Історія створення радянського супутникового телемовлення
Феномен «блакитного екрана». Передісторія супутникового телебачення
Історія розвитку супутникового телебачення, як і взагалі вся історія космонавтики - це повість про геніальних і ірраціонально наполегливих ентузіастах. Перш за все, зрозуміло, про Ціолковським і Королеві - теоретика і практиці, на вірі яких, як на ракетному паливі, рухалися вперед проекти освоєння безповітряного простору. Костянтин Ціолковський до початку космічної ери не дожив, зате Корольов після знайомства з ним невиліковно «захворів» реактивним рухом і польотами до зірок. У 1954-му році, через майже десять років після закінчення Другої світової війни і за вісім - до Карибської кризи, кульмінації війни холодної - він, нарешті, став активно просувати ідею створення штучного супутника Землі. Для цих цілей Корольов привернув своїх колег і друзів - майбутнього президента Академії наук Мстислава Келдиша і ракетника Михайла Тихонравова. Разом вони запропонували міністерству оборони використовувати післявоєнні і отримані в результаті перемоги над Німеччиною ракетні розробки для виведення на навколоземну орбіту штучного супутника.
Спочатку Корольов збирався запустити в космос повноцінну наукову лабораторію. Ракети-носії проектувалися в військових цілях і в перспективі повинні були піднімати в повітря багатотонні бомби. Тому виведення важкого комплексного пристрою на орбіту інженерів-ракетобудівників не лякало. Але створення космічної наукової апаратури застопорилося; до 1957 му році Корольов прийняв компромісне рішення - відправляти за межі атмосфери ПС-1, «найпростіший супутник».
На базі радянських міжконтинентальних Р-7, створених, в свою чергу, на основі трофейних німецьких Фау-2, була розроблена ракета-носій «Супутник». Точніше, Р-7 8К71 - ім'я цей клас ракет отримав лише після успішного запуску ШСЗ «Супутник-1».
Перше творіння рук людських в космосі представляло собою 84-кіллограммовий куля з оболонкою з дюралюмінію. Всередині знаходилися температурні і барометричні датчики, система охолодження і радіопередавач. Зовні - чотири антени. Траєкторія польоту ШСЗ дозволяла стежити за ним радіоаматорам всього світу.
На другому «Супутнику» полетіла Лайка, а ось третій повністю відповідав давньому задумом Корольова - вивести на орбіту побільше датчиків і приймачів, з можливістю двосторонньої передачі даних і живленням від сонячних батарей. Запуск «Супутника-3» відбувся через рік після тріумфу ПС-1. Цей ШСЗ також називали «об'єктом Д» - так його слід було класифікувати за правилами ракетобудування, виходячи з маси корисного вантажу (апарат важив більше 1,3 тонн, наукові прилади - близько 300 кг).
Паралельно з ракетобудуванням розвивалося телевізійне мовлення. український винахідник Зворикін, іммігрував в США, і український винахідник Семен Катаєв, що залишився в СРСР, в 1931-му році майже одночасно запатентували передавальну телевізійну трубку. На момент запуску «Супутника-1» на території рад працювало понад мільйон фабричних телевізорів і чимало саморобних, створених радіоаматорами. Для передачі сигналу використовувалися наземні випромінювачі і ретранслятори.
Відразу після виведення першого ШСЗ на орбіту Катаєв звернувся навпростець до Хрущова з пропозицією використовувати космічні апарати для теле- і радіомовлення. Те, що підняті в атмосферу телепередавачі працювати будуть, довів експеримент, проведений в рамках VI Всесвітнього фестивалю молоді та студентів у Москві. Літаки ЧИ-2 з висоти 4 км транслювали передачу з цього фестивалю мало не на половину СРСР. Корольов, вірний своїм ентузіазмом, ідею підтримав, хоча у ОКБ-1, яким він керував, програма робіт була вкрай насиченою. Проектування супутників зв'язку всерйоз почалося тільки після польоту Гагаріна.
Як ні парадоксально, перші експерименти з використання ШСЗ для передачі радіохвиль проводилися американськими і радянськими інженерами спільно. Це були роботи з прийому хвиль, відбитих від пасивного радіотрансляційного супутника «Відлуння-2» (що був, по суті, велика сферичне дзеркало). «Ехо» розробили і вивели в космос Сполучені Штати, зате детектированием сигналу займалися як в Московському науково-дослідному інституті радіозв'язку (МНІІР), так і в Америці.
Досліди по використанню космічних об'єктів для ретрансляції робилися і раніше. Військові і любителі давно освоїли «пересилку» повідомлень через відображення сигналу від місячної поверхні. Дослідження передачі за допомогою «Ехо-2» показало, що створювати пасивні супутники зв'язку нерозумно. Для телебачення використовувалися дециметрові і сантиметрові частини електромагнітного спектра - менші довжини хвиль занадто швидко згасали в атмосфері. Але чим більше довжина хвилі, тим більше повинен бути розмір відбивача (і приймача). Запускати в небо великі апарати, та ще й без можливості повноцінно управляти сигналом і орієнтуванням ретранслятора, було абсолютно нерентабельно. Тому обидві космічні держави взялися за створення активних ретрансляторів, що мають власні підсилювачі і роздільні антени для прийому і для відправки інформації.
Сьогодні прийнято вважати, що «космічна гонка» значно вплинула на розвиток холодної війни, загострюючи давні конфлікти і пробуджуючи не цілком здоровий дух суперництва в політиках. Почасти так і було - після польоту «Ехо-2» шляху супутникового телебачення двох континентів на довгий час розійшлися. Однак початкові міжконтинентальні експерименти однозначно свідчать про те, що на рівні конструкторських бюро, обсерваторій та наукових лабораторій світові держави співпрацювали без проблем.
А тепер про погоду: «Блискавки» і «Веселка»
Серія «Спутников» продовжувала поповнюватися апаратами на орбіті, але всі вони використовувалися в дослідницьких цілях - для уточнення положень радіаційних поясів, підготовок до пілотованих польотів, удосконалень систем орієнтації. Супутники зв'язку проектувалися з нуля.
Безпосередньо запусками супутників зв'язку займався спеціальний відділ ОКБ-1. Створенням приймально-передавальної апаратури завідував відділ супутникового зв'язку і мовлення МНІІР, сформований на базі однієї з лабораторій якраз в 1965-му році, коли хороші перспективи ШСЗ стали очевидні. Незабаром запуски нових космічних апаратів стали відбуватися по кілька разів на місяць.
У 1967-му році була утворена перша телевізійна мережа. Вона складалася з одного ШСЗ «Блискавка-1» і двох модифікованих орбітальних ретрансляторів, які називаються «Блискавка-1 +». У «Блискавка з плюсом» були виправлені два головних конструктивних недоліку перших супутників зв'язку - вразливість до впливу радіаційних поясів Землі, що приводила до швидкого зносу електроніки, і жорстка прив'язка до часу запуску. Після робіт, спрямованих на захист радіоустаткування супутника від випромінювань, термін служби ШСЗ збільшився з півроку до 3-4 років. А прив'язка спочатку була викликана тим, що «Блискавки-1», що працювали на сонячних батареях, повинні були виходити на строго певні проміжні орбіти, щоб згодом успішно досягти необхідної високоеліптичного кінцевої орбіти. «Блискавки-1 +» працювали «в зв'язці» один з одним, тому могли забезпечувати зв'язок, навіть якщо кілька супутників знаходяться в тіні. Це дозволило розширити діапазон використовуваних орбіт.
У підсумку за всю історію космонавтики працювати на благо телебачення вирушило 5 «Блискавок-1» і більше півсотні «Блискавок-1 +». Конструкція останніх виявилася настільки вдалою, що на їх базі, незважаючи на появу інших серій ШСЗ зв'язку, продовжували створюватися все нові і нові версії космічних апаратів: «Блискавки-1Т» (що використовувалися переважно у військових цілях), «Блискавки-2» (які опинилися не занадто довговічними), «Блискавки-3» (які експлуатувалися найдовше - 29 років).
У 1965-му році США і 17 інших капіталістичних країн утворили власну супутникову телевізійну мережу - Intelsat. Хоча апаратна частина у Рад як і раніше була куди кращою, Intelsat була міжнародною організацією, а це виглядало перспективно. У 1971-му радянські політики «дозріли» до організованого відповіді і створили систему Інтерспутник - теж націлену на міжнародне мовлення, обмін інформацією та взаємодопомогу в справі технологічного розвитку. Тільки до ІНТЕРСУПУТНИК ставилися соціалістичні, а не капіталістичні країни; після розвалу СРСР Інтерспутник продовжив своє існування і навіть став надавати комерційні послуги супутникового зв'язку через 17 геостаціонарних космічних апаратів.
Досить довго протистояння організацій було неявним. Тим більше що для СРСР більш значущою була інша організація, внутрішня - ЕССС, Єдина система супутникового зв'язку. Ця мережа утворилася, коли було прийнято рішення використовувати одні і ті ж ШСЗ в військових і цивільних цілях. В рамках програми ЕССС були розроблені космічні апарати «Веселка», вони ж «Грань», вони ж «Стаціонар» - перші масово випускалися супутники для геостаціонарних орбіт.
Історично ідея виводити супутники зв'язку на геостаціонарні орбіти з'явилася раніше, ніж думка про рух апаратів по орбіті з періодом, відмінним від 24 годин. Ще в 1945-му році Артур Кларк, інженер і майбутній всесвітньо відомий фантаст, написав популярну статтю про геостаціонарних орбітах і їх переваги. У цій же статті він розрахував з енергетичних міркувань більшість параметрів таких орбіт; в англомовній літературі їх так і називають - орбіти Кларка.
Однак виведення супутників на геостаціонарну орбіту вимагало кращої точності розрахунків, ніж було можливо провести на момент проектування «Блискавок-1». А головне - для доставки космічного апарату на геостаціонарну орбіту була потрібна ракета-носій більш досконала, ніж Р-7 «Супутник» або «Блискавка».
У 1975-му році завершилося створення перших «Протонів», яким було призначено на довгі десятиліття стати одними з кращих ракет-носіїв в світі. Тоді ж допрацювали «Райдуги». Чималу частину витрат, грошових і людських, взяли на себе військові - їм не вистачало ресурсів «Блискавок». Два триствольного передавача «Веселка» дозволяли паралельно ретранслювати сигнал на приймачі «Орбіти» і відправляти інформацію, необхідну міністерству оборони.
«Райдуги» стали основою ЕССС; всього був запущений 31 супутник цього класу, і експлуатувалися вони без малого двадцять років. У 1978-му до «Веселка» приєдналися інші «нерухомі» ШСЗ, що мають кодове ім'я «Горизонт».
Чи не заходячи за обрій
До середини 70-х відділи, які займаються створенням супутників зв'язку, спантеличили знову. Причому відразу за двома напрямками.
По-перше, з'явилася нагальна потреба придумати якийсь новий тип передавачів. Система «Орбіта» була прекрасна всім, крім своєї поширеності. Неможливо було поставити металеву тарілку з діаметром 12 метрів в кожному малонаселеному регіоні - простори СРСР не дозволяли так розкошувати. Це означало, що величезні території все ще залишалися без програм Центрального ТБ.
По-друге, в 1974-му організаційний комітет Олімпійських ігор постановив: у 80-му Олімпіада пройде в Москві. І приймаюча сторона виявилася перед фактом, що забезпечити досить масштабну цілодобову трансляцію за нинішнього стану справ на орбіті нереально.
У 1978-му був запущений перший «Горизонт»; всього за історію серії успішно функціонували 33 апарату. Для потреб розширюється ЕССС вирішили будувати новий наземний Центр космічного зв'язку, на той момент просто «об'єкт« Азимут М-2 ». Для побудови вибрали ділянку землі на березі річки Дубна; оскільки «Горизонти» цікавили і ненаситне міністерство оборони теж, то будівництво відбувалося в основному їх силами. Особливо це стало в нагоді, коли з'ясувалося, що коштів на житло для майбутніх співробітників Центру не виділене. Профінансувати стоквартирний будинок чиновників все-таки вмовили, а військові, враховуючи, що Олімпіада пройде, а ЦКШ залишиться практично в їх розпорядженні, будували швидко і на совість. Сьогодні Центр космічного зв'язку «Дубна» - один з ключових координуючих об'єктів на території СНД.
У список устаткування, встановленого на «Азимут М-2», входили приймачі, виготовлені на території Японії. Відносини СРСР і «Країни висхідного сонця» на той момент злегка потеплішали, і вчені, як зазвичай, цим скористалися. Також було намічено перемир'я між ІНТЕРСУПУТНИК і Intelsat - на даху комплексу красувалися тарілки і однієї, і іншої організації.
Збільшення числа потужних геостаціонарних телевізійних передавачів робило доцільним збільшення кількості приймаючих антен. Поки «Протони» працьовито доставляли на орбіту «Райдуги» і «Горизонти», «наземні» радіотехніки допрацьовували приймальні станції «Москва». Діаметр їх приймаючої тарілки становив всього 2,5 метра - немислимо за сучасними мірками, але надзвичайно прогресивно для рівня технологій 80-х. Стандартний приймач «Орбіти» мав діаметр більше десяти метрів, а Intelsat і зовсім користувався 32-метровими «блюдцями». Розгорнути «Москву» можна було за пару годин і без будь-якого спеціального обладнання - це зробило доступною ТВ-трансляцію в віддалених малонаселених районах Союзу. Нарівні з «Москвою» продовжували використовуватися малі ретрансляційні станції «Марс» з діаметром тарілки 7 м.
Вище, масивніше, швидше
Історія створення супутникового телебачення - це історія чудового початку космічної ери людства. За лічені місяці розроблялися принципово нові пристрої і методики. А геніальні науково-технічні рішення часом перебували за лічені години, в процесі «мозгоштурмов» співробітників конструкторських бюро, яких раптово ставили перед фактом: «потрібно зменшити масу на 200 кг», або «Введення в експлуатацію повинно відбутися в наступному році» ...
До сих пір успішно використовуються напрацювання тих часів, коли процесори комп'ютерів займали сотні кубометрів. Ракети-носії «Протон», супутникові платформи «каурі», апарати «Блискавка» - все це донині є основою більшості вітчизняних космічних розробок.
Але «навантажувати» космічні апарати до нескінченності неможливо. Рано чи пізно конструкторам доведеться відмовитися від досвіду своїх геніальних і нескінченно наполегливих попередників, щоб повернутися до їхніх методів роботи. До мозкових штурмів і пошуків кардинально нових рішень.