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《蘇聯早期月球探測器誕生記（三）》
作者：風千里
前兩篇：
“月球-2”在月球表面實現硬著陸，標誌著蘇聯探月工程成功邁出了第一步。這一步雖然邁得曲折艱難，但並沒有減緩人類探月的步伐，早在“月球-2”發射任務還在籌備時，科羅廖夫和他的ОКБ-1設計局就瞄準了月球背面。
在地球-月球系統長期的演變過程中，受地月之間潮汐力的影響，月球逐步被地球潮汐鎖定（tide lock），從而導致月球在繞地運行過程中，始終只有一面朝向地球，而另一面我們從未得見。月背未曾揭開的神秘面紗為人類提供了豐富的想象空間，也吊足了人類的“胃口”。
一、E-2型探月器
為了“一睹月背芳容”——為月球背面拍照，科羅廖夫及其同事們所做的不再只是保證現有運載火箭發射的成功率，還要去解決更多的難題。
原有的E-1平台構造過於簡陋，只能搭載一些結構簡單的探測儀開展一些初步的科研工作；也只能進行奔月和硬著陸這種簡單的任務……這樣的E-1平台無法滿足此次任務的要求，因此，ОКБ-1設計局需要重新設計一款月球探測器，接到設計局指令的馬克西莫夫立刻拿出了新方案——E-2。
相對於原有的E-1平台，新的探測器E-2在設計思想上有了新的飛躍。不同於E-1體內各種探測儀的簡單堆砌，E-2是圍繞攝影與傳輸系統而設計的平台，其中的太陽能電池板也能保證高耗能儀器的運行。不過ОКБ-1設計局的探月組也只是拿出了平台的設計方案，要成功拍攝月球背面，需要依靠三件核心設備：攝影系統、定向系統以及影像傳輸系統，對此設計局自己無力解決，只能求助其他科研院所。
第1關 攝影系統
要拍照，自然需要可靠的攝影系統。吉洪拉沃夫找到了位於列寧格勒、被稱為“電視科學研究所”的第380研究所（НИИ-380）幫忙，該研究所所長彼得·布拉契拉維茨（Петр Брацлавец）長官的科研團隊，在前不久剛剛研發出一套新型的攝影系統，被稱為葉尼塞-2型（Енисей-2）。
該系統由一台雙透鏡照相機（採用200mm與500mm鏡頭，分別用來拍攝月面全景以及特寫）、掃描器和處理單元組成。雖然整體技術水準與西方相比存在差距（比如掃描器依然採用老式的機械掃描技術），但成像效果可以滿足實際需求。葉尼塞-3將安裝在E-2探測器的前部，在探測器頂部開有專用舷窗以方便拍攝。該型拍攝系統的發展型在後來又被用於首次載人航天任務。
第2關 定向系統
不同於普通的天文拍攝，這次在太空為月背拍照，對探測器位置的精度要求近乎苛刻。此時ОКБ-1設計局還沒有能力進行繞月飛行任務，所以首次月球背面拍攝任務只是要求探測器繞行月球背面完成拍攝後，就直接返回地球，並在返回過程中將圖片轉成信號傳回地面。任務流程如下圖所示：
這樣的任務模式難度在於：探月器抵達目標位置開始拍攝時，需要月球背面恰好被太陽光照亮；而在返回地球時，探月器也要正好對準蘇聯，才能準確地將圖片信號傳回地面。而最要命的是整個任務中E-2只能繞過月球背面一次，這勢必要求拍攝過程一氣呵成，不能有絲毫的運行誤差。
為滿足如此高標準的任務要求，科羅廖夫親自出馬找到了自己的老相識，時任蘇聯科學院應用數學研究所（Института прикладнойматематики АН СССР）所長的克爾德什，從他那裡挖來了控制工程專家鮑裡斯·勞申巴赫（Борис Раушенбах，此人是一名伏爾加德意志人），由他組織隊伍專為E-2設計了一套定向系統，該系統配有氣體（氮氣）推力裝置用於控制探測器姿態，同時裝有傳感器以保證探測器相對地球、月球與太陽的方向定位。一旦探測器出現運行偏差，推力裝置會立即啟動，進而將探測器推回到預定方向。這套系統在當時具有劃時代意義，日後被廣泛應用在載人飛船的研發上。
第3關 影像傳輸系統
完成拍攝後，如果探測器不能把圖片精確無誤地傳給地面，之前的所有工作都將付之東流，這就需要一套可靠的無線電傳輸設備。
為此ОКБ-1設計局又聯繫了研究無線電技術的第885研究所（НИИ-885）尋求支持。該研究所的副總設計師尤金·波庫斯拉夫斯基（Евгений Богуславский）根據要求，採用當時新興的晶體管研製了一套圖片傳輸設備，當探月器返回地球時，該系統對拍攝的圖片進行掃描，再轉換成無線電信號。
為了合理地在探測器內安放這些新設備，馬克西莫夫在原有E-2平台的基礎上進行了一些改動，推出了新的改型E-2A。不久，第一款E-2A型探月器E-2A.1裝配完畢，與E-1型探月器圓球形的外觀截然不同，E-2A更近似於一個大圓筒，全身布滿了太陽能電池板，比E-1原型略重（280kg）。
在E-1.7（即月球-2號）還在ОКБ-1的廠房內做進一步調試時，這枚全新的E-2A型探月器就被運到了拜科努爾發射基地。由於E-1系列發射計劃一再延誤，導致計劃中的E-2A.1與E-1.7的發射間隔將非常短，E-2A.1僅僅比後者晚2天。這樣密集的發射顯然讓地面指揮中心分身乏術，這讓E-2A.1的發射任務不得不推遲到10月4日。
二、月球背面的倩影
或許是E-1系列發射任務的屢次挫敗，讓ОКБ-1應對火箭故障有了足夠多的經驗；也或許是蘇聯人此時人品開始爆發， 8K72E火箭的運行非常理想，E-2A.1順利進入奔月軌道。
與E-1系列直飛月球不同，為實現精確繞行月球背面的目的，E-2A.1需要在一條傾角為55度的不規則近地軌道上緩慢劃過，然後再飛向月球。在此期間，E-2A.1出現了熱力控制系統故障導致的溫度過高、信號變弱等棘手的技術問題，一度令地指中心的工作人員焦慮不安。但在科羅廖夫及其設計局核心人員親赴拜科努爾進行一系列現場指導後，這些故障很快被排除。
至10月7日凌晨，E-2A.1順利抵達距月球背面65200km的高空，此時月球背面正好處在太陽光的照射下。E-2A.1在定向系統的不斷修正下，將鏡頭對準月面，啟動攝影系統。在短短的幾十分鐘內拍下了29張照片，並同時進行沖洗和照片掃描等工作。此時興奮的地指中心還沒等探月器返回地球，就迫不及待的啟動傳輸系統嘗試將拍攝的圖片傳回地球，但過長的通訊距離讓地面解析出的圖片極為模糊，人們只能從圖片上大致看到一個黃色的圓形圖案。
10月11日，E-2A.1進入返回軌道，8天后的10月19日順利抵達近地軌道，並開始正式向地面傳輸拍攝成果。此時它正對著蘇聯黑海地區。為了能順利接受探月器發來的信號，蘇聯方面甚至對黑海地區進行嚴格的無線電管制。在E-2A.1傳回的總共29張月球背面照片中，地指中心成功解析出了17張堪用的成片。向來只存在於人類猜想中的月球背面，在這一刻終於揭開了神秘的面紗。
儘管這些照片看起來模糊不清、分辨率相當低，以此也僅能對月球背面的情況了解個大概，但這17份照片是人類首次進行月球背面拍攝的珍貴成果。依據這些粗糙的影像資料，人們首次發現月球背面不同於正面的地理特徵：分布著高原與密集的隕石坑。
根據這些圖片資料，位於莫斯科郊外的斯騰伯格天文研究中心（Государственныйастрономический институт им.П.К.Штернберга ）通過對照片細節的修正，製作出第一張較為清晰的月球背面圖片，並發表在1959年10月27日的《真理報》上對外公布。1960年蘇聯科學院更是根據E-2A.1傳回的數據，製作出第一幅月球背面地圖。
（由於是首次發現，蘇聯搶先命名了一批月球背面的隕石坑和平原，比如齊奧爾科夫斯基隕石坑，莫斯科月海等等。）
創造歷史的E-2A.1在1963年被蘇聯官方命名為“月球-3”號（луна-3），並以此名光榮地載入史冊。在短短幾個月內，蘇聯在探月工程上取得的一系列開創性成果令全世界豔羨不已，而此時美國探月工程所獲得的成績也僅僅是讓探測器掠過月球表面，計劃中的硬著陸、月表拍攝和繞月飛行等任務沒有一項獲得成功。此時的蘇聯和科羅廖夫麾下的ОКБ-1設計局毫無疑問地成為了人類探索月球的旗手。蘇聯探月工程的第一階段任務也就此劃上句號。
月球3號的成功再次讓赫魯曉夫興奮不已，在1960年他受邀訪問法國時，如前一年訪美時一樣壓抑不住內心的炫耀欲望，興致勃勃地向當時的法國總統戴高樂贈送了一台“月球-3”號的比例模型，借此再次向西方社會展示蘇聯強大的科技力量。
當然，人類對月球背面的“胃口”，並不會止於這些模糊不清的照片，為了讓月球背面更加清晰，科學家和工程師們在繼續快馬加鞭……（未完待續）
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第 221 期
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