IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ФОТОАППАРАТ АФА-Е1. ПЕРВАЯ В ИСТОРИИ СЪЁМКА НЕВИДИМОЙ СТОРОНЫ ЛУНЫ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Школьному музею «История космонавтики» 17 сентября 2016 года исполнилось два года.(Приложение №1) Экспозиция музея постоянно пополняется новыми экспонатами. Жители города, представители различных организаций, а также военнослужащие предоставляют ценные предметы и документы.
Объектом моего исследования стала фотокамера АФА-1 , которая была передана нашему музею военнослужащими Центра вч 26302 обеспечения ввода в эксплуатацию средств ракетно-космической обороны в городе Красногорске Московской области. (Приложение №2)
За год работы в нашем музее появились разнообразные газеты, книги, мультимедийные материалы по теме исследования космоса, в том числе, и по истории создания фотокамеры АФА-Е1. В экспозиции музея находится фотография поверхности Луны, сделанная Красногорским фотоаппаратом. Уникальный стереоскопический снимок поверхности был передан в наш музей дочерью генерального конструктора ОКБ-1, приемника Королева С.П. – Мишина Василия Павловича. Долгие годы фотография находилась в кабинете советского ученого и инженера и является неотъемлемой частью экскурсии по представленной теме. (Приложение №3)
цель - исследовать и обобщить разрозненные материалы по истории фотокамеры, найти малолоизвестную информацию , составить экскурсию по теме фотографирования невидимой стороны Луны.
Основными методами моего исследования стало:
Изучение материалов школьного музея по теме «Фотоаппарат АФА-Е1. Первая в истории съёмка невидимой стороны Луны». А, также:
• изучение дополнительной литературы;
• экскурсия на Красногорский механический завод им.С.А.Зверева, встреча с ветераном предприятия Барашкиной Г.И.
• сбор информации в сети Интернет;
• консультация учителя;
• обработка информации;
•поиск материалов в архиве
• подготовка презентации и защиты работы.
Актуальность моего исследования заключается и в том, что большинство учащихся МБОУ СОШ №18 приехали из разных уголков России и в целом мало знакомы с историей и сегодняшним днём города Красногорска.
Глава 1. Историческая справка
Начало «космической» истории Красногорского завода» связано с именем Сергея Павловича Королева. Им была одобрена инициатива начальника специального бюро Красногорского предприятия Бешенова Василия Алексеевича о разработке новых средств видового наблюдения из космоса на базе аэрофотографических аппаратов. После первого успешного запуска искусственного спутника Красногорский механический завод получает очень ответственное задание по разработке новых средств видового наблюдения из космоса на базе аэрофотографических аппаратов. На повестке дня стояли задачи исследования ближайшего космоса, в том числе, спутника Земли – Луны.(Приложение №4)
С давних времен человечество интересовало, как выглядит обратная стороны Луны. Ведь, Луна повернута к нам всегда одной стороной. Многие ученые прошлого (Леонардо да Винчи, Галилео Галилей, К.Э. Циолковский) пытались предположить, что находится там - на невидимой стороне Спутника планеты Земля. Однако, первые попытки фотографирования Селены произошли только в августе-сентябре 1958 года, когда американцы первыми попытались отснять поверхность Луны с близкого расстояния, отправив в космос первые маленькие и несовершенные зонды «Pioneer». (Приложение №5)
Увы, из-за неполадок ракет-носителей ни один из этих аппаратов не вышел на расчетную траекторию. Тем не менее, как считают многие исследователи, именно информация о подготовке американских миссий послужила мощным стимулом для С.П. Королева и его соратников. Спустя два года после триумфа первого спутника, утром 4 октября 1959 года в Советском Союзе был произведен запуск автоматической межпланетной станции (АМС) «Луна-3» («изделие Е-2А»). Примерно через трое суток, 7 октября станция выполнила фотографирование невидимой стороны Луны и передала снимки по телевизионному каналу на Землю. Советский Союз в шестой раз опередил Соединенные Штаты, запустив вслед за первым спутником, первым животным в космосе, первой тяжелой автоматической лабораторией на орбите, первой искусственной планетой и первым попаданием в соседнее небесное тело первый объект, который смог сфотографировать сторону нашего естественного спутника, навсегда скрытую от прямого человеческого взора. За этим событием стояли основательные научные и инженерные разработки в таких областях, как баллистика космических аппаратов, системы управления, телекоммуникации и ,конечно , высокоточное оптическое оборудование.
Глава 2.Спланированное чудо
Несомненно, сложнейшей задачей был расчет траектории полета станции «Луна-3», поскольку фотографирование лунной поверхности предполагалось выполнить при пассивном баллистическом пролете (средства коррекции траектории тогда еще не были освоены). На выбор схемы полета влияло множество факторов. Среди них основными были требования необходимой ориентации, освещенности и удаления от лунной поверхности в момент съемки, энергетические возможности ракеты-носителя и географическое положение места старта. Кроме того, путь ракеты было необходимо рассчитать так, чтобы снимки начали передаваться в тот момент, когда станция находилась на малом расстоянии от Земли. Требовалось за очень небольшой промежуток времени получить с территории Советского Союза максимальный объем информации.
Фотографирование Луны производилось в специально выбранный момент. Он не совпадал с точкой наибольшего сближения с Луной: основным требованием было обеспечение ориентации АМС так, чтобы запечатлеть на фотопленке возможно большую часть невидимой стороны нашей небесной соседки в условиях необходимой освещенности. В систему ориентации станции входили оптические и гироскопические датчики, логические электронные устройства и управляющие двигатели. Она была включена по сигналу с Земли в тот момент, когда АМС лежала на линии Луна — Солнце, то есть когда по отношению к «Луне-3» естественный спутник Земли находился в фазе полнолуния. (Приложение №6)
Система ориентации остановила беспорядочное вращение, которое зонд получил при отделении от последней ступени ракетоносителя. Затем датчики нащупали Солнце и сориентировали зонд на светило, соответственно направив объективы фотоаппаратуры на Луну. Расстояние от центра Луны при этом составляло 65200−68400 км. Кстати, время запуска АМС, траектория полета и время съемки были подобраны с учетом того, чтобы фотографии запечатлели и некоторую часть поверхности нашей спутницы, видимую с Земли. Это было нужно для «привязки» снимков к уже известным лунным объектам. Примерно 70% отснятой поверхности приходилось на обратную сторону Луны, а оставшаяся часть представляла собой западный край лунного полушария, наблюдаемого с Земли. Кроме того, наличие фрагментов видимой стороны Луны подтверждало подлинность снимков — во времена «холодной войны» и безудержной пропаганды это было нелишним.
Для съемок, во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевизионной техники (ВНИИТ, Ленинград) была создана специальная фототелевизионная аппаратура «Енисей», укомплектованная пленочным фотоаппаратом, на котором фотопленка обрабатывалась (проявлялась) на борту станции автоматически. (Приложение №7) Для приема сигналов, переданных АМС, служила наземная аппаратура: «Енисей-I» и «Енисей-II
Конструкция бортового фотографического аппарата AФA-E1 создавалась в СКБ-1, которым руководил Василий Алексеевич Бешенов. Непосредственно разработку осуществляла группа под руководством инженера-конструктора Галины Ивановны Барашковой.
В группу по созданию АФА-E1 входил также Евгений Николаевич Герасимов (ставший впоследствии руководителем космического направления в ЦКБ). Электрика была разработана под руководством В. Емелина. В работе также принимали участие М. Мальцев и А. Шуваева (оптика), А. Тихомиров (затворы), A. Юрщик (конструкция объективов) и другие.
Глава 3. Техническое описание
АМС «Луна-3» массой 278,5 кг представляла собой герметичный контейнер диаметром 1,2 м и длиной 1,3 м (без антенн). Внутри корпуса размещались теле и фото аппаратура, основным элементом которой являлась камера АФА-Е1, а ,так же, аккумуляторы системы электрообеспечения, различные датчики. Станция имела автоматическую систему терморегулирования, открывающую жалюзи и сбрасывающую избытки тепла в космос, когда температура внутри станции поднималась выше +25°С. При снижении температуры жалюзи закрывались. Бортовая аппаратура питалась электроэнергией от аккумуляторов и солнечных батарей, расположенных на корпусе станции. (Приложение №8)
Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли обратную сторону Луны, позволив землянам заглянуть за скрытое от них полушарие естественного спутника. Произошло это 7 октября 1959 года. Съемка велась в течение сорока минут на 35-мм пленку, которая затем автоматически проявлялась прямо на борту космического аппарата. Полученные фотографии были отсканированы и спустя несколько дней переданы посредством радиосигналов на Землю. Это был первый в истории межпланетный факс, предтеча телевидения. Двадцать девять фотографий с достаточно хорошим покрытием и высоким разрешением позволили построить карту обратной стороны Луны и выявить основные детали рельефа.
Как рассказала мне Галина Ивановна Барашкова, для фотографирования использовалась «трофейная» кинопленка АШ («американские шарики») шириной 35 мм. История появления такой плёнки долгое время была засекречена. Но Галина Ивановна поделилась со мной этой «тайной». Как известно, в середине и во второй половине 1950-х над Советским Союзом стаями летали американские разведывательные аэростаты с фотоаппаратурой. Часть из них была сбита или просто приземлилась на территории нашей страны. Так или иначе, в Академии имени А.Ф. Можайского, с которой сотрудничал ВНИИТ, оказались американская аппаратура и пленка. И когда выяснилось, что ни одна отечественная пленка не отвечает требованиям, предъявляемым к фотографированию Луны, вспомнили о пленке с «шариков». По воспоминаниям ветеранов тех событий, пленка втайне от начальства была нарезана, отперфорирована и… применена на «Луне-3». Так соперник по космической гонке невольно помог советскому триумфу.
Для контроля качества полученных кадров на фотопленку заранее наносились испытательные знаки (штриховые миры), часть из которых проявлялась еще на Земле. Другая часть знаков, копии которых хранились на Земле, проявлялась на борту станции. Фотопленка с изображениями лунной поверхности, сделанными с расстояния около 65 000 километров, автоматически проявлялась и перематывалась в специальный накопитель. Кадр передавался на Землю в течение тридцати минут, где фиксировался наземным комплексом «Енисей II» на магнитофон, 35-миллиметровую кинопленку с помощью фоторегистрирующего устройства и на специальный экран прибор ( скиатрон) . По сути , это был один из первых телевизионных , космических сеансов. Так, первой фотографией, которую получили на Земле, была не поверхность Луны, а... штриховая мира – телевизионная тест-сетка, заблаговременно впечатанная на пленку. (Приложение №9) Фотографии обратной стороны Луны были опубликованы в газетах всего мира в понедельник 26 октября 1959 года и стали настоящей сенсацией. Запуск космической станции, которая достигла Луны, страной, которая ещё 14 лет назад по окончанию 2-й мировой войны лежала в руинах, казался чем-то невероятным. (Приложение №10)
Глава 4. Результат космической миссии
По многим причинам качество полученных снимков было посредственным, но оказалось достаточным для понимания того, как выглядит невидимая сторона Луны. В частности, было выявлено, что «темная сторона» более гористая, а «морей» на ней очень мало. Помимо Краевого Моря, Моря Москвы, Хребта Советского, Залива Астронавтов начинающихся на видимой стороне, а также Моря Мечты, других «водоемов» не выявлено, за исключением поверхностей больших цирков. (приложение №11)
Передача основной информации с АМС была осуществлена на первом же витке траектории, сразу после фотографирования. После окончания съемки система ориентации сообщила станции упорядоченное вращение, а затем была отключена. За счет вращения облегчалась работа системы обеспечения теплового режима. Специалисты предполагали получить с «Луны-3» дополнительные данные. Однако вскоре после передачи первых кадров прием информации со станции прекратился. Было высказано предположение, что в АМС попал микрометеорит. Но вероятнее, просто разрядились аккумуляторы во время передачи снимков на Землю.
Это было первое в истории освоения космоса изучение небесного тела с передачей его изображения с борта летательного аппарата.
Научный результат миссии был важным, но не единственным. Советские ученые и инженеры смогли испытать трехступенчатую ракету-носитель, изучив «плюсы» и «минусы» ее конструкции. Важно и то, что пуск прошел точно в расчетное время, а траекторию полета станции удалось выдержать с высокой точностью.
За создание AФA-E1 В.А.Бешенов в 1960 году был удостоен звания лауреата Ленинской премии. Директор завода Николай Михайлович Егоров стал Героем Социалистического Труда. Орденом Трудового Красного Знамени была награждена Галина Ивановна Барашкова. Государственные награды получила также группа сотрудников СКБ-1, работников опытного производства и завода: Ю. Рябушкин, А. Меньков, Н. Кирюшин и другие. Разработка ЦКБ отправной точкой послужила для всех исследований в космическом направлении. (Приложение №12)
В дальнейшем съемки обратной стороны Луны велись с меньшего расстояния, с автоматических межпланетных станций «Зонд-6» и «Зонд-8» серийными аэрофотоаппаратами AФA-6А, специально доработанными для эксплуатации в космосе. Полученные уникальные снимки составили основу атласа обратной стороны Луны. Гравитационный маневр
Успешное фотографирование Луны было несомненным триумфом, несмотря на быструю потерю автоматической межпланетной станции. (Приложение №13)
Выводы и заключение по теме исследования.
В нашем музее «История космонавтики» собрана большая экспозиция, посвященная истории космонавтики. Каждый экспонат имеет свою собственную историю, связанную с достижениями нашей Родины в освоении космического пространства, есть и такие, которые связаны с историей города Красногорска
В ходе моего исследования были собраны разрозненные материалы по теме фотографирования невидимой стороны Луны. Они легли в основу экскурсий, которая проводится в нашем музее по теме «Красногорская оптика в космосе», «Космическое Красногорье», «Незнайка, который вернулся с Луны и знает о ней почти всё». Данная работа заинтересовала наших друзей из немецкого города-побратима Хёхштадт и в скором времени будет переведена мною на английский язык.
Фотокамера АФА-Е1 – является ценнейшим экспонатом нашего музея. Рассказывая историю изучения Луны, школьники испытывают чувство гордости за свою Родину, узнают о великих научных достижениях и открытиях советской науки и техники. В ходе сбора материала и написания экскурсии мне пришлось углубить своим знания по курсам физики, математики, астрономии, истории. Свои знания я стараюсь передать учащимся - посетителям нашего школьного музея. (Приложение №14) Во время экскурсии многие ученики нашей школы впервые узнают о том, что фотокамера, которой были сделаны первые в истории снимки невидимой стороны Луны, разработана в их родном городе. Я надеюсь, что мое исследование, не только расширит кругозор школьников - посетителей нашего музея, но и поможет им при выборе своей профессии в будущем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
“Академик С.П.Королев . Ученый. Инженер. Человек” ( творческий портретпо воспоминаниям современников) , Москва “Наука” , 1987 г.
“Полеты космических кораблей о орбитальных станций ” ( хроника) ,Москва“Известия” 1981г.
«Научно-технический центр. Этапы становления и развития . К 60-летию ЦКБ-НТЦ», М, 2009.
«Тайны космоса» Итальянская Е. Г., Маркова С. Н., Пономарева В. Л.
“Эстафета космических подвигов” ( сборник ) . Москва “Известия” 1981г.
Артемьев И. “Искусственный спутник земли” , Москва “Детская Литература” , 1957г.
Колесников Ю.В. “Вам строить звездолеты” , Москва “Детская Литература” ,1990г.
Марков Ю., “Курс на Марс” , Москва “Машиностроение” 1989г.
Сухов В. В., Клемешов А. С., Жигирева Е.Г., Тучин В. А.. Московская область. Красногорский район: Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. М, «Народный учитель», 2012.
Уманский С.П., “ Космическая одиссея” , Москва “Мысль” 1988г.
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4
Приложение №5
Приложение №6
Приложение №7
Приложение №8
Приложение №9
Приложение №10
Приложение №11
Пиложение №12
Рябушкн Ю.В.
Герасимов Е.Н.
Барашкова Г.А.
Приложение №13
Приложение №14