3．1 测控系统
航天时代伊始，首先产生的需求就是在地面建设航天基础设施。实际上，航天器与洲际导弹（假设把它也发射到太空） 差别显著。一般导弹只飞几分钟或几十分钟就能击中目标，且在飞行期间，要对导弹进行控制并监测各子系统的工作情况； 而卫星或行星际飞行器看上去却完全不同——它们可能要飞行数年。此外，卫星要配备各种独特的、能长期工作的设备，学者们总是想尽最大可能地利用它们。为了能正常应用航天器，地面必须部署能够进行无线电接收和转发的地面测控网，而且与卫星的通信最好没有“盲区”。
计划发射“Д卫星”时，建立地面测控系统就成为一个很现实的任务，而此卫星即是当时规划的第一颗人造地球卫星。在讨论该项目时，很快就发生了利害冲突。主管导弹项目的武器装备部提议，应该由НИИ—4МО作为主管单位负责地面测控系统，因为要在很短的时间内、在广袤的苏联国土范围内部署观测点，很多地方又是常人难以抵达的无人区，如此规模宏大且难度极高的工作只有国防部才能完成。但是军事专家们持反对意见。他们指出，发射卫星是科学院的兴趣所在，国防部不应该在这个领域牵头负责。时任国防部部长的朱可夫1元帅针对分歧进行了决策。在极具远见地看到航天在未来军队中可能形成新军种的远景后，他选择支持导弹专家们的意见。从那时起，朱可夫就写下“将太空掌握在我们手中”的名言。
1956年1月30日，苏联政府发布了建造“Д卫星”的命令，任命НИИ—4МО作为主管单位，负责建立地面测控系统。项目负责人由时任研究院院长的索科洛夫2中将担任。
因为预定的卫星发射时间已经临近（1957年夏天） ，无法部署完整的地面测控系统，所以人们决定先使用为P—7导弹研制的观测测量设施，但这会使卫星的有效工作时间局限在几周内，而且对卫星轨道的测量精度也不高。
因此测控系统的原型机就采用了卡普斯金亚尔的靶场测量系统。这个系统是从无到有，并且在全员动员的状态下研制的。所以最初该系统仅装备了最简单的观测导弹飞行的设备：英国造的无线定位炮瞄雷达和之前由НИИ—885研制的CTK—1有限通道无线雷达站。沿导弹主动段飞行的地面迹线设有测控站，上述设备安装在了站点处； 而在发射区域周围内，呈三角形放置了3 个德国制高精度光学跟踪仪。为保障测量的同时性，还建立了时间统一服务系统。雷达和光学测量设备的自身定位则通过释放气球和利用地面参考线来完成。飞行轨迹是用计算设备算出来的，在最佳状况下可以使用带键盘的计算—解算设备。
随着新型导弹的出现，靶场测量系统也需要随之更新。如果说P—1和P—2导弹用CTK—1型有限通道雷达就可以捕获的话，到P—5导弹时就需要建造新的CTK—2 型雷达了，它的无线电信息接收通道增加到了28个。而且采用机械式发射机使得弹上安装的无线电遥测设备的重量降至原来的五分之一。
后来，НИИ —885 分离出一部分，组成了第567 专业设计局。在不断更新无线电遥测系统的过程中，该局研制了一系列新型测量装置：PTC—3、PTC—5、PTC—6、PTC—7、PTC—8。
但是其间，出现了第567 设计局的强有力的竞争对手——以它为基础组建的专业分部莫斯科能源研究所专业设计局3。对手提出了新一代监测站的构想，能够监测导弹飞行的整个过程，直到导弹与地面接触。第一个监测雷达系统“Д 指示器”是基于脉冲式雷达、全向天线以及弹载应答设备的原理构建的。在成功进行了系统试验后，20世纪50年代初P—2导弹发射时，该监测雷达开始了批量生产（贡采夫斯基机械制造厂生产地面雷达，而НИИ—885的测试厂生产弹载设备） ，并且以“PKT”为型号名称从1954年开始装备军队。系统的作用距离达到了500 千米，而且按照当时的水平，实现了很高的测量精度——在极限作用距离条件下，距离误差在50米以内，而射向误差不大于3．6分。
在对PKT的改型研究过程中，在总设计师波格马洛夫4的领导下，莫斯科能源研究所专业设计局研制了“望远镜”系统，能够借助安装在弹头上的“火炬”应答机的信号开展工作。它成功地通过了试验验证，并获得了在秋拉塔姆的测量点进行安装的许可证。
1956年，波格马洛夫所在的设计局又新建了一座名为“额尔齐斯”的弹道测量站和一个“拖网”无线电遥测系统，该系统在与PTC—7展开的公平竞争中获胜。
这样，在P—7导弹开始进行飞行试验时，设在秋拉塔姆的第一个测量站安装了当时最先进的设备。英国制造的无线定位炮瞄雷达被“望远镜”系统所取代，而CTK—1 有限通道无线雷达站被通道数超过其5倍的“拖网”遥测系统所替代。
一号测量站的建设是在1956年11 月完成的。这个设在秋拉塔姆的测量站由3个不相连的平台组成，分别位于当地至高点科林什克的鸟冠状山峰顶处，沿垂直于 P —7 导弹飞行路线的方向一字分布。从装配试验厂房到测量站修建了长1．5 千米的沙石路。而在测量站另一侧1．5千米的地方，则为导弹飞行经过的区域。
从装配测试厂房方向过来的第一个平台，放置着测外弹道的移动式相位计无线测角雷达“额尔齐斯”，雷达安装在斯大林汽车制造厂的轮式汽车通用车体[1]上。雷达天线由9个分米波喇叭型天线组成（中心天线，2个十字构型大、小天线组），固定安装在基座上。
在距离“额尔齐斯”雷达500 米处的平台上，安装了无线电转发和光学外弹道测量设备，周围设有带刺的铁丝防护网。平台上建有砖结构的平房，内置时间统一服务系统，是测量站的通信和控制中心，还有方形塔式电影经纬仪 KTh —41、圆形塔式电影经纬仪KT—50和2个“望远镜”无线遥测雷达站。
在第3个遥测平台上有木板搭建的两居室芬兰小屋，一号测量站的官兵曾在此居住。小屋的右侧，稍往前一点有安装在通用车体上的8个无线遥测雷达，测量“拖网”遥测站的慢变参数，还有6个无线遥测雷达测量PTC—5的快速变化参数。旁边有辅助车辆，还有安装在双轮拖车上的汽油—电子组件8 H01。
秋拉塔姆的靶场测量系统除了一号测量站外，还有另外两个遥测站点，这两处安装的设备要简陋得多，但它们却能让人们全程跟踪P—7导弹的飞行运动，直至飞抵勘察加半岛。
第一个站点群用于测量主动段飞行弹道：2号站和3号站是光学测量站，6号站是弹道测量兼遥测站，4、5、7、8、9号站则仅安装了弹道测量设备。
第二个站点群位于弹头落点区，组成了独立的第43号科学—试验地面站群，中心位于勘察加区的克柳奇村，包括12、13、14、15、16、17号测量站。站点群围绕着60 千米× 60 千米大小的弹头落点区域修建。15、17号站是互为备份的遥测站，而12、13、14、16号则是弹道测量站。
到1957年第一次发射 P —7 导弹时，这些站点系统均已就绪。如此繁多而复杂的靶场测量系统就是为了能够最大限度地获取导弹系统的状态信息。在P—7导弹飞行的第一阶段的试验中就已经计划要测量多达700 个参数。为此，导弹上也安装了重达2．88 吨的测量、记录系统，其中包括3 个“拖网”遥测系统（分别装在 A 舱段、B舱段和弹头部分）、2个PTC—5系统（安装在A舱段和弹头部分）、“火炬”应答机和АРГ—1系统各一个（安装在弹头部分），还有压力、温度、振动、过载等各种传感器。
巨大的费用是值得付出的——遥测专家们指出，这些系统能够发现各种瑕疵和不容易暴露的问题，而这些问题持续的时间一般不会超过几小时。
当然在 1956年 9 月 3 日，第 1241 号命令的 633 页明确了НИИ—4МО为组建航天测控网的组织领导单位。为第一颗人造地球卫星提供飞行保障时，该院的研究人员马上想到了利用已有的靶场测量站点完成任务。所以，在最初航天测控网的设计方案中，建议部署的8个测控站点，其地理位置与秋拉塔姆靶场测量站点的位置惊人地一致。
接收卫星的遥测信息的任务，应由航天测控网中经过完善的“拖网”遥测系统来实现。由于当时国内没有足够多的可靠通信线路，因此只有最重要的、表征航天器活力的参数在测控站点进行实时处理，处理结果被传送至位于莫斯科郊区堡舍沃村的НИИ—4МО的协调计算中心。遥测通道收集的数据都由“拖网”遥测系统记录在照相底片上，然后再通过专用邮箱发送，以便科学院的研究所开展研究。而把所有的测量过程同步，并把测量结果与世界时联系在一起的工作，就需要通过已经相对成熟的“竹子”时间统一服务系统得以实现。
当“Д卫星”的雏形逐渐成形后，НИИ—4МО和第一特种设计局的工程师们共同接到了依照卫星改进现有设备的技术任务。之后，所有设备都在其名称中增加了“Д”字符，以示区别，比如，“望远镜Д”型无线电测距雷达。
正当卫星测控站的建设工作如火如荼地进行之际，1956年年底，人们发现原计划发射的第一颗卫星存在着爆炸的危险。对此，第一特种设计局建议，紧急研制重量只有100 千克的简化卫星，以替代“Д卫星”。
与此同时，НИИ —4МО 再次分析了正在建设的航天测控系统，并进行了修正。测量站点的数量增加到了13 个，但此时已经没有任何一个站点与现存的靶场测量站点重合了。因为“简化卫星”或其他卫星的飞行轨迹将沿着由北向南或由南向北的方向飞行，由于地球自转，卫星的地面轨迹将逐渐西退，所以科学测量站（现在称为航天测控站5，简称测控站） 部署在了以下有人居住的地区：
1号测控站（1Д测量站） 部署在秋拉塔姆（在1 号靶场测量站旁边）；
2号测控站设在马卡特（第44号测量平台，哈萨克斯坦）；
3号测控站设在萨雷—沙岗（位于国防部第10 科研试验基地，哈萨克斯坦）；
4号测控站位于叶尼塞（在叶尼塞河岸边，位于克拉斯诺亚尔斯克州）；
5号测控站设在依斯古珀村（位于克拉斯诺亚尔斯克州）；
6号测控站设在叶利佐沃村（勘察加半岛）；
7号测控站设在克柳奇村（勘察加半岛）；
8号测控站位于吉瑞卡村（马加丹州）；
9号测控站位于红村（列宁格勒州）；
10号测控站设在辛非罗波尔（克里米亚）；
11号测控站设在萨尔特恰拉村（特比利斯附近，苏联格鲁吉亚共和国境内）；
12号测控站设在新西伯利亚；
13号测控站位于乌兰—乌德（布列斯卡娅自治共和国）。
这样航天测控系统的设计方案就此得到确认，1957年5 月8日总参发布指示，明确了系统的领导和协调工作核心成员、通信设施、时间统一服务系统和13 个测控站点。而每个测控站士兵和中士的人员训练和数量配备则在卡普斯金亚尔基地的专门会议上讨论确定。
1957年夏，除了位于马加丹州的8 号站外，其他测控站从全国范围内吸引了大量的人员、设备和其他各种物资。8号站因为其远离城市、难以抵达，更重要的是那儿覆盖着的永冻土层，很可能对测控站点的后续建设带来“意外”，因此后来决定不再在该处设站。而为8号站研制的设备则留在了堡舍沃，为各测控站点培训人员时候所使用。
1957年10 月初，最重要的 7 个测控站部署完毕。人们在伊尔—14飞机上安装了特殊的设备来模拟卫星的工作，对各站点进行了模拟飞行验证。
将“Д卫星”用更轻、更简单的简化卫星代替，其上又没有安装测轨和遥测设备，这使得P—7导弹也必须进行必要的调整，而这些都增加了航天测控系统的工作难度。P—7导弹去掉了与地面“望远镜Д”无线测距雷达相关的“火炬”应答机，这种改变直接导致了测轨精度的下降。测控网各站点内补充安装的П—30无线定位雷达，由于没有适当的信息记录手段，研究雷达屏幕中圆形视场的图像记录的尝试，也就不可能给出可信的结果了。另外，即使是与最小的飞机相比，卫星反射面的面积也太小，这就决定了不能用被动的方式记录其轨迹。因此，采用各测控站点所安装的电影经纬仪，以视觉的方式针对“简化卫星”这种小尺寸的目标进行位移跟踪，就显得很不现实。
考虑到这些困难，人们决定通过运载火箭在飞行过程中可靠的稳定性，以及在给定时间区间内发出的关闭发动机的主指令（利用1号和6号测控站的“拖网”系统记录确定），来判定卫星是否入轨。在轨飞行段的轨道则使用科学院的光学天文台和无线电方位计来记录。
1957年10月4日，苏联进行了具有历史意义的发射。发射几分钟后，设在秋拉塔姆1号靶场测量站的P—250接收机就接收到了无线电信号。在与第二级火箭分离后，卫星发出的独特的“滴滴滴”的声音拉开了航天时代的序幕。接收过程持续了大约两分钟，之后“简易卫星”飞到了地平线以下。经过一个半小时后，接收过程再次建立，卫星开始了第二圈的飞行……