НИС Научно-исследовательское судно "1909 Космонавт Юрий Гагарин" построено на базе танкера проекта 1552 и является самым крупным и наиболее мощным по научно-техническому оснащению экспедиционным судном.
"1909 Космонавт Юрий Гагарин" имеет высокие мореходные качества и может плавать в любых районах Мирового океана при любом состоянии моря. Для уменьшения бортовой качки на нем установлен пассивный успокоитель, благодаря чему амплитуда бортовой качки при волнении 7 баллов снижается с + 10 до + 3°, имея период колебаний около 16 с. Килевая качка при 7 баллах достигает по амплитуде + 5°, период колебаний равен 7 с. Судно оснащено подруливающим устройством. Это крыльчатые движители - две в носу и один с корме, они установлены внутри корпуса в поперечных сквозных каналах и приводятся во вращение электромоторами. Подруливающее устройство облегчает управление судном на малых скоростях и при швартовке, позволяет удерживать его на курсе во время сеансов связи и дрейфе. Корпус судна разделен по длине водонепроницаемыми переборками на восемь отсеков, а по высоте - на одиннадцать ярусов, образуемых палубами и платформами. В самом низу расположено двойное дно, затем идут нижняя, средняя и верхняя платформы. На этих четырех ярусах предусмотрены кладовые, танки котельного и дизельного топлива, танки пресной воды, балластные цистерны, несколько лабораторий. Во втором отсеке (счет ведется от носа) два яруса отведены под спортивный зал, над ним на верхней платформе находится кинолекционный зал. В седьмом отсеке расположена электростанция, восьмой отсек занимает машинно-котельное отделение. Верхняя платформа и все последующие ярусы находятся уже над плоскостью ватерлинии. Корпус имеет ледовые подкрепления. Следующий ярус - верхняя палуба; здесь размещены каюты экипажа и экспедиции, лаборатории, две столовые. Часть верхней палубы вдоль правого и левого бортов открытая. Еще выше расположены два яруса надстройки - палуба 1-го яруса и открытая палуба. Они протянулись на большую часть длины судна от носа до кормы. Ярусы включены в общую систему прочности корпуса и наряду с верхней палубой, тремя платформами, продольными и поперечными переборками увеличивают его жесткость и снижают деформации корпуса на волнении. Здесь находятся каюты, лаборатории, кают-компания экипажа и экспедиции, два салона отдыха. Палуба 1-го яруса вдоль всего периметра судна имеет открытую галерею. На открытой палубе ближе к корме установлены барбеты двух параболических антенн с зеркалами диаметрами по 25 м. К барбетам крепятся конструкции антенн, они распределяют вес антенн на продольные и поперечные переборки корпуса. Выше открытой палубы надстройка разделяется на две части, носовую и кормовую. В носовой надстройке следующий ярус - нижний мостик. Кроме кают и лабораторий, на этом ярусе установлен барбет одной из двух 12-метровых параболических антенн. На среднем мостике находится радиорубка, еще выше, на навигационном мостике, расположены рулевая и штурманская рубки, и наконец, на площадке верхнего мостика установлено несколько антенн, в том числе вторая 12-метровая параболическая антенна. Верхний мостик лежит на 25 м выше уровня моря. Ярусы соединены между собой трапами, двумя грузовыми и восемью пассажирскими лифтами. Космические и служебные системы. Основу оборудования научно-исследовательского судна "1909 Космонавт Юрий Гагарин" составляет многофункциональная командно-измерительная система. Она может работать одновременно с двумя космическими объектами, осуществляя передачу команд, траекторные измерения, телеметрический контроль, двухстороннюю телефонную и телеграфную связь с космо-навтами, прием научной информации. Достижению больших дальностей радиосвязи способствуют остронаправленные приемные и передающие антенны, мощные передатчики и высокочувствительные приемники с входными параметрическими усилителями, охлаждаемыми жидким азотом. Три параболические антенны - вторая от носа с зеркалом диаметром 12 м, третья и четвертая с зеркалами диаметрами по 25 м каждое относятся к космической командно-измерительной системе. Они ведут передачу и прием радиосигналов на сантиметровых, дециметровых и метровых волнах. Кормовая 25-метровая антенна однозеркальная, остальные две двухзеркальные. Вес каждой 25-метровой антенны составляет около 240 т, 12-метровой антенны - 180 т. Ширина диаграммы направленности 25-метровой антенны в зависимости от длины рабочей волны находится в пределах от 10 угло-вых минут (СМВ) до 10 градусов (МВ). В подзеркальных кабинах располагаются входные устройства приемников и усилители высокой частоты. Еще одна параболическая антенна имеет диаметр 2,1 .м, она служит для поиска сигналов и конструктивно объединена с одной из 25-метровых антенн. Все антенны могут сопровождать космические объекты по приходящим от них радиосигналам или по заранее рассчитанной программе. Система управления антеннами нормально работает при скорости ветра до 20 м/с и волнении моря до 7 баллов. Управлять полетом спутников и космических кораблей с "1909 Космонавт Юрий Гагарин" можно самостоятельно, посылая на них команды и временные программы. Возможен другой режим работы - ретрансляция команд, поступающих на судно из Центра управления полетом. Данные траекторного контроля (дальность и радиальная скорость) и результаты телеметрического контроля подвергаются на судне машинной обработке и после этого направляются в Центр. В этом случае, а также для телеграфно-телефонных переговоров между космонавтами и Центром управления полетом используют спутники-ретрансляторы. Радиопереговоры с космонавтами и телеметрический контроль возможны с помощью отдельных связных и телеметрических станций, то есть помимо основной командно-измерительной системы. В этом случае используются обособленные связные и телеметрические антенны. Всего на судне 75 антенн различного типа и назначений.
Управление космическими радиотехническими системами автоматизировано. Для баллистических расчетов, обработки информации и управления корабельными системами служат две универсальные электронные вычислительные машины и несколько специализированных. Среди служебных систем НИС Научно-исследовательское судно назовем прежде всего систему привязки. Она измеряет географические координаты тех точек в океане, в которых проводятся сеансы связи, измеряет курс судна, углы бортовой, килевой качки и рыскания. На "1909 Космонавт Юрий Гагарин" эта система представлена разветвленным комплексом разнообразных приборов и устройств. Для определения географических координат НИС Научно-исследовательское судно используются навигационные спутники. Гироскопические приборы с точностью до нескольких угловых минут дают сведения о курсе судна, бортовой, килевой качке и рыскании; индукционные и гидроакустические лаги- о скорости судна относительно воды и морского дна. Оптический пеленгатор позволяет учитывать координаты опорных береговых ориентиров. Измеряется также скорость качки на волнении, которая нужна для расчета поправок при определении радиальной скорости спутников. Кроме перечисленных устройств, входящих в систему привязки, судно располагает комплексом обычного штурманского оборудования. Это оборудование используется на переходах, когда требования к точности местоопределения не столь высоки. Оно размещено, главным образом, в рулевой и штурманской рубках. Параболические антенны имеют трехосную стабилизацию, учитывающую качку. Предусмотрена оптико-электронная аппаратура, измеряющая деформации корпуса - углы изгиба в диаметральной плоскости и плоскости ватерлинии, данные о деформациях поступают в систему стабилизации антенн. Ошибка измерения углов, характеризующих изгиб, составляет не более 40 угловых секунд. Основная связь судна с Центром управления полетом идет по многоканальной радиолинии через спутники-ретрансляторы "Молния". По этому пути передаются командная, траекторная, телеметрическая, научная, телеграфно-телефонная и телевизионная информации. По этому же пути осуществляется радиообмен, связанный с функционированием научной экспедиции. Для передачи и приема сигналов со спутников "Молния" служит носовая параболическая антенна с зеркалом диаметром 12 м. Она так же, как параболические антенны командно-измерительной системы, имеет трехосную систему стабилизации, учитывающую качку судна. Спутниковая связь требует, чтобы космический ретранслятор был одновременно виден из обеих точек, в которых расположены коррес-понденты. Поэтому космическая связь с Центром через спутники "Молния" возможна не изо всех районов плавания НИС Научно-исследовательское судно: когда судно находится южнее экватора, условия одновременной видимости не выполняются. Тогда могут использоваться стационарные спутники и средства связи, работающие в диапазонах коротких, средних и длинных волн. Уголковые антенны двух мощных коротковолновых передатчиков, имеющих характерную конструкцию в виде конусов, сближенных своими вершинами, укреплены на грот-мачте судна по правому и левому бортам. Возможен обмен информацией с Центром управления полетом по наземным проводным или радиорелейным каналам связи через береговые радиостанции. Помимо средств радиосвязи, используемых экспедицией, на судне есть обычный комплекс средств связи, который находится в распоряжении экипажа и предназначен для обеспечения судовождения. На "1909 Космонавт Юрий Гагарин" установлена аппаратура единого времени. Нестабильность частоты эталонных генераторов не превышает 3-10"10, уход временной шкалы в течение суток составляет не более нескольких микросекунд. Местная шкала периодически привязывается к единому времени по сигналам службы времени. Точность привязки 2- 3 мкс. Для поиска в океане и эвакуации спускаемых отсеков спутников и межпланетных станций предназначены радиопеленгаторы, осветительное оборудование и подъемники.
Общее число лабораторий на "1909 Космонавт Юрий Гагарин" равно 86. На научно-исследовательских судах лабораториями называют помещения, в которых установлена действующая аппаратура для решения экспедиционных задач. Не обязательно в этих помещениях должны выполняться какие-либо научные исследования, например анализ телеметрической информации. Обычно в лаборатории объединены приборы и устройства, решающие общую функциональную задачу: прием или передачу радиосигналов, измерение дальности или радиальной скорости, управление корабельными антеннами и др. Лаборатории плотно заполнены стойками с радиотехнической и электронной аппаратурой, пультами и информационными табло. Проектировщики научно-исследовательских судов стараются сэкономить каждый метр площади, но в то же время обращают внимание на удобное размещение аппаратуры, легкость доступа к ней для обслуживания и ремонта. Весь корабельный комплекс космических и служебных систем управляется централизованно. Во время сеанса связи работу на центральном пункте управления возглавляет начальник экспедиции или главный инженер.
Машинно-котельное отделение размещено в корме. Там находятся два паровых котла и паровая турбина, вращение которой передается на винт. Главная энергетическая установка имеет высокую степень автоматизации. На судне две электростанции. Электростанция 1 расположена в отдельном помещении трюма. Она предназначена для питания научно-технического оборудования экспедиции и состоит из четырех дизель-генераторов мощностью по 1500 кВт. Электростанция 2, размещенная в машинно-котельном отделении, дает ток всем остальным потребителям. Два турбогенератора этой электростанции мощностью по 750 кВт работают на ходу судна, один дизель-генератор мощностью 300 кВт действует на стоянке. Аварийная электростанция имеет два дизель-генератора по 100 кВт. Таким образом, общая мощность всех источников электроэнергии на судне равна 8000 кВт.
Система кондиционирования воздуха независимо от наружной температуры поддерживает во всех жилых, общественных и служебных помещениях температуру 21-25 С. В систему кондиционирования воздуха, вентиляции и охлаждения экспедиционной аппаратуры входит мощная холодильная установка. Еще одна холодильная установка обеспечивает температурный режим в провизионных кладовых. С помощью криогенной установки из атмосферного воздуха получают жидкий азот, необходимый для охлаждения параметрических усилителей.
"1909 Космонавт Юрий Гагарин" принимал участие в программах межпланетных полетов нескольких станций типа "Марс" и "Венера". В его задачу входил контроль за работой двигателей разгонных ступеней ракет-носителей при переводе станций с промежуточной орбиты на межпланетную траекторию. Принятая на судне телеметрическая информация после дешифровки оперативно передавалась в Центр управления полетом. Научно-исследовательское судно участвовало в контроле и управлении полетом многих других орбитальных и меж-планетных космических объектов.