Результаты наблюдений, которые будут производиться приборами, заключенными в искусственном спутнике Земли (ИСЗ) сделаются достоянием всех стран, принимающих участие в проведении Международного геофизического года, и стран, которые организуют прием радиосигналов со спутника.

Что же будут представлять собою первые ИСЗ и каким образом мыслится осуществить их запуск?

Теоретически возможность создания ИСЗ и возможность межпланетных полетов были доказаны гениальным русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским. Он показал, что единственный способ осуществить полет в Космосе — это использование ракетного спутника.

До второй мировой войны учеными разных стран была проделана большая работа по созданию высотных ракет. В частности, в нашей стране была построена и запущена первая жидкостная ракета.

Так схематически можно представить запуск ИСЗ с помощью трехступенчатой ракеты. Вверху показан момент выброса искусственного спутника из головной ракеты. Справа внизу — примерный вид трехступенчатой ракеты перед стартом.

В ходе второй мировой войны в Германии была создана боевая ракета «Фау-2», с помощью которой гитлеровцы бомбардировали Лондон. Эта ракета могла летать более чем на 300 километров, поднималась на высоту до 80 километров и была управляемой.

По окончании войны в ряде стран были широко развернуты работы по созданию управляемых ракет, применяемых для исследований верхних слоев атмосферы.

Завоевание все больших высот дается с большим трудом.

Чтобы показать эти трудности, достаточно назвать одну цифру: ракета, способная достигнуть так называемой первой космической скорости (примерно 8 километров в секунду), при которой она обратится в искусственного спутника Земли, должна взять с собой топлива по весу в 150 — 200 раз больше, чем весят ее корпус, приборы и источники энергии, нужные для работы приборов. Пока что удается создать ракеты, в которых вес топлива составляет 75-80 процентов общего веса.

Но все же и при этих условиях мы можем достигнуть первой космической скорости, воспользовавшись идеей Циолковского, предложившего применять так называемые многоступенчатые ракеты, состоящие из двух или трех ракет, двигатели которых будут работать по очереди. Когда топливо первой ракеты будет израсходовано, она отпадет, и вступит в действие вторая ракета. Исчерпав свои запасы, она в свою очередь отпадет, и уже третья ракета понесет искусственного спутника к его орбите.

Сейчас уже есть ракеты, поднимающиеся на высоту, на которой уже можно запустить ИСЗ.

Правда, существует несколько мнений относительно наивыгоднейшей высоты орбиты искусственного спутника. Во всяком случае она вряд ли будет меньшей, чем 300 километров, так как в противном случае ИСЗ, затормаживаясь даже очень разреженной в этих высотах атмосферой, слишком быстро потеряет скорость и, войдя в более плотные ее слои, сгорит, как метеор.

Для того чтобы ИСЗ смог удержаться на орбите, его скорость должна составлять примерно 8 километров в секунду. Время обращения его вокруг Земли (на высоте около 300 километров) будет примерно полтора часа. При этой скорости центробежные силы, действующие на движущийся ИСЗ, уравновесят силы земного притяжения, и спутник будет лететь по орбите, не падая на Землю.

Запуск ИСЗ, вероятно, будет произведен с помощью трехступенчатой ракеты. По одному из зарубежных проектов для первой ступени, которая отпадет на высоте около 50 километров, можно будет воспользоваться усовершенствованным образцом одной из уже существующих ракет, жидкостный двигатель которой разовьет тягу свыше 120.000 килограммов. Для второй ступени, сбрасываемой на высоте около 200 километров, предполагается использовать также жидкостный реактивный двигатель. Для третьей ступени, которая понесет ИСЗ к его орбите, будет использован пороховой двигатель, с помощью которого скорость ракеты будет доведена примерно до 8 километров в секунду. Общий первоначальный вес всей ракеты составит около 40 тонн, а вес самого спутника будет всего несколько десятков килограммов! Еще более наглядно будут видны огромные затраты энергии для запуска ИСЗ, если мы укажем, что двигатель этой ракеты во время работы разовьет мощность, равную мощности Днепрогэса.

Если произвести запуск ИСЗ из района, расположенного вблизи экватора, причем в направлении вращения Земли, т. е. в восточном, то удастся использовать скорость вращения планеты, составляющую на экваторе более 470 метров в секунду. Это позволит несколько уменьшить начальный вес ракеты.

Какова же предположительная длительность существования ИСЗ? Мы уже говорили, что скорость его движения будет из-за сопротивления воздуха постепенно снижаться, и тем быстрее, чем ближе к Земле будет проходить орбита ИСЗ. Но, с другой стороны, удаление орбиты ИСЗ на слишком большое расстояние от Земли невыгодно, так как чем выше нам надо забросить спутника, тем труднее построить ракету.

Очевидно, в этом случае будет найдено некоторое среднее решение. Предварительные расчеты сроков пребывания ИСЗ в Космосе дают нам такие результаты: если первоначальная орбита спутника будет проходить на высоте 480 километров, то он сможет просуществовать около года. При орбите, удаленной на 320 километров, — около двух недель. И если она будет поднята над Землей на 160 километров, то ИСЗ сможет пролететь всего несколько часов.

Каковы будут размеры и форма ИСЗ — сказать трудно, так как все будет зависеть, от того, насколько мощной будет ракета, которая его понесет. Одни ученые считают, что он должен иметь форму шара диаметром около 300 миллиметров, то есть иметь размеры баскетбольного мяча. По другому проекту ИСЗ должен будет иметь форму цилиндра диаметром также около 300 миллиметров. Спутник будет вращаться вокруг своей оси, чтобы сохранять определенное положение в полете.

Высотные многоступенчатые ракеты, снабженные приборами, хотя и достигали значительных высот, однако находились там считанные секунды, так что сведения, приносимые ими, были весьма скудными и неточными. Кроме того, они запускались, так сказать, в одну какую-либо точку верхних слоев атмосферы, и поэтому даже те сведения, которые удавалось получить, не давали сколько-нибудь общей картины.

ИСЗ будет находиться в полете значительно дольше, а его орбита будет проходить вокруг всего земного шара. Все это поможет разрешить ряд проблем, без знания которых нельзя и думать о завоевании Космоса, о посылке в межпланетное пространство ракет. Но и многие наши «земные» дела можно будет, совершать успешнее, когда мы с помощью искусственного спутника узнаем о явлениях, происходящих на поверхности воздушного океана.

Вот далеко не полный перечень проблем, которые мы разрешим с помощью ИСЗ.

Для правильных предсказании погоды надо хорошо знать свойства атмосферы. Воздушную оболочку Земли принято делить на четыре слоя: нижний — тропосферу; расположенную над ней стратосферу, простирающуюся до 80 километров; переходной слой, разделяющий два предыдущих, — толщиной всего 1 — 3 километра — так называемую тропопаузу и, наконец, ионосферу, высота которой доходит до 800 километров. Все эти слои не имеют между собой резкой границы и постепенно переходят один в другой. Больше всего мы в настоящее время знаем о тропосфере, меньше всего о ионосфере. А между тем ионосфера сильно отличается от нижних слоев воздуха не только разреженностью, но и другими свойствами. Ведь она первая встречает различные излучения, приходящие от Солнца и из Космоса, и, как показали недавние взрывы на Солнце, играет большую роль в «формировании» погоды на Земле. Поэтому одна из первых задач ИСЗ — всесторонние исследования ионосферы.

Для будущих проектировщиков космических ракет крайне важно знание плотности воздуха на разных высотах. Оно нужно для расчета сопротивления, которое он окажет ракете, для выбора средств защиты против ее нагревания и многих других целей. В в этом случае ИСЗ окажет нам большую услугу.

Плотность атмосферы на орбите ИСЗ будет измеряться наблюдением за его скоростью. Точнейшие счетно-решающие приборы будут мгновенно регистрировать малейшие изменения его скорости, по этим изменениям можно будет судить о сопротивлении атмосферы полету ИСЗ, а следовательно, и о ее плотности.

Уже давно было установлено, что наша планета представляет собою не шар, а сжатый у полюсов эллипсоид вращения. Однако до сих пор размеры экваториального радиуса Земли и сплюснутости у полюсов определены с не очень большой степенью точности. Наблюдения за полетом ИСЗ при помощи оптических или радиоприборов одновременно с нескольких земных станций позволят уточнить наши знания о размерах и форме Земли.

Запуск спутника поможет также получить представление о неравномерности распределения массы Земли. Эта неравномерность обычно нами в жизни не ощущается, однако она имеет большое значение и для познания строения Земли и для осуществления космических полетов.

Для ИСЗ, а в особенности для межпланетных полетов в будущем огромное значение будут иметь наши знания о метеоритах к микрометеоритах, мельчайших космических частицах, которые в колоссальных количествах носятся в мировом пространстве.

Запуск первых ИСЗ, изучение результатов их встреч с метеоритами поможет нам правильно оценить опасность, которую представят этот космический песок и пыль для межпланетных ракет.

Приборы, установленные на спутнике, позволят также получить новые сведения о солнечных и космических лучах. То, что можем узнать об этих лучах мы, находясь на поверхности Земли, уже не удовлетворяет науку, так как, проходя через атмосферу, одни лучи сильно ослабляются, а другие и совсем ею поглощаются.

В частности, ученые смогут подробнее изучить так называемые «мягкие рентгеновские лучи», которые, как оказалось, посылают нам Солнце и звезды. Эти исследования помогут ответить на очень интересный вопрос: как зарождаются тяжелые элементы, такие, как уран, торий и т. д. Во время запуска высотных ракет в верхних слоях атмосферы были обнаружены редкие изотопы бора, лития и бериллия. Но пока неизвестно, попадают ли они туда из мирового пространства или возникают в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой.

Много важного для науки расскажут нам искусственные спутники об электрических явлениях в ионосфере, о необычайных ветрах, которые в ней были открыты.

Если судить по их скорости, это сильнейшие ураганы, обладающие скоростью до нескольких сот метров в секунду, но из-за чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах они не могут увлечь с собой и легчайшей пушинки.

Искусственный спутник можно будет наблюдать с Земли в телескоп или даже сильный бинокль, но только в сумеречное время. Днем он не будет виден так же, как и звезды, из-за солнечного света, рассеянного атмосферой. Ночью его также не удастся наблюдать, так как он войдет в область тени Земли. Непрерывное наблюдение за спутником можно будет проводить с помощью радиолокаторов.

Все эти исследования, возложенные на ИСЗ, очень важны для развития радиотехники, телевидения, дальней связи, радиолокации, и т. п. Большинство явлений, о которых мы сейчас говорили, еще совершенно не изучены, так что даже крупнейшие специалисты не могут сейчас предвидеть всех результатов исследований, произведенных с помощью ИСЗ. С достоверностью можно сказать лишь одно: уже после первых полетов ИСЗ круг их деятельности, круг задач, которые они будут решать, значительно расширится.

Первые ИСЗ, естественно, будут очень небольшими по размерам, так как каждый килограмм веса ИСЗ покупается огромной ценой. И если, например, конструкторам удастся сэкономить на весе спутника всего один килограмм, они смогут уменьшить начальный вес ракеты на 200 килограммов, из которых примерно 160 приходится на топливо. Поэтому основное требование ко всем приборам, которые полетят на спутнике, — их малые размеры и малый вес.

Очевидно, что в ИСЗ будут широко применены различные полупроводниковые приборы — прочные, небольшие по размерам и весу, потребляющие мало энергии.

Много необычных проблем встает перед конструкторами приборов для ИСЗ. Например, при полетах высотных самолётов было обнаружено, что из-за сильной ионизации атмосферы в верхних слоях некоторые приборы и элементы автоматики, коллекторы моторов, реле и другие быстро выходят из строя.

Так как в более высоких слоях, где будет летать ИСЗ, концентрация ионов в сотни тысяч раз больше, то приборы ИСЗ должны быть тщательным и надежным образом герметизированы.

Для работы всех этих приборов, устройства, сохраняющего в одном и том же положении ИСЗ, для радипередатчика нужна будет электроэнергия. Следовательно, на ИСЗ должен быть предусмотрен или запас электроэнергии или средства для ее производства.

Остановимся на некоторых предложениях, касающихся энергетики ИСЗ.

Можно применить батареи полупроводниковых термоэлементов, которые будут работать, используя разность температур затемненной и освещенной сторон ИСЗ. Можно применить турбогенератор, работающий на обычном водяном паре, получаемом благодаря использованию солнечной энергии.

Некоторые учёные указывают на целесообразность установки на спутнике атомных батарей, могущих работать без перезарядки несколько десятков лет.

Другие считают, что надо отдать предпочтение кремневым фотоэлементам, превращающим солнечную энергию непосредственно в электрическую.

Большой интерес представляет предложение использовать аккумуляторы новой системы с пластинами, покрытыми никелем и кадмием и гидроокисью калия в качестве электролита. Они легки, не чувствительны к сотрясению, вибрации и температуре и могут работать в десять раз дольше обычных. Не просто решить и такой вопрос: из чего сделать корпус спутника? Он должен быть, конечно, тоже лёгкий. В одних проектах его предлагается изготовить из тонкого алюминия, упрочненного изнутри жестким каркасом. Но некоторые исследования потребуют, чтобы спутник был заключен в неметаллический корпус. Тогда его сделают из пластмассы, например, из стеклолита.

Для удобства наблюдений с Земли корпус ИСЗ должен иметь хорошо различимую окраску: он может быть серебристым или, в случае применения пластмассы, молочно-белым.

Весьма вероятно, что из-за большого расхода энергии и относительно маломощных ее источников приборы, размещенные на ИСЗ, перестанут работать еще до того, как спутник начнет снижаться, сойдет с орбиты и сгорит. Но и «немой» спутник, уже не передающий сигналов, принесёт свою пользу.

Исследования по уточнению формы и размеров Земли, определение плотности атмосферы на орбите, уточнение влияния на орбиту существующих там потоков — все это, может производиться непосредственно с Земли, причем спутник в этом случае будет участвовать только как тело, летящее по определенной орбите.

Для наблюдения за ИСЗ, для приема данных, которые будут им передаваться, на Земле будет устроен ряд станций. Их количество зависит от мощности и емкости источников энергии на ИСЗ и от того, насколько часто будет устанавливаться с ним связь. По некоторым подсчетам для связи с ИСЗ небольших размеров придется выстроить до двухсот станций, однако практически это число будет, очевидно, значительно сокращено.

Каждая такая станция будет представлять "собой сложное сооружение. Она будет иметь аппаратуру радиолокационного и оптического наблюдения, целую серию счетно-решающих приборов, «обрабатывающих» результаты наблюдений, проведенных спутником, которые будут приходить на Землю в виде зашифрованных радиограмм.

Исследования подступов в Космос с помощью искусственных спутников — мероприятие, которое может быть успешным только при широком участии в нем многих стран, в первую очередь тех, над чьими территориями он будет пролетать.

Выше мы говорили о том огромном значении, которое будут иметь для самых различных областей науки даже первые, не вполне совершенные искусственные спутники Земли.

Но надо упомянуть и о том, что некоторые круги капиталистических стран предполагают его использовать и в военных целях.

На первых этапах такое использование мыслится в разведывательных целях — для съемки больших площадей и передачи полученных данных на Землю.

В дальнейшем более усовершенствованные ИСЗ смогут быть, по мнению некоторых военных специалистов, использованы для систематического наблюдения за определенными территориями, а в более далёком будущем — даже для сбрасывания и наведения реактивных снарядов с атомными зарядами.

Правда, ряд ученых указывает на то, что если ИСЗ будет применён в военных целях, то его можно сбить, так как его путь в пространстве и скорость строго определенны. Причем, утверждают они, сбить ИСЗ гораздо легче, чем запустить его.

Освоение Космоса будет происходить постепенно: вслед за первыми спутниками появятся обитаемые спутники, обитаемые межпланетные станции, наконец, межпланетные корабли.

Не только отдельные ученые, но и целые научные учреждения занимаются изучением проблем, связанных с дальнейшим освоением Космоса, — скажем, физиологического воздействия невесомости, воздействия на человека отдельных видов излучений, ускорений и т. д.

Многие учёные считают, что создание межпланетных станций — дело ближайшего десятка лет.

Несомненно, что на Международном конгрессе астронавтов, собирающимся в Риме в сентябре этого года, будет сообщено много чрезвычайно интересного и нового об успехах борьбы человека за освоение Космоса.

В. ПЕТРОВ.
Г. РУСЕЦКИЙ.