Первые искусственные небесные тела

Первые искусственные небесные тела

Быть может, уже много тысяч лет назад, глядя на ночное небо, человек мечтал о полете к звездам. Мириады мерцающих ночных светил заставляли его уноситься мыслью в безбреж­ные дали Вселенной, будили воображение, за­ставляли задумываться над тайнами мирозда­ния. Шли века, человек приобретал все боль­шую власть над природой, но мечта о полете к звездам оставалась все такой же несбыточной, как и тысячи лет назад. Легенды и мифы всех народов полны рассказов о полете к Луне, Солнцу и звездам. Средства для такого полета, предлагавшиеся народной фантазией, были при­митивны: колесница, влекомая орлами, крылья, прикрепленные к рукам человека.

В XVII в. появился фантастический рас­сказ французского писателя Сирано де Бержерака о полете на Луну. Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он все время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка все выше поднималась над Землей, пока не достиг­ла Луны. «Из пушки на Луну» отправились ге­рои Жюля Верна. Известный английский писа­тель Герберт Уэллс описал фантастическое путешествие на Луну в снаряде, корпус кото­рого был сделан из материала, не подвержен­ного силе тяготения.

Предлагались разные средства для осуще­ствления космического полета. Писатели-фан­тасты упоминали и ракеты. Однако эти ракеты были технически не обоснованной мечтой. Ученые за многие века не назвали единственного на­ходящегося в распоряжении человека средства, с помощью которого можно преодолеть могу­чую силу земного притяжения и унестись в межпланетное пространство. Великая честь от­крыть людям дорогу к другим мирам выпала на долю нашего соотечественника К. Э. Циол­ковского.

Скромный калужский учитель сумел рас­смотреть в известной всем пороховой ракете прообраз могучих космических кораблей буду­щего. Его идеи еще долго будут служить осно­вой в освоении человеком космического про­странства.

Много веков прошло с тех пор, как был изобретен порох и созданы первые ракеты, применявшиеся главным образом для увеселительных фейерверков в дни больших торжеств. Но только Циолковский показал, что единственный летательный аппарат, спо­собный проникнуть за атмосферу и даже на­всегда покинуть Землю,— это ракета.

В 1911 г. К. Э. Циолковский произнес свои вещие слова: «Человечество не останется вечно на земле, но, в погоне за светом и простран­ством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосол­нечное пространство».

Сейчас мы становимся свидетелями того, как начинает сбываться это великое проро­чество. Начало проникновению человека в кос­мос было положено 4 октября 1957 г. В этот памятный день вышел на орбиту запущенный в Советском Союзе первый в истории человечества искусственный спутник Земли. Он весил 83,6 кГ. Прорвавшись сквозь земную атмос­феру, первая космическая ласточка вынесла в околоземное пространство научные прибо­ры и радиопередатчики. Они передали на Землю первую научную информацию о космическом пространстве, окружающем Землю.

Первый спутник начал обращаться вокруг Земли по эллиптической орбите. Крайние теч­ки ее подъема — наибольшего (апогей) и наи­меньшего (перигей) — располагались соответственно на высоте 947 и 228 км. Наклон пло­скости орбиты к экватору составлял 65°. Свой первый оборот спутник совершил за 1 час 36,2 минуты и делал за сутки немногим менее 15 оборотов.

Сравнительно низкое расположение пери­гея орбиты вызывало торможение спутника в разреженных слоях земной атмосферы и со­кращало период его обращения на 2,94 секун­ды в сутки. Такое незначительное сокращение времени обращения говорит о том, что спутник снижался очень медленно, причем сначала уменьшалась максимальная высота его орбиты (апогей), а сама орбита постепенно приближа­лась к круговой.

Через 20 дней после запуска космический первенец умолк — иссякли батареи питания его передатчиков. Раскаляемый Солнцем и за­мерзающий в земной тени, он безмолвие кру­жился над пославшей его планетой, отражая солнечные лучи и импульсы радиолокаторов. Постепенно опускаясь, он просуществовал еще около двух с половиной месяцев и сгорел в нижних, более плотных слоях атмосферы.

Полет первого спутника позволил получить ценнейшие сведения. Тщательно изучив посте­пенное изменение орбиты за счет торможения в атмосфере, ученые смогли рассчитать плотность атмосферы на всех высотах, где пролетал спут­ник, и по этим данным более точно преду­смотреть изменение орбит последующих спут­ников.

Определение точной траектории искусст­венного спутника позволило провести ряд гео­физических исследований, уточнить форму Зем­ли, точнее изучить ее сплюснутость, что дает возможность составлять более точные геогра­фические карты.

Отклонения действительной траектории спутника от вычисленной говорят о неравно­мерности поля земного тяготения, на ко­торое влияет распределение масс внутри Земли и в земной коре. Таким образом, изучив дви­жение спутника, ученые уточнили сведения о поле земного тяготения и о строении земной коры.

Такие вычисления делались и раньше на основании изучения движения Луны, но спутник, летящий на высоте всего несколь­ких сот километров над Землей, сильнее реа­гирует на ее поле тяготения, чем Луна, находя­щаяся от Земли на расстоянии почти 400 тыс. км.

Очень большое значение имело изучение прохождения радиоволн через ионосферу, т. е. через наэлектризованные верхние слои земной атмосферы. Радиоволны, посланные со спут­ника, как бы насквозь прощупывали ионо­сферу. Анализ этих результатов позволил существенно уточнить строение газовой оболочки Земли.

Второй советский спутник был выведен на более вытянутую орбиту 3 ноября 1957 г. Если ракета первого спутника позволила под­нять его на 947 км (апогей), то ракета второго спутника была более мощной. При почти той же минимальной высоте подъема (перигей) апогей орбиты достиг 1671 км, и спутник весил значительно больше первого — 508,3 кГ.

Третий спутник поднялся еще выше — на 1880 км и был еще тяжелее. Он весил 1327 кГ.

Вслед за советскими спутниками вышли на свои орбиты американские спутники. Свою программу ракетных исследований по плану Международного геофизического года амери­канцы начали практически осуществлять поз­же. Только 31 января 1958 г. после нескольких неудачных попыток американцам удалось вы­вести на орбиту свой первый искусственный спутник Земли «Эксплорер-1» («Исследова-тель-1»). Он весил 13,96 кГ и был оборудован аппаратурой для изучения космических лучей, микрометеоритов, а также для измерения тем­пературы оболочки спутника и газа, заполняв­шего его внутренний объем.

Следующий спутник американцев — «Аван­гард» весил 1,5 кГ. Он не имел на борту вообще никакой научной аппаратуры и был предназ­начен только для испытаний радиопередатчи­ков и солнечных батарей.

Оба эти американских спутника не могут идти ни в какое сравнение с первыми совет­скими спутниками. Позднее американцы вывели на орбиты несколько десятков спутников. Вес их колебался от нескольких десятков до не­скольких сотен килограммов. С их помощью американским ученым удалось получить ряд важных данных о

строении верхней атмосферы и околоземного пространства. Эти результаты могли бы быть более

значительными, если бы все американские спутники направлялись с це­лью изучения космоса. Но при запуске многих из них преследовались военные цели.

С каждым годом растет число спутников, запущенных советскими и американскими уче­ными. Усложняется и становится более много­образной и научная аппаратура — в космос посылаются целые лаборатории. Орбиты спут­ников, как обручи, опоясали земной шар во всех направлениях — от экваториальных (па­раллельных экватору) до полярных (проходя­щих через полюсы Земли). Ученые кропот­ливо изучают поступающую со всех широт и

высот научную информацию (сообщения от установленных на спутниках приборов).

2 января 1959 г. умчалась в сторону Луны и вышла на околосолнечную орбиту советская космическая ракета «Луна-1». Она стала спут­ником Солнца. На Западе ее назвали лунни­ком. Запуском ее была прослежена вся толща околоземного космического пространства. За 34 часа полета ракета прошла 370 тыс. км, пересекла орбиту Луны и вышла в околосол­нечное пространство. После этого еще около 30 часов велось наблюдение за ее полетом и принималась с установленных на ней прибо­ров ценнейшая научная информация. Впер­вые приборы, посланные человеком, изучали космическое пространство на протяжении 500 тыс. км от Земли.

Сведения, полученные в этом полете, суще­ственно дополнили наши сведения об одном из важнейших открытий первых лет космической эры — открытии околоземных поясов радиации (см. ниже). Кроме различных измерений, на про­тяжении 500 тыс. км полета велись наблюдения газового состава межпланетной среды, наблю­дения метеоритов, космических лучей и др.

Не менее изумительным был полет второй советской космической ракеты «Луна-2», за­пущенной 12 сентября 1959 г. Приборный контейнер этой ракеты 14 сентября в 00 часов 02 минуты 24 секунды коснулся поверхности Луны! Впервые за всю историю аппарат, со­зданный руками человека, достиг другого небес­ного тела и доставил на безжизненную планету памятник великому подвигу советского народа — вымпел с изображением Герба СССР. «Луна-2» установила, что у Луны нет магнитного поля и поясов радиации в пределах точности приборов.

Не успела весть об этом событии как сле­дует дойти до сознания людей, как наша страна поразила мир новым удивительным достиже­нием: 4 октября 1959 г., в день второй годов­щины запуска первого советского спутника Земли, в Советском Союзе была запущена третья космическая ракета — «Луна-3». Она отделила от себя автоматическую межпла­нетную станцию с приборами. Контейнер был направлен так, что, обогнув Луну, он вер­нулся обратно в район Земли. Установленная в нем аппаратура сфотографировала и пере­дала на Землю изображение не видимой нами обратной стороны Луны.

Этот блестящий научный эксперимент инте­ресен не только беспримерным фактом полу­чения первой фотографии, сделанной в космо­се, и передачи ее на Землю, но и осуществле­нием чрезвычайно интересной и сложной орбиты.

«Луна-3» должна была оказаться над обратной стороной Луны, а система ориента­ции должна была развернуть контейнер так, чтобы его фотоаппараты были направлены на Луну. Для этого по команде с Земли весь контейнер привели во вращение, и, когда в фото­элементы, расположенные на нижнем днище контейнера, попали яркие лучи Солнца, вы­званный ими в этих фотоэлементах ток послу­жил сигналом, по которому контейнер прекра­тил вращение и, остановившись, как заворо­женный, стал смотреть на Солнце. (От слабого отраженного света Земли и Луны фотоэлемен­ты — датчики солнечной ориентации — сра­ботать не могли.) Фотоаппараты и лунные дат­чики, расположенные на противоположном верхнем днище контейнера, оказались смотря­щими в сторону Луны. В начале работы вы­брали такое взаимное расположение Земли, Луны и Солнца, при котором Земля была в стороне от линии, соединяющей Луну и Солнце.

Поэтому Земля — светило значительно более яр­кое, чем Луна,— не могла попасть в объективы датчиков лунной ориентации, так как находи­лась в другом секторе неба.

После того как освещенная Солнцем обрат­ная сторона Луны оказалась в поле зрения лунных датчиков, солнечные датчики отключи­лись, станция более точно «довернулась» по лун­ным датчикам и началось фотографирование.

Итак, при подлете контейнера к Луне тре­бовалось, чтобы он, Луна и Солнце оказались на одной прямой. Кроме того, притяжение Луны должно было так искривить орбиту «Луны-3», чтобы она вернулась к Земле со сто­роны северного полушария, где расположены все советские наблюдательные станции.

Стартовав из северного полушария, «Луна-3» как бы поднырнула под Луну — прошла с ее южной стороны, — затем отклонилась вверх, пол­ностью обогнув Луну, и вернулась к Земле, как и было рассчитано, со стороны северного полушария.

Автоматические устройства на борту кон­тейнера в космосе проявили пленку и с по­мощью электронной техники по радио пере­дали фотографии на Землю.

Фотографирование обратной стороны Луны представляет собой первый активный шаг в практике «внеземной» астрономии. Впервые изучение другого небесного тела велось не наблюдением с Земли, а непосредственно из кос­мического пространства вблизи этого тела.

Наши астрономы получили уникальную фотографию обратной стороны Луны, по кото­рой смогли составить атлас лунных гор и «мо­рей». Названия, присвоенные открытым горным образованиям и равнинам, навечно утвердили славу родины первооткрывателей, пославших

чудесное автоматическое устройство — прооб­раз будущих космических обсерваторий.

Американским ученым после многих неудач­ных попыток также удалось получить серию снимков поверхности Луны. Ракета серии «Рейнд­жер» мчалась навстречу Луне и непрерывно вела телевизионную передачу изображений лун­ной поверхности. Фотографии изображений, пе­реданных с минимальных расстояний (в послед­ние мгновения, перед тем как космический аппарат разбился о поверхность Луны), позволяли различать детали размером около 50 м.

Прочно овладев техникой запуска автома­тических аппаратов, советские ученые приступили к созданию космического корабля для по­летов человека.

Десятки неразрешенных вопросов стояли перед наукой. Надо было создать во много раз более мощные ракеты-носители для выве­дения на орбиту космических кораблей, в не­сколько раз более тяжелых, чем самые тяже­лые искусственные спутники, запущенные ранее. Нужно было сконструировать и по­строить летательные аппараты, не только пол­ностью обеспечивающие безопасность космо­навта на всех этапах полета, но и создающие необходимые условия для его жизни и работы. Необходимо было разработать целый комплекс специальной тренировки, который позволил бы организму будущих космонавтов заранее при­способиться к существованию в условиях пере­грузок и невесомости. Надо было разрешить очень много и других вопросов.

Несмотря на всю сложность этой грандиоз­ной проблемы, советская наука и техника бле­стяще справились с ее решением.

После ряда пробных запусков, когда места в кабине спутника занимали различные живые существа — от грибков и бактерий до извест­ных всему миру Белки и Стрелки,— конструк­ция космического корабля со всеми его слож­ными системами выведения на орбиту, стабили­зации полета и обратного спуска на Землю была полностью отработана.

В исторический день 12 апреля 1961 г. ушел в космос корабль «Восток» с первым в истории человечества летчиком-космонавтом на борту Юрием Алексеевичем Гагариным. Облетев зем­ной шар, он через 1 час 48 минут благопо­лучно приземлился в заданном районе Совет­ского Союза.

Слава о новом беспримерном подвиге совет­ского народа в деле освоения космического пространства громовым эхом прокатилась по всему миру. Она вызвала радость и восхище­ние в сердцах наших друзей и зависть и злобу в стане наших врагов.

Прошло всего несколько месяцев, и 6 авгус­та того же года стартовал космический корабль «Восток-2» с летчиком-космонавтом Германом Степановичем Титовым. «Восток-2» сделал 17¹/₂ витков вокруг Земли и пробыл в космическом полете 25 часов 18 минут.

Тщательное изучение научных данных, полученных в этих двух полетах, позволило уже через год — в августе 1962 г.— сделать новый большой шаг вперед. Стартовавшие один за другим (с интервалом в одни сутки) косми­ческие корабли «Восток-3» и «Восток-4» с летчи­ками-космонавтами Андрияном Григорьевичем Николаевым и Павлом Романовичем Попо­вичем совершили первый групповой полет в космос.

«Восток-3» сделал более 64 оборотов вокруг Земли и находился в космическом полете 95 ча­сов. «Восток-4» сделал более 48 оборотов и пробыл в космическом полете 71 час. Этот полет доказал, что разработанная нашими учеными система подготовки космонавтов позволяет им выработать такие физические качества, которые обеспечивают нормальную жиз­недеятельность и полную работо­способность в условиях длитель­ного космического полета. В этом состоял главный итог полета.

По сравнению с полетами на­ших космонавтов более чем скромными кажутся первые робкие прыжки в космос аме­риканских космонавтов Шепарда и Гриссома, один из ко­торых чуть было не кончил­ся трагично. По сравнению с полетами Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова это были всего лишь «подпрыгивания» над на­шей планетой.

По сообщению корреспон­дента газеты «Нью-Йорк Тайме» 15-минутный прыжок Аллана Шепарда был осуществлен с по­мощью ракеты, мощность кото­рой составляла «всего лишь од­ну десятую мощности советской ракеты, а вес капсулы состав­лял лишь одну пятую веса кабины корабля «Восток».

Только 20 февраля 1962 г., после предварительных запус­ков по проекту «Меркурий» двухтонной кабины с роботом и обезьянами, американцам уда­лось осуществить первый кос­мический полет Джона Гленна. Этот полет был совершен на ко­смическом корабле «Френдшип-7» весом около полутора тонн. Джон Гленн совершил на своем корабле три витка вокруг Земли и опустился в Атланти­ческий океан. Но его полет про­текал не совсем благополучно.

Во время полета обнаружились неисправности в системах автоматического управления косми­ческим ^кораблем, и после первого витка Гленну пришлось перейти на ручное управление. Отка­зала также на некоторое время система охлаждения, и в кабине сильно повысилась температура. На втором и третьем витках по­лет продолжался только благодаря энтузиаз­му, выдержке и мужеству космонавта.

Второй космический день Америки — 24 мая 1962 г.— был омрачен большими волне­ниями за судьбу второго космонавта — Маль­кольма Скотта Карпентера.

Полет Карпентера был еще более драматич­ным, чем полет Джона Гленна. Неполадки об­наружились опять в системе управления и терморегулирования кабины и скафандра. Кос­монавт приводнился в Атлантическом океане в 350 км от предполагаемого района посадки корабля. 20 морских кораблей и 70 самолетов и вертолетов в течение часа разыскивали от­важного космонавта. Одна шведская газета на­звала этот полет «космической драмой между жизнью и смертью».

Третий космический день Америки был 3 октября 1962 г. В этот день в США с мыса Кеннеди на полуострове Флорида стартовал двухтонный космический корабль-спутник «Сигма-7», пилотируемый летчиком-космонавтом Уолтером Ширрой.

Космический корабль сделал 6 витков во­круг Земли и благополучно приводнился в центральной части Тихого океана. Неисправ­ности системы регулирования температуры внутри скафандра, омрачившие и этот полет, удалось быстро исправить непосредственно на орбите, и дальнейший полет продолжался бла­гополучно.

Наряду с полетами космических кораблей в СССР и США были осуществлены и пробные запу­ски ракет к планетам. 12 февраля 1961 г. с борта искусственного спутника Земли в сторону Венеры стартовала советская автоматическая межпланетная станция «Венера». Вслед за ней к Венере была запущена американская авто­матическая станция «Маринер-II».

1 ноября 1962 г. в сторону Марса стартовала советская космическая ракета «Марс-1». Ее ор­бита была самой протяженной по сравнению с орбитами всех предыдущих полетов косми­ческих аппаратов. Вытянувшись по эллипсу от Земли, она коснулась орбиты Марса. Семь с половиной месяцев длился полет только до встречи с Марсом: 500 млн. км прошел за это время «Марс-1».

На значительных расстояниях от Земли сократилось число регистрируемых микроме­теоров. Они, по-видимому, концентрируют­ся вблизи Земли, до 40 тыс. км от ее по­верхности.

Так закончилась первая космическая пяти­летка. Но космические события следуют с кос­мической быстротой.

14 июня 1963 г. вышел на орбиту косми­ческий корабль «Восток-5» с летчиком-космо­навтом Валерием Федоровичем Быковским, а вслед за ним корабль-спутник «Восток-6», пилотируемый первой в мире женщиной-кос­монавтом Валентиной Владимировной Тереш­ковой. Пять суток пробыл в космосе Валерий Быковский, за 119 часов он 81 раз облетел Землю. Первая в мире женщина-космонавт про­была в космосе 71 час и совершила 48 оборотов вокруг Земли. Своим полетом она убедительно доказала равные возможности женщины в та­ком трудном и сложном деле, каким является освоение космоса.

Новым этапом в исследовании необъятных просторов Вселенной явился запуск 12 октября 1964 г. в СССР трехместного корабля «Восход». Экипаж корабля состоял из трех человек: ко­мандира корабля инженер-полковника Владими­ра Михайловича Комарова, научного сотрудника кандидата технических наук Константина Петро­вича Феоктистова и врача Бориса Борисовича Егорова. Три специалиста разного профиля про­вели обширные исследования космоса. Корабль «Восход» существенно отличается от кораблей типа «Восток». Его орбита пролегала выше, кос­монавты впервые совершали полет без скафанд­ров, а приземлились, не покидая кабину, кото­рая системой «мягкой посадки» была плавно спущена и буквально мягко «поставлена» на по­верхность Земли. Новая система телевидения передавала с борта корабля не только изображе­ние космонавтов, но и картину наблюдений.

С каждым годом ширится фронт мирных исследований космического пространства. Вслед за спутниками, «жестко» привязанными к своим орбитам, в космос вышли аппараты, способные осуществлять достаточно широкое маневриро­вание.

Советские космические аппараты «Полет-1» и «Полет-2», маневрируя в космосе, переходили с орбиты на орбиту, меняя не только высоту, но и плоскость наклона орбиты. Это первые шаги на пути соединения, или, как говорят инженеры, стыковки, космических кораблей непосредственно в космосе, на орбите. Причаливая к кораблю, ракеты-заправщики смогут перегружать на него горючее и строительные детали. Из конструкций, доставленных на орбиту, космонавты смонтируют сначала космические лаборатории, а потом, навер­ное, и целые научные города...

Мирным целям успешно служат и некоторые американские спутники. С помощью метеороло­гических спутников американцам удалось забла­говременно предупредить население о приближе­нии нескольких тайфунов — сильнейших разру­шительных ураганов, очень часто проносящихся над Америкой.

Спутники «Телестар-1» и «Телестар-2» успешно перекинули телевизионный «мост» между Евро­пой и Америкой, ретранслируя из Америки в Европу телевизионные программы.

Проведен первый международный космичес­кий эксперимент: радиоволны, посланные из английской обсерватории Джоурелл Бенк, отра­зившись от огромного надутого металлизирован­ного шара — американского спутника «Эхо-2»,— были приняты в Советском Союзе под Горьким, в Зименках. Были переданы радиотелеграммы, фототелеграммы и радиотелефонный разговор.

30 января 1964 г. в СССР был произведен запуск интереснейших спутников — «Электрон-1» и «Электрон-2». С одной ракеты были запущены сразу два спутника, один на более высокую, другой на более низкую орбиту.

Ценность такого запуска заключается в том, что одновременные измерения на разных вы­сотах позволят лучше исследовать пространствен­ную структуру поясов радиации и их изменение во времени. Запущенные через полюсы «Электрон-3» и «Электрон-4» продолжили одновременно комплексное исследование верхних слоев атмо­сферы.

После неудачных попыток в выведении тяже­лых кораблей-спутников американцам в 1964 г. удалось запустить два многотонных спутника. Это первые удачные запуски по рассчитанной на многие годы программе, которая предусматривает вначале облет, а затем и высадку космонавтов на Луне.

Тем же задачам посвящены и продолжающие­ся в СССР исследования окололунного прост­ранства. Очередная станция «Луна-4» прошла в непосредственной близости от нашего естествен­ного спутника. Непрерывно ведется изучение и дальнего космоса. 2 апреля 1964 г. отправилась в глубины космоса очередная советская автома­тическая станция «Зонд-1». Ее задача прозонди­ровать многие миллионы километров околосол­нечного пространства и передать на Землю науч­ную информацию. Покорение космоса продол­жается.

• ЧЕЛОВЕК ВЫШЕЛ В КОСМОС
• Первые искусственные небесные тела
• Законы движения искусственных небесных тел   
• Изучение околосолнечного пространства      
• За пределами тропосферы
• Межпланетный газ
• Магнитное поле Земли и пояса радиации
• Метеорное вещество
• Гагарин. Титов. Николаев. Терешкова. Мы видели землю из космоса
• Астрономия и другие науки