол солнечно-звездного датчика ориентации. Наиболее вероятными были признаны две возможные причины: либо дефект в стекле астрокупола, либо остаточные напряжения в стекле, возникшие из-за неправильной сборки датчика или установки его на КА, и вызвавшие поломку стекла при нагрузках на участке выведения. Вторая авария на этом КА, указанная в таблице, явилась следствием разгерметизации и неправильного управления. Дело в том, что передатчики разгерметизированного отсека были включены в наиболее опасный с точки зрения возможности возникновения газового разряда в высоковольтных цепях момент времени, когда давление в отсеке составляло около 5 мм. рт. ст., что было ясно из телеметрической информации. Видимо, стоило подождать, когда давление в отсеке уменьшится до безопасного уровня, который можно было определить, проведя специальные наземные испытания.
Выход из строя части бортовой автоматики чрезвычайно усложнил работу с КА и, в конечном итоге, привел к потере аппарата. Несмотря на указанные аварии на КА "Зонд-1" удалось провести два сеанса коррекции траектории, что позволило впервые проверить работу системы ориентации КА перед включением КДУ - на солнечно-звездном датчике, в режиме только солнечной точной ориентации, и системы стабилизации на гироскопическом устройстве во время работы КДУ, а также работу самого КДУ.

"ЗОНД-2". Указанное в таблице неполное раскрытие панелей солнечной батареи произошло из-за некоторого конструктивного дефекта в механизме раскрытия, который не был выявлен при наземных испытаниях вследствии того, что они не были проведены в полном объеме. Неполное раскрытие солнечной батареи существенно ухудшило энергетически характеристики аппарата.
Программно-временное устройство (ПВУ), вышедшее из строя сразу после выведения КА на межплантетную траекторию, в частности, обеспечивало включение СТР между сеансами связи (в дежурном режиме) с заданной скважностью. Отказ ПВУ привел к тому, что в дежурном режиме не обеспечивался тепловой режим приборов в обоих отсеках аппарата. В ПВУ имелись дублирующие друг друга генераторы, задающие исходную частоту, однако не был предусмотрен контроль работоспособности каждого из них. Анализ длительности и режимов хранения ПВУ, проведенный после пуска КА "Зонд-2", показал, сто повидимому на данном КА было использовано устройство, в котором был работоспособен только один из трех генераторов.
Указанные две аварии и явились причиной преждевременной потери связи с КА "Зонд-2". В качестве некоторого положительного эффекта от запуска этого аппарата следует отметить, что на нем была установлена экспериментальная система плазменных двигателей для создания импульсов, управляющих постоянной ориентацией КА на Солнце. И хотя эта система не обеспечивала устойчивую ориентацию КА и после двух испытаний была отключена, опыт ее разработки и эксплуатации позво- лил через несколько лет создать новый вариант системы плазменных двигателей, которая успешно применялась на многих КА различного назначения.

"ЗОНД-3". Как указано в таблице, этот КА выполнил все возложенные на него задачи. В частности, во время его полета удалось впервые произвести коррекцию траектории с использованием точного наведения КА не только на Солнце, но и на звезду (астрокоррекция траектории). При проведении коррекции столкнулись с одним явлением, которое было трудно предвидеть и, тем более, экспериментально проверить до пуска на Земле. Явление заключалось в следующем. Солнечно-звездный датчик ориентации был закрыт крышкой, защищающей астрокупол от пыли во время подготовки КА к пуску и при старте ракеты. Эта крышка открывалась перед первой коррекцией с помощью пиропатронов. При срабатывании пиропатронов создавался некоторый ударный импульс, небольшой по величине, но достаточный для выделения пыли из стекловолокна, которое заключалось в теплоизоляции, закрывающей почти весь КА (эффект "пыльного мешка"). Облако пыли создавало на звездном объективе световой фон, не позволяющий обнаружить через него звезду. Наличие недопустимого фона было обнаружено по телеметрии во время первой попытки проведения коррекции, а эффект "пыльного мешка" сначала существовал как гипотеза, а затем был подтвержден при проведении второго сеанса коррекции, перед которым пыли уже не было, в результате чего звезда была обнаружена и КДУ включилась, создав импульс в нужном направлении. Наличие указанного эффекта было проверено при работе с КА "Венера-3", на котором крышка астрокупола была открыта за несколько суток до астрокоррекции траектории (по опыту работы с КА "Зонд-3"), в результате чего коррекция была удачно проведена и обеспечила попадание этого КА в планету.
Система наведения КА на Землю и работа высокоинформативной радиолинии через остронаправленную параболическую антенну были проверены при передаче с КА "Зонд-3" результатов фотографирования обратной стороны Луны. Качество полученных на земле снимков было хорошим.

"ВЕНЕРА-2", "ВЕНЕРА-3". К сказанному в таблице нужно добавить, что, как показали наземные эксперименты, плохое прохождение на борт управляющих команд, имевшее место при эксплуатации этих аппаратов и существенно усложнившее работу с ними, было связано с перегревом отдельных элементов в блоках приема и дешифровки команд. Последнее было вызвано повышенными температурами газа в отсеках, явившимися следствием нарушения технологии нанесения терморегулирующих покрытий на радиаторах СТР. Кстати, было четко зафиксировано, что значительные, периодические ухудшения в прохождении команд коррелируются с увеличением активности Солнца. Необходимо также отметить, что наземные эксперименты и анализ, проведенные во время работы с рассматриваемыми КА, позволили скорректировать программу наземных испытаний бортовых приборов для будущих аппаратов - для учета во время этих испытаний практической невесомости на борту КА. 3.5. Из данного раздела следует, что пять аппаратов серии 3МВ были выведены на межпланетные траектории за 1.5 года. К этому нужно добавить, что запусков ракет с АМС было больше, т.к. из-за отказов в ракете выведения, главным образом - в работе 4-й ступени, некоторые станции не выводились на нужные траектории. По существу, происходила одновременно отработка и ракеты, и самих АМС - в процессе их сборки и испытаний перед пусками и в полете, когда АМС выводились на межпланетную траекторию. Очевидно, что подготовка к пуску каждого КА - это достаточно трудоемкий процесс, включающий в себя доработки технической документации, учитывающие задачу очередного и опыт предыдущего пуска; изготовление самого КА и комплектующих его систем и приборов на заводе ОКБ С.П.Королева и в смежных организациях; выпуск эксплуатационной документации (инструкции по управлению и др.) и, наконец, подготовку КА на полигоне. Излолженное показвает, что режим подготовки и пусков первых АМС, особенно аппаратов серии 3МВ, был весьма напряженным. Проведенный выше анализ результатов летных испытаний первых АМС показывает, что часть отказов являлась следствием недостаточности наземной отработки и нарушений в технологии изготовления этих КА. Однако, необходимо отметить и ту положительную роль, которую безусловно сыграли пуски первых АМС. Во-первых, полученный технический опыт разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации этих КА позволил достаточно быстро изготовить следующие АМС в ОКБ Г.Н.Бабакина, куда вся межпланетная тематика была передана в 1965 г. Для иллюстрации этого укажем, что созданная в этом ОКБ АМС "Венера-4" была запущена 12 июня 1967 г., и ее спускаемый аппарат впервые совершил полет на парашюте в верхней атмосфере Венеры, проведя непосредственные измерения ее характеристик. Бортовые системы и конструкция этого КА были заимствованы от АМС, разработанных в ОКБ С.П.Королева.Исключение составила только СТР, которая была переведена с жидкого теплоносителя на газовый. Во-вторых, на всех первых АМС, выведенных на межпланетные траектории с 1961 по 1966 г., проводились научные исследования межпланетной среды (космические лучи, микрометеориты, плазма и др), а КА "Зонд-3" завершил фотографирование обратной стороны Луны, начатое аппаратом "Луна-3" в 1959 г. В заключении автор выражает свою признательность В.И.Петрову - ведущему конструктору рассмотренных АМС, прочитавшему рукопись статьи и сделавшему ряд ценных замечаний.