СОДЕРЖАНИЕ

От редакции

В. А. Иванов. Космический марафон

К. П. Феоктистов. Орбитальная станция «Салют-6»

НОВОСТИ ЗАРУБЕЖНОЙ КОСМОНАВТИКИ

В. И. Чесноков. Исследования Меркурия и околосолнечного пространства

Минувший год был богат космическими свершениями. Закончился беспримерный полет двух основных экспедиций советской научной станции «Салют-6». В самом длительном пилотируемом полете в истории космонавтики «Фотоны» – В. Коваленок и А. Иванченков – выполнили обширную программу научно-технических исследований. Впервые к пилотируемой станции стартовали транспортные корабли экспедиций посещений и грузовые корабли-дозаправщики. Такого темпа еще не знала космонавтика. За время первой основной экспедиции «Таймыров» – Ю. Романенко и Г. Гречко – были осуществлены четыре стыковки со станцией; две пилотируемые экспедиции посещения работали на ее борту. Одну из них составил международный экипаж: летчик-космонавт СССР А. Губарев и чехословацкий космонавт В. Ремек. С помощью автоматического грузового корабля «Прогресс-1» впервые в практике космических полетов на пилотируемую орбитальную станцию были доставлены: топливо для двигательных установок, оборудование, аппаратура и материалы для обеспечения жизнедеятельности экипажа и проведения научных исследований.

За сто сорок суток полета «Фотонов» выполнено семь стыковок, на борту станции работали две международные экспедиции в составе летчика-космонавта СССР П. Климука и космонавта ПНР М. Гермашевского; летчика-космонавта СССР В. Быковского и космонавта ГДР 3. Йена. Полеты и работа в космосе международных экипажей явились новым этапом в сотрудничестве социалистических стран в области исследования и использования космического пространства в мирных целях по программе «Интеркосмос».

В ходе долговременного пилотируемого полета выполнен широкий круг важных научных исследований и экспериментов. О ходе полета и выполнении его программы рассказывается в сборнике.

В течение всего полета безукоризненно работали бортовые системы и аппаратура станции «Салют-6». Успешное выполнение запланированной программы подтвердило высокие эксплуатационные качества и надежность космического комплекса.

«Салют-6» стал форпостом науки, выдвинутым далеко за пределы обычных горизонтов, смотровой площадкой в космосе. Именно внеземная точка зрения позволила понять многие особенности нашей планеты, проникнуть в труднодоступные ее районы. Необычен по конструкции этот «блочный» дом космонавтов. Об устройстве станции и ее оснащении рассказывает в сборнике один из ее создателей летчик-космонавт СССР профессор К. П. Феоктистов.

В сборнике рассказывается и о другом крупном вкладе в изучение космического пространства – исследованиях, проведенных американскими автоматическими летательными аппаратами. Полетами АМС «Маринер» и «Гелиос» получены интересные и заслуживающие внимания данные, проливающие свет на происхождение и особенности планет Солнечной системы, выявляющие «характер» Солнца, столь влияющий на земную жизнь.

Мы не старались перечислить все последние достижения космонавтики. Да это и невозможно. Разноплановость материалов сборника как бы подчеркивает разнообразие путей освоения космоса, не только обогащающего человека знаниями, но и меняющего его сознание.

Через трудности и героизм первых полетов человечество перешло к будничному труду на космической ниве. Два десятилетия космической эры привели к существенному развитию космической техники, разработке целой плеяды ИСЗ, приносящих практическую пользу, к реализации ряда гигантских, в том числе и международных, программ. Успехи и достижения на этом пути открывают широкие перспективы мирного сотрудничества всему человечеству.

Первая основная экспедиция

Шестая орбитальная станция из семейства «Салютов» стартовала в канун двадцатилетия космической эры – 29 сентября 1977 г. Через 10 дней на встречу с ней отправился транспортный корабль «Союз-25». На его борту космические пилоты – Владимир Коваленок и Валерий Рюмин. В процессе полета «Союз-25» выполнил автоматическое сближение со станцией и начал причаливание. Однако из-за отклонения от предусмотренного режима причаливания стыковка со станцией была отменена, и экипаж «Союза-25» возвратился на Землю.

Следующий экипаж – «Таймыры» – Юрий Романенко, Георгий Гречко. Они завершили предполетную подготовку, когда станция уже была на орбите. Юрий Романенко до этого в космосе не был, хотя и готовился – дублером. Георгий Гречко – «старый космический волк», За его плечами месяц вахты на «Салюте-4», ему не занимать космического опыта. Но «Салют-6» – станция нового типа. Она значительно отличается от предшествующих «Салютов».

10 декабря стартовал «Союз-26». Он пришвартовался ко второму причалу, расположенному в кормовой части станции. Наличие двух стыковочных узлов обеспечило резервирование стыковки, а вместе с тем и живучесть орбитальной лаборатории. По команде с Земли включилась бортовая телекамера, показав, как вплыли «Таймыры» в станцию.

Четыре дня экипаж занимался расконсервацией станции. На заре космонавтики такой продолжительности были сами полеты. Но на «Салюте-6» около тысячи приборов, его намеченная программа обширна, и поэтому Прелюдия – ввод станции – требует времени. Но отнюдь не только приборы следует ввести в строй. Обрести рабочую форму должны и сами космонавты.

Тактика вступления космонавтов в состояние невесомости теперь достаточно отработана. Она состоит из предполетных тренировок и выполнения рекомендаций на первые орбитальные дни. С начала этого полета медики отказались от постоянного, повиткового, контроля. Углубленное обследование космонавтов, так сказать «на полную катушку», выполнялось раз в неделю, в специальные медицинские дни. Первый «день здоровья» на станции удовлетворил медиков. Космонавты крутили педали велоэргометра, измеряли частоту дыхания, снимали кардиограммы, контролировали изменение мышц. Дистанционное обследование космонавтов показало, что адаптационный период «Таймыров» прошел и пора приступать к выполнению основной работы. Медицинский «консилиум» дал заключение и о возможности выхода Романенко и Гречко в открытый космос.

Выход был запланирован сразу же после сна экипажа. В одном из сеансов связи «Таймыр-2» попросил провести выход «с утра пораньше». Экипажу хотелось взяться за эту важную и ответственную работу с новыми силами, после сна. Центр управления полетом, как и всегда при разработке детальной программы суток, учел пожелание экипажа.

Выход в космос планировался и до запуска станции. Тогда он был всего одной из возможных операций. Однако теперь он приобрел и иной, незапланированный смысл. Возможное повреждение стыковочного узла при нерасчетном причаливании к станции «Союза-25» могло повлиять на многоплановую программу «Салюта-6», сократить ее. Естественно, и Землю и экипаж прежде всего теперь волновал вопрос: «Что там с другим стыковочным узлом?»

Обследование стыковочного узла было выполнено прямым путем. Люк-лаз в стыковочном узле не предназначался для выхода в открытый космос. Он должен был стать люком-дверью после стыковки кораблей. Для выхода в космос предназначался второй люк, расположенный на боковой поверхности переходного отсека, шлюзовой камеры станции. Но выход через люк стыковочного узла лучше подходил для контроля.

Так получилось, что исключительные особенности «Салюта-6» – два его стыковочных узла, возможность выхода через них в открытое космическое пространство – сразу были использованы для решения важного вопроса: выполнима ли полностью намеченная программа станции? С помощью ручного управления космонавты сориентировали станцию. Затем поддержание ориентации взял на себя бортовой автомат. Комплекс «станция – корабль» не менял теперь своего углового положения, и на освещенных участках орбиты Солнце смотрело в обследуемый стыковочный узел.

Выйдя в открытый космос, бортинженер осмотрел состояние деталей стыковочного узла. Он продолжил осмотр и в космической темноте с помощью специального светильника. Но потом, по его словам, он обходился и без светильника. На Земле непрерывно сверкают молнии, и работа естественных «блицев» помогала обследованию стыковочного узла.

88 минут продолжались работы в открытом космосе. «Все в порядке, – доложил Георгий Гречко о стыковочном узле. – Он совершенно новенький». Затем «Таймыры» поменялись местами, и Юрий Романенко не удержался и тоже «выплыл» из станции взглянуть «на узел и в лицо космосу».

В этом полете режим дня космонавтов строился по московскому времени. Это было удобно для экипажа, хотя и сокращало время радиовидимости наземных пунктов, сеансы с Землей. Однако этот пробел восполнили корабельные станции слежения. В эскадре сопровождения полета «Салюта-6» и ветераны космического труда теплоходы «Космонавт Юрий Гагарин» и «Космонавт Владимир Комаров», и новичок «Космонавт Владислав Волков», и целая вспомогательная бригада из малых судов – «Моржовца», «Кегострова» и других. Большинство их сообщений передавалось на приемные антенны Земли через радиомост: «Салют-6» – морской корабль – спутник связи «Молния».

Длительный полет требует не только крепкого здоровья, но и соответствующего эмоционального настроя. Врачи-психологи в составе дежурного персонала центра управления полетом следили за интонациями переговоров экипажа. Они рекомендовали проводить в дни отдыха космонавтов их радиовстречи с семьями, с любимыми артистами, передачи на станцию сообщений о земных событиях, популярных теле- и радиопередач.

Но самым главным условием для душевного равновесия экипажа оказалась любимая работа. Наряду с обязательной физкультурой врачи потребовали выделить экипажу ежедневное личное время. Зачем оно? Для проведения необязательных, но увлекательных занятий. Среди них на первом месте оказались наблюдения Земли. Захватывающие виды Земли с орбиты вызывали восторг у всех летавших космонавтов.

Поверхность Земли из космоса выглядит необычно. Она вся в трещинах-разломах. Иногда над ними стоят города, протекают реки, а под ними – гигантские щели, скрытые наносами. Иногда поверхность Земли напоминает Луну. Такой – в кратерах – она смотрится в северных районах Африки. «Таймырам» можно позавидовать. Всего за полтора часа они совершают космическую кругосветку, «забираясь» в недоступные земные районы. Примерно 32 раза в сутки космонавты видели смену лета и зимы.

В основном полет – это «катание по облакам». В их просветах чаще всего видна океанская поверхность. Планету нашу уместней назвать «Вода», так как под станцией б?льшую часть полета находится океан.

Иногда космонавтам открывались поразительные картины. Пролетая над Северной Америкой, они увидели необычное северное сияние. Словно снопы зеленоватых прожекторов били вверх с Земли. Их лучи достигали орбиты. Вблизи они были красноватого цвета. Гигантский фейерверк охватывал орбиту, поднимался до 500 км.

Визуальные наблюдения – не только развлечение, но и работа. Глазу присуща способность разбирать тонкие цветовые оттенки. «Таймыры» исследовали океанские течения, смену растительных зон, изучали морские отмели. Интересно, что орбитальные наблюдения могут охватывать глобальные явления и касаться судьбы отдельного леса или озера. Выпавший дождь тоже можно увидеть из космоса – по потемнению тона смоченной им территории. Порой глазу видно то, что не способна запечатлеть даже чувствительная пленка. И тогда космонавты зарисовывали фломастерами уникальные космические виды. «Картинная галерея» «Таймыров» помогла передать необычные краски космоса: восходы Венеры, полярные сияния, раскрытый над Южным полюсом зонт серебристых облаков, красочные восходы и закаты.

Космонавты ввели в строй действующих приборов регистрирующую аппаратуру, в том числе и самый большой научный инструмент станции – субмиллиметровый телескоп. Он предназначен для исследования звезд и Земли. Наблюдение неба традиционно для астрономии, а вот взгляд на Землю необычен для телескопа. В субмиллиметровом диапазоне можно также получать сведения о верхних слоях атмосферы, не доступных для наблюдений с Земли. В о

беспечении необходимых условий для проведения экспериментов участвовали многие бортовые системы станции. Так, при инструментальных наблюдениях необходимую ориентацию комплекса «Салют – Союз» обеспечивала система ориентации и управления движением – СОУД. Ориентация выполнялась вручную экипажем или автоматически по заданию Земли. Обычно измерения и расчет орбиты поручались наземному командно-измерительному комплексу. Множество пунктов на территории нашей страны вели траекторные измерения, передавая данные в координационно-вычислительный центр.

Но на борту «Салюта-6» в этом полете появилась штатная система, способная выполнить «штурманские обязанности» автономно, без подсказки Земли. Основная часть системы автономной космической навигации «Дельта» – компактная вычислительная машина. Получая информацию от высотомера, датчиков, определяющих восход и заход Солнца, и других, она самостоятельно прогнозирует движение станции. А движение это очень своеобразно. В этом убедились «Таймыры», отмечая на орбите наступление Нового года. Первый раз они вступили в Новый год на востоке нашей страны, затем снова попали в старый год, и так попеременно, ныряя то в новый, то в старый год, космонавты оказались единственными людьми, совершавшими новогоднее путешествие на реальной «машине времени».

10 января стартовал космический корабль «Союз-27», пилотируемый Владимиром Джанибековым и Олегом Макаровым, и 11 января на 18-м витке полета (для станции это был 1648-й виток) была выполнена его успешная стыковка с «Салютом». Впервые в истории космонавтики в околоземном пространстве был создан орбитальный комплекс из двух транспортных кораблей и пилотируемой станции. В 20 ч 10 мин был открыт люк переходного отсека. Для «Таймыров» это было его второе открытие. Первый раз он открывался для них при выходе в космическое пространство, а теперь стал дверью между станцией и другим кораблем. Через него вплыли в «Салют» «Памиры» – Владимир Джанибеков и Олег Макаров. Они привезли с собой пленки, приборы, оборудование. Их багаж дополняли подарки и почта, предметы, захваченные по заказу «Таймыров». Среди них бинокль, магнитофон «Весна» и специально по просьбе Георгия Гречко – яблоки.

Сразу же началась совместная деятельность «квартета» космонавтов. Обычно в первые дни медицинские обследования ограничены. При всем любопытстве науки к переходному периоду космонавтам прописывается «щадящий режим». Изучение этого периода стало возможным на орбитальном комплексе. «Старожилы» взяли на себя технические заботы «Памиров», посвятивших себя медицине.

В советско-французском эксперименте «Цитос» изучались биологические культуры, доставленные на станцию «Союзом-27». В этом эксперименте исследовалось влияние факторов космического полета на скорость деления клеток и их внутреннее строение, на передачу наследственных признаков орбитальным поколениям микроорганизмов.

В эти дни всесторонне исследовался и сам научный орбитальный комплекс, впервые созданный в космосе: управление космической связкой, его прочностные характеристики. В числе уникальных операций, выполненных «Памирами», была смена кораблей. «Памиры» переоборудовали «Союзы» – вынули из их кресел индивидуальные ложементы – полимерные слепки, перенесли их из одного в другой корабль и спустились на Землю на «Союзе» «Таймыров». Подобная операция была выгодна и для станции. С кораблем, подстыкованным с ее острого конца, она управлялась экономичней. Кроме того, при освобождении узла агрегатного отсека давалась возможность работать корректирующей двигательной установке «Салюта».

«Памиры» доставили на Землю не только результаты собственных экспериментов, но и месячный научный итог «Таймыров».

Однажды «Таймыры» сообщили на Землю об уникальном явлении, видимом ими при подходе к Южному полюсу. Над терминатором и одновременно на освещенной стороне была видна заря, над зарей ярко горели серебристые облака, и, наконец, над неосвещенной Землей светилось полярное сияние. Наблюдение полярных сияний и серебристых облаков стало увлечением экипажа станции. Долговременность полета давала больше шансов обнаружить эти явления и, с другой стороны, гарантировала их достоверность: количество наблюдений, возможность повторной проверки переходили в их качество. Руководители полета не раз отмечали профессиональную подготовку «Таймыров». Но было и непредвиденное.

«Возникла вдруг проблема с водой, – рассказал руководитель полета А. С. Елисеев. – Она куда-то исчезала. Система регенерации воды выдавала ее меньше, чем должна. Вода могла где-нибудь конденсироваться на холодных поверхностях. Но конструкция станции теплая. Космонавты осмотрели станцию – скопления влаги не обнаружили. Прямо-таки загадка. Наконец, нашли объяснение. Станцию готовили к старту летом, некоторые ткани интерьера пересохли и в полете забирали влагу».

В другой раз космонавты сообщили на Землю о нашествии мух. «Наши научные объекты, – сообщил в сеансе связи Юрий Романенко, – находились в особом биологическом контейнере. Их задача была проста –· плодиться, размножаться в космических условиях станции. Они выбрались из своего контейнера через дыхательное отверстие. Мы его аккуратно заклеили и поначалу успокоились. Но вот на станции стало больше мух. «При их темпе размножения они нас скоро выживут» – пришло нам в голову. Это и решило дело не в пользу мух. По отношению к ним мы поступили коварно. Погасили свет в станции, затем включили единственную лампу и, заманив их на свет, переловили».

Для бортовой деятельности характерна регулярная смена профессий. Но если выделить основное в работе «Таймыров» после посадки «Памиров», то это была многозональная съемка Земли. Модифицированная фотосистема МКФ-6М одновременно делала шесть «портретов» земной поверхности в разных диапазонах излучения. Даже когда интересующие районы скрывала облачность, космонавты находили в ней окна для съемки.

Медики отмечали завершение у «Таймыров» процесса адаптации и видели пользу в том, что полет эмоционально насыщен. Действительно, не прошла еще неделя после проводов «Памиров», и снова встреча – теперь уже с грузовым кораблем. 22 января космонавты увидели, как на бархатно-черном космическом фоне появилась новая звездочка. Она росла. Из светящегося пятнышка превратилась в продолговатый предмет. И вдруг от одного из концов его протянулся световой конус – сработал двигатель корабля. Причаливание грузового корабля проходило на фоне Земли.

«Прогресс-1» произошел из семейства «Союзов». Он сохранил его очертания и систему управления, но содержимое у него свое. Он беспилотный, на Землю не возвращается. Ему не нужны теплозащитная оболочка и парашютная система. Это дало возможность доставить с его помощью на орбиту больше груза – около 2,3 т.

Мир как сенсацию воспринял рейс грузового корабля. «Премьера в космонавтике», – подчеркнула газета «Котидьен де Пари», рассказывая о причаливании к станции грузового корабля. «Триумф», – оценила его стыковку лондонская «Морнинг стар». «Советский Союз вновь и вновь вносит свое имя в книгу рекордов космических полетов», – написала западногерманская «Франкфуртер альгемайне».

Корабль «Прогресс» одновременно танкер и сухогруз. У него два отсека. В одном размещены твердые грузы. В другой доступ экипажу закрыт. Там расположены баки дозаправки. И начались такелажные работы. Они были разгрузочно-погрузочными. Чтобы что-нибудь поставить на станции, нужно и что-нибудь убрать. Все привезенное оборудование размещено в «грузовике» в виде блоков, закрепленных быстросъемными креплениями. Поблочное размещение грузов удобно для демонтирования. Операции одновременно выполняют оба члена экипажа. Один работает в станции, другой – в корабле.

Системы корабля-танкера дозаправили баки «Салюта» необходимым топливом и газом, и грузовик, отделившись от станции, выполнил свою последнюю полезную роль «мусорщика»: все, что уже отработало срок и стало лишним на станции, космонавты сложили в его грузовой отсек. В конце автономного полета он совершил «акт самосожжения» в атмосфере Земли.

«Таймыры» же продолжали геофизические эксперименты. В сеансах связи они не могли удержаться от впечатлений о видах Земли. Очень трогает, говорили они, когда в разрывах облаков видны огни наших городов. «Вижу Москву, – сообщил Георгий Гречко. – Очень красиво. Москва как звезда. Видны светящиеся магистрали столицы и пригородов».

Время от времени «Таймыры» просят пригласить на связь того или иного специалиста. Разговор в этом случае идет о тонкостях, о деталях, полон глубокого профессионализма. В сеансах связи, которые можно назвать «Вас вызывает Таймыр», отразилось желание экипажа более полно, с наивысшим качеством выполнить намеченную программу. Сразу после полета Олег Макаров, доставивший на Землю результаты бортовых исследований, прибыл в Центр управления полетом и сказал «Таймырам»: «Земля довольна вашей работой».

А «Таймыры» приступили к новому этапу работ. Они смонтировали электронагревательную установку, своего рода космическую печь, «Сплав-01». Ее доставил на станцию «Прогресс-1». В печи, установленной в шлюзовой камере, началась варка уникального полупроводникового состава. Продолжались работы с большим субмиллиметровым телескопом, многозональное фотографирование Земли.

В минуты отдыха космонавты с помощью бортового видеомагнитофона «Ватра» просматривали видеозаписи концертов, кинофильмов и телеприветов родных и друзей, присланных с Земли, слушали музыкальные записи. Оборудование станции включало в себя и душевую. Обычно она хранилась на потолке в собранном виде. Но в банные дни в ее прозрачной кабине принимались водные процедуры.

А тем временем на Байконуре готовился новый этап программы – полет интернационального экипажа. 2 марта стартовал «Союз-28», на борту которого вместе с Алексеем Губаревым в космос взлетел чехословацкий гражданин Владимир Ремек. «Зениты» «постучались» в станцию со стороны агрегатного отсека, и радушные хозяева встретили гостей бортовыми хлебом и солью.

Затем начались космические будни. В установке «Сплав-01» по советско-чехословацкому рецепту варилось новое вещество, находящееся в капсуле «Морава». По программе эксперимента «Хлорелла» проходили бортовые испытания чехословацкие и советские разновидности этой «космической» культуры.

Земля предупредила Владимира Ремека, когда космическая «колея» будет проходить над Прагой. Но вот беда – Земля была в это время затянута облаками. «Но мы видим, – сообщил Владимир Ремек, – наблюдаем Прагу через облака: видим ее огни». В этом проявилась еще одна особенность космического зрения – его проницательность.

Особенности космических наблюдений лежали в основе другого советско-чехословацкого эксперимента «Экстинкция» – наблюдение за заходами звезд. Утопая в земной атмосфере, звезды, не мигающие в космической высоте, вдруг начинают мерцать, изменяют цвет. И эти вроде бы чисто поэтические особенности – звездный блеск – способны дать строгие научные сообщения о «чердачных» областях атмосферы.

Несколько совместных экспериментов дополняли сведения, полученные в предыдущих полетах. В эксперименте «Теплообмен» проводили сравнение действительного теплового состояния космонавта с показателями микроклимата космического комплекса. Для этого в Чехословакии был разработан чуткий прибор – электрический динамический кататермометр. В другом советско-чехословацком эксперименте – «Оксиметр» («Кислородомер») исследовалось кислородное снабжение периферийных участков тела космонавтов.

В первые же сутки совместного полета «Таймыры» превысили рекордное время американских астронавтов, летавших на станции «Скайлэб». Теперь Земля внимательно следила за соблюдением «Таймырами» режима дня. Это и понятно, ведь «Таймыры» вступили в область еще не испытанного людьми. До них так долго в космосе никто не летал.

«Зениты» доставили на орбиту не только приборы и материалы, но и почту, и впервые на борту станции было открыто почтовое отделение связи. Первые бортовые отправления – в музеи обеих стран. Прибыли с Земли и шутливые послания близких и друзей. С прежней оказией, с «Памирами», «Таймыры» отправили на Землю зарисовку Фолклендских островов, что у оконечности Южной Америки. Там был забавный рисунок оврагов, напоминающий иероглифы. «Таймыры» задали тогда вопрос Земле: «Что здесь написано?» И получили с «Зенитами» вновь этот рисунок островов, на котором были слова: «До встречи на Земле».

Программа международной экспедиции была успешно завершена. Космонавты попросили продлить им командировку. Но на Земле ждали с нетерпением результатов исследований. Трогательны минуты прощания. Радушные хозяева проводили гостей «до порога». «Нырок» в атмосферу – и мягкая посадка на снег Аркалыка.

«Таймыры» же продолжали исследования. Кроме того, нужно было готовиться к возвращению из плена невесомости. Обязательные занятия на велоэргометре и бегущей дорожке дали о себе знать: состояние космонавтов, по мнению контролирующего медицинского персонала, хорошее. Космонавты законсервировали станцию и расконсервировали корабль. Последнее «прости» звездному дому, где прошли три с лишним месяца звездной вахты, и транспортный корабль «Союз-27» отошел от станции.

96 дней вместе с «Таймырами» Центр управления, по сути дела, тоже находился в полете, не покидая рабочих мест у пультов. Смены Центра бодрствовали и во время сна космонавтов. Теперь, на заключительном этапе спуска, они были только зрителями. Спускаемый аппарат совершил мягкую посадку в расчетной точке – в 265 км от Целинограда. Завершился первый этап космической «одиссеи».

Беспилотный участок полета

Орбитальная лаборатория, скользящая по поверхности атмосферы, – прежде всего дрейфующая научная станция. Положение ее «между небом и землей» удобно для исследований. Но помимо этого, она – и экспериментальный блочный дом, поднятый на космическую высоту. Задача этого дома – сохранить земной островок в сложных условиях космоса. Многие орбитальные месяцы поддерживались условия земного комфорта на станции. В этом прежде всего заслуга постоянно действующих систем дома-автомата: терморегулирования, обеспечения заданного газового состава, электропитания, и т. д. Карбюзье называл дом «машиной для жилья». Это полностью подходит к «Салюту».

На «пассивном» участке полета управление станцией выполнялось по командам с Земли. «Салют-6» даже в необитаемом варианте не прекращал научных исследований. В одном из бортовых экспериментов исследовалась пылевая материя космоса. Ежесуточно на поверхность Земли выпадает от 10 до 100 т межзвездного вещества. Иногда «космическая шрапнель», чиркнув по атмосфере, выносится на околоземную орбиту. Вот почему окрестности нашей планеты несколько больше «запылены», чем остальное межзвездное космическое пространство.

Метеориты способны рассказать историю зарождения звезд и планет. На внешней поверхности «Салюта-6» установлена специальная аппаратура для контроля микрометеоритов. Аппаратура фиксирует не только количество ударов, но и проникающую способность метеоритов. Несколько квадратных метров внешней поверхности – «чувствительной кожи» станции – регистрировали попадание метеоритных частиц. Они были очень малы и не представляли опасности для станции.

Вторая основная экспедиция

«Фотоны» – Владимир Коваленок и Александр Иванченков встретили станцию на 18-м витке своего полета. Она появилась необычная, освещенная с одной стороны, с мигающими сигнальными огнями. И хотя не было времени любоваться, командир произнес: «Красивая станция. Солнцем освещена, вся в красках». И на пороге станции, вплывая в нее, бортинженер доложил: «Здесь все хорошо убрано. Ребята постарались».

Станция была готова к встрече. На самом видном месте «Таймыры» оставили инструкцию о первых действиях в «Салюте» и послание: «Володя и Саша, станция была для нас хорошей лабораторией и добрым домом. Желаем успеха в делах».

Опыт «Таймыров» – участников продолжительной космической «одиссеи» – бесценен. Кроме полезных советов, «Фотоны» привезли с собой и рационализаторские предложения Юрия Романенко и Георгия Гречко и сразу же начали их внедрение. Они надели рассекатели в виде дырчатых насадок на вентиляторы в районе поста, прекратив тем самым станционные «сквозняки», и с благодарностью вспомнили «Таймыров», по чьим предложениям они были изготовлены.

Другое предложение – гравитационная стабилизация. Эффект этот, названный «эффектом гантели», заключается в том, что вытянутый спутник как бы самоориентируется. Постепенно он направляется продольной осью к центру Земли. Процесс этот долгий. Но его можно ускорить, направив ось станции по радиусу к центру Земли, Теоретически этот эффект известен. Однако на деле, на станции, он был испробован и освоен лишь Юрием Романенко и Георгием Гречко. Предложение оказалось полезным. Оно позволило «бесплатно», без затрат реактивного топлива сохранять орбитальную ориентацию, Такая пассивная ориентация гасит почти до нуля скорости вращения станции. Это весьма существенно для ряда экспериментов.

Начиная новую плавку в бортовой космической печи «Сплав-01», Владимир Коваленок и Александр Иванченков запросили «добро» на перевод комплекса в гравитационную стабилизацию. «Здесь все обязательно куда-то улетает, – в сеансе связи пожаловался «Фотон-1». Невесомость непривычна на первых порах тем, что вещи будто «оживают», получают «беспривязное содержание». «Здесь очень много мелкой работы, – рассказывал о первых днях с орбиты «Фотон-2».– Вот у меня сейчас книжка по расконсервации куда-то уплыла. Ищу, никак не могу найти».

«Фотоны» очень легко перенесли встречу с невесомостью. Об этом свидетельствовал их аппетит, не типичный в начальный период адаптации. Пошла нормальная бортовая работа: биологические, медицинские, технологические эксперименты; опробовано управление станцией, испытаны бортовые системы. «Фотоны» даже не успевали взглянуть в иллюминатор. Зато, когда это удавалось, они делились с Землей: «Пролетели над Африкой. Сахара почти безоблачна. Прекрасно видно. Пролетели над островами Галапагос. Они просто великолепны. Это серые вулканы, застывшие». . «Фотоны», – попросил их сменный руководитель полета, – посмотрите, не зайдет ли Солнце?» – «Нет, не зашло. Только коснулось горизонта». – «Тогда поздравляем. Вы на солнечной орбите». Это одна из особенностей данной экспедиции. «Салют-6» вышел на целиком освещенную орбиту, без заходов в земную тень. В течение нескольких суток на станции был своего рода «полярный» космический день.

«Будьте взаимно внимательны» – таково неизменное правило в работе экипажа и Центра управления полетом. Центр управления не только вслушивается в малейшие замечания «сверху», но и пытается поддержать экипаж делом и словом. Вот почему зачастую бортовые радиопереговоры – образец тонкой психологической поддержки. Все летавшие экипажи отзывались с любовью о работе Центра управления полетом.

Но все равно у Центра и экипажа всегда есть свой переходный период, как и в бортовой деятельности. Первые недели полета «Фотоны» вырабатывали свой стиль.

Они привезли с собой биологические объекты: два контейнера с грибами, вкладыш с икрой лягушек – и, поместив его в «Биотерм», дали им орбитальную жизнь. На установке «Сплав» началась новая серия технологических исследований. В бортовую «домну» каждый раз загружали новую «шихту», затем электронное устройство выполняло заданный «металлургический» процесс.

Интересно, что выплавляемое «Фотонами» вещество имело не только академический интерес. На борту «Салюта 6» работал «металлургический цех»для нужд земной приборной промышленности; образцы, полученные «Таймырами», были тщательно исследованы и показали их пригодность для промышленного использования. Эти вещества в малых количествах потребляет промышленность для изготовления чувствительных элементов инфракрасных приборов. Стоимость подобных сплавов очень высока. Вот почему, возможно, космос и будет избран постоянной промышленной площадкой их производства.

Собственно, вся бортовая рабочая деятельность имела дальний прицел. Например, измеритель масс, смонтированный в первые же дни на станции «Фотонами», не только стал бортовыми «весами» и демонстрировал измерение массы космонавтов в невесомости, в космических условиях он сразу сделался очень важным медицинским инструментом. Невесомость влечет за собой прилив крови к голове и в верхнюю часть тела. Организм космонавта отвечает на это активным выведением воды, в результате его масса падает. Замеры массы космонавтов в первые дни полета тем самым характеризуют адаптационный процесс. Интересен и сам принцип измерения «веса в невесомости». Измеритель масс состоит из платформы, на которой занимает место космонавт. Платформа соединена пружинами с корпусом станции. Когда космонавт освобождает ее, она начинает колебаться. По колебаниям платформы и определяют массу тела.

«Фотоны» пустили в дело и бортовой телескоп. Большой субмиллиметровый телескоп – БСТ – уникален не только тем, что смотрит то в «зенит» (на небо), то в «надир» (на Землю). Но даже в космическом пространстве он видит «типичное не то» для телескопов. Как и большинство телескопов, он способен рассматривать звезды. Для этого у него есть особый ультрафиолетовый канал. Но кроме того, в субмиллиметровом диапазоне он видит в космосе очень холодные тела: облака холодных пылинок, пылевые звездные оболочки.

Наша Галактика запылена, но до сих пор не решен вопрос: в чем заключается основная масса ее материи, в межзвездной пыли или в массе звезд? Ответы на подобные вопросы даются не просто. Для этой цели не только требуется соорудить астрономическую площадку в космосе. Она должна быть к тому же снабжена соответствующим оборудованием. И для того чтобы увидеть холодные объекты, чувствительные датчики телескопа должны быть охлаждены почти до абсолютного нуля.

Несмотря на постоянную занятость, космонавты начали заранее готовиться к космической встрече. Они пропылесосили станцию, провели генеральную уборку и принялись за изготовление бортовых хлеба и соли. Традиционный символ на этот раз был целиком натуральным: хлеб кусочками, соль в таблетках. Даже поднос входил в число штатных бортовых предметов.

27 июня стартовал «Союз-30». В его экипаже «Кавказы» – Петр Климук и польский гражданин Мирослав Гермашевский. Хрестоматийные ступеньки к встрече: маневры, сближение, стыковка и, наконец, открытие переходных люков и доклад с борта: «Космический комплекс создан».

Разнообразны намеченные исследования. В печи «Сплав» началась варка нового полупроводникового состава. Его компоненты и заданный режим плавки подготовлены специалистами СССР и ПНР. Эксперимент назван «Сиреной». В обычных условиях, на Земле, компоненты этого состава – кадмий, теллур и ртуть – действуют подобно «лебедю, раку и щуке»: они не смешиваются, Другое дело в космосе. Словно само название «Сирена», казалось, обещало по аналогии с необычайным мифическим существом небывалые свойства сплава.

В эксперименте «Кардиолидер» использовался портативный прибор, созданный польскими учеными. Этот пульсотахометр контролирует частоту сердечных сокращений – при превышении заданных границ возникает звуковой сигнал. В полете «Кардиолидер» использовался при работе с вакуумным костюмом «Чибис» и при тренировках на велоэргометре.

В эксперименте «Вкус» исследовалось изменение в полете вкусовых ощущений. Специальным польским электроприбором «Густометром» определялся порог вкусовых ощущений. Но даже по радиопереговорам было ясно, что со вкусом «Кавказов» на орбите ничего существенного не произошло. «У нас на борту, – сообщил с орбиты Мирослав Гермашевский, – капустник польский есть. Очень вкусное блюдо».

В эксперименте «Досуг» космонавты прокручивали на бортовом видеомагнитофоне множество телевизионных записей. «Наша оценка, – заявили они с борта, – победила Ирэна Яротска».

Помимо чисто научной программы, выполнялись и другие операции. В их числе – гашение спецконвертов на борту, Ряд очень важных и памятных предметов были взяты в космический полет, чтобы потом отправиться по музеям. Но помимо серьезного, в личных вещах были и шутливые сувениры. Если Владимир Ремек захватил в полет куколку – Швейка, то Мирослав Гермашевский взял с собой куклу пана Твардовского – известного героя польского фольклора, который отправился на Луну, спасаясь от сварливой жены.

Во время одного из телесеансов вдруг через экран проплыл в невесомости пан Твардовский. Его тотчас же заметила Земля. «А это что – новый член экипажа? – спросил оператор «Зари». – Не тесновато вам?» – «Нормально», – ответил Владимир Коваленок. А Климук добавил: «Да, хорошо, порхаем, порхаем». – «Можете говорить и по-польски, – пошутил Гермашевский. – Теперь весь экипаж хорошо говорит по-польски».

Более четырех часов длилась укладка в корабль «Кавказов» возвращаемого оборудования: кинопленок и фотопленок, ампул со сплавами, биологических материалов, документации. Только одно предписание не выполнили космонавты. «Мишу олимпийского, – заявили «Фотоны», – мы не отдадим». Олимпийский медведь стартовал вместе с Владимиром Коваленком и Александром Иванченковым и так полюбился, что они отказались отправить его на Землю. Пришлось звонить в Олимпийский комитет, продлевать медведю космическую командировку.

Подписано свидетельство ФАИ о международном полете. Последние слова прощания, дружеские напутствия, и переходный люк закрывается. Еще два витка в совместном полете, затем «Союз-30» оттолкнулся от станции «Салют-6». Прошив плотные слои атмосферы, спускаемый аппарат плавно коснулся земли. Почти одновременно с ним сели поисковые вертолеты.

Сначала «Фотоны», расставшись с друзьями, погрустили, а затем действительно стали работать за четверых. Время от времени они подплывали к контейнеру с грибами и любовались, как они растут. «У грибов было три семейства, – сообщил Земле Владимир Коваленок. – Выросло много стебельков, а со шляпками только три. Один оказался проказником. Все тянутся к свету, а он развернулся от света и обратно пошел».

Люди вне Земли бережно относятся ко всему живому и особенно друг к другу. Это необходимое условие существования долговременного орбитального коллектива. Космонавты заказали в сеансе связи как-то песню «Эхо». «Кто заказывал «Эхо»?» – спросила Земля. «Мы заказывали», – отвечали «Фотоны». «Нет, конкретно?» – А у нас все здесь общее: пища общая, вилки общие, наблюдения общие и песни».

7 июля стартовал новый грузовой космический корабль «Прогресс-2», а через два дня он автоматически состыковался с пилотируемым научным комплексом «Салют-6» – «Союз-29», и начались работы по разгрузке около 300 наименований грузов. Основную долю составляло топливо для двигателей станции. Оно могло быть перекачано двумя способами: по командам космонавтов с пульта «Салют-6» или по командам с Земли. В этот раз командовала Земля, а Владимир Коваленок и Александр Иванченков занимались разгрузкой.

Космонавты вмонтировали в пульт новый глобус, подсказывающий местонахождение комплекса относительно Земли, заменили вычислительные блоки системы «Дельта», выгрузили новую космическую печку. «Как дела?» – спросила Земля. «Все нормально: работаем, у печки греемся», – шутили «Фотоны». Эта новая электропечь «Кристалл» принципиально отличалась от продолжающей действовать на станции – «Сплава». Она способна, используя различные методы, выращивать монокристаллы и получать пленочные структуры, очень нужные в микроэлектронике. Но есть и чисто внешнее отличие: новая печь устанавливается внутри станции. В воскресенье 16 июля в День металлурга космонавты досрочно смонтировали «Кристалл». Позже, когда «Фотоны» сняли первый «урожай кристаллов», они доложили Земле: «Кристаллы, как фасолинки... такого желтого цвета... один сферической формы, миллиметров семь. Грани сверкают... порядка тринадцати граней». – «Вы опровергли многие теории», – ответила Земля.

«Фотоны» не раз сообщали свои прогнозы погоды, и «Заря» им в ответ говорила: «Володя, в Звездном теперь только твои прогнозы и слушают».

«Фотоны» сообщали специалистам и свои наблюдения за формированием облачности. «И вот еще... – сообщали «Фотоны», – после циклонов, как после снегоочистителя, пространство чистое от облаков». – «Да,– подтверждала Земля, – это за холодным фронтом чистейший арктический воздух вторгся». – «Наверное, наводнение в Индии. Реки вздулись, стали широкие, коричневые. Земная поверхность смотрится как океан».– «Да, – подтверждала Земля. – Там наводнение».

Космонавты не раз включали систему ориентации и управления движением комплекса. Но в эти дни тестовое опробование ее автоматического режима для поддержания ориентации с помощью системы «Каскад» было необходимой подготовкой к выходу в открытый космос. В числе других подготовительных операций была подгонка скафандров. Затем генеральная репетиция – работа в скафандрах в станции.

29 июля космонавты проснулись в полночь. В семь часов утра они открыли люк в космос. Это был не тот люк, через который выходили Юрий Романенко и Георгий Гречко, он расположен на боковой поверхности шлюзовой камеры. Космонавты сняли с наружной обшивки станции счетчики микрометеоритов и биологические полимеры, а также множество образцов материалов, длительное время экспонировавшихся в космосе, установили новую аппаратуру.

Работая в открытом космосе, «Фотоны» провели телерепортаж и показали с помощью цветной телекамеры космический дом снаружи: изумрудную обшивку станции, крылья солнечных батарей, а затем и Землю, не ограниченную контуром иллюминатора.

После возвращения в станцию «Фотоны» провели эксперимент «Резонанс». В такт передаваемым с Земли сигналам они выполняли прыжки и приседания. И датчики перегрузки, расставленные вдоль космического комплекса, сообщали динамические характеристики связки «Союз» – «Салют» – «Прогресс». Затем расстыковка. Грузовой корабль «Прогресс-2» отделился от станции, вошел в плотные слои атмосферы и сгорел. В этот день агентство ЮПИ сообщило, что в шесть часов по московскому времени был побит принадлежащий американцам рекорд суммарного времени пребывания человека в космосе, составлявший 937 человеко-дней.

Проводив еще один корабль, космонавты провели технические и медицинские эксперименты. Затем в очередной день отдыха принимали космический душ.

Лук, привезенный на грузовом корабле, они высадили в бортовую грядку и с удовольствием сообщали: «Лук растет хорошо. Употребляем. Правда, кончики стали желтеть почему-то». «А вкусный?» – интересовалась «Заря». «Лук как лук», – отвечали «Фотоны».

В разговоре со специалистом они уточнили, что им больше всего нравится из бортового рациона. Разговор этот не был беспредметным, потому что уже готовился к старту новый грузовой корабль. «Прогресс-3» стартовал 8 августа. И, ожидая его прибытия, космонавты вели профилактические работы, занимались мелким ремонтом, благоустройством станции.

«Прогресс-3» состыковался автоматически, но это не означало, что космонавты не принимали участия в процессе сближения. Они контролировали весь ход процесса, а при нерасчетном режиме могли «ослепить» грузовик – выключив станционную аппаратуру сближения. В этом случае грузовой корабль был бы вынужден прекратить преследование.

И опять орбитальные «докеры», уже с солидным опытом, проводили циклы разгрузочных работ. И опять, опустошив корабль и набив его отработавшим оборудованием, космонавты распрощались с очередным грузовиком.

26 августа к освободившемуся причалу «Салюта» стартовал новый космической корабль «Союз-31», пилотируемый «Ястребами» – Валерием Быковским и гражданином ГДР Зигмундом Йеном. В их программе уникальные советско-немецкие эксперименты. Но прежде всего это работа с МКФ-6М. Многозональный фотоаппарат как бы вобрал в себя все достижения космического фотографирования. Он проходил обкатку на «Союзе-22», и тогда его экипаж возглавлял Валерий Быковский.

Стыковка, встреча и снова работа. Традиционные технологические исследования – в печах «Сплав-01» и «Кристалл» ведется эксперимент «Беролина». На этот раз изготавливаются уникальные стекла и полупроводники.

В другом эксперименте – «Аудио» – определяется изменение в полете порога слуха космонавтов. Их психоэмоциональное состояние оценивается в эксперименте «Речь». Оказывается, достаточно услышать в радиопереговорах позывной и некоторое заданное число, чтобы понять состояние космонавта. Интересны биологические эксперименты «Ястребов». В одном из них, названном «сшивка микроорганизмов», в орбитальных условиях микробы строят перемычки с полимерной основой.

В числе предметов, захваченных «Ястребами» на орбиту, памятные медали, миниатюрные печатные издания, изделие из мейссенского фарфора, символизирующее совместный полет. Но вместе с ними совершил полет и шуточный персонаж – «песочный человек», участник детских телевизионных передач ГДР.

В ходе подготовки к возвращению «Ястребы» поменяли в «Союзах» индивидуальные ложементы. Программой полета предусматривалось их возвращение в корабле «Фотонов».

7 дней работал на орбите дружный коллектив «Фотонов» и «Ястребов». И снова проводы. Эта экспедиция посещений была последней для «Фотонов».

Пролетая над местом приземления «Ястребов» возле города Джезказган, Владимир Коваленок и Александр Иванченков послали им поздравление. И принялись за подготовку следующего этапа работ, 7 сентября они выполнили перестыковку космического корабля. «Союз-31,» с экипажем на борту отошел от кормового причала «Салюта-6». Станция развернулась, и корабль пристыковался к ее переходному отсеку, Этот отлично выполненный технический эксперимент повысил экономичность работы орбитального комплекса и освободил его грузовой причал.

Не покладая рук трудились на орбите «Фотоны», Они провели необычную конвергентную съемку, при которой заданный район фотографировался с разных точек орбиты. На Земле полученные изображения позволили воссоздать объемный «портрет» местности. 16 сентября космонавтам удалось сфотографировать и наблюдать полное лунное затмение. По их словам, в тени Земли Луна выглядела удивительно – она была багрового цвета.

Утром 6 октября к космическому комплексу подошел очередной грузовой корабль – «Прогресс-4». Он доставил с Земли сменное оборудование и топливо, а также 50 кг грузов специально по заказу «Фотонов».

Беспримерен подвиг орбитальной вахты «Фотонов», За все время полета беспрерывно работали системы станции, обеспечивая существование научной лаборатории, «дрейфующей» над Землей, И в унисон с космонавтами трудился Центр управления полетом.

Готовясь к посадке, «Фотоны» напоминали организму о забытой земной тяжести с помощью вакуумного костюма «Чибис». И другие профилактические полетные костюмы помогали сохранить земные навыки. Космонавты использовали и электростимулятор мышц. Он возбуждал различные группы мышц разрядами слабого тока. И вот начались сборы в дорогу, Тщательно уложены фото- и кинопленки, ампулы со сплавами биологические объекты, записи, зарисовки. Расстыковка, сработали толкатели. Прощай, «Салют»!

2 ноября Владимир Коваленок и Александр Иванченков благополучно вернулись на Землю, завершив свой 140-суточный полет. Нет, не было еще в истории пилотируемых полетов такого длительного космического марафона. Никогда не было еще и столь плотных и так блестяще выполненных программ. Полетом двух основных экспедиций станции «Салют-6» человечество вступило в эру внеземных эфирных поселений, о которых мечтал К. Э. Циолковский.

«Салют-6» является очередной модификацией советских пилотируемых орбитальных станций. Основные изменения в конструкции были сделаны с целью расширить возможности станции: продлить продолжительность ее работы в пилотируемом режиме, увеличить объем и расширить направления проводимых исследований и экспериментов.

Назначение станции «Салют-6»:

проведение на ее борту исследований и экспериментов, которые в своей совокупности являются подготовкой к будущей прикладной деятельности человека на орбите: технологические эксперименты, эксперименты по отработке космических методов контроля природных ресурсов, медико-биологические исследования возможностей длительной работы человека в условиях невесомости, астрофизические и геофизические исследования и наблюдения (в инфракрасном, субмиллиметровом и оптическом диапазонах электромагнитного спектра);

отработка новых средств орбитальной техники: транспортные операции Земля – орбита, дозаправка станции, выход членов экипажа в открытое пространство, посещение станции одновременно несколькими экипажами.

В состав комплекса станции «Салют-6» входят собственно орбитальная станция (или, как ее часто называют, орбитальный блок), пилотируемые транспортные корабли «Союз» и грузовые транспортные корабли «Прогресс». В таблице приведены основные характеристики комплекса средств станции.

Основные характеристики станции «Салют-6»

В станции «Салют-6» можно выделить пять отсеков: переходный отсек, рабочий отсек, промежуточная камера, агрегатный отсек и отсек научной аппаратуры (рис. 1).

В рабочем отсеке размещается основное рабочее оборудование станции. Из этого отсека экипаж управляет станцией, работает в нем во время проведения большинства исследований. Здесь его место отдыха, сна и приема пищи. Рабочий отсек состоит из двух цилиндрических объемов с диаметрами 2,9 и 4 м и длиной соответственно 3,5 и 2,7 м. Торцы отсека закрыты сферическими днищами. Снаружи отсека в районе «малого диаметра» (2,9 м) установлены три панели солнечных батарей, которые могут поворачиваться вокруг осей, перпендикулярных продольной оси станции (см. рис. 1).

Рис. 1. Общий вид орбитальной станции «Салют-6»: 1, 7 – транспортный корабль; 2 – переходный отсек; 3 – солнечные батарея; 4 – орбитальный блок; 5 – антенны системы сближения; 6 – агрегатный отсек; 8 – промежуточная камера; 9 – корректирующий двигатель; 10 – двигатели ориентации; 11 – отсек научной аппаратуры; 12 – «беговая дорожка»; 13 – душевая установка; 14 – фотоаппарат МКФ-6М; 15 – рабочий отсек; 16 – центральный пост управления

В орбитальном полете каждая из них устанавливается таким образом, чтобы получать наибольшее количество солнечной энергии при любой ориентации станции. Площадь панели – 20 м2.

На этом же «малом цилиндре» и на переходном отсеке установлены радиатор системы обеспечения теплового режима, датчики (инфракрасный построитель местной вертикали, солнечный датчик, датчик ионного потока, датчики системы ориентации солнечных батарей), приборы для визуальной ориентации и т. д. Чтобы солнечные батареи и приборы защитить от воздействия воздушного потока на участке выведения станции на орбиту, «малый цилиндр» рабочего отсека вместе с переходным отсеком и со сложенными солнечными батареями закрывается головным обтекателем, сбрасываемым после прохождения плотных слоев атмосферы.

Во время орбитального полета экипаж обычно находится в рабочем отсеке, где расположено основное оборудование станции. Приборы и агрегаты главным образом размещены вдоль правого и левого борта станции и частично под «полом» и отделяются от жилого объема съемными перегородками. В районе «большого цилиндра» (4 м) находится оборудование управления системами станции, энергопитания, связи, командной радиолинии, телеметрии, траекторных измерений, управления движением. Там же имеются шкафы с продуктами питания, запасы воды.

В районе заднего днища у входа в промежуточную камеру расположена туалетная комната с ассенизационным устройством, включающим в себя отсасывающую вентиляцию, фильтры-сепараторы и сборники жидких и твердых отходов. Ближе к «Малому цилиндру» находится складная душевая кабина с прозрачными стенками из пленки. В верхней части кабины установлен распылитель воды, в нижней – отсасывающий вентилятор, создающий в камере поток воздуха, увлекающий за собой капли воды и обеспечивающий прокачку воздушно-водяной смеси через фильтр-сепаратор, из которого в атмосферу кабины попадает только воздух,

В верхней части «большого цилиндра» размещаются две шлюзовые камеры для выброса отходов. Одна из шлюзовых камер используется также и для проведения технологических экспериментов с применением плавильной печи «Сплав», для работы которой (для обеспечения необходимой теплоизоляции) используется космический вакуум.

Шлюзовая камера состоит из неподвижного внешнего корпуса, соединенного с оболочкой рабочего отсека, и подвижного внутреннего корпуса, имеющего сферическую форму. Последний с одной стороны открыт и может поворачиваться открытой стороной то к внутреннему объему рабочего отсека (в этом положении в него может устанавливаться контейнер, предназначенный для выброса), то в открытый космос (в этом положении осуществляется выброс контейнера во внешнее пространство с помощью пружинного механизма). Неподвижный корпус по форме также близок к сфере, он имеет два отверстия: одно во внешнее пространство (оно может закрываться только внутренним корпусом), другое внутрь рабочего отсека (это отверстие закрывается крышкой).

При загрузке шлюзовой камеры внутренний корпус повернут своим отверстием внутрь станции и прижат через герметизирующее резиновое кольцо к выходному отверстию внешнего корпуса, отделяя гермообъем станции от космического пространства. После загрузки крышка шлюза закрывается, воздух из шлюзовой камеры сбрасывается во внешнее пространство, внутренний корпус отводится назад от уплотненного кольца и поворачивается отверстием наружу для выброса контейнера.

В приборных зонах «малого цилиндра» размешаются регенерационные установки и поглотители углекислого газа, обеспечивающие выделение кислорода, поглощение углекислого газа и частично паров воды, выделяемых в атмосферу станции экипажем при дыхании и через кожу (испарение). Остальная часть выделяемых в атмосферу водяных паров собирается холодильно-сушильными агрегатами на холодных стенках теплообменника, откуда с помощью гироскопических фитилей и откачивающих насосов направляется в сборники воды. Из этих сборников вода затем поступает в так называемую «систему, регенерации воды из конденсата», где она очищается в ионнообменных колонках и фильтрах, дезинфицируется, подогревается и подготавливается для использования ее экипажем в качестве питьевой воды и при подготовке сублимированных (обезвоженных) продуктов к употреблению.

В этом же районе станции находится велоэргометр и «бегущая дорожка», на которых экипаж выполняет ежедневные физические упражнения, создавая нагрузку на различные мышечные группы своего организма с целью поддержания необходимого при возвращении на Землю уровня их тренированности.

В части «малого цилиндра», близкой к переходному отсеку, располагается основное рабочее место экипажа – центральный пост управления (пост № 1), в районе которого размещены приборы для визуальной ориентации станции, главный пульт, пульт управления бортовой вычислительной машиной, справочно-информационное устройство, пульты отдельных систем. За главным пультом центрального поста (между главным пультом и передним днищем рабочего отсека) находится жесткая рама, на которой установлены гироскопические приборы. Помимо центрального поста управления есть еще посты управления № 2 (астроориентации), №3 (управление субмиллиметровым телескопом), № 4 (управление медико-биологическим оборудованием). Кроме того, еще два поста управления находятся в переходном отсеке. Около поста № 4, расположенного в районе конического переходника, соединяющего цилиндрические объемы рабочего отсека, установлен многозональный фотоаппарат МКФ-6М. Здесь же находится пульт управления этим аппаратом.

Между центральным постом управления и постом № 4 установлен столик, площадь которого может увеличиваться за счет открывающихся панелей. На его поверхности имеются приспособления для фиксации предметов. За этим столиком члены экипажа принимают пищу, он же может быть использован для проведения ремонта оборудования.

Рядом располагаются подогреватели пищи и столовые принадлежности. Здесь же находятся блоки системы регенерации воды из конденсата.

Спальные места экипажа – на боковых панелях, ближе к заднему днищу станции.

Переходный отсек примыкает к «малому цилиндру» рабочего отсека (см. рис. 1) и сообщается с ним через люк. На этом отсеке устанавливается один из двух стыковочных узлов станции (второй на промежуточной камере), к которым причаливают пилотируемые корабли. Переходный отсек используется также для визуальных наблюдений (через размещенные на нем семь иллюминаторов) и для выхода во внешнее пространство (в качестве шлюзового отсека). Перед выходом, естественно, закрываются люк стыковочного узла, отделяющий отсек от транспортного корабля, и люк со стороны рабочего отсека.

Внутри этого отсека находятся скафандры, система их вентиляции, пульт управления выходом космонавтов в открытый космос, ручки управления ориентацией, средства радиосвязи.

Агрегатный отсек негерметичен. Он установлен со стороны заднего днища рабочего отсека. Его диаметр 4,15 м, длина 2,2 м. В агрегатном отсеке размещаются объединенная двигательная установка, радиоантенны, датчики системы ориентации солнечных батарей, антенны, световые индексы и мишени системы сближения, телевизионная камера контроля причаливания кораблей к станции со стороны агрегатного отсека.

В состав объединенной двигательной установки входят два корректирующих реактивных двигателя с тягой 300 кг каждый, 32 управляющих реактивных двигателя с тягой 14 кг каждый, шесть топливных баков с сильфонными разделителями газа и топлива, баллоны с газом наддува баков, насосы для откачки газа из баков при дозаправке и пневмогидроавтоматика. В качестве компонентов топлива в двигательной установке используются несимметричный диметилгидразин (горючее) и азотный тетраксид (окислитель). Корпус агрегатного отсека термостатируется за счет прокачки жидкого теплоносителя с заданной температурой через трубки, приваренные к оболочке отсека.

По оси агрегатного отсека расположена промежуточная камера. Одним концом она вварена в заднее днище рабочего отсека и соединяется с ним через люк; на другом конце камеры установлен второй («задний») стыковочный узел, к которому могут причаливать как пилотируемые, так и грузовые корабли.

Внутри промежуточной камеры устанавливается экспериментальная печь «Кристалл» (доставленная грузовым кораблем «Прогресс-2»). На стыковочном узле промежуточной камеры размещены два гидроразъема, через которые проходит заправка объединенной двигательной установки из отсека компонентов грузового корабля.

Отсек научной аппаратуры представляет собой конус, вставленный перпендикулярно продольной оси станции в цилиндрическую часть рабочего отсека «большого диаметра». Его оболочка является частью гермоконтура рабочего отсека. Внутренняя часть конуса сообщается с внешним пространством. В этой части отсека размещен субмиллиметровый телескоп, машинная система охлаждения его приемников, работающая по замкнутому циклу (без расхода рабочего тела), обеспечивающая охлаждение приемников телескопа до температуры жидкого гелия (4 – 4,5 К), ряд оптических датчиков. Со стороны внешнего пространства на отсеке установлена крышка, которая открывается во время проведения наблюдений.

Главными изменениями, введенными в конструкцию орбитальной станции «Салют», явились:

1) введение второго стыковочного узла;

2) разработка и установка на станции новой двигательной установки, которая может многократно заправляться в полете;

3) установка на станции дополнительной аппаратуры управления, обеспечивающей возможность автоматического сближения и причаливания кораблей к станции со стороны агрегатного отсека;

4) создание грузового транспортного корабля «Прогресс», обеспечивающего доставку на станцию дополнительного исследовательского оборудования, запасов систем обеспечения жизнедеятельности, оборудования и приборов, которые нуждаются в замене при длительном полете, топлива для двигателей станции.

Грузовой транспортный корабль «Прогресс» создан на базе пилотируемого корабля «Союз» (рис. 2, 3) и выводится на орбиту с помощью той же ракеты-носителя, что и «Союз». Грузовой корабль состоит из трех отсеков: грузового, отсека компонентов дозаправки и приборно-агрегатного.

Сухие грузы и запасы воды размещаются в грузовом отсеке, оболочка которого состоит из двух полусфер и цилиндрической вставки. Нижней частью грузовой отсек установлен на отсеке компонентов дозаправки, в его верхней части имеется стыковочный узел с выходным люком. После пристыковки грузового корабля к станции экипаж открывает люк и получает доступ к доставленным грузам.

Рис. 2. Общий вид транспортного корабля «Союз»: 1 – стыковочный агрегат; 2 – орбитальный отсек; 3 – спускаемый аппарат; 4 – приборно-агрегатный отсек

Рис. 3. Общий вид грузового корабля «Прогресс»: 1 – стыковочный агрегат: 2 – грузовой отсек; 3 – отсек компонентов дозаправки; 4 – приборно-агрегатный отсек

На внешней части стыковочного узла размещаются два гидроразъема (для горючего и окислителя), которые стыкуются с соответствующими гидроразъемами на стыковочном узле промежуточной камеры. Эти гидроразъемы с системой трубопроводов и дистанционно управляемых кранов соединены с баками отсека компонентов дозаправки.

Внутри отсека – обычный воздух при нормальном атмосферном давлении. Объем отсека около 6,6 м³, в нем может быть размещено до 1300 кг оборудования.

В негерметичном отсеке компонентов дозаправки установлены два бака с окислителем, два бака с горючим, баллоны с азотом наддува и воздухом, агрегаты и автоматика управления заправкой. Корпус отсека термостатирован за счет прокачки жидкого теплоносителя через трубопроводы, проложенные по оболочке отсека,

Приборно-агрегатный отсек включает в себя переходную, приборную и агрегатную секции. Переходная секция и агрегатная близки по конструкции к аналогичным секциям пилотируемого корабля «Союз». В переходной секции расположены баки, баллоны наддува, пневмогидроавтоматика системы двигателей причаливания и ориентации и десять двигателей причаливания. В агрегатной секции размещается сближающе-корректирующая двигательная установка, заимствованная с корабля «Союз», четыре двигателя причаливания и восемь двигателей ориентации. На внешней поверхности агрегатной секции установлен излучающий радиатор системы терморегулирования.

Приборная секция грузового корабля примерно в два раза больше, чем приборная секция кораблей «Союз».

На внешних поверхностях корабля установлены два оптических построителя местной вертикали, работающие в инфракрасном диапазоне, ионные датчики, телевизионные камеры, световые индексы (для визуального контроля процесса приближения корабля со стороны станции), антенны.

Комплекс бортовых систем близок к комплексу пилотируемого корабля «Союз» и отличается от него большей автоматизацией, позволяющей провести все операции по маневрированию на орбите, сближению со станцией и причаливанию к ней в полностью автоматическом режиме. Кроме того, на этом корабле имеется автоматика управления дозаправкой станции.

Дозаправка станции осуществляется после пристыковки грузового корабля в результате ряда последовательных операций. Сначала проверяется герметичность состыкованных гидромагистралей, по которым должна осуществляться заправка, затем производится откачка газа наддува из баков объединенной двигательной установки (чтобы не было противодавления при перекачке топлива из грузового корабля). Откачка газа осуществляется насосами, установленными в агрегатном отсеке станции, при этом газ направляется в баллоны высокого давления. После откачки газа выполняется последовательная перекачка горючего, а затем окислителя из отсека компонентов дозаправки в баки орбитальной станции. Наконец, закрываются клапаны, отделяющие заправочные гидромагистрали в районе узла стыковки от остальной части гидромагистралей двигательной установки на станции и системы дозаправки на корабле, и осуществляется их продувка. Эта операция выполняется для того, чтобы при расстыковке остатки компонентов в этих трубопроводах не попали на стыковочный узел. Операции по дозаправке могут осуществляться как по командам экипажа с пультов управления дозаправкой, так и по командам, передаваемым по радио с Земли.

Перенос грузов и доставленного оборудования из грузового отсека на станцию осуществляется экипажем. Когда грузовой отсек полностью освобожден, экипаж переносит в него уже использованные и отработанные регенераторы, фильтры, элементы упаковки, белье и т. п. После этого осуществляется расстыковка грузового корабля и его спуск.

Усовершенствования, введенные в конструкцию станции «Салют-6», позволяют существенно расширить объем научных исследований и экспериментов, увеличить количество полетов, совершаемых космонавтами на станцию, повысить ее эффективность.

Часть научного оборудования установлена на станции еще на Земле – многозональный фотоаппарат МКФ-6М, субмиллиметровый телескоп БСТ-1М с активной системой охлаждения приемников, спектрометры, медицинское исследовательское оборудование; часть доставляется на станцию уже во время ее полета с помощью грузовых и пилотируемых кораблей – печи «Сплав» и «Кристалл» для проведения технологических экспериментов, оптическое оборудование для визуальных наблюдений, фотооборудование, оборудование для биологических экспериментов и т, д.

Сейчас еще трудно сказать, какие из исследований, осуществленных на станции «Салют-6», окажутся наиболее результативными. Большие надежды связываются с проведением серий экспериментов по получению в условиях невесомости различных высококачественных полупроводников и кристаллов. Установки «Сплав» и «Кристалл», используемые для этих экспериментов, позволяют выдерживать разные режимы нагрева, плавки и охлаждения исследуемых материалов с целью набора необходимых данных для отработки методов осуществления технологических процессов и их оптимизации. Исходные материалы доставляются на борт станции в запаянных капсулах, которые затем последовательно устанавливаются экипажем в нагревательные печи.

С пультов управления набирается программа каждого режима плавки (т. е. задается график температура – время), которая выдерживается автоматикой управления печи. В установке «Сплав», например, сначала температура во внутренней полости электронагревательной камеры повышается до заданной, более высокой, чем температура плавления материала, с которым ведется эксперимент. После выдержки и получения однородного расплава температура в камере с определенной скоростью понижается. Эксперимент выполняется одновременно с тремя ампулами, каждая из которых располагается в своей тепловой зоне, и поэтому в эксперименте получаются три слитка. Один из них изготавливается методом направленной кристаллизации, а два других – методом объемной кристаллизации. Контроль экспериментов осуществляется телеметрически.

Геофизическая программа исследований базируется на фотографировании поверхности Земли с помощью многозонального фотоаппарата МКФ-6М (совместно разработанного специалистами ГДР и СССР и изготовленного на предприятии «Карл Цейс Йена», ГДР), наблюдениях поверхности Земли и атмосферы с помощью субмиллиметрового телескопа БСТ-1М и на визуальных наблюдениях поверхности Земли, горизонта и атмосферы непосредственно экипажем.

Центральное место в этой программе занимает фотосъемка, выполняемая с помощью многозонального фотоаппарата МКФ-6М, который является модернизированным вариантом фотоаппарата, использованного при полете космического корабля «Союз-22». Фотоаппарат МКФ-6М обеспечивает синхронную съемку поверхности Земли в шести областях (зонах) спектра, две из которых приходятся на инфракрасный, а четыре – на визуальный диапазоны. Полоса захвата по поверхности Земли полем зрения аппарата около 200 км при линейном разрешении до 20 м. Такой способ фотографирования существенно превосходит по информативности и черно-белую и цветную фотографии, позволяет вскрыть на первый взгляд отсутствующие детали видимой картины.

Во время фотосъемок станция «Салют-6» находится в режиме орбитальной ориентации, а объектив аппарата направлен в подспутниковую точку. Съемка осуществляется, когда высота Солнца над местным горизонтом составляет не менее 10°. Фотоаппарат работает в полуавтоматическом режиме, а экипаж осуществляет смену кассет, настройку фотоаппарата (выдержка, частота кадров и т. п.) и включение аппаратуры. Для решения методических задач часть фотосъемок совмещается с подспутниковыми экспериментами при полете станции над заранее выбранными районами.

Визуальные наблюдения осуществляются с использованием ручной оптической и фотоаппаратуры. С их помощью исследуются серебристые облака в верхней атмосфере, оптические характеристики атмосферы над дневным и ночным горизонтами Земли, геологические особенности поверхности, ледников и т. п.

В научной программе станции широко представлены медико-биологические исследования. Основное направление биологических экспериментов – исследование влияния факторов космического полета (главным образом невесомости) на биологические процессы и эволюцию организмов и растений. При этом исследуются мутации, характер развития отдельных органов (например, вестибулярного аппарата у рыб), динамика роста, особенности фаз клеточного деления и т. д. Часть экспериментов имеет прикладное значение – они направлены на изучение возможностей создания для нужд космонавтов систем снабжения их кислородом и водой, систем поглощения (на биологической основе) углекислого газа и вредных газовых примесей из атмосферы станции.

Для проведения большей части биологических экспериментов на борту установлено несколько термостатов. Когда новый экспериментальный биологический материал доставляют на станцию, он помещается в термостат, где процессы развития, фиксации и хранения протекают в строго контролируемых условиях. Термостатирование в ходе экспериментов и фиксация исследуемых образцов на определенном этапе развития после завершения каждого эксперимента исключают влияние побочных факторов на результаты исследований.

Медицинские исследования главным образом направлены на изучение возможности длительного полета человека, на отработку методов профилактики против нежелательного воздействия невесомости на организм человека. Одновременно эти исследования позволяют контролировать состояние здоровья экипажа и его работоспособность, что является обязательным условием осуществления длительных орбитальных полетов человека. Медицинское оборудование дает возможность следить во время полета за изменением массы космонавтов, изучать их электрокардиограммы, биоэлектрическую активность сердца, дыхание, тонус сосудов, кровообращение, реакцию на гидростатическое давление в кровеносной системе (с помощью пневмовакуумного костюма), обмен веществ, водно-солевой обмен и т. д. Одновременно контролируется состав атмосферы станции, наличие газовых примесей, бактериальная обсемененность и т. п.

В состав медицинского исследовательского оборудования входят аппаратура для баллистокардиографии и реографии, профилактическое оборудование (велоэргометр, «бегущая дорожка», пневмовакуумный костюм), набор укладок для забора различных проб и анализов.

Медицинские эксперименты проводились один раз в семь – десять дней.

Для выполнения астрофизических исследований на станции имеется субмиллиметровый телескоп БСТ-1М, предназначенный для регистрации излучения в ультрафиолетовом (0,2 – 0,36 мкм), инфракрасном (60 – 130 мкм) и субмиллиметровом (300 – 1000 мкм) диапазонах электромагнитного спектра. Постановка экспериментов с помощью субмиллиметрового телескопа связана с тем, что земная атмосфера практически непрозрачна для излучения в этих диапазонах.

Диаметр главного зеркала телескопа БСТ-1М составляет 1,5 м. Оптическая система телескопа (зеркала и приемники излучения) размещены в карданновом подвесе, позволяющем осуществлять повороты оси телескопа на углы до 5° относительно корпуса станции. Система управления телескопа позволяет выполнять работу в ручном, автоматическом и полуавтоматическом режимах. Она включает в себя астрогиды, приводы и электронные блоки.

Высокая чувствительность телескопа в субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах обеспечивается охлаждением приемников до температуры жидкого гелия. Для этой цели на станции впервые создана и установлена активная система охлаждения замкнутого типа. В состав активной системы охлаждения входят: газовый компрессор, две холодильные машины и ряд теплообменников; рабочим телом системы является жидкий гелий. Автоматика системы обеспечивает питание компрессора и холодильных машин, управление выходом на режим, контроль параметров системы.

Оптико-механические части телескопа, система активного охлаждения размещаются в отсеке научной аппаратуры со стороны, обращенной во внешнее пространство. Электронные блоки, преобразователи, автоматика, пульты управления размещаются на корпусе отсека научной аппаратуры со стороны гермообъема рабочего отсека.

Помимо астрофизических исследований, телескоп БСТ-1М используется для проведения геофизических исследований. К этим исследованиям относятся измерения собственного излучения верхних слоев атмосферы Земли в далеком инфракрасном и в субмиллиметровом диапазонах с целью изучения атмосферных процессов, связанных, в частности, с распределением в атмосфере водяного пара и с образованием осадков. В этом эксперименте станция ориентирована на Землю, телескоп заарежирован. При этом исследуется атмосфера по трассе полета. Такой режим может выполняться без участия экипажа.

Присутствие экипажа на борту станции позволяет расширить эксперимент: при обнаружении циклонов или других активных процессов в атмосфере экипаж, соответственным образом ориентируя станцию, может осуществлять измерение излучения атмосферы в районе этих процессов. Кроме этого осуществляются измерения поглощения атмосферным озоном ультрафиолетового излучения ярких звезд с целью определения его распределения по высоте. Полученная информация может быть полезной для приобретения методических материалов при решении вопроса о способе контроля состояния и сохранения озонового слоя, как одного из глобальных факторов природной среды, требующего внимательного контроля, и сохранение которого имеет громадное значение для всего живого на Земле. В этих экспериментах с помощью БСТ-1М осуществляются измерения излучения звезды при ее заходе за горизонт Земли,

Технические эксперименты направлены на отработку новых технических средств (средства выхода во внешнее пространство, автономная навигация, новые чувствительные элементы для ориентации, новые элементы системы терморегулирования), на испытания в условиях полета конструкционных материалов, работающих на внешних поверхностях космических аппаратов (уплотнительные резины, покрытия, стекла и т. п.), изучение фактических динамических характеристик конструкции комплекса «Салют» – «Союз» – «Прогресс».

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, о которой еще два-три года назад мы знали очень и очень немного. В космическую эру был сделан огромный скачок в изучении планет Солнечной системы, так как именно космические аппараты позволили нам изучать небесные объекты с близкого расстояния и даже проводить эксперименты на их поверхности. Так исследовались Луна, а затем Марс, Венера. Меркурию в этом отношении «не повезло»: лишь один космический аппарат – «Маринер-10» – побывал в его окрестности, но, правда, сделал это трижды. Однако одних этих «визитов» оказалось достаточно, чтобы во много раз расширить наши знания об этой планете.

Автоматическая станция «Маринер-10» была запущена в США 3 ноября 1973 г. Основной ее задачей было исследование Меркурия с близкого расстояния. Кроме этого, планировалось изучение Венеры при полете вблизи этой планеты, а также проведение экспериментов в межпланетном пространстве. На борту космического аппарата была установлена следующая научная аппаратура:

1) телескоп для регистрации заряженных частиц;

2) два спектрометра, работающие в ультрафиолетовом диапазоне спектра;

3) инфракрасный радиометр;

4) два магнитометра;

5) сканирующий электростатический анализатор и спектрометр электронов;

6) два телескопа с фокусным расстоянием 1,5 м;

7) радиопередатчик.

Общая масса научного оборудования составляла 80 кг, потребляемая мощность – 62 Вт. Масса космического аппарата равнялась 502 кг. Расположение аппаратуры на станции изображено на рис. 1.

5 февраля 1974 г. «Маринер-10» приблизился к Венере, пройдя от нее на расстоянии 5785 км (находясь на расстоянии 44,1 млн. км от Земли). Траектория полета станции и расположение на ней научной аппаратуры были выбраны из расчета оптимального выполнения программы научных исследований при сближении с Меркурием, и по этой причине некоторые эксперименты при пролете вблизи Венеры либо не были выполнены, либо были ограничены (аппарат прошел вне зоны затмения Солнца Венерой, и положение инфракрасного радиометра на станции не позволило использовать все его возможности).

Рис. 1. Схематическое изображение «Маринера-10»: 1 – штанга магнитометра; 2, 10 – солнечные датчики; 3, 6 – ультра» фиолетовые спектрометры; 4 – детектор заряженных частиц; 5 – всенаправленная антенна; 7 – солнечные батареи; 8 – остронаправленная антенна; 9 – радиопередатчик; 11 – телевизионная камера; 12 – инфракрасный радиометр; 13 – детектор плазменных частиц

Кроме того, возникли некоторые неисправности в аппаратуре, которые вызвали ряд изменений в программе исследований и проведении коррекций траектории. Так, например, вскоре после запуска перестал работать нагреватель телевизионной оптической системы, в результате чего телевизионные наблюдения Венеры пришлось прекратить вскоре после сближения с ней. Все это, однако, не сказалось существенным образом на выполнении основных задач «Маринера-10».

Трехосная стабилизация станции «Маринер-10» осуществлялась за счет ориентирования на Солнце и звезду Канопус. Поскольку полет проходил относительно близко к Солнцу, солнечные батареи были сделаны с подвижной поверхностью, чтобы по возможности устранять их перегрев солнечными лучами.

Программа полета «Маринера-10» предусматривала его разворот в гравитационном поле Венеры для осуществления операции сближения с Меркурием. В результате этого было сэкономлено как время, необходимое для полета к Меркурию, так и количество топлива, требуемого для этой цели. 16 марта 1974 г., после проведения третьей коррекции траектории, «Маринер-10» перешел на гелиоцентрическую орбиту, двигаясь по которой он сблизился с Меркурием 29 марта 1974 г., пройдя от него на расстоянии 703 км (рис. 2). Скорость «Маринера-10» относительно Меркурия составляла в это время 11,1 км/с, расстояние до Земли – 148,6 млн. км.

Фотографирование Меркурия началось 23 марта с расстояния 5,3 млн. км и продолжалось до 2 апреля, когда аппарат уже находился на расстоянии около 3,5 млн. км от планеты. Получение телевизионных изображений производилось примерно в течение часа каждый день, за исключением 29 марта, когда эта операция производилась в течение 8 ч. При сближении с планетой наиболее интенсивно работали и все другие научные приборы. Проводились также поиски спутника Меркурия. В течение 32 ч (16 ч до сближения и 16 ч после него) все операции осуществлялись по программе, заранее разработанной главным компьютером космического аппарата.

После этого «Маринер-10» продолжал свой путь вокруг Солнца. Проведенные 9 и 10 мая 1974 г. коррекции орбиты позволили станции 21 сентября 1974 г. вновь пройти около планеты, но на существенно большем от нее расстоянии – 48 000 км, а после следующего оборота подойти к ней 16 марта 1975 г. на кратчайшее расстояние – 327 км. Продолжая и в дальнейшем обращаться по гелиоцентрической орбите, «Маринер-10» сближается с Меркурием каждые 176 дней. Однако ресурс источников питания космического аппарата уже исчерпан, и дальнейшая связь с ним прекращена.

При первом сближении с планетой двумя камерами высокого разрешения было сделано более 2000 телевизионных кадров. Большое количество снимков было получено во время второго и особенно третьего (в марте 1975 г.) сближений с Меркурием. Разрешение при первом пролете составило величину порядка 100 м, при максимальном сближении с планетой разрешались детали размером 50 м.

На телевизионных изображениях поверхность Меркурия очень похожа на лунную, с явными признаками ранней химической дифференциации. Основными формами рельефа Меркурия являются бассейны, кратеры, уступы, валы и равнины. Морфологически эти образования сходны с аналогичными формами рельефа Луны.

Рис. 2. Траектория полета «Маринера-10»: 1 – запуск; 2 – пролет около Венеры; 3 – пролет около Меркурия; 4 – положение «Маринера-10» в момент наибольшего удаления от Земли («заход» за Солнце). Незаштрихованными ромбиками обозначены положения «Маринера-10» во время проведения коррекций. На рисунке указаны орбиты Земли, Венеры и Меркурия, а также положения этих планет во время запуска, пролета около Венеры и т. д. Внизу показано расположение плоскостей орбит планет и траектории «Маринера-10» относительно плоскости орбиты Земли (горизонтальная линия)

Там, где равнины отсутствуют, перекрывающиеся кратеры и бассейны создают пересеченную материковую поверхность. Равнины Меркурия имеют много общего о лунными морями: плотность кратеров в них примерно такая же, как и в лунных морях. Материковые области усеяны кратерами, имеющими самые различные размеры. Имеются как четкие кратеры, так и весьма сглаженные. На фотографиях можно распознать первичные и вторичные кратеры, причем последние имеют менее округлые очертания и часто группируются в скопления и цепочки. Вокруг некоторых кратеров имеются яркие лучевые структуры, представляющие, по всей видимости, цепочки вторичных кратеров.

Вещество, слагающее равнины, заполняет большие бассейны и прилегающие к ним низины. Наибольшая из них, уровень которой в среднем на 6 – 9 км ниже окружающих ее валов, имеет диаметр 1300 км. Видны также многочисленные понижения поверхности меньших размеров. Предполагается наличие местных источников вулканизма. Так, например, можно ожидать, что многочисленные валы на равнинах имеют вулканическое происхождение.

Несмотря на то, что на поверхности Меркурия имеется много крупных и мелких образований, очень похожих на лунные, существует все же и значительная разница в их структуре и распространенности. Важными структурными образованиями на Меркурии являются уступы неправильной формы высотой до 2 км и протяженностью в сотни, а иногда и тысячу километров. Эти уступы прорезают большие кратеры и межкратерные пространства (подобные образования на Луне отсутствуют). Они образовались, по-видимому, на раннем этапе эволюции планеты. В свою очередь, на Меркурии весьма малочисленны прямолинейные трещины, характерные для Луны. Не обнаружено на Меркурии тектонических образований, аналогичных марсианским, а также крупномасштабных разломов, являющихся результатом внутренних напряжений в коре. Бросается в глаза тот факт, что морские бассейны на Луне более многочисленны, чем на Меркурии. Горы на Меркурии несколько ниже лунных, их высота не превышает 4 км (высота гор была определена по длине отбрасываемых ими теней).

Хотя на Меркурии, как и на Луне, имеются кратеры самых разных размеров, но в среднем они меньше, чем на Луне. Это объясняется большим значением ускорения свободного падения на Меркурии (3,7 м/с²), чем на Луне (1,6 м/с²): вследствие большей силы тяжести (при прочих равных условиях) при падении метеорных тел происходит выброс меньшего количества вещества.

Характерной особенностью поверхности Меркурия является то, что она очень темная: в видимой области спектра поглощается более 90% падающего на нее солнечного излучения, Этот факт в совокупности с близостью к Солнцу приводит к весьма высоким дневным температурам поверхности (до 420°С в подсолнечной точке в перигелии). При такой температуре находятся в жидком состоянии калий, олово, свинец и другие легкоплавкие металлы.

В результате трех пролетов «Маринера-10» вблизи Меркурия было сфотографировано около 40% его поверхности. Для целей картографирования была осуществлена привязка на местности. В качестве точки отсчета был выбран маленький кратер Hun Kal, через который условились проводить двадцатый меридиан. При определении широты считается, что ось вращения Меркурия перпендикулярна к плоскости его орбиты (что очень близко к истине).

Карта Меркурия на 5 листах в масштабе 1 : 5 000 000 составлена геологической службой США по материалам фототелевизионной информации, переданной с борта «Маринера-10». Наименования деталей рельефа Меркурия были утверждены на XVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в 1976 г. В них вошли 135 кратеров, а также ряд уступов, гряд, долин и равнин. Было решено присваивать кратерам названия в честь известных деятелей мирового искусства и культуры – писателей, композиторов, художников. Так появились кратеры, названные в честь наших соотечественников, – Пушкин, Лермонтов, Репин, Рублев, Чайковский, Чехов и другие. Равнины названы именами древних божеств, уступы – в честь исследовательских судов разных стран (среди них «Мирный» и «Восток»). Грядам присвоены имена астрономов, изучавших Меркурий (например, Антониади и Скиапарелли), долины названы в честь радиообсерваторий – Аресибо, Голд стоун, Симеиз, Хайстек и т. д. Зарезервирован ряд названий, которые будут распределены позднее.

До полета «Маринера-10» предполагалось, что магнитное поле Меркурия мало отличается от магнитного поля Луны. Несколько большие средняя плотность и размеры Меркурия не должны были существенно изменить характер взаимодействия планеты с солнечным ветром по сравнению с тем, что наблюдается в окрестностях Луны. Поэтому обнаружение у Меркурия интенсивного магнитного поля оказалось полной неожиданностью.

Рис. 3. Интенсивность магнитного поля Меркурия по результатам третьего сближения с планетой

Характер обтекания планеты потоками солнечного ветра зависит от того, имеет планета собственное магнитное поле или нет. Если у планеты имеется магнитное поле, то вблизи границы магнитосферы должен существовать ряд характерных процессов, в частности образование ударной волны набегающей солнечной плазмой. Все это было зарегистрировано магнитометром «Маринера-10» уже при первом сближении с Меркурием в марте 1974 г.

На магнитограмме, полученной во время первого пролета, было отчетливо видно, как магнитное поле солнечного ветра с характерной для орбиты Меркурия величиной 20 гамм резко меняется при пересечении ударного фронта и последующей переходной зоны, где поле заметно флуктуирует. За этой областью наблюдается главное увеличение интенсивности магнитного поля до значения 98 гамм на расстоянии 724 км от поверхности планеты. При дальнейшем движении станции снова наблюдалась переходная зона и ударный фронт. Вся эта типичная картина оставляла мало сомнений в том, что Меркурий обладает собственным магнитным полем.

Окончательное же доказательство наличия у Меркурия собственного дипольного магнитного поля было получено при третьем пролете, примерно через год после проведения первых магнитных измерений. На рис. 3 отчетливо видны пересечения ударного фронта и переходной зоны (при максимальном сближении с планетой до расстояния 327 км от поверхности интенсивность магнитного поля оказалась равной 400 гамм), Направление межпланетного магнитного поля в этот день было обратным тому, что было при первом сближении, между тем как знак магнитного поля планеты на ночной ее стороне при обоих пролетах соответствовал картине, ожидаемой при исследовании магнитного поля, имеющего такую же полярность, как и магнитное поле Земли. Это однозначно указывало на то, что магнитное поле не индуцировано солнечным ветром, а принадлежит самой планете и лишь несколько деформировано солнечным ветром.

Ось магнитного диполя Меркурия наклонена к оси вращения планеты на угол около 12°. Напряженность магнитного поля у полюсов составляет примерно 700 гамм. Следует отметить, что магнитные поля Меркурия и Земли имеют одинаковую полярность: северный магнитный полюс находится вблизи южного географического, и наоборот.

Таковы были первые впечатления о планете при взгляде на нее со сравнительно близкого расстояния. Что же было известно о ней до этого и как накапливались наши знания о Меркурии?

В XIX в. многие наблюдатели замечали темные и светлые пятна на поверхности Меркурия, однако зарисовки этих пятен, сделанные разными авторами, как правило, не совпадали. Можно считать, что первые достоверные данные на этот счет были получены известным итальянским наблюдателем Д. Скиапарелли, который тщательно наблюдал Меркурий в течение восьми лет. В частности, им утверждалось, что ось вращения планеты перпендикулярна к плоскости ее орбиты, а период вращения Меркурия вокруг оси равен его периоду обращения вокруг Солнца (88 дней), в результате чего он должен был быть обращен к Солнцу всегда одной и той же стороной.

Скиапарелли обратил также внимание на весьма большую либрацию¹ Меркурия. Кажущиеся изменения видимых на Меркурии пятен Скиапарелли приписал атмосфере, периодически меняющей свою прозрачность.

¹ Либрация – периодический поворот планеты то в одну, то в другую сторону. Это связано с тем, что из-за сильной вытянутости планеты скорость ее орбитального движения изменяется довольно значительно.

Многие наблюдатели изучали Меркурий после Скиапарелли, и некоторые из них подтверждали его вывод о наличии атмосферы у планеты. В результате этих исследований была составлена первая карта одного полушария Меркурия и было положено скромное начало его «географии». Были сделаны попытки оценить размер Меркурия и определить другие характеристики планеты.

Наблюдения Меркурия продолжались в последующие годы, уточнялись детали его поверхности. Проведенные в 1950-х годах измерения поляризации отраженного Меркурием света позволили исследовать его атмосферу, в результате чего был сделан вывод (как увидим в дальнейшем, ошибочный), что плотность меркурианской атмосферы составляет 0,003 от земной. Наконец, методы радиолокации позволили уточнить расстояние от Земли до Меркурия, а следовательно, и параметры его орбиты.

Как и все остальные планеты Солнечной системы, Меркурий движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце. Однако если остальные планеты (кроме Плутона) имеют почти круговые орбиты, то орбита Меркурия сильно вытянута, ее эксцентриситет (величина, характеризующая степень вытянутости эллипса) составляет около 0,2. В соответствии с этим его расстояние от Солнца меняется довольно значительно – от 0,31 а. е. (46 млн. км) в перигелии до 0,47 а. е. (70 млн. км) в афелии. Расстояние до Меркурия было приближенно измерено уже давно, быстрое развитие радиотехнических методов исследования дало возможность астрономии уточнить расстояния до планет радиолокационными методами.

Большая ось орбиты Меркурия составляет с большой осью орбиты Земли угол 25°, а угол между плоскостями этих орбит равен примерно 7°. По этой причине во время расположения Меркурия между Солнцем и Землей его прохождение по диску Солнца происходит довольно редко. Это случается лишь тогда, когда такое взаимное расположение планет имеет место вблизи линии пересечения плоскостей их орбит. Последний раз это произошло в 1973 г., а следующее прохождение ожидается лишь в 1986 г.

Условия наблюдения Меркурия с Земли крайне неблагоприятны, поскольку этому мешает нахождение планеты в лучах солнечной зари. Значительно ухудшает условия его видимости и то, что он может наблюдаться лишь вблизи горизонта, а там на наблюдения сильно действует запыленность нижних слоев земной атмосферы, а также туман и другие атмосферные явления. В южных широтах условия наблюдения Меркурия благоприятнее, чем в северных.

В момент наибольшей яркости Меркурий виден как звезда со звездной величиной –1,2^m (звездная величина – условная единица, введенная для количественной характеристики видимой яркости небесных тел), Для сравнения приведем средние значения видимых звездных величин некоторых планет и Сириуса: у Венеры –4,1^m; Марса –1,9^m ; Юпитера –2,4^m; Сириуса –1,6m.

Элементы орбиты Меркурия подвержены некоторым изменениям, причиной которых является возмущающее действие гравитационных сил со стороны других планет Солнечной системы. По причине такого воздействия, в частности, происходит смещение в пространстве положения перигелия Меркурия. Однако еще в середине XIX в. известный французский ученый У. Леверрье, теоретически предсказавший существование планеты Нептун, определил, что перигелий Меркурия движется быстрее, чем это следует из законов небесной механики. Долгое время это оставалось загадкой. Многие исследователи высказывали предположение, что между Меркурием и Солнцем существует еще одна планета, и вели ее поиски. Только в XX в. теория относительности А. Эйнштейна смогла объяснить этот факт, и теперь смещение перигелия Меркурия, составляющее 43" дуги за сто лет, служит одним из подтверждений этой теории.

Долгое время оставались неизвестными период вращения Меркурия вокруг оси и точное значение наклона оси его вращения к плоскости орбиты. Основываясь на том, что видимые на диске Меркурия детали при его наблюдении в максимальной фазе остаются практически одинаковыми, многие наблюдатели сделали вывод, что вращение Меркурия вокруг оси происходит синхронно с его обращением вокруг Солнца, т. е. что он обращен к Солнцу всегда одной и той же стороной (так же как Луна по отношению к Земле).

Разгадка вращения Меркурия наступила намного раньше, чем было произведено его исследование космическим аппаратом. В 1965 г. с помощью огромного 300-метрового радиотелескопа в Аресибо, построенного в кратере потухшего вулкана, была осуществлена paдиолокация Меркурия. Посылая радиоимпульс к небесному телу и принимая отраженный от него сигнал, мы можем, измеряя разность излучаемой и принимаемой частот, определить скорость этого тела по лучу зрения. При вращении тела один его край приближается к нам, а другой – удаляется. В результате размытия частоты принимаемого сигнала определяется скорость точек, находящихся на экваторе, а зная радиус небесного тела, можно определить угловую скорость его вращения. Измерения показали, что Меркурий вращается, совершая полный оборот за 58,6 суток, что составляет в точности ²/₃ меркурианского года, равного 88 суткам.

По-видимому, такое соотношение периодов не является случайным, и наблюдаемая синхронизация вызвана приливным действием Солнца. Таким образом, при прохождении перигелия Меркурий обращен к Солнцу попеременно то одной, то другой стороной. Следует отметить также, что наиболее благоприятные условия наблюдения Меркурия с Земли наступают как раз через такие промежутки времени, за которые Меркурий делает примерно целое число оборотов по отношению к Земле. Именно это явление в свое время и привело к ошибочной гипотезе, что Меркурий всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной.

Сезонных изменений на Меркурии практически не происходит, так как ось его вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты.

Таковы были наши знания о Меркурии 10 – 15 лет назад. В соответствии с этим скудна была и литература по этому вопросу. Вот что писали о Меркурии в те времена: «Меркурий – малоизученная планета... Она сложена из более плотных, чем другие планеты, пород и, вероятно, чрезвычайно богата полезными ископаемыми: золотом, ураном, радием... Наиболее правдоподобным значением средней плотности планеты является 4 г/см³... Давление атмосферы на поверхности планеты имеет порядок 2 мм рт. ст. Оно соответствует высоте 50 км в земной атмосфере. Таким образом, факт наличия атмосферы на Меркурии может считаться окончательно установленным... Не исключено, что в области вечной ночи существуют некоторые примитивные формы жизни...»

Сравним теперь, насколько эти данные соответству ют нашим представлениям о Меркурии сейчас – в 1978 г. Теперь мы точно знаем, что у Меркурия практически нет атмосферы, и заниматься ее обнаружением с Земли, как оказалось, было делом абсолютно безнадежным. Поиски атмосферы Меркурия проводились «Маринером-10» с помощью двух спектрометров, работавших в ультрафиолетовой области спектра, во время всех трех пролетов космического аппарата вблизи планеты. В результате тщательных исследований у Меркурия была обнаружена незначительная тонкая прозрачная оболочка с полным давлением у поверхности (1 – 2) · 10^–9 мбар (для сравнения напомним, что среднее давление атмосферы у поверхности Земли составляет примерно 1000 мбар).

Из двух используемых спектрометров один был предназначен для исследования атмосферы в моменты затмения Солнца планетой, а другой – для измерения свечения атмосферы в линиях водорода, гелия, неона, аргона, ксенона, кислорода и углерода. В затменном эксперименте поглощение солнечного излучения атмосферой Меркурия позволило определить верхние пределы содержания этих газов, второй спектрометр дал возможность оценить их парциальные давления. Для гелия эта величина оказалась равной 2 · 10^–12 мбар. Относительно других газов были получены лишь верхние пределы: для неона, аргона и ксенона они составляли на 1 – 2 порядка большую величину по сравнению с величиной давления гелия, для водорода – в 10 раз меньшую, чем у гелия. Отрицательный результат эксперимента для углекислого газа и водяных паров может быть объяснен либо недостатком летучих соединений в коре, либо малой вулканической активностью планеты.

За счет чего же может образовываться и существовать такая незначительная атмосфера? Ведь при столь высоких температурах поверхности молекулы всех газов, если они присутствовали в первичной атмосфере, должны были покинуть планету! Вторая космическая скорость, т. е. скорость, обладая которой любая частица преодолевает притяжение планеты и улетает в окружающее космическое пространство, составляет для Меркурия всего лишь 4,3 км/с. При этом гелий, как один из наиболее легких газов, должен был исчезнуть с планеты одним из первых.

Близко расположенное Солнце посылает на Меркурий потоки плазмы (солнечный ветер), состоящие в значительной степени из гелия, и именно этим, видимо, пополняется потеря этого газа планетой. Очевидно, что сильно разреженная газовая оболочка вокруг планеты может существовать также и вследствие выделения газов из недр планеты. Гелий, в частности, может образоваться при распаде радиоактивных элементов – урана и тория. Выделение аргона может происходить вследствие распада радиоактивного изотопа калия. Какой источник – солнечный ветер или распад радиоактивных элементов – является основным, в настоящее время сказать трудно.

С помощью методов радиоастрономии важную информацию о небесном теле можно получить, когда оно находится между космическим аппаратом и Землей. Наблюдение за интенсивностью радиосигнала, излучаемого космическим аппаратом, при его захождении за планету и при выходе из-за нее позволяет определить протяженность атмосферы планеты и концентрацию в ней заряженных частиц. При наличии некоторой дополнительной информации этот метод позволяет также изучить распределение плотности атмосферы и ее температуры по высоте, а также определить ряд других параметров.

При заходе аппарата «Маринер-10» в тень Меркурия проводились измерения на двух частотах. Они позволили оценить концентрацию электронов вблизи поверхности, которая оказалась равной 10³ см^–3.

Этот же эксперимент (по пропаданию сигнала и его появлению после выхода аппарата из тени планеты) позволил со значительно большей точностью, чем это было сделано раньше, измерить радиус Меркурия. Он оказался равным 2439,5 ± 1 км.

При помощи инфракрасного радиометра станции «Маринер-10», работавшего на длинах волн 11 и 45 мкм, были измерены яркостные температуры поверхности Меркурия. Эти наблюдения проводились в прилежащей к экватору полосе в промежуток времени от 17 до 9 ч местного времени. Было обнаружено, что в течение ночи температура поверхности приблизительно постоянна и быстро поднимается в утренние часы по мере восхода Солнца над меркурианским горизонтом (такое явление характерно для поверхности с низкой теплопроводностью). Полученное значение минимальной ночной температуры на экваторе составляет –180° С.

Как уже отмечалось, дневные температуры на Меркурии порой превышают 400° С. Такие высокие температуры при наличии температурных перепадов порядка 600° С и при практически полном отсутствии атмосферы полностью исключают, конечно, возможность существования каких-либо форм жизни на Меркурии.

На поверхности Меркурия обнаружено несколько тепловых неоднородностей размером от 40 до 400 км. Одну из таких неоднородностей размером 40 км, расположенную на долготе 247°, оказалось возможным отождествить с обнаруженной ранее областью повышенного отражения радиоволн. Природа таких тепловых неоднородностей пока неизвестна, но по аналогии с Луной можно полагать, что они представляют собой молодые кратеры, окруженные выбросами кратерного вещества.

Характерно, что обе внутренние планеты Солнечной системы – Меркурий и Венера – вращаются вокруг оси очень медленно, а Венера при этом еще и в обратную сторону. Естественно предположить, что когда-то они вращались быстрее и были заторможены впоследствии приливным воздействием Солнца. Если период вращения Меркурия вокруг оси был того же порядка, что и у большинства планет Солнечной системы в настоящее время, т. е. измерялся часами, то он должен был бы иметь сжатие (отношение разности экваториального и полярного радиусов к экваториальному радиусу) в несколько процентов, Известно, что в настоящее время Меркурий имеет практически шарообразную форму. Тогда кратеры, имевшие первоначально круговую форму, должны были растянуться (по долготе) тоже на несколько процентов. При этом должны были бы образоваться местные поверхностные напряжения, превышающие напряжения разрыва, вплоть до сформирования разломного рельефа. Эти напряжения могли привести к образованию касательных разломов близ полюсов и пересекающихся систем сдвиговых плит в экваториальных районах.

Однако аппаратурой «Маринера-10» такие образования не были обнаружены. Возможно, что этот эффект маскировался приливным нагреванием планеты. Радиальные приливы на Меркурии весьма велики и в настоящее время, так как из-за значительного эксцентриситета своей орбиты планета испытывает существенные приливные деформации в течение каждого оборота. Расчеты показывают, что ежесекундное выделение энергии внутри планеты, связанное с этим механизмом, может достигать значения 10¹⁶ эрг.

Меркурий в отличие от большинства планет не имеет естественных спутников. Можно предположить, что Меркурий имел их раньше, но впоследствии потерял по мере замедления своего вращения. Известно, что если угловая скорость обращения спутника вокруг планеты больше угловой скорости ее вращения, то он постепенно приближается к планете и в конце концов на нее падает. Так могло получиться и со спутником Меркурия при постепенном замедлении его вращения. Правда, выпадение спутников на Меркурии должно было бы проявиться в обилии кратеров вдоль его экватора, а это не было зарегистрировано «Маринером-10».

Исследование переданных «Маринером-10» фотографий и предшествующее изучение планет земной группы позволяет сделать ряд выводов относительно состава поверхности Меркурия. На этой планете должно было иметь место обширное плавление скальных пород. Большой горизонтальный масштаб морских образований Меркурия определяет силикатный состав всей внешней оболочки планеты (а не только самых верхних слоев, как это следовало из радио-, инфракрасных и оптических измерений) со средней плотностью порядка 3 г/см³, Поскольку средняя плотность планеты в целом составляет 5,5 г/см³, то это означает, что на глубине под поверхностью должен находиться весьма плотный материал, по-видимому, в виде большого железного ядра. Таким образом, Меркурий является химически дифференцированной планетой.

Поскольку глобальное плавление привело бы к разрушению отдельных образований рельефа, то можно сделать вывод, что химическая дифференциация Меркурия должна была происходить на ранней стадии формирования планеты, в основном до конца ее образования из протопланетного облака. Это, в свою очередь, означает отсутствие у Меркурия первичной (как и вторичной) атмосферы, так как наличие атмосферы привело бы к изменению топографических черт поверхности вследствие процессов выветривания (как это произошло на Марсе).

На той части поверхности Меркурия, которая была сфотографирована «Маринером-10», наблюдается неравномерное распределение морских бассейнов по полушариям. Если дальнейшие исследования планеты подтвердят этот вывод, то потребует своего пересмотра объяснение влиянием Земли морфологического различия видимого и обратного полушарий Луны (обращенной, как известно, к Земле всегда одной и той же стороной).

Морской тип поверхностей Луны, Марса и Меркурия обнаруживает поразительное сходство в отношении накопления ударных форм ландшафта. Считалось, что ударяющими телами являются метеориты, астероиды и кометы, и в соответствии с этим ожидалось значительное уменьшение этих объектов между Марсом и Меркурием. Однако фотографии «Маринера-10» позволяют сделать вывод об отсутствии значительной зависимости потока ударяющих тел от гелиоцентрического расстояния. Эти предварительные заключения имеют первостепенное значение с точки зрения происхождения и эволюции планет земной группы: обширное образование кратеров и бассейнов в конечной стадии формирования планет могут быть общими для ранней истории их эволюции.

В результате полета «Маринера-10» мы узнали о Меркурии много больше, чем человечество узнало о нем за все предшествующие века. Однако эта лишенная атмосферы, выжженная Солнцем планета, невообразимо раскаленная на дневной стороне и очень холодная на ночной, таит в себе еще немало загадок. Раскрыть их – дело ближайшего будущего.

«Маринер-10» был первым космическим аппаратом, достигшим орбиты Меркурия. Но большой научный интерес представляют не только исследования Меркурия, но и близкой к Солнцу части межпланетного пространства. Поэтому такие эксперименты были продолжены на автоматических аппаратах «Гелиос-1» и «Гелиос-2». Спроектированная и изготовленная в ФРГ научная аппаратура этих станций была предназначена для исследования околосолнечного пространства и оценки воздействия Солнца на межпланетную среду. Обе станции были запущены с помощью американских ракет-носителей 10 декабря 1974 г. и 15 января 1976 г.

Рис. 4. Расположение орбит «Гелиоса-1» и «Гелиоса-2» по отношению к орбитам внутренних планет Солнечной системы

Надо отметить, что запрограммированные для этих станций исследования уже были начаты «Маринером-10». Так, например, ультрафиолетовый спектрометр, установленный на этом аппарате, позволил определить содержание водорода и гелия в районе орбиты Меркурия. Концентрация атомов этих газов в межпланетной среде, оцененная по рассеянию ими солнечного излучения, оказалась равной около 0,06 см^–3.

Автоматические станции «Гелиос-1» и «Гелиос-2» смогли исследовать еще более близкую к Солнцу часть межпланетного пространства. Они были выведены на сильно вытянутые эллиптические гелиоцентрические орбиты (рис. 4), лежащие практически в плоскости эклиптики, с расстоянием в перигелии 0,31 и 0,29 а. е. и с периодами обращения вокруг Солнца 189 и 186 дней соответственно. Оба аппарата практически идентичны и вращаются вокруг собственной оси, перпендикулярной плоскости орбиты, совершая один оборот в секунду, при этом вращение одного аппарата происходит в другую сторону по сравнению со вторым.

Научная программа предусматривала проведение следующих экспериментов:

1) исследование характеристик солнечного ветра; 2) определение величины межпланетного магнитного поля;

3) изучение переменных электрических полей в межпланетном пространстве и их флуктуации;

4) исследование частиц космических лучей;

5) измерение интенсивности и поляризации зодиакального света;

6) регистрация микрометеорных частиц в межпланетном пространстве, определение их концентрации, масс и скоростей;

7) изучение солнечной короны методом радиопросвечивания во время затмения космических аппаратов Солнцем;

8) регистрация космических гамма-всплесков (только на «Гелиосе-2»).

Аппаратурный отсек каждой станции имеет вид цилиндра диаметром 1,75 м и высотой 0,55 м (рис. 5). По обе стороны от него расположены солнечные батареи. Общая масса станции составляет 340 кг.

Сложной технической задачей являлось поддержание нужного теплового режима космического аппарата, учитывая, что энергия, получаемая им от Солнца в процессе движения, меняется от 1 до 11 солнечных постоянных (солнечная постоянная – энергия излучения Солнца, падающая в единицу времени на единицу площади на расстоянии от Солнца, равном 1 а. е.). Поскольку вблизи перигелия солнечная радиация очень сильна, поверхность космического аппарата должна была быть изготовлена таким образом, чтобы отражать большую часть падающего на нее излучения. С другой стороны, условия проведения эксперимента по регистрации потоков электронов низких энергий требуют высокой степени электростатической чистоты космического аппарата: его поверхность должна быть эквипотенциальной с точностью не хуже 0,1 В, а ее потенциал – по возможности ближе к сферически симметричному.

Для обеспечения высокой отражательной способности поверхность космического аппарата была покрыта кварцевыми пластинками толщиной 0,15 мм с нанесенным изнутри тонким слоем напыленного серебра. Такое покрытие обеспечивает нужный тепловой режим аппарата даже тогда, когда в перигелии мощность солнечного излучения, падающего на его поверхность, составляет 75 кВт. К сожалению, такая изготовленная из диэлектрика поверхность при движении аппарата в потоках плазмы и вследствие фотоэффекта будет заряжаться до некоторого изменяющегося по величине потенциала. Чтобы избежать этого, на поверхность космического аппарата был нанесен тонкий слой проводящего покрытия толщиной 10 мкм, состоящего из окиси индия с металлическими добавками.

Рис. 5. Схематическое устройство автоматических станций «Гелиос»: 1 – солнечные батареи; 2 – всенаправленная антенна; 3 – антенна среднего усиления; 4 – остронаправленная антенна; 5 – крышка приборного отсека; 6 – приборный отсек; 7 – штанга магнитометра

Специально для «Гелиосов» были разработаны новые элементы для солнечных батарей, устойчивые к сильной космической радиации и способные работать в диапазоне температур от –70 до +165° С. Соединение между элементами было выполнено сваркой с применением Ti–Pd–Ag-контактной системы.

Остронаправленная антенна работала на частоте 2,3 ГГц. Большие трудности встретились при разработке рефлектора для этой антенны. Проволочная сетка, которая его образует, в перигелии нагревается до 500° С, поэтому проволока должна была быть прочной, но по возможности тонкой, чтобы уменьшить переизлучение тепла на приборный отсек. В результате была использована платино-родиевая проволока диаметром 0,2 мм.

Разработка специальной системы терморегулирования и описанные выше элементы конструкции космических аппаратов обеспечили то, что их поверхность поглощала не более 6% падающего на нее солнечного излучения, и температура в приборном отсеке поддерживалась в пределах от –10 до +25° С. Аппаратура автоматических станций работала успешно, в результате чего было выполнено много экспериментов в околосолнечном пространстве.

Изучение различных компонентов «солнечного ветра» показало, что для объяснения этого явления требуются различные механизмы ускорения частиц для медленных и быстрых потоков плазмы при отсутствии промежуточных режимов ускорения. Этот факт весьма интересен, так как механизм ускорения частиц в космосе еще не нашел однозначной интерпретации. При проведении эксперимента определялось и учитывалось возмущение окружающей плазмы космическим аппаратом. Дело в том, что его поверхность при движении заряжается и излучаемые этой поверхностью фотоэлектроны образуют перед ним облако отрицательного заряда.

Межпланетное магнитное поле (рис. 6) изучалось с помощью двух магнитометров, вынесенных на штангах длиной 2,8 и 4,6 м. Как показали измерения, усредненная за сутки величина магнитного поля в зависимости от расстояния до Солнца может быть выражена соотношением B = 5,53R – 1,6 (В – в гаммах, R – в астрономических единицах расстояния). На фоне медленных изменений магнитного поля наблюдались также и быстрые. Отмечено наличие отдельных «магнитных дыр» – существенных понижений абсолютной величины межпланетного магнитного поля (рис. 7).

Рис. 6. Зависимость величины межпланетного магнитного поля от расстояния до Солнца по результатам «Гелиоса-1» и «Маринера-10»

Рис. 7. Пример «магнитной дыры» в околосолнечном пространстве

Некоторое отличие данных «Гелиоса» и «Маринера-10» может объясняться различным широтным профилем магнитного ноля, а также отличием во времени измерения (промежуток примерно 1 год). Экстраполяция полученных результатов на расстояния, превышающие 1 а. е., согласуется с данными других космических аппаратов вплоть до расстояния 3 а. е.

Эксперименты по определению концентрации пыли в межпланетном пространстве предусматривали изучение зодиакального света. Это явление – результат рассеяния солнечного излучения межпланетной пылевой материей. Оно может наблюдаться весной и осенью в южных широтах и выглядит как светлый треугольник, вытянутый вдоль эклиптики и расширяющийся в сторону Солнца (причем его яркость падает с увеличением расстояния от Солнца).

Измерения проводились с помощью трех фотометров, направленных под разными углами к плоскости эклиптики. Наблюдения показали, что при изменении расстояния от Солнца от 1 до 0,31 а. е. интенсивность зодиакального света возрастает примерно в 10 раз. Согласно расчетам такое изменение интенсивности света соответствует изменению концентрации пыли, меняющейся при удалении от Солнца по закону n ~ R^–1,3. Это хорошо согласуется с измерениями, выполненными на космическом аппарате «Пионер-10» на расстоянии 1 – 2 а. е. от Солнца.

Исследования показали, что распределение яркости зодиакального света несимметрично относительно плоскости эклиптики. Это, по-видимому, объясняется тем, что плоскость симметрии пылевого облака наклонена к плоскости эклиптики под некоторым углом. Зон, свободных от пыли, во всяком случае на расстоянии от Солнца большем, чем 19 солнечных радиусов (R_с), не обнаружено. Измерения интенсивности и поляризации зодиакального света позволяют сделать вывод о том, что рассеяние света происходит на частицах размером более 10 мкм, состоящих из пористого вещества, а не на мелких (меньше 1 мкм) пылинках, как это считалось ранее.

Два ионизационных датчика с общей эффективной площадью 120 см², расположенные на каждой станции, предназначались для исследования метеорных частиц. Один датчик регистрировал частицы в плоскости эклиптики, а другой – к югу от нее. При относительной скорости микрометеорита 10 км/с предельная регистрируемая масса составляет 3 · 10^–3 г. Угол зрения прибора имел 120°, однако в действительности он был несколько меньшим из-за экранирования датчиков выступающими частями космического аппарата.

За два первых оборота «Гелиоса-1» вокруг Солнца было зарегистрировано 58 микрометеоритов. При приближении к Солнцу их количество заметно увеличивалось. Так, на расстоянии 0,3 а. е. их концентрация была в 20 раз больше, чем на расстоянии 1 а. е. При этом скорость частиц возрастала в 2 – 3 раза.

Величина сигнала ионизационных датчиков определяется произведением массы частиц на их скорость, и поэтому из-за увеличения скорости частиц при приближении к Солнцу возможна регистрация более мелких частиц. Таким образом, обнаруженное увеличение частоты ударов микрометеоритов необходимо скорректировать с учетом этого эффекта. Аппаратура, предназначенная для регистрации микрометеорных частиц, позволяла определить их массу, скорость, заряд, а также направление движения. Эти данные дают принципиальную возможность определять орбиты этих частиц.

Зарегистрировано наличие в межпланетном пространстве переменных электрических полей. Получены энергетические спектры электронов и протонов средних энергий (протоны с Е > 80 кэВ и электроны с Е > 15 кэВ) в космических лучах. Следует отметить, что эти измерения проводились в период, близкий к минимуму солнечной активности.

Орбиты «Гелиосов» расположены в пространстве так, что бывают периоды, когда в течение двух-трех месяцев аппарат находится в пределах 3-градусной зоны от направления Земля – Солнце. Хотя в эти периоды связь с аппаратом исключена, зато в течение этого времени (за исключением интервала, когда аппарат находится в геометрической тени Солнца) возможно проведение радиопросвечивания солнечной короны. Изучение солнечной короны позволило, в частности, выявить изменение в ней электронной концентрации с высотой. Она изменялась от 1,3 · 10⁵ см^–3 при R = 3 R_с до 7 см^–3 при R == 215 R_с.

Таким образом, запуск космических аппаратов в околосолнечное пространство при наличии возможности изучать процессы одновременно в двух точках межпланетной среды позволил впервые получить интереснейшую информацию о явлениях, происходящих вблизи нашего центрального светила. Планируемые в США запуски ракеты непосредственно к Солнцу, а также космической станции в сторону Солнца вне плоскости эклиптики должны в будущем значительно дополнить первые данные, полученные аппаратами «Гелиос».

На последней странице обложки – фотография Меркурия, полученная с помощью «Маринера-10».

СБОРНИК СТАТЕЙ

СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ КОСМОНАВТИКИ

Гл. отраслевой редактор В. П. Демьянов. Редактор Е. Ю. Ермаков. Мл. редактор Т. И. Елова. Обложка В. Н. Конюхова. Худож. редактор М. А. Гусева. Техн. редактор А. М. Красавина. Корректор В. Е. Калинина.

ИБ № 1007

Т 19473. Индекс заказа 84212. Сдано в набор 20.09.78. Подписано к печати 16.11.78. Формат бумаги 84 ? 1081/32. Бумага типографская № 1. Бум. л. 1. Печ. л. 2. Усл. печ. л. 3,36. Уч.-изд. л. 3,47. Тираж 32 400 экз. Издательство «Знание», 101835, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Заказ 1789. Типография Всесоюзного общества «Знание», Москва, Центр, Новая пл., Д. 3/4.

Цена 11 коп.