poprobuy

ТАСС уполномочен заявить

2013-11-14T11:21:00.001-08:00

Ключ на старт

21 августа 1957 года стартовавшая с Научно-исследовательского испытательного полигона № 5 Министерства Обороны СССР (НИИП № 5 МО СССР) в Казахстане в районе железнодорожной станции Тюра-Там (ныне космодром Байконур) ракета Р-7 полностью выполнила намеченный план полёта. Это позволило Советскому правительству официально сообщить всему миру о наличии в СССР средств доставки ядерного и термоядерного оружия в любой район земного шара. Ниже приводится текст публикации сообщения ТАСС.

Сообщение ТАСС

В соответствии с планом научно-исследовательских работ в Советском Союзе произведены успешные испытания межконтинентальной баллистической ракеты, а также взрывы ядерного и термоядерного оружия.

На днях осуществлен запуск сверхдальней, межконтинентальной, многоступенчатой баллистической ракеты.

Испытания ракеты прошли успешно, они полностью подтвердили правильность расчетов и выбранной конструкции. Полет ракеты происходил на очень большой, еще до сих пор не достигнутой высоте. Пройдя в короткое время огромное расстояние, ракета попала в заданный район.

Полученные результаты показывают, что имеется возможность пуска ракет в любой район земного шара. Решение проблемы создания межконтинентальных баллистических ракет позволит достигать удаленных районов, не прибегая к стратегической авиации, которая в настоящее время является уязвимой для современных средств противовоздушной обороны.

Учитывая огромный вклад в развитии науки и большое значение этого научно-технического достижения для укрепления обороноспособности Советского государства, Советское правительство выразило благодарность большому коллективу работников, принимавших участие в разработке и изготовлении межконтинентальных баллистических ракет и комплекса средств, обеспечивающих их запуск.

II.

В последние дни в Советском Союзе произведен ряд взрывов ядерного термоядерного (водородного) оружия. В целях обеспечения безопасности для населения, взрывы были осуществлены на большой высоте. Испытания прошли успешно.

В связи с указанными выше испытаниями ТАСС уполномочен заявить:

В течение многих лет в Организации Объединенных Наций безрезультатно обсуждаются проблемы разоружения, включая вопрос о запрещении атомного и водородного оружия и вопрос о прекращении их испытаний.

Советское правительство, неуклонно проводя политику мира, не раз вносило конкретные предложения о существенном сокращении вооруженных сил и вооружений государств, о запрещении атомного и водородного оружия и прекращении испытаний этих видов оружия и о других мерах, связанных с проблемой разоружения. Однако со стороны западных держав до сих пор не сделано никаких реальных шагов в области разоружения. Наоборот, с их стороны чинятся всякого рода препятствия на пути к достижению соглашений по этой важнейшей проблеме современности.

Как известно, Соединенные Штаты и их партнеры не только отказываются от запрещения атомного и водородного оружия, но и фактически не желают идти на соглашение о безусловном и безотлагательном прекращении испытаний ядерного оружия, проводя тем временем большие серии испытаний этого оружия.

Столкнувшись с таким явно отрицательным отношением западных держав, и прежде всего США, к положительному решению вопроса о разоружении, Советское правительство вынуждено принять все необходимые меры в целях обеспечения безопасности Советского государства.

Вместе с тем Советское правительство будет продолжать настойчиво добиваться соглашения о прекращении испытаний и запрещении атомного оружия, по проблеме разоружения в целом, в положительном решении которой заинтересованы все народы мира.

«Правда», 27 августа 1957 г.

Для настоящей ядерной войны ракета Р-7 не годилась. Специалисты это понимали. Однако психологическое воздействие сообщения ТАСС на обывателя было велико.

Космический аппарат Полет-1

2013-11-11T11:15:00.002-08:00

Ключ на старт

Название Полет-1

Тип спутник-перехватчик (истребитель спутников), I-2B № 1

Назначение военный технологический спутник

Заказчик Министерство обороны СССР

Производитель ОКБ-52 МАП

Запуск 1 ноября 1963 08:56 GMT

Ракета-носитель Спутник 11A59

Стартовая площадка Байконур

Сход с орбиты 16 октября 1982

Технические характеристики

Масса 1400 кг

Размеры

Источники питания

NSSDC ID 1963-043A

SCN 00683

Элементы орбиты после окончания маневрирования

Эксцентриситет

Наклонение 58°55'

Период обращения 102,5 минут

Апоцентр 1437 км

Перицентр 343 км

Государственная комиссия по летным испытаниям под председательством командира полигона генерала Захарова А.Г., куда входили заместители председателя — Кобзарев А.А. от ГКАТ, генерал Трусов К.А. от войск ПВО, технический руководитель — Челомей В.Н., приняла решение о запуске космического аппарата 1 ноября 1963года.

Интересным является тот факт, что космический аппарат «Полет-1» отправился в историю под своим именем, а не в ряду спутников серии «Космос». Но такое «выпадение» из общего списка вышло боком. «Полет-1» стремительно погрузился в реку забвения. Русскоязычная Википедия даже не имеет статьи с таким названием.

СООБЩЕНИЕ ТАСС

О ЗАПУСКЕ В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ

МАНЕВРИРУЮЩЕГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «ПОЛЕТ-1»

В соответствии с программой освоения космического пространства и дальнейшего совершенствования космических кораблей в Советском Союзе проводится разработка космических аппаратов, позволяющих осуществлять в ходе орбитальных полетов широкое маневрирование во всех направлениях.

Проводимые работы позволят решить задачу управления в полете космическими кораблями, направляя их в требуемые районы для получения научной информации, связанной с исследованием космического пространства.

В целях выполнения указанной программы 1 ноября 1963 года в Советском Союзе произведен запуск управляемого маневрирующего космического аппарата «Полет-1», оборудованного специальной аппаратурой и системой двигательных установок, обеспечивающих его стабилизацию и проведение широкого маневрирования в околоземном космическом пространстве.

На борту космического аппарата установлена научная аппаратура, радиотелеметрическая система и передатчик, работающий на частоте 19,945 мегагерц.

Космический аппарат вышел на исходную орбиту с максимальным расстоянием от поверхности Земли (в апогее) 592 километра и с минимальным расстоянием (в перигее) 339 километров.

В полном соответствии с установленной программой произведены многократные включения двигателей для стабилизации и последовательного осуществления пространственных маневров космического аппарата.

Космический аппарат «Полет-1» совершил значительные боковые маневры, меняя плоскость орбиты, а также маневры по высоте и перешел на конечную орбиту с углом наклонения к плоскости экватора 58 градусов 55 минут, с высотой в апогее 1437 километров и в перигее 343 километра.

Начальный период обращения космического аппарата на этой орбите составляет 102,5 минуты.

Бортовая аппаратура, установленная на космическом аппарате, работает нормально.

Наблюдение за космическим аппаратом «Полет-1» и прием телеметрических данных производятся наземными командно-измерительными пунктами, расположенными на территории Советского Союза.

Радиотелеметрическая аппаратура обеспечивает передачу необходимой научной информации, связанной с исследованием космического пространства.

Таким образом, впервые осуществлено многократное широкое маневрирование космического аппарата в условиях космоса.

В результате осуществления намеченной программы испытаний в Советском Союзе сделан важный шаг, необходимый для дальнейшего изучения и освоения космического пространства.

«Правда». 2 ноября 1963 г.

Помимо приведенного выше сообщения ТАСС, на страницах газеты «Правда» три дня публиковались отклики мировой общественности, посвященные успеху советской космонавтики. Обращает внимание четкая идеологическая направленность публикаций. Время тогда было такое.

Выдающееся достижение

ВАРШАВА, 1 ноября. Корр. ТАСС В. Кузнецов передает:

С быстротой молнии облетела Польшу весть о запуске в Советском Союзе маневрирующего космического аппарата «Полет-1».

Заместитель председателя Совета Министров ПНР Стефан Ингар заявил корреспонденту ТАСС:

Потрясен и удивлен новым выдающимся достижением Советского Союза в освоении космоса. Еще недавно весь мир восторженно приветствовал советских космонавтов В. Терешкову и В. Быковского. И вот снова Страна Советов сделала новый серьезный шаг в покорении космоса. Это уже подготовка к более совершенным полетам человека. К встречам во Вселенной.

Замечательно, фантастично!

БЕРЛИН, 1 ноября. ТАСС. Весть о запуске космического аппарата «Полет-1» мгновенно разлетелась по всей республике.

Замечательно, фантастично! Это важный шаг на пути дальнейшего освоения космического пространства в мирных целях, заявил корреспонденту ТАСС доцент физико-химического института университета им. Гумбольдта Хервард Пейч. Создание и запуск космического аппарата, которым можно управлять с земли, — новое свидетельство превосходства советской науки и техники. Мы, немецкие ученые, поздравляем советский народ с этой новой победой.

Важный шаг!

БУДАПЕШТ, 1 ноября. Корр. ТАСС М. Попов передает:

Телеграф принес весть о том, что в Советском Союзе запущен управляемый маневрирующий космический аппарат «Полет-1», и вскоре венгерское радио разнесло эту весть по всей стране. О полете с волнением говорят в редакциях газет, на предприятиях, в квартирах.

Успешный запуск маневрирующего космического аппарата — это очень важный шаг в использовании и завоевании космического пространства, сказал в беседе с корреспондентом ТАСС секретарь Венгерского комитета космических полетов Эрнё Надь.

Америка следит за полетом

НЬЮ-ЙОРК, 1 ноября. (ТАСС). Тот час же после объявления о запуске в Советском Союзе маневрирующего космического аппарата «Полет-1» американские телеграфные агентства начали передавать подробные сообщения о новом достижении Советского Союза в освоении космоса.

Отмечая важность советского эксперимента, агентство АП подчеркивает, что сближение двух таких кораблей в космосе позволило бы вывести на орбиту достаточно крупное и тяжелое оборудование, которое может служить стартовой площадкой для ракет, направляющихся к далеким космическим телам.

Огромный интерес

ЛОНДОН, 1 ноября. (ТАСС). Весть о запуске в Советском Союзе управляемого маневрирующего космического аппарата «Полет-1» вызвала огромный интерес в Лондоне. Сообщение о новом важном достижении советской науки было немедленно передано информационными агентствами и радио.

«Правда» 2 ноября 1963 г.

Новый беспримерный подвиг!

Международная общественность восхищена запуском маневрирующего космического аппарата «Полет-1»

Прекрасный подарок Октябрю

ПРАГА, 2 ноября. (Соб. корр. «Правды»). Сообщения о запуске в Советском Союзе маневрирующего космического аппарата «Полет-1» все сегодняшние пражские газеты опубликовали на первых полосах под крупными заголовками: «Важный шаг в дальнейшем изучении космоса», «Большой успех советской науки», «Полет-1» маневрирует на своем пути в космосе».

«Руде право» пишет: «Перед «Полетом-1» стоит научная задача огромного значения. Проверка маневренности спутника покажет, насколько аппарат может менять свой курс, приблизиться и соединиться в космосе с другим космическим талом. Нельзя не отметить, что советские ученые произвели запуски маневрирующего аппарата в дни подготовки к великому празднику советского народа — годовщине Октябрьской революции. Советская страна получила в канун Октября от своей славной науки ценный подарок».

Неограниченные возможности

ВАРШАВА, 2 ноября. (Соб. корр. «Правды»). Запуск Советским Союзом первого космического маневрирующего аппарата «Полет-1» приковал к себе внимание широкой польской общественности.

Все без исключения газеты поместили сегодня изложение выступления Н.С. Хрущева, сделанного им в связи с запуском «Полета-1» на приеме в честь примьер-министра Лаоса Сувана Фумы. Газеты выделяют те места выступления Н.С. Хрущева, где указывается, что освоение космоса — это область, которая дает неограниченные возможности для мирного соревнования между государствами.

Запуск космического маневрирующего аппарата, заявил вице-председатель Польского астронавтического общества профессор З. Пончковский, имеет чрезвычайно важное значение для реализации будущих, еще более сложных, чем до сих пор, космических полетов.

В центре внимания

ТОКИО, 2 ноября. (ТАСС). Запуск в СССР управляемого космического аппарата «Полет-1» имеет очень большое значения для развития космических исследований — так характеризуют японские агентства новое достижение советской науки.

«Полет-1» привлекает к себе внимание тем, пишет комментатор газеты «Асахи» Абэ, что он может переходить с одной орбиты на другую. Совершенствованием этого космического корабля, подчеркивает он, СССР приближается к осуществлению задач по соединению двух кораблей в космосе.

Взята еще одна вершина

ГАВАНА, 2ноября. (ТАСС). Столичная печать на видных местах публикует сегодня обширные сообщения из Москвы о запуске в Советском Союзе нового космического аппарата «Полет-1». Газеты «Нотисиас де ой», «Революсьон», «Мундо» приводят технические данные нового космического корабля, подчеркивают огромные успехи Советского Союза в освоении космоса. Сообщение о запуске «Полета-1» газета «Нотисиас де ой» озаглавила: «Человеческая мысль взяла еще одну вершину».

Широкие перспективы

ЛОНДОН, 2 ноября. (Соб. корр. «Правды»). В Англии запуск Советским Союзом первого в мире маневренного космического аппарата расценивается как еще один важный шаг советской науки по пути освоения космоса.

Сегодняшние газеты сообщают о нем на первых страницах под крупными, привлекающими внимание читателей заголовками: «Россия запустила спутник с переменной орбитой» («Дейли телеграф»), «Новый советский космический успех» («Таймс»), «Русские маневрируют спутником Земли» («Гардиан»), «Русские запустили спутник, которым они могут управлять» («Файнэшл таймс»).

Известный английский астроном сэр Бернард Ловелл заявил, что запуск в Советском Союзе маневрирующего космического корабля «очевидно является началом осуществления программы встречи между космическими кораблями, совершающими по своим орбитам». «Способность корабля «Полет-1» изменять положение в своем движении в космосе со скоростью 18 тысяч миль в час, — пишет в «Дейли мэйл» Ангус Макферсон, — приближает тот день, когда два управляемых человеком космических корабля встретятся в космосе». Комментатор подчеркивает, что полет советского маневрирующего космического корабля вновь подтверждает, что в области освоения русские «в техническом отношении далеко впереди американцев».

Большое впечатление

ВАШИНГТОН, 2 ноября. (ТАСС). Запуск в Советском Союзе управляемого космического аппарата «Полет-1» произвел большое впечатление на американских специалистов по исследованию космоса. «Новый советский запуск, — заявил помощник директора Национального управления по аэронавтике и исследованию космоса (НАСА) Роберт Сименс, — свидетельствует о высоких технических возможностях Советского Союза».

Директор НАСА Джеймс Уэбб заявил, что запуск в Советском Союзе космического корабля «Полет-1» подчеркивает необходимость «продолжения в Соединенных Штатах широкой программы исследований, чтобы не оказаться застигнутыми врасплох».

Вашингтонская «Стар» сообщает под огромным заголовком на первой полосе, что «Полет-1» может менять орбиту.

«Правда», 3 ноября 1963 г

Новая славная победа Страны Октября

ВАРШАВА, 3 ноября. (Соб. корр. «Правды»). Ученый секретарь Польской академии наук Генрик Яблонский заявил в беседе с корреспондентом «Правды»: — Знаменательно и очень важно, что космический аппарат «Полет-1» запущен фактически накануне годовщины Октябрьской социалистической революции. Это триумф великих идеалов Октября, это триумф новой человеческой истории, начатой Октябрем.

Запуск космического управляемого и маневрирующего аппарата, несомненно, представляет новый важный этап в истории покорении космоса человеком. Он еще раз свидетельствует об абсолютном первенстве и преимуществе Советского Союза в этой области.

Триумф советской науки берет свое начало в замечательной победе социалистической революции в октябре 1917 года и успешном осуществлении её идеалов. Источник этот чист и не иссякаем. Он открыл миру эру мирного развития человечества, и это наполняет всех людей доброй воли огромным и непоколебимым оптимизмом.

СОФИЯ, 3 ноября. (Корр. «Правды»). Новый гигантский скачок советской науки и техники — так определяет «Работническо дело» значение запуска «Полета-1». Он имеет величайшее значение для дальнейшего исследования просторов вселенной. Необыкновенная маневренность нового космического аппарата открывает широкие просторы для космической навигации.

БЕРЛИН, 3 ноября. (Корр. «Правды»). — Мне хотелось бы от души поздравить советских ученых, инженеров и техников с большим успехом, — сказал в беседе с корреспондентом «Правды», вице-президент Немецкого астронавтического общества, директор обсерватории Академии наук ГДР в Бабельсберге профессор Иоаганес Хоппе. — Запуск космического аппарата «Полет-1», несомненно, знаменует собой новый этап в изучении и освоении космоса. Человечество стоит накануне новых дерзновений, оно вступает в эру космических стартовых станций и групповых полетов кораблей на ближайшие планеты.

«Правда», 4 ноября 1963 г.

Мир приветствует новый триумф советской науки

ГДР

Запуск космического аппарата «Полет-1» — новый большой скачок в исследовании космоса, пишет «Нейс Дейчланд». Он демонстрирует перед всем миром беспримерное мастерство советских ученых, инженеров, рабочих и техников, осуществляющих шаг за шагом грандиозную космическую программу. «Полет-1», подчеркивает газета, — это новое подтверждение преимущества социалистической общественной системы, всеобъемлющей силы идей Великой Октябрьской социалистической революции, которая широко распахнула перед человечеством двери в новую эпоху.

Чехословакия

Общественность и печать Чехословакии приветствуют новый триумфальный успех Советского Союза в космических исследованиях, указывая, что запуск космического аппарата «Полет-1» имеет колоссальное значение для дальнейших, еще более сложных космических полетов.

Англия

«Полет-1» открыл новую эру в области космических путешествий, — отмечает научный обозреватель воскресной лондонской газеты «Санди таймс». Оценивая значение этой крупной победы советских исследований космоса, обозреватель подчеркивает, что «Полет-1» идет значительно дальше, чем его предшественники. Он способен выполнять весьма сложные маневры и имеет достаточно топлива для этого».

Бирма

«Новый космический корабль «Полет-1» — не только техническое совершенство сегодняшнего дня, но и выдающееся открытие, которое содействует будущим исследованиям, — заявил директор Государственного технического института профессор У Со Маунг корреспонденту ТАСС. — Я очень рад успеху советских ученых и желаю им новых достижений».

«Правда», 5 ноября 1963 г.

Программа летно-конструкторских испытаний космического аппарата «Полет-1», рассчитанная на полтора витка, была весьма сложной. После первого включения разгонного двигателя спутник вышел на опорную орбиту с высотой в перигее 339 км и в апогее 592 км. Затем по командам системы управления его двигатели включались многократно в продольном и поперечном направлениях. В течение этого времени аппарат управлялся и стабилизировался двигателями «жесткой» и «мягкой» стабилизации. После всех маневров он перешел на конечную орбиту с высотой в перигее 343 км и в апогее 1437 км, изменив также угол наклона орбиты к плоскости экватора. Программа была выполнена полностью.

Истребитель спутников

2013-11-10T07:30:00.004-08:00

Ключ на старт

«Холодная война» в конце 50-х - начале 60-х годов XX столетия перекинулась и на космос. США начали разработку противоспутникового оружия системы «Сейнт» намного раньше, чем СССР. Уже в начале 60-х годов американцы вышли на практические перехваты искусственных спутников Земли (ИСЗ) ракетными снарядами, для чего были развёрнуты стрельбовые комплексы на островах Кваджелейн (на базе ракеты «Найк-Зевс») и Джонстон (на базе баллистических ракет средней дальности «ТОР»). Однако практические стрельбы показали, что способ перехвата, заложенный в этих комплексах, нецелесообразен, так как наведение боевых частей было настолько неточным, что практически исключало поражение искусственных спутников Земли. По расчетам, поражение могла обеспечить только головная ступень с ядерной боевой частью. Но электромагнитный импульс от космического ядерного взрыва распространялся на сотни километров и выводил из строя аппаратуру не только на спутниках противника, но и на своих космических аппаратах.

В ответ на активизацию в США работ по созданию активных боевых космических систем СССР вынужден был предпринять ответные контрмеры.

В конце 1959 года академик В.Н. Челомей, при поддержке Министерства обороны, стал прорабатывать вопросы создания космической системы для поражения наиболее опасных искусственных спутников Земли противника, пролетающих над территорией СССР.

И уже 23 июня 1960 года выходит постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 715-295.

Кроме того, в тот же день 23 июня 1960 года выходит постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 715-296 о создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 годы. На его основании началась разработка новых ракетных систем, обеспечивающих вывод на орбиту тяжелых космических кораблей массой 60-80 тонн.

С 1961 года были развёрнуты работы по созданию системы противоспутниковой обороны «ИС» (Истребитель спутников).

16 марта 1961 года в Советском Союзе вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о начале работ по созданию космических комплексов «ИС» и морской космической разведки (спутники типа «УС-А» и ракета-носитель УР-200). Головным исполнителем работ по системе, космическому аппарату и ракете-носителю было определено ОКБ-52 ГКАТ (генеральный конструктор В.Н. Челомей); по бортовой и наземной системе управления было определено КБ-1 ГКРЭ (руководитель А.А. Расплетин).

Для анализа космической обстановки и сбора данных по всем объектам на орбитах при разработке системы «ИС» было решено создать самостоятельную систему контроля космического пространства – СККП, а также новый военный НИИ. Узлы обнаружения спутников ОС-1 и ОС-2 на базе РЛС «Днепр» располагались в районах Иркутска и Балхаша, на межвитковом расстоянии. Головной организацией был определен Радиотехнический институт АН СССР, академик А.Л. Минц.

В целях скорейшего начала летных испытаний космического аппарата (КА) было принято решение о проведении первых запусков на серийной ракете Р-7, разработанной ОКБ-1 ГКОТ главного конструктора С.П. Королёва.

В соответствии с договоренностью В.Н. Челомея с С.П. Королёвым в марте 1962 года в ОКБ-1 проводится согласование технических требований к ракете Р-7 для запусков космического аппарата «ИС», получившей индекс 11А59, а в сентябре 1962 года была согласована стыковка космического аппарата с ракетой.

В марте 1962годапринимается решение о том, что первые пуски объектов ИС и УС делать на ракете Р-7, и поэтому 15—16 марта в ОКБ-1 отправляется делегация по согласованию технических требований на ракеты 8К74 и 8А92, это модификация ракеты Р-7.

К концу 1962 года близилось к завершению изготовление объектов И-2Б (такой был шифр у объектов ИС с двигателями главного конструктора А.М. Исаева): № 101 — это стендовая машина, №№ 102 и 103 — это первое и второе летные изделия. Велось изготовление и объектов И-1Б с двигательной установкой главного конструктора С.К. Туманского: №111 — стендовая машина, №№ 112 и 113 — летные изделия.

Космические аппараты «ИС» и должны были доказать возможность проведения многократного и широкого маневрирования в космосе. Это было их основной функцией при выполнении боевой задачи сближения с целью и ее уничтожения.

Для этого была спроектирована совершенно новая двигательная установка, способная многократно запускать жидкостных реактивных двигателей (ЖРД) в космосе, обеспечивая надежную подачу топлива к ним как при действии перегрузок различного направления, так и в условиях невесомости. Набор жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) должен был выдавать строго дозированные импульсы тяги при продольных и поперечных маневрах, ориентации и стабилизации космического аппарата. Для разгона и поперечного управления применялись шесть двигателей конструкторского бюро А.М. Исаева тягой по 400 кг, а двигатели «жесткой» и «мягкой» стабилизации — микро-ЖРД тягой по 16 кг и 1 кг на двухкомпонентном топливе — были специально разработаны в ОКБ С.К. Туманского. Они должны были работать «пачками» (сериями) импульсов. Топливные баки с металлической полусферической диафрагмой для вытеснения горючего и окислителя были впервые созданы и отработаны в ОКБ-52.

Испытания двигательной установки проводились на подмосковном стенде под Загорском. Крепилась она вертикально, так что сопла двигателя разгона были направлены вниз, крестообразно расположенные двигатели управления «смотрели» на все четыре стороны, а «малыши» вообще образовывали гирлянду. При огневых испытаниях ЖРД, работая по полетной циклограмме, они создавали такой фейерверк, что даже у видавших виды стендовиков это зрелище вызывало изумление и восторг.

Космический аппарат «ИС» имел разработанную в конструкторском бюро главного конструктора А. И. Савина систему управления для ориентации и стабилизации в космическом пространстве, выдачи необходимых команд при выполнении маневров в заданном направлении. Она размещалась в приборном контейнере вместе с системой охлаждения и источником электропитания. На спутнике был и отсек с научной и телеметрической аппаратурой, различными датчиками, позволявшими контролировать работу всех систем. Комплексные электроиспытания проводились в новом контрольно-испытательном цехе (КИЦе), «объект» устанавливался на специальный стенд, позволявший поворачивать его относительно трех осей.

Такой стенд привезли на техническую позицию в монтажно-испытательный корпус (МИК), и на нем проводили все проверки космического аппарата. Он помог избежать больших неприятностей. При вращении объекта все услышали посторонний шум, а когда вскрыли приборный отсек, то после тщательных поисков обнаружили свободно перекатывающуюся гайку. Эта гайка в невесомости могла стать виновницей аварии, установить причину которой на Земле было бы невозможно. Сейчас все объекты проворачиваются для контроля отсутствия посторонних предметов, эта «минута молчания» вошла в практику.

Отработка отделения объекта «ИС» от второй ступени ракеты-носителя 11А59 проводилась на летно-испытательной доводочной базе в Жуковском. Для того чтобы объект вышел безударно из проставки при большом заглублении в нее, были установлены пороховые ракетные двигатели (ПРД) отброса второй ступени ракеты. На натурном макете объекта и инерционно-массовом макете второй ступени проводились эти испытания. Включались «живые» ПРД, срабатывали реальные пироболты крепления объекта к проставке, а скоростная киносъемка фиксировала отделение объекта.

На базе в Фаустово провели испытания сброса головного обтекателя, который разрезался вдоль образующей детонационным шнуром. Это было новое техническое решение в масштабе страны.

В качестве объектов «ИС» известно два космических аппарата «Полет-1» и «Полет-2»

10 000 ОБОРОТОВ ВОКРУГ ЗЕМЛИ

2013-09-15T22:28:00.002-07:00

Ключ на старт

В канун прекращения баллистического существования третьего советского спутника газета «Правда» опубликовала статью, посвященную этому спутнику.

10 000 ОБОРОТОВ ВОКРУГ ЗЕМЛИ

К шести часам утра 3 апреля

третий искусственный спутник

совершил 9982 оборота вокруг Земли

Завтра, 4 апреля, третий советский искусственный спутник Земли завершает свой десятитысячный оборот вокруг земного шара. К этому времени он пролетит 446,6 миллиона километров, находясь в полете 689 суток.

По сроку существования третий спутник значительно превзошел своих предшественников. Как известно, первый в мире искусственный спутник Земли, созданный советскими учеными, инженерами и рабочими и открывший новую эру в развитии науки и техники, просуществовал 94 дня, сделав 1440 оборотов вокруг Земли, а второй — 163 дня, совершив 2370 оборотов.

Вес третьего спутника — 1327 килограммов — почти в шестнадцать раз превышает вес первого спутника, а по своему полезному весу третий спутник остается непревзойденным до настоящего времени.

Большой вес третьего спутника, позволивший установить на нем сложную и разнообразную научную аппаратуру, надежность и устойчивая работа этой аппаратуры в условиях запуска и полета, высокая работоспособность бортовых источников электроэнергии дали возможность осуществить с помощью этого спутника важные и тонкие исследования на протяжении длительного времени.

Наконец, существенно большая величина апогея третьего спутника сравнительно с первыми двумя позволила получить новые данные о таких высотах, которые до этого не были достигнуты.

При выходе третьего спутника на орбиту наибольшее удаление его от Земли (апогей) было равно 1880 километрам, минимальное (перигей) — 226 илометрам, а период обращения составлял 105,95 минуты. К пятитысячному обороту, 8 мая 1959 года, период обращения третьего спутника сократился до 99,51 минуты, а апогей уменьшился на 605 километров, достигнув 1275 километров.

За вторые пять тысяч оборотов, в связи с движением спутника в слоях атмосферы с большей плотностью, изменение параметров его орбиты происходило значительно быстрее.

К 4 апреля период обращения спутника сократится до 88,60 минуты, а апогей его орбиты понизится до 230 километров.

Перигей орбиты спутника также существенно снизится, достигнув 165 километров. Особенно интенсивно происходило сокращение орбиты и приближение ее к круговой в течение последнего месяца существования спутника.

С 28 марта начался период резкого торможения движения спутника и вхождения его в значительно более плотные слои атмосферы.

На основании произведенных расчетов прекращение существования третьего советского спутника ожидается 4—6 апреля с. г.

С помощью третьего советского искусственного спутника Земли были проведены широкие исследования космических лучей, корпускулярного излучения Солнца, магнитного поля Земли, строения ионосферы, изучение распределения плотности и давления верхних слоев атмосферы, метеорных частиц и распространения радиоволн.

Важным научным результатом, полученным при изучении космического излучения с помощью третьего спутника, было открытие внешнего радиационного пояса и подробное исследование как внутреннего, так и внешнего поясов. Как известно, первые сведения о существовании внешнего радиационного пояса Земли были получены при полете второго советского искусственного спутника.

При пролете третьего спутника над районом 65 градусов геомагнитной широты в северном и южном полушариях он пересекал зону повышенной радиации, обусловленной электронами с энергией в десятки и сотни тысяч электронвольт. Такого излучения не наблюдалось в низких широтах и в районах геомагнитных полюсов, что возможно только в случае, если электроны оказываются запертыми в ловушке, создаваемой магнитным полем Земли. Этот вывод, основанный на наблюдениях третьего спутника, был позднее подтвержден данными, полученными при полетах советских космических ракет.

Еще до запуска третьего спутника было обнаружено интенсивное космическое излучение над экваториальными областями. Однако, что собой представляло это излучение и как оно распределено в пространстве, в то время не было известно. На эти вопросы впервые ответили приборы третьего советского искусственного спутника Земли. Было показано, что экваториальный внутренний радиационный пояс Земли состоит из протонов больших энергий в десятки и даже сотни миллионов электрон-вольт.

Помимо этого, получены интересные данные о распределении тяжелых ядер в первичном космическом излучении.

На третьем спутнике была установлена аппаратура для обнаружения частиц малых энергий, с помощью которой удалось обнаружить потоки электронов с энергией около 10 килоэлектронвольт. Значительная часть таких электронов отражается по мере движения к Земле вследствие существования геомагнитного барьера. Электроны, способные достигать ионосферных слоев, создают дополнительные ионизацию и разогрев верхней атмосферы. Обнаружение указанных электронных потоков проливает новый свет на природу полярных сияний.

С помощью третьего спутника получены новые данные о постоянном магнитном поле Земли. Обнаружены также кратковременные и быстрые изменения магнитного поля. Благодаря этому получен ценный материал для исследования так называемых токовых систем верхних слоев атмосферы.

Новые данные получены при измерении плотности атмосферы. Наблюдение за скоростью торможения третьего спутника Земли позволило обнаружить, что плотность верхней атмосферы на уровнях выше 200 километров значительно больше, чем это считалось раньше. При этом сама скорость торможения спутника оказалась неравномерной. Были выявлены колебания плотности и температуры верхней атмосферы. Установлено, что ее освещенная часть плотнее и горячее, чем неосвещенная, и что плотность и температура верхней атмосферы над высокоширотными районами существенно зависят от состояния солнечной активности.

Использование усовершенствованных ионизационных и магнитных электроразрядных манометров позволило определить путем непосредственных измерений распределение давления и плотности верхних слоев атмосферы до высоты 500 километров.

Масс-спектрометрические измерения на третьем спутнике позволили получить материалы об ионном составе ионосферы в широком интервале высот.

Измерения показали, что в дневное время на высотах от 225 до 1000 километров в ионосфере преобладают ионы атомарного кислорода. Обнаружены также молекулярные ионы азота, окиси азота, кислорода и ионы атомарного азота. Содержание молекулярных ионов быстро падает с возрастанием высоты, и, начиная с 500 километров, ионосфера становится атомарной. Было установлено, что состав ионосферы зависит от широты.

До запуска третьего спутника прямые измерения концентрации заряженных частиц были проведены лишь до высоты 470 километров (на высотной геофизической ракете Академии наук СССР, запущенной 21 февраля 1958 г). С помощью ионных ловушек, установленных на третьем спутнике, впервые были определены величины ионной концентрации до высоты 1000 километров. Концентрация ионов, измеренная на этой высоте, оказалась равной 60 тысячам ионов в кубическом сантиметре. Получены данные о размерах ионосферных неоднородностей на разных высотах.

Измерения на третьем спутнике позволили выяснить, что так называемая метеорная опасность невелика.

Значительную роль в исследовании ионосферы, уточнении ее характеристик и изучении распространения радиоволн сыграли радионаблюдения за передатчиком «Маяк», установленным на борту третьего спутника. Прием и регистрация его радиосигналов велись многими десятками советских и зарубежных научно-измерительных станций и пунктов, размещенных на территории всего земного шара.

Длительная и устойчивая работа передатчика «Маяк» позволила проследить за распространением сигналов, излучаемых им с самых различных высот, в разное время суток и года и для различных точек земного шара.

Эти исследования дали возможность получить новые сведения о так называемых нерегулярных изменениях в ионосфере.

Было обнаружено явление «мерцания» радиосигналов спутника. В результате обработки многочисленных экспериментальных данных советскими исследователями было выявлено, что эти мерцания вызываются неоднородностями в ионосфере. Эти неоднородности образуют явно выраженные широтные пояса; установлена связь мерцаний радиосигналов спутника с другими геофизическими явлениями. Установлен характер зависимости мерцаний от времени суток и высоты.

Регистрация радиосигналов передатчика «Маяк» позволила получить новые сведения о концентрации электронов во внешней ионосфере. В согласии с данными, полученными ранее с помощью первого спутника, установлено, что электронная концентрация во внешней части ионосферы значительно плотнее, чем это предполагалось ранее.

Очень важны и интересны результаты длительной эксплуатации в условиях космоса солнечных батарей, установленных на борту третьего спутника, являющихся наиболее перспективными источниками электроэнергии для космических объектов. Безотказная работа солнечных батарей с момента запуска спутника подтвердила правильность разработанной конструкции, рациональность размещения ее отдельных секций в спутнике.

Измерения, проводившиеся с помощью третьего спутника, могли быть обработаны лишь при условии точного знания, на какой высоте, широте и долготе находился спутник в каждый момент времени.

Для определения параметров движения спутника был разработан специальный наземный автоматический измерительный комплекс, оборудованный новейшей радиотехнической аппаратурой. Определение элементов орбиты спутника производится на быстродействующих электронно-вычислительных машинах. Работа этого измерительного комплекса позволила определить характеристики орбиты третьего спутника в период проведения наибольшего количества измерений с точностью, намного превышающей точность измерений параметров движения первых двух спутников.

Для наблюдения за третьим спутником важное значение имели и другие радиотехнические и оптические средства. Около 90 оптических станций и обсерваторий на территории Советского Союза и более 110 таких станций за рубежами нашей страны постоянно вели и ведут наблюдения и регулярно высылают результаты измерений в адрес «Москва — Космос». Помимо этого, еще около 400 зарубежных станций в 33 странах эпизодически ведут наблюдения и направляют свои данные в Астрономический совет Академии наук СССР.

За третьим спутником систематически ведут наблюдения десятки тысяч советских и иностранных радиолюбителей и наблюдателей-любителей.

Чтобы оценить объем проведенных измерений и наблюдений, достаточно сказать, что за время существования третьего советского спутника Земли координационно-вычислительным центром было выдано около 56 000 эфемерид (целеуказаний) советским наблюдательным станциям и более 46 000 — иностранным пунктам. За этот же период получено и обработано более 127 000 засечек бортового передатчика «Маяк», около 28 500 результатов оптических наблюдений, произведенных советскими наблюдательными станциями, и около 19 800, присланных иностранными пунктами.

Особое значение и интерес представляют наблюдения за спутником в последний период его существования, при вхождении его в более плотные слои атмосферы. Изучение условий полета спутников в плотных слоях атмосферы, в частности, весьма существенно для создания космических аппаратов, которые должны будут вернуться на Землю. На этом последнем этапе существования спутника, когда в связи с резким изменением параметров его орбиты наблюдение за ним усложняется, к наблюдению за ним дополнительно привлекается большое число радиотехнических, оптических и других средств.

С момента запуска и до последних дней своего существования третий советский спутник вызывал огромный интерес со стороны советских людей и зарубежных граждан.

За этот период в адреса «Москва — Космос» и «Москва — Спутник» было получено много тысяч писем от советских граждан и из-за границы, в которых содержатся результаты наблюдений, различные вопросы, предложения по улучшению аппаратуры и методов наблюдения и выражается восхищение выдающимися достижениями советской науки и техники в исследовании космоса.

Результаты исследований, осуществленных с помощью третьего советского искусственного спутника Земли, существенно обогатили наши знания о верхних слоях атмосферы, космическом пространстве и привели к новым открытиям большого принципиального значения.

«Правда», 3 апреля 1960 г.

ОТКРЫТИЯ, РАСШИРЯЮЩИЕ ЗНАНИЯ О ВСЕЛЕННОЙ

2013-09-15T11:48:00.002-07:00

Ключ на старт

Эта статья, опубликована в газете «Правда» через год после сообщения ТАСС о запуске первого спутника. До определенной степени статья подводит итоги советских космических достижений за первый год космической эры. Сам третий советский искусственный спутник Земли закончил свое активное функционирование еще 3 июня 1958 года. Научная информация, полученная с борта спутника, к моменту публикации статьи в газете от 5 октября 1958 года, в большей части уже была обработана.

ОТКРЫТИЯ, РАСШИРЯЮЩИЕ ЗНАНИЯ О ВСЕЛЕННОЙ

Некоторые итоги научных исследований на третьем советском искусственном спутнике Земли

В соответствии с программой Международного геофизического года в Советском Союзе проведена большая работа по исследованию верхней атмосферы и космического пространства с помощью искусственных спутников Земля.

На состоявшейся в Москве Всемирной ассамблее Специального комитета Международного геофизического года с большим интересом были заслушаны и обсуждены доклады советских ученых, посвященные изучению движения спутников Земли, измерению параметров атмосферы — давления, плотности и температуры в ее верхних слоях, исследованию космических лучей, магнитного поля Земли, корпускулярного излучения Солнца, микрометеоров, изучению работы солнечных кремниевых батарей, жизнедеятельности живых организмов в условиях космического полета и ряда других проблем.

Обсуждение на ассамблее работ, проведенных на искусственных спутниках Земли, показало, что советская наука вышла в первые ряды мировой науки в области исследований на ракетах и спутниках. Большие веса советских спутников Земли позволили разместить на их борту разнообразную сложную научную аппаратуру. Высокие конструктивные данные советских искусственных спутников обеспечили нормальным режим работы находящейся на их борту научной аппаратуры. Аппаратура функционировала при заданном температурном режиме (от 15 до 22° по Цельсию). Весь комплекс работы аппаратуры был полностью автоматизирован. С помощью специального программного устройства производилось включение и выключение приборов. Анализ радиотелеметрических записей показывает, что вся научная аппаратура на третьем искусственном спутнике работала нормально и намеченная программа научных измерений полностью выполнена.

Изучение движения искусственных спутников Земли также позволило получить весьма ценные и интересные данные о плотности воздуха на высотах полета спутников и целый ряд данных об особенностях их движения.

Динамические эффекты в движении искусственных спутников Земли

Орбита искусственного спутника определяется рядом параметров: расстоянием от центра Земли до наиболее удаленной точки орбиты (апогея), расстоянием до ближайшей к центру Земли точки (перигея), наклонением орбиты i — углом между плоскостью орбиты и плоскостью земного экватора, долготой восходящего узла Ω, величина которого определяет угловое расстояние от неизменно направленной в точку весеннего равноденствия оси ОХ до линии пересечения плоскости орбиты и плоскости экватора, а также угловым расстоянием перигея от восходящего угла орбиты ω.

Если бы Земля была однородным шаром, и отсутствовало бы воздействие атмосферы на движение спутника, то орбита оставалась бы неизменной в пространстве, т. е. значения величии углов i, Ω, ω и расстояний до перигея и апогея орбиты оставались бы неизменными, причем Земля, совершая суточное вращение, прокручивалась бы в такой орбите, как в кольце.

Два рода возмущений в основном оказывают влияние на изменение орбиты спутника. Это отличие гравитационного поля Земли (поля земного тяготения) от поля однородного шара и воздействие атмосферы. Первый из этих факторов приводит к изменению положения орбиты в пространстве. При этом в первом приближении наклонение орбиты остается постоянным, но происходит изменение углов ω и Ω. Так, например, для первого, второго и третьего советских спутников угол Ω изменялся в начале их движения соответственно на 3,157, 2,663 и 2,528 градуса в сутки в направлении с востока на запад. В то же время происходило медленное смещение точки расположения перигея к югу, т. е. изменение угла ω, которое составляло 0,432 и 0,407 градуса для первого и второго советских спутников и 0,326 градуса для третьего спутника. Поскольку скорость изменения этих параметров зависит от характера гравитационного поля Земли, представляется возможным уточнить характеристики гравитационного поля. В настоящее время знание гравитационного поля Земли находится в таком состоянии, что уточнение его параметров по наблюдаемой эволюции орбиты спутников требует очень тщательных наблюдений в течение длительного времени.

При движении в атмосфере Земли искусственные спутники испытывают сопротивление воздуха. В результате этого сопротивления также происходит изменение орбиты. Средний радиус орбиты спутника становится меньше, причем для вытянутой (эллиптической) орбиты ее изменение происходит в основном за счет уменьшения высоты апогея. Уменьшение высоты перигея происходит значительно медленнее. С течением времени орбита спутника постепенно приближается к круговой.

Так, например, для второго спутника высота перигея над поверхностью Земли за 1500 оборотов изменилась примерно на 25 километров, а высота апогея — более чем на 500 километров.

Более короткий путь, который необходимо пройти спутнику за один оборот, и некоторое увеличение скорости его движения при приближении к поверхности Земли приводит к тому, что время, за которое спутник совершает один оборот — период обращения, — постепенно уменьшается. Скорость изменения периода зависит от величины силы сопротивления. Сила сопротивления будет тем больше, чем больше плотность воздуха на высотах орбиты спутника. Наличие прямой связи между изменением орбиты спутника и, в частности, изменением периода его обращения и плотностью атмосферы позволяет из анализа изменения периода определить плотность атмосферы.

Плотность воздуха на высотах свыше 200 километров в миллиарды раз меньше, чем у поверхности Земли. Сила сопротивления поэтому там очень мала. Изменение периода обращения за один оборот измеряется десятыми долями секунды. Так, например, изменение периода за одни сутки в начале движения для первого спутника составляло 1,8 секунды, для второго спутника — 3,08 секунды, для третьего — 0,75 секунды. Чтобы уменьшить возможную ошибку в определении изменения периода обращения, применяют методы математической обработки очень большого числа измерений. Большое число наблюдений позволяет выделить случайные ошибочные измерения и с большой точностью определить эволюцию орбиты спутника. Так, по первому спутнику было обработано 60 000 радиотехнических и 400 оптических измерений, по второму спутнику — 12 800 радиотехнических и 2000 оптических. По третьему искусственному спутнику Земли уже обработаны десятки тысяч измерений.

Для определения плотности атмосферы по наблюдаемому торможению спутников необходимо знать их аэродинамические коэффициенты. Величина аэродинамического коэффициента сопротивления зависит от формы спутника, характера отражения молекул воздуха, а также от ориентации спутника относительно набегающего потока. Для расчета аэродинамических коэффициентов использовались результаты аэродинамики разреженных газов. Проводилось изучение движения спутника относительно его центра тяжести. Если бы не было воздействия атмосферы и других возмущающих факторов, то движение спутника, обладающего осью симметрии, являлось бы регулярной прецессией, т. е. спутник равномерно вращался бы вокруг своей продольной оси, которая в свою очередь совершала бы вращение вокруг другой оси (оси прецессии), неподвижно расположенной в пространстве.

Под воздействием атмосферы и гравитационного поля Земли движение спутника около центра тяжести становится более сложным: продольная ось спутника вращается около оси прецессии, положение которой в пространстве медленно меняется со временем по определенным законам, различным для различных спутников. Кроме того, под воздействием электромагнитных сил уменьшается скорость вращения спутника. Анализ результатов опыта по исследованию солнечной радиации позволил сделать некоторые выводы о движении около центра тяжести второго спутника в начале его существования. Второй спутник совершал прецессию около оси, которая составляла с продольной осью спутника угол 86 градусов. Период прецессии составлял примерно 206 секунд. Ряд выводов о вращении спутников можно было сделать из наблюдавшегося периода изменения их блеска.

Установленный на третьем спутнике магнитометр фиксирует положение некоторых осей спутника относительно магнитного поля Земли. Обработка этих показаний магнитометра позволяет достаточно точно рассчитать ориентацию спутника в пространстве и характеристики его вращения.

Знание ориентации необходимо для правильного анализа результатов измерений приборов, установленных на третьем спутнике. Кроме того, расчет ориентации спутника позволяет проверить ряд теоретических выводов, сделанных ранее, о его движении около центра тяжести. Полученные предварительные результаты показывают, что режим движения третьего спутника также оказался близким к режиму регулярной прецессии, причем продольная ось спутника расположена под углом 84 градуса к оси прецессии. Период прецессии равняется примерно 140 секундам, а период вращения спутника около его продольной оси — около 18 минут. Выявлено также изменение в пространстве направления оси прецессии.

Атмосферу на данной высоте от поверхности Земли можно характеризовать двумя параметрами — ее плотностью и высотой однородной атмосферы. Высота однородной атмосферы прямо пропорциональна температуре воздуха и обратно пропорциональна его молекулярному весу. Так, у поверхности Земли, где средняя масса молекул составляет 4,8 · 10ˉ²³ грамма, а температура — 273 градуса по Кельвину, высота однородной атмосферы равна 7,9 километра. От этого параметра зависит скорость уменьшения величины плотности с высотой. Чем меньше значение высоты однородной атмосферы, т. е. чем меньше температура воздуха и чем больше его молекулярный вес, тем быстрее происходит уменьшение плотности атмосферы с высотой. Спутник при движении по орбите проходит на различных высотах от поверхности Земли, и сила сопротивления воздуха там различна. Теоретический анализ показывает, что скорость изменения периода обращения спутника в основном определяется значением произведения плотности атмосферы на корень квадратный из высоты однородной атмосферы на высоте ближайшей к Земле точки орбиты.

В результате анализа торможения спутников было определено среднее значение плотности на высоте перигея орбиты (226—228 километров), которое оказалось равным трем десятимиллионным грамма в одном кубическом метре. Это значение примерно в 5—10 раз превосходит величины, которые ранее принимались в ряде моделей атмосферы, составленных на основании теоретической обработки ракетных исследований.

За время жизни спутника ближайшая к Земле точка орбиты перемещается в пространстве: происходит ее приближение к Земле под влиянием сопротивления атмосферы движению спутника и изменение ее широты и долготы. Сопоставление положения ближайшей к Земле точки орбиты и наблюдаемого в то же время торможения спутника позволяет определить характеристики атмосферы над различными по освещенности Солнцем и широте точками земной поверхности. В результате анализа торможения первых двух советских спутников было выявлено, что при переходе перигея орбиты с ночной стороны на дневную торможение изменяется таким образом, что определяемое произведение плотности атмосферы на корень квадратный из высоты однородной атмосферы возрастает на 20—30 процентов.

Проведенный предварительный анализ торможения третьего спутника позволил выявить суточные колебания еще более резко: при переходе перигея от полуденной атмосферы к ночной имеет место уменьшение произведения плотности атмосферы на корень квадратный из высоты однородной атмосферы более чем в полтора раза. Анализ торможения второго спутника выявил также уменьшение плотности атмосферы при переходе от северных широт к южным. Дальнейшее изучение торможения третьего спутника позволит уточнить количественные закономерности суточных и широтных изменений параметров атмосферы. Используя данные об атмосфере, полученные с помощью искусственных спутников, можно будет построить модель распределения плотности атмосферы на большом интервале высот.

Результаты измерения плотности атмосферы

Измерение давления на третьем советском искусственном спутнике Земли на участках орбиты с меньшими высотами проводилось специальными магнитными электроразрядными манометрами в пределах 10-5—10-7 миллиметра ртутного столба, а на участках орбиты с большими высотами — термоионизационными манометрами в интервале 10-5—10-9 миллиметра ртутного столба.

Установленные на третьем спутнике манометры были расположены на его корпусе и имели контакт с окружающим пространством. Через определенное время после выхода спутника на орбиту специальным разбивающим механизмом манометры вскрывались, и их полость заполнялась молекулами окружающей среды. В термоионизационном манометре молекулы, попавшие в его полость, сталкиваются с электронами, испускаемыми катодом (раскаленный вольфрамовый волосок) манометра. В результате столкновений молекулы ионизируются и образующиеся положительные ионы собираются на сетке электрода (коллекторе), которая заряжена отрицательно. Число положительных ионов пропорционально числу электронов, пролетающих в единицу времени от катода к аноду. Мерой давления газа будет служить величина ионного тока, снимаемого с коллектора.

В магнитном электроразрядном манометре свободные электроны, попавшие вместе с молекулами газа в его полость, закручиваются вокруг силовых магнитных линий постоянного магнитного поля, которое создается между анодом и катодом от постоянного магнита. Сталкиваясь с молекулами, электроны вызывают их ионизацию, в результате чего в схеме манометра возникает разрядный ток, величина которого пропорциональна количеству образовавшихся ионов.

Ионизационный манометр и усилитель постоянного тока

Использование обычных ионизационных манометров для измерения давления в указанных пределах в ионизированной среде невозможно, так как токи, образуемые в манометре присутствующими в свободной атмосфере ионами и электронами, сравнимы с токами манометров, которые являются мерой давления атмосферы.

Поэтому в применяемых для измерения давления в ионизированной среде ионизационных манометрах с помощью специальных экранов и ловушек осуществляется разделение этих токов и измеряются лишь токи, являющиеся мерой давления. Ток манометра усиливается усилителем постоянного тока и подается на вход телеметрии. На протяжении всего полета спутника непрерывно регистрируется ионный ток в манометре, производится периодически калибровка усилителей, регистрация тока эмиссии манометров, измеряется температура стенки манометра.

Измерение давления и плотности атмосферы на больших высотах является чрезвычайно сложной задачей. До осуществления эксперимента даже оспаривалась возможность измерения давления на спутниках с помощью манометров.

При подготовке эксперимента были проведены теоретические и лабораторные исследования, на основании которых были оценены вероятные значения ошибок в определении плотности и давления атмосферы с помощью манометров.

Особое внимание было уделено определению газовыделения спутника. Процесс газовыделения обусловлен тем, что на поверхности спутника могут находиться газы, захваченные из нижних слоев атмосферы. Этот процесс может быть достаточно активен из-за малой плотности окружающей среды. Кроме того, если сам спутник недостаточно герметизирован, то газовыделение возможно изнутри спутника. Все это может внести существенные искажения в показания манометров. С целью устранения влияния газовыделения на показания манометров проведена большая работа по определению времени обезгаживания различных конструкционных материалов и созданию хорошей герметизации спутника. На основании этих исследований и проведенных расчетов были выбраны материалы, из которых создавался спутник, и определены требования к его герметичности.

Давление и плотность атмосферы являются сложными функциями показаний манометров, скорости спутника, его ориентации в пространстве, состава и температуры газа в атмосфере и в манометре.

С целью обеспечения надежности и контроля работы манометров на третьем советском спутнике установлены два термоионизационных и один магнитный манометры. В соответствии с программой, измерения проводились в течение недели. За это время были измерены давление и плотность атмосферы на различных географических широтах, долготах и высотах.

Анализ обработанных материалов показывает, что плотность на высоте 266 километров в десять миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли, а при увеличении высоты еще на 100 километров она уменьшается еще в 10—12 раз. Эти результаты согласуются с определением плотности по торможению спутников.

Определение ионного состава ионосферы

На третьем советском искусственном спутнике Земли был установлен прибор для исследования ионного состава ионосферы — радиочастотный масс-спектрометр, предназначенный для определения спектра масс положительных ионов, имеющихся в ионосфере Земли.

Важнейшей характеристикой газов, входящих в состав атмосферы (как и вообще всех существующих химических элементов), является их атомный и молекулярный вес, которые принято выражать в условных единицах, так называемых атомных единицах массы. За атомную единицу массы принимают величину, равную 1/16 веса атома кислорода.

Анализируя молекулярные и атомные веса различных соединений и смесей, можно сделать заключение об их химическом составе.

В радиочастотном масс-спектрометре используется принцип разделения ионов по скоростям. Основным элементом прибора является масс-спектрометрическая трубка, представляющая собой электровакуумную лампу особой конструкции с большим числом плоскопараллельных сеток. За сетками имеется коллектор, представляющий собой металлическую пластинку, собирающую ионы, вошедшие в масс-спектрометрическую трубку и прошедшие все сетки.

На электроды трубки подаются различные постоянные и переменные напряжения. Они выбраны таким образом, что достичь коллектора могут лишь те ионы, которые прошли трубку с некоторой оптимальной скоростью.

Когда ионы достигают коллектора, в его цепи возникает импульс. Массовое число ионов, соответствующее каждому импульсу, может быть определено путем сравнения записи спектра масс с записями ускоряющего напряжения масс-спектрометра. Получен новый материал по определению ионного состава ионосферы в широком интервале высот от 230 до 950 километров.

Проведенный эксперимент показал, что преобладающими в этой области ионосферы являются ионы атомарного кислорода. Зарегистрированы также ионы атомарного азота, но в значительно меньшем количестве (3— 7 процентов от количества ионов кислорода). Не обнаружены ионы молекулярного кислорода и азота. Кроме указанных ионов, масс-спектрометр в начале полета регистрировал ионы водяных паров. Тщательный анализ полученных данных указывает на то, что эта вода обязана своим присутствием самому спутнику, который занес некоторое количество ее на своей поверхности в верхние слои атмосферы. Однако факт ионизации испаряющихся паров воды в верхней атмосфере остается загадочным.

Аппаратура для измерения ионного состава
(масс-спектрометрическая трубка и электронный блок

Весьма интересны с биофизической точки зрения результаты обнаружения заметного количества ионов на высотах порядка 1000 километров, где по старым представлениям земная атмосфера переходит в межпланетный газ.

Измерения на спутнике показывают, что атмосфера с заметно ощутимой плотностью простирается на значительно большие высоты, чем это предполагалось ранее.

Определение степени ионизации верхней атмосферы

Электроны, образующиеся в верхней атмосфере при ионизации, играют большую роль в процессе распространения радиоволн на большие расстояния. Слои верхней атмосферы с большим содержанием электронов являются как бы зеркалами, которые отражают радиоволны и тем самым обеспечивают распространение их за пределы прямой видимости. Траектории радиоволн, проходящих через эти слои, искривляются. До сих пор ионизация верхней атмосферы исследовалась по отражению от ионизированных слоев радиоволн, посылаемых специальными радиозондирующими станциями. Однако таким способом удавалось исследовать только области, расположенные ниже области с максимальным содержанием электронов, т. е. до высоты 300 километров. Более высокие слои оказывались недоступными для такого метода исследования.

С помощью геофизической ракеты Академии наук СССР, запущенной 28 февраля 1958 года, удалось поднять радиопередатчики выше области с максимальной ионизацией. Исследование радиосигналов от них, принятых наземными станциями, позволило определить концентрацию электронов вплоть до высоты 473 километра. Оказалось, что выше максимума ионизации электронная концентрация падает очень медленно. Она уменьшается с высоты 290 километров, где она максимальна, до высоты 473 километра не более чем в два раза.

На третьем искусственном спутнике была установлена специальная аппаратура с ловушками положительных ионов. Она позволяет определить пространственные и временные изменения ионизации. Над поверхностью спутника были установлены две сетчатые сферические ионные ловушки, внутри каждой из которых был помещен сферический коллектор, находящийся под отрицательным потенциалом относительно оболочки спутника. На сетчатые оболочки ловушек периодически подавались короткие импульсы напряжения относительно корпуса спутника. При этом снимались вольт-амперные характеристики — зависимости тока, проходящего через коллектор ловушки, от потенциала ее сетчатой оболочки. Обработка этих вольт-амперных характеристик позволяет определять, кроме концентрации положительных ионов, потенциал спутника относительно окружающей среды, который в свою очередь позволяет оценить температуру электронов в верхней атмосфере.

С помощью третьего спутника получен богатый материал. Установлено, что распределение ионизации аналогично тем данным, которые получены с помощью ракет. Однако, поскольку регистрация с помощью спутника велась в течение длительного времени и над различными районами Земли, полученные материалы более обширны, чем немногочисленные ракетные данные. Эти результаты представляют значительный интерес. Так, оказалось, что температура ионосферных электронов намного выше, чем температура нейтральных частиц и ионов на этих высотах. Это неожиданный результат, который требует дальнейшего изучения и объяснения. Сейчас можно лишь выдвигать различные гипотезы для объяснения этого ранее неизвестного явления в верхней атмосфере. Вполне возможно, что высокая электронная температура обязана существованию переменных геомагнитных полей. Дальнейшее изучение этого явления позволит лучше распознать законы, управляющие ионосферными процессами.

Измеренный отрицательный потенциал спутника на высоте в 795 километров в дневное время оказался примерно равным 6 вольтам, а концентрация положительных ионов на этой же высоте — порядка 160 тысяч ионов в одном кубическом сантиметре. На высоте 242 километров потенциал спутника был примерно равен 7 вольтам, а концентрация — полмиллиона ионов в кубическом сантиметре.

Измерения электростатических полей

Измерения собственного электрического заряда спутника и напряженности электростатических полей в верхних слоях атмосферы производились с помощью двух электростатических флюксметров (весьма чувствительных электрометрических приборов), датчики которых были установлены в симметричных точках на поверхности спутника. Каждый из датчиков состоит из изолированной измерительной пластины, которая 1500 раз в секунду открывается и закрывается с помощью специального экрана, соединенного с корпусом спутника.

При наличии, как внешнего электростатического поля, так и собственного заряда, с пластины течет ток, который на сопротивлении, соединяющем измерительную пластину с корпусом спутника, создает переменное напряжение, пропорциональное измеряемым величинам. Это напряжение после усиления и выпрямления, которые производятся с помощью двухканального электронного блока, подается на вход телеметрического устройства. С помощью подачи контрольных сигналов от программного механизма во время полета спутника можно было проводить проверку функционирования прибора.

Так как внешнее электростатическое поле и поле собственного заряда спутника в точке расположения одного из датчиков складываются, а в точке расположения другого датчика вычитаются, то из данных измерений, проведенных обоими датчиками, можно вычислить как напряженность поля атмосферы, так и величину собственного заряда случника.

Контрольные измерения, проводившиеся во время полета спутника, позволяют установить, что применявшаяся аппаратура работала нормально.

Измерения электростатического заряда спутника показали, что спутник приобретает отрицательный заряд. Напряженность электростатического поля у стенок спутника оказалась значительно больше ожидаемой. Если считать, что заряжение спутника связано с тепловыми скоростями электронов и учесть концентрацию заряженных частиц, полученную из результатов измерений, проведенных на спутнике, то температура электронного газа на этих высотах должна значительно превышать температуру нейтрального газа, что подтверждает данные, полученные с помощью прибора, для измерения концентрации ионов.

Неожиданно большой оказалась измеренная напряженность поля в верхних слоях атмосферы. Величина её по меньшей мере в 10—100 раз превышает ожидавшиеся значения. Этот факт, который может оказаться ключом к пониманию многих процессов в ионосфере, как, например, причин ее ионизации в ночное время, нуждается в дальнейшей экспериментальной проверке и детальном изучении.

Магнитные измерения

На третьем советском искусственном спутнике Земли были впервые осуществлены геомагнитные измерения, основной задачей которых является исследование пространственного распределения постоянного магнитного поля Земли на больших высотах и сравнение пространственного распределения линий одинаковой интенсивности магнитного поля и линий одинаковой интенсивности космических лучей. Проведение геомагнитных измерений на спутнике — задача чрезвычайно сложная, так как большое количество приборов, установленных на нем, создавало значительные трудности для точных измерений напряженности магнитного поля, связанные с магнитной девиацией, вносимой бортовой аппаратурой. Поэтому необходимо было принимать специальные меры для устранения и учета магнитной девиации. Это же обстоятельство наложило известные ограничения и на выбор магнитометра, с помощью которого проводились геомагнитные измерения на третьем искусственном спутнике Земли.

Магнитометр представляет собой прибор, измерительный датчик которого автоматически ориентируется по направлению полного вектора земного магнитного поля при любой ориентации спутника. Мерой магнитного поля и его изменений служит ток компенсации, пропускаемый: по катушке, установленной на измерительном датчике, в таком направлении, чтобы он полностью компенсировал земное поле в объеме, занимаемом датчиком.

Два потенциометрических датчика, установленных на узле ориентации магнитометра, позволяли определять положение корпуса спутника относительно земного поля и скорость его вращения вокруг собственной оси.

Магнитометры этого типа менее чувствительны к неоднородностям магнитного поля и электромагнитным помехам. Неоднородность поля и переменные помехи влияют на устойчивость и точность работы магнитометра, но не препятствуют формированию сигнала.

Рисунок. Аппаратура для измерения магнитного поля Земли

(узел ориентации и электронный блок)

В результате обработки полученных материалов представляется возможность сделать ряд заключений.

По данным потенциометрических датчиков узла ориентации магнитометра можно получить точную картину характера движения спутника около своего центра тяжести. Спутник, вращаясь вокруг собственной оси со скоростью порядка 0,36 градуса в секунду, в то же время совершает прецессионное движение вокруг неподвижной в пространстве оси с периодом 140 секунд. По имеющимся данным можно определить абсолютную ориентацию спутника в пространстве относительно определенной системы координат.

Благодаря прецессионному характеру движения спутника представляется возможным исключить основную часть девиационной погрешности, связанной с окружающей магнитометр аппаратурой. Это влияние бортовой аппаратуры было определено экспериментально в лабораторных условиях. Зная максимальное значение магнитной девиации, можно считать, что магнитометр спутника реально измеряет напряженность магнитного поля Земли и проекцию вектора магнитной помехи на направление земного магнитного поля.

Анализ магнитограмм, относящихся к территории Восточно-Сибирской магнитной аномалии, показывает, что эта аномалия затухает с высотой очень медленно. Этот экспериментальный факт свидетельствует не в пользу геофизических гипотез, основанных на предположении, что источники этой материковой аномалии лежат в верхних слоях земной коры.

Просмотр материалов позволяет обнаружить также особые точки, которые характеризуются сравнительно кратковременными, но быстрыми изменениями магнитного поля. По времени они совпадают с прохождением спутника через область ионосферы слоя F2.

Есть основания считать, что обнаруженные быстрые изменения магнитного поля можно связывать с предполагаемыми токовыми системами в верхних слоях атмосферы. Достоверность подобного предположения должна быть проверена анализом и статистикой всего экспериментального материала. Вопрос о реальности существования токовых систем имеет исключительное значение для многих проблем геофизики и астрофизики.

Исследование метеорных частиц

Для исследования метеорных частиц на третьем советском искусственном спутнике Земли применялась аппаратура, позволяющая регистрировать как число ударов частиц о поверхность измерительного устройства, так и их энергию.

Метеорная частица, летящая со скоростью от 11 до 70 километров в секунду, при попадании в преграду — измерительное устройство — взрывается. Поэтому импульс ее измерить нельзя, и регистрируется импульс материала датчика, выбрасываемого при взрыве.

Теоретический расчет показал, что для больших скоростей импульс, получаемый измерительным устройством при взрыве, пропорционален энергии метеорной частицы и зависит от материала поверхности датчика.

Измерение импульсов осуществлялось при помощи баллистического пьезодатчика, представляющего собой массивную плату, подвешенную на плоской пружине, с которой связаны четыре пьезоэлемента из фосфата аммония.

Смещение платы под действием удара метеорной частицы вызывает деформацию пьезоэлементов с выдачей электрического напряжения в виде кратковременных затухающих колебаний, которые регистрируются усилителем-преобразователем, подсчитывающим количество импульсов в отдельных амплитудных диапазонах.

Пьезодатчики измеряют импульс, действующий на их поверхность в диапазоне от 0,1 до 1000 граммов на сантиметр в секунду. Предельная чувствительность измерительной аппаратуры позволяет регистрировать удары метеорных частиц с массами в одну миллиардную долю грамма при средней скорости 40 километров в секунду.

Пьезодатчиками общей площадью в 840 квадратных сантиметров зарегистрирован в среднем один удар больше чем за 100 секунд. Это соответствует плотности метеорного вещества менее десятимиллиардной доли грамма в секунду на квадратный метр поверхности. Наряду с такой плотностью метеорного вещества было зарегистрировано кратковременное сильное увеличение числа ударов, достигающее нескольких десятков на квадратный метр в секунду. Зарегистрированные метеорные частицы обладали энергиями порядка десяти тысяч эрг.

Изучение космических лучей

Исследование космического излучения дает возможность получать все новые и новые сведения о процессах зарождения частиц, обладающих очень большими энергиями. Уже первые опыты на втором искусственном спутнике Земли по изучению космических лучей дали интересные результаты. На третьем спутнике были поставлены более сложные приборы для изучения космических лучей, которые позволяли регистрировать, помимо заряженных частиц, фотоны и тяжелые атомные ядра в космическом излучении.

Установленный на борту спутника люминесцентный счетчик позволял с большей эффективностью регистрировать фотоны. Основной частью прибора являлся фотоумножитель, соединенный с кристаллом йодистого натрия. Этот прибор был присоединен к радиопередатчику «Маяк», который передавал в эфир данные о суммарной ионизации в кристалле и считал число импульсов, соответствующих выделенной в кристалле энергии больше тридцати пяти тысяч электронвольт. Эти величины передавались путем изменения длительности сигналов, посылаемых «Маяком».

Люминесцентным счетчиком было зарегистрировано резкое изменение числа фотонов при достижении примерно 60 градусов северной широты. Сначала при движении с юга на север интенсивность составляла 300—500 фотонов в секунду, а затем она резко возрастала. При движении с севера на юг, наоборот, наблюдалась сначала очень большая интенсивность, а затем при достижении указанной широты она быстро снижалась. Такое изменение указывает на то, что выше 60 градусов северной широты включается новый интенсивный источник фотонов. Эта широта близка к зоне полярных сияний, и естественно объяснить это явление связью с полярными сияниями.

Если в составе частиц, вызывающих полярные сияния, имеются электроны с энергией в несколько сотен тысяч электронвольт, то попадание этих электронов на обшивку спутника приводит к образованию жесткого рентгеновского излучения, регистрируемого люминесцентным счетчиком.

Как показали измерения, еще более интенсивные потоки, заряженных частиц наблюдаются в районе экватора. Интенсивность этих потоков резко растет с высотой и при приближении к экватору. Число частиц в этих потоках очень велико. Оно в тысячи раз превышает число частиц в потоке космических лучей.

Таким образом, оказывается, что Земля окружена как бы ореолом из быстро движущихся частиц, удерживаемых магнитным полем Земли.

Аналогичные явления могут наблюдаться и у других небесных тел, обладающих магнитным полем.

Прибор для измерения количества тяжелых атомных ядер в первичном космическом излучении, установленный на третьем советском искусственном спутнике Земли, имел возможность регистрировать ядра, начиная со значения заряда более 16, и для другой группы ядер — со значения заряда более 30. Использованный в приборе счетчик состоял из фотоэлектронного умножителя и плексигласового детектора. Такой счетчик регистрировал только атомные ядра с очень большой энергией, превышающей 300 миллионов электронвольт, приходящихся на каждую составную часть ядра (протон или нейтрон).

На основании обработки показаний прибора число атомных ядер с зарядом более 16 оценивалось по отдельным интервалам времени. Среднее число таких атомных ядер составляло 1,2 ядра в минуту. Был отмечен один лишь случай регистрации ядра с зарядом более 30. Эти данные весьма существенны для развития теории происхождения космических лучей.

По данным, полученным при работе счетчика, число атомных ядер более тяжелых, чем железо, в космическом излучении оказалось примерно в десять тысяч раз меньше по сравнению с числом ядер железа, никеля и кобальта.

Состав и соотношение различных атомных ядер в космическом излучении, вообще говоря, связаны с обилием химических элементов во Вселенной. Предварительные результаты, полученные на третьем спутнике, подтверждают ту точку зрения, что соотношение потоков очень тяжелых ядер с зарядом более 30 и ядер с зарядом больше 16 примерно соответствует соотношению для этих ядер, взятых из данных, полученных из анализа состава планет, звезд и метеоритов.

Исследование корпускулярного излучения

Обычно ионизация верхней атмосферы создается жестким электромагнитным излучением Солнца. Однако установлено, что дополнительная ионизация возникает от корпускул — быстрых протонов, альфа-частиц, электронов и т. д. Воздействие корпускул наиболее интенсивно на высоких геомагнитных широтах. Если их проникновение совершается ночью, то одновременно с повышением ионизации развивается так называемое явление полярного сияния. По спектрам полярных сияний было установлено, что среди корпускул имеются такие частицы, как ионы и атомы водорода, атомы гелия. Ряд спектров полярных сияний мог бы быть объяснен не особенно быстрыми электронами. Изучение явления полярных сияний позволяло делать предположение, что во внешней земной атмосфере за счет переменных магнитных полей, создаваемых межпланетной средой и корпускулярными потоками Солнца, могут ускоряться собственные атмосферные электроны. При облучении такими ускоренными электронами корпуса спутника должны были возникать рентгеновские лучи, которые и были зарегистрированы люминесцентным счетчиком.

Для регистрации корпускул на третьем искусственном спутнике Земли были применены флуоресцирующие экраны, аналогичные тем, которые имеются в кинескопах телевизоров. Эти экраны были закрыты алюминиевыми фольгами различной толщины. Излучение экранов регистрировалось фотоэлектронными умножителями. Их сигнал передавался на запоминающее телеметрическое устройство. С помощью данной аппаратуры были зарегистрированы интенсивные электронные потоки. Иногда они были столь интенсивными, что превосходили верхний предел измерений аппаратуры. В этих условиях показания прибора выходили за пределы шкалы измерений (аппаратура «зашкаливалась»). Редко отсутствовали сигналы на пороге чувствительности аппаратуры. Когда аппаратура не была «зашкалена», по характеру соотношения сигналов от индикаторов с фольгами различной толщины можно было предполагать, что энергия электронов достигала 10 тысяч электронвольт. В момент «зашкаливания» приборов их энергия могла быть и больше. Если приписать электронам указанную выше энергию, то поток энергии на пороге чувствительности составлял около одной миллионной доли полной солнечной энергии, падающей на один квадратный сантиметр земной поверхности. В момент «зашкаливания» приборов эта доля возрастала до одной тысячной. Интенсивность электронных потоков непрерывно изменялась: она увеличивалась с высотой и над высокими геомагнитными широтами. Указанные электроны не могут быть непосредственно солнечными корпускулами, так как их скорость много выше той, которая установлена для солнечных корпускул по наблюдению полярных сияний. Они, скорее всего, могут быть объяснены указанным выше процессом ускорения электронов во внешней атмосфере за счет переменных геомагнитных полей.

Небезынтересно отметить, что прибор для регистрации космических фотонов не смог зарегистрировать таких частиц из-за сильных помех от рентгеновского излучения, возникающего при облучении корпуса спутника жесткими электронами. Этот прибор вместо информации о космических фотонах дал ценную дополнительную информацию о не особенно жестких электронах внешней атмосферы, существование которых ранее подвергалось серьезному сомнению.

Обнаруженное явление представляет большой интерес для физики верхней атмосферы. Оно может объяснить ряд аномалий в ионосфере и быть дополнительным источником разогревания верхней атмосферы над полярными районами Земли.

Результаты работы солнечных батарей

Длительное проведение многих научных экспериментов на искусственном спутнике Земли ограничивается электрической емкостью источников тока. Поэтому особое значение приобретает опыт использования солнечных батарей в качестве новых источников питания.

На третьем искусственном спутнике Земли, помимо солнечных батарей, предназначенных для питания радиопередатчика «Маяк», были установлены экспериментальные солнечные батареи, позволившие выяснить условия работы солнечных батарей в космосе.

Такие батареи, состоящие из большого числа кремниевых фотоэлементов, преобразуют солнечную радиацию непосредственно в электрическую энергию. Кремниевый фотоэлемент — это тонкая пластинка (толщиной менее одного миллиметра) сверхчистого монокристаллического кремния. Она состоит из двух областей, обладающих противоположными механизмами проводимости. Коэффициент преобразования солнечной энергии фотоэлемента составляет 9—11 процентов, а напряжение одного элемента — около 0,5 вольта.

Экспериментальные солнечные батареи расположены на двух противоположных сторонах корпуса спутника. По их показаниям выяснились скорость метеорной эрозии и изменение температуры солнечной батареи при нахождении ее на Солнце или в тени. Наблюдения показали, что в соответствии с расчетами средняя температура кремниевых преобразователей колебалась между 16 и 30 градусами Цельсия. Таким образом, при рационально выполненной конструкции не приходится опасаться выхода из строя фотоэлементов в результате перегрева. Обработка данных, связанных с метеорной эрозией, говорит о том, что стирание покрытий, защищающих поверхность солнечных батарей, происходит медленно и также не может служить причиной быстрого выхода батареи из строя.

Работа радиопередатчика «Маяк», питающегося от солнечных батарей по настоящее время, подтверждает, что космические излучения, по-видимому, также не представляют большой опасности для солнечной батареи. Солнечная батарея для питания «Маяка» размещалась в виде отдельных секций на поверхности спутника. Четыре малые секции установлены на переднем днище, четыре — на боковой поверхности и одна — на заднем днище. Все секции были включены параллельно друг другу через диоды.

При прохождении спутника в лучах солнца питание радиопередатчика осуществляется от солнечных батарей. При движении спутника в земной тени передатчик питается от электрохимических источников тока. Переключение с одного вида питания на другое осуществляется автоматически.

Положительные результаты эксперимента по прямому преобразованию солнечной энергии в электрическую вне земной атмосферы, проведенного в большом масштабе на третьем спутнике Земли, имеют важное значение для обеспечения режима работы научной аппаратуры в течение длительного времени.

Результаты исследований, полученные с помощью третьего советского искусственного спутника Земли, намного расширили наши знания о верхних слоях атмосферы и прилегающем космическом пространстве. Впервые человек с помощью тончайших приборов произвел исследования в недоступных ранее областях Вселенной.

Эти исследования уже сейчас коренным образом меняют наши представления о верхних слоях атмосферы.

Величайшая заслуга советских ученых состоит в том, что они сумели создать мощные спутники, оснащенные совершенной научной аппаратурой, надежно работающей в условиях космического полета.

«Правда», 5 октября 1958 г.

ТРЕТИЙ СОВЕТСКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ

2013-09-14T07:10:00.000-07:00

Ключ на старт

ТРЕТИЙ СОВЕТСКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ

15 мая 1958 года осуществлен запуск третьего советского искусственного спутника Земли. Он был выведен на орбиту с помощью мощной ракеты-носителя. После того как ракета-носитель со спутником достигла на заданной траектории полета скорости свыше 8000 метров в секунду, спутник с помощью специальных устройств был отделен от ракеты-носителя и начал двигаться по эллиптической орбите вокруг Земли. При отделении спутника от ракеты-носителя с него были сброшены защитный конус и защитные щитки. Ракета-носитель с защитными щитками и защитный конус движутся по орбитам, близким к орбите спутника.

По своим данным третий советский спутник намного превосходит первые искусственные спутники Земли.

Вес спутника равен 1327 килограмм, а общий вес установленной на нем научной и измерительной аппаратуры вместе с источниками питания составляет 968 килограммов.

Спутник имеет форму, близкую к конусу. Длина спутника — 3,57 метра, наибольший диаметр —1.73 метра, без учета выступающих антенн. На спутнике установлено большое число систем для проведения сложнейших научных опытов. Опыты предназначены в основном для изучения явлений, происходящих в верхних слоях атмосферы, и влияния космических факторов на процессы в верхней атмосфере.

Спутник оснащен совершенной измерительной радиотехнической аппаратурой, обеспечивающей точное измерение его движения по орбите, и радиотелеметрической аппаратурой, производящей непрерывную регистрацию результатов научных измерений, их «запоминание» во все время движения спутника и передачу их на Землю при пролете спутника над специальными станциями, расположенными на территории СССР и производящими прием накопленной информации. На спутнике имеется программное устройство, обеспечивающее автоматическое функционирование его научной и измерительной аппаратуры. Это программное устройство полностью выполнено на полупроводниках. Кроме того, вся измерительная, научная и радиотехническая аппаратура осуществлена с широким применением новых полупроводниковых элементов. Общее число полупроводниковых элементов на борту спутника составляет несколько тысяч. Энергопитание аппаратуры обеспечивается наиболее совершенными электрохимическими источниками тока и полупроводниковыми кремниевыми батареями, преобразующими энергию солнечных лучей в электрическую энергию.

Большой вес третьего советского спутника свидетельствует о высоких качествах ракеты-носителя, которая вывела его на орбиту. Вес первого советского спутника был равен 83,6 килограмма. Вес научной измерительной аппаратуры второго спутника составлял 508,3 килограмма. Третий спутник имеет вес 1327 килограммов. Общий вес установленной на нем аппаратуры для научных исследований, радиоизмерительной аппаратуры вместе с источниками питания составляет 968 килограммов.

Непрерывное возрастание веса советских спутников свидетельствует о дальнейших возможностях нашей ракетной техники. Уже сейчас имеется возможность запустить ракету в космос, за пределы земного тяготения. Для того чтобы это имело научное значение и было реальным шагом к осуществлению межпланетных полетов, необходимо, чтобы такая космическая ракета была достаточно богато оснащена научной и измерительной аппаратурой и в результате ее запуска были получены новые сведения о физических явлениях во Вселенной и об условиях космического полета.

Научная аппаратура, размещенная на третьем советском спутнике, позволит изучить широкий круг геофизических и физических проблем. Структура ионосферы будет изучаться посредством наблюдения за распространением радиоволн, излучаемых со спутника радиопередатчиком большой мощности. Наряду с этим установлена аппаратура для непосредственного замера концентрации положительных ионов вдоль орбиты спутника. Специальная аппаратура позволяет измерить собственный электрический заряд спутника и электростатические поля в слоях атмосферы, проходимых спутником. Проводятся измерения плотности и давления в верхних слоях атмосферы. Размещенный на спутнике масс-спектрометр позволит определить спектр ионов, характеризующих химический состав атмосферы.

Для изучения магнитного поля Земли на больших высотах установлен самоориентирующийся магнитометр, измеряющий полную интенсивность магнитного поля.

Ряд опытов посвящен изучению различных излучений, падающих на Землю и оказывающих влияние на важные процессы в верхних слоях атмосферы. На спутнике проводится изучение космических лучей и корпускулярного излучения Солнца. Регистрация интенсивности космических лучей, производимая почти по всей поверхности земного шара, даст новые сведения о космическом излучении и о магнитном поле Земли на больших высотах. Ставятся опыты по определению количества тяжелых ядер в космическом излучении. Опыты по корпускулярному излучению Солнца прольют новый свет на природу ионосферы, полярных сияний и других явлений в атмосфере. Несколько датчиков будут регистрировать удары микрометеоров.

Весьма важен новый опыт по регистрации фотонов в составе космического излучения, который позволит получить сведения о коротковолновом электромагнитном излучении в космосе. Это первый опыт, позволяющий изучать космическое излучение, поглощаемое атмосферой, и первый шаг в открытии нового этапа астрономии — изучения явлений во Вселенной по коротковолновым излучениям светил. Ряд экспериментов поставлен для исследования условий полета в космическом пространстве. К ним относятся изучение теплового режима на спутнике, ориентации спутника в. пространстве и другие опыты.

Обилие научных исследований на третьем советском спутнике характеризует его как подлинную космическую научную станцию. Создание такой станции на передовом техническом уровне и размещение столь широкого комплекса аппаратуры стало возможным благодаря тому, что был создан спутник весьма больших размеров.

Траектория спутника будет проходить над всеми точками земного шара, лежащими между Северным и Южным полярными кругами. Это еще больше повышает ценность научных опытов, проводимых на спутнике. Параметры орбиты спутника выбраны таким образом, чтобы обеспечить проведение научных исследований в наиболее интересном диапазоне высот.

Орбита спутника и наблюдения за его движением

Третий советский искусственный спутник Земли выведен на эллиптическую орбиту с высотой апогея (наивысшей точки орбиты от поверхности Земли) 1880 километров. После выведения на орбиту спутник был отделен от ракеты-носителя. Период обращения его вокруг Земли в начале движения составлял 105,95 минуты. За сутки он совершает около четырнадцати оборотов по орбите. Впоследствии период обращения и высота апогея орбиты будут постепенно уменьшаться из-за торможения спутника в верхних слоях атмосферы. По предварительным оценкам, движение третьего спутника на орбите будет более продолжительным, чем движение первых двух советских спутников Земли. Плоскость орбиты наклонена к плоскости земного экватора под углом 65°.

Ракета-носитель непосредственно после выведения двигалась по орбите, близкой к орбите спутника, на сравнительно небольшом от него расстоянии. С течением времени расстояние между спутником и ракетой-носителем будет непрерывно изменяться в связи с различной степенью торможения их в атмосфере. Различная степень торможения приведет к тому, что продолжительность существования ракеты-носителя будет меньше, чем время существования спутника.

Используя материалы, накопленные при пусках первых советских искусственных спутников, можно будет вскоре после обработки первых результатов измерений параметров орбиты третьего спутника, достаточно точно предсказать время его существования.

Движение третьего спутника по отношению к Земле аналогично движению первых советских искусственных спутников. На средних широтах каждый следующий виток из-за вращения Земли и прецессии орбиты проходит западнее предыдущего витка примерно на 1500 километров. Скорость прецессии орбиты составляет около 4 градусов в сутки.

Наблюдения за движением спутника производятся радиотехническими и оптическими методами. Средства и методика наблюдений за третьим спутником значительно усовершенствованы. Спутник снабжен несколькими радиопередающими устройствами, позволяющими производить измерения его координат при движении по орбите. Эти измерения осуществляются рядом специально созданных научных станций, оснащенных большим количеством радиотехнических средств.

Данные о координатах спутника, измеренных радиолокационными устройствами, автоматически привязываются к единому астрономическому времени. Затем по специальным линиям связи эти данные передаются в общий координационно-вычислительный центр. В координационно-вычислительном центре данные измерений, поступившие с различных станций, автоматически вводятся в быстродействующие электронные счетные машины, которые производят их совместную обработку и вычисляют основные параметры орбиты. На основании этих расчетов прогнозируется дальнейшее движение спутника, и выдаются его эфемериды.

Такой сложнейший измерительный комплекс, включающий в себя большое количество электронных, радиотехнических и других устройств, обеспечивает измерение координат спутника и быстрое определение параметров его орбиты с точностью, намного превосходящей точность измерений движения первых спутников.

Наряду с этим в радионаблюдениях за спутником принимают участие клубы ДОСААФ, радиопеленгаторные станции и большое число отдельных радиолюбителей. Установленный на спутнике радиопередатчик, работающий на частоте 20,005 мегагерц, осуществляет непрерывную передачу радиосигналов в виде телеграфных посылок длительностью 150—300 миллисекунд. Мощность излучения передатчика обеспечивает уверенный прием его сигналов на больших расстояниях с помощью обычных любительских приемников. Систематическая регистрация этих сигналов и особенно их магнитофонная запись, легко осуществимая для радиолюбителей, будут иметь большое научное значение.

Значительный интерес представляют и радионаблюдения за движением спутника, основанные на использовании эффекта Допплера. Как показали наблюдения за первыми советскими спутниками, этот метод весьма эффективен и при условии хорошей привязки результатов измерений к астрономическому времени позволит получить точные данные о движении спутника.

При организации оптических наблюдений за движением третьего советского спутника также учтен опыт, полученный при наблюдениях за первыми спутниками. Сеть наземных станций оптического наблюдения расширена, и в нее вошел ряд зарубежных наблюдательных пунктов. Значительно усовершенствованы фотографические методы наблюдения.

Особый интерес представляет применение для фотографирования спутника электронно-оптических преобразователей, позволяющих получить его четкое фотографическое изображение на очень больших расстояниях. Образцы аппаратуры для фотографирования спутников с использованием электронно-оптических преобразователей были успешно испытаны при наблюдениях за вторым спутником.

Устройство третьего советского спутника

Третий советский спутник в полном смысле слова является автоматической научной станцией в космосе. Его устройство и конструкция значительно более совершенны, чем конструкция первых спутников. При конструировании спутника был учтен целый ряд специфических требований, связанных с проведением на нем различных научных опытов и размещением большого количества научной и измерительной аппаратуры. Возможность взаимного влияния отдельных научных приборов потребовала тщательной проработки компоновки спутника и размещения чувствительных элементов научной аппаратуры.

Общий вид третьего спутника

Герметичный корпус спутника имеет коническую форму и изготовлен из алюминиевых сплавов. Поверхность его, как и поверхность первых спутников, полирована и подвергнута специальной обработке с целью придания ей необходимых значений коэффициентов излучения и поглощения солнечной радиации. Съемное заднее днище корпуса крепится к стыковому шпангоуту болтами. Герметичность стыка обеспечивается специальным уплотнением. Перед пуском спутник заполняется газообразным азотом.

Внутри корпуса спутника на задней приборной раме, выполненной из магниевого сплава, расположены: радиотелеметрическая аппаратура, радиоаппаратура для измерения координат спутника, программно-временное устройство, аппаратура системы терморегулирования и измерения температур, автоматика, обеспечивающая включение и выключение аппаратуры, и химические источники энергопитания. На задней раме также установлены приборы для измерения интенсивности и состава космического излучения и аппаратура для регистрации ударов микрометеоров. Рама крепится к силовым узлам, имеющимся на оболочке корпуса.

Основная часть приборов для научных исследований вместе с источниками питания также расположена внутри спутника — на другой приборной раме, находящейся в передней его части. На этой раме размещены электронные блоки аппаратуры, служащей для измерения давления, ионного состава атмосферы, концентрации положительных ионов, величины электрического заряда и напряженности электростатического поля, напряженности магнитного поля, интенсивности корпускулярного излучения Солнца. Здесь же установлен радиопередатчик.

Размещение чувствительных элементов (датчиков) научной аппаратуры определяется их назначением. Магнитометр расположен в передней части спутника с целью максимального удаления его от остальной аппаратуры. Счетчики космических лучей установлены внутри спутника. Другие датчики научной аппаратуры помещены вне герметического корпуса спутника. Фотоумножители, служащие для регистрации корпускулярного излучения Солнца, закреплены на передней части корпуса. В цилиндрических стаканах, вваренных в оболочку передней части спутника, установлены один магнитный и два ионизационных манометра, измеряющих давление в верхних слоях атмосферы. Вблизи них расположены два электростатических флюксметра, служащих для измерения электрического заряда и напряженности электростатического поля, а также трубка радиочастотного масс-спектрометра, определяющего состав ионов на больших высотах.

На двух трубчатых стержнях, шарнирно прикрепленных к оболочке корпуса, установлены сферические сетчатые ионные ловушки, позволяющие измерять концентрацию положительных ионов при движении спутника по орбите. На участке выведения спутника на орбиту стержни с ловушками прижаты к поверхности корпуса. После выведения спутника на орбиту стержни поворачиваются на шарнирах и устанавливаются перпендикулярно к его боковой поверхности.

На заднем днище корпуса установлены четыре датчика для регистрации ударов микрометеоров.

Солнечная полупроводниковая батарея размещена в виде отдельных секций на поверхности корпуса. Четыре малые секции установлены на переднем днище, четыре секции — на боковой поверхности и одна секция — на заднем днище. Такое размещение секций солнечной батареи обеспечивает ее нормальную работу, независимо от ориентации спутника относительно Солнца.

Передняя часть спутника закрыта специальным защитным конусом, сбрасываемым после выведения спутника на орбиту. Защитный конус предохраняет переднюю часть спутника с установленными на ней датчиками научной аппаратуры от тепловых и аэродинамических воздействий при прохождении ракеты-носителя через плотные слои атмосферы. Конус состоит из двух полуоболочек, разделяемых при сбрасывании. Помимо защитного конуса, значительную часть внешней поверхности спутника на участке выведения закрывают четыре специальных щитка, соединенных шарнирами с корпусом ракеты-носителя. При отделении спутника эти щитки остаются на ракете-носителе.

Научная аппаратура третьего советского искусственного спутника Земли

1 — магнитометр;

2 — фотоумножители для регистрации корпускулярного излучения Солнца;

3 — солнечные батареи;

4 — прибор для регистрации фотонов в космических лучах;

5 — магнитный и ионизационный манометры;

6 — ионные ловушки;

7 — электростатические флюксметры;

8 — масс-спектрометрическая трубка;

9 — прибор для регистрации тяжелых ядер в космических лучах;

10 — прибор для измерения интенсивности первичного космического излучения;

11 — датчики для регистрации микрометеоров;

Схема отделения спутника от ракеты-носителя

1 — спутник;

2 — ракета-носитель;

3 — отделяющийся защитный конус;

4 — отделяемые от спутника щитки

На внешней поверхности спутника установлен ряд антенных систем, имеющих вид штырей и трубчатых конструкций сложной формы.

Многоканальная радиотелеметрическая система спутника отличается высокой разрешающей способностью. Она может передавать на Землю чрезвычайно большой объем научной информации о научных измерениях, проводимых на спутнике. Радиотелеметрическая система включает в себя ряд устройств, непрерывно запоминающих данные научных измерений при полете спутника по орбите. При пролете спутника над наземными измерительными станциями «запомненная» информация передается со спутника с большой скоростью.

Имеющаяся на спутнике система измерения температур непрерывно регистрирует температуры в различных точках его поверхности и внутри его.

Автоматическое управление работой всей научной и измерительной аппаратуры, периодическое ее включение и выключение осуществляет электронное программно-временное устройство. Это устройство также периодически выдает с большой точностью метки времени, что необходимо для последующей привязки результатов научных измерений к астрономическому времени и географическим координатам.

Стабильный температурный режим на спутнике обеспечивается системой терморегулирования, которая значительно усовершенствована по сравнению с системами терморегулирования, примененными на первых спутниках. Регулирование теплового режима осуществляется путем изменения принудительной циркуляции газообразного азота в спутнике, а также изменением коэффициента собственного излучения его поверхности. Для этого на боковой поверхности спутника установлены регулируемые жалюзи, состоящие из 16 отдельных секций. Открытие и закрытие их осуществляется электроприводами, управляемыми аппаратурой системы терморегулирования.

Изучение ионосферы

В программе научных исследований, осуществляемых при помощи третьего советского спутника Земли, большое место уделено изучению ионосферы.

Ряд важных характеристик ионосферы изучен совершенно недостаточно. До настоящего времени лишь в единичных ракетных опытах получены непосредственные данные о распределении электронной концентрации по высоте во внешней области ионосферы, лежащей выше 300 километров. Еще меньше сведений имеется о концентрации ионов. Сведения о химическом составе ионов, весьма важные с точки зрения объяснения процессов образования ионосферы и законов, по которым она изменяется во времени, имеются лишь для сравнительно малых высот. Недостаточны и противоречивы сведения об ионосферных неоднородностях.

Детальное изучение строения ионосферы и исследование ее основных характеристик — одна из важнейших геофизических проблем. Следует указать, что решение этой проблемы имеет первостепенное значение для обеспечения надежной радиосвязи Земли с космическими ракетами, а также для точных радиоизмерений, связанных с полетами таких ракет.

Как и во время полетов первых двух искусственных спутников Земли, при полете третьего советского спутника осуществляется обширная программа наземных наблюдений за распространением радиоволн, излучаемых со спутника. Проводятся измерение и регистрация допплеровых частот, принимаемых радиоволн, измерения напряженности поля, фиксация моментов «радиовосхода» и «радиозахода» спутника, измерения вращения плоскости поляризации радиоволн, измерения углов прихода радиоволн. Результаты этих наблюдений должны дать обширный материал о состоянии ионосферы.

Наряду с наземными измерениями на третьем советском спутнике проводятся прямые измерения характеристик ионосферы.

Особенностью непосредственных измерений характеристик ионосферы с помощью приборов, устанавливаемых на спутнике, является то, что в отличие от методов, основанных на изучении распространения радиоволн, результаты измерений не зависят от характеристик всей толщи ионосферы между спутником и Землей и от происходящих в ней процессов.

На спутнике определяются концентрация заряженных частиц в ионосфере и спектр масс положительных ионов. Наряду с измерениями напряженности электростатического поля у поверхности спутника, оказывающего влияние на результаты этих опытов, перечисленные измерения составляют единый комплекс опытов, взаимно дополняющих друг друга.

Измерение концентрации заряженных частиц

В ионосфере имеются три основных вида свободных заряженных частиц — положительные и отрицательные ионы и электроны. Сумма концентраций отрицательных ионов и электронов равна концентрации положительных ионов. Ионосфера электрически нейтральна. Поэтому, измерив концентрацию положительных ионов, можно определить полную концентрацию свободных заряженных частиц.

Изучение радиоволн, отраженных от ионосферы или прошедших через нее, позволяет получать сведения главным образом об электронной концентрации, так как влияние тяжелых заряженных частиц — ионов на распространение радиоволн более чем в тысячу раз слабее влияния более легких электронов. Так как до недавнего времени радиоволны были главным средством исследования ионосферы, все основные сведения о содержании заряженных частиц в ионосфере относились к электронам. О распределении ионов практически ничего не было известно.

Для измерения концентрации положительных ионов вдоль орбиты над поверхностью спутника установлены две сетчатые сферические ионные ловушки. Внутри каждой ловушки помещен сферический коллектор, находящийся под отрицательным потенциалом относительно оболочки. Созданное таким образом электрическое поле собирает на коллектор все попадающие в ловушку положительные ионы и выталкивает из нее отрицательные частицы. Так как скорость спутника во много раз превышает среднюю скорость теплового движения ионов, то при сферической форме ловушек можно считать, что поток ионов на поверхность ловушки полностью определяется движением спутника и не зависит от температуры воздуха, меняющейся с высотой, и от ориентации спутника относительно его скорости. Исключением является случай, когда ловушка попадает в область весьма высокого разрежения, образующуюся позади спутника. При наличии двух ловушек, расположенных указанным образом, по крайней мере одна из них всегда находится вне этой области. По величине ионного тока, текущего на коллектор ловушки, находящийся в потоке, можно определить концентрацию положительных ионов вблизи спутника.

Связь между измеренным ионным током и концентрацией ионов является простой, если электрический потенциал, приобретенный спутником при полете в ионосфере, достаточно мал (например, не превышает 1—2 вольт). Если же потенциал велик, то он может оказать на величину измеряемого тока существенное влияние, которое следует учесть. Для этой цели на сетчатые оболочки ловушек периодически поступают короткие импульсы напряжения относительно корпуса спутника.

При этом снимаются вольт-амперные характеристики, которые позволяют внести поправку, учитывающую влияние потенциала спутника на величину потока ионов, попадающих в ловушку. Прибор позволяет измерять ионные концентрации в пределах от десяти тысяч до пяти миллионов ионов в кубическом сантиметре.

Измерение концентрации положительных ионов позволит впервые получить данные о полной концентрации заряженных частиц в ионосфере над различными географическими районами Земли, на различных высотах, а также об изменениях ее при переходах из области, освещенной Солнцем, в область тени и обратно. Эти данные весьма важны для понимания процессов взаимодействия солнечного излучения с земной атмосферой.

Сопоставление измерений, проведенных в области, лежащей ниже так называемого главного максимума ионизации, находящегося на высоте 300—350 километров, с результатами наблюдений наземных ионосферных станций, позволяет сделать ряд выводов о концентрации отрицательных ионов на этих высотах и об ионизации воздуха, создаваемой движением самого спутника. Можно ожидать, что измерения концентрации положительных ионов дадут новые данные о структуре внешней области ионосферы, дополняющие сведения об этой области, полученные при запусках ракет и первых искусственных спутников Земли. Можно также ожидать, что будут измерены размеры ионосферных неоднородностей.

Исследование состава ионосферы

Земная атмосфера состоит из смеси различных газов. Состав ее у поверхности Земли изучен достаточно хорошо. Сведения о составе верхних слоев атмосферы в настоящее время весьма противоречивы. Одной из важнейших характеристик газов, входящих в состав атмосферы, так же как и вообще всех существующих химических элементов, являются их атомный и молекулярный веса, которые принято выражать в условных единицах, так называемых атомных единицах массы. За атомную единицу массы принимают величину, равную 1/16 веса атома кислорода. Молекулярный вес кислорода, состоящий из двух атомов, равен 32. Атомный вес азота равен 14, молекулярный вес — 28.

Анализируя молекулярные и атомные веса различных соединений и смесей, можно сделать заключение об их химическом составе. Для определения атомных и молекулярных весов элементов и их соединений, составляющих какую-либо смесь, используются приборы, называемые масс-спектрометрами.

Масс-спектрометр, установленный на третьем советском спутнике, предназначен для определения спектра масс положительных ионов, имеющихся в ионосфере Землн. Зная массовые числа ионов, можно сделать некоторые заключения и о химическом составе ионосферы.

Масс-спектрометрическая трубка — чувствительный элемент прибора — сообщается своим открытым входным отверстием непосредственно с окружающим пространством. Она содержит ряд тонких проволочных сеток-электродов, расположенных на определенных, точно фиксированных расстояниях друг от друга. За сетками имеется коллектор, представляющий собой металлическую пластинку, собирающую ионы, вошедшие в масс-спектрометрическую трубку и прошедшие все сетки.

На электроды трубки подаются различные постоянные и переменные напряжения, вырабатываемые в электронном блоке масс-спектрометра. Эти напряжения выбраны таким образом, что достичь коллектора могут лишь те ионы, которые прошли трубку с некоторой оптимальной скоростью. Ионы, проходящие трубку со скоростями больше или меньше оптимальной, на коллектор не попадают. Скорость, с которой ионы проходят масс-спектрометрическую трубку, определяется, с одной стороны, их массой, а с другой — ускоряющим ионы напряжением, приложенным к некоторым сеткам трубки.

Ускоряющее напряжение периодически изменяется от нуля до своего максимального значения. Благодаря этому оптимальная скорость сообщается поочередно ионам с различными массовыми числами. Когда ионы достигают коллектора, в его цепи возникает импульс тока, который усиливается и передается радиотелеметрической системой на Землю. Одновременно передается и ускоряющее напряжение, имеющееся в данный момент на сетках трубки масс-спектрометра.

Если в ионосфере имеются ионы только одной массы, то приемной станцией регистрируется один импульс ионного тока за каждый цикл изменения ускоряющего напряжения. При более сложном составе ионосферы регистрируются два или более импульса за каждый цикл. Массовое число ионов, соответствующее каждому импульсу, может быть определено путем сравнения записи спектра масс с записью ускоряющего напряжения масс-спектрометра.

Исследование электростатических полей

В результате ряда процессов, происходящих как в межпланетном пространстве, так и в самой атмосфере, Земля вместе со своей атмосферой в целом приобретает некоторый электрический заряд. Электрическое поле, создаваемое этим зарядом, должно воздействовать на скорость и направление заряженных частиц, пролетающих в межпланетном пространстве. Оно может оказывать влияние на ряд геофизических явлений (полярные сияния и т. д.). Данные об электрических полях в верхних слоях атмосферы могут существенно помочь в выяснении причины существования отрицательного заряда Земли и положительного заряда атмосферы, создающих между Землей и ионосферой разность потенциалов в несколько сотен тысяч вольт.

Хотя в ряде теорий, объясняющих происхождение полярных сияний и корпускулярных потоков, и предполагается наличие электростатических полей в верхних слоях атмосферы, непосредственное измерение или косвенное их определение никогда не производились. Дело в том, что хорошо проводящий слой ионосферы препятствует проникновению электростатических полей в нижележащие слои атмосферы, подобно тому, как это сделал бы гигантский металлический экран, помещенный вместо ионосферы.

По этой же причине нельзя измерить с помощью приборов, расположенных ниже ионосферы, электростатические поля, существующие в межпланетном пространстве.

Измерение электростатических полей с помощью спутников осложнено тем, что любое тело, помещенное в верхние слои атмосферы, должно приобрести электрический заряд, поле которого, если его не учесть, складываясь с измеряемым полем, исказит результаты измерений.

Этот заряд появляется за счет неравенства скоростей электронов и положительных ионов, попадающих на поверхность спутника, а также благодаря таким явлением, как фотоэффект, т. е. вырывание электронов с поверхности спутника светом и другими излучениями.

Использование спутников для изучения таких характеристик ионосферы, как концентрация ионов и спектр их масс, требует учета тех нарушений, которые спутник вносит в окружающую среду. Поэтому измерение электрического заряда спутника, вызывающего перераспределение заряженных частиц вблизи него, желательно также для уточнения результатов этих опытов. С другой стороны, сведения об электрическом заряде в сочетании с данными о концентрации ионов могут позволить определить в ряде случаев такую трудно измеряемую характеристику ионосферы, как ее температура.

Использованная на спутнике аппаратура состоит из двух чувствительных электростатических флюксметров с общими цепями управления. Конструктивно она выполнена в виде двух датчиков, размещаемых симметрично на боковой поверхности спутника, и блока с усилителями.

Существенной частью каждого датчика является измерительный электрод — десятисекторная пластина, соединенная с корпусом спутника через сопротивление. Поверхность пластины является как бы частью поверхности спутника. Эта пластина периодически экранируется другой пластиной-экраном, вращаемой электромотором. Так как измерительная пластина является частью поверхности спутника, то, когда она открыта, на ней находятся доли собственного заряда спутника и заряда, индуцированного внешним электростатическим полем. При экранировании этой пластины заряд с нее стекает.

Во время вращения экрана заряд измерительной пластины периодически стекает по сопротивлению, создавая на нем переменное напряжение, величина которого пропорциональна величине заряда пластины. Это напряжение усиливается, выпрямляется и подается на вход радиотелеметрической системы. Принятая схема измерений позволяет определить величину электростатического поля, а использование двух симметрично расположенных датчиков электростатического флюксметра создает возможность определить не только собственный заряд спутника, но и внешнее электростатическое поле.

Во время работы аппаратуры специальная система контроля позволяет проверять надежность и точность измерений.

Измерения магнитного поля Земли

Действие магнитного поля Земли обнаруживается как при наблюдении помещенных в нем искусственных индикаторов типа магнитных стрелок, вращающихся витков и т. д., так и при наблюдении целого ряда геофизических явлений: отклонения в полярных областях заряженных частиц, испускаемых Солнцем, отклонения космических лучей, поляризации радиоволн.

Распределение магнитного поля по величине и направлению изучено довольно подробно лишь над континентами в непосредственной близости от поверхности Земли. Эти данные широко используются в практике разведки полезных ископаемых, судовождении, аэронавигации и т. д.

Природа земного магнитного поля до сих пор неизвестна. В результате длительных измерений напряженности магнитного поля Земли в специальных обсерваториях установлено, что оно изменяется во времени. Наиболее интенсивные изменения магнитного поля получили название магнитных бурь.

Анализ наблюдений показал, что основная часть магнитного поля Земли и его вековых вариаций вызывается источниками, находящимися внутри Земли. Наоборот, главные источники короткопериодических вариаций магнитного поля Земли и магнитных возмущений находятся вне Земли, в верхних слоях атмосферы.

Магнитное поле Земли в первом приближении совпадает с полем намагниченного шара или сильного магнита, расстояние между полюсами которого весьма мало, причем северный полюс этого магнита расположен в южном полушарии Земли, южный полюс — в северном полушарии, а ось составляет угол в 11,5° с осью вращения Земли. Эта простая картина усложняется наложением полей материковых, региональных и локальных аномалий. Примером первых является Восточно-Сибирская магнитная аномалия, занимающая значительную часть континента.

Источники локальных магнитных аномалий, например Курской, лежат в самых верхних слоях земной коры, а сами аномалии быстро убывают с высотой. О локализации источников материковых аномалий имеются противоречивые представления.

Математические методы позволяют рассчитать поле на больших высотах, если известно распределение поля у поверхности. Определенные сведения о структуре магнитного поля Земли на больших высотах дают наблюдения над интенсивностью космических лучей на разных широтах. Наиболее загадочным является то, что картины распределения магнитного поля Земли на больших высотах, по наземным магнитометрическим данным и по наблюдениям космических лучей, не находятся в согласии. Непосредственные измерения напряженности магнитного поля на больших высотах при помощи магнитометра, установленного на спутнике, позволят пролить свет на причину наблюдаемого расхождения.

Установка магнитометра на спутнике допускает проведение в короткий срок магнитной съемки по всему земному шару. Совершенно исключительные возможности представляются для исследования переменной части магнитного поля.

По современным представлениям, магнитные возмущения вызываются сильными токами, протекающими в ионизированных слоях атмосферы. К настоящему времени известен лишь один прямой эксперимент, выполненный при помощи магнитометра, установленного на ракете, свидетельствующий в пользу реальности существования таких токовых систем.

Спутник при своем движении по орбите будет многократно пересекать ионизированные слои атмосферы. При этом существование токовых систем может быть отмечено по скачкам напряженности магнитного поля. Выделение из измеренных магнитометром напряженностей поля части, относящейся к полю предполагаемых токовых систем, может быть выполнено только особой методикой наблюдений и обработки данных. По указанной причине программы исследования пространственного распределения постоянной части магнитного поля Земли и поля вариаций в общем случае не могут быть совмещены в одном эксперименте.

Основной задачей эксперимента на спутнике является исследование пространственного распределения постоянного магнитного поля Земли на больших высотах и сравнение пространственного распределения линий одинаковой интенсивности магнитного поля и линий одинаковой интенсивности космических лучей.

Измерение магнитного поля со спутника связано со значительными трудностями, которые определяются тем, что положение спутника относительно вектора земного магнитного поля непрерывно меняется; магнитометр должен обладать высокой чувствительностью при большом диапазоне измерений; на датчики магнитометра оказывают влияние магнитные детали другой бортовой аппаратуры.

На борту спутника установлен магнитометр, который позволяет преодолеть указанные трудности. Он представляет собою прибор, измерительный датчик которого автоматически ориентируется по направлению полного вектора земного магнитного поля при любой ориентации спутника. Мерой магнитного поля и его изменений служит ток компенсации, пропускаемый по катушке, установленной на измерительном датчике, в таком направлении, чтобы он полностью компенсировал земное поле в объеме, занимаемом датчиком.

Два потенциометрических датчика, установленных на узле ориентации, позволяют определить положение корпуса спутника относительно земного поля и скорость вращения спутника вокруг собственных осей.

Изучение космических лучей

Исследование космического излучения позволяет получить сведения о процессах возникновения в глубинах мирового пространства частиц, обладающих очень большой энергией. Двигаясь во Вселенной, эти частицы испытывают воздействие среды, сквозь которую они пролетают. Влияние на космическое излучение оказывают процессы, происходящие на Солнце, и, в частности, выбрасываемые из его недр потоки корпускул. Под действием электрических и магнитных полей, имеющихся в этих потоках, интенсивность космического излучения меняется. Изменение состояния межпланетной среды, окружающей Землю, также приводит к изменению характера движения частиц космических лучей, зародившихся в более удаленных частях Вселенной и двигающихся по направлению к Земле. Иногда на Солнце происходят мощные взрывные процессы, приводящие к возникновению космических лучей. Эти процессы еще мало изучены, и их исследование представляет большой интерес.

В результате отклонения космических лучей в магнитном поле Земли экваториальных районов Земли могут достигать лишь частицы с энергией больше 14 миллиардов электронвольт. Больших широт могут достигать частицы очень малой энергии. Перемещаясь по своей орбите, спутник дает возможность раздельно регистрировать космическое излучение различных энергий.

Установленный на спутнике счетчик космических лучей позволит получить новые сведения об изменениях интенсивности и об энергетическом спектре космического излучения.

Особое значение имеют поиски в составе космических лучей мельчайших частиц света — фотонов. Фотоны, обладающие значительной энергией, так называемые гамма-лучи, могут лучше, чем любая другая компонента космического излучения, указать нам, где происходит возникновение этого излучения. Гамма-лучи должны распространяться в мировом пространстве практически прямолинейно. Поэтому, обнаружив, в каком направлении двигаются гамма-лучи, можно указать, где расположен их источник. В противоположность этому частицы космических лучей, обладающие электрическим зарядом, сильно отклоняются в магнитных полях, существующих в космосе, и теряют первоначальное направление своего движения.

Обнаружение гамма-лучей в составе космического излучения связано с большими трудностями, тем более, что в настоящее время нельзя предсказать, какова их интенсивность. Существующий длительное время вне земной атмосферы спутник дает исключительные возможности для обнаружения этой новой компоненты космических лучей.

Прибор, установленный на спутнике, дает возможность впервые осуществить экспериментальную попытку обнаружить в составе первичного космического излучения гамма-лучи. Если эта попытка увенчается успехом, то можно будет говорить о новом методе исследования Вселенной.

Известно, что около 70 процентов приходящего в верхние слои атмосферы первичного потока космических лучей составляют протоны — ядра самого легкого элемента — водорода. Кроме протонов, в первичном потоке космических лучей имеются ядра и других элементов. Ядра гелия (альфа-частицы) присутствуют в количестве, меньшем 20 процентов, а ядра более тяжелых элементов составляют все вместе примерно 1 процент. Хотя число таких частиц невелико, но энергия, которую они приносят, составляет около 16 процентов энергии всего потока космических лучей. Важно знать более подробно состав первичного потока. Сведения о составе космических лучей, в частности, имеют существенное значение для ответа на вопрос, где и как создаются частицы со столь большими энергиями.

Довольно много сведений о составе первичных космических лучей было получено в результате подъема приборов в стратосферу на шарах-зондах. Однако целый ряд данных о первичном составе невозможно получить, проводя измерения в стратосфере, так как даже небольшой слой вещества, который всегда имеется над прибором, изменяет состав космических лучей. До сих пор не известно, есть ли в космических лучах заметное число ядер более тяжелых элементов, чем ядра железа.

Постановка на искусственном спутнике прибора для регистрации ядер тяжелых элементов дает возможность ответить на этот важный для науки вопрос. Основным элементом этого прибора является так называемый черенковский счетчик частиц. Действие счетчика основано на использовании излучения Черенкова, возникающего в том случае, если заряженная частица движется в веществе со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой среде.

Важным свойством черенковского излучения является то, что интенсивность световой вспышки, возникающей в веществе при прохождении через него частицы, пропорциональна квадрату заряда частицы. При этом частицы, движущиеся со скоростью, меньшей скорости света в веществе, не излучают свет. Это свойство черенковского излучения позволяет использовать его для регистрации заряженных частиц, определения их заряда и выделения из всего потока частиц лишь тех из них, которые обладают достаточно большой скоростью.

Черенковский счетчик состоит из плексигласового цилиндра-детектора, к торцу которого присоединен фотоэлектронный умножитель. При пролете через детектор частица космических лучей, скорость которой близка к 300 тыс. километров в секунду, создает в нем черенковское свечение. Скорость распространения света в плексигласе равна примерно 200 тыс. километров в секунду, и поэтому имеются условия для возникновения черенковского излучения.

Свет, возникший в детекторе, воспринимается фотоумножителем, который преобразует его в электрический сигнал и усиливает его до такой величины, которая необходима для срабатывания прибора. Прибор сортирует все сигналы на две группы, соответствующие пролету через детектор частиц с зарядом больше 30 и частиц с зарядом больше 17. При каждом пролете частицы через черенковский счетчик дается сигнал о том, ядро какой группы попало в прибор.

Исследование корпускулярного излучения Солнца

Солнечное электромагнитное излучение охватывает инфракрасную, видимую, ультрафиолетовую и рентгеновскую области спектра. Иногда из Солнца в межпланетное пространство извергается ионизированный газ, состоящий из электронов и ионов. По мере удаления от Солнца часть ионов нейтрализуется, т. е. превращается в обычные атомы. Извергающиеся из Солнца частицы принято называть корпускулярным излучением Солнца. Вместе с корпускулярными потоками распространяются связанные с ними магнитные поля. По различным оценкам корпускулы имеют вблизи Земли скорость порядка нескольких тысяч километров в секунду.

Во время прохождения корпускулярных потоков вблизи Земли возникают магнитные возмущения, наиболее интенсивные из которых называются магнитными бурями. Одновременно возникают полярные сияния. При проникновении корпускул в атмосферу увеличивается ее ионизация, как в верхних, так и нижних слоях. Увеличение ионизации в нижних более плотных областях приводит к нарушениям радиосвязи, поскольку возникает интенсивное поглощение радиоволн. Корпускулярные вторжения сопровождаются нарушением термического режима верхней атмосферы.

Большинство солнечных корпускул является заряженными частицами. Такие корпускулы чаще всего проникают в атмосферу вблизи геомагнитных полюсов Земли в полярных областях. Благодаря искривлению траекторий движения в магнитных полях заряженные корпускулы проникают и на ночную сторону Земли, вблизи полярных зон. Корпускулярные вторжения имеют место и в средних широтах, но здесь они менее интенсивны. Нейтральные корпускулы могут беспрепятственно проникать в любые места земного шара.

Сведения о корпускулярном излучении Солнца слишком бедны, а его природа и свойства мало изучены. До самого недавнего времени основная информация о корпускулярном излучении Солнца черпалась из наблюдений полярных сияний.

Искусственные спутники Земли — эффективное средство исследования корпускулярного излучения Солнца. Настоящее время особенно благоприятно для исследования корпускулярного излучения, усилившегося из-за повышенной солнечной активности.

На спутнике установлено два индикатора корпускул. Этими индикаторами являются флуоресцирующие экраны, покрытые тонкой алюминиевой фольгой различной толщины. Таким образом достигается грубая сортировка корпускул по их проникающей способности.

Перед флуоресцирующими экранами располагаются диафрагмы, ограничивающие телесный угол захвата корпускул. Под воздействием корпускул флуоресцирующие экраны светятся, аналогично тому, как это происходит в кинескопе телевизора при облучении его экрана электронным лучом. Излучение экрана воспринимается фотоэлектронным умножителем. Его сигнал «запоминается» специальным устройством и затем передается на Землю радиотелеметрической системой.

С помощью указанной аппаратуры можно будет получить ценный материал о географическом, высотном и суточном распределении корпускулярных потоков. Для исследования направления прихода корпускул используется вращение спутника. Земное магнитное поле обладает способностью отражать заряженные корпускулы и заставлять их следовать по спиралевидным путям вдоль магнитных силовых линий. Нейтральные корпускулы могут перемещаться по прямолинейным траекториям. Такие наблюдения дадут дополнительный материал для суждений о природе корпускул.

Наряду с регистрацией корпускулярного излучения Солнца аппаратура позволяет получить дополнительно материал о его рентгеновском излучении, которое будет также регистрироваться индикаторами корпускул. Это излучение можно будет отличить от корпускулярного по направлению его прихода и по отсутствию отражений от земной атмосферы. Кроме того, оно может быть отмечено по времени появления, поскольку корпускулярное излучение распространяется медленнее электромагнитного.

Измерение давления и плотности атмосферы

К числу важнейших геофизических исследований верхней атмосферы относится изучение изменения давления и плотности с высотой. Зная эти два параметра, можно определить и температуру атмосферы на больших высотах.

До недавнего времени это изучение было ограничено сравнительно небольшими высотами, и только высотные ракеты позволили производить измерения давления и плотности в верхних слоях атмосферы. На высоте 100 километров давление и плотность примерно в десять миллионов раз меньше, чем на Земле. Выше 100 километров имеются единичные ракетные измерения, которые плохо согласуются с косвенными данными. Существенным недостатком ракетных измерений является их кратковременность и то, что они производятся только над отдельными точками земной поверхности.

Для геофизики чрезвычайно важно иметь данные о плотности и давлении верхних слоев атмосферы по всем широтам и долготам, проводя измерения длительное время.

Использование спутников дает возможность уточнить и расширить имеющиеся представления о структуре атмосферы. Длительное пребывание прибора на высоте и сопоставление результатов измерения от витка к витку позволят провести детальный анализ экспериментальных данных и исключить возможные ошибки эксперимента.

При достаточной точности эксперимента можно будет также оценить суточные и широтные вариации плотности и давления на высотах, на которых пролетает спутник.

Манометры, установленные на наружной стороне спутника, соединяются с измерительной аппаратурой, размещенной внутри его. Измерение давления на спутнике в пределах 10-5—10-7 миллиметра ртутного столба производится магнитным манометром, а в интервале 10-6—10-9 миллиметра ртутного столба — ионизационными манометрами.

Исследование микрометеоров

Известно, что в пространстве между планетами движутся мелкие твердые частицы — микрометеоры. Вторгаясь в земную атмосферу, они сгорают в ней. При этом заметное свечение, которое может быть обнаружено глазом или в телескоп, вызывают лишь сравнительно крупные частицы. Самые мелкие и, как можно предполагать, самые многочисленные частицы, поперечником в несколько микрон, создают столь ничтожное свечение, что оно не может быть обнаружено не только с помощью оптических средств, но и никакими другими средствами наземных наблюдений.

Радиолокационными наблюдениями было установлено, что микрометеоры, вторгающиеся в земную атмосферу с весьма большими скоростями, достигающими 70 километров в секунду, в процессе их движения в атмосфере производят ионизацию молекул воздуха. За летящей частицей образуется след заряженных частиц — электронов и ионов, который обнаруживается радиолокатором. Тем не менее, и этот метод не позволяет изучать самые мелкие из микрометеоров. В настоящее время эти частицы можно изучить лишь с помощью аппаратуры, поднимаемой на ракетах и, в особенности, на искусственных спутниках Земли.

Изучение межпланетного вещества имеет существенное значение для астрономии, геофизики и астронавтики, а также для решения проблем эволюции и происхождения планетных систем, так как оно позволяет выяснить ряд существенных вопросов для современных космогонических теорий.

Очень важно также точно знать общее количество метеорного вещества, выпадающего на поверхность Земли за определенный промежуток времени. Необходимо учесть воздействие ударов метеорных тел на внешние оболочки ракет и искусственных спутников, а также на приборы, установленные на них, например, на поверхности оптических приборов, которые из прозрачных могут в результате столкновений с микрометеорами стать матовыми, на активные поверхности солнечных батарей и т. п.

Следует учитывать и опасность столкновения спутников, особенно межпланетных ракет, с более крупными частицами. Хотя вероятность такого столкновения невелика, но она существует, и важно уметь ее правильно оценить.

Для регистрации соударений микрометеоров с внешней оболочкой межпланетной ракеты или спутника можно использовать ряд способов. Одним из очень простых и в то же время чувствительных методов является применение пьезоэлементов — датчиков, превращающих механическую энергию ударяющей частицы в электрическую энергию.

Величина электрического импульса, возникающая в таком датчике, зависит от скорости и массы ударяющей частицы, а число импульсов равно числу частиц, сталкивающихся с поверхностью датчика. Электрические импульсы с датчиков передаются на вход электронного блока, в котором происходит счет импульсов и регистрация их величины.

Источники электропитания аппаратуры

Источники тока, питающие научную и измерительную аппаратуру спутника, созданы на основе серебряно-цинковых аккумуляторов и окисно-ртутных элементов. Разработанные советскими исследователями разновидности этих аккумуляторов и элементов обладают высокими удельными электрическими характеристиками на единицу веса и объема и приспособлены к условиям эксплуатации на спутнике.

Помимо химических источников тока, на третьем спутнике установлены комплекты солнечных батарей. Эти батареи преобразуют энергию радиации Солнца непосредственно в электрическую энергию. Солнечные батареи состоят из ряда элементов, представляющих собой тонкие пластины из чистого монокристаллического кремния с заранее заданной электронной проводимостью. Напряжение, создаваемое отдельными кремниевыми элементами, равно около 0,5 вольта, а коэффициент преобразования солнечной энергии достигает 9—11 процентов. Соответствующее соединение элементов позволяет получить необходимые напряжения и величину тока.

Установка солнечной батареи на третьем искусственном спутнике позволит детально исследовать ее работу в условиях космического полета.

Запуск третьего советского искусственного спутника Земли является новым свидетельством успехов ракетной техники в Советском Союзе. Обширный комплекс взаимно связанных исследований, проводимых на спутнике, внесет большой вклад в развитие науки. Запуск третьего советского спутника является одним из самых замечательных событий в Международном геофизическом году. Большие размеры спутника и высокая степень его автоматизации приближают советскую науку и технику к созданию космических кораблей.

«Правда», 18 мая 1958 г.

СОВЕТСКИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ

2013-09-13T11:57:00.001-07:00

Ключ на старт

27 апреля 1958 года в Советском Союзе была предпринята попытка вывести на околоземную орбиту очередной искусственный спутник Земли (Объект «Д»). Пуск был аварийным, спутник на орбиту не вышел. Это была первая неудача советской космонавтики. Никаких сообщений об этом аварийном запуске в советских средствах массовой информации в то время не публиковалось. Широкой публике об этом стало известно позднее.

Почему именно 27 апреля 1958 года в газете «Правда» появилась ниже представленная статья, подводящая итоги работы двух первых искусственных спутников Земли? Возможно, должно было выйти в свет другое сообщение на спутниковую тему. Гадать можно как угодно. Важно, что нашим достоянием стала, представленная ниже статья, написанная на доступном широкому читателю языке.

СОВЕТСКИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ

Некоторые итоги научных исследований на двух первых советских искусственных спутниках Земли

4 октября 1957 года впервые в истории человечества был осуществлен грандиозный научный эксперимент — произведен запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Трудом и творческим гением советских людей впервые было создано искусственное космическое тело. 3 ноября 1957 года был запущен второй советский искусственный спутник Земли. Спутники были оснащены разнообразной научной аппаратурой.

Успешный запуск первых искусственных спутников Земли знаменует собой начало проникновения человека в космическое пространство. Искусственные спутники открывают самые широкие перспективы для осуществления целого ряда важнейших научных исследований. Огромный научный и практический интерес представляет изучение ионосферы и механизма ее образования, воздействия излучений Солнца и космических лучей на атмосферу Земли, изучение плотности, температуры, магнитного и электростатических полей на больших высотах и т. д.

Решение этих проблем требует постановки прямых экспериментов на высотах в сотни и тысячи километров от поверхности нашей планеты. Возможность осуществления таких экспериментов появилась с созданием искусственных спутников, которые позволяют проводить необходимые научные измерения на больших высотах над различными областями земного шара в течение длительного времени.

Хотя значение искусственных спутников для научных исследований было известно уже давно, запуск спутника до последнего времени являлся неразрешимой задачей. При этом основной трудностью было создание ракеты, способной сообщить спутнику космическую скорость порядка 8000 метров в секунду.

Только после создания в Советском Союзе межконтинентальной баллистической ракеты удалось впервые осуществить запуск искусственного спутника Земли. Превосходные конструктивные качества этой ракеты позволили вывести на орбиту спутники с большим весом научной аппаратуры. Как известно, вес первого советского спутника составлял 83,6 килограмма, а научная и измерительная аппаратура с источниками питания на втором советском спутнике имела вес 508,3 килограмма.

Запуск искусственных спутников Земли со столь большим весом аппаратуры позволяет осуществлять целый комплекс научных исследований, одновременное проведение которых намного повышает их научную ценность. Только на пути разработок больших искусственных спутников можно решить проблему создания постоянно действующих космических лабораторий и осуществления межпланетных полетов.

Научные задачи, которые ставились при запуске первых спутников, определили параметры их орбиты. Первый советский искусственный спутник был выведен на орбиту с высотой перигея (наиболее близкой к Земле точки орбиты) 228 километров и высотой апогея (наиболее удаленной от поверхности Земли точки орбиты) 947 километров. Для второго спутника эти величины были соответственно равны 225 километрам и 1671 километру. Период обращения вокруг Земли в начале движения составлял для первого спутника 96,17 минуты и для второго —103,75 минуты.

При движении спутников по орбитам в указанном диапазоне высот можно было провести ряд опытов по изучению верхней атмосферы (определение плотности атмосферы, изучение распространения радиоволн и т. д.). С другой стороны, на этих высотах плотность атмосферы достаточно мала и потому не искажает измерения первичной компоненты космического излучения, спектра коротковолнового излучения Солнца и т. п.

Научные задачи определили также выбор величины наклонения орбиты к плоскости земного экватора, равной примерно 65 градусам. Преимущество такой орбиты заключается в том, что при полете спутника научная аппаратура, установленная на нем, может производить измерения над различными широтами. Следует отметить, что выведение спутника на орбиту с большим углом наклонения к плоскости экватора является более сложной задачей, чем выведение его на орбиту, близкую к экваториальной.

За время своего существования — с 4 октября 1957 года по 4 января 1958 года — первый советский спутник совершил порядка 1400 оборотов вокруг Земли. Второй спутник с 3 ноября 1957 года по 14 апреля 1958 года совершил около 2370 оборотов.

С помощью первых советских искусственных спутников была успешно осуществлена намеченная программа научных исследований. Ниже излагаются некоторые предварительные итоги этих исследований. В целом накопленный материал весьма обширен, и работа над ним продолжается.

Радиотехнические и оптические наблюдения за искусственными спутниками Земли

Поскольку анализ изменения орбиты спутника по времени позволяет оценить плотность верхних слоев атмосферы, большое значение имеют исследования движения спутников. Элементы орбиты спутников могут быть определены на основании наблюдений за ними, проводимых радиотехническими и оптическими методами.

В числе радиотехнических методов применялись радиопеленгация и наблюдения допплеровского эффекта при приеме радиосигналов спутника. Эффект Допплера заключается в том, что при приближении объекта, на котором установлен радиопередатчик, к радиоприемному пункту частота принимаемых сигналов повышается, а при удалении от него — понижается. Изменение частоты зависит от скорости удаления или приближения. В условиях полета спутника скорости сближения и удаления по отношению к неподвижному наземному радиоприемному пункту настолько велики, что эффект Допплера можно не только наблюдать на обычном радиоприемнике, но и использовать для регистрации момента прохождения спутника на ближайшем расстоянии от пункта наблюдения, а также для определения расстояния до спутника и его скорости.

При радионаблюдениях за сигналами первого и второго спутников производились измерения частоты принимаемых радиосигналов, для чего применялись специальная радиоаппаратура и печатающий хронограф.

С целью повышения точности измерений наблюдения велись за сигналами на частоте 40 мегагерц, которые в меньшей степени подвержены влиянию ионосферы. Мощность излучения передатчиков обеспечивала уверенный прием сигналов в пределах всей зоны прямой видимости. Всего в течение суток можно было наблюдать 6—7 последовательных прохождений спутника над наземными станциями.

Для обработки принятых радиосигналов был разработан метод, позволяющий определять момент прохождения спутника на наименьшем расстоянии от пункта наблюдения с точностью до 0,1—0,2 секунды.

Проведенные наблюдения показывают, что эффект Допплера с успехом может использоваться для определения параметров орбиты спутников. Достоинством этого метода является простота и надежность аппаратуры. При повышении частоты передатчика, установленного на спутнике, и при использовании схем автоматического измерения частоты ошибки метода, могут быть существенно снижены.

Наиболее простые оптические наблюдения за спутником заключались в регистрации момента его прохождения над наблюдательными пунктами.

Для более точного определения координат применялись специальные фотокинотеодолиты, а для получения фотографий со следом спутника использовались модернизированные аэрофотосъемочные камеры. Отметки времени при фотографировании делались с помощью ряда последовательных открываний и закрываний затвора с регистрацией времени этих операций фотоэлектрическим способом. Таким образом, на фотографии получался прерывистый след спутника. При использовании таких камер получена высокая точность.

При наблюдении искусственных спутников Земли была отработана методика их фотографирования с помощью высокочувствительных средств. Среди них особенно многообещающим оказалось применение электронно-оптических преобразователей. Новый метод позволяет обеспечить наблюдения за спутниками без использования больших оптических систем, что значительно упрощает средства наблюдения.

Определение плотности атмосферы

Плотность и температура воздуха — важнейшие характеристики атмосферы. Определение их на больших высотах вплоть до границы атмосферы существенно для понимания ряда геофизических явлений. Например, температура влияет на степень ионизации атмосферы, которая в свою очередь сказывается на распространении радиоволны. Движение метеоритов и корпускулярных потоков в атмосфере зависит от ее плотности. Наиболее быстрые атомы и молекулы у границ атмосферы вырываются за ее пределы и уходят в межпланетное пространство. Скорость этого процесса зависит от температуры на больших высотах. Наконец, при запуске искусственных спутников необходимо знать время их существования, для чего также необходимо иметь данные о плотности атмосферы.

На основе ряда косвенных данных (наблюдения полярных сияний, метеоритов и т. п.) возникли представления о верхней атмосфере. Эти наблюдения приводили к выводам об относительно больших величинах плотности и температуры. Позже в результате обобщения ракетных исследований, проведенных за последние годы, и ряда теоретических соображений общепризнанной стала другая точка зрения, согласно которой верхняя атмосфера более холодна и менее плотна, чем предполагалось ранее.

Еще до запуска первых искусственных спутников отмечалась возможность определения плотности и температуры атмосферы из наблюдений за их движением. При движении в атмосфере Земли искусственные спутники испытывают сопротивление. Сила сопротивления пропорциональна плотности атмосферы. В результате тормозящего воздействия атмосферы происходит постепенное снижение высоты орбиты, по которой движется спутник. Это происходит до тех пор, пока спутник, попав в плотные слои атмосферы, не прекращает свое существование.

Плотность атмосферы быстро падает с удалением от поверхности Земли. Поэтому сила сопротивления на различных участках эллиптической орбиты неодинакова. При достаточно вытянутой орбите сила сопротивления в перигее много больше, чем в апогее. Поэтому основное торможение происходит в районе перигея. Такой характер переменного торможения приводит к тому, что уменьшение высоты апогея орбиты происходит значительно быстрее, чем уменьшение высоты ее перигея. Эволюция вытянутой орбиты спутника совершается таким образом, что ее форма постепенно приближается к круговой.

После запуска первых советских спутников оптические наблюдения и радионаблюдения позволили проследить эволюцию их орбит. Так как воздействие атмосферы на спутник на отдельных участках орбиты очень мало, локальное торможение в настоящее время измерить не удается. Из наблюдений за первыми советскими спутниками с точностью, достаточной для уверенного определения плотности атмосферы, измерялись все данные орбиты непосредственно после запуска спутника, а также изменения периодов их обращения от оборота к обороту на протяжении всего срока их жизни.

Скорость изменения периода обращения существенно зависит как от плотности атмосферы в районе перигея, так и от быстроты убывания плотности по высоте. Быстрота уменьшения плотности характеризуется параметром, называемым «высотой однородной атмосферы», которая пропорциональна температуре атмосферы и обратно пропорциональна ее молекулярному весу.

На основании теоретического анализа результатов наблюдений удалось уверенно определить значение произведения плотности атмосферы на корень квадратный из «высоты однородной атмосферы» на высотах перигея первых спутников (225—228 километров). При определенных предположениях о величине «высоты однородной атмосферы» были вычислены и значения плотности. В результате оказалось, что полученное значение плотности в пять — десять раз превосходит величины, указанные для этих высот в ряде моделей атмосферы, построенных на основании ракетных измерений до запуска спутников. Следует отметить, что определение плотности по изучению чисто механического воздействия атмосферы на спутник весьма точно.

Атмосфера Земли над различными областями ее поверхности неодинакова. На одной и той же высоте плотность и температура атмосферы меняются в зависимости от широты и времени суток. Эта зависимость связана с неравномерным нагревом верхней атмосферы ультрафиолетовым, рентгеновским и корпускулярным излучениями Солнца.

В результате того, что гравитационное поле Земли отличается от центрального, орбиты искусственных спутников изменяли свое положение в пространстве. Так, для первых советских спутников угловое расстояние перигея от полуденного меридиана изменялось примерно на 4 градуса, а широта перигея — на 0,35 градуса в сутки.

Поскольку основное воздействие атмосферы происходит в районе перигея орбиты, изменение его положения приводит к изменению величины торможения. Это позволяет оценить величину широтных и суточных изменений состояния атмосферы.

На основании наблюдений первых спутников были проведены расчеты по определению плотности атмосферы с учетом изменения месторасположения перигея орбиты. Расчеты показали, что произведение плотности на корень квадратный из «высоты однородной атмосферы» возрастает при переходе с ночной стороны атмосферы на дневную и достигает своего максимального значения в полуденное время. Анализ торможения также выявил уменьшение этой величины при переходе от более северных областей атмосферы к экваториальным. Следует отметить хорошее согласие значений плотности, вычисленных по результатам наблюдений первого и второго спутников и ракеты-носителя первого спутника.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что температура атмосферы на высотах порядка 225 километров больше, чем это предполагалось прежде на основании теоретических соображений. Обнаружение высокой температуры атмосферы ставит перед геофизиками проблему источников энергии ее мощного разогревания. Известные «жесткое» ультрафиолетовое и рентгеновское излучения Солнца едва ли будут достаточны для этой цели. Сейчас можно строить лишь различные гипотезы по этому поводу. Например, можно предположить, что верхняя атмосфера полярных районов интенсивно разогревается корпускулярным излучением Солнца. Возможно, что вообще вся верхняя атмосфера дополнительно разогревается или инфразвуковыми волнами, приходящими из тропосферы, или электрическими токами, возникающими в электропроводящем ионизированном воздухе в результате его движения в магнитном поле Земли.

Дальнейшее изучение верхней атмосферы с помощью ракет и искусственных спутников Земли позволит получить окончательный ответ на все эти интересные и важные вопросы.

Результаты исследований ионосферы

Наблюдения за радиосигналами первых искусственных спутников Земли позволили получить новые данные по внешней части ионосферы, т. е. области ее, лежащей выше 300—400 километров. Ионосфера — это верхняя часть атмосферы, содержащая значительное количество свободных заряженных частиц (электронов и ионов). При прохождении радиоволн через ионосферные слои имеют место явления их отражения, частичного и полного поглощения и искривления путей их распространения. Поэтому радиометоды стали наиболее эффективным средством исследования верхних слоев атмосферы,

Одним из основных параметров, характеризующих состояние ионосферы, является величина электронной концентрации, т. е. содержание свободных электронов в одном кубическом сантиметре. До сих пор электронная концентрация измерялась от нижних слоев ионосферы до высоты в 300—400 километров, где электронная концентрация имеет так называемый главный максимум.

Эти измерения проводились главным образом наземными ионосферными станциями, излучающими короткие импульсные радиосигналы различной частоты и принимающими их отражения от отдельных слоев ионосферы.

В результате систематических измерений было установлено, что высота главного максимума ионосферы и ее электронная концентрация изменяются ото дня к ночи, от сезона к сезону, при переходе от севера на юг, с востока на запад. Наибольшее значение электронной концентрации, которая наблюдалась на средних широтах, достигало двух—трех миллионов электронов в кубическом сантиметре. При этом начиная с высот в 100—110 километров до высот в 300—400 километров электронная концентрация возрастает в среднем в 10—15 раз.

Весьма важно знать, как изменяется электронная концентрация выше главного максимума, т. е. во внешней части ионосферы. Это необходимо, в частности, для понимания взаимодействия ультрафиолетового излучения Солнца с атмосферой, изучения условий распространения радиоволн и других процессов, происходящих в ионосфере. Однако изучение внешних слоев ионосферы по наблюдению отраженных от них радиосигналов невозможно, так как радиоволны, излучаемые с Земли, либо полностью отражаются нижними слоями, либо проходят в космическое пространство. Некоторые сведения о внешней ионосфере можно получить, изучая принимаемые на Земле радиоизлучения Солнца и звезд, а также радиосигналы, отраженные от Луны.

Наблюдения за распространением радиоволн различных частот, излучаемых со спутников на различных высотах, являются новым средством изучения внешней ионосферы.

При приеме радиосигналов первых искусственных спутников на частоте в 40 мегагерц в ряде случаев можно было в чистом виде наблюдать «радиозаход» и «радиовосход» спутника и фиксировать соответствующие им моменты времени. В отличие от оптического восхода или захода спутника, которые характеризуются тем, что в этот момент световой луч, идущий от спутника до наблюдателя, представляет собой прямую линию, при «радиовосходе» или «радиозаходе» радиолуч искривляется в ионосфере. Из-за этого «радиозаход» наступает позднее, чем оптический заход, и соответственно «радиовосход» опережает оптический восход. Различие во времени оптического восхода и «радиовосхода» (или оптического захода и «радиозахода») позволяет определить величину искривления радиолуча. Поскольку искривление радиолуча в ионосфере зависит от изменения электронной концентрации с высотой, постольку можно, задавшись некоторым законом изменения электронной концентрации, теоретически рассчитать ее величину на различных высотах. При этом влияние нижних слоев ионосферы может быть учтено на основании непосредственных измерений, проводимых сетью наземных станций.

Данные, которые были получены в результате наблюдений за радиосигналами первых искусственных спутников Земли, позволяют считать, что величина электронной концентрации во внешней ионосфере (выше главного максимума) падает с высотой в 5—6 раз медленнее, чем она растет ниже максимума. Так, начиная с высоты в 100 километров до высоты в 300 километров электронная концентрация возрастала в период наблюдений (в октябре) примерно в десять раз, а с высоты 300 километров до высоты в 500 километров она уменьшалась в два раза.

Следует отметить, что аналогичное изменение электронной концентрации с высотой было зарегистрировано также при запуске советской высотной ракеты, о чем сообщалось в газете «Правда». В этом опыте на высоте 473 километра электронная концентрация была порядка одного миллиона электронов в кубическом сантиметре.

Исследования космических лучей

Для исследования космического излучения на втором искусственном спутнике были установлены два прибора, регистрировавшие число частиц этого излучения. При своем движении вокруг Земли спутник пролетал на различных расстояниях от ее поверхности. Поэтому измерения космических лучей на спутнике позволили выявить зависимость числа частиц от высоты. Как показала обработка полученных материалов, от минимальной высоты орбиты (225 километров) до высоты в 700 километров наблюдается возрастание интенсивности космического излучения примерно на 40 процентов. Это возрастание обусловлено прежде всего тем обстоятельством, что по мере увеличения высоты уменьшается экранирующее действие Земли, и космические лучи получают возможность достигнуть прибора по большему числу различных направлений.

Магнитное поле Земли также создает препятствие для попадания космического излучения на Землю. Отклонение в магнитном поле Земли частиц космических лучей приводит к тому, что каждого пункта земной поверхности по определенному направлению могут достичь лишь частицы, энергии которых выше определенного значения. Естественно, что чем больше мы удаляемся от Земли, тем слабее становится магнитное поле и тем меньше действует оно на космические лучи. Расчеты показывают, что измеренное при полете спутника возрастание интенсивности космических лучей с высотой можно объяснить указанными выше причинами.

При изучении космических лучей с помощью аппаратуры, установленной на спутнике, может быть получена также зависимость интенсивности космических лучей от широты и долготы. Это позволяет получить новые сведения о магнитном поле Земли. Измерения магнитного поля на поверхности Земли дают возможность составить представление о характере земного магнетизма и предсказать, какое магнитное поле должно иметь место на больших расстояниях от Земли. Исходя из этого, может быть рассчитано ожидаемое распределение интенсивности космических лучей по поверхности Земли. В частности, можно указать линии постоянной интенсивности космических лучей (изокосмы). Измерения космических лучей, проведенные во время полета спутника, показали, что полученные из опыта и рассчитанные на основе теории линии постоянной интенсивности существенно расходятся. Этот результат хорошо гармонирует с выводами американского физика Симпсона, организовавшего большую серию полетов высотных самолетов в экваториальных районах. Они показали, что экватор, найденный с помощью космических лучей, не совпадает с геомагнитным экватором.

Следовательно, имеется значительное расхождение между характеристиками земного магнитного поля, полученными, с одной стороны, с помощью космических лучей и, с другой стороны, путем измерения магнитного поля на поверхности Земли. Эти расхождения объясняются тем обстоятельством, что траектории движения космических лучей определяются магнитным полем на очень больших высотах, в то время как непосредственные измерения характеризуют магнитное поле вблизи поверхности Земли. Космические лучи позволяют «прощупывать» земное магнитное поле на больших расстояниях от Земли, что создает возможность нового подхода к изучению магнитного поля Земли и системы электрических токов в верхней атмосфере.

Наблюдения космических лучей на спутнике позволили также зарегистрировать колебания (вариации) интенсивности этого излучения. Эти вариации, по-видимому, связаны с состоянием межпланетной среды вблизи Земли. Был зарегистрирован один случай резкого возрастания (на 50 процентов) числа частиц космического излучения. Вместе с тем наземные станции не обнаружили в это время существенного увеличения интенсивности космического излучения. В настоящее время производится детальное изучение этого события. Возможно, что оно вызвано генерацией на Солнце частиц космических лучей малых энергий (сильно поглощаемых атмосферой Земли) или попаданием спутника в потоки электронов высокой энергии (связанные с корпускулярным излучением Солнца). Такие явления не могли быть до сих пор зарегистрированы, поскольку приборы для длительного наблюдения космических лучей были расположены лишь на поверхности Земли. Искусственные спутники Земли впервые позволяют со всей полнотой исследовать первичное космическое излучение.

Биологические исследования

На протяжении последнего десятилетия советские ученые осуществили большое число биологических экспериментов в верхних слоях атмосферы. С помощью ракет подопытные животные поднимались на высоты в несколько сот километров. Полученные данные позволили приблизиться к выявлению природы биологических явлений, возникающих в условиях, близких к полету в космическом пространстве. Стало доступным непосредственное экспериментальное изучение влияния на живой организм таких факторов, которые не могли быть воспроизведены в условиях Земли. Однако только на спутнике оказалось возможным осуществить биологический эксперимент в условиях космического полета. Прежде всего это касается изучения влияния на живой организм длительной невесомости, первичной космической радиации, некоторых видов солнечного излучения и других факторов.

Данные, полученные при проведении программы медико-биологических исследований на втором искусственном спутнике, имеют большую ценность. На этом спутнике, как известно, совершила космический полет использованная в качестве подопытного животного собака Лайка.

Большой интерес представляет поведение и состояние подопытного животного на наиболее трудном, с биологической точки зрения, этапе полета спутника — при его запуске и переходе к движению по орбите. Движение спутника на участке выведения было ускоренным, причем величина ускорения во много раз превышала ускорение силы тяжести на земной поверхности. Кажущийся вес животного при этом возрастал соответственно величине ускорения.

Во время выведения на орбиту животное располагалось на спутнике таким образом, чтобы ускорение действовало по направлению от груди к спине. Перегрузка в этом случае прижимала животное к полу кабины. Такое расположение животного было выбрано потому, что оно является одним из наиболее благоприятных для организма. На участке выведения одновременно с ускорением на животное оказывали влияние вибрации и шум работавшего двигателя ракеты.

Поведение и состояние животного при выведении спутника на орбиту зарегистрировано достаточно полно. На основании полученной информации можно установить, что лишь до определенной величины ускорения животное противостояло возрастанию кажущегося веса тела и сохраняло свободу движений головой и туловищем. Затем оно оказалось прижатым к полу кабины, и сколько-нибудь заметных движений зарегистрировано не было. Расшифровка данных, полученных со спутника, показала, что сразу после старта частота сердечных сокращений возросла по сравнению с исходной примерно в три раза. Анализ записей биотоков сердца (электрокардиограммы) не обнаружил каких-либо болезненных признаков. Отмечалась типичная картина учащения сердцебиения, так называемая синусовая тахикардия. В дальнейшем, когда действие ускорений не только продолжалось, но и нарастало, частота сердцебиений уменьшилась.

Легко представить себе, что по мере увеличения кажущегося веса животного дыхательные движения грудной клетки затруднялись, дыхание становилось более поверхностным и частым. Действительно, записи телеметрических сигналов показали, что при выведении спутника на орбиту частота дыхания животного превышала исходную в 3—4 раза.

Имеются основания полагать, что изменения, отмеченные в состоянии физиологических функций животного, обязаны своим происхождением внезапному действию на организм достаточно сильных внешних раздражителей: ускорения, шума и вибраций, которые возникли при старте и продолжались на участке выведения. Анализ и сопоставление полученных данных с результатами предшествующих лабораторных опытов позволяют утверждать, что полет от старта до выхода на орбиту животное перенесло вполне удовлетворительно.

После выведения спутника на орбиту центробежная сила, действовавшая на спутник, уравновесила силу земного тяготения, и наступило состояние невесомости. В этих условиях тело животного перестало давить на пол кабины и за счет сокращения мышц конечностей легко отталкивалось от него. Судя по имеющимся записям, эти движения были непродолжительными и достаточно плавными.

В связи с тем, что грудная клетка животного больше не испытывала сдавливания под влиянием повышенного веса, частота дыхания понизилась. После очень короткого периода учащения сердцебиения частота сердечных сокращений продолжала последовательно уменьшаться и приближаться к исходной величине. Однако время, в течение которого число сердцебиений достигло исходного уровня, оказалось примерно в три раза больше, чем в лабораторных опытах, в которых животные подвергались действию таких же ускорений, как при выведении спутника на орбиту.

По всей вероятности, это связано с тем, что после прекращения действия ускорения в наземных опытах животное оказывалось в нормальных условиях, в то время как на спутнике ускоренное движение сменилось состоянием полной невесомости. В состоянии невесомости чувствительные нервные образования животного, сигнализирующие о положении тела в пространстве, не испытывали достаточного влияния внешних раздражителей. Это обусловливало изменение функционального состояния нервной системы, регулирующей кровообращение и дыхание, и определило некоторое удлинение времени нормализации этих функций после прекращения действия ускорения.

Возможно также, что указанное явление было несколько усилена действием сопутствующих факторов при подъеме — вибрациями и шумом, интенсивность которых была выше, чем в лабораторных опытах.

Следует отметить, что изменения физиологических функций, зарегистрированные у животного в начале движения спутника по орбите, в основном совпадают с результатами предыдущих исследований на высотных ракетах.

Анализ зарегистрированной в состоянии невесомости электрокардиограммы выявил некоторые изменения конфигурации ее элементов и продолжительности отдельных интервалов. Отмеченные изменения не носили патологического характера и были связаны с повышенной функциональной нагрузкой в период, предшествующий состоянию невесомости. Картина электрокардиограммы отражала переходящие нервно-рефлекторные сдвиги в регуляции сердечной деятельности. В последующем периоде наблюдалось все большее приближение картины электрокардиограммы к той, которая была характерна для исходного состояния животного. Несмотря на необычное состояние невесомости, двигательная активность животного была умеренной.

Нормализация функциональных показателей кровообращения и дыхания в период невесомости, т. е. в период движения спутника по орбите, очевидно, свидетельствует о том, что этот фактор сам по себе не вызвал каких-либо существенных и стойких изменений состояния физиологических функций животного. Таким образом, можно сказать, что не только период выведения спутника на орбиту, но и условия, имевшие место при движении по орбите, животное перенесло удовлетворительно.

В обеспечении условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности животного в продолжительном полете на искусственном спутнике, наиболее важную роль играет создание подходящей газовой среды, состав и давление которой не вызывали бы нарушений физиологических функций животного. Эта задача могла быть решена только путем применения герметической кабины, в которой с помощью регенерации воздуха поддерживалось нормальное атмосферное давление с содержанием кислорода в пределах 20—40 процентов и углекислого газа не выше одного процента. В качестве регенерационных веществ были применены специальные высокоактивные химические соединения, которые, поглощая водяные пары и углекислоту, выделяли кислород. Эти химические соединения поглощали и такие вредные газы, образующиеся в процессе жизнедеятельности животного, как, например, аммиак. Анализ полученных данных показал, что кислород выделялся в достаточном количестве. Тот факт, что давление в кабине не снижалось, свидетельствует о ее надежной герметичности.

Сколько-нибудь определенного суждения о воздействии космической радиации на подопытное животное составить не удалось. Явный физиологический эффект ее действия непосредственно не был обнаружен. Для детального изучения этого вопроса нужно тщательное и длительное исследование животного после полета, что предполагается провести при дальнейших опытах.

Первая оценка полученных результатов со всей очевидностью показывает, что условия космического полета переносятся животным удовлетворительно. Положительный в этом смысле итог экспериментов позволяет с еще большей настойчивостью продолжать и расширять исследования, целью которых является обеспечение безопасности для здоровья и жизни человека в космическом полете.

Приведенные в данной статье предварительные итоги будут опубликованы в ближайшее время в виде научных статей в различных журналах.

Продолжается изучение богатого научного материала, полученного на первых советских искусственных спутниках Земли как в опытах, описанных в этой статье, так и в других опытах, осуществленных на первых спутниках.

Успешным запуском искусственных спутников Земли ученые впервые получили средство для непосредственного исследования верхних слоев атмосферы и космического пространства. Последующие запуски спутников в течение Международного геофизического года позволят расширить число важнейших научных опытов, проводимых в космическом пространстве, и еще глубже понять многие процессы, происходящие в верхней атмосфере и космосе.

«Правда», 27 апреля 1958 г.

Статьи в газете «Правда», посвященные теме освоения космического пространства

2013-09-11T11:10:00.001-07:00

Ключ на старт

В Советском Союзе сообщения ТАСС о запуске космических аппаратов и газетные публикации по теме освоения космоса являлись фактически единственным общедоступным источником информации. Они не всегда отражали реальное положение дел, но выражали официальную позицию советского руководства.

Часть представленных публикаций представлена на отдельных страницах блога, часть является компонентом страниц, посвященных тому или иному космическому аппарату.

Большинство публикаций списано из подшивок газет в библиотеке. Надеюсь регулярно пополнять списки.

1957
Сообщение ТАСС от 27 августа 1957 года (О запуске сверхдальней, межконтинентальной, многоступенчатой баллистической ракеты)

Сообщение ТАСС от 5 октября 1957 года (О запуске Первого спутника)

Советский искусственный спутник Земли, статья от 9 октября 1957 года

Сообщение ТАСС от 4 ноября 1957 года (О запуске Второго спутника)

Второй искусственный спутник Земли, статья от 13 ноября 1957 года

1958
Советские искусственные спутники Земли, статья от 27 апреля 1958 года

Сообщение ТАСС от 16 мая 1958 года (О запуске Третьего советского искусственного спутника Земли)

Третий советский искусственный спутник Земли, статья от 18 мая 1958 года

Открытия, расширяющие знание о Вселенной, статья от 5 октября 1958 года

1959
Сообщение ТАСС от 3 января 1959 года (О запуске Космической ракеты в сторону Луны)

Сообщения ТАСС от 4-6 января 1959 года (О полете Космической ракеты в сторону Луны)

Советская космическая ракета, статья от 12 января 1959 года (Луна-1)

1960
10 000 оборотов вокруг Земли, статья от 3 апреля 1960 года

1962

Сообщение ТАСС от 17 марта 1962 года (Спутник в полёте!)

Сообщение ТАСС от 7 апреля 1962 года (Спутник «Космос-2»)

Сообщение ТАСС от 8 апреля 1962 года (Спутник «Космос-2» продолжает полёт)

Сообщение ТАСС от 25 апреля 1962 года (Спутник «Космос-3»)

Сообщение ТАСС от 27 апреля 1962 года (Спутник «Космос-4»)

Сообщение ТАСС от 30 апреля 1962 года (Спутник «Космос-4» успешно приземлился)

Сообщение ТАСС от 29 мая 1962 года (В полёте «Космос-5»)

Заметки о ядерном испытании Starfish над островом Джонстон от июня и июля 1962 года

Сообщение ТАСС от 1 июля 1962 года («Космос-6» в полете)

Сообщение ТАСС от 29 июля 1962 года («Космос-7» в полете)

Сообщение ТАСС от 19 августа 1962 года (На орбите «Космос-8»)

Сообщение ТАСС от 28 сентября 1962 года («Космос-9» в полете)

Сообщения ТАСС от 18 октября 1962 года («Космос-10» в полете)

Сообщение ТАСС от 21 октября 1962 года («Космос-11» в полете)

Сообщение ТАСС от 22 декабря 1962 года («Космос-12»)

1963
Сообщение ТАСС от 21 марта 1963 года («Космос-13» в полете)

Сообщение ТАСС от 14 апреля 1963 года («Космос-14»)

Сообщение ТАСС от 23 апреля 1963 года («Космос-15» в полете)

Сообщение ТАСС от 29 апреля 1969 года («Космос-16» в полете)

Сообщение ТАСС от 23 мая 1963 года («Космос-17» в полете)

Сообщение ТАСС от 25 мая 1963 года («Космос-18» в полете)

Сообщение ТАСС от 7 августа 1963 года («Космос-19» в полете)

Сообщение ТАСС от 19 октября 1963 года («Космос-20» в полете)

Сообщение ТАСС от 1 ноября 1963 года и публикации откликов мировой общественности (О запуске в Советском Союзе маневрирующего космического аппарата «Полет-1»)

Правда о втором спутнике

2013-09-10T11:40:00.000-07:00

Ключ на старт

Подробное описание устройства Второго спутника, а также результаты научных исследований, полученных в ходе полёта спутника, были опубликованы в газете «Правда». До сих пор публикации сообщений ТАСС о запусках советских космических аппаратов являются важнейшим первоисточником для всех, кто интересуется темой освоения космического пространства. Ниже представлен текст публикации в газете «Правда» от 13 ноября 1957 года.

ВТОРОЙ СОВЕТСКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ

Как сообщалось в печати, в соответствии с планом научных работ, проводимых по программе Международного геофизического года, в Советском Союзе 3 ноября 1957 года осуществлен запуск второго искусственного спутника Земли. Запуск второго спутника является новым выдающимся успехом советской науки. Напряженная и плодотворная работа больших коллективов ученых, инженеров, техников и рабочих позволила создать и вывести на орбиту спутник, полезный вес которого составляет 508 килограммов 300 граммов, что в 6 раз превышает вес первого спутника. При этом второй спутник был выведен на орбиту, расположенную значительно дальше от поверхности Земли, чем орбита первого спутника.

Второй искусственный спутник оснащен разнообразной научной аппаратурой, позволяющей осуществить проведение широкой программы исследований. На спутнике размещены аппаратура для изучения космических лучей, исследования ультрафиолетовой и рентгеновской части солнечного излучения, герметическая кабина с подопытным животным (собакой), радиотелеметрическая аппаратура для передачи на Землю результатов измерений, радиопередающая аппаратура, а также необходимые источники электроэнергии.

Орбита спутника и ее эволюция

Выведение второго спутника на орбиту было осуществлено при помощи составной ракеты. В процессе выведения на орбиту ракета поднялась на высоту в несколько сот километров от поверхности Земли; в конце участка выведения ее последняя ступень двигалась параллельно поверхности Земли со скоростью более 8000 метров в секунду, превратившись в спутник Земли. В момент выхода на орбиту запас топлива в баках ракеты был израсходован, и двигатель был выключен. Дальнейшее движение спутника продолжалось за счет кинетической энергии, приобретенной при разгоне ракеты на участке выведения.

Скорость, сообщенная последней ступени ракеты, была больше той скорости, которая необходима для движения спутника по круговой орбите на постоянной высоте, отвечающей точке выхода на орбиту. Поэтому спутник движется не по круговой орбите, а по эллиптической, наибольшее удаление которой от Земли составляет около 1700 километров, что почти вдвое превышает наибольшую высоту, достигнутую при запуске первого спутника. Поскольку размеры большой полуоси орбиты второго спутника больше, чем у первого спутника, период его обращения вокруг Земли также оказался больше и составлял в начале движения 103,7 минуты.

Вследствие увеличенного периода обращения второй спутник совершает за сутки около 14 полных оборотов вокруг Земли, в то время как первый спутник совершал в начальный период движения около 15 оборотов. Смещение каждого следующего витка по долготе вследствие вращения Земли в суточном движении для второго спутника примерно на 1/15 больше, чем для первого спутника. На такую же величину возросло и расстояние на поверхности Земли между трассами двух соседних витков.

Сопротивление земной атмосферы вызывает торможение спутника. Орбита его при этом изменяет свои размеры и форму. Вследствие того, что на больших высотах атмосфера чрезвычайно разрежена, силы торможения, действующие на спутник, невелики. Поэтому изменение параметров орбиты происходит весьма медленно. Поскольку плотность атмосферы быстро убывает с высотой, торможение происходит в основном в области перигея, т. е. в области, прилегающей к точке наименьшего удаления от поверхности Земли. В точке апогея, т. е. в точке наибольшего удаления, спутник движется на такой большой высоте, что находится в космическом пространстве вне пределов земной атмосферы, которая по теоретическим данным простирается до высоты порядка 1000 километров над поверхностью Земли.

Торможение спутника зависит не только от плотности атмосферы, но также и от формы спутника и от отношения его веса к площади сечения (от так называемой поперечной нагрузки). При большей поперечной нагрузке потеря скорости будет меньше.

Два спутника, выведенных первоначально на одну и ту же орбиту, но имеющих различную величину торможения, будут по истечении некоторого времени двигаться по-разному, так как орбиты их движения будут изменяться с различной скоростью. При этом сокращение размеров орбиты происходит главным образом за счет понижения высоты апогея.

Первый спутник и его ракета-носитель двигались первоначально примерно по одной и той же орбите, период их обращения отличался незначительно и составлял около 96,2 минуты. В настоящее время, вследствие того, что степень торможения первого спутника меньше, чем у ракеты-носителя, их орбиты существенно различаются. Высота апогея ракеты-носителя ниже апогея спутника более чем на 100 километров. Период обращения ракеты-носителя, по данным на 10 ноября, был меньше периода обращения первого спутника примерно на 74 секунды.

Величина торможения, как ракеты-носителя, так и спутника меняется с течением времени за счет изменения параметров орбиты. По мере понижения орбиты торможение прогрессивно возрастает. Это обстоятельство отчетливо подтверждается результатами наблюдений. При понижении орбиты до высот порядка 100 километров торможение будет настолько значительным, что будет происходить интенсивный разогрев спутника и ракеты-носителя, их дальнейшее быстрое снижение и сгорание.

Время существования спутника зависит от величины его торможения в атмосфере. Ясно, что чем больше период обращения и чем меньше торможение, тем больше будет время существования спутника. Расчеты, проведенные на основе данных, полученных из наблюдений за первым спутником и ракетой-носителем, позволяют предполагать, что время существования спутника должно быть порядка трех месяцев, считая с момента запуска. Это означает, что первый спутник будет существовать на орбите, по-видимому, до конца 1957 года. Время существования ракеты-носителя меньше, чем у первого спутника. Поэтому следует ожидать, что ракета-носитель сгорит раньше спутника. Большой период обращения второго спутника и малое значение величины торможения, меньшее, чем для первого спутника, позволяет утверждать, что время движения по орбите второго спутника будет заметно превышать время движения первого спутника.

Проводящаяся в настоящее время обработка результатов траекторных измерений позволит установить полностью весь процесс эволюции параметров орбит спутников и получить важные сведения о распределении плотности верхних слоев атмосферы. В дальнейшем можно будет давать надежные прогнозы о времени существования искусственных спутников Земли.

Наблюдения за искусственными спутниками Земли

В оптических наблюдениях за движением двух первых спутников Земли и ракеты-носителя первого спутника систематически участвуют 66специальных станций оптического наблюдения, все астрономические обсерватории Советского Союза, около 30 зарубежных обсерваторий. В настоящее время организуется сеть станций оптического наблюдения в странах народной демократии. Число зарубежных астрономических обсерваторий, участвующих в систематических наблюдениях искусственных спутников, с каждым днем увеличивается. Большая яркость ракеты-носителя и второго спутника позволила привлечь к визуальным наблюдениям также и аэрологические пункты Гидрометеослужбы, имеющие шаропилотные теодолиты.

В результате оптических наблюдений выяснилось, что ракета-носитель меняет свой блеск. Это связано с изменением ее ориентировки в пространстве. Наиболее короткий зарегистрированный визуально период изменения блеска составляет примерно 20 секунд.

Наряду с визуальными производятся фотографические наблюдения ракеты-носителя и второго спутника. Снимки, полученные в Пулковской обсерватории, в обсерватории Астрофизического института АН Казахской ССР, в обсерватории Харьковского государственного университета и в других астрономических учреждениях Советского Союза, равно как и фотографии, произведенные в обсерватории «Пурпурная гора» (Китайская Народная Республика), Эдинбургской обсерватории (Великобритания), обсерватории Дансинк (Эйре), Потсдамской обсерватории (ГДР) и др., позволили существенно уточнить орбиты спутников и ракеты-носителя.

Весьма обширный материал дают радионаблюдения за искусственными спутниками Земли. Эти наблюдения проводились пунктами, расположенными на различных географических широтах и долготах, радиопеленгаторными станциями, клубами ДОСААФ, рядом высших учебных заведений и тысячами радиолюбителей. Полученный материал настолько обширен, что в настоящее время выполнена лишь предварительная его обработка.

Очень важное значение имеют измерения напряженности поля принимаемых со спутника радиосигналов. Такие измерения осуществлялись как путем непрерывной автоматической записи, так и путем частных замеров в отдельные фиксированные моменты времени. Результаты измерения напряженности поля радиосигналов позволяют оценить поглощение радиоволн в ионосфере, включая те ее области, которые лежат выше максимума ионизации основного ионосферного слоя F2, а поэтому недоступны обычным измерениям, ведущимся на поверхности Земли. Эти измерения позволяют также судить о возможных путях распространения радиоволн в ионосфере.

Результаты приема радиосигналов спутника и измерения их уровней показывают, что эти сигналы на волне 15 метров принимались на очень больших расстояниях, далеко превышающих расстояние прямой видимости. Эти расстояния достигают 10, 12 и даже 15 тысяч километров, а в отдельных случаях и более.

Особенный интерес представляет то обстоятельство, что спутник, совершая движения по эллиптической орбите, занимает различное положение относительно основного максимума электронной концентрации в земной атмосфере. При обработке материалов радионаблюдений учитывалось, находится ли спутник в данный момент времени выше или ниже истинной высоты максимума электронной концентрации слоя F2, полученной на основе высотночастотных характеристик ионосферы, снятых ионосферными станциями. Если в Южном полушарии спутник движется выше слоя ионосферы, то в Северном полушарии он в некоторые моменты находится выше максимума ионизации этого слоя, в некоторые моменты — ниже его, а в иные моменты — вблизи этого максимума. Такие условия создают большое разнообразие в путях распространения коротких радиоволн на большие расстояния. Одним из таких путей является отражение от земной поверхности радиоволн, прошедших сверху через всю толщу ионосферы, с последующим однократным отражением от ионосферы в тех ее областях, где критические частоты имеют достаточно большие значения. В других случаях радиоволны, падающие сверху под некоторым углом на ионосферу, испытывают в ней значительное преломление и проникают вследствие этого в область, лежащую за пределами геометрической прямой видимости.

Положение спутника вблизи области максимальной ионизации атмосферы создает особенно благоприятные условия для распространения радиоволн путем ионосферных радиоволноводов. В некоторых случаях, как показывают наблюдения, радиоволны приходили в точку приема не по кратчайшему расстоянию, а путем обхода земного шара по более длинной дуге большого круга. В отдельных случаях наблюдалось явление кругосветного эха радиосигналов. В некоторых случаях измеренные значения напряженности поля оказывались больше, чем рассчитанные по закону обратной пропорциональности первой степени расстояния, что также говорит о наличии волноводных каналов в ионосфере.

Интересные результаты получены по наблюдению эффекта Допплера при помощи записи на магнитную ленту изменения тона биений между частотой радиоволн, излучаемых спутником, и частотой колебания местного гетеродина. Таких записей получено огромное количество, и результаты их обрабатываются.

Несомненно, что окончательная обработка полученных в большом количестве материалов радионаблюдений за искусственными спутниками Земли даст очень ценные сведения об особенностях ионизации верхних областей ионосферы, а также о поглощении и характере распространения в них радиоволн.

Устройство второго спутника

Как указано выше, второй советский искусственный спутник Земли, в отличие от первого спутника, представляет собой последнюю ступень ракеты, на которой размещена вся научная и измерительная аппаратура. Такое размещение аппаратуры существенно упростило задачу определения координат спутника при помощи оптических средств наблюдения, поскольку, как показал опыт первого спутника, наблюдения за ракетой-носителем оказались значительно более простыми, чем за самим спутником. Яркость ракеты-носителя превосходит яркость первого спутника на несколько звездных величин. Общий вес аппаратуры, подопытного животного и источников электропитания на втором искусственном спутнике составляет 508 килограммов 300 граммов.

В передней части последней ступени ракеты на специальной раме установлены прибор для исследования излучения Солнца в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, сферический контейнер с радиопередатчиками и другой аппаратурой, герметическая кабина с подопытным животным — собакой. Аппаратура для изучения космических лучей расположена на корпусе ракеты. Установленные на раме приборы и контейнеры защищены от аэродинамических и тепловых воздействий, имеющих место при полете ракеты в плотных слоях атмосферы, специальным защитным конусом. После выведения последней ступени ракеты на орбиту защитный конус был сброшен.

Радиопередатчики, находящиеся в сферическом контейнере, работали на частотах 40,002 и 20,005 мегагерц. Источники их электропитания, система терморегулирования, а также чувствительные элементы, регистрирующие изменение температуры и другие параметры, также размещены в этом контейнере. По своей конструкции сферический контейнер подобен первому советскому искусственному спутнику Земли.

Сигналы радиопередатчика, работавшего на частоте 20,005 мегагерц (длина волны 15 метров), имели вид телеграфных посылок. Длительность их, так же как и длительность пауз между ними, составляла в среднем около 0,3 сек. При изменении некоторых параметров внутри сферического контейнера (температура, давление) длительность этих посылок и пауз между ними изменялась в определенных пределах.

Радиопередатчик на частоте 40,002 мегагерц (длина волны 7,5 метра) работал в режиме непрерывного излучения. Установка двух радиопередатчиков на указанных частотах обеспечила проведение исследований по распространению радиоволн, излучаемых со спутника, и измерение параметров его орбиты. При этом был обеспечен прием сигналов со спутника при любом состоянии ионосферы. Выбор длин волн, а также достаточная мощность радиопередатчиков позволили осуществлять радионаблюдения за спутником наряду со специальными станциями самому широкому кругу радиолюбителей.

Герметическая кабина, в которой помещается подопытное животное (собака), имеет цилиндрическую форму. С целью создания условий, необходимых для нормального существования животного, в ней был размещен запас пищи, а также система кондиционирования воздуха, состоящая из регенерационной установки и системы терморегулирования. Помимо этого, в кабине были размещены аппаратура для регистрации пульса, дыхания, кровяного давления, аппаратура для снятия электрокардиограмм, а также чувствительные элементы для измерения ряда параметров, характеризующих условия в кабине (температура, давление).

Кабина животного, как и сферический контейнер, изготовлена из алюминиевых сплавов. Поверхность их полирована и подвергнута специальной обработке с целью придания ей необходимых значений коэффициентов излучения и поглощения солнечной радиации. Системы терморегулирования, установленные в сферическом контейнере и в кабине животного, поддерживали в них температуру в заданных пределах, отводя тепло к оболочке за счет принудительной циркуляции газа.

Кроме указанной аппаратуры, на корпусе последней ступени ракеты установлены: радиотелеметрическая измерительная аппаратура, аппаратура для измерения температуры, источники электроэнергии, обеспечивающие питание научной и измерительной аппаратуры. Температура на внешней поверхности и внутри кабины животного, а также температура отдельных приборов и элементов конструкции определялась с помощью установленных на них температурных датчиков. Радиотелеметрическая аппаратура обеспечивала передачу на Землю данных всех измерений, осуществляемых на спутнике. Включение ее для передачи данных измерений производилось периодически по специальной программе.

Схема размещения аппаратуры на Втором спутнике

Схема размещения аппаратуры

1 — защитный конус, сбрасываемый после выведения спутника на орбиту;

2 — прибор для исследования ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца;

3 — сферический контейнер с аппаратурой и радиопередатчиками;

4 — силовая рама для крепления аппаратуры;

5 — герметическая кабина с подопытным животным

Программа научных исследований, связанная с проведением измерений на втором искусственном спутнике, была рассчитана на семь суток. В настоящее время эта программа выполнена. Радиопередатчики спутника, а также бортовая радиотелеметрическая аппаратура прекратили свою работу. Дальнейшие наблюдения за движением второго искусственного спутника Земли с целью изучения характеристик верхних слоев атмосферы и прогнозирования его движения проводятся с помощью оптических и радиолокационных средств.

Научные измерения на искусственном спутнике Земли

Искусственный спутник Земли позволил ученым впервые осуществить ряд экспериментов в верхних слоях атмосферы, проведение которых ранее было невозможно.

Коротковолновое излучение Солнца

Первостепенный научный и практический интерес для физики, астрофизики и геофизики представляет исследование коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. Как показали исследования последних лет, Солнце, помимо видимого света, испускает излучение, простирающееся в широкую область длин волн, начиная от рентгеновских лучей с длиной волны порядка нескольких стомиллионных долей сантиметра и кончая радиоволнами длиной в несколько метров.

Испускание коротковолнового конца спектра Солнца (далекого ультрафиолетового и рентгеновского излучения), а также радиоизлучение связано с физическими процессами, протекающими в малоизученных внешних слоях атмосферы Солнца (хромосфере и короне), и оказывает серьезнейшее влияние на атмосферу Земли. Основное изучение хромосферы Солнца сосредоточено в спектральной линии водорода с длиной волны 1,215 ангстрем (1 ангстрем равен одной стомиллионной части сантиметра), расположенной в далекой ультрафиолетовой области спектра, а излучение короны— в области мягких рентгеновских лучей (3—100 ангстрем). Корона, состоящая из очень разреженной материи, имеет температуру, близкую к одному миллиону градусов, причем, по-видимому, в короне имеются области с еще более высокой температурой. Природа короны до настоящего времени в значительной мере остается еще загадочной.

Общая энергия коротковолнового излучения Солнца сравнительно невелика — она в десятки тысяч раз меньше энергии, излучаемой Солнцем в видимом свете, однако именно это излучение оказывает чрезвычайно большое влияние на земную атмосферу. Объясняется это тем, что коротковолновое излучение обладает чрезвычайно высокой активностью и способно ионизировать молекулы воздуха, вызывая образование ионосферы — сильно ионизированных верхних слоев атмосферы. Согласно существующим представлениям, нижний слой ионосферы, лежащий на высоте 70— 90 километров (слой D), образован ионизацией молекул воздуха излучением спектральной линии водорода, испускаемой хромосферой, а следующий слой — на высоте 90—100 километров (слой Е) — рентгеновским излучением короны.

Состояние верхних слоев Солнца и ионосферы не остается постоянным — оно непрерывно изменяется. Установлено наличие тесной связи между активностью Солнца — появлением так называемых хромосферных вспышек и поглощением радиоволн в ионосфере, приводящим к прекращению радиосвязи. Это заставляет предполагать существование непосредственной связи вариаций интенсивности коротковолнового излучения Солнца с процессами в ионосфере.

Земная атмосфера полностью поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, пропуская лишь область близкого ультрафиолетового излучения, примыкающую к фиолетовому краю видимого спектра. Это поглощающее действие земной атмосферы предохраняет живые организмы от губительного для них коротковолнового излучения Солнца. В то же время оно делает невозможным исследование этого излучения с Земли. Поглощение молекулами воздуха настолько велико, что для наблюдения этого коротковолнового излучения необходимо полностью выйти за пределы земной атмосферы, поместив аппаратуру на искусственный спутник Земли. Хотя применение высотных ракет дало ценные результаты, только использование спутника дает возможность проведения систематических измерений на протяжении длительных отрезков времени, необходимых для изучения вариаций интенсивности коротковолнового ультрафиолетового излучения.

Приемниками излучения служат три специальных фотоэлектронных умножителя, расположенных под углом в 120 градусов друг к другу. Каждый фотоумножитель последовательно перекрывается несколькими фильтрами из тонких металлических и органических пленок, а также из специальных оптических материалов, что позволяет выделить различные диапазоны в рентгеновской области спектра Солнца и линию водорода в далекой ультрафиолетовой области. Электрические сигналы, даваемые фотоумножителем, который был направлен на Солнце, усиливались радиосхемами и передавались на Землю с помощью телеметрической системы.

Вследствие того, что спутник непрерывно изменял свою ориентацию относительно Солнца, а также часть времени проводил на не освещенном Солнцем участке своей орбиты, для экономии источников питания электрические цепи аппаратуры включались только при попадании Солнца в поле зрения одного из трех приемников света. Это включение осуществлялось с помощью фотосопротивлений, освещаемых Солнцем одновременно с фотоумножителями, и системы автоматики.

Аппаратура для исследования излучения Солнца
на Втором спутнике

Параллельно с наблюдениями излучения Солнца со спутника производятся наблюдения Солнца всей сетью земных станций «службы Солнца», ведущих работу по программе Международного геофизического года. Эти наблюдения проводили астрофизические обсерватории, станции по изучению ионосферы и по приему радиоизлучения Солнца. Сопоставление всех этих наблюдений позволит сделать первые выводы о связи ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца с процессами, происходящими в хромосфере и короне Солнца, и состоянием ионосферы Земли. Эти данные послужат основой для последующих систематических наблюдений.

Изучение космических лучей

В недрах мирового пространства атомные ядра различных элементов ускоряются и приобретают очень большую энергию. Возникшие таким образом космические лучи дают возможность исследовать космос на больших расстояниях от Земли и даже от солнечной системы. На пути от места зарождения к Земле космические лучи испытывают на себе воздействие среды, через которую они проходят. В результате целого ряда процессов изменяются состав и интенсивность этого излучения. В частности, число частиц космических лучей возрастает в том случае, если на Солнце происходят интенсивные взрывные процессы и создаются условия для ускорения атомных ядер до больших энергий. Таким путем возникает дополнительный поток космических лучей, созданный на Солнце.

Солнце является также источником корпускулярного излучения. В потоках корпускулярного излучения имеются интенсивные магнитные и электрические поля, которые воздействуют на космические лучи. С помощью космических лучей можно изучать эти потоки на больших расстояниях от Земли.

Проходя сквозь магнитное поле Земли, частицы космических лучей сильно отклоняются в этом поле. Лишь частицы, обладающие очень большой энергией, могут беспрепятственно достигать любых районов нашей планеты. Чем меньше энергия частиц, тем меньше размер тех областей на Земле, которые оказываются доступными для этих частиц. Частицы малых энергий достигают лишь районов Арктики и Антарктики. Таким образом, Земля как бы окружена энергетическим барьером, причем высота этого барьера, наибольшая на экваторе, уменьшается с ростом геомагнитной широты. Экваториальных районов могут достигать лишь космические протоны, обладающие энергией большей 14 миллиардов электронвольт. Южные районы Советского Союза доступны для частиц с энергией больше 7 миллиардов электронвольт. Наконец, района Москвы могут достигать все частицы с энергией больше 1,5 миллиарда электронвольт. Измерение космических лучей на различных широтах дает возможность определить, сколько частиц и каких именно энергий присутствует в составе космических лучей. Зависимость числа частиц космического излучения от широты, так называемый широтный эффект, определяет распределение частиц по энергиям, т. е. энергетический спектр космических лучей.

В результате ряда процессов, которые происходят в мировом пространстве с космическими лучами, число и состав их изменяются. В некоторых случаях, как, например, при возникновении частиц на Солнце, есть основания ожидать, что увеличивается лишь число частиц, обладающих малой энергией, а число частиц высокой энергии остается без изменений. В противоположность этому изменение магнитного поля Земли и воздействие на космические лучи корпускулярных потоков, испускаемых Солнцем, изменяет не только число частиц, обладающих малой энергией, но и число частиц с большой энергией.

Для того чтобы выяснить природу изменений, которые происходят с космическими лучами, необходимо не только установить факт возрастания или уменьшения интенсивности космических лучей, но и определить, как изменилось число частиц различных энергий. Двигаясь со скоростью 8 километров в секунду, спутник за очень короткий промежуток времени переходит с одной широты на другую. Таким образом, с помощью измерения космических лучей на спутнике можно определить широтный эффект этого излучения и тем самым распределение частиц этого излучения по энергиям. Особенно существенно то, что такие измерения проводятся большое число раз. Поэтому с помощью спутника можно следить не только за изменением интенсивности космического излучения, но и за изменениями его состава.

Аппаратура для изучения космических лучей
на Втором спутнике

Частицы, входящие в состав космического излучения, регистрируются на спутнике с помощью счетчиков заряженных частиц. При прохождении сквозь счетчик электрически заряженной частицы возникает искра, дающая импульс на радиотехническую схему на полупроводниковых триодах, назначение которой состоит в том, чтобы сосчитать число частиц космических лучей и дать сигнал тогда, когда сосчитано определенное число частиц. После передачи по радио сигналов о том, что сосчитано определенное число частиц, снова производится регистрация частиц космического излучения, и после того, как сосчитано то же число частиц, подается новый сигнал. Разделив число зарегистрированных частиц на время, в течение которого они были сосчитаны, можно получить число частиц, проходящих через счетчик в секунду, или интенсивность космических лучей. На спутнике установлены два одинаковых прибора для регистрации заряженных частиц. Оси счетчиков обоих приборов расположены во взаимно перпендикулярных направлениях.

Предварительная обработка данных о космических лучах, переданных со спутника, показала, что оба прибора функционировали нормально. Отчетливо выявилась зависимость числа частиц космического излучения от геомагнитной широты. Обработка большого числа измерений энергетического спектра первичных космических частиц дает возможность исследовать изменения этого спектра со временем и сопоставить с теми процессами, которые происходили в это время в окружающем нас мировом пространстве.

Изучение биологических явлений в условиях космического полета

С целью изучения ряда медико-биологических вопросов на спутнике были помещены специальная герметическая кабина с подопытным животным (собакой по кличке «Лайка»), измерительная аппаратура для исследования физиологических функций животного, а также оборудование для регенерации воздуха, кормления животного и удаления продуктов его жизнедеятельности. При конструировании оборудования были учтены требования строжайшей экономии объема и веса приборов при минимальном потреблении ими электрической энергии.

Функционируя в течение длительного времени, аппаратура обеспечивает с помощью радиотелеметрической системы регистрацию частоты пульса и дыхания животного, величины его артериального кровяного давления и биопотенциалов сердца, температуры, давления воздуха в кабине и др.

Для регенерации воздуха в кабине и поддержания необходимого газового состава были применены высокоактивные химические соединения, выделяющие необходимый для дыхания животного кислород и поглощающие углекислоту и избыток водяных паров. Количество вещества, участвующего в химических реакциях, регулировалось автоматически. В связи с отсутствием конвекции воздуха в условиях невесомости в кабине животного была создана система принудительной вентиляции. Поддержание температуры воздуха в кабине в определенных пределах осуществлялось терморегулирующей системой. Для обеспечения животного в полете пищей и водой в контейнере имеется приспособление для кормления животного.

Отправленная на спутнике собака Лайка прошла предварительную тренировку. Животное постепенно приучалось к длительному пребыванию в герметической кабине малого объема в специальной одежде, к датчикам, укрепленным на различных участках тела для регистрации физиологических функций и т. д. Проводилась тренировка собаки к действию перегрузок. На лабораторных стендах определялась устойчивость животного к действию вибрации и некоторым другим факторам. В результате длительной тренировки животное в течение нескольких недель спокойно переносило пребывание в герметической кабине, что обеспечило возможность проведения необходимых научных исследований.

Изучение биологических явлений при полете живого организма в космическом пространстве стало возможным благодаря предварительным обширным исследованиям на животных в кратковременных полетах на ракетах до высоты 100—200 километров, которые проводились в СССР на протяжении ряда лет.

В отличие от прежних исследований полет животного на спутнике позволяет изучить длительное действие невесомости. До сих пор влияние невесомости могло изучаться на самолетах в течение нескольких секунд и при вертикальном пуске ракет — в пределах минут. Полет на спутнике позволяет исследовать состояние организма животного в условиях невесомости, продолжающейся несколько дней.

Экспериментальные данные, полученные при выполнении программы медико-биологических исследований, в настоящее время подробно и тщательно изучаются. Уже сейчас можно сказать, что подопытное животное хорошо перенесло длительное воздействие ускорений при выходе спутника на орбиту и последующее состояние невесомости, продолжавшееся несколько дней. Полученные данные показывают, что состояние животного в течение всего опыта оставалось удовлетворительным.

Нет сомнения в том, что проведенные исследования явятся значительным вкладом в дело успешного освоения предстоящих межпланетных полетов и послужат основой для разработки средств, обеспечивающих безопасность полета человека в космическом пространстве.

Запуск в Советском Союзе первых двух искусственных спутников Земли представляет собой существенный вклад в изучение верхних слоев атмосферы и расширяет границы познания Человеком окружающей его Вселенной. Вместе с тем это свидетельствует о высоком научно-техническом уровне нашей страны и позволяет предвидеть то время, когда все околосолнечное пространство будет доступно непосредственному исследованию Человеком.

«Правда», 13 ноября 1957 г.

Операция «Скрепка» Operation Paperclip

2013-01-13T03:47:00.002-08:00

Ключ на старт

Операция проводилась Объединённым агентством по целям разведки (англ. Joint Intelligence Objectives Agency, JIOA). Первоначально операция получила наименование «Оверкаст» (overcast – ненастье или беспросветность). Позже ее переименовали в операцию «Пэйперклип» (piperclip – скрепка). Целью операции был поиск всего, что, так или иначе, касалось ракетного и авиационного производства, фармацевтической и химической промышленности, разработок в области электроники и приборостроения. Но главной задачей стал вывоз в США ученых, которые работали в этих областях.

Некоторое предисловие. В ходе привлечения интеллектуалов для научной работы нацистское правительство Германии оценивало их политическую и идеологическую пригодность. Вернер Озенберг, инженер-учёный, возглавлявший «Ассоциацию оборонительных исследований» (нем. Wehrforschungsgemeinschaft) Третьего Рейха, составил список политически благонадёжных немецких ученых и специалистов.

В марте 1945 года в университете Бонна лаборант-поляк нашёл затолканные в унитаз страницы списка Озенберга; список попал в руки британской разведки MI6, которая передала его американским разведчикам. Американский майор Роберт Б. Стейвер, шеф секции реактивного оружия отдела исследований и разведки Артиллерийского корпуса Армии США, использовал список Озенберга для составления своего списка германских учёных, которые должны были быть задержаны и допрошены.

Начальным намерением майора Стейвера был только допрос учёных, однако то, что он узнал, изменило цели операции. 22 мая 1945 года он отправил телеграмму в Пентагон полковнику Джоэлу Холмсу с настоянием эвакуировать германских учёных и их семьи, как крайне «важных для успеха в Тихоокеанской войне». Большинство инженеров из списка Озенберга работали на балтийском побережье в исследовательском центре германской армии Пенемюнде, разрабатывая ракеты Фау-2 (подробнее здесь).

Начиная с 19 июля 1945 года, американский Объединённый комитет начальников штабов (JCS) управлял захваченными немецкими ракетчиками в рамках программы под названием операция «Оверкаст» (операция «Беспросветность»). В марте 1946 года программа была переименована в «Скрепка» (англ. Operation Paperclip). Вдобавок к ракетчикам и ядерщикам, американцы искали химиков, физиков и разработчиков морского вооружения.

В августе 1945 года полковник Холгер Тофтой, глава ракетного отделения отдела исследования и разработки Артиллерийского корпуса Армии США, предложил сначала одногодичные контракты ракетостроителям.

В сентябре 1945 года была создана Служба проектирования и разработки вооружений армии в Форт-Блисе (штат Техас), а с 1950 года в Редстоунском арсенале в Хантсвилле (штат Алабама).

Железняков перечисляет всех, кто оказался вместе с фон Брауном в Хантсвилле.

Итак, вот кто вошел в команду фон Брауна: Херберт Акстер, Вильхельм Ангеле, Антон Байер, Рудольф Байхель, Эрих Балл, Оскар Баушингер, Германн Бедюрфтих, Херберт Бергелер, Герд де Бик, Йозеф Боэм, Вернер фон Браун, Магнус фон Браун, Вальтер Бурозе, Теодор Буххольд, Карл Вагнер, Фриц Вандерзее, Хуго Вердеманн, Херман Виднер, Вальтер Висманн, Альбин Виттманн, Эрнст Гайслер, Вернер Генгельбах, Дитер Грау, Херберт Грюндель, Ханс Грюне, Курт Дебус, Курт Диппе, Вернер Добрик, Конрад Донненберг, Герхард Драве, Фредерик Дуэрр, Фредерик Дхом, Карл Зендель, Вернер Зибер, Эрих Каших, Эрнст Клаусс, Йоханн Клейн, Густав Кролль, Вернер Кюрц, Герман Ланге, Ханс Линденберг, Ханс Линденмайер, Курт Линднер, Ханнес Люрсен, Карл Мандель, Ханс Маус, Хельмут Мерк, Хайнц Миллингер, Ханс Мильде, Рудольф Миннинг, Йозеф Михель, Вильям Мрацек, Фриц Мюллер, Йоахим Мюлнер, Макс Новак, Эрих Нойберт, Курт Нойхефер, Ханс Палаоро, Курт Патт, Ганс Пауль, Теодор Поппель, Роберт Пэц, Герхард Райзих, Вальтер Ридель, Эберхард Риис, Вернер Росински, Людвиг Рот, Генрих Роте, Артур Рудольф, Бернхард Тессманн, Вернер Тиллер, Адольф Тиль, Артур Урбански, Альфред Финцель, Ханс Фихтнер, Эдвард Фишель, Карл Флайшер, Теодор Фове, Вернер Фосс, Ханс Фредерих, Херберт Фюрманн, Карл Хагер, Карл Хаймбург, Гюнтер Хауколь, Эмиль Хеллебрант, Герхард Хеллер, Бруно Хельм, Альфред Хеннинг, Хельмут Хейльцер, Рудольф Хелкер, Гюнтер Хинце, Отто Хиршлер, Отто Хоберг, Ханс Хозентлен, Бруно Хойзингер, Оскар Холдерер, Хельмут Хорн, Дитер Хуцель, Ханс Хютер, Альберт Цайлер, Йохим Цинкель, Хельмут Цойке, Хайнц Шарновски, Фридерих Шварц, Вальтер Швидецки, мартин Шиллинг, Рудольф Шлитт, Хельмут Шлитт, Клаус Шойфелен, Эберхард Шпон, Эрнст Штайнхофф, Вольфанг Штойрер, Эрнст Штулингер, Альберт Шулер, Вильям Шульце, Отто Эйзенхардт, Вильхельм Юнгерт, Вальтер Якоби.
Вернуться к Фау-2 здесь

Двигатель ракеты Фау-2

2013-01-04T05:58:00.001-08:00

Ключ на старт

Основным агрегатом любой ракеты, и Фау-2 (A-4/V-2) не исключение, является двигатель.

На ракете был установлен жидкостный ракетный двигатель с турбонасосной подачей двухкомпонентного топлива. Двигатель создавал тягу 25 тонн на уровне моря и около 30 тонн в разреженном пространстве.

Камера сгорания имела грушевидную форму и состояла из внутренней и внешней оболочек.

Подача топлива в камеру сгорания осуществлялась с помощью двух центробежных насосов, приводимых в действие турбиной, работающей за счёт сжигания перекиси водорода и марганцовокислого калия.

В двигателе жидкий кислород подавался к 18 латунным розеттам в основании чаши, представляющей собой переднюю часть камеры сгорания. Спирт накачивался в охлаждающую рубашку, окружающую сопло, и подавался к пламенным чашам, где распылялся через кольцо с малыми форсунками и смешивался с кислородом. Небольшое количество спирта направлялось на охлаждение внутренних стенок камеры сгорания. Температура стенок внутренней поверхности не превышала 1000˚ С, скорость вытекания газов из сопла составляла 2 150 м/с. Каждую секунду сгорало 125 кг горючего, общая тяга, развиваемая двигателем, достигла 27 250 кгс.

Запуск ракеты A-4 осуществлялся в три этапа. Сначала воспламенялось пиротехническое устройство, а когда оно сгорало, открывались клапаны. Спирт и кислород первое время попадали в камеру сгорания только под действием силы тяжести, поскольку баки помещались над двигателем. Немцы называли этот этап «малой» или «предварительной» ступенью пуска. Целью «предварительной» ступени являлся не действительный пуск ракеты, а показ того, что двигатель работает нормально.

Если двигатель работал без перебоев, тут же включался парогазогенератор и начинал работать турбонасосный агрегат, создававший необходимое давление для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Чтобы поднять это давление до уровня, обеспечивающего переход к «главной ступени пуска», требовалось около трех секунд. В это время резко увеличивалось пламя, вырывающееся из сопла двигателя, нарастал шум, а тяга поднималась с 7 до 27 тонн, заставляя ракету оторваться от земли.

Вначале подъем ракеты был медленным; в течение первой секунды она проходила расстояние меньше собственной длины. В конце каждой последующей секунды ракета двигалась на 10,7 метра в секунду быстрее, чем в конце предыдущей.

От момента зажигания топлива до достижения полной тяги проходило от 7 до 10 секунд. Наибольшее ускорение, соответствующее стадии «всё сгорело» (в этот момент тяга достигла 31 300 кгс, а вес ракеты составлял 4035 кг). Наивысшая скорость доходила до 1 500 м/с, причём можно отметить, что при этой скорости ракетный двигатель развивал мощность более 60 000 л. с.

Звуковой барьер ракета преодолевала через 25 секунд после старта, еще в период выведения ракеты на заданную траекторию. Этот период заканчивался на 54-й секунде. В течение следующих 8-10 секунд ракета продолжала движение по восходящей ветви наклонной и прямолинейной траектории.
Вернуться на Конструкция Фау-2 здесь

Органы управления ракетой Фау-2

2013-01-04T05:46:00.000-08:00

Ключ на старт

Органами управления Фау-2 (A-4/V-2) служили электрические рулевые машины газовых рулей и аэродинамические рули. Вид управления – автономный с частичным радиоуправлением в декартовой системе координат. Метод автономного управления - стабилизация и программное управление.

Для компенсации бокового сноса применялась система радиоуправления. Два наземных передатчика излучали сигналы в плоскости стрельбы, а антенны приемников были расположены на стабилизаторах хвостового оперения ракеты.

Система автоматики и управления, располагалась в среднем отсеке, между боевой частью и топливной секцией. Высота отсека составляла 1410 мм и помимо блоков автоматики, радиокоррекции, гироскопической платформы и двух аккумуляторов, в отсеке располагались баллоны с азотом, которые служили для поддува топливных цистерн, расположенных ниже, под отсеком автоматики и управления.

Скорость, при достижении которой подавалась радиокоманда на выключение двигателя, определялась с помощью радиолокатора. Автомат стабилизации включал в себя гироскопические приборы «Горизонт» и «Вертикант», усилительно-преобразовательные блоки, электродвигатели, рулевые машины и связанные с ними аэродинамические и газовые рули.

От момента зажигания топлива до достижения полной тяги проходило от 7 до 10 секунд. При полёте на максимальную дальность в момент, соответствующий состоянию «всё сгорело», т. е. через 60 секунд полёта, ракету необходимо было отклонить до угла 40-45 градусов относительно горизонта. Управление движением ракеты в полёте выполнялось автопилотом. Он состоял из двух электрически управляемых гироскопов (ось одного из них расположена вдоль оси ракеты, ось другого перпендикулярна ей). Ракета имела две радиоустановки: первая приёмно-передающая, другая – для измерения скорости и управления дальностью. Метод измерения скорости был основан на эффекте Доплера. Была разработана и включена в цепь управления система предохранения от получения ложных сигналов. Позже метод управления по радио был заменен системой управления, основанной на применении акселерометра, благодаря которому ракета стала независимой от наземного пункта управления.

Самым критическим периодом считались первые 4,5 секунды полёта, когда скорость была еще небольшой и ракета оказывалась весьма неустойчивой. В это время задачу балансировки ракеты выполняли газовые рули, обеспечивая стабилизацию. Затем, когда скорость ракеты возрастала, аэродинамические стабилизаторы помогали газовым рулям, но дальше ракета поднималась на такие высоты, где окружающий воздух был слишком разреженным, и поэтому задача стабилизации ракеты опять ложилась на газовые рули. При вертикальном запуске газовые рули должны были только выравнивать ракету и держать ее в вертикальном положении, но при запуске по цели ракету приходилось еще на активном участке траектории наклонять в нужном направлении.

Телеметрические показатели ракеты, поступали на модуль управления, с гиростабилизированной платформы, на которой установлены три гироскопа, в виде трех отдельных узлов, имеющих название «Горизонт», «Вертикант» и «Интегратор», обеспечивающих бортовую автоматику данными о положении ракеты в трех плоскостях и питающийся от отдельного аккумулятора, напряжением 50 вольт. Для коррекции активной фазы траектории, впервые применялась технология радиокоррекции «Лейтстракштеллунг» (Leitstrahlstellung), которую обеспечивал уникальный наземный комплекс «Виктория».

Основой системы автоматической отсечки подачи топлива, служил интеграционный акселерометр. Этот прибор реагировал на ускорение, суммировал все данные и сообщал системе о скорости в данный момент. По достижении необходимой скорости, он отключал подачу топлива в ракетный двигатель. Так же, существовала и дублирующая система принудительной отсечки подачи топлива по радиосигналу с земли, которая называлась «Бренсштеллунг».

Для сложного расчета пусковых параметров и траектории ракеты, была разработана уникальная электронно-механическая машина «Банмодель». Одна из таких машин, в послевоенные годы, попала в СССР.
Вернуться на Конструкция Фау-2 здесь

Конструкция Фау-2

2013-01-04T05:33:00.002-08:00

Ключ на старт

Баллистическая ракета дальнего действия Фау-2 (A-4/V-2) со свободным вертикальным стартом класса «земля-земля» была предназначена для поражения площадных целей с заранее заданными координатами. Внешне ракета Фау-2 (A-4/V-2) напоминала огромный артиллерийский снаряд, снабженный четырьмя взаимно перпендикулярными стабилизаторами.

Общая длина корпуса ракеты составляла 14300 мм, максимальный диаметр равнялся 1650 мм.

Стартовый вес ракеты Фау-2 (A-4/V-2) достигал 12,8 тонн и складывался из веса боевого заряда (980 кг), топлива (8760 кг) и конструкции вместе с силовыми установками (3060 кг).

Ракета состояла из более 30 тысяч отдельных деталей, а длина проводов электрического оборудования превышала 35 км.

На ракете был установлен жидкостный ракетный двигатель с турбонасосной подачей двухкомпонентного топлива. Основными агрегатами жидкостного ракетного двигателя являлись камера сгорания, турбонасос, парогазогенератор, баки с перекисью водорода и продукты натрия, батарея из семи баллонов со сжатым воздухом.

Технологически (A-4/V-2) была разделена на 4 агрегата: боеголовку, приборный отсек, баковый (топливный) и хвостовой отсеки. Такое разделение диктовалось условиями транспортировки.

Боеголовка или боевой отсек конической формы, изготовленный из мягкой стали толщиной 6 мм, общей длинной по оси (от основания обтекателя) 2010 мм, начинялся Амотолом. Выбор этого взрывчатого вещества, был обусловлен его относительной безопасностью к применению в условиях вибрации и нагрева. В верхней части боеголовки находился высокочувствительный ударный импульсный взрыватель. От использования механических взрывателей пришлось отказаться, в силу большой скорости столкновения боеголовки с землей, в результате чего, механические взрыватели просто не успевали сработать и разрушались. Скорость падения боеголовки, составляла 1100 м/c. Подрыв заряда, осуществлялся электрическим пиропатроном, расположенным в тыльной части заряда, по электрическому сигналу, полученному от взрывателя. Сигнальный кабель, от головной части, протягивался по каналу, расположенному в центральной части боеголовки.

В приборном отсеке размещалась аппаратура систем управления (подробнее здесь) и радиооборудование.

Топливный или баковый отсек занимал центральную часть ракеты. Топливо (75% водный раствор этилового спирта) размещалось в переднем баке. Окислитель – жидкий кислород заполнял нижний бак. Оба бака были изготовлены и легкого сплава. В целях предохранения от изменения формы и поломок оба бака надувались давлением приблизительно 1,4 атмосфер. Пространство между баками и обшивкой плотно заполнялось стекловолокном.

В хвостовом отсеке размещалась силовая установка – двигатель ракеты (подробнее здесь). Подача топлива в камеру сгорания осуществлялась с помощью двух центробежных насосов, приводимых в действие турбиной, работающей за счёт сжигания перекиси водорода и марганцовокислого калия. Четыре стабилизатора крепились фланцевыми стыками к хвостовому отсеку. Внутри каждого стабилизатора размещались электромотор, вал, цепной привод аэродинамического руля и рулевая машина отклонения газового руля.
Вернуться на Фау-2 здесь

Ракета А-3

2013-01-04T05:19:00.000-08:00

Ключ на старт

Ракета А-3 представляла собой веретенообразное тело с четырьмя длинными стабилизаторами и имела высоту 6,5 метра и диаметр 70 сантиметров. Ее носовая часть была заполнена батареями; под ними размещался отсек с приборами, в число которых входили барограф и термограф с миниатюрной автоматической кинокамерой, фотографировавшей в полёте их показания. Имелось также аварийное устройство отсечки топлива, действовавшее с помощью сигнала по радио. Ниже отсека с приборами был расположен бак с кислородом, внутри которого помещался меньший бак с жидким азотом. Затем шел отсек с парашютом, потом бак с горючим и, наконец, ракетный двигатель. Четыре пера хвостового стабилизатора крепились своими нижними концами к кольцу из пластмассы диаметром 254 миллиметра. Полный стартовый вес ракеты составлял 750 килограммов.

Она была снабжена двигательной установкой с тягой 1500 килограммов - той самой, разработка которой началась еще в Куммерсдорфе, а закончилась уже в Пенемюнде. Как и у ракеты А-2, двигатель работал на жидком кислороде и спирте.

В то время как строился исследовательский центр в Пенемюнде, приближалась к концу и работа над ракетами А-3. Они должны были быть готовыми для запуска к осени или зиме 1937 года. Необходима была стартовая позиция, и Дорнбергер решил, что самым подходящим местом будет остров Грейфевальдеройе.

Испытательные запуски трех ракет А-3 были проведены осенью 1937 года. Хотя двигательная установка работала в соответствии с расчётами, система наведения во всех трех запусках не оправдала возлагавшихся на нее надежд.

Причины этих неудач были не совсем понятны, так как во время лабораторных и стендовых огневых испытаний система работала хорошо. Для того чтобы избежать новых сбоев, было решено разработать новые методы моделирования полёта, которые позволили бы исследовать действие всех внешних параметров, влияющих на ракету, включая аэродинамическое сопротивление и силу ветра.

Проверка на новом моделирующем устройстве показала, что газовые рули ракеты А-3 слишком малы, реакция сервосистемы на сигнал управления замедленна, а сами датчики условий полёта весьма несовершенны. Пришлось все в очередной раз переделывать.
Вернуться На пути к А-4 здесь

На пути к А-4

2013-01-04T04:55:00.006-08:00

Ключ на старт

Разработка ракет, работающих на жидком топливе, началась в Германии в 1926 году. Тогда группа энтузиастов ракетостроения и межпланетных сообщений организовала Общество космических полётов (нем. Verein für Raumschiffahrt) (VfR). Но дальше разговоров и создания кустарных моделей германское ракетостроение едва ли бы продвинулось, если бы…

В конце 1929 года начальник отдела баллистики и боеприпасов Управления вооружения германской армии профессор генерал Беккер выступил с докладом в министерстве обороны. После чего, министр обороны Веймарской республики Вильгельм Грёнер, приказал «изучить возможности использования ракет в военных целях». Для этого, на территории артиллерийского полигона в Куммесдорфе, был построен первый исследовательский центр, получивший рабочий код «Куммерсдорф-Запад» (Prufstand West).

В 1931 году при отделе баллистики и боеприпасов Управления вооружения германской армии была образована группа из нескольких сотрудников по исследованию ракетных двигателей, работающих на жидком топливе. Руководителем группы назначили молодого артиллерийского офицера капитана В.Дорнбергера. Группа начала свою деятельность со сбора статистических данных, основанных на бесчисленных испытаниях своих и сторонних ракетных двигателей. Изучались зависимости соотношения топлива и окислителя, охлаждения камеры сгорания и способов зажигания.

Через год в пригороде Берлина Кумерсдорфе была организована экспериментальная лаборатория по практическому созданию жидкостных реактивных двигателей для баллистических ракет (Кумерсдорф-Запад). А в октябре 1932 года в эту лабораторию пришел работать Вернер фон Браун, вскоре ставший ведущим конструктором ракет и первым помощником В.Дорнбергера.

В 1933 году исследования достигли такого уровня, что можно было уже подумать о проектировании и самой ракеты с жидкостным реактивным двигателем. Условно она была названа «Агрегат-1», или А-1 и имела стартовый вес 150 килограммов.

Соответственно этому был разработан и двигатель, но в процессе его доводки и работы над аэродинамической формой ракеты оказалось, что тяга может быть увеличена до 1000 килограммов. Для такого двигателя была нужна и новая ракета с более вместительными баками. А это означало, что нужен и новый испытательный стенд, так как старый оказался слишком мал...

К декабрю 1934 года были изготовлены две новые ракеты типа А-2, названные в шутку «Макс» и «Мориц» (по кличкам двух коверных клоунов, популярных в то время). Обе они были перевезены на остров Боркум в Северном море и запущены незадолго до рождественских праздников. «Макс» и «Мориц», стартовавшие вертикально вверх, поднялись на высоту 2000 метров. С тех пор, Вернер фон Браун использовал для старта именно вертикальное положение ракеты

Следующая ракета была названа А-3 (подробнее здесь). Для ее испытания территория полигона в Куммерсдорфе оказалась уже явно недостаточной. К тому времени был спроектирован, построен, испытан и окончательно доработан новый двигатель с тягой 1500 килограммов.

В марте 1936 года с инспекцией в Куммерсдорф приехал генерал Фрич. Увидев воочию работу экспериментальной станции, он выделил новые ассигнования. Затем в дело вмешалось министерство авиации - Герману Герингу было дело до всего, что хоть как-то летало. И в апреле 1936 года у генерала Кессельринга состоялось совещание, результатом которого явилось решение создать новую испытательную станцию в окрестностях города Вольгаст. Это предприятие получило название армейской экспериментальной станции «Пенемюнде».

Техническое задание на проект новой ракеты Дорнбергер и фон Браун получили от главнокомандующего сухопутными войсками Германии генерала Фрича (март 1936 года). «Агрегат А-4» со стартовой массой 12 тонн должен был способен доставить заряд весом 1 тонна на расстояние до 300 километров.

Намеченная дальность полёта означала, что ракета должна иметь максимальную скорость порядка 1600 метров в секунду. Вес боевой части определял сухой вес ракеты, и он должен был равняться примерно 3 тоннам. Для достижения необходимой максимальной скорости было нужно, чтобы вес топлива в два раза превышал сухой вес ракеты. Таким образом, стартовый вес ракеты следовало довести до 12 тонн, а это означало, что тяга ракетного двигателя должна составлять приблизительно 25 тонн.

По этим данным, однако, можно было бы спроектировать большое количество разных ракет. Одни могли оказаться очень длинными и тонкими, другие - короткими и толстыми. Следовательно, были нужны какие-то соображения для определения габаритов ракеты. Новая ракета должна была быть таким оружием, которое можно подтягивать если не вплотную к линии фронта, то уж во всяком случае, куда-то поблизости. Кроме того, она должна была отвечать требованиям, связанным с ее перевозкой на дальние расстояния по шоссейным и железным дорогам. Максимально допустимые габариты диктовались шириной туннелей и кривизной закруглений железнодорожной колеи.
Вернуться на Фау-2 здесь

Баллистическая ракета А-4 или Фау-2(V-2)

2012-07-10T12:33:00.000-07:00

Ключ на старт

Первая в мире баллистическая ракета дальнего действия была создана в нацистской Германии. В историю первая ракета вошла под именем «Фау-2».

Исследования возможности использовать ракету с двигателем, работающим на жидком топливе, в качестве сверхдальнобойного снаряда начались в Германии в далеком 1929 году (подробнее история создания здесь).Кропотливым трудом немецкие специалисты достигли результатов, позволивших обрисовать основные технические контуры нового вида оружия. В 1936 году по заказу Вермахта началась работа над ракетой, получившей конструкторское название А-4 (Aggregat-4).

Непосредственными исполнителями проекта были немецкие конструкторы и инженеры-ракетчики Вернер фон Браун, Вальтер Тиль. Ракета получила конструкторское название А-4 (Aggregat-4).

Разработка и испытание всех систем новой ракеты проводились на Армейской испытательной станции в Пенемюнде. Там же, в июне 1942 года, состоялся первый испытательный полет.

Название «Фау-2» (Vergeltungswaffe-2, по-русски - Фейтайдигунг, что по словарю переводится как «оборона», но немцы переводили как «возмездие»), ракета получила летом 1943 года. Тогда же, руководством нацистской Германии было принято решение о серийном производстве «оружия возмездия», не смотря на необходимость доработки многих узлов и систем конструкции ракеты (подробнее конструкция здесь).

Уже в декабре 1943 года первые серийные экземпляры Фау-2 (V-2) поступили для испытательных пусков и формирования первых боевых ракетных частей. Так в Германии впервые в мире были созданы ракетные войска, как новый род войск. Кроме того, немецкие военные и ракетчики наметили практически все сферы применения ракет, возможности пуска с железнодорожных платформ, из контейнеров морского базирования, со стационарных и мобильных наземных пусковых установок.

В августе 1944 года ракета Фау-2 была официально принята на вооружение Вермахта, а 6 сентября 1944 года состоялся первый боевой пуск, и началось боевое применение ракет дальнего действия. Фау-2 явилась новым грозным оружием нападения, эффективной защиты от которого в 1944-45 годах просто не существовало.

После Второй мировой войны из Германии в США было вывезено большое количество узлов, агрегатов и недостроенных экземпляров Фау-2. Из них американским специалистам удалось собрать около 100 ракет. В 1946—1952 годах вооруженные силы США осуществили 63 пуска ракет Фау-2 (V-2) американской сборки с научно-исследовательскими целями. Пуски проводились при участии немецких специалистов, попавших в США в результате операции Paperclip (подробнее здесь).

Немецкая баллистическая ракета дальнего действия А-4 стала родоначальницей большого семейства ракет, состоявших на вооружении многих государств.

Z (англ.)

2012-07-01T00:23:00.002-07:00

Ключ на старт

Y (англ.)

2012-07-01T00:21:00.001-07:00

Ключ на старт

X (англ.)

2012-07-01T00:19:00.001-07:00

Ключ на старт

W (англ.)

2012-07-01T00:17:00.001-07:00

Ключ на старт

V (англ.)

2012-07-01T00:14:00.003-07:00

Ключ на старт

V-2 (А-4, Фау-2) — первая в мире баллистическая ракета дальнего действия (Германия)

Vanguard (Авангард) — проект американской морской исследовательской лаборатории (Naval Research Laboratory (NRL)) по запуску первого в мире искусственного спутника земли, использующий для выведения на орбиту ракету «Авангард».

Vanguard (Авангард) — трёхступенчатая американская ракета-носитель, разработанная для реализации проекта «Авангард» по запуску искусственного спутника Земли к Международному Геофизическому году. Разработана фирмой Glenn L. Martin Company по заказу ВМФ США.

Vanguard 1A — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard TV-3 — ракета-носитель (США)

Vanguard 1B — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard TV-3BU — ракета-носитель (США)

Vanguard 1 (Авангард-1) — искусственный спутник Земли (США)

Vanguard TV-4 — ракета-носитель (США)

Vanguard 2A — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard TV-5 — ракета-носитель (США)

Vanguard 2B — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard SLV-1 — ракета-носитель (США)

Vanguard 2C — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard SLV-2 — ракета-носитель (США)

Vanguard 2D — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard SLV-3 — ракета-носитель (США)

Vanguard-2 (Авангард-2) — искусственный спутник Земли (США)

Vanguard SLV-4 — ракета-носитель (США)

Vanguard 3A — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard SLV-5 — ракета-носитель (США)

Vanguard 3B — искусственный спутник Земли (США). На орбиту не вышел.

Vanguard SLV-6 — ракета-носитель (США)

Vanguard-3 (Авангард-3) — искусственный спутник Земли (США)

Vanguard X-248 SLV-7— ракета-носитель (США)

Vanguard SLV-7 — ракета-носитель (США)

Vostok-L 8K72 (Восток 8К72)— ракета-носитель (СССР)

U (англ.)

2012-07-01T00:12:00.000-07:00

Ключ на старт

T (англ.)

2012-07-01T00:09:00.001-07:00

Ключ на старт

Tattletale — проект по созданию разведывательной спутниковой системы, способной регистрировать с орбиты сигналы радиолокационных станций (США).

Thor Able I (Тор-Эйбл) — ракета-носитель (США)

Thor Able II (Тор-Эйбл) — ракета-носитель (США)

Thor Agena A (Тор-Аджена) — ракета-носитель (США)

Thor Ablestar — ракета-носитель (США)

Tiros-1 — искусственный спутник Земли (США)

Tiros-2 — искусственный спутник Земли (США)

Transit — спутниковая система определения местоположения (США)

Transit-1A — искусственный спутник Земли (США)

Transit-1B — искусственный спутник Земли (США)

Transit-2A — искусственный спутник Земли (США)

Transit-3A — искусственный спутник Земли (США)

S (англ.)

2012-07-01T00:06:00.000-07:00

Ключ на старт

Score — искусственный спутник Земли (США)

Solrad-1 — искусственный спутник Земли (США)

Solrad-2 — искусственный спутник Земли (США)

Sputnik 1 (Спутник-1) — искусственный спутник Земли (СССР)

Sputnik 2 (Спутник-2) — искусственный спутник Земли (СССР)

Sputnik 8K71PS (Спутник 8К71ПС) — ракета носитель (СССР)

Sputnik 3 (Спутник-3) — искусственный спутник Земли (СССР)

Sputnik 8A91 (Спутник 8A91) — ракета-носитель (СССР)

Starfish («Морская звезда-I») — операция вооруженных сил США по проведению термоядерного взрыва в космосе (1962)

R (англ.)

2012-07-01T00:03:00.001-07:00

Ключ на старт

R-7 (Р-7) — межконтинентальная баллистическая ракета, ракета-носитель (СССР)

Redstone — межконтинентальная баллистическая ракета, ракета-носитель (США)