|
Меню сайта
Статистика
|
Оборудование космических лабораторийОборудование космических лабораторийОсновная часть научной аппаратуры на космических ракетах и спутниках размещается в отсеках и контейнерах, расположенных внутри герметичного корпуса. Здесь же находятся и радиопередатчики, которые передают на Землю данные научных измерений. Они же контролируют положение ракеты, давление и температуру внутри контейнера и на его поверхности. Внутри корпуса находится и аппаратура для изучения газового состава среды в межпланетном пространстве. Протонные же ловушки этой аппаратуры размещены на поверхности внешней стороны оболочки. Вне корпуса установлены также счетчики космических лучей и «чувствующие» элементы аппаратуры, измеряющей магнитное поле. Эти элементы расположены на конце длинной алюминиевой трубки, чтобы исключить влияние магнитной массы контейнера. Физики уже давно доказали, что космические лучи — это не лучи и не электромагнитные волны, а поток заряженных частиц с самыми различными энергиями, намного превосходящими энергию частиц, разогнанных даже в мощнейших ускорителях. На советских космических ракетах были установлены разнообразные приборы, позволяющие всесторонне изучать состав космических лучей в межпланетном пространстве. Эти приборы делятся на две группы: газоразрядные счетчики космических частиц и люминесцирующие кристаллы с фотоумножителями— сцинтилляционные счетчики. Газоразрядные счетчики — это обычно небольшие стеклянные трубочки, наполненные смесью газов. Внутри каждой из них натянута проволочная нить, а поверхность стекла покрыта проводящим слоем. Это катод. Между нитью и катодом подают напряжение в несколько тысяч вольт, и в трубочках образуется сильное электрическое поле. Заряженная космическая частица, попадая в счетчик, ионизирует молекулы газа, разбивает их на электроны и положительные ионы, которые разгоняются электрическим полем и в свою очередь ионизируют другие молекулы. Так образуется лавина заряженных частиц, возникает импульс тока. Радиосхемы усиливают эти импульсы во много раз и с помощью телеметрического устройства передают их на Землю. Сигнал на Землю идет лишь в том случае, когда через счетчики пройдет определенное количество импульсов. Поэтому легко подсчитать и число космических частиц, пронизывающих определенную площадь за секунду, т. е. узнать интенсивность космических лучей. Работа другой группы приборов — сцинтилляционных счетчиков — основана на том, что частицы, летящие с космическими скоростями, при прохождении через кристаллы некоторых веществ вызывают в них вспышку света. Эту вспышку улавливают фотоэлементы — электровакуумные приборы, способные «поймать» даже ничтожное количество лучистой энергии. Фотоумножитель «умножает» в несколько миллионов раз слабую вспышку света и создает ощутимый импульс тока. Чтобы изучить процентный состав частиц с различными энергиями, устанавливают три «барьера». Через самый низкий проходят импульсы от слабых частиц, через средний — от более энергичных, через самый высокий — от самых быстрых частиц, в том числе и импульсы от частиц, летящих почти со скоростью света. После усиления сигналы поступают в блоки радиотелеметрии и передаются на Землю. Подсчитав число импульсов на разных уровнях, ученые устанавливают, в какой пропорции находятся в космическом излучении частицы с различными энергиями. Кроме частиц межзвездного газа, в межпланетном пространстве двигаются потоки частиц, излучаемых Солнцем. Для их изучения на ракетах устанавливают протонные ловушки. Каждая ловушка состоит из трех полусферических электродов. Два внешних электрода сделаны из металлической сетки, а внутренний — сплошной; он служит коллектором, собирателем протонов. Чем больше протонов попадает в ловушку, тем больший ток течет через ее коллектор. Над поверхностью контейнера первой советской космической ракеты находились четыре ловушки. Две из них собирали все протоны межзвездного газа, а две другие улавливали только протоны с большой энергией, летящие от Солнца. Для исследования метеоритного вещества были установлены на космических ракетах баллистические пьезоэлектрические датчики. Что такое пьезодатчик? Некоторые кристаллы обладают так называемым пьезоэффектом: при сжимании, растягивании или ударе на гранях кристалла возникают электрические заряды. Метеоритная частица ударяется в поверхность пьезодатчика, и на нем появляется электрический импульс, величина которого зависит от массы и скорости частицы. После усиления импульсы разделяются по величине на три «сорта». О числе импульсов каждого «сорта» сообщается на Землю. Подробное исследование метеоритных частиц проводят американские ученые. Для этого служат специальные спутники «Пегас-I» и «Пегас-II», с огромными крыльями-створками. При старте эти крылья были сложены «гармошкой», а в космосе развернулись на полный размах — 30 м. На крыльях множество датчиков, которые обнаруживают метеоритные частицы. Каждый датчик — это заряженный электрический конденсатор, между пластинами которого проложен специальный материал. Если метеоритная частица пробьет конденсатор, прокладка между пластинами в этом месте мгновенно испарится. Облачко ионизированного газа замкнет обкладки конденсатора, и он разрядится. Импульс тока отметит попадание частицы. Электро- и радиосистемы «Пегаса» рассчитаны на действие в течение года. Но американские инженеры предполагают, что через несколько лет, когда будет отработана техника сближения космических аппаратов, удастся подвести к «Пегасу» корабль, сложить его крылья и спустить на Землю для тщательного изучения. Продолжая научные эксперименты в космосе, советские ученые создали уникальную космическую станцию «Протон-1» весом в 12,2 т. 16 июля 1965 г. эту станцию вывела в космос ракета-носитель мощностью свыше 60 млн. лошадиных сил (свыше 44 млн. квт). Большие размеры станции позволили разместить в ней приборы для исследования космических лучей со сверхвысокими энергиями. Для изучения частиц с энергиями в 1011 —1015 электрон-вольт вес спутника должен быть более 10 т, так как основная деталь служащей для этого аппаратуры — ионизационный калориметр — состоит из большого количества стальных плит. Между ними расположены пластмассовые сцинтилляторы (см. ст. «Как видят невидимое»). И чем выше энергия изучаемых частиц, тем больше должно быть в калориметре стальных плит. Проходя сквозь стальную пластину, частица сталкивается с ядрами железа и рождает вторичные частицы, которые в свою очередь рождают частицы следующих поколений. В результате вся энергия первичной частицы переходит к большему числу вторичных частиц, которые поглощаются в толще ионизационного калориметра. Поглощение энергии сопровождается световыми вспышками в сцинтилляторах. Чем больше энергия первичной частицы, тем ярче эти световые вспышки. Вспышки регистрируются электронными фотоумножителями, импульсы тока от них измеряются, и результаты передаются по радио на Землю. Кроме устройства для измерения заряда частиц, на космической станции «Протон-1» установлена аппаратура для измерения энергии электронов, регистрации гамма-квантов, изучения энергетического спектра и химического состава космических лучей солнечного происхождения и для решения ряда других задач. Такое же оборудование установлено на космической станции «Протон-2», запущенной в конце того же года. Тяжелые спутники типа «Протон» необходимы, чтобы проникнуть в структуру элементарных частиц. Для подобных исследований в земных условиях нужны мощнейшие ускорители частиц. Современный, еще не достигнутый предел таких ускорителей ограничивается мощностью в 1012 электрон-вольт. Но ученые и инженеры блестяще обошли этот предел — они вывели приборы туда, где работают природные «ускорители»,— в космос.
|
ПОИСК
Block title
|
