Космические исследования в СССР

■

1 ОКТЯБРЯ 1957 Г. РАДИОСТАНЦИИ СОВЕТСКОГО Союза передали короткое сообщение о том, что разумом и трудом ученых, инженеров и рабочих первой в мире страны социализма создан и выведен на орбиту вокруг Земли первый искусственный спутник. Это сообщение, подхваченное радиостанциями и газетами всего мира, ознаменовало начало нового этапа в истории человечества — этапа завоевания космического пространства.

Мы не знаем не только точной даты, но даже и тысячелетия, когда наши далекие предки впервые сознательно использовали плот или бревно для передвижения по воде, положив тем самым начало покорению водной стихии. Зато мы хорошо знаем, какую роль это сыграло в развитии цивилизации. Освоение человеком воздушного пространства имеет более короткую и лучше известную историю — оно началось лишь несколько столетий назад, но едва ли нужно объяснять, какое значение имеет авиация в жизни современного общества.

История завоевания космического пространства насчитывает чуть больше 12 лет. Но темпы развития космической техники настолько велики, что в жизни человечества — в промышленности, науке, политике, искусстве — все, связанное со словом «космос», занимает особое место и оказывает свое влияние, и не меньшее, а часто даже большее, чем вещи, связанные с понятием «воздух».

О размахе космических исследований можно судить хотя бы по тому, что за первое десятилетие космической эры в одном только Советском Союзе запущено свыше 250 различных космических аппаратов, имеющих самое разнообразное научное назначение. Из них сообщена вторая космическая скорость 22 станциям общим весом 50 т (вместе с последними ступенями ракет-носителей).

С 16 марта 1962 г. начались запуски спутников серии «Космос». На этих спутниках ведут изучение верхней атмосферы и ионосферы, космических лучей и корпускулярных потоков, магнитного поля Земли, метеорного вещества и т. д.

Кроме того, спутники серии «Космос» помогают решить многие технические проблемы, связанные с дальнейшим освоением космического пространства, в частности, получить данные о работе различных систем и приборов в полете. В ряде экспериментов несколько спутников серии «Космос» выводились на орбиту одновременно одной ракетой.

Советские конструкторы создали унифицированный космический аппарат. Это позволило организовать серийное производство спутников «Космос», а следовательно, значительно удешевить стоимость каждого.

Кроме спутников серии «Космос», на околоземные орбиты были выведены космические системы «Электрон», спутники «Полет», космические станции «Протон».

Вскоре после запуска первых искусственных спутников началось осуществление и межпланетных полетов. К середине 1969 г. из запущенных в Советском Союзе автоматических межпланетных станций семнадцать были направлены к Луне (станции «Луна-1» — «Луна-15», «Зонд-5», «Зонд-6») и предназначены для исследования Луны и окололунного пространства.

К планете Венера стартовали шесть станций (станции «Венера-1» — «Венера-6»). Задача полетов — исследование межпланетного пространства и природы этой планеты.

В сторону Марса была запущена автоматическая станция «Марс-1». Кроме того, с целью отработки систем для дальних межпланетных полетов и проведения научных исследований на трассе состоялись запуски автоматических станций «Зонд-1», «Зонд-2» и «Зонд-3».

Дальнейшее развитие космических полетов требовало создать совершенные многоступенчатые ракеты-носители, способные нести огромные количества топлива. Нужно было найти наивыгоднейшие условия разделения ракеты по ступеням и исследовать оптимальные траектории полета.

Современная ракета весом в несколько десятков сотен тонн может вывести на орбиту с первой космической скоростью груз, соответствующий приблизительно 2 — 4% ее начального веса, а на трассу полета со второй космической скоростью — еще меньше, около 0,5% начального веса.

Конструктивные характеристики ракеты служат одним из основных определяющих факторов в осуществлении космических полетов. Не менее важен уровень развития ракетных двигателей. Приобретаемая ракетой скорость в первую очередь определяется энергетическими характеристиками ее двигателя. Основным показателем совершенства и эффективности ракетного двигателя является его удельная тяга (экономичность).

Поэтому необходимо было создать жидкостные ракетные двигатели с очень высокой удельной тягой. При этом требовалось обеспечить надежное охлаждение камеры сгорания я сопла, устойчивость рабочего процесса в двигателях, в частности, решить задачу подавления опасных высокочастотных колебаний в двигателе и т. п.

Необходимо было создать системы автоматического управления полетом ракеты, которая с высокой точностью выдерживала бы заданную траекторию полета, управляя как угловым положением ракеты в пространстве, так и режимом работы двигателя. Система управления должна была обеспечить «выстрел», более точный, чем тот, которым слуга знаменитого барона Мюнхгаузена попал в глаз мухи, находящейся от него за сотни километров. Задача усложнялась еше тем, что «стрелять» надо было с подвижной платформы по подвижной мишени.

Вспомним, например, успешные полеты автоматической межпланетной станции (АМС) серии «Венера». Земля движется по своей орбите со скоростью более 100 000 км/час, а Венера еще быстрее — со скоростью около 130 000 км/час. Аппарат должен осуществить плавный спуск в атмосферу Венеры через 3,5 месяца после запуска. В момент завершения полета Венера находилась от Земли на расстоянии 87 млн. км. А ведь Венера меньше Земли — ее диаметр около 12 200 км. Это исключительно малая мишень для такого расстояния.

Известные всем полеты «Зонда-5», «Зонда-6» и «Зонда-7» потребовали, чтобы аппарат после облета Луны, пройдя расстояние около 400 000 км, вошел в земную атмосферу в пределах узкого «коридора» диаметром порядка 10 км.

Еще более сложной задачей является обеспечение надежной работы всех систем. Система управления при полете аппарата к Венере или Луне представляет собой набор двух-трех десятков различных механизмов и устройств; от каждого зависит успех полета.

Необходима и устойчивая связь с Землей на расстоянии сотен миллионов километров при очень малой мощности бортовых передатчиков.

Несомненно, решение этих проблем, не говоря уже о разработке и создании самих космических аппаратов, потребовало огромных затрат материальных ресурсов, привлечения специалистов всех отраслей науки и техники, проведения теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ в широких масштабах.

Естественно возникает вопрос: зачем нужно завоевывать космическое пространство?

■

ПРОЩЕ ВСЕГО УКАЗАТЬ НА ПРЕИМУЩЕСТВА средств космической техники в тех областях, где их применение экономически более выгодно, а иногда и единственно возможно.

Пример: успешное развитие работ в области космической связи, в частности по передаче программ телевидения и осуществления дальней многоканальной телефонной, фототелевизионной и телеграфной связи через спутники.

Первый спутник связи СССР «Молния-1» был выведен на высокую эллиптическую орбиту 23 апреля 1965 г. Затем было запущено еще несколько искусственных спутников Земли — активных ретрансляторов, и началась их опытная эксплуатация.

С помощью спутников «Молния-1» успешно осуществлялись сеансы дальней радиосвязи и телевидения между центром европейской части СССР и Дальним Востоком, проводился совместный франко-советский эксперимент по передаче цветного телевидения на базе системы «СЕКАМ». В 1967 г. вступила в строй сеть станций «Орбита» — пунктов приема телевизионных программ, передаваемых Центральным телевидением через спутники связи «Молния-1».

Особенность телевидения заключается в том, что передача ведется на УКВ-волнах, которые распространяются прямолинейно подобно лучу прожектора, т. е. только в пределах зоны прямой видимости. Знаменитая Останкинская башня высотой более 500 м обеспечивает прием программ в радиусе всего около 100 км. Ее постройка в густонаселенном районе Московской области оправдана потому, что здесь живут свыше 10 млн. человек. Но строить такие башни на всей территории СССР было бы весьма нерентабельно. Запуск же двух или более спутников типа «Молния-1» на разные орбиты позволит осуществить круглосуточную телевизионную связь практически со всеми, даже самыми отдаленными районами нашей страны.

Сейчас прием телевизионных передач ведется на специальных приемных пунктах «Орбита». Но по мере того как мощность передатчиков на борту спутников возрастет, окажется возможным вести прием на индивидуальные приемные антенны.

Приведем другой пример из области телеграфной или телефонной связи. Подсчитано, что к 1980 г. количество трансатлантических переговоров возрастет настолько, что потребуется проложить дополнительно через Атлантический океан еще 12 кабелей. Это очень дорого. Если же прибегнуть к космическим аппаратам, то один или два спутника связи легко справятся с таким объемом переговоров.

Навигационные спутники уже сейчас оказывают огромные услуги судоходству. Они позволяют определять место корабля в океане с точностью до сотен метров. Еще больше, чем торговые суда, заинтересован в навигационных спутниках рыбопромысловый флот. Рыбаки очень много теряют рыбы оттого, что сдав добычу на промысловую базу, не могут вернуться к месту, где буквально только что взяли богатый улов. Обычные навигационные системы обеспечивают точность выхода в заданный район с ошибкой часто в несколько километров. Приходится долго искать «счастливое» место. Навигационный спутник выведет рыболовный траулер к месту лова с высокой точностью.

Одно из самых значительных достижений прикладной космической техники — метеоспутники. Начиная с 27 апреля 1967 г. в Советском Союзе впервые начала работать экспериментальная метеорологическая система из двух одновременно действующих спутников и наземного комплекса управления, приема, обработки и распространения поступающей из космоса информации.

Метеорологический спутник представляет собой космический аппарат, ориентированный определенным образом в пространстве. Он с помощью специального оборудования позволяет получать изображения облачности, снежного покрова, ледовых полей на освещенной и теневой сторонах Земли, измерять потоки радиации, отраженной и излучаемой системой «Земля — атмосфера». Для наблюдения за облачностью на освещенной стороне Земли используется телевизионная аппаратура. В тени Земли наблюдения осуществляются с помощью инфракрасной аппаратуры, измеряющей уходящее излучение земной поверхности и облаков, величина которого зависит от их температуры.

Полученная таким образом информация о состоянии облачного покрова и некоторых связанных с этим состоянием атмосферных процессах, которые выявляют себя в виде контрастов излучения земной поверхности и облаков в том или ином интервале спектра, с успехом используются синоптиками центров службы погоды.

В настоящее время существуют советские и американские системы метеорологических спутников. Они связаны друг с другом быстродействующими линиями связи и регулярно обмениваются информацией.

Благодаря получаемой из космоса информации вовремя даются штормовые предупреждения торговому и рыболовному флоту. Суда могут обходить опасные зоны. Спутниковая информация позволяет уверенно прогнозировать наступление дождей и снегопадов. Это важно для сельского хозяйства в периоды уборки урожая, осеннего сева, сева озимых.

Регулярные сведения, получаемые со спутников, о границах ледового покрова в Северном Ледовитом океане и их изменениях помогают предсказывать ледовую обстановку на Северном морском пути и, следовательно, лучше планировать операции морских перевозок в Арктических морях.

Уже сейчас есть реальная возможность получать надежные прогнозы погоды на пять-шесть дней вперед. Что это означает? По подсчетам американских ученых, точный прогноз погоды на такой срок даст только по сельскохозяйственному производству и работе транспорта экономию порядка 5 — 6 млрд. долларов в год. Примерно такова же ежегодная стоимость космической программы США.

Можно указать еще некоторые области практического применения космической техники. И все-таки это не главное.

Главное в том, что человечество приобрело новое средство познания окружающего мира, новый инструмент научных исследований. Они могут изменить весь ход человеческой истории.

■

РАКЕТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ ПОЗВОляют доставить измерительные приборы практически в любую область Солнечной системы, на Луну и другие планеты для проведения исследований на месте. Осуществление прямых экспериментов всегда дает однозначные, бесспорные выводы, тогда как пассивное наблюдение позволяет только высказывать предположения.

Космическая техника открывает возможность по-новому поставить изучение нашей планеты и ее ближайших окрестностей. Уже первые спутники позволили определить с большой точностью форму Земли. Такое определение с помощью наземных средств потребовало бы многолетней работы. Огромное значение имеют проводимые с помощью космических аппаратов работы по изучению верхних слоев атмосферы Земли и особенно ее взаимосвязи с деятельностью Солнца.

Верхняя атмосфера включает в себя наиболее близкие к Земле области пространства. Хотя выше 30 км находится менее одного процента массы газа, принадлежащего газовой оболочке Земли, эти области не имеют, пожалуй, равных по разнообразию происходящих в них физико-химических процессов и явлений. Прежде всего они выполняют роль нашей естественной радиационной защиты от проникающих излучений, благодаря чему на Земле возможна жизнь в ее современной форме.

Солнечное коротковолновое излучение определяет состояние ионизации верхней атмосферы и делает возможным дальнюю радиосвязь. Сама ионосфера представляет собой гигантскую естественную лабораторию для изучения процессов, происходящих в плазме при наличии электрических и магнитных полей.

Сложные процессы, происходящие в верхней атмосфере и тесно связанные с деятельностью Солнца, обусловливают существенную динамичность этой среды и вместе с тем могут оказывать влияние на состояние атмосферы у земной поверхности и, следовательно, на формирование погоды и климата на Земле.

Климат Земли определяется малой разницей двух больших величин: энергии, поступающей от Солнца, и энергии, излучаемой Землей в космическое пространство. Излучаемая энергия зависит от химического состава верхних слоев атмосферы. А химический состав, в свою очередь, зависит от коротковолновой части солнечного излучения.

Эти связи между энергией излучения Земли, химическим составом атмосферы и коротковолновым излучением Солниа до сих пор еще не изучили в полном объеме. Для получения данных об этом нужно исследовать энергию, идущую от Солнца во всей области спектра излучения.

Едва ли нас удовлетворило бы знание температуры воздуха у поверхности земли с точностью до 10° С. Между тем для верхней атмосферы неопределенность прогноза температуры составляет пока сотни градусов, и повышение точности можно ожидать, лишь когда систематические запуски спутников и широкая сеть сбора и обработки экспериментальных данных позволит начать планомерное изучение «погоды верхней атмосферы».

Информация о коротковолновом излучении Солнца, которая будет доставлена нам средствами космической техники, позволит построить теорию эволюции климата на земле и предсказывать далеко вперед метеорологическую обстановку, прогнозировать засухи и годы избыточной влажности. Решение этой проблемы принесет человечеству огромные плоды и полностью окупит средства, затрачиваемые на космические исследования.

До начала космических полетов многие даже и не предполагали о существовании вокруг Земли так называемого радиационного поля. Теперь же известны и его структура, и размеры.

Были также вскрыты и изучены физико-химические процессы, которые определяют формирование ионосферы и ее взаимодействия с нейтральным газом.

Существенным результатом явилось и обнаружение потоков мягких так называемых «геоактивных» корпускул. Они имеют важное значение для понимания многих геофизических процессов в околоземном космическом пространстве.

Измерения, выполненные при полетах спутников, космических зондов и аппаратов, направленных к Луне, Венере и Марсу, нарисовали нам величественную картину обтекания магнитосферы Земли порывистым солнечным ветром, который состоит в основном из протонов и электронов, летящих от Солнца со скоростью в несколько сотен километров в секунду. Взаимодействие этого ветра с магнитным полем Земли подобно обтеканию газом тупого тела, движущегося со сверхзвуковй скоростью, когда образуется ударная волна — узкая область повышенной концентрации частиц. Гигантская ударная волна отстоит от нашей планеты примерно на расстоянии 8 — 9 ее радиусов на линии, соединяющей центр Солнца и Земли. Область, охваченная этой волной, вытягивается по направлению от Солнца, образуя как бы след Земли в космическом пространстве. Протяженность хвоста окончательно пока не известна, но, как было установлено при полете лунных спутников, Луна при своем обращении вокруг Земли пересекает его.

Под воздействием порывов солнечного ветра или изменения корпускулярного излучения Солнца меняются границы магнитосферы, населенность частицами радиационного поля, состав и плотность верхней атмосферы, возникают магнитные бури, полярные сияния и связанные с ними нарушения в радиосвязи.

Измерения магнитного поля Земли с помощью искусственных спутников Земли позволили осуществить глобальную съемку земного шара, что имеет исключительно важное научное и практическое значение, в частности для общего описания геомагнитного поля и решения проблемы его происхождения. Данные о «магнитном склонении» широко используются для разведки полезных ископаемых, в судовождении, авиации.

■

С ТЕХ ПОР КАК ГАЛИЛЕЙ ВПЕРВЫЕ НАПРАВИЛ свой небольшой телескоп на Луну, наш вечный спутник усиленно изучается учеными всего мира. Однако даже в начале нынешнего века считалась несбыточной фантазией возможность, когда-либо увидеть обратную сторону этого самого близкого к нам небесного тела. Но всего через два года после запуска первого спутника советская автоматическая станция совершила облет Луны и передала на Землю фотографии ее невидимой стороны. А еще раньше, 2 января 1959 г., советская научная космическая станция «Луна-1» достигла второй космической скорости и вышла за пределы околоземного пространства. Пролетев в непосредственной близости от Луны, на расстоянии 5 — 6 тыс. км от ее поверхности, станция стала первым в мире искусственным спутником Солнца. В последующие годы удалось провести эксперименты по сближению и контакту станции с Луной. Мягкая посадка на Луну автоматических станций открыла пути для изучения таких ее свойств, как структура поверхности, химический и минералогический состав пород. Создание лабораторий вблизи Луны — ее искусственных спутников — позволило провести широкие доследования магнитного поля, метеорной и радиационной обстановки в окололунном пространстве, инфракрасного и гамма-излучения лунных пород. И, наконец, был осуществлен облет Луны с фотографированием ее поверхности и последующим возвращением станции на Землю.

В изучении Луны сейчас можно выделить три взаимосвязанных направления: структура лунных недр и протекающие в них процессы, состав и строение поверхности, история и эволюция Луны.

Эти аспекты исследований применимы с теми или иными особенностями вообще ко всем объектам Солнечной системы, в том числе к планетам Марс и Венера. Что же касается Луны, то особый интерес представляют процессы, которые можно рассматривать как общие для Солнечной системы. Особое значение исследованиям Луны придает тот факт, что древние горные породы и отложения на ее поверхности помогут, как предполагается, составить хронологию событий, относящихся к образованию и развитию планет Земной группы. Геологические процессы, изменяющие поверхность Луны, действуют, вероятно, гораздо медленнее, чем подобные же процессы на Земле. Поэтому часть лунной стратиграфической эволюции отражает раннюю историю Солнечной системы, которая, разумеется, не может быть восстановлена на Земле.

Дело в том, что в результате действия различных видов эррозии все сколько-нибудь заметные «остатки» начальной структуры Земли оказались уничтоженными. Сейчас мы еще слишком мало знаем о ранних стадиях эволюции нашей планеты.

Исследования происхождения Луны позволят прояснить вопрос и об общности истории Луны и Земли.

Есть несколько взглядов на историю происхождения системы Земля — Луна. Согласно одной точке зрения Луиа произошла в результате отрыва от Земли. Эту гипотезу особенно последовательно развивает Джордж Дарвин. Однако сейчас уже накопилось достаточно фактов, чтобы считать этот вариант наименее вероятным.

Согласно другой точке зрения Луна могла быть захвачена Землей. Наконец, третий вариант, который необходимо упомянуть, это независимое образование в непосредственной близости друг от друга Земли и Луны из вещества протопланетного облака. Каждая из этих точек зрения позволяет теоретически получить ряд выводов об особенностях химического состава и структуры лунного вещества, которые могут быть затем проверены в результате космических экспериментов.

Многие научные проблемы и гипотезы могут быть решены путем сравнения Земли с Луной. Пока что еще недостаточно понята, например, химическая эволюция земной коры, усложненная под действием поверхностных вод. В этом отношении Луна может служить примером незавершенной эволюции. Возможно, она представляет собой наилучший объект, позволяющий увидеть, как выглядит «ранняя» кора. Так же много нерешенных проблем и в понимании процессов образования гор, поскольку многие тектонически активные области на Земле покрыты океанами или толстыми осадочными отложениями. А следы тектонической активности на поверхности Луны не маскируются, как мы уже говорили, действием эрозии.

Короче говоря, исследование Луны неразрывно связано с задачами изучения Земли как одной из планет Солнечной системы, истории и эволюции нашей планеты, внутренних, химических и геологических процессов, строения и состава ее недр.

Полученные к настоящему времени с помощью автоматических станций результаты исследования Луны позволили ученым решить многие проблемы, которые на протяжении всей истории астрономии оставались загадочными. Так, с помощью магнитометров, установленных на борту станции «Лу-на-2», удалось провести измерения магнитного поля в непосредственной близости от лунной поверхности — до высоты 55 км. Они показали, что у Луны отсутствует существенное магнитное поле (в пределах погрешности магнитометра — 60 гамм). Было установлено также, что у Луны нет радиационных поясов — результат, согласующийся с предыдущим.

Благодаря фотографированию лунной поверхности из космоса советскими автоматическими станциями остались неизученными менее 5% от общей ее площади. Значение такого глобального обзора велико уже потому, что удалось сделать важные выводы о физических особенностях строения всей поверхности лунного шара, его структуре и физических процессах, приведших к формированию наблюдаемого рельефа. Тем самым появилась возможность определить, хотя бы в первом приближении, место Луны среди других тел Солнечной системы.

Исключительно ценные сведения о природе лунного шара были получены с помощью искусственных спутников Луны. Ранее существовавшие гипотезы предполагали вытянутость ее фигуры в направлении Земли под влиянием постоянно действующих на одно полушарие приливных сил со стороны нашей планеты. Соответственно этому обратное полушарие должно было бы иметь приливной горб по аналогии с приливными явлениями на земном шаре или же по другой гипотезе — понижение относительно сферической поверхности, компенсирующее вытянутость видимого полушария. Однако данные о форме поля тяготения Луны, определенные по движению в нем станции «Луна-10», оказались иными. Измерения четко выявили вытянутость поля тяготения на обратном полушарии. При этом полушарие, обращенное к Земле, мало отклоняется от сферы.

Изучение лунного гравитационного поля было основной целью ИСЛ «Луна-14», запущенного в 1968 г. Однако динамическая фигура дает лишь косвенное представление о форме физической поверхности Луны. В то же время для детального изучения самого гравитационного поля изучения физической природы лунной поверхности, геологических структур и т. д. необходимо знать форму именно физической поверхности. В этом отношении представляет большой интерес фотосъемка Луны, произведенная со станции «Зонд-6» и «Зонд-7».

Большое внимание уделялось изучению с помощью автоматических станций поверхностного слоя Луны. Данные о нем можно получать уже с окололунной орбиты. Дело в том, что содержащиеся в различных породах естественные радиоактивные изотопы, такие, как калий, торий и уран, обусловливают гамма-излучения этих пород. А поскольку содержание радиоактивных элементов в различных породах неодинаково, то по измерениям гамма-излучения можно определить наличие тех или иных пород на значительном расстоянии от поверхности.

Исследования, выполненные «Луной-10» и затем продолженные «Луной-11», показали, что по содержанию радиоактивных элементов к лунным породам ближе всего подходят базальты.

На ИСЛ «Луна-12», кроме аппаратуры для регистрации характеристик окололунного пространства, имелось и фототелевизионное устройство для получения снимков участков поверхности. Такие устройства необходимы для детального изучения лунной поверхности и природы образований на ней, особенно в местах недоступных или неудобных для наблюдений с Земли, а также составления более точных карт.

Но фототелевизионные системы обладают рядом существенных недостатков. Информация, содержащаяся в оригинале фотоизображения, дойдет до Земли в виде снимков невысокого качества: на них меньше деталей и они геометрически искажены. Обзор телевизионного устройства, считывающего на борту изображения, невелик. Поэтому фотографирование приходится вести на узкую пленку либо считывать изображения по частям. В обоих случаях это ограничивает суммарную информативность системы. Если же заснятую в космическом полете фотопленку доставить на Землю и здесь ее обрабатывать, то оригинальные снимки сохранят присущее фотографии информативное богатство. Снимки, проявленные на Земле, имеют и несравненно более высокие измерительные свойства. Они позволяют произвести стереоскопические измерения лунной поверхности с точностью более высокой, чем при использовании фототелевизионных систем. С' помощью точного фотометрирования снимков можно изучать физико-оптические свойства лунных пород и свойства геологических структур. В этом — еще одно большое преимущество съемок лунной поверхности, выполненных станциями «Зонд-6» и «Зонд-7».

В феврале 1966 г. первый земной аппарат мягко опустился на лунную поверхность. Это была советская автоматическая станция «Луна-9». В течение последующих трех дней станция передавала на Землю телевизионные изображения окружающего ландшафта и различную телеметрическую информацию.

В итоге этого эксперимента была отвергнута гипотеза о существовании мощного пылевого покрова на поверхности Луны. Опасения, что лунный корабль погрузится в пылевой слой, отпали. В месте посадки станции лунный грунт оказался достаточно твердым, бугристым, покрытым разбросанными повсюду камнями и кратерами различных размеров — от крохотных лунок до больших образований.

Что касается камней, то ученые предположили, что они имеют лунное происхождение и были выброшены из подповерхностных слоев в момент вулканического извержения или метеоритного удара. Расчеты механических усилий при падении камней позволили сделать дополнительные выводы о прочности поверхностного слоя. Сила удара была такова, что грунт при этом должен был выдерживать давление, которое равняется не менее 2 — 3 кг/см² поверхности.

Целый комплекс исследовании физико-механических свойств поверхностного слоя Луны был проведен автоматической станцией «Луна-13», совершившей мягкую посадку на Луну в декабре 1966 г. На борту станции были установлены штамп-грунтометр, радиационный плотнометр, а также динамограф. Совокупность данных штамп-грунтометра и динамографа показала, что механические свойства поверхностного слоя лунного грунта близки к земным грунтам средней плотности.

С помощью радиационного плотнометра был определен удельный вес верхнего слоя лунного вещества. В месте посадки станции он не превышал 1 г/см³.

Несколько слов о проблеме «человек и автомат» в исследовании Луны, а также планет Солнечной системы.

На начальном этапе исследований, особенно связанных с полетами аппаратов, уходящих от Земли со второй космической скоростью, важно найти наиболее правильные пути решения научных задач и определить наивыгоднейшие технические средства для полета. К ним относятся автоматические аппараты и корабли с экипажами. Несомненно, в будущем в детальном изучении Луны и планет примут участие квалифицированные специалисты — геологи, физики, астрономы, биологи, которые высадятся на их поверхности. Однако на первых этапах полностью автоматические аппараты имеют ряд преимуществ. Они способны нести значительно больше научной аппаратуры, чем обитаемые корабли, где экипаж и системы жизнеобеспечения составляют почти весь полезный вес. Значительно меньше стоимость автоматических станций. А это очень важно, поскольку программа космических исследований требует сравнения многих данных и, следовательно, большого числа запусков.

На основе результатов, полученных с помощью космических зондов, а также путем осуществления мягкой посадки контейнеров с относительно простой научной аппаратурой, а также возвращения аппаратуры на Землю лучше будут изучены проблемы предстоящего исследования планет человеком, составлены представления о технических операциях.

Большие возможности использования автоматических устройств в исследовании космоса были убедительно продемонстрированы советскими специалистами в экспериментах со станциями серии «Венера».

Помимо Луны и астероидов, Венера — самое близкое к нам небесное тело. Она во многом похожа на Землю. Например, масса и размеры у них почти одинаковы. Уже с XVIII века благодаря наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца было известно, что она обладает атмосферой, так же как Земля. Часто эти планеты называли даже близнецами в Солнечной системе. Венера ближе к Солнцу, но благодаря более высокой отражательной способности атмосферы получает примерно столько же тепла, сколько Земля.

Плотная «чадра» облачного слоя окутывает Венеру, полностью скрывая от нас ее поверхность. Поскольку при визуальных наблюдениях в телескоп на видимом диске Венеры ие регистрировались какие-либо отчетливые и длительно сохраняющиеся детали, в течение многих лет не удавалось определить, с какой скоростью вращается планета вокруг своей оси и как расположена эта ось. Многочисленные исследования давали самые различные результаты — от 20 часов до 225 суток. Не было известно даже направление вращения.

Очень мало знали и об атмосфере Венеры. С уверенностью можно было говорить лишь о присутствии в ней большого количества углекислого газа. Из какого вещества состоят ее облака? Было выдвинуто несколько гипотез, однако каждая из них противоречила каким-либо данным наблюдений.

Различны были сведения и о температуре поверхности планеты. Одно время наибольшее распространение получила гипотеза о том, что Венера, быть может, переживает эпоху, соответствующую нашему каменноугольному периоду (около 200 млн. лет назад) с очень теплым климатом и обилием влаги. В тот далекий период эволюции атмосфера Земли была насыщена углекислым газом, но деятельность растений — гигантских хвощей, древовидных папоротников и других — способствовала откачке углекислого газа из атмосферы и насыщению ее кислородом. Высказывались и другие взгляды.

Лишь около десяти лет назад, когда были применены новые методы исследования планет — радиолокация и радиоастрономия, — стало возможным решить многие загадки «утренней звезды». Неожиданным оказалось, что направление вращения Венеры противоположно тому, в каком вращаются Земля и другие планеты Солнечной системы. Еще более поразительно, что период ее осевого вращения точно согласован с относительным орбитальным движением Венеры и Земли. Вращение происходит как раз с такой скоростью, что каждый раз, когда Венера приближается к Земле на минимальное расстояние, она обращена к Земле одной и той же стороной! Здесь, по-видимому, действует эффект приливного взаимодействия между двумя планетами. Такого рода «захват» осевого вращения Венеры может быть скорее всего в том случае, если Венера, как и Земля, имеет жидкое ядро.

Ось вращения оказалась почти перпендикулярной плоскости орбиты; следствием чего является отсутствие на Венере смены времен года. Анализ собственного радиоизлучения Венеры в сантиметровом и дециметровом диапазонах показал, что ее поверхность имеет очень высокую температуру — около 500° С.

Но это почти все, что стало известно ученым в результате косвенных наземных наблюдений. Дальнейшее изучение физики Венеры было невозможно без прямых ракетных методов исследования. Только они могли дать сведения о химическом составе атмосферы, температуре и давлении вблизи поверхности, магнитном поле планеты и о других ее характеристиках.

Первая такая попытка была предпринята в феврале 1961 г., когда с борта тяжелого спутника в направлении планеты стартовала советская автоматическая станция «Венера-1». Станция прошла на расстоянии около 100 тыс. км от Венеры, но связь с ней прервалась.

Затем полет к Венере совершили советские станции «Венера-2» и «Венера-3». Первая из них была выведена на траекторию с такой точностью, что коррекция не потребовалась и станция в соответствии с программой прошла всего в 24 тыс. км от поверхности планеты. Станция «Венера-3» достигла Венеры.

И, конечно, самым примечательным был рейс советской межпланетной станции «Венера-4», которая 18 октября 1967 г. впервые в мире осуществила, плавный спуск в атмосфере планеты.

В результате этого эксперимента были получены сведения о температуре, давлении, плотности атмосферы Венеры и самое главное сделан анализ ее химического состава. Установлено, что в атмосфере планеты в основном преобладает углекислый газ, а содержание азота не превышает нескольких процентов. Это несомненно важнейший результат. При подлете к Венере с помощью аппаратуры, установленной в орбитальном отсеке, обнаружена газовая «корона» планеты, состоящая из атомарного водорода. Подобная корона, но еще более протяженная, имеется и у Земли. Измерения, выполненные магнитометрами станции, показали отсутствие у Венеры заметного магнитного поля. Не был обнаружен и радиационный пояс планеты.

Что же стало возможным сказать о физических условиях на Венере после проведения этого эксперимента?

Совершенно очевидно, что Венера обладает протяженной атмосферой и очень высокой температурой поверхности. Поэтому жизнь даже в той форме, которая имела место на Земле миллионы лет тому назад, там невозможна.

Как могла возникнуть такая высокая температура на планете, во всем остальном очень похожей на Землю? Большинство ученых считает, что причина этого — в гигантском парниковом эффекте. Солнечное излучение, несущее основную долю энергии в видимой части спектра, несмотря на плотный облачный слой, все же проникает до поверхности Венеры, разумеется, в рассеянном виде. Поверхность Венеры нагревается и затем отдает тепло, но уже в виде инфракрасного излучения, которое задерживается толщей атмосферного газа. Такое разогревание привело в конце концов к устойчивому состоянию в атмосфере Венеры, которому и соответствуют столь высокие температуры и давление.

Это, в свою очередь, оказало непосредственное влияние и на ее физико-химические характеристики. Атмосфера любой планеты является по сути дела продуктом дегазации внутренних ее частей, которые были вынесены на поверхность и приняли то или иное фазовое состояние — газ, жидкость, твердое тело. Это состояние зависит обычно от термодинамических условий на планете. Общее количество углекислоты, азота и кислорода на поверхности Венеры и Земли примерно одинаково. Но на Земле углекислота находится преимущественно в связанном состоянии. Это твердые карбонатные породы земной коры. На Венере же благодаря ее термическим условиям большая часть карбонатов должна разлагаться с выделением углекислоты в атмосферу, чем, по-видимому, и объясняется ее высокая плотность.

Анализ полученных материалов дал ученым возможность составить предварительную модель атмосферы планеты. Однако не следует думать, что все на Венере стало для нас понятно. Был сделан значительный, но только первый шаг в познании физических процессов в ее атмосфере. Оставалось много неясного, и ученым предстояло разгадать еще немало тайн этой планеты. Например, не представлялось возможным определенно ответить на вопрос о численных значениях температуры и давления у поверхности планеты. Немного было известно и о природе облаков.

Это требовало постановки новых экспериментов, наблюдений, новых запусков космических аппаратов. Вот почему в Советском Союзе были запущены одна за другой две космические станции «Венера-5» и «Венера-6». Ученые полагали, что информация, переданная ими, позволит заполнить пробел в наших знаниях.

Преодолев примерно за 130 дней полета расстояние около 350 млн. км, межпланетные станции достигли «утренней звезды». Надежная работа всех бортовых систем станции обеспечила выполнение заданной программы полета к Венере и плавного снижения аппаратов в атмосфере планеты. С помощью приборов, установленных на борту, измерялись параметры атмосферы Венеры: температура, давление и химический состав. Радиовысотометр определял высоту аппарата над поверхностью планеты. Бортовой радиокомплекс обеспечил бесперебойную передачу этих данных на Землю.

Автоматические межпланетные станции прекратили работу на уровне, где давление равно 20 — 25 атм, и до поверхности оставалось еще примерно 30 км. Температура на этом уровне около 340° С. В исследованном интервале высот температура возрастает со скоростью 10 град/км — это вертикальный адиабатический градиент, который устанавливается при наличии конвенции в атмосфере. Если он сохраняется вплоть до самой поверхности, то температура ее более 500° С. Есть основания предполагать, однако, что в приповерхностных слоях градиент меньше адиабатического, а, следовательно, температура ниже 500° С. Однако в любом случае она больше 340° С, которые существуют на уровне 25 атм. По барометрической формуле легко вычислить давление у поверхности. В зависимости от предположений о градиенте в приповерхностных слоях и положения среднего уровня поверхности оно может быть от 100 до 200 атм.

В заключение необходимо сказать о магнитосфере и ионосфере Венеры. Магнитометры, установленные на «Венере-4», показали, что Венера практически не обладает магнитным полем — оно по крайней мере в 5000 раз слабее земного. Однако Венера создает возмущения в межпланетном магнитном поле, связанные с солнечным ветром. Она рассекает солнечный ветер, образуя при своем орбитальном движении характерный конус ударной волны. Это взаимодействие имеет место благодаря наличию электрических зарядов в верхнем атмосфере планеты, иными словами, в ионосфере. Из-за того, что ионосфера Венеры не защищена магнитным полем, солнечный ветер прижимает ее к относительно плотным слоям атмосферы. В результате на дневной стороне Венеры образуется узкий ионосферный слой с концентрацией около 10⁶ см^-3 в максимуме. На ночной стороне электронная концентрация меньше.

Полет автоматических станций к планетам Солнечной системы открыл перед человечеством широкие перспективы непосредственного ее изучения. Мы переходим от эпохи теоретических гипотез о происхождении планет к их экспериментальному изучению аппаратами, доставляемыми к планетам или опускаемыми на их поверхность.

■

КАК БЫ НИ БЫЛИ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНЫ ПРЯМЫЕ исследования планет Солнечной системы, не меньшее, а может быть, даже большее значение ракетная техника имеет для познания процессов, которые происходят в дальних окрестностях космоса. Одним из возможных средств такого познания является изучение космических лучей.

Они представляют интерес в основном для двух областей науки — физики частиц высоких энергий и астрофизики. Долгое время до постройки первых ускорителей космические лучи были единственным источником частиц высоких энергий для исследования ядерных процессов и свойств элементарных частиц. Именно при изучении космических лучей были сделаны такие важнейшие открытия в физике элементарных частиц, как обнаружение позитрона, мезонов и некоторых гиперонов.

Астрофизическое направление исследований космических лучей получило свое наибольшее развитие в последние десятилетия. Космические лучи наряду со звездами и межзвездным газом принадлежат к числу важнейших составных элементов Вселенной. Возникая при звездных взрывах — вспышках «Сверхновых», — космические лучи странствуют в галактике в течение миллионов лет и за это время преодолевают огромное расстояние. За свою долгую жизнь они успевают побывать во многих самых отдаленных ее уголках. Изучая космические лучи, ученые получают информацию о процессах, которые там происходят. Могут к нам приходить и частицы внегалактического происхождения. Были также зарегистрированы космические лучи солнечного происхождения. Во время высокой солнечной активности мощные термоядерные процессы на Солнце сопровождаются гигантскими взрывами и выбросами в межпланетное пространство потоков высокоинтенсивных протонов.

Исследование космических лучей солнечного происхождения имеет огромное значение для изучения условий в Солнечной системе и процессов, протекающих на Солнце.

Открытия последних лет позволяют с уверенностью говорить о природе первичных космических лучей. Основную часть их составляют быстрые протоны — ядра атомов водорода. К ним примешаны в небольшом количестве и более тяжелые элементы — ядра гелия, лития, бериллия, бора, а также электроны и позитроны.

Несмотря на то, что частицы космических лучей давно используются для изучения процессов взаимодействия при высоких и сверхвысоких энергиях, до последних лет в большинстве случаев при помощи космических лучей не удавалось получить достаточно точные количественные результаты. Дело в том, что атмосфера Земли является своего рода панцирем для космических лучей. Частицы, которые попадают на поверхность Земли и улавливаются приборами, — это только вторичные продукты взаимодействия первичных космических лучей с атомами атмосферы. Интенсивность их значительно ниже интенсивности первичных частиц и она подвержена сильным изменениям в зависимости от физических условий в атмосфере. Поэтому ученые всегда стремились поднять регистрирующие приборы как можно выше — устанавливали их на вершинах гор, самолетах и шарах-зондах, ближе к границам атмосферы. Советский Союз является пионером проведения исследований космических лучей на борту искусственных спутников Земли.

Большая серия спутников «Космос» запускалась специально для изучения первичных космических лучей, их химического состава, вариаций энергетического спектра в широком диапазоне энергий. На спутниках этой серии были поставлены опыты по использованию сверхпроводимых устройств для исследования космических лучей. Так с помощью сверхпроводящего соленоида, установленного на борту спутника «Космос-213», было получено магнитное поле объемом около полутора литров, напряженностью примерно 20 тыс. эрст. Такое поле уже можно использовать для анализа состава первичных космических лучей, в частности для разделения электронов и позитронов.

На протяжении всей истории изучения космических лучей физики имели возможность убедиться, что с ростом энергии исследуемых частиц открывались новые явления и процессы, о которых ранее ничего не было известно. Это заставляло ученых искать пути изучения частиц космических лучей все более высоких энергий, в миллиарды раз больших, чем удается пока получить на ускорителях заряженных частиц. Напомним, что самый крупный современный ускоритель — Серпуховский — дает частицы с энергией около 70 млрд. эв. В то же время в космическом пространстве встречаются частицы с энергией в миллиарды миллиардов электрон-вольт. Но для изучения ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях необходимы прежде всего установки больших размеров и большого веса, поднятые за пределы атмосферы (чем больше энергия частиц, тем больший вес должен иметь поглотитель).

Такие возможности могли дать только тяжелые искусственные спутники Земли. Первый шаг в этом направлении был сделан в Советском Союзе запуском космических станций серии «Протон» в 1965 — 1966 гг. На этих станциях была установлена уникальная научная аппаратура, способная разделять частицы по их энергиям, отбирать из всех частиц космических лучей только те, которые обладают очень высокими энергиями, измерять энергию, определять природу первичной частицы, изучать характеристики их взаимодействия с атомными ядрами вещества. Впервые в этих исследованиях одним и тем же прибором измерялся энергетический спектр первичных космических лучей в широком, причем наименее изученном энергетическом интервале от 60 млрд. до 200 тыс. млрд. эв. Аппаратура станций была также настроена на регистрацию ядер почти половины встречающихся в природе химических элементов — от водорода до олова.

Первостепенное значение для астрофизики имела регистрация на станциях «Протон» гамма-лучей высоких энергий. В отличие от заряженных частиц первичного космического излучения гамма-кванты не отклоняются магнитными полями, а распространяются от места зарождения практически прямолинейно. Это дает возможность получить информацию как о самих источниках гамма-излучения, которые находятся в далеких галактиках, так и о количестве вещества на пути гамма-квантов.

В результате полета спутников «Протон-1, 2, 3» были получены некоторые весьма интересные результаты. Особо следует отметить измерения ядерного взаимодействия частиц высоких энергий с ядрами элементов. В частности, выяснилось, что с ростом энергии протонов вероятность неупругих взаимодействий частиц с ядрами углерода увеличивается. В области энергий от 100 до 1000 млрд. эв происходит рост на 20%. Если эти данные подтвердятся в последующих экспериментах, то они будут иметь колоссальное значение для теории элементарных частиц.

Спутники «Протон» дали важные сведения о сверхтяжелых ядрах в составе космических лучей. Выполнены также измерения электронов высоких энергий за пределами атмосферы. Во всех трех полетах станциями были зарегистрированы в околоземном космическом пространстве потоки электронов высоких энергий вторичного происхождения, которые оказались неожиданно большими.

В последние три года внимание физиков всего мира приковано к проблеме существования неких частиц с зарядом, составляющим одну треть от заряда электрона — так называемых кварков. В соответствии с гипотезой, высказанной физиками-теоретиками, все сильно взаимодействующие элементарные частицы — нуклоны, мезоны, гипероны — должны быть построены из трех таких фундаментальных частиц. Если кварки действительно существуют, то это означает наличие в природе «элементарных кирпичиков мироздания».

С целью поиска кварков в первичных космических лучак на станции «Протон-3» был установлен очень светосильный прибор для регистрации частиц с дробным электрическим зарядом. Данные обработки частиц полученной информации дали пока неопределенный результат.

Исследования частиц космических лучей сверхвысоких энергий были продолжены на космической станции «Протон-4», запущенной в ноябре 1968 г. «Протон-4» отличается от своих предшественников прежде всего большим весом - около 17 т. Это позволило разместить здесь значительно больше научной аппаратуры. На первых трех «Протонах» использовались одинаковые по устройству приборы. Для «Протона-4» была разработана более сложная, принципиально новая установка. Она дает возможность расширить диапазон исследований первичного космического излучения по их зарядовому составу, энергетическому спектру и характеристикам ядерного взаимодействия. Излучение частиц здесь продвигается в область энергий, в десятки раз больших, чем те, которые исследовались на предыдущих станциях. Использование на станции «Протон-4» детекторов большой площади позволяет рассчитывать и на более полную и точную информацию о зарядовом составе космического излучения.

Таким образом, научные задачи, решаемые на автоматической станции «Протон-4», являются не только продолжением, но и значительным развитием тех задач, которые решались на космических станциях «Протон-1, 2, 3». Нет сомнения, что этот эксперимент внесет существенный вклад в изучение космических лучей.

■

АСТРОНОМИЯ, НАВЕРНОЕ, ДРЕВНЕЙШАЯ ИЗ НАУК. В истории человеческой цивилизации она всегда оказывала большое влияние на развитие мировоззрения, одновременно удовлетворяя ряд практических нужд человека — навигацию, службу времени и т. д. Изучение Вселенной астрономическими методами расширило опытную базу механики, физики, химии.

Исключительно велика техническая оснащенность современной астрономии. Здесь и параболические рефлекторы с диаметром зеркала до 6 м, и специальные башенные солнечные телескопы до 76 м в поперечнике, и радиоинтерферометры с антенными полями, разбросанными на площади в несколько квадратных километров. Но все развитие наземных средств наблюдения от глаза человека и первого телескопа Галилея до современных 5 — 6-метровых телескопов увеличили способность различать детали на наблюдаемом объекте всего в 60 — 100 раз. Дальнейшее увеличение невозможно из-за влияния атмосферы. Поэтому астрономы всегда мечтали о внеатмосферной обсерватории. Установка телескопа, скажем, на Луне позволит различать на поверхности планет много мелких деталей, в частности, например, понять природу «каналов» Марса. Исчезнут все помехи, связанные с атмосферой, движением воздушных масс, капризами погоды.

Как известно, земная атмосфера «прозрачна» только для очень узкого участка спектра световых волн, которые приходят к нам из Вселенной. Поэтому с поверхности Земли невозможно наблюдать область спектра электромагнитных волн короче 3000 A. Они поглощаются в толще воздушной оболочки. В этом — еще одна слабость классической астрономии.

Между тем именно ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны излучений чрезвычайно интересуют астрономов, изучающих Солнце и горячие (молодые) звезды, атмосферу Земли, межпланетную, межзвездную и межгалактическую среду. Сегодня происходит как бы второе рождение астрономии. Благодаря развитию космической техники возникли совсем новые разделы этой древней науки, например, рентгеновская астрономия и гамма-спектроскопия. Спутники и ракеты преобразили облик астрономии.

В Советском Союзе был запущен специальный астрономический спутник. Установленные на борту телескопы могли вести наблюдения в диапазоне волн от видимой до ультрафиолетовой части спектра. Имелся телескоп для регистрации рентгеновского излучения, приходящего из глубин галактики. Два фотометра предназначались для наблюдения солнечного ультрафиолетового излучения в атмосфере Земли.

Что дадут эти исследования?

Звездное небо все еще таит много загадок. Ученые, например, до сих пор не могут выяснить природу источников рентгеновского излучения, обнаруженного около 10 лет назад. В настоящее время известно около полусотни таких источников, подавляющее большинство которых пока не отождествлено ни с какими известными оптическими объектами. Первоначально предполагалось, что эти источники — нейтронные звезды — объекты с фантастическими свойствами. Радиус их составляет несколько километров, а масса примерно равна массе Солнца. Это соответствовало бы средней плотности в 100 тыс. т на 1 мм³. Температура поверхности звезды около десятка миллионов градусов. Однако до сих пор это заманчивое для теоретиков предположение не подтверждается, хотя нельзя его и полностью отвергнуть. Поднятые в космос телескопы рано или поздно скажут, кто прав.

Изучение межзвездного газа с помощью спектроскопических наблюдений в области ультрафиолетовых лучей позволит, по-видимому, сделать первые экспериментальные выводы о плотности его между галактиками. А поскольку в нем, как предполагается, сосредоточена основная масса вещества Вселенной, то тем самым станет возможным предсказать ее будущее. Сейчас галактики и скопления галактик удаляются друг от друга с огромной скоростью — Вселенная расширяется. Но будет ли процесс расширения бесконечен или он прекратится и последует затем сжатие — зависит именно от плотности межгалактического газа. Если она окажется достаточно велика — более 10 атомов на 1 м³, — то силы тяготения остановят расширение нашего участка Вселенной примерно через несколько сотен миллиардов лет и начнется сжатие, которое в конечном итоге приведет к «схлопыванию» его в точку. При меньшей плотности вещества расширение будет продолжаться неограниченно долго.

Следует сказать, что успехи в области внеатмосферной астрономии пока еще невелики. Существует целый ряд технических трудностей, например, связанных с необходимостью точного слежения за наблюдаемым объектом и точной ориентацией космического аппарата. Но эти трудности будут преодолены. Результаты, которые ученые надеются получить уже в ближайшем будущем с помощью внеатмосферной астрономии, будут важным вкладом в общую сокровищницу человеческих знаний. Они могут коренным образом изменить наши взгляды на возникновение и эволюцию Земли.

■

12 АПРЕЛЯ 1961 Г. ЛЕТЧИК-КОСМОНАВТ Ю. ГАГАРИН совершил первый в мире орбитальный полет. Пять последующих запусков кораблей «Восток» было осуществлено в 1961 — 1963 гг. Характерная черта всех этих полетов — выполнение в ходе каждого из них какой-то новой задачи. Благодаря такому подходу за относительно короткий срок было решено большое количество вопросов, касающихся пребывания человека в космосе.

Научно-исследовательские возможности космических полетов особенно расширились после создания советскими учеными многоместного космического корабля «Восход». Полеты космонавтов В. Комарова, Б. Егорова и К. Феоктистова вполне логично рассматривать как прообраз космических экспедиций с учеными в числе членов экипажа.

Качественно новым этапом явился и запуск второго многоместного корабля «Восход-2». В полете космонавт А. Леонов впервые совершил выход в открытый космос. Достижение экипажа «Восход-2» — важнейший шаг на пути освоения космоса. Для того чтобы успешно осуществлять все необходимые операции, связанные со стыковкой и сборкой научных станций на орбите, человек должен покинуть корабль, свободно перемещаться в космическом пространстве и производить различные работы.

Основной итог всех этих полетов прежде всего в том, что ученые и конструкторы смогли достаточно надежно проверить возможность многосуточных орбитальных рейсов человека. Было доказано, что человек может жить и работать в космосе, совершать межпланетные путешествия.

В то время как в космосе еще летали корабли «Восход», советские ученые и конструкторы начали работать над осуществлением новой космической программы полетов пилотируемых кораблей «Союз». Если «Восток» и «Восход» были кораблями, выполнявшими определенный круг научных, технических и главным образом экспериментально-исследовательских задач, то новые корабли должны были иметь многоцелевые назначения и служить основой орбитальных станций.

Облик орбитальных пилотируемых станций будущего только начинает вырисовываться в расчетах и проектах конструкторов. Трудно даже перечислить все возможные области применения лабораторий в космосе. Для примера рассмотрим некоторые наиболее характерные проблемы, которые могут решаться с их помощью.

Можно представить себе огромную эффективность съемки, выполненной в глобальном масштабе из космоса. Область использования полученной при этом информации практически ничем не ограничена. По «космическим» фотографиям можно будет научно обосновывать начало сева по срокам и территориям, оценивать степень созревания сельскохозяйственных культур, своевременно выявлять площади, зараженные вредителями, давать прогноз урожая, распределять сельскохозяйственную технику, транспорт. Станет возможным оценивать состояние пастбищ и прогнозировать будущий урожай кормовых культур. И это в масштабе всей страны.

С орбиты можно исследовать водные ресурсы Земли. На фотографиях отчетливо выделяются снеговые и ледовые покрытия. Определение соотношения заснеженных территорий и непокрытых снегом представляет особый интерес для прогноза паводков.

Снимки дают возможность определить заливаемые водой поймы и дельты рек, русла и крупные водоемы с проточной и застойной водой. Анализ снимков позволяет установить и область выхода подземных вод на поверхность, засоленность почв, эрозию. Созданная на базе орбитальных станций всемирная гидрологическая служба дает возможность получить исчерпывающее представление о водных ресурсах нашей планеты и выработать научные рекомендации их расходования. Это особенно важно, поскольку уже сейчас в некоторых странах ощущается нехватка воды. Человечество стоит перед грозной опасностью хронического водного голода.

Космическая информация окажет неоценимую помощь и в исследовании и использовании богатств морей и океанов. Поиск скоплений рыбы разведочными судами очень труден. В какой-то степени тут помогает авиация. Но радиус действия ее ограничен. А промысел рыбы все больше перемещается из прибрежных районов в открытые океаны. Сведения, полученные с орбит Земли, помогут уточнять течения, составлять карты поверхностной температуры морей и океанов, оценивать волнение. Окраска воды во многом зависит от скопления в ней планктона. А там, где много планктона, нужно искать косяки рыбы.

Космическое фотографирование позволит значительно улучшить использование лесных ресурсов страны. Просматривая земную поверхность с больших высот, орбитальные станции смогут предупреждать о начавшихся лесных пожарах. Они без труда обнаружат также территории леса, пораженные различными заболеваниями.

Космические лаборатории окажут неоценимую услугу и в изучении земной коры, неоднородности, ее массы. Обследования гравитационных и магнитных аномалий поможет открыть новые залежи полезных ископаемых. Кроме того, их месторождения часто причинно связаны со многими земными структурами. Иногда эти структуры прослеживаются на тысячи километров, и «уловить» их даже с самолета невозможно. Они фиксируются лишь из космоса. На фотографиях, полученных с орбиты, различаются практически все типы рельефа, многие его формы. Виден даже подводный рельеф. Такого рода данные нужны и для построения топографических карт, особенно труднодоступных горных районов.

Орбитальные станции позволят быстро и без больших затрат с высокой точностью устанавливать географические координаты весьма удаленных пунктов, уточнять положение объектов на аэрофотоснимках, определять координаты островов, рифов, мелей и т. д. Обозревая огромные участки, они помогут существенно ускорить картографирование земного шара. А это очень важно, поскольку до сих пор почти половина территории нашей планеты (по данным ЮНЕСКО, около 40%) нуждается в картировании.

Таким образом, «спектр геофизических профессий» орбитальных станций, т. е. связанных с изучением Земли, может быть очень обширным. Следует также учитывать, что при изучении природных ресурсов планеты весьма важен сознательный выбор объектов исследования и проведение многократных наблюдений. А это возможно лишь при использовании обитаемых орбитальных лабораторий. По существу это идеальное решение проблемы наиболее рационального использования дорогостоящей аппаратуры. Станция частично будет работать на автоматическом режиме. Причем на ней можно менять оборудование, расширять ее путем добавления новых отсеков. Космонавты же смогут самым эффективным образом осуществлять контроль за выполнением научных программ автоматическими приборами, вносить в них необходимые изменения, производить ремонт или выполнять другие технические задачи. Непосредственное участие человека в экспериментах дает возможность выбрать и наиболее интересные объекты для измерений, повысить их точность, достоверность и надежность.

Орбитальные станции позволят также проводить планомерные исследования характеристик околоземного пространства, ближнего и дальнего космоса. Прежде всего представляется возможным более обстоятельно изучить облачную систему циклонов, атмосферных фронтов различных воздушных масс, изменение облачности в процессе эволюции и перемещения этих объектов. Накопленный опыт поможет в дальнейшем понять принцип образования циклонов и даже в какой-то степени воздействовать на погоду, менять ее по своему усмотрению.

Космические орбитальные лаборатории дадут возможность организовать систематические исследования верхней атмосферы, получить постоянно изменяющуюся картину распределения температур и давлений в ее слоях, а также химического состава газа на различных высотах. Будут продолжены и исследования ионосферы.

Весьма возможно, что уже в ближайшее время на околоземных орбитальных станциях будут созданы уникальные астрономические и радиоастрономические обсерватории.

В космосе появятся также биологические лаборатории. Биологи «выйдут к Солнцу», энергия которого, излучаемая к Земле, на девять десятых отражается или поглощается ее атмосферой. Проникнув в космос, они смогут провести широкие и фундаментальные медицинские исследования организмов людей и животных в условиях длительного пребывания в невесомости и космической среде. В частности, они получат возможность изучить вопросы, связанные с приспособляемостью человека к тем условиям космического полета, которые нельзя устранить, поставить опыты по определению генетических последствий полета.

Не менее интересна проблема существования жизни вне Земли. Ее разрешению, возможно, помогут исследования микробного содержания верхних слоев атмосферы, химический анализ метеоров. Есть возможность применить космические лаборатории для разработки принципиально новой технологии многих отраслей промышленного производства.

Так, в условиях невесомости практически исключается явление передачи тепла свободной конвекцией. Это, по всей вероятности, даст возможность получать такие материалы и сплавы, производство которых в условиях земного тяготения просто невозможно. Электростатические поля, капиллярные силы и силы поверхностного натяжения могут стать инструментами обработки литья в космосе. Огромные перспективы откроются перед оптической промышленностью, в частности в производстве больших линз и зеркал высокого качества, что особенно важно для астрономов.

Однако несмотря на эти преимущества, речь прежде всего должна идти не об использовании естественных космических процессов и явлений, а об их изучении. Более глубокое изучение космических явлений могло бы привести к более успешному моделированию их на Земле и затем внедрению в производство.

Орбитальные станции необходимы и как промежуточный этап, как стартовая площадка для полета к планетам Солнечной системы. Идею эту в свое время высказал К. Э. Циолковский. Старт с промежуточной орбиты, начиная с 1961 г., уже неоднократно использовался для запуска автоматических станций к Венере, Марсу, Луне. При этом, однако, космический аппарат выводился на околоземную орбиту в готовом, собранном виде.

По мере усложнения программы при каждом новом полете вес аппарата, естественно, будет увеличиваться. Потребуются и более грузоподъемные носители для запуска таких межпланетных кораблей. Но без конца увеличивать мощность ракет неэкономично, да и невозможно. Поэтому крупные космические аппараты будут, по-видимому, собираться на околоземной орбите из блоков, доставленных отдельными ракетами-носителями небольшой мощности.

■

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА ПРИОБРЕТАЕТ все большее значение в познании окружающего мира, в повседневной жизни людей. Но космические исследования — это не только новый этап в изучении Вселенной. Это эпоха в развитии науки вообще. Космические исследования обогащают науку новыми данными о физических условиях окружающего пространства, вызывают к жизни новые научные направления, содействуют развитию самых различных отраслей знания. На наших глазах произошло рождение и становление таких наук, как космическая физика, космическая биология и медицина и другие.

Необходимая предпосылка для прорыва в космос — высокий уровень науки и промышленности. В своем развитии космонавтика опирается на достижения радиоэлектроники, двигателестроения, машиностроения, металлургии, химии новых металлов. В то же время сама организация иселедований космоса, решение комплекса задач, связанных с этими исследованиями, оказывают и будут в дальнейшем оказывать существенное влияние на общий уровень техники, стимулируя ее развитие. Например, одной из важнейших задач, поставленных перед промышленностью, было создание новых материалов, выдерживающих сверхнизкие и сверхвысокие температуры, устойчивых к переменным нагрузкам, вибрациям, резкой смене напряжений. Такие материалы были созданы и нашли широкое применение в областях, связанных с плазменными процессами, например, при разработке МГД-генераторов.

Ограничение веса и габаритов приборов — необходимое условие успешного проведения исследований в космосе — оказало существенное влияние на прогресс в области микроминиатюризации технических средств вообще.

В не меньшей мере, чем другие отрасли науки и техники, обязаны исследованиям космоса медицина и биология. Врачи получили в свое распоряжение аппаратуру и приборы, о которых не могли раньше и мечтать. Так, только усовершенствование телеконтроля за состоянием организма космонавтов во время полета привело к развитию диагностики болезней на расстоянии.

Решение задач, связанных с проникновением в глубины космоса, ускорило совершенствование систем автоматического управления, радиотелевизионной аппаратуры, быстродействующих электронных машин.

Космонавтика ускорила развитие и кибернетики; без кибернетических устройств она вообще была бы невозможна.

Существует мнение, что и сами ракетные системы могут оказаться полезными для хозяйственных целей. Навсегда вошел в историю героический подвиг Юрия Гагарина, осуществившего первый полет в космос. Перед человечеством открылись новые грандиозные перспективы быстрых земных сообщений. Как известно, в последние десятилетия авиация развивалась в направлении неуклонного возрастания скорости и высоты полета. Это имело громадное значение для улучшения воздушных сообщений. Сейчас реактивные пассажирские самолеты — один из самых быстрых, удобных и надежных видов транспорта. Однако ракеты открывают еше большие возможности увеличения скорости перелетов. Конечно, эта техника придет не сразу и не сразу станет доступной, удобной и надежной. Для этого еще потребуется очень много труда ученых, конструкторов и рабочих.

Основные трудности возникают в связи с перегрузками, которые должны испытать пассажиры во время подъема и старта. Но в этом направлении уже достигнуты некоторые успехи.

Первые космонавты летали на кораблях, у которых большая часть громадной скорости гасилась благодаря торможению в плотных слоях атмосферы. Им пришлось испытать большие перегрузки. Такая система приземления, конечно, не может быть применена для регулярного пассажирского сообщения.

Во время полета летчика-космонавта Г. Берегового спуск производился уже с использованием аэродинамического качества, в результате чего перегрузки были меньше, чем у первых космонавтов.

Есть возможность создания аппаратов, где торможение будет осуществляться двигателями по заданной программе, не допускающей больших перегрузок. Корабль, снизивший скорость до околозвуковой, может перейти затем на режим планирования или полета, подобного вертолетному, и сесть на малую площадку вблизи большого населенного пункта или даже в самом городе.

Неудобства создает шум во время старта. Поэтому стартовые площадки придется делать вдали от городов, а доставлять пассажиров на них будут, например, вертолеты. В качестве одного из вариантов старта можно представить себе и большую вертикально взлетающую площадку с воздушными двигателями, задача которой поднять корабль на достаточную высоту, чтобы можно было включить ракетные двигатели без всяких опасений.

Пока все это кажется фантазией. Но ракетное сообщение может стать реальностью.

■

НЕМНОГИМ БОЛЕЕ ДЕСЯТИ ЛЕТ ОТДЕЛЯЮТ НАС от запуска первого искусственного спутника Земли. Но за это короткое время проделана многообразная и сложная работа. Неизмеримо расширились горизонты нашего познания. Тысячелетиями человек был привязан к Земле, и только Земля и самый нижний слой ее атмосферы были объектом его непосредственного изучения. Сведения о космическом пространстве человек получал на основе косвенных наземных наблюлений.

Лишь с применением ракетной техники стал возможен непосредственный контакт со Вселенной. Благодаря полету спутников и автоматических станций ученые получили богатейший экспериментальный материал, который дал ключ к расшифровке многолетних наблюдений ионосферы, магнитного поля Земли, полярных сияний и других физических процессов как в околоземном, так и в межпланетном пространстве. Стали понятными явления, которые ранее не могли найти объяснения. Так, экспериментальный материал по космическому излучению, полученный с помощью ракет и спутников, во много раз превосходит все то, что стало известно ученым за предшествующие 50 лет его усиленного изучения.

На наших глазах свершаются великие научные и технические открытия, связанные с исследованиями Луны и планет Солнечной системы, изучением околосолнечного пространства, поисками внеземной жизни. Впервые ученые смогли выполнить прямые измерения физико-химических характеристик атмосферы планеты, удаленной от нас на сотни миллионов километров.

С каждым годом благодаря успехам ракетно-космической техники физика космического пространства получает все новые возможности для своего развития. Более разнообразными становятся орбиты спутников. Научная аппаратура доставляется в новые, ранее недосягаемые районы космоса. Измерения проводятся одновременно на нескольких аппаратам, а сами они в процессе полета могут менять орбиту как по высоте, так и наклонению.

Возникновение теории информации позволило по-новому подойти к проблемам повышения эффективности и надежности космической связи. Применение положений этой теории к построению конкретных систем передачи результатов измерений, а также успеха в развитии радиоэлектроники и приборостроения дает возможность передавать большое количество информации с космических объектов, удаленных на сотни миллионов километров.

Вместе с тем, несмотря на размах исследований по космической физике особенно за последние годы, уже нельзя удовлетвориться масштабами ведущихся работ. Ощущается необходимость в повышении качества экспериментов, в постановке комплексных опытов, в углубленном их анализе.

В настоящее время можно с уверенностью утверждать, что в верхней атмосфере происходит интенсивная циркуляция и, следовательно, существуют стимулирующие ее процессы. Однако пока еще недостаточно ясна схема общепланетарной циркуляции, ее зональная ячейковая структура с вертикальными восходящими и нисходящими потоками. Такие же детали существенны для очель многих геофизических процессов и требуют своего выяснения.

Учитывая, что структурные параметры атмосферы Земли подвержены значительным вариациям в зависимости от фазы цикла активности Солнца, сезона, времени суток и т. д., необходимы систематические запуски геофизических ракет и спутников, предназначенных для изучения атмосферы.

Одной из важнейших задач исследований ионосферы является продолжение экспериментов на больших расстояниях от поверхности Земли с целью получения высотных зависимостей измеряемых величин. Определенное значение имеет при этом исследование области перехода атмосферы Земли в межпланетную среду. Изучение периферийной области ионосферы представляет интерес и для космонавтики. При приближении к Земле обитаемых межпланетных кораблей, по-видимому, желательно будет ориентировать их (в совокупности с ориентацией по магнитному полю) по вектору скорости. Весьма перспективными датчиками подобной ориентации являются устройства, регистрирующие ионный ток, величина которого зависит от ориентации входного отверстия прибора относительно вектора скорости космического аппарата. Изучение периферийной области ионосферы позволит определить размеры зоны, окружающей Землю, в которой возможна ориентация космического корабля по ионным датчикам.

Исследования ионосферы необходимо осуществлять с применением разнообразных методов измерений. На одном объекте должны устанавливаться как приборы зондового типа (масс-спектрометры, электронные индикаторы, плазменные ловушки), так и радиопередатчики, которые излучают когерентные волны. Это дает возможность сравнивать между собой полученные результаты.

Далеки от завершения исследования многочисленных механизмов взаимодействия корпускулярных потоков с земной магнитосферой и атмосферой. Дело в том, что большинство современных сведений о корпускулярных вторжениях и геомагнитных возмущениях получены все же не при помощи ракет и спутников, а путем многочисленных наблюдений наземными средствами.

Жители высоких широт довольно часто могут наблюдать фантастические зрелища — полярные сияния. Было установлено, что при этом происходят громадное выделение энергии, разогрев и вздутие верхних слоев атмосферы, разрушается нормальная структура ионосферы, возникают магнитные бури. Изучение полярных сияний оказалось важнейшим этапом в освоении околоземного космического пространства. В этом грандиозном геофизическом явлении можно наглядно наблюдать поведение плазмы в магнитном поле в таких масштабах, которые полностью исключаются в лабораторных условиях.

Несмотря на это, спутники и ракеты не были пока достаточно эффективно использованы при исследовании полярных сияний. Основная трудность в использовании спутников и ракет кроется в их слишком быстром прохождении через зону сияния. Поперечник светящихся образований иногда не превышает сотни метров. Кроме того, они весьма подвижны и наиболее мощное корпускулярное вторжение может оказаться вне орбиты спутника. Поэтому здесь также очень важно проведение комплексных исследований — сочетание ракетных и спутниковых измерений с наземными наблюдениями. Такой комплексный и многоцелевой эксперимент впервые проводился с помощью спутника «Космос-216» с одновременными измерениями на Земле.

Прямые измерения энергии и интенсивности мягких корпускул, кроме очевидной их важности для геофизических исследований, представляют большую ценность с точки зрения выяснения радиационной опасности и выяснения поверхностных доз облучения внешних элементов конструкции космических аппаратов. При больших мощностях облучения возможны необратимые изменения красок и покрытий, потемнение объективов, интенсивное свечение поверхностей, в частности оптических элементов, нарушение работы полупроводниковых приборов.

Космические лучи вносят существенный вклад в энергетический баланс межзвездного пространства и принадлежат к числу важнейших составных элементов Вселенной. Поэтому их изучение, выяснение источников происхождения, ускорения до огромных энергий и изменения состава при движении в космическом пространстве крайне важны с точки зрения познания мира. Решение этих вопросов связывается прежде всего с расширением опытов по исследованию обнаруженного в последнее время галактического гамма-излучения. Полученная при этом информация будет незаменимой.

Представляют также интерес поиски быстрых антипротонов, которые должны образовываться среди прочих частиц при взаимодействии космических лучей с межзведным веществом. Создание в последние годы сверхпроводящих магнитов и успешные испытания сверхпроводящих систем в космическом полете на спутниках серии «Космос» позволяют говорить о разработке магнитного анализатора для проведения такого эксперимента на борту космического аппарата. Прибор даст возможность не только разделять частицы по знаку заряда — протоны и антипротоны, электроны и позитроны, но и производить анализ по массам и решать другие вопросы, связанные с составом космических лучей.

Дополнительные возможности для более детального изучения условий в межпланетном (а в ряде случаев и межзвездном) пространстве, а также процессов, приводящих к ускорению заряженных частиц на Солнце и испусканию корпускулярных потоков, даст одновременная регистрация общей компоненты космических лучей и отдельных ее составляющих (различных групп ядер). Наилучшую информацию о вариациях первичного потока космических лучей дадут приборы, установленные на долгоживущем спутнике, удаленном на большое расстояние от Земли, спутнике с полярной орбитой или на Луне, где отсутствие магнитного поля позволит проводить исследования энергетического спектра космических лучей, начиная с самых низких энергий.

Что касается рентгеновского излучения спокойного Солнца, то можно считать, что главные черты его как с экспериментальной, так и с теоретической стороны в основном достаточно выяснены. Необходимо лишь дальнейшее накопление экспериментального материала и уточнение отдельных вопросов.

В отношении же рентгеновского излучения Солнца во время вспышек положение иное. Здесь требуется как развитие общей теории вспышек, так и привлечение более тонких методов экспериментальных ракетных и спутниковых исследований. В частности, для разделения «тепловых» и «нетепловых» вспышек необходимо изучение линейного рентгеновского спектра короны и поляризации рентгеновского излучения во время вспышек, а также совместное изучение во время вспышек рентгеновского и корпускулярного излучений Солнца. Эти исследования имеют определенное значение и для решения вопроса о радиационной безопасности космических полетов.

Как известно, возможность радиационного поражения связывается в основном именно с излучением, которое генерируется при крупных вспышках. Поглощенные дозы радиации, вызываемые вспышками, могут достигать нескольких тысяч рад при малой защите и даже при защите 3 — 4 г/см² вещества (конструкция корабля «Восток») несколько сотен рад.

До последнего времени все полеты советских и американских космонавтов проходили в условиях, благоприятных в отношении радиации солнечных вспышек ввиду малой высоты полета, где сказывается защитное действие атмосферы и магнитного поля Земли. Вероятность радиационного облучения уменьшилась также в силу кратковременности полетов и возможности их досрочного окончания при повышении солнечной активности и приближения вспышек.

При выходе за пределы магнитного поля Земли и полетах к Луне и планетам Солнечной системы эти благоприятные факторы не существуют. Становится актуальной разработка методов и средств, обеспечивающих радиационную .безопасность при таких полетах. Она должна решиться комплексно — созданием системы, предусматривающей использование общей защиты обитаемых отсеков, радиационного убежища, местной защиты космонавтов, химических профилактических средств и установлением закономерностей появления радиационно-опасных вспышек с целью их прогнозирования.

Одной из задач исследований является подробное изучение энергетического и зарядового спектров излучений генерируемых при солнечных вспышках. Знание спектра позволит точнее определить возможные дозы облучения космонавтов внутри корабля и выработать требования, предъявляемые к радиационной защите экипажа.

Не менее важно изучение характера временного развития солнечных вспышек и связанных с ними корпускулярных потоков — распространение генерируемых частиц в пространстве Солнце — Земля. Необходимо также установить взаимосвязь между характером корпускулярных излучений радиационно-опасных вспышек и различными гелиофизическими характеристиками, наблюдаемыми в моменты, предшествуюющие вспышкам.

Решение всех этих задач требует осуществления разнообразных экспериментов на искусственных спутниках Земли и Луны, автоматических межпланетных станциях в сочетании с наземными наблюдениями.

Будут продолжаться исследования Луны, Венеры, Марса с помощью автоматических станций. Изучение Луны наиболее важно, поскольку после Земли она — относительно крупный и интересный объект Солнечной системы. Вследствие близости к нам Луны можно детально исследовать с меньшими затратами, чем любую другую планету Солнечной системы.

Исследования Венеры и Марса имеют большое значение в первую очередь для понимания происхождения и эволюции Солнечной системы вообще и Земли в частности. Изучение Марса представляет интерес и с точки зрения биологической. Именно на этой планете наиболее вероятно обнаружение хотя бы элементарных форм жизни.

Перспективы космических исследований связаны с изучением не только небесных тел Солнечной системы, но и межпланетной среды, потоков солнечной плазмы в околоземном и межпланетном пространстве. Изучение протекающих там процессов крайне необходимо для выяснения солнечно-земных связей и определения воздействия Солнца на Землю.

Проведенные в последние годы эксперименты свидетельствуют о существовании в межпланетном пространстве магнитных полей солнечного происхождения. Хотя они и чрезвычайно слабы — их напряженность в десятки тысяч раз ниже напряженности поля на Земле — роль их в передаче взаимодействия как в самой межпланетной среде, так и между потоками солнечной плазмы и планетами Солнечной системы огромна.

Само собой разумеется, что детальное изучение межпланетной среды и протекающих там процессов может быть выполнено только путем прямых измерений с помощью аппаратуры, установленной на космических аппаратах.

■

ТРУДНО ПРЕДУГАДАТЬ ВСЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СТОЛЬ быстрого развития науки и техники в области познания мира в деле его переустройства. Может быть, изучив Солнце, мы научимся управлять термоядерной реакцией на Земле — нет предела силам человеческого разума и энергии. Когда мы до конца познаем взаимодействие атмосфер планет с Солнцем, нам станут доступными и пути воздействия, могущие изменить температуру поверхности, состав атмосферы.

Уже теперь мы можем говорить об изменении климата на Земле. Можно, например, создать вокруг Земли пояс из мельчайшей металлической пыли. За счет дополнительного рассеяния этой пыли солнечной энергией увеличится приток тепла к Земле. Изменится тепловой баланс планеты, и это сильно изменит климат Земли. Нужно ли это делать на Земле? Не знаю, но на Марсе, может быть, стоит попробовать.

Прошло только 12 лет со времени первого эксперимента, открывшего человеку путь в космос. Конечно, этому предшествовала большая работа, но условно мы считаем началом космической эры 4 октября 1957 г. Всего 8 лет прошло со дня полета первого человека в космическое пространство. Это очень мало по сравнению с историей человечества. Но за это короткое время человек обрел руки, способные протянуться на миллионы километров, и быстро учится работать этими руками. Обрел человек и новые глаза, способные видеть то, что веками было скрыто от него, обрел и новую идею, способную объединить мысли людей всей Земли.

Человечество вступило в новую блестящую эру своего развития! Разумный человек выходит из своей колыбели и вступает во владение всей Солнечной системой.

Новые успехи в космосе

■

СКОЛЬКО УЖЕ РАЗ, НАЧИНАЯ С ЗАПУСКА ПЕРВОГО искусственного спутника Земли, радиостанции всего мира на полуслове прерывают свои передачи и как новость номер один передают сообщения об очередной победе человеческого разума, о новом этапе покорения Вселенной. В эфир идут экстренные телеграммы с пометкой «молния», передают внеочередную информацию телеграфные агентства, газеты выходят с крупными заголовками на первых полосах.

Вспомним бурные отклики всех стран и народов земного шара на такие события, как создание все новых и новых более совершенных искусственных спутников Земли, первый полет в космос человека — советского гражданина Юрия Гагарина, последующие полеты космических кораблей, выход в открытый космос Алексея Леонова, создание первой искусственной планеты Солнечной системы, фотографирование невидимой с Земли стороны Луны, мягкая посадка на лунную поверхность советских автоматических станций, облет вокруг нашего вечного спутника с фотографированием его поверхности и последующей доставкой фотопленки на Землю, измерения, выполненные непосредственно в глубине атмосферы планеты Венера, и многие другие последовательные шаги СССР в покорении космоса.

Когда эта брошюра находилась уже в производстве, всеобщее внимание было приковано к новому важному эксперименту, осуществленному Советским Союзом, — полету космических кораблей «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» с семеркой отважных космонавтов.

Общая продолжительность эксперимента в космосе составила семь суток, при этом продолжительность полета каждого корабля — пять суток.

Большой интерес представляют выполненные в процессе полета научные эксперименты и наблюдения. Проводились фотографирование и киносъемка, изучалась яркость характерных образований на земной поверхности при различных положениях Солнца. Изучалась отражательная способность территорий, покрытых лесами, пустынь, открытых водных пространств, облачных и ледовых полей. Исследовалась поляризация света, отраженного атмосферой, земной и морской поверхностью, снимались спектрометрические характеристики участков суши, представляющих прежде всего интерес для геологов, поскольку такие характеристики вместе с результатами фотосъемок открывают перспективы обнаружения из космоса районов залегания полезных ископаемых. Наряду с этим проводилось фотометрирование звезд, - прослеживалось изменение их истинной яркости при заходе за горизонт, исследовались оптические и некоторые спектральные характеристики Солнца.

Совместный полет кораблей позволил проводить одновременные и последовательные наблюдения поверхности Земли и атмосферных явлений с различных точек пространства. Наблюдались развитие циклонов, прохождение грозовых фронтов и другие процессы в атмосфере.

В ходе полета кораблей выполнялись дальнейшие медико-биологические исследования с целью изучения влияния факторов космического полета на организм человека. С помощью различных функциональных проб и психологических тестов определялись состояние организма и уровень работоспособности космонавтов.

Большое значение имеют эксперименты по сварке, которые открывают широкие перспективы для проведения в космосе монтажных работ. В результате этих экспериментов получены данные, которые позволят ученым и конструкторам идти дальше в создании специализированной сварочной аппаратуры для работы в условиях космического пространства.

Трудно переоценить научно-техническое значение опыта, полученного при управлении групповым полетом. По существу, действовала большая система, состоящая из трех пилотируемых космических кораблей, наземного командно-измерительного комплекса, научно-исследовательских судов и спутника связи «Молния-1». В этой системе функционировали автоматизированные средства обработки информации, управляющие устройства, космонавты и группы управления полетом. В этом полете основную роль играли процессы ручного управления и навигации. Было выполнено более 30 маневров с использованием ручного управления. Анализ накопленного опыта позволит выработать оптимальное соотношение между функциями человека и автоматикой при управлении сложными космическими системами.

После выполнения в полном объеме программы научно-технических исследований и экспериментов космические корабли «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» соответственно 16, 17 и 18 октября совершили посадку в заданном районе Советского Союза. Посадка была осуществлена с высокой точностью.

Выступая перед журналистами, Главный конструктор корабля «Союз» так охарактеризовал программу полета:

— Групповой полет трех кораблей проводится с целью дальнейшего совершенствования как систем кораблей, так и методов управления ими. Управлять одновременно группой кораблей куда сложнее, чем одним, это требует продуманной организации, которой должна предшествовать хорошая тренировка всего персонала измерительных пунктов. Это, пожалуй, основная задача полета. Ведь не за горами время, когда в космосе будут одновременно находиться количественно большие группы кораблей для проведения научных экспериментов...».

Уже первые полеты советских космонавтов на кораблях серии «Союз» наглядно продемонстрировали, как широка и эффективна может быть исследовательская работа в космосе с помощью совершенной пилотируемой техники. «Союз» — корабль, позволяющий выполнять самые разнообразные исследования. Для этого в каждом конкретном случае требуется лишь незначительное его переоборудование в соответствии с задачами полета. Широкий круг исследований предопределяет выбор конструкции корабля, количество и состав его отсеков, агрегатов и аппаратуры.

Корабль «Союз» состоит из трех отсеков — орбитального, спускаемого аппарата и приборо-агрегатного отсека. Такая компоновка создает наиболее благоприятные условия для жизни и работы космонавтов на всех этапах полета. Конструкция и оборудование корабля в целом, высокие маневренные характеристики дают широкие возможности для его использования в качестве научной космической лаборатории.

Поистине безграничны возможности, которые раскрывает перед наукой развитие космической техники! Один из крупнейших советских геологов — член-корреспондент Академии наук СССР Юрий Александрович Косыгин считает, что использование пилотируемых орбитальных космических кораблей для геологических целей, несомненно, приведет к новому качественному скачку в изучении геологических закономерностей и поиске полезных ископаемых. Только с борта космического корабля можно увидеть и зафиксировать на фотопленке в целом материк или земное полушарие. Подобные исследования из космоса могут пролить свет на такие, например, спорные проблемы геологии, как проблема перемещения континентов. С космических кораблей удобно сравнивать отдельные, имеющие много общего районы Земли и тем самым выявлять закономерности развития земного шара. Экипажи космических кораблей могут изучить труднодоступные даже для современной авиации районы, такие, как Антарктида и Арктика.

Доктор технических наук, профессор Борис Николаевич Родионов отмечает исключительную важность визуальных наблюдений космонавта, с помощью которых он оценивает возможности, и выбирает объекты для исследования. По его мнению, наблюдения из космоса — это новая ступень в изученин нашей планеты. «Когда человек впервые поднялся в воздух, — пишет Б. Н. Родионов, — он увидел на земной поверхности много ранее не известного и такого, что обогащает его знания. Рассматривая Землю из космоса, он сделает новые открытия и еще больше приблизится к познанию ее природы».

Не меньшую практическую ценность могут представлять, например, для океанологов и рыбаков переданные с орбиты оперативные сведения о миграциях холодных и теплых течений, вдоль которых размещаются ведущие промысловые районы рыбного лова. Велики возможности, открывающиеся и в области картографии: ведь даже во многих европейских странах изменения ландшафта не всегда достаточно быстро отражаются на картах, не говоря уже о развивающихся странах, где обширные пространства вообще не исследованы. Здесь космическая фотография может оказать неоценимую помощь.

«Настанет время, когда будет совершать свой путь вокруг Земли постоянно действующая станция-лаборатория, на которую станут «летать в командировку» исследователи, чтобы работать в нормальных, обеспеченных необходимым комфортом условиях, и возвращаться, когда необходимо, к своим обязанностям на Землю. Станцию свяжет с Землей не только радиосвязь, но и регулярная космическая почта. Подавая время от времени небольшие запасы топлива, можно будет обеспечить долговременное существование станции, приводя в работу двигатели, восстанавливающие потери скорости полета станции вследствие ее торможения в верхних слоях атмосферы», — таков прогноз академика Анатолия Аркадьевича Благонравова, председателя комиссии Академии наук СССР по исследованию и использованию космического пространства.

По мнению Главного конструктора кораблей «Союз», невесомость и глубокий вакуум создают идеальные условия для технологии промышленного производства на крупных орбитальных станциях. Не исключено, что космический вакуум породит космическую химию. Медики уже сейчас утверждают, что невесомость весьма полезна для лечения некоторых болезней.

Нам пока известны далеко не все потенциальные возможности орбитальных станций, но мы небесное делаем земным, и в ближайшем будущем откроются новые области их применения, весьма полезные для народного хозяйства, такими словами закончил Главный конструктор свое выступление перед журналистами, посвященное полету кораблей «Союз-6», «Союз-7», «Союз-8».

Центральный комитет КПСС, Президиум Верховного Совета СССР и Совет Министров СССР обратились с поздравлением к семи советским космонавтам, к ученым и конструкторам, инженерам, техникам и рабочим, ко всем коллективам и организациям, участвовавшим в подготовке и успешном осуществлении группового полета трех пилотируемых космических кораблей.

Достижения Советского Союза в исследовании космоса вызывают законную гордость у всего нашего народа. Вместе с тем советские люди с уважением относятся к достижениям других стран в этой области. Наш народ искренне приветствовал выдающийся полет американских космонавтов на Луну.

Страна Советов искренний сторонник международного сотрудничества в исследовании космоса. Ныне такое сотрудничество осуществляется по многим каналам. Имеются специально созданные для этой цели международные конгрессы и конференции ученых, ведется обмен научной и технической литературой. Одной из форм научных связей являются, в частности коллективные, осуществляемые одновременно из многих стран визуальные и фотографические наблюдения спутников. Эти наблюдения нужны для геодезических целей, уточнения фигуры Земли, изучения изменений плотности атмосферы и для решения других научных и практических задач.

Широкий характер приобрело сотрудничество ученых братских стран социалистического сотрудничества. Верный принципам интернационализма Советский Союз щедро делится накопленными знаниями и опытом в исследовании и использовании космического пространства. С учетом научно-технических возможностей и ресурсов каждой отдельной страны предпринимаются совместные шаги. При этом основное внимание сосредоточено на таких направлениях, как космическая физика, космическая метеорология, космическая связь, космическая биология и медицина.

На совещании представителей социалистических стран в ноябре 1965 г. СССР предложил осуществить совместные эксперименты с помощью советских спутников и геофизических ракет.

Первая такая работа была выполнена на «Космосе-261». Основная ее цель — совместное изучение полярных сияний. Процессы, которые сопровождают эти грандиозные явления, воздействуют на верхнюю атмосферу сильнее всего в полярных областях, но затрагивают также средние и низкие широты. Поэтому здесь важно проведение одновременных измерений в различных точках земного шара.

В эксперименте принимали участие Болгария, Венгрия, ГДР, Польша, СССР и ЧССР. Полученные при этом материалы измерений предоставлены в распоряжение всех участников работы для обработки, последующего анализа и обобщения.

Советский Союз предложил также осуществить запуски спутников и геофизических ракет с аппаратурой, разработанной и изготовленной в сотрудничающих странах. 14 октября 1969 г. к трем советским «Союзам» в просторах Вселенной присоединился «Интеркосмос-1» — спутник, запущенный в соответствии с программой сотрудничества между социалистическими странами в области исследования и использования космического пространства в мирных целях. На всех этапах подготовки спутника к полету наряду со своими советскими коллегами участвовали специалисты Германской Демократической Республики и Чехословакии. Ученые Болгарии, Венгрии, Польши и Румынии принимали участие в разработке программы исследований и в наземных наблюдениях.

В задачи исследований, проводимых на спутнике, входит исследование ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца, которые играют важную роль для нас, обитателей Земли. Под действием коротковолновой радиации Солнца образуется земная ионосфера, определяющая условия радиосвязи. Эти излучения влияют на молекулярный состав и плотность верхних слоев атмосферы, а следовательно, и на тепловой баланс нижних ее слоев.

Не меньшее значение имеют и различные активные процессы в солнечной атмосфере. Наиболее известные из них — солнечные вспышки. Во время некоторых вспышек происходит внезапное усиление рентгеновского излучения. При этом особенно резко — до нескольких тысяч раз — возрастает его «жесткость». Дело в том, что в такие моменты Солнце выбрасывает очень быстрые частицы: ядра водорода — протоны и ядра более тяжелых элементов. «Корпускулярные вспышки», как их еще иначе называют, губительно действуют на живые организмы и создают радиационную опасность для космонавтов. Вот почему очень важно определить закономерности появления радиационных вспышек с тем, чтобы прогнозировать их на длительный срок.

Характерная черта нынешнего эксперимента, как отметил председатель Совета по международному сотрудничеству в области исследования и использования космического пространства Академии наук СССР академик Борис Николаевич Петров, это комплексный подход к решению поставленных задач. Одновременно с измерениями с помощью приборов, которые установлены на спутнике, многочисленные астрономические, геофизические, радиоастрономические обсерватории социалистических стран ведут по согласованной программе наблюдения за Солнцем и верхней атмосферой Земли. В дальнейшем данные бортовых и наземных наблюдений будут сопоставлены.

Запуск искусственного спутника Земли «Интеркосмос-1» — знаменательное событие в истории сотрудничества социалистических стран. Отныне научная кооперация их существует не только на Земле, но и в космосе.

Инженер Ю. И. ЗАЙЦЕВ

СОДЕРЖАНИЕ КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СССР НОВЫЕ УСПЕХИ В КОСМОСЕ

ГЕОРГИЙ ИВАНОВИЧ ПЕТРОВ

■

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СССР

■

Редактор И. Б. Файнбойм

Худож. редактор В. Н. Конюхов

Техн. редактор Г. И. Качалова

Корректор В. В. Каночкина

Обложка Л. П. Ромасенко

А 03611. Сдано в набор 30/Х 1969 г. Подписано к печати 7/1 1970 г. Формат бумаги 60х90/16. Бумага типографская № 2. Бум. л. 1.5. Печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 2,56. Тираж 62 600 экз. Издательство «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4. Заказ 2777. Типография изд-ва «Знание». Москва, Центр, Новая пл, д. 3/4,

Цена 9 коп.

В 1969 г. по серии «Физика, астрономия» вышли следующие брошюры:

1. Кузнецов В. И. Трансурановые элементы.

2. Нейман В. Г. Луна.

3. Гинзбург В. Л. Астрофизика космических лучей.

4. В. И. Ленин и философские проблемы материи. Сборник статей.

5. Физики о физике. Сборник статей зарубежных ученых.

6. Каганов М. И., Филатов А. П. Поверхность Фарми.

7. Смородинский Я. А. Законы и парадоксы элементарных частиц.

8. Лободенко В. И. Лазерные методы диагностики плазмы.

9. Квантовые жидкости. Сборник статей.

10. Петросьянц А. М. Проблемы атомной энергетики.

11 — 12. Современные физические исследования. Сборник статей.

9 коп.

Индекс 70072