III

ЧАСОВЫЕ НАУКИ

ОРГАНЫ ЧУВСТВ КОСМИЧЕСКИХ РОБОТОВ

Космические исследования – это большей частью измерения, которые в значительной мере проводятся дистанционно, т. е. без непосредственного контакта с изучаемым объектом. С помощью приборов изучается состав лунного грунта, регистрируются различные виды излучений – электромагнитные волны, космические лучи, потоки корпускул. Они несут нам информацию о космическом пространстве, Луне и планетах, о далеких мирах пашей и других галактик.

Измерительные приборы, используемые в этих исследованиях, могут быть пассивного и активного типа. В первом случае аппаратура только регистрирует свойства объекта. Во втором – прибор сам воздействует на него, например направляя вспомогательное излучение. По измерениям отраженных или возбуждаемых волн определяются характеристики объекта – его положение в пространстве, характер поверхности и т. д.

По этому принципу работает, например, один из приборов, установленных на «Луноходе 1», – рентгеновский спектроанализатор. С его помощью определяют содержание основных породообразующих элементов лунной поверхности.

В зависимости от диапазона электромагнитных воли измерительные приборы создаются на основе различных электронных устройств. Так, для измерения излучений с длиной волн от нескольких километров до одного миллиметра и даже менее (до 0,1 – 0,05 миллиметра) применяются приборы на электронных лампах и полупроводниковых диодах и триодах, подобные тем, что используются в обычных радио- и телеприемниках. В радиометрах значительно более коротких волн – длиной от сотен микрон до тысячных долей микрона – применяются приемники, регистрирующие среднюю за некоторый интервал времени энергию падающего излучения.

В области волн от нескольких миллиметров до десятков микрон все виды электронных приборов обладают пока недостаточной чувствительностью. В результате так называемый субмиллиметровый диапазон частот наименее освоен. А именно в этом диапазоне наиболее интенсивно излучают слабонагретые небесные тела типа Земли.

Среди приборов пассивного типа важная роль принадлежит широкополосным и узкополосным измерителям излучений. Примером может служить аппаратура, установленная на спутнике «Космос-149» для исследования атмосферы. С помощью приборов одного типа регистрировались потоки прямой и отраженной солнечной радиации и потоки собственного излучения Земли и космоса. Ширина спектрального интервала при этом достигала десятков микрон. Для измерения отраженной Землей солнечной радиации в узких спектральных интервалах ультрафиолетового и видимого диапазонов использовались узкоугольные трехканальные телефотометры.

В ходе многих космических экспериментов очень важно получать изображения наблюдаемых объектов. Вспомним, например, с каким захватывающим интересом все мы следили за работой наших космонавтов на орбитах вокруг Земли или смотрели панораму Луны. Изображения также получаются с помощью систем как пассивного, так и активного типа.

В зависимости от схемы обзора пространства способы получения изображений можно разделить на два класса. К первому относятся методы последовательного обзора, когда пространство просматривается системой таким образом, что один ее приемный элемент периодически «видит» только одну точку пространства. Второй класс составляют приборы параллельного обзора, когда излучения из некоторой области пространства одновременно воспринимаются «решеткой» регистрирующих элементов, на которой образуется изображение изучаемой области. В качестве «решетки» таких элементов в оптике служат фоточувствительные панели (фотопленка, фотопластинка, светочувствительный экран). Процесс считывания изображения с фоточувствительной панели может быть параллельным (например, проявление фотопленки) и последовательным (как в приемной телевизионной трубке). Такие системы применяются не только в оптическом, но и в других диапазонах электромагнитного спектра. Примером системы последовательного обзора могут служить сканирующие телефотометры, установленные на «Луноходе-1».

Все эти приборы позволяют проводить комплексные космические эксперименты, резко увеличить наши знания о Вселенной. Так с помощью приборов, установленных на станциях серии «Венера», была открыта водородная корона планеты, измерены давление, температура и определен химический состав атмосферы Венеры. Полученные результаты заставили ученых во многом пересмотреть свои представления об этой планете. С помощью аппаратуры для регистрации заряженных частиц, установленной на борту «Космоса-261», в совместном эксперименте ученых социалистических стран обнаружена новая зона вторжения протонов в атмосферу Земли вблизи экватора. Магнитометры, установленные на искусственных спутниках Луны, доказали отсутствие магнитного поля у ближайшего к нам космического тела. Ряд новых сведений о Луне и космическом пространстве уже получен и в результате экспериментов, выполняемых на «Луноходе-1».

Космическое приборостроение открывает новые возможности в изучении Земли и ее атмосферы. Так на «Космосе-243» впервые в мире был осуществлен глобальный эксперимент по измерениям теплового радиоизлучения Земли и ее атмосферы. При этом уже в первые сутки полета была надежно установлена граница сплошного льда вокруг Антарктиды. Исследования в радиодиапазоне, видимо, позволят определять не только температуру поверхности, ее влажность, но даже состав пород до определенных глубин, в том числе сквозь растительный или лесистый покров. Изображения в радиодиапазоне существенно меньше, чем в диапазоне видимого света, зависят от состояния атмосферы и погоды.

Как известно, одной из важных мер повышения эффективности научных исследований вообще является применение новейших методов и создание прогрессивных приборов и аппаратуры. Вполне понятно, что и в космических исследованиях научное приборостроение должно опережать развитие самой ракетно-космической техники. С другой стороны, сложность изучаемых явлений и объектов диктует необходимость комплексных, многосторонних исследований. А для этого требуются системы научных приборов, объединенных определенной логикой работы и взаимодействием ряда элементов аппаратуры. Иными словами, речь идет о более широком использовании принципов систематизации и унификации в приборостроении для космических исследований. Определенный задел для этого уже есть. Мы имеем в виду такие новые компоненты приборов, как чувствительные датчики и полупроводниковые элементы, базовые схемы усилителей и приемников излучения в разных диапазонах волн, детекторы корпускулярного излучения и другие. Дальнейшее совершенствование этих элементов позволит систематически улучшать чувствительность и разрешающую способность приборов. Планомерное развитие научного приборостроения даст возможность создать базовую систему приборов для космических исследований, эффективно совершенствовать методы и схемы их комплексного применения.

Аппараты для космических исследований – устройства обычно уникальные. Их создание – показатель развития электроники и других областей техники, достигнутого ими уровня. Недаром космос и космические аппараты образно называют стартовой площадкой новейшей техники, а космонавтику – своеобразным катализатором в науке и промышленности.

На высотах от 60 – 80 до 20 – 25 тысяч километров Землю окружает ионосфера – электрически заряженные частицы (электроны и ионы). Этих частиц бывает больше или меньше, а максимальная концентрация наблюдается на высоте 300 – 400 километров. Выше находится так называемая внешняя ионосфера, которая затем переходит в межпланетную среду.

Исключительно важная для практики особенность ионосферы состоит в том, что она отражает радиоволны и изменяет их свойства. Это побуждает ученых изучать структуру ионосферы и протекающие в ней процессы.

Более 30 лет экспериментальные исследования ионосферы проводились исключительно при помощи различных наземных средств, в том числе на так называемых ионосферных станциях методом импульсного ее радиозондирования. Принимая на Земле отраженный «радиолуч», ученые судят по нему об особенностях той или иной области ионосферы: радиоволны различной частоты по-разному отражаются ионосферой – в зависимости от концентрации электронов.

Однако наземные методы позволяют изучать только нижнюю ионосферу и лишь в районах расположения соответствующих станций. Естественно, получаемая при этом информация не дает полной картины состояния ионосферы и затрудняет прогнозирование «радиопогоды» на Земле. Вот почему необходимо постоянно исследовать ионосферу над всей территорией земного шара. Путь к этому науке открыла космонавтика. И в числе задач, решаемых с помощью спутников Земли, не последнее место заняли ионосферные исследования.

Ионосфера обязана своим происхождением в основном воздействию солнечной ультрафиолетовой радиации, которая ионизирует («заряжает») частицы межпланетной плазмы. Поэтому ионосфера претерпевает значительные изменения. Одни из них носят регулярный характер (суточные, сезонные, географические), другие – нерегулярный. Например, сильные хромосферные вспышки, происходящие время от времени на Солнце, сопровождаются резким увеличением интенсивности ультрафиолетового излучения. Это служит в конечном счете причиной сильных возмущений в ионосфере. Так, 2 сентября 1967 года в течение двух часов наблюдалась одна из самых мощных вспышек на Солнце, почти полностью нарушившая наземную радиосвязь.

За последнее время представления об этой интересной области современной физики существенно обогатились. Обилие информации, которую получают в экспериментах с помощью спутников и метеорологических ракет, служит предпосылкой к созданию более точной и полной теории образования ионосферы. Вместе с тем возникает необходимость в повышении качества экспериментов, постановке комплексных опытов и углубленном их анализе. Специализированные космические лаборатории открывают новые возможности в изучении нашей планеты и всех сложных взаимосвязей между явлениями природы, происходящими в ее «окрестностях».

Для таких комплексных исследований и предназначен «ионозонд» – «Космос-381», который запущен 2 декабря 1970 года. Его орбита близка к круговой, имеет высоту около 1000 километров и наклонена к плоскости экватора под углом 74 градуса. Комплекс научной аппаратуры, установленной на спутнике, обеспечивает различного рода измерения в ионосфере разнообразными методами.

Основной эксперимент – вертикальное импульсное зондирование ионосферы сверху вниз на 20 фиксированных частотах в диапазоне от 2 до 13,4 мегагерц. Излучение зондирующих ионосферу радиосигналов производится каждую минуту в течение одной секунды. Отраженные сигналы кодируются и регистрируются запоминающими устройствами спутника. Над территорией Советского Союза они принимаются также наземными станциями без преобразования. Эти отраженные сигналы несут информацию о распределении концентрации электронов во внешней ионосфере – до уровня орбиты спутника. Одновременно электронная концентрация определяется около спутника с помощью так называемых зондов. Для исследования электронной концентрации во всей толще ионосферы используется трехчастотная радиостанция «Маяк».

Важное значение в комплексе этих исследований придается регистрации интенсивности волнового излучения Солнца в некоторых диапазонах длин волн от 3 до 1500 ангстрем. Одновременные измерения электронной концентрации в ионосфере и интенсивности ультрафиолетовой радиации весьма необходимы для понимания взаимосвязи явлений в системе «Земля – Солнце».

На спутнике установлен прибор, который регистрирует спектры низкочастотных электромагнитных волн, возбуждаемых в ионосферной плазме. Цель этих опытов – изучить возникающие в ионосфере волновые процессы. Некоторые измерения служат также для определения интенсивности первичных космических лучей, радиационной обстановки на орбите спутника и магнитного поля Земли.

Весь объем научной информации регистрируется запоминающим устройством телеметрической системы и «сбрасывается» по радиоканалам на Землю в зоне радиовидимости измерительных пунктов.

Специальное устройство гасит беспорядочное вращение спутника. Его положение на орбите и угловое положение относительно Солнца и магнитного поля Земли определяются с помощью радиотехнических устройств, солнечных и магнитометрических датчиков. Это необходимо для обработки и анализа научной информации. Система электропитания состоит из солнечной батареи и химических батарей, обеспечивающих бортовую аппаратуру электроэнергией на теневых участках орбиты и в сеансах связи с измерительными пунктами. Аппаратура системы терморегулирования поддерживает в контейнере с приборами заданные давление и температуру.

Перед создателями спутника «Космос-381» стояли многочисленные, весьма сложные и порой противоречивые задачи. Успешный полет орбитальной ионосферной лаборатории подтверждает, что они решены удачно.

... На околоземную орбиту выведен очередной искусственный спутник Земли «Космос-400».

Систематические запуски спутников серии «Космос», предназначенных для всестороннего исследования верхних слоев атмосферы и космического пространства, начались 16 марта 1962 года, когда наземные станции приступили к приему из ионосферы сигналов радиостанций спутника «Космос-1». С помощью спутников этой серии проводится изучение геомагнитного поля, заряженных частиц в ионосфере, корпускулярных потоков, солнечной радиации и космических лучей. Одной из задач, которые возлагались на первые спутники этой серии, являлось изучение зоны радиации, захваченной магнитным полем Земли. Это позволило в дальнейшем выбирать трассы полетов космических кораблей и составлять радиационные карты для различных областей атмосферы.

За девять лет, прошедших со дня запуска первого спутника «Космос», получена обширная информация о космической среде, научное значение которой трудно переоценить.

Спутники раскрывают не только тайны окружающей нас атмосферы, но служат и инструментом для изучения недр земного шара. Они помогли, например, выяснить, что причины возникновения геомагнитного поля кроются в земном ядре, и выявить характер распределения этого поля по земной поверхности.

Видное место в программе «Космос» отведено комплексному изучению ионосферы. Эта область атмосферы, состоящая из заряженных частиц, опоясывает Землю на высотах от 50 – 80 километров до 18 – 25 тысяч километров. Помимо научного, она представляет большой интерес для практики, так как влияет на прохождение радиоволн в ионосферных слоях и изменение их свойств.

По мере накопления научных данных возникла необходимость создания специализированных ионосферных лабораторий, позволяющих вести комплексное наблюдение этой области атмосферы одновременно различными методами. Такой лабораторией явился спутник – ионозонд «Космос-381».

Для прогнозирования солнечных вспышек необходимо понять закономерности процессов, приводящих к возникновению подобных явлений на Солнце. Изучению солнечной радиации были посвящены эксперименты, проведенные на «Космосе-166» и «Космосе-215».

Еще одна «профессия» спутников связана с их использованием для нужд метеорологии. Они стали не только инструментом изучения атмосферных процессов, но и средством для оперативной передачи метеоинформации на Землю.

Весьма плодотворно влияние «Космосов» на прогресс промышленного производства.

Октябрьским утром 1957 года начался рабочий день в космосе. С той поры, загадочный и таинственный, он последовательно расстается со своими тайнами и встает на службу человеку.

Год минувший подарил нам еще несколько событий, которые полновесными жемчужинами вписались в историю космических исследований. Андриян Николаев и Виталий Севастьянов провели две с половиной недели на борту корабля «Союз-9». Достижение выдающееся! Вечная спутница нашей Земли гостеприимно раскрыла свои объятия для автоматических творений человеческого разума. Сначала «Луна-16» привезла ученым драгоценные образцы лунного грунта. Сегодня лунная пыль испещрилась автографами, оставляемыми «Луноходом-1». А совсем недавно на загадочную планету с земным приветом прибыла «Венера-7».

Отмечая эти достижения, сегодня хотелось бы остановиться на одном космическом трудовом юбилее. Юбилей этот сформулирован в скупых строчках сообщения ТАСС: «...в Советском Союзе произведен очередной запуск искусственного спутника Земли „Космос-400”».

Обратите внимание на слово «очередной» и на номер спутника. Четыреста космических аппаратов, собранных заботливыми руками, четыреста космических тружеников, четыреста космических пахарей. Нет нужды перечислять задачи и особенности каждого из них. Вспомним лишь характерные, типичные, что ли, запуски спутников этой серии.

Рассказ этот начнем с дел, не связанных, казалось бы, с делами космическими. Не так давно (об этом читали или слышали все) на берега Пакистана обрушился невиданной силы ураган. Катастрофа оказалась настолько серьезной, что и сегодня никто не может назвать точное число погибших. И вот здесь-то космос должен в скором времени помочь людям. Помочь – не значит лишить силы ураганы или цунами. Помочь – значит предупредить мир о предстоящей опасности, лишить наступление стихии элемента внезапности.

Эту задачу предстоит выполнить метеорологическим спутникам, целым системам таких спутников. Уже сделаны первые обнадеживающие шаги в области космической метеослужбы. Спутник «Космос-122», запущенный в июне 1966 года, в течение четырех месяцев передавал на Землю телевизионные изображения облачности, ледового и снежного покровов (причем специальная аппаратура позволяла вести съемки и ночью), параметры состояния атмосферы, данные о тепле, отдаваемом Землею в космос. По совокупности этих данных после соответствующей обработки определялись перемещение воздушных масс, их скорость, направление. Это был первый большой успех космометеослужбы.

Стоит подчеркнуть один момент. Чтобы метеоспутник успешно справился со своей задачей, полет его должен быть стабилизирован и ориентирован. Причем ориентирован не иначе, как на центр Земли. Словом, нужна система ориентации. Нужны автоматы, управляющие энергетическим сердцем метеоспутника – солнечными батареями или химическими источниками энергии. Все эти системы, вся эта автоматика прошли обработку на «Космосе-23», запущенном в декабре 1963 года.

Это был первый этап в создании спутников погоды. А позднее, в юбилейном шестьдесят седьмом году, «Космос-144», «Космос-156» и «Космос-184» образовали уже целую метеорологическую систему. На Землю полился поток информации о погоде над всеми районами планеты. Для обработки большого объема полученных сведений создается специальный наземный комплекс для оперативного использования непрерывно поступающей информации в прогностических целях.

Так, спутники семейства «Космос» заложили фундамент космометеослужбы, намного облегчив тяжкий труд специалистов из бюро прогнозов. А сейчас уже в космосе трудятся спутники «Метеор», появлению которых во многом способствовали полеты аппаратов «Космос».

Исследования, проводимые при их помощи, не ограничиваются только лишь получением метеоинформации. В сообщениях об очередных запусках неизменно говорится, что спутники этой серии предназначены для «...исследований космического пространства в соответствии с программой, объявленной ТАСС 16 марта 1962 года».

Каковы же узловые моменты этой программы? Изучение верхних слоев атмосферы, радиационной обстановки вблизи Земли, магнитного поля Земли. Решение астрофизических задач, проведение медико-биологических исследований. Испытания новых бортовых систем, обработка элементов конструкции космических аппаратов.

На примере полетов человека в космическое пространство можно выявить следующую тенденцию: увеличение их продолжительности и резкое усложнение поставленных в них задач. Для этого потребовалось провести всесторонние физиологические исследования в условиях реального космического полета. Необходимо было получить ответ на каверзный вопрос: может ли человек длительное время нормально работать при отсутствии земной гравитации? И сегодня, в преддверии создания долговременных обитаемых космических станций, этот вопрос по-прежнему стоит остро. Ученые уделяют особое внимание работе сердца, всего аппарата кровообращения в необычных условиях космического полета. И вот в феврале 1966 года был запущен специализированный спутник «Космос-110». Дворняги Ветерок и Уголек, размещенные в спускаемом аппарате, стали объектом уникального медико-биологического исследования. Спутник был оснащен системами кондиционирования и регенерации воздуха, кормления животных. Специальная система вводила фармакологические препараты. Постоянно замерялось артериальное давление, регистрировались биотоки сердца, снимались кривая пульса и кардиограммы. Вся эта информация передавалась радиотелеметрическими системами на Землю, так что был обеспечен постоянный контроль за состоянием животных. Поскольку орбита «Космоса-110» проходила через зоны с повышенной радиацией, проводились исследования по радиобиологии, защите и дозиметрии излучений. Поэтому кроме собак на борт спутника поместили в специальных контейнерах наиболее подходящие биологические объекты. Двадцать два дня продолжался полет «Космоса-110». Ветерок и Уголек благополучно вернулись на Землю.

И в сегодняшних длительных полетах человека в космос, в том числе и «Союза-9», есть много от того, что проходило «проверку боем» на спутнике со скучным номером «110», которому, будь моя воля, я дал бы красивое, соответствующее его значимости, собственное имя.

На спутниках серии «Космос» отработано великое множество систем и аппаратуры, которые впоследствии использовались в создании космических аппаратов других типов, проводились исследования, обеспечивающие успешные полеты объектов с экипажами на борту. Так, в 1962 году, накануне группового полета кораблей «Восток-3» и «Восток-4», с помощью спутника «Космос-7» была исследована радиация, возникшая в результате американского ядерного взрыва. Радиационная безопасность предстоящего группового полета была обеспечена. На «Космосе-2» проверялась система ориентации, использованная на космическом корабле «Восход-1». На спутнике «Космос-41», запущенном в августе 1964 года, отрабатывались узлы и системы спутников связи «Молния-1». «Космосы» помогли ученым разобраться в проблемах, связанных со входом в атмосферу, внесли ясность в вопросы воздействия космического пространства на работу оптических приборов. Даже в области международного сотрудничества в космических исследованиях спутники семейства «Космос» заложили краеугольные камни. Например, в исследованиях верхней атмосферы, проводимых с помощью спутника «Космос-261», принимало участие большое число специалистов и организаций братских стран.

И еще об одном историческом эксперименте, героями которого стали спутники «Космос». 30 октября 1967 года два «Космоса» – 186-й и 188-й – «нашли» друг друга на почти трехсоткилометровой высоте, сблизились и жестко состыковались. Автоматы решили задачу исключительной важности. Стыковка космических аппаратов на орбите была и будет важнейшей задачей космонавтики, потому что она открывает прямую дорогу к грядущим достижениям. Это и сборка космических аппаратов на орбите, и монтаж больших орбитальных станций, и обеспечение транспортной связи космических лабораторий с Землей, и спасение космонавтов в случае аварии.

Слов нет, состыковать два объекта, несущихся в космосе с чудовищными скоростями, – труднейшая инженерная задача. Была разработана специальная система ориентации и управления движением. Все ее части работали столь великолепно, что мир был потрясен. Автоматическая стыковка «Космосов» 186-го и 188-го, а позднее 212-го и 213-го стала триумфом человеческого гения.

...«Космос-400». Четыреста космических аппаратов, поставленных на службу науке, на службу народу. Усложняются задачи, стоящие перед космонавтикой, усложняются и помощники ученых. Космический рабочий день продолжается.

Разные бывают флоты: рыбопромысловый, торговый, пассажирский, арктический... С началом научных исследований в океане права гражданства получил Научный флот. Последние годы мы все чаще говорим о флоте космическом.

«Бежица», «Долинск», «Кегостров», «Моржовец», «Невель», «Боровичи», «Ристина», «Космонавт Владимир Комаров», «Академик Сергей Королев»... Кому не знакомы сегодня имена судов экспедиционного космического флота Академии наук СССР, большинство из которых за многие годы работы в океане прошли сотни тысяч миль морских дорог.

В этом году космическая эскадра пополнилась новым гигантским судном, уникальным по конструкции и оборудованию. Речь идет о флагмане космического флота турбоходе «Космонавт Юрий Гагарин» – самом большом научном корабле мира (рис. 7).

Рис. 7. Флагман космического флота турбоход «Космонавт Юрий Гагарин»

Сейчас он покинул рейд Одесского порта и взял курс на туманный Босфор. Впереди – голубая лазурь Средиземного моря, Гибралтар, далекие Канарские острова... В просторах Мирового океана с борта научного судна будут вестись исследования верхних слоев атмосферы, изучаться условия прохождения радиоволн, поддерживаться связь с космическими аппаратами, находящимися на околоземных орбитах. Плавучий научный комплекс будет следить за «Космосами», «Молниями», «Метеорами», привязывать собранную информацию к единому времени, обрабатывать ее и передавать в наземный Центр управления.

Но не только это. Плавучий НИИ оборудован столь совершенной радионавигационной и радиотехнической аппаратурой, что может самостоятельно решать сложнейшие проблемы управления искусственными спутниками Земли, пилотируемыми космическими кораблями или автоматическими межпланетными станциями, летящими, скажем, к Луне, Венере, Марсу...

Чем вызвана необходимость плавания такого рода судов в ревущих, бушующих северных морях, тропическом климате экватора или далеких южных широтах?

Ответ прост. С каждым годом расширяется советская программа космических исследований, и сколь ни велика наша страна, а округлость матушки-Земли мешает. Почему? Об этом потом. Начну этот репортаж с рассказа о самом судне «Космонавт Юрий Гагарин».

Говорят, что все познается в сравнении. Но с чем можно сравнить этот огромный, могучий и красивый корабль? Ветеран советского научного флота «Витязь», начавший свой первый рейс в 1948 году, имеет водоизмещение 5550 тонн, автономность плавания 17 500 миль. Водоизмещение же «Космонавта Юрия Гагарина» более 45 000 тонн, а автономность его практически неограниченна.

И еще. Если первые научные суда внешне почти не отличались от обычных транспортов, то флагман космического флота выглядит необычно в глазах не только неискушенных, но и моряков, которые многое повидали на своем веку.

Судите сами: длина стальной громадины – 232 метра, ширина – 31 метр, высота от киля до клотика – 62 метра. Зеркала его четырех возвышающихся над корпусом антенн равны по площади хоккейному полю. Впрочем, что касается антенн, то они столь различны по конфигурации и размерам и столь велики по численности, что перечислить все просто невозможно. Спиральные и проводные, рупорные и круговые, они позволяют принимать информацию с нескольких объектов, летающих в одной зоне, измерять параметры орбит спутников и космических кораблей, устанавливать прямую связь с космонавтами, находящимися на орбите, и с наземными пунктами управления.

Сколь чувствительны эти «глаза» и «уши» корабля, можно судить по такому любопытному факту. Антенны «Космонавта Юрия Гагарина» способны выделить голос одного (!) человека среди массы ликующих болельщиков на таком стадионе, как московские Лужники.

На плавучем научно-исследовательском институте 1250 помещений, несколько сот специально оборудованных лабораторий, свой вычислительный центр. Чтобы только обойти все эти помещения, не задерживаясь ни в одном из них даже на минуту, требуется 48 часов – двое суток непрерывного путешествия.

Одиннадцать палуб (этажей) связаны 8 лифтами. На корабле есть кинозал, в котором могут смотреть фильмы сразу 300 человек, библиотека из 10 000 томов, три плавательных бассейна (один закрытый), спортивный зал, комфортабельные салоны и каюты, где поддерживается микроклимат, независимо от погодных условий. Короче, здесь есть все, что необходимо людям в сложных и продолжительных рейсах.

На корабле есть своя электростанция, способная дать энергию городу с населением в десятки тысяч человек. Ее главный пульт ничем не отличается от тех, что мы привыкли видеть на земле. И еще для сравнения: если наш зрелищный гигант – Дворец съездов – имеет одну машину, обеспечивающую функционирование рефрижераторной установки, то на «Космонавте Юрии Гагарине» таких машин три.

Главный двигатель корабля имеет мощность 19 500 л. с. Эта девятнадцатитысячесильная турбина обеспечивает судну скорость 18 узлов.

В первый рейс на турбоходе вышла научная экспедиция в составе 260 человек. Это – астрономы, радиофизики, метеорологи, математики, навигаторы, инженеры по обслуживанию различных технических систем. Сто шестьдесят человек экипажа будут нести судовую вахту в Мировом океане, следить за работой судовых механизмов и приборов. А их тоже огромное множество.

Для повышения маневренности и точности удерживания на курсе на турбоходе применены специальные подруливающие устройства – два носовых и одно кормовое. Он оборудован успокоителями качки. А это значит, что штормы – не помеха для решения сложных научных задач. И еще о размерах этого судна. На корабле мне рассказывали, что когда главный конструктор «Космонавта Юрия Гагарина» совместил на одном листе контур Зимнего дворца и турбохода, то последний превзошел знаменитый «Эрмитаж». Столь велик космический флагман.

В предрейсовые дни мне довелось побывать во многих помещениях плавучего НИИ, посмотреть основной пульт командно-измерительного комплекса, лаборатории приемных и передающих устройств, залы расшифровки телеметрии, пульта связи, побывать в электронно-вычислительном центре. Здесь тысячи блоков и приборов, собранных на специальных стойках и сведенных в отдельные пульты, множество световых табло, индикаторных панелей, сигнальных устройств, тумблеров, кнопок, рукояток...

Но в этом царстве уникальной научной аппаратуры почти не видно людей. Благодаря высокой степени автоматизации многие операции выполняются здесь по воле ЭВМ, в память которых заложены различные рабочие программы. Кстати сказать, одна из таких машин сделала нам приятный сюрприз, нарисовав каждому из журналистов портреты А. Эйнштейна и Ф. Кастро и сам корабль «Космонавт Юрий Гагарин», сопроводив их словами приветствия в адрес представителей советской прессы, побывавших на борту турбохода.

Перед отходом судна я вручил экипажу подарок редакции «Красной Звезды» – фотопортрет Юрия Гагарина с автографом первого космонавта мира.

Несколько дней мы, как зачарованные, бродили по палубам и лабораториям, спускались в глубокие трюмы и забирались на высокие площадки антенн, смотрели и восхищались мастерством ленинградских корабелов, которые в марте заложили, а в октябре 1969 года спустили со стапелей Балтийского завода имени Серго Орджоникидзе этот прекраснейший корабль.

– В апреле этого года турбоход был сдан в эксплуатацию и совершил переход по маршруту Ленинград – Одесса, – говорит капитан космического флагмана Борис Константинович Сидоров. – Чем занимались в этом рейсе? Проверили механизмы и оборудование, главную силовую установку, мореходные качества судна. Корабль отличный.

– Провели несколько сеансов связи с действующими космическими объектами, – уточняет руководитель научной экспедиции В. X. Олегов.

– Сколотили костяк экипажа, – добавляет первый помощник капитана Г. Н. Потехин и начинает рассказывать о замечательных людях, которые работают на «Космонавте Юрии Гагарине»...

И вот над одесским рейдом раздался мощный прощальный гудок. Протяжный, басистый. В долгий и трудный рейс ушел белоснежный стальной гигант с причудливыми зеркалами огромных ажурных антенн. Путь – в Мировой океан.

Счастливого плавания тебе, «Космонавт Юрий Гагарин»! Пусть всегда будет семь футов под твоим килем. Мы будем следить за тобой и еще расскажем о твоих людях, твоей работе, о твоих собратьях «Академике Сергее Королеве» и «Космонавте Владимире Комарове». Ведь все вы объединены одной целью, поставленной XXIV съездом КПСС перед отечественной космонавтикой: обеспечить проведение научных работ в космосе, а также продолжение фундаментальных научных исследований Луны и планет Солнечной системы.

Счастливого плавания!

Итак, Земля круглая. И вокруг этого «шарика» руками людей создано своеобразное ожерелье планеты. Драгоценными «камнями» входят в него большие и малые космические аппараты чисто научного и народнохозяйственного назначения.

16 марта 1962 года Советский Союз объявил о своей программе исследования звездного океана. В тот день стартовал первый искусственный спутник серии «Космос». Он и все последующие за ним (на сегодня порядковый номер этих аппаратов возрос до 468) предназначаются для изучения и исследования околоземного космического пространства, верхних слоев атмосферы, магнитных полей планеты, корпускулярного излучения Солнца...

Для наблюдения за полетом автоматических и пилотируемых исследователей, измерения характеристик их орбит, сбора накапливаемой информации созданы стационарные наземные станции. Наша страна обладает огромными возможностями для «разноса» командно-измерительных пунктов на сотни и тысячи километров. Однако совокупность движения космического летательного аппарата, округлости и вращения Земли создает ситуации, когда «радиовидимость», с территории страны невозможна.

Как быть? Ждать, когда тот или иной исследователь космоса вновь появится «над нами»? Ученых такой вариант не устраивает. Многие космические объекты требуют постоянного наблюдения за ними, иначе теряется уникальная информация. Вот тогда-то наблюдения и берут на себя научно-исследовательские суда – эти космические острова в океане. Они «просматривают» и «прослушивают» районы, которые находятся за пределами радиовидимости с территории Советского Союза.

Вот почему моряки и научные сотрудники, уходящие в рейсы на «Космонавте Юрии Гагарине», «Академике Сергее Королеве», «Космонавте Владимире Комарове» и других экспедиционных судах, являются вместе с космонавтами и учеными полноправными участниками штурма Вселенной.

Когда в 1957 году над планетой появился первый рукотворный спутник, за его полетом следили ветераны космического флота «Ильичевск» и «Краснодар», в составе научной экспедиции которых насчитывалось всего лишь 11 человек. Теперь же в плавучих НИИ трудятся сотни ученых. Да и объем телеметрической информации, принимаемой из космоса, возрос за эти годы в миллион раз.

Суда, о которых я веду рассказ, уже не новички в космических исследованиях. «Космонавт Владимир Комаров» (рис. 8) был построен на Балтийском заводе в 1967 году. Он принимал участие в управлении полетом «Зонда-5», кораблей «Союз-4» и «Союз-5», проводил сеансы связи с экипажами «Союза-6», «Союза-7» и «Союза-8»...

Рис. 8. Научно-исследовательское судно «Космонавт Владимир Комаров»

Выполняя обязательства, взятые в честь XXIV съезда КПСС, корабелы Черноморского завода в городе Николаеве досрочно завершили постройку и сдали в эксплуатацию научно-исследовательское судно «Академик Сергей Королев» (рис. 9).

Рис. 9. Научно-исследовательское судно «Академик Сергей Королев»

– Весной этого года, находясь в Атлантике, – рассказал мне капитан теплохода Б. Н. Борисов, – экспедиция поддерживала связь с «Союзом-10». С борта нашего судна экипажу космического корабля были выданы команды на проведение коррекции. Позже «Академик Сергей Королев» участвовал в экспериментах с орбитальной научной станцией «Салют»... Тогда на капитанском мостике стоял мой коллега – Василий Устименко.

Меряя шагами бесконечные переходы и коридоры палуб, заглядывая в бесчисленные научные лаборатории, я поражался не размерами самих кораблей, а той уникальной аппаратурой, которой они оснащены. Множество вопросов рождалось в голове: что, почему, как? В самом деле, сколько энергии надо, чтобы вращать огромные, весом в сотни тонн, антенные установки? Какое количество тепла выделяет смонтированное на судах электронное оборудование? Сколь высока должна быть профессиональная подготовка людей, которые управляют этими сложнейшими комплексами?

Капитан «Космонавта Владимира Комарова» Алексей Ильич Шевченко, улыбнувшись в усы, отвечает:

– Люди и автоматы, опыт и техническое совершенство – вот основа всей нашей работы, прямо скажу, нелегкой, ответственной, но очень интересной.

Люди и автоматы... Раньше мореходы определяли местоположение своего судна визуально, по небесным светилам. Решить эту задачу можно было с точностью до 2 – 4 тысяч метров. Для «привязки» космического судна такие точности непригодны. Радиопеленгация по трем «точкам» уменьшила ошибку на порядок. Но и это много. Плавучие НИИ должны определять свои координаты с точностью до десятков метров.

В шторм и ветер (замечу, что парусность «антенноносцев» достаточно велика) корабли должны стоять на якорях «как вкопанные», иначе антенны потеряют своего «абонента» в космосе. Люди придумали и построили устройства, которые взяли на себя решение этих проблем. Оригинальные стабилизаторы и быстродействующие ЭВМ, которые учитывают не только «зыбкость» воды, но и деформацию конструкции, удерживают антенны в нужном положении относительно космического аппарата даже тогда, когда беснуются океанские волны.

Ну, а как происходит сама космическая работа с летящими аппаратами?

Требуется, например, провести траекторные измерения, получить телеметрию, выдать команды на борт, провести сеанс связи с космонавтами (уточнить, скажем, программу, передать задание на виток и т.д.). Все эти операции программируются в логическую задачу и закладываются в память ЭВМ.

Сопоставляя реальное время с программным (замечу, что время здесь определяется с точностью до тысячных и миллионных долей секунды), машина выдает команду на выполнение. Оператор следит за прохождением и отработкой команд.

А контроль? – спросите. Он дублирован. На табло засвечиваются индикаторы. Это так называемая «визуальная квитанция». Документирующее устройство выдает ленту с записью. Она является «юридическим документом».

«Начать поиск сигнала!»

«Есть сигнал!»

«Есть захват!»

И так далее...

Тысячи миль за кормой. Суров, своенравен океан. Часы, сутки, месяцы напряженной, многосменной вахты. Во имя прогресса, пауки и нужд человечества.

Люди и автоматы... Можно смело сказать – это гордость наша. Крупнейшие в мире научные корабли построены на отечественных верфях. Ни одного винтика, ни одной самой маленькой детали нет чужеземной. Все наше. Все красиво с точки зрения технической (да и просто человеческой, если хотите – эмоциональной) эстетики, все уникально по своим параметрам и возможностям.

Но главное – люди. Я знакомился со многими из них. Все они очень разные: разный цвет глаз, разные лица, разный возраст, разные национальности и профессии. У многих за плечами многие годы исследований, опытов, поисков и открытий, просто работы и трудных житейских дорог. Есть бывшие фронтовики, кто защищал Одессу, освобождал ее, дошел до Берлина, а вот теперь, сменив простреленный бушлат и бескозырку на элегантную форму боцмана, судового механика, корабельного врача или кока, включился в ритм совсем иной.

Ветераны ходили на сухогрузах, танкерах, лесовозах, просто на пассажирских. Трудовые ордена за восьмую пятилетку украшают их грудь рядом с боевыми наградами.

Есть и совсем молодые. Знающие о войне лишь по рассказам. Но много у них общего. Прежде всего – трудолюбие, самоотверженность, одержимость и мужество. Ведь океан не любит слабых...

– Вывалить трап! – командует вахтенный помощник капитана.

Последний взгляд на тающие в ночи высокие борта, на гирлянды огоньков, рассыпавшихся сверху вниз. Катер спешит навстречу знаменитому Воронцовскому маяку. А на одесском рейде остаются ждать своего часа гордые красавцы «Академик Сергей Королев» и «Космонавт Владимир Комаров».

IV

СПУТНИКИ – В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

КОСМОНАВТИКА – НАРОДНОМУ ХОЗЯЙСТВУ

История развития цивилизации знает немало примеров, когда практическая деятельность и потребность человека становились причиной возникновения новых наук и новых отраслей техники. Чтобы запустить искусственный спутник Земли, потребовалось создать совершенные, мощные ракеты-носители. А создание ракет в свою очередь потребовало создать исключительно мощные и надежные жидкостные двигатели и точные системы управления.

В то же время сама организация исследований космоса, решение комплекса задач, связанных с этими исследованиями, оказывают и будут в дальнейшем оказывать существенное влияние на общий уровень развития техники. Прежде всего выдвинутые ею научно-технические задачи потребовали и совершенно иного подхода к их осуществлению, организации работ и управлению разработками самых широких масштабов. В выполнении космических программ участвуют многие коллективы из различных отраслей науки и техники: радиоэлектроники, автоматики, машиностроения, металлургии, медицины и др. Необходимость обеспечения их оперативного взаимодействия, своевременного выполнения промежуточных этапов проектирования и создания ракетно-космических комплексов вызвала к жизни новые, более современные методы управления производством. Эти методы сейчас находят применение и в других областях техники.

Новая технология, новые приборы и агрегаты, созданные для спутников, автоматических межпланетных станций и космических кораблей, находят эффективное применение в повседневной практике предприятий, которые выпускают обычную «земную» продукцию.

Например, одной из главнейших задач, которые были поставлены перед промышленностью началом строительства ракет, стало создание новых материалов, способных выдерживать сверхнизкие и сверхвысокие температуры, устойчивых к переменным нагрузкам, вибрациям, резкой смене напряжений. Такие материалы были созданы и стали широко применяться в областях, так или иначе связанных с плазменными процессами.

Многие металлургические процессы, например соединение нержавеющей стали с алюминиевыми сплавами и сварка алюминиевых сплавов, разработанные для ракетно-космической техники, находят широкое применение в других отраслях промышленности. А технологическое оборудование и оснастка, разработанные для штамповки крупногабаритных деталей корпусов ракет, используются в судостроении.

Большую пользу исследования космоса принесли медицине и биологии. Врачи получили в свое распоряжение аппаратуру и приборы, о которых не могли раньше и мечтать. Например, усовершенствование телеконтроля за состоянием организма космонавтов во время полета привело к развитию диагностики болезней на расстоянии.

Сами ракетные системы в какой-то мере могут оказаться полезными для хозяйственных целей. «Найдет свое практическое решение проблема сверхскоростной почтовой связи, грузового транспорта и пассажирских перевозок на ракетных кораблях-спутниках», – писал академик Сергей Павлович Королев.

Все эти примеры характеризуют косвенное влияние космонавтики на решение земных проблем. Что касается прямого использования ее достижений, то, в частности, можно упомянуть успешное развитие работ в области космической спутниковой связи, спутниковой метеорологии. Здесь наиболее реально, зримо видно, как освоение космоса сказывается на: быте людей, как оно удовлетворяет их нужды. Если раньше человек наблюдал за атмосферными процессами только с поверхности Земли, т. е. с одной стороны, то сейчас метеорологические спутники позволяют наблюдать за ними и с другой стороны – из космоса: следить за распределением облачности в глобальном масштабе, измерять потоки радиации, приходящей в атмосферу Земли от Солнца и уходящей обратно в мировое пространство, и т. д. Получаемая с их помощью информация используется синоптиками для прогноза погоды.

Возрастание потребностей общества в природных ресурсах ставит перед учеными нелегкие задачи: надо искать новые и разумно использовать уже освоенные естественные богатства нашей планеты. Это касается сельскохозяйственного производства, гидрологии, геологии, гляциологии и многих других отраслей.

Большую роль здесь уже давно играет аэрофотосъемка. Представим же себе огромную эффективность съемки, выполненной в глобальном масштабе из космоса с борта искусственных спутников и орбитальных станций. Область использования полученной при этом информации практически ничем не ограничена. По «космическим» фотографиям можно будет научно обосновать начало сева по срокам и территориям, оценивать степень созревания сельскохозяйственных культур, состояние пастбищ, своевременно выявлять площади, зараженные вредителями, давать прогноз урожая. И это в масштабе целых стран.

Один из крупнейших советских геологов Ю. А. Косыгин, избранный в ноябре 1970 года академиком, считает, что использование только пилотируемых орбитальных космических кораблей приведет к новому качественному скачку в изучении геологических закономерностей и поиске полезных ископаемых. С борта космического корабля можно увидеть и зафиксировать на фотографии в целом материк и даже земное полушарие. Подобные исследования из космоса могут пролить свет на такие, например, спорные проблемы геологии, как перемещение континентов. С космических кораблей удобно сравнивать отдельные, имеющие много общего районы Земли и тем самым выявлять закономерности строения земного шара. Экипажи космических кораблей могут изучать труднодоступные даже для современной авиации районы, такие, как Антарктида и Арктика.

Конечно, мы еще только учимся получать конкретные выгоды от космических исследований. Но правильная организация работ и рациональное использование тех достижений космонавтики, которыми мы сегодня обладаем, позволят уже в ближайшие годы сделать космос одной из самых доходных отраслей хозяйства.

Планомерное изучение «погоды верхней атмосферы», мощных процессов в нижних ее слоях позволит построить теорию эволюции климата на Земле и предсказывать далеко вперед метеорологическую обстановку, прогнозировать засухи и годы избыточной влажности. Накопленный опыт поможет в дальнейшем даже в какой-то степени воздействовать на погоду, менять ее по своему усмотрению.

Весьма возможно, что уже в ближайшее время на околоземных орбитах будут созданы уникальные астрономические обсерватории.

В космосе появятся также биологические лаборатории. Биологи «выйдут к Солнцу», энергия которого, излучаемая к Земле, на девять десятых отражается или поглощается ее атмосферой. Здесь они смогут провести широкие и фундаментальные исследования организма людей и животных в условиях длительного пребывания в невесомости и космической среде.

Не менее интересна проблема существования жизни вне Земли. Ее разрешению, возможно, помогут исследования микробного содержания верхних слоев атмосферы, химический анализ метеоров, биологические эксперименты, выполненные на других планетах.

Не таким уже далеким будущим представляется выведение в космос целых производственно-технических комплексов. Например, создать на Земле глубокий вакуум, мощную радиацию, сверхнизкие температуры, мощные магнитные поля и т. д. очень трудно. Орбитальная станция – идеальное место, где все эти условия представлены в комплексе. Отсюда возможность применения космических лабораторий для разработки принципиально новой технологии многих отраслей промышленного производства.

Если же говорить о более отдаленном будущем, то не исключена возможность непосредственного освоения и заселения людьми соседних небесных тел, а на первом этапе – организация добычи там полезных ископаемых и их переработка для обеспечения нужд строительства космических сооружений. Что касается основных направлений космических исследований разных стран, то вполне естественно и закономерно, что во многом они совпадают, во многом и отличаются. И в конце концов дело не в том, какой именно стране удалось создать первую орбитальную станцию, послать первую экспедицию на Луну или осуществить любое другое достижение в изучении космоса, а в том, какую пользу принесет это людям, каким целям оно будет служить.

Вот уже более трех лет в Советском Союзе действует система передачи программ Центрального телевидения через искусственный спутник Земли «Молния-1» на сеть приемных станций «Орбита».

Главной задачей, поставленной Центральным Комитетом нашей партии и Советским правительством перед создателями системы, было охватить программами Центрального телевидения труднодоступные, наиболее удаленные районы Советского Союза, города-новостройки, крупные промышленные центры Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии.

Вступив в строй в канун 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции, этот новый вид передачи телевизионной информации на огромные расстояния сразу завоевал признание миллионов телезрителей.

Учитывая важность поставленной задачи, Центральное телевидение прилагает усилия к тому, чтобы сделать эту программу актуальной, интересной и передавать ее в места приема во время, удобное для телезрителей.

Если в 1968 году объем телевизионного вещания составлял 1700 часов при 3-дневном вещании в неделю, то в 1970 году он возрос до 2400 часов при 4 – 5-дневном вещании в неделю, т. е. среднесуточная загрузка составила 6,6 часа. В 1971 году намечено выполнить объем в 2880 часов при 5-дневном вещании в неделю, т. е. среднесуточная загрузка составит порядка 8 часов, что всего на 3 часа меньше объема вещания по первой всесоюзной телевизионной программе. В будущем имеются все предпосылки к организации ежедневного круглосуточного вещания на сеть станций «Орбита».

Строительство приемных станций «Орбита» ведется быстрыми темпами. Если в 1967 году насчитывалось 20 приемных станций «Орбита» в таких городах, как Архангельск, Мурманск, Улан-Удэ, Чита, Кемерово, Алма-Ата, Ашхабад, Фрунзе, Якутск, Южно-Сахалинск, Хабаровск и др., то в 1970 году количество приемных станций достигло 33.

Если в 1968 – 1969 гг. телевизионным вещанием через искусственный спутник Земли была охвачена территория около 450 тысяч кв. км, то к 1971 году она составила порядка 550 тысяч кв. км, а к 1975 году достигнет 800 тысяч квадратных километров. В 1968 году программу «Орбита» смотрели около 20 миллионов человек, к 1971 году их число увеличилось до 30 миллионов.

Что же представляет собой система «Орбита»?

Как известно, передачи телевидения ведутся в диапазоне ультракоротких волн (УКВ). Это объясняется тем, что для передачи телевизионного сигнала нужны каналы с широкой полосой пропускания частот.

В отличие от волн длинно- и средневолнового диапазона УКВ не обладают способностью огибать земную поверхность. Поэтому дальность действия телевизионных центров определяется прямой видимостью и зависит от высоты телевизионной башни и рельефа местности. Самая высокая башня в мире – башня Общесоюзного телецентра в Москве, в Останкине, высотой 533 метра. Дальность действия Общесоюзного телецентра – 120 – 130 километров.

Таким образом, чтобы обеспечить передачи центральных программ по всей территории Советского Союза, из Москвы была бы нужна очень высоко установленная антенна. Роль такой антенны и выполняет в системе «Орбита» советский спутник связи «Молния-1», возвышение которого над поверхностью Земли в апогее составляет 40 тысяч километров. Высота этой «антенны» такова, что, если бы спутник был виден невооруженным глазом, его могли бы наблюдать одновременно жители Москвы и Владивостока.

Путь прохождения телевизионного сигнала по системе «Орбита» можно разбить на три части:

1. Телевизионный центр в Москве – подмосковная приемо-передающая станция космической связи.

2. Земная приемо-передающая станция – спутник связи «Молния-1» – земные приемные станции «Орбита».

3. Земные приемные станции «Орбита» – местные телевизионные центры – телевизионные приемники.

Каждый из этих участков имеет свою соединительную линию. На первом участке она кабельная (или радиорелейная), на втором – радио, на третьем – или кабельная, или радиорелейная в зависимости от местных условий.

Телевизионная система «Орбита» построена по принципу: одна станция является передающей, все другие работают на прием.

Чаще всего передающей станцией является московский передающий комплекс, но не исключена возможность «переклички» городов. Так на московских экранах появляются репортажи из Владивостока, Петропавловска-Камчатского и других городов, имеющих приемо-передающие станции.

На телевизионном центре в Москве в распоряжение «Орбиты» выделен отдельный аппаратно-программный блок, позволяющий оперативно подключаться на любой источник программ, любой аппаратно-студийный блок, междугородную линию и т. д. Это позволяет расширить возможности формирования программы, а использование современного отечественного телевизионного оборудования, не уступающего по своим техническим параметрам лучшим зарубежным образцам, позволяет получить хорошее качество телевизионной информации.

Сформированная на телецентре в Москве телевизионная программа, состоящая из сигналов изображения и звукового сопровождения, поступает на приемо-передающую станцию по радиорелейной линии. С помощью аппаратуры совмещения эти сигналы объединяются в один совмещенный телевизионный сигнал, причем сигналы звукового сопровождения передаются в те моменты, когда в телевизионном сигнале отсутствует информация об изображении.

Совмещенный телевизионный сигнал, включающий в себя информацию об изображении, звуковом сопровождении и контрольные сигналы, поступает на модулятор передатчика. Передатчик, развивая большую мощность (около пяти киловатт) высокочастотной электромагнитной энергии, направляет ее в антенну, которая, концентрируя ее в узкий луч, посылает на спутник-ретранслятор «Молния-1».

Спутник связи «Молния-1» выводится на высокоэллиптическую орбиту (апогей порядка 40 000 километров, перигей порядка 550 километров, наклонение орбиты около 65 градусов), это позволяет принимать передаваемый с него телевизионный сигнал на всей территории Советского Союза. За сутки он совершает два оборота (витка) вокруг Земли, что дает возможность иметь время непрерывной работы в течение 7 – 8 часов. Во время первого витка спутник обеспечивает возможность приема телевизионной информации любыми пунктами Советского Союза и ряда стран Европы и Азии. Во время второго витка спутник может обеспечить прием телевизионной информации над Европейской частью Советского Союза и Америкой (Центральной и Северной).

При использовании трех спутников связи, выведенных на орбиту с интервалом времени 8 часов, можно обеспечить непрерывную круглосуточную передачу телевидения.

Сигнал, принятый от передающей станции, спутник связи усиливает и направляет обратно на Землю, где этот сигнал могут принимать все приемные станции «Орбиты». Значительная мощность бортового передатчика (порядка 40 ватт) обеспечивает уверенный прием его сигналов сравнительно простыми земными средствами.

Приемные станции, работающие в системе ИСЗ «Молния-1», состоят из антенной системы (параболическая антенна диаметром 12 метров), приемного устройства, аппаратуры разделения сигналов телевизионного изображения и звукового сопровождения, контрольного телевизионного оборудования и необходимой связной аппаратуры. Ввиду того, что спутник относительно Земли перемещается по своей орбите и антенна приемной станции должна следить за ним, на приемной станции находится аппаратура автоматического наведения антенны на спутник.

Поступающие со спутника радиосигналы усиливаются, преобразуются, разделяются на сигналы изображения и звукового сопровождения и с помощью кабельной или радиорелейной линии передаются на местный телецентр для трансляции в эфир.

В нашей стране за последние годы быстрыми темпами развивается техника цветного телевидения. Поэтому еще в самом начале эксплуатации встал вопрос о возможности передачи цветного телевидения на сеть станций «Орбита». Начиная с 1968 года, проводится ряд экспериментов по передаче цветного изображения через космос. Эти эксперименты показали, что имеются все условия при соответствующей модернизации передающей и приемной аппаратуры для передачи цветного изображения через космос. Эта модернизация была произведена на передающем комплексе в Москве и на многих станциях «Орбита», например в городах Ашхабаде, Хабаровске, Магадане, Фрунзе, Алма-Ате, Чите и др.

В рамках научно-технического сотрудничества с Францией в 1969 – 1970 гг. проводились экспериментальные передачи цветного телевидения между Францией и СССР. Эти экспериментальные передачи прошли успешно. А в октябре 1970 года были организованы регулярные цветные телевизионные репортажи на приемную станцию в Племер-Боду во Франции о пребывании в Советском Союзе президента Франции Жоржа Помпиду.

В дальнейшем все вновь вводимые в строй приемные станции «Орбита» будут рассчитаны на прием цветного телевидения, а существующие станции модернизированы.

В 1970 году телевизионное вещание через ИСЗ «Молния-1» шагнуло за пределы нашей Родины. В столице Монгольской Народной Республики Улан-Баторе вошла в строй приемная станция «Орбита». Это дало возможность жителям братской страны смотреть передачи из Москвы.

Если взглянуть на карту нашей планеты, на которой обозначены все метеостанции мира, то легко заметить, что многие районы, особенно гигантские водные пространства, почти недоступны для систематических наблюдений. Более 70 процентов поверхности земного шара занято океанами и морями, а значительная часть суши – это пустыни, горы, полярные области, непроходимые чащи и пр. Таким образом, лишь небольшая часть планеты покрыта сетью метеорологических постов. А это значит, что в наших сведениях о погоде постоянно есть какие-то пробелы и только спутники могут «заштопать дыры» в имеющейся сейчас сети наземных метеостанций.

Развитие космической техники существенно повлияло на деятельность службы погоды. Достаточно сказать, что метеорологические спутники, которые стали жизненно необходимым средством наблюдения, представляют собою полностью автоматизированные метеорологические станции в космосе.

Метеорологический спутник по разнообразию наблюдений и по объему регистрируемых данных более правильно сравнивать с обсерваторией. Такая космическая обсерватория за один виток вокруг Земли может осмотреть около 10% всей ее поверхности, а за сутки – погоду на всей планете. Тем самым в значительной степени решается давний вопрос метеорологии и климатологии: как осуществить систему равномерных наблюдений в глобальном масштабе. За время одного оборота спутника-синоптика собирается объем информации, который в 100 раз превышает данные, поступающие от всех метеорологических станций мира, а их более 10 тысяч.

Однако это вовсе не означает, что метеорологические наблюдения и аэрологические зондирования атмосферы с земной поверхности уже можно прекратить. В наше время еще остается немало таких наблюдений, которые надо проводить с Земли, они сохранятся и в будущем, но космическая техника по мере своего развития все больший и больший объем работы будет брать на себя.

Эффективность космических средств наблюдения не только в том, что они могут заменить наземные станции и собрать синоптические данные в любой малодоступной области земного шара. Наблюдения из космоса приносят и такую информацию, которую невозможно получить с Земли, ибо она просто «не видна» снизу. Лучшее подтверждение этому – ставшие широко известными фототелевизионные изображения циклонических. вихрей.

Современная служба погоды пользуется различными системами спутников. В тех случаях, когда нужно оценить синоптические условия сразу на огромных пространствах, наблюдения ведутся с больших высот. Этому требованию удовлетворяют геосинхронные спутники, летающие на высоте 36 000 километров. В практическом отношении полученные ими данные полезны, например, для сверхзвуковой авиации, которая в считанные часы может покрывать расстояния во многие тысячи километров. В будущем, когда в обиход людей планеты войдут ракетопланы, такого рода мгновенные обзоры погоды, поступающие к тому же на стол прогнозиста в короткий срок, станут особенно необходимыми.

Для пассажирских самолетов, летающих на дозвуковых скоростях и на тропосферных высотах, нужна информация более детальная, пусть не столь мгновенная, для всего маршрута. Для этих целей существуют среднеорбитальные спутники. В оперативном отношении особенно удобны спутники, работающие в «режиме непосредственной передачи», т. е. передающие информацию кадр за кадром по мере продвижения вдоль орбиты. Эта информация может быть принята даже летящим самолетом. В результате пилот на всем маршруте располагает самыми свежими данными о погоде.

Важна и «удобна» такого рода информация и для капитанов морских и океанских судов. Китобои, скажем, уходят на промысел в южный океан, где обычных метеорологических данных исключительно мало, а порой и совсем нет. Спутниковая информация служит здесь единственно надежным средством, чтобы разобраться в метеорологической обстановке в радиусе более 2000 километров. Данные метеорологических спутников помогут оценить в общих чертах и ледовую обстановку.

Существует и так называемая низкоорбитальная система: спутники запускаются на высоту 600 километров. Полоса обзора в этом случае имеет ширину лишь 1000 километров, но зато достигается высокая степень разрешения, хорошо просматриваются районы распространения туманов, шкваловые фронты, пыльные бури...

Современная служба погоды – большой и сложный организм. Крупные метеорологические центры накапливают спутниковую информацию в глобальных масштабах. Она не только разнообразна по характеру, но и велика по объему. Здесь и телевизионные изображения земной погоды на освещенной части планеты, и «погода», зафиксированная в невидимом инфракрасном свете ночью, и данные об электромагнитном излучении в различных диапазонах спектра (участки видимого света, ультрафиолет, различные участки инфракрасного длинноволнового излучения, микроволновый радиодиапазон).

Какие еще сведения получают синоптики из космоса? Я уже говорил о картах облачного покрова для всей Земли, но это еще не все. Мы получаем данные о радиационных потоках тепла, по которым рассчитывается тепловой «бюджет» планеты; определяется температура поверхности суши и океана; оценивается состояние океанической поверхности и устанавливаются границы ледового покрова; рассчитывается содержание влаги в атмосфере; оценивается распределение температуры по высоте в тропосфере и стратосфере; вычисляется высота верхней границы облаков...

Аппаратура, устанавливаемая на спутниках, все время совершенствуется и видоизменяется, вследствие чего сведения, поступающие с орбиты, становятся все разнообразнее и детальнее. Ученые и конструкторы направляют усилия на то, чтобы обеспечить службу погоды полным представлением об атмосфере и создать твердые физические основы для численного прогноза погоды методами гидродинамики. Особенно трудна проблема падежных долгосрочных прогнозов. Она может быть решена лишь на основе изучения глобальных атмосферных процессов, что не представляется возможным сделать без помощи метеорологических спутников.

Спутниковая метеорология развивается очень быстро, и темпы научно-технического прогресса в этом направлении будут нарастать. Сама жизнь постоянно предъявляет к современной службе погоды все новые и новые требования. Прогнозы должны становиться точнее и детальнее. Возможные погодные изменения должны быть рассчитаны на несколько часов вперед не вообще по области, а для каждого ее района, каждого города, а если он велик, то и для каждой его части.

По мере того, как будет возрастать точность предсказания погоды, мы научимся и управлять ею. Кстати, конкретные задачи по предотвращению града уже решают метеорологи Советского Союза. Ведутся опытные работы по регулированию осадков. И все это означает, что проникновение в физику атмосферных процессов будет углубляться. Сегодня метеорологам уже мало знать, что туманом покрыты обширные площади, нужны сведения о его микрофизической структуре. В сферу расчетов войдет электрическое поле атмосферы. Почему, например, при безобидных с виду облаках самолет поражается ударом молнии даже близко у земли, при заходе на посадку? Как предвидеть, предупредить или устранить это явление?

Естественно, что одной системой автоматически работающих метеорологических спутников нельзя решить всех проблем. Здесь большую помощь окажут космические научные экспедиции на долговременных орбитальных станциях с участием специалистов и исследователей, вооруженных разнообразной аппаратурой. У таких внеземных лабораторий большое будущее. Ведь выход человека в космос, запуск искусственных спутников и пилотируемых кораблей уже в наши дни плодотворно сказались на развитии науки и ее приложениях к практике. Продвинулась вперед и служба погоды. Но как не будет конца исследованиям нашей Земли с помощью космических средств, так и не будет конца научно-техническому прогрессу, связанному с их применением.

В Советском Союзе в октябре 1971 года успешно проведен крупномасштабный научный эксперимент по исследованию влияния мощной солнечной вспышки, вызвавшей магнитную бурю, на атмосферу Земли.

В ходе работ со станции ракетного зондирования атмосферы «Волгоград» Гидрометеорологической службы СССР осуществлено 35 запусков метеорологических ракет двух типов. Одновременно в обсерватории «Дружная» на о. Хейса (Земля Франца-Иосифа) также осуществлен ряд стартов метеоракет.

В эксперименте были заняты и другие обсерватории Гидрометслужбы СССР на территории Советского Союза и в Антарктиде.

Крупномасштабный эксперимент «Солнце – атмосфера» проходил в три этапа. Первая серия стартов метеорологических ракет и приуроченная к ним часть наземных исследований была проведена тотчас за регистрацией вспышки на Солнце, когда земная атмосфера еще находилась в спокойном состоянии. Вторая серия запусков осуществлялась в момент возмущения магнитного поля Земли. И, наконец, третья – в период магнитной бури, связанной с вторжением в атмосферу корпускулярного потока, рожденного солнечной вспышкой.

Эксперимент проходил в течение пяти суток, причем ракеты стартовали с заданными интервалами с таким расчетом, чтобы получить одновременно данные о состоянии воздушной оболочки планеты от приземного слоя до высоты 180 километров. Радиолокационные наблюдения охватывали зону ионосферы на высотах порядка 80 – 120 километров, метеорологические шары-зонды давали информацию до высоты порядка 30 километров.

Получен обширный научный материал, содержащий уникальные сведения об ионизации атмосферы под воздействием мощной солнечной вспышки. Регистрировались потоки солнечных частиц-корпускул, электронная концентрация и ионный состав атмосферы, ее плотность, вариации давления, ветровой режим, скорость фотохимических реакций во всей вертикальной толще.

В новом крупномасштабном эксперименте «Солнце – атмосфера» принимали участие организации и исследовательские центры Главного управления Гидрометслужбы СССР и коллективы ряда институтов Академии наук СССР.

Информация, собранная в ходе эксперимента, обрабатывается и будет опубликована в научной печати.

V

ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ

С ДОБРЫМ УТРОМ, ЛУНОХОД!

Центр дальней космической связи, 8. (ТАСС). С наступлением лунного дня начался очередной этап работы советского самоходного аппарата «Луноход-1».

В период лунной ночи с 23 декабря 1970 года по 7 января 1971 года, когда самоходный аппарат находился в стационарном положении, с ним было проведено три сеанса радиосвязи с целью проверки состояния бортовых систем и приборов. Анализ полученной при этом телеметрической информации показал, что самоходный аппарат хорошо перенес условия второй лунной ночи.

В ночь на 8 января проведен сеанс связи с луноходом и началось выполнение программы третьего лунного дня. Во время сеанса была открыта и сориентирована на Солнце панель солнечной батареи, а также включена научная аппаратура лунохода.

По данным телеметрической информации, бортовые системы и научная аппаратура лунохода функционируют нормально. Температура в приборном отсеке составляет плюс 18 градусов по Цельсию, давление – 755 миллиметров ртутного столба.

Центр дальней космической связи поддерживает с самоходным аппаратом «Луноход-1» устойчивую радиосвязь.

Центр дальней космической связи, 10. (ТАСС). Очередной сеанс связи с автоматическим аппаратом «Луноход-1» начался 9 января в 17 часов по московскому времени и продолжался около 4,5 часа.

После получения телеметрической информации о состоянии бортовых систем самоходного аппарата был включен рентгеновский спектрометр с целью определения химического состава грунта в кратере, в котором находился луноход в период лунной ночи. Одновременно проводилась телефотометрическая панорамная съемка характерных геолого-морфологических образований в кратере, на склоне которого находятся несколько вторичных относительно «свежих» кратеров и множество крупных камней. Затем на борт была передана команда о начале движения лунохода.

В результате проведения ряда маневров самоходный аппарат вышел из кратера и продолжил движение в северо-восточном направлении. В процессе движения в кратере и по его склону с помощью пенетрометра многократно проводились исследования физико-механических свойств грунта и измерения тягово-сцепных характеристик. Систематически проводился обзор местности, позволяющий выполнить всестороннюю оценку кратера, а также структуру верхних слоев грунта.

За время движения пройдено 140 метров. Все системы лунохода работают нормально. В отсеках поддерживается заданный температурный режим. Давление остается в расчетных пределах. Запас энергии источников питания самоходного аппарата обеспечивает выполнение заданной программы.

Многое еще предстоит сделать, прежде чем мы сможем достаточно хорошо понять условия, существующие на других небесных телах. Однако одно совершенно ясно уже сейчас: ни на одном из тел Солнечной системы человека не ожидают комфортабельные условия. Дело обстоит как раз наоборот. Тех, кто высаживался на Луне, встречали космический вакуум и постоянная радиационная опасность из космоса. Путешественников, которые захотят посетить Венеру, ждет раскаленная поверхность этой планеты и опасность быть раздавленными огромным атмосферным давлением. На Марсе представителя Земли встретят очень низкие температуры и примерно в 100 раз меньшее против земного атмосферное давление.

Одним словом, отправляться в космос без скафандра и надежной защиты космического корабля невозможно. И это свидетельствует о бесспорном приоритете автоматики в космических исследованиях во всех тех случаях, когда присутствие человека не становится принципиально необходимым. Поэтому выдающийся успех «Луны-16» и «Лунохода-1» открывает поистине безбрежные научные горизонты.

Несомненно, важное значение в этой связи имеет использование не только таких динамических средств космических исследований, как искусственные спутники Земли, автоматические межпланетные станции и другие космические аппараты, но и более стабильных платформ. Луна обладает преимуществом такого рода устойчивой платформы, на которой можно размещать сложную и длительно функционирующую аппаратуру. Астрофизическим, геофизическим, метеорологическим и другим станциям и обсерваториям на Луне, бесспорно, принадлежит большое будущее.

Решению ряда проблем, особенно в области астрофизики, препятствует земная атмосфера. Находясь на уровне земной поверхности (даже высоко в горах), можно регистрировать лишь те излучения из космоса, которые проникают через «окна» прозрачности атмосферы (так называют те диапазоны длин волн, в пределах которых излучение из космоса может проходить через атмосферу почти беспрепятственно). Атмосфера поглощает, например, почти все ультрафиолетовое излучение. Непрозрачна атмосфера и в широком диапазоне инфракрасных волн. Но даже при наблюдениях через «окна» прозрачности возможности высокоточных измерений ограничиваются оптической нестабильностью атмосферы. Именно поэтому астрофизики давно стремятся к тому, чтобы вывести свои приборы за пределы атмосферы. Так возникла «баллонная» астрономия, использующая возможности подъема различных инструментов (в том числе телескопов) на стратостатах. Успешные работы проводятся в этой области в СССР. В обозримом будущем крупные астрономические инструменты появятся на спутниках. Очевидно, однако, что такая устойчивая платформа, как Луна, обладает большими преимуществами для длительных и высокоточных измерений излучения различных небесных тел в условиях отсутствия атмосферы.

Исключительно важное значение с точки зрения влияния солнечной активности на процессы в земной атмосфере имеет непрерывный контроль за величиной солнечного излучения вне пределов земной атмосферы – как в отдельных участках спектра, так и во всем диапазоне волн спектра Солнца. Эпизодические наблюдения такого рода уже давно начаты путем установки соответствующей аппаратуры на спутниках и представляют большой научный интерес.

До сих пор остается, однако, неясным вопрос о величине солнечной постоянной, характеризующей общее количество лучистой энергии, которую Земля получает от Солнца, и се возможных вариациях. Недавние высотные аэростатные измерения указывают на возможность изменений солнечной постоянной, достигающих 2 – 2,5 процента. Если реальность таких вариаций подтвердится, это может иметь исключительно важное значение для климата Земли. Расчеты показывают, что изменение солнечной постоянной на 1 процент должно сопровождаться изменением средней температуры атмосферы порядка одного градуса. Между тем известное потепление климата, происходившее в первой половине нашего столетия и наиболее отчетливо проявившееся в высоких широтах северного полушария, составило всего 0,6 градуса. Начавшееся в пятидесятые годы похолодание климата характеризуется понижением температуры воздуха примерно на 0,3 градуса.

Нетрудно понять, что Луна представляет собой идеальную платформу для слежения за вариациями излучения Солнца. Поскольку из одной точки лунной поверхности можно видеть паше светило только в течение 13,5 земных суток, то для непрерывного наблюдения за ним надо располагать тремя станциями, расположенными под углом 120 градусов.

Широкие горизонты открывает использование Луны как базы наблюдений и исследований нашей собственной планеты. В настоящее время под эгидой Всемирной метеорологической организации и при активном участии Советского Союза началось осуществление рассчитанного на многие годы международного проекта Всемирной службы погоды (ВСП). Этот проект предусматривает создание глобальной системы метеорологических наблюдений с использованием наземных станций и наземных средств вертикального зондирования атмосферы, наблюдений с самолетов и судов, автоматических континентальных и буйковых метеорологических станций, дрейфующих в атмосфере шаров-зондов, метеорологических ракет и спутников. Важным дополнением ко всем этим средствам может стать лунная метеорологическая обсерватория.

Уже существующие сейчас геостационарные спутники, имеющие суточный период обращения (вдоль экватора) и поэтому неизменно «висящие» над определенной точкой земной поверхности, позволяют совершать непрерывный обзор метеорологической обстановки в обширной зоне тропиков и субтропиков. Но только Луна представляет собой стабильную и достаточно близкую к Земле платформу, постоянно обращенную к нашей планете одной и той же стороной и допускающую мгновенный обзор целого полушария. Учитывая вращение Земли, это означает возможность в течение суток прослеживать синоптическую ситуацию на всем земном шаре, причем каждый отдельный участок земной поверхности будет находиться в поле телевизионного наблюдения в течение примерно 12 часов.

В настоящее время разработана и широко применяется на метеорологических спутниках «Метеор» техника получения инфракрасных (тепловых) изображений Земли из космоса. Условия получения инфракрасных изображений определяются существованием в атмосфере и на уровне земной поверхности термических контрастов. Поэтому средства термовидения могут обеспечить непрерывное получение изображений Земли, на которых отчетливо фиксируются особенности крупномасштабной структуры облачного покрова. Выявляются термические неоднородности континентов и океанов (в случае океанов, например, морские течения). Количественная интерпретация инфракрасных изображений допускает определение таких важных для прогноза погоды величин, как температура поверхности континентов и океанов, температура и высота верхней границы облачного покрова. Все эти параметры могут устанавливаться при помощи лунной метеорологической обсерватории сразу для целого полушария.

Возможности дешифровки телевизионных и инфракрасных изображений Земли, полученных с Луны, отнюдь не ограничиваются только рамками метеорологии. Характеристики температуры поверхности и волнения океана (известное представление о волнении дает анализ телевизионных изображений) крайне важны для океанологии, судоходства и рыболовства. Изображения Земли содержат богатые сведения об особенностях распределения и состояния растительности, почвенных условий, крупномасштабных особенностей геологической структуры Земли и обещают обильный материал для надежного физико-географического картирования.

Астрофизики уже давно применяют разнообразные методы дистанционного зондирования атмосферы Солнца и планет по данным измерений их излучения в различных областях спектра. Подобные методы получают все более широкое распространение и в спутниковой метеорологии. Все это делает бесспорной перспективность использования таких методик для зондирования земной атмосферы с лунной обсерватории. При этом могут быть применены как пассивные методы зондирования, основанные на использовании данных измерений собственного (теплового) излучения атмосферы или отраженного ею солнечного света, так и активные методы (лазерные, радиолокационные). Советско-французский эксперимент по использованию лазерного метода определения расстояний можно рассматривать как иллюстрацию возможностей применения лазерного луча, направляемого с Луны для зондирования земной атмосферы. Данные о тех изменениях, которые претерпевает зондирующий луч в атмосфере Земли, будут служить для определения различных характеристик атмосферы.

Среди пассивных методов дистанционного зондирования особое место занимает радиотеплолокация. Если в оптическом диапазоне облака совершенно непрозрачны, то радиоизлучение волн длиной порядка нескольких сантиметров и более практически беспрепятственно проходит через их толщу. А это открывает возможность не только зондировать атмосферу через облака, по и определять различные характеристики грунта на глубинах до нескольких метров.

Разумеется, практическое применение упомянутых выше методов дистанционного зондирования представляет собой очень сложную техническую задачу. Много проблем поставит и создание постоянно действующей лунной обсерватории. Однако научные горизонты, которые открывает использование подобной обсерватории, так широки и значительны, выдающийся успех «Лунохода-1» настолько блистателен, что это вселяет надежды на реальное будущее не только автоматических станций на Луне, но и обитаемых лунных обсерваторий.

Центр дальней космической связи, 12. (ТАСС). Очередной сеанс связи с луноходом начался И января в 22 часа 30 минут по московскому времени.

Самоходный аппарат двигался к одному из интересных с селенологической точки зрения кратеров, который был виден на телепанорамах, полученных в предыдущем сеансе.

Первая половина пути характеризовалась относительно ровной поверхностью с наличием мелких камней и сравнительно старых кратеров, которые луноход преодолевал, не меняя курса движения. В дальнейшем местность отличалась незначительными уклонами.

Заканчивая движение, самоходный аппарат вошел в кратер и остановился на его противоположном склоне. Затем была проведена панорамная съемка местности.

В ходе сеанса, продолжавшегося 5 часов 03 минуты, были получены очередные данные измерений, выполняемых с помощью радиометра, рентгеновского телескопа, а также рентгеновского спектрометра.

Общая длина пути, пройденного за сеанс, составила 517 метров.

По данным телеметрической информации, бортовые системы лунохода продолжают функционировать нормально. Температура в отсеке составляет 18 градусов по Цельсию, давление – 756 миллиметров ртутного столба.

Работа самоходного аппарата на поверхности Луны продолжается.

Центр дальней космической связи, 13. (ТАСС). В сеансе связи, закончившемся сегодня в 1 час 30 минут и продолжавшемся шесть часов, наряду с проведением научных измерений отрабатывались методы навигации и вождения лунохода.

В частности, в процессе движения, которое выполнялось при различных положениях лунохода относительно Солнца, отрабатывалась методика уточнения курса по ориентирам на лунной поверхности и теням от характерных деталей корпуса лунохода.

Вначале самоходный аппарат двигался по поверхности, типичной для наиболее ровных участков лунных морей, а затем вошел в зону с повышенным количеством кратеров. Двигаясь в пределах этой зоны, луноход показал хорошие ходовые качества. После остановки были получены телепанорамы.

В сеансе пройдено 553 метра. Бортовые системы и научная аппаратура работали нормально. Общее расстояние, пройденное аппаратом с момента начала его работы на лунной поверхности, составляет 2930 метров.

В период с 13 по 15 января предусматривается выполнение научных измерений. Движение лунохода при этом осуществляться не будет. Это вызвано высоким положением Солнца над лунным горизонтом, что создает низкую контрастность телевизионных изображений.

Центр дальней космической связи, 17. (ТАСС). В ночь на 17 января 1971 года был проведен 42-й сеанс связи с «Луноходом-1».

Самоходный аппарат двигался в северо-западном направлении и прошел 254 метра. В начале сеанса движение проходило по поверхности с большим количеством кратеров, затем луноход вышел в район с более ровным рельефом местности и приблизился к трассе второго лунного дня. На телевизионных изображениях и фототелевизионных панорамах отчетливо видны следы колес лунохода, оставленные более месяца назад.

Во время сеанса продолжалась отработка маневров по преодолению и обходу характерных препятствий на лунной поверхности, была решена задача вывода лунохода в заданную точку проложенного ранее маршрута, а также проведена съемка Земли для уточнения курса движения лунохода.

По данным телеметрических измерений, температура в приборном отсеке самоходного аппарата составляла 25 градусов по Цельсию, давление – 769 миллиметров ртутного столба.

Сеанс продолжался 2 часа 32 минуты.

Центр дальней космической связи, 18. (ТАСС). В соответствии с программой работы автоматического аппарата «Луноход-1» сегодня в очередном сеансе связи, проходившем с 0 часов 30 минут до 4 часов 45 минут московского времени, осуществлен вывод самоходного аппарата в заданную точку на лунной поверхности – место посадки автоматической станции «Луна-17». Целью вывода является оценка точности и надежности навигационного комплекса, а также проверка методических принципов навигации и вождения лунохода. Проведенный эксперимент выполнен с высокой точностью и в заданное время.

В начале сегодняшнего сеанса движения самоходный аппарат пересек старую колею и направился к посадочной ступени станции «Луна-17» по новому маршруту. При этом было преодолено несколько кратеров диаметром более 20 метров с крутизной склонов до 15 градусов. В конце сеанса движения была получена астропанорама с изображением Земли и посадочной ступени.

В настоящее время самоходный аппарат находится в 10 метрах от посадочной ступени. Общее расстояние, пройденное луноходом с момента начала его работы на поверхности Луны, составляет 3593 метра.

Проведение научных и навигационных экспериментов, а также ходовых испытаний автоматического аппарата «Луноход-1» продолжается.

Советский автоматический аппарат «Луноход-1» завершил работу по программе третьего лунного дня.

Одной из основных задач этого периода являлось выведение лунохода в точку с заданными селенографическими координатами – к месту посадки автоматической станции «Луна-17», доставившей 17 ноября 1970 года самоходный аппарат на поверхность Луны.

Целью проведенного эксперимента являлась оценка точности и надежности навигационной системы, а также проверка методов навигации, дистанционного управления и вождения лунохода.

Самоходный аппарат двигался к посадочной ступени по новой трассе. Общее направление движения было на северо-запад. При этом текущие координаты лунохода определялись с помощью бортовых навигационных приборов и периодически уточнялись по положению Солнца и Земли. Это обеспечило выведение автоматического аппарата в расчетную точку и в заданное время.

В течение третьего лунного дня самоходный аппарат преодолел 1936 метров. Общее расстояние, пройденное луноходом за время его активного функционирования в районе моря Дождей, составило 3655 метров.

В соответствии с научной программой были исследованы новые участки лунной поверхности. Установленная на борту фототелевизионная аппаратура позволила получить стереоскопические панорамы с детальным изображением микрорельефа. Эти данные использовались для топогеодезических и геолого-морфологических исследований поверхности.

По трассе движения проводились измерения физико-механических свойств лунного грунта с помощью пенетрометра и определение химического состава рентгеновским спектрометром. Кроме того, специальный счетчик спектрометра проводил измерения интенсивности солнечного и галактического космического излучения.

Детекторы радиометра лунохода продолжали регистрировать потоки корпускулярного космического излучения. В отличие от второго лунного дня третий день характеризовался спокойной радиационной обстановкой, за исключением 19 и 20 января, когда было зафиксировано возрастание интенсивности потока протонов малых энергий в несколько десятков раз.

В ходе третьего лунного дня с помощью рентгеновского телескопа продолжались измерения рентгеновского космического излучения. При этом были исследованы тридцать участков небесной сферы, лежащих как в плоскости Галактики, так и под большими углами к ней. В трех участках было отмечено увеличение потоков излучения в несколько раз.

В сеансе связи, проведенном 20 января, были осуществлены операции по подготовке самоходного аппарата к лунной ночи. Луноход установлен в требуемое ориентированное положение. Бортовые системы лунохода функционируют нормально. Температура в приборном отсеке составляет плюс 18 градус по Цельсию, давление – 753 миллиметра ртутного столба.

С 21 января по 7 февраля луноход будет находиться в стационарном положении. В этот период с борта лунохода будет приниматься телеметрическая информация о состоянии его систем.

Двухмесячная программа научно-технических экспериментов и ходовых испытаний автоматического аппарата «Луноход-1» выполнена.

Космический эксперимент на поверхности Луны продолжается.

В Москву возвратился из Соединенных Штатов вице-президент Академии паук СССР академик А. П. Виноградов, выступавший с докладом на симпозиуме по исследованию Луны, созванном Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства в Хьюстоне. Предварительные данные о лунном грунте, доставленном автоматической станцией «Луна-16», приведенные советским ученым на этой встрече, вызвали большой интерес у ее участников и широко комментировались в печати.

По возвращении в СССР академик А. П. Виноградов согласился ответить на вопросы корреспондента ТАСС Л. Маркеловой, касающиеся прошедшей дискуссии.

Она была особенно интересна тем, – сказал ученый, – что специалисты могли уже сопоставить данные о характере поверхности Луны, полученные в трех районах, где были взяты пробы лунного грунта: в море Изобилия («Луна-16»), море Спокойствия («Аполлон-11») и океане Бурь («Аполлон-12»).

Не останавливаясь на детализации, которая может быть оценена лишь специалистами, скажем прежде всего, что образцы грунта трех лунных морей очень близки по абсолютному возрасту, т. е. возраст Луны совпадает с возрастом Земли и составляет, по-видимому, около 4,5 миллиарда лет.

Сейчас еще преждевременно высказывать окончательное мнение о характере процессов на поверхности Луны. Однако укажем, что материал всех трех морей – моря Спокойствия, океана Бурь и моря Изобилия – в основном аналогичен по своему петрологическому, минералогическому и химическому составам, хотя в деталях пробы грунта и отличаются.

Это единообразие позволяет в основных чертах восстановить историю формирования поверхности Луны и, в частности, ее морей.

В давно прошедшее время, в эру интенсивного вулканизма на Луне, была излита на поверхность огромная масса базальтовых пород, сопровождавшаяся бурным выделением газов. Огромные лунные моря, расположенные вдоль экватора Луны, представляют собой понижения, или низменности, когда-то затопленные основной лавой. Как показали исследования лунного грунта, взятого буром «Луны-16», и других образцов, лунные моря покрыты слоем сыпучего грунта – реголита. Мощность этого слоя, по-видимому, значительно меняется и в море Изобилия, в точке отбора пробы «Луной-16» она была не более полуметра.

Что представляет собой реголит? Это смесь зерен разной породы, минералов всяких размеров, формы и окраски, разнообразных частиц – как оплавленных, так и угловатых.

Исследования реголита дают немаловажный материал для размышлений. Этот сыпучий слой является результатом дробления породы при условиях воздействия высокой температуры. Реголит не похож на вулканический песок земных вулканов. Он отличается несколько по составу и от кристаллических пород Луны.

Прежде чем коснуться проблемы образования реголита, вспомним основные факторы лунного «выветривания». Это, во-первых, «температурная качка», которой подвергаются поверхностные породы Луны в течение миллиардов лет. «Качка» от лунного дня к лунной ночи происходит в огромном диапазоне температур (плюс минус 100 градусов Цельсия). Среди внешних воздействий – солнечный ветер и галактические лучи. Далее – вакуум, в котором находятся породы Луны, и, наконец, возможные удары метеоритов.

Вероятно, «температурная качка» как-то влияет на прочность поверхностных пород Луны, но этого сейчас оценить мы не можем. Значительно больший эффект вызывают солнечный ветер и галактическое излучение. Надо отметить при этом, что весь реголит на 35 сантиметров в глубину (на которую проник бур «Луны-16») несет на себе признаки влияния солнечного ветра.

Отыскивая объяснения для образования такого необычного вещества, как реголит, мы не можем сбрасывать со счетов и бомбардировку Луны метеоритами, при которой какая-то часть, пусть очень малая, метеоритного вещества остается на поверхности Луны.

Хочется обратить внимание и на другое – на эффект, который должен сопутствовать мгновенному контакту изливающейся магмы с высоким космическим вакуумом. Полезно поставить лабораторные эксперименты, связанные с определением такого эффекта, прояснив с этой стороны возможные пути происхождения реголита. В этом состоит одна из важнейших задач геохимии, от разрешения которой во многом зависит выяснение основных законов эволюции Луны.

Центр дальней космической связи, 5. (ТАСС). Прошло 80 суток с момента начала работы советского автоматического аппарата «Луноход-1» на поверхности Луны.

В настоящее время самоходный аппарат находится в стационарном ориентированном положении, в которое он был установлен после завершения программы третьего лунного дня.

В сеансах радиосвязи, проводившихся в период третьей лунной ночи, принималась телеметрическая информация с борта лунохода.

Согласно данным сеанса, проведенного 3 февраля, режимы работы и состояние бортовых систем соответствуют расчетным.

Следующий сеанс связи с самоходным аппаратом намечен на 6 февраля.

Успешное развитие космической науки и техники позволяет решать все более сложные задачи в изучении околоземного и межпланетного пространства, Луны и планет Солнечной системы.

Пять лет назад первый земной аппарат мягко опустился на лунную поверхность. Это была советская автоматическая станция «Луна-9». Основной результат эксперимента, вытекающий из самого факта посадки станции, заключался в том, что поверхность Луны оказалась достаточно прочной, чтобы выдержать вес станции. Исследования, проведенные станцией «Луна-9», имели важное значение для понимания протекающих на Луне процессов.

Первые прямые определения физико-механических свойств поверхностного слоя Луны были выполнены автоматической станцией «Луна-13».

Ряд новых данных о поверхностном слое Луны ученые получили с помощью ее искусственных спутников. Как известно, земная кора состоит из пород, в той или иной степени содержащих радиоактивные элементы. Наибольшее их количество содержится в гранитах, составляющих основу земных материков. Беднее радиоактивными элементами базальты. Сравнение интенсивности гамма-излучения от распада естественных радиоактивных элементов на Луне, измеренной искусственными спутниками Луны, с данными наземных съемок показало, что по концентрации радиоактивных элементов лунные породы наиболее близки к земным породам основного состава (типа базальтов).

Принципиально новый этап в изучении Луны был открыт запуском и успешным завершением сложной программы полета советской станции «Луна-16». Впервые в истории космонавтики автоматический аппарат доставил на Землю образцы лунной породы, совершив рейс Земля – Луна – Земля.

В этом полете особенно ярко были продемонстрированы возможности, которые открывают в изучении Вселенной автоматические устройства и системы управления.

Анализ образцов грунта, доставленных на Землю, показал, что они относятся к одному и тому же типу базальтовых пород, однако имеют некоторое разнообразие по своему составу. Это указывало на необходимость проведения сравнительных исследований на больших площадях. Поэтому должна была быть обеспечена возможность передвижения автоматических аппаратов по лунной поверхности.

Создание автоматического аппарата «Луноход-1» впервые в истории исследования Луны автоматическими станциями открыло возможность выполнения научных экспериментов не только в месте посадки, но и на различных удалениях от него.

Самодвижущиеся лунные автоматы могут осуществлять химические и минералогические анализы лунных пород, определять их прочность на маршруте следования, передавая на Землю собранную информацию. Ведь даже в условиях нашей собственной планеты мы стремимся максимально приблизить лаборатории к изучаемым объектам, исследовать образцы в местах их естественного залегания.

С помощью луноходов можно обследовать обширные территории, изучить не только физико-химический состав покрова, его механические и другие свойства, но и получить большой объем информации о строении лунной поверхности, передавая на Землю телевизионные изображения окружающего ландшафта.

«Луноход-1» (рис. 10), доставленный 17 ноября автоматической станцией «Луна-17» на поверхность естественного спутника Земли (рис. 11), является первой в космонавтике передвижной автоматической лабораторией, предназначенной для комплексного изучения особенностей строения лунной поверхности, окололунной среды и далеких космических объектов.

Рис. 10. «Луноход-1»

Рис. 11. Схема посадки станции «Луна-17»

Впервые с помощью космического аппарата было исследовано не только место его прилунения (рис. 12), но и прилегающий к нему район. При этом одновременно с изучением топографических геолого-морфологических особенностей местности проводилось определение химического состава и физико-механических свойств лунного грунта (рис. 13).

Рис. 12. Место прилунения лунохода

Рис. 13. Пенетрометр – прибор для определения физико-механических свойств грунта (1) и девятое колесо – измеритель пути (2)

Получены интересные результаты по радиационной обстановке на трассе полета к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны. С помощью рентгеновского телескопа измерялись интенсивность и угловое распределение рентгеновского космического излучения и отдельных источников. Успешно проводились эксперименты по лазерной локации французского уголкового отражателя (рис. 14), установленного на луноходе.

Рис. 14. Французский лазерный уголковый отражатель

Топографическое изучение местности выполняется на основе съемки лунного ландшафта, в которую входит получение телевизионных панорам и снимков (рис. 15), а также телеметрических данных о длине пройденного пути, измерениях курса, крена и дифферента лунохода во время движения.

	Рис. 15. Фрагменты панорамы лунной поверхности со следами движения лунохода

В результате обработки указанной информации составляются топографические схемы маршрута движения лунохода (рис. 16), планы отдельных наиболее интересных в топографическом и геологическом отношении участков местности и топографическое описание исследуемых участков. Эти сведения необходимы для получения представлений о геометрической структуре лунной поверхности, статистической оценки насыщенности местности теми или иными образованиями, определения их размеров, форм и расположения, оценки условий ориентировки на местности и проходимости, определения координат точек исследования химического состава и физических характеристик лунного грунта, выбора направлений безопасного движения и оценки точности навигации.

Рис. 16. Топографическая схема маршрута «Лунохода-1» с 17 ноября 1970 г. по 20 января 1971 г.

За первые три лунных дня выполнена маршрутная топографическая съемка полосы длиной более 3600 метров и шириной до 150 метров. Результаты оперативной обработки материалов съемки представлены топографической схемой. На ней же даны фрагменты профиля трассы, показаны детали лунной поверхности, находившиеся в поле зрения телевизионных систем.

В процессе съемки получены стереоскопические панорамы нескольких кратеров, позволяющие произвести изучение их строения.

Лунная поверхность в районе посадки «Лунохода-1» представляет собой равнину с небольшим систематическим повышением к югу.

Местные уклоны вне кратеров незначительны, редко достигают нескольких градусов. Вблизи кратеров и на их склонах наблюдались крены и дифференты лунохода до 20 градусов и более. Наиболее распространенными элементами поверхности являются кратеры, лунки и камни различных размеров. Мелкие камни встречаются повсеместно, а более крупные – вблизи кратеров.

Несмотря на общую однородность поверхности на трассе следования лунохода, наблюдаются мелкие вариации в строении отдельных участков.

Геолого-морфологическое описание района выполняется с использованием многочисленных панорамных изображений и топографических характеристик местности, данных о вариациях физико-механических и химических свойств грунта и положениях движущегося аппарата по пути следования. Сопоставление всех полученных материалов требует дальнейшей обработки.

В результате анализа телевизионных панорам составлены предварительные геолого-морфологические схемы участков стоянок «Лунохода-1» и сделан ряд выводов об особенностях района исследований.

По общей морфологии, характеру рыхлого поверхностного слоя и распространенности кратеров и камней исследуемый район моря Дождей близок к ранее изученным морским районам экваториальной зоны Луны. Это указывает на общность закономерностей формирования и эволюции лунной поверхности на значительном пространстве лунных морей.

Проведен предварительный анализ относительной распространенности кратеров с размерами от 1 до 30 метров, относящихся к различным морфологическим классам. При этом установлено, что среди мелких кратеров преобладают кратеры со сглаженными формами, а количество свежих каменистых кратеров с четкими формами рельефа весьма незначительно. Это показывает, что процесс образования кратеров на поверхности Луны сильно растянут во времени и форма их меняется с возрастом в сторону смягчения контуров. Большинство таких кратеров имеет ударно-взрывное происхождение. Наличие основной части камней на поверхности связано с выбросами из кратеров. Сравнение формы камней в зонах выбросов из кратеров показывает, что со временем они округляются и сглаживаются. Общее строение поверхности лунного моря в исследуемом районе является типичным для большинства лунных морей – это мощные излияния базальтовых лав, покрытые сверху рыхлым слоем грунта (реголитом), являющимся продуктом дробления скальных пород в результате различных селенологических процессов.

Экспресс-анализ химического состава лунного грунта по трассе движения лунохода проводится спектрометрическим прибором «РИФМА». Установленный на борту изотопный источник облучает исследуемый участок и возбуждает ответное рентгеновское излучение атомов различных элементов, входящих в состав лунного грунта. В качестве приемника рентгеновских квантов используется система специально разработанных пропорциональных счетчиков, снабженных характеристическими фильтрами. Информация об энергетическом спектре и интенсивности рентгеновских лучей записывается на 64-канальном амплитудном анализаторе.

За первые три лунных дня измерен химический состав в четырнадцати различных местах по трассе движения лунохода. Предварительная расшифровка спектрограмм позволила определить содержание алюминия, кальция, кремния, железа, магния, титана и других элементов в лунных породах. Полученные данные подтверждают общее представление о происхождении реголита из пород основного базальтового состава и позволяют обнаружить вариации химического состава в зависимости от морфологических особенностей исследуемого участка.

Изучение физико-механических свойств лунного грунта проводилось несколькими методами. Первый заключался в том, что с помощью специального привода производилось внедрение конусно-лопастного штампа в грунт с последующим его поворотом. Эта операция осуществлялась регулярно через каждые 15 – 30 метров в пути по трассе движения лунохода, а также при исследовании отдельных элементов лунного рельефа (кратеров, склонов, камней). За истекший период выполнено около 200 прямых измерений свойств грунта в естественном залегании. Другой метод позволял получать информацию о грунте вдоль всей трассы движения лунохода путем непрерывного измерения параметров взаимодействия колес с грунтом.

Физико-механические свойства изучались также по изображениям следов колес лунохода на телевизионных панорамах. По глубине колеи, характеру деформации грунта под колесами лунохода при прямолинейном движении и поворотах оценивались прочностные свойства грунта и его структура. Проведенные измерения позволили получить полную и разнообразную информацию о прочности лунного грунта на всей трассе, пройденной автоматическим аппаратом.

Обработка полученных данных показала, что грунт по трассе движения представляет собой мелкозернистый материал, по основным свойствам напоминающий пылеватый вулканический песок.

В местах измерений толщина рыхлого слоя грунта составляет не менее 6 – 8 сантиметров, причем самый верхний слой грунта толщиной 1 – 2 сантиметра обладает более рыхлой структурой и меньшей несущей способностью.

Исследования показали неоднородность механических свойств грунта по трассе движения. В местах измерений несущая способность колебалась от 0,2 до 1,1 килограмма на квадратный сантиметр, а сопротивление вращательному срезу – от 0,02 до 0,09 килограмма на квадратный сантиметр. При многократном повторном внедрении штампа часто наблюдалась хорошая уплотняемость верхнего слоя и значительно увеличивалась его несущая способность.

Полученные данные, а также результаты всесторонних исследований образца лунного грунта, доставленного на Землю станцией «Луна-16», существенно расширили представления о нем.

Как уже указывалось, научной программой «Лунохода-1» предусматривался и первый опыт использования Луны для изучения отдаленных районов Вселенной с помощью рентгеновского телескопа. Космическое рентгеновское излучение включает излучение отдельных источников и диффузного фона космического пространства. Большинство источников принадлежит нашей галактике, т. е. сосредоточено в сравнительно узкой полосе (в Млечном пути). Однако небольшая часть источников, как правило, весьма слабых, находится вне плоскости галактики. Диффузный фон изотропен, т. е. приходит к нам в равной мере со всех направлений. Поэтому считается, что он имеет внегалактическое происхождение. Остается, однако, до сих пор неясным, образуется ли диффузный фон в удаленных галактиках или в межгалактическом пространстве. В последние годы внегалактическое рентгеновское излучение привлекает все большее внимание астрофизиков.

Существенно, что на Луне отсутствуют радиационные пояса, которые создают серьезные помехи при наблюдениях рентгеновского излучения на околоземных орбитах. На Луне фон заряженных частиц определяется в основном космическими лучами, поток которых сравнительно невелик. Кроме того, наблюдения с лунной поверхности позволяют осуществить длительное накопление слабого сигнала от рентгеновского источника, что невозможно при исследованиях со спутников и межпланетных станций. Это дает возможность даже с помощью небольшого телескопа наблюдать весьма слабые источники.

Таким образом, доставка рентгеновского телескопа на Луну по праву может расцениваться как новый этап в развитии внеатмосферной астрономии.

Основными элементами телескопа являются два пропорциональных счетчика рентгеновских квантов для области энергий 2 – 10 тысяч электронвольт (длина волны 1 – 6 ангстрем). Перед счетчиками установлены коллиматоры, ограничивающие поле зрения каждого счетчика конусом с углом раствора около 3,5 градуса. Оси счетчиков направлены в местный зенит при горизонтальном расположении лунохода. Перед входным окном одного из счетчиков помещается фильтр, непрозрачный для исследуемой области рентгеновского излучения. Таким образом, один из счетчиков регистрирует космическое рентгеновское излучение вместе с фоном космических частиц, а второй счетчик – только фон частиц и является контрольным. Наблюдения рентгеновского излучения проводятся между сеансами связи. За 18 – 20 часов телескоп поворачивается на 9 – 10 градусов.

Результаты измерений рентгеновского диффузного фона хорошо согласуются с предыдущими данными. Вклад галактики в диффузный фон весьма мал. Предварительная обработка результатов показывает, что наблюдались дискретные рентгеновские источники, лежащие вне плоскости галактики. Два источника, по-видимому, сравнительно сильные.

На «Луноходе-1» установлена также радиометрическая аппаратура, предназначенная для измерения различных характеристик потоков солнечных и галактических космических лучей (состава заряженных частиц, их энергетического спектра, углового распределения и др.) и для контроля радиационной обстановки во время перелета станции «Луна-17» к Луне и во время работы самоходного аппарата.

Важно отметить, что радиометр лунохода проводит измерения корпускулярных потоков космических лучей, главным образом в диапазонах энергий, недоступных для исследования с Земли из-за экранирующего действия ее атмосферы.

С самого начала полета станции «Луна-17» и в течение прошедшего периода активного функционирования лунохода радиометр неоднократно регистрировал значительное возрастание потоков протонов, электронов и альфа-частиц по сравнению с величинами фоновых потоков этих частиц в межпланетном пространстве. Эти данные хорошо согласуются с результатами одновременных измерений, выполнявшихся аналогичной аппаратурой автоматической межпланетной станции «Венера-7» и наземных наблюдений солнечной активности. В частности, начиная с 12 декабря 1970 года было зарегистрировано значительное (превышающее фон примерно в 100 тысяч раз) и продолжительное возрастание интенсивности солнечных корпускулярных потоков, а также понижение интенсивности галактических космических лучей, начавшееся 14 декабря. На Земле в тот же период наблюдалась большая магнитная буря. Эти явления были вызваны серией мощных солнечных вспышек, происшедших 10 и 11 декабря.

Интересным фактом является то, что после посадки станции «Луна-17» на поверхность Луны интенсивность галактических космических лучей уменьшилась примерно в два раза по сравнению с уровнем, регистрировавшимся во время полета. Это свидетельствует об экранировании радиометра от изотропного потока галактических космических лучей телом Луны и подтверждает выводы о низкой радиоактивности лунной поверхности, сделанные ранее в результате полетов автоматических станций «Луна».

Важный научный эксперимент в программе работы «Лунохода-1» – совместное проведение советскими и французскими учеными лазерной локации установленного на самоходном аппарате специального светоотражателя, разработанного и изготовленного во Франции. Этот эксперимент проводится с целью точного измерения расстояния между Землей и Луной. Помимо изучения характера движения Луны в целом, метод лазерной локации дает возможность исследовать собственное вращение или либрацию Луны, уточнять координаты отдельных образований на ее поверхности.

В данном эксперименте локация светоотражателя выполняется из Крымской астрофизической обсерватории АН СССР, а также из французской обсерватории Пик-дю-Миди. В состав лазерно-локационной аппаратуры входят оптический передатчик на рубиновом лазере с модулируемой добротностью и длительностью импульса порядка стомиллионной доли секунды, узкополосный фотоприемник (фотоумножитель) с системой регистрации отраженного сигнала, измеритель времени распространения светового сигнала до отражателя лунохода и обратно с точностью измерения порядка стомиллионной доли секунды, блок автоматики и управления.

В результате выполненных экспериментов по лазерной локации были зарегистрированы четкие отраженные сигналы.

В настоящей статье представлены первые результаты научных исследований, проведенных передвижной лабораторией в течение трех лунных дней. Полученные данные продолжают обрабатываться, будут дополняться и уточняться результатами последующих экспериментов.

Автоматическая станция «Луна-17» состоит из унифицированной посадочной ступени и автоматической передвижной лаборатории – лунохода.

Посадочная ступень является самостоятельным ракетным блоком. Как и в полете станции «Луна-16», ее основными задачами были: проведение коррекции траектории полета на трассе Земля – Луна, обеспечение перехода станции на орбиту искусственного спутника Луны, формирование предпосадочной окололунной орбиты и посадка на поверхность Луны.

На посадочной ступени станции установлены луноход и складывающиеся трапы для его схода на поверхность Луны.

Автоматический самоходный аппарат «Луноход-1» состоит из двух основных частей: приборного отсека и колесного шасси (рис. 17). Вес лунохода составляет 756 килограммов.

Рис. 17. Компоновка и габаритные размеры «Лунохода-1»

Герметичный приборный отсек имеет форму усеченного конуса. Корпус его изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточную прочность и легкость.

Верхняя часть корпуса отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования лунохода и закрывается специальной крышкой, которая выполняет двойную функцию.

В период лунной ночи она закрывает радиатор и препятствует излучению тепла из отсека. В течение лунного дня крышка открыта – и элементы солнечной батареи, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В передней части приборного отсека расположены: иллюминаторы для телевизионных камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю телевизионных изображений лунной поверхности, малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель.

По левому и правому борту установлены: по две панорамные телефотокамеры (причем в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), четыре штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли в другом диапазоне частот.

Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии, рядом с ним расположены прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта и механизм подъема и опускания девятого колеса.

В приборном отсеке размещаются передающие и приемные устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления луноходом, система электропитания, блоки коммутации и автоматики, приборы системы обеспечения теплового режима, электронно-преобразовательные устройства научной аппаратуры.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из центра управления луноходом и передачу информации с борта самоходного аппарата на Землю. Он включает в себя приемные и передающие устройства, средства автоматики, две телевизионные системы, преобразующие коммутационные устройства бортовой телеметрии, а также антенны. Ряд систем радиокомплекса лунохода используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли.

Две телевизионные системы лунохода служат для решения самостоятельных задач.

Система малокадрового телевидения, две камеры которой расположены в передней части корпуса, предназначена для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода.

Возможность и целесообразность применения системы малокадрового телевидения, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них – медленное изменение ландшафта по мере движения лунохода. Поэтому без ущерба для информативности можно передавать изображения с частотой 1 кадр в 3 – 20 секунд, в зависимости от рельефа и скорости движения. Разрешающая способность телевизионных камер и углы их обзора вполне достаточны для получения всей оперативной видеоинформации, необходимой для управления луноходом.

Вторая телевизионная система предназначена для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации лунохода. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер. Они расположены таким образом, что две из них обеспечивают обзор местности справа и слева от лунохода в пределах несколько более 180 градусов в горизонтальной плоскости и 30 градусов в вертикальной. Две другие камеры дают изображение местности и пространства в пределах 360 градусов в вертикальной и 30 градусов в горизонтальной плоскостях.

Все четыре камеры однотипны по своему устройству. Передаваемые ими изображения обладают высоким качеством.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнце и в тени, обусловили необходимость разработки для лунохода специальной системы терморегулирования.

Поддержание необходимого теплового режима лунохода обеспечивается как пассивными, так и активными методами терморегулирования. К пассивным методам относится уменьшение теплообмена между отдельными элементами конструкции лунохода и окружающим пространством с помощью экранно-вакуумной теплоизоляции и специальных внешних покрытий с особыми оптическими свойствами. Активными методами обеспечивается тепловой режим оборудования внутри приборного отсека.

В качестве радиатора-излучателя для отвода тепла в космическое пространство используется наружная часть крышки приборного отсека. Теплообмен между радиатором и приборным оборудованием достигается с помощью принудительной циркуляции газа-теплоносителя, осуществляемой системой вентиляторов.

При низких температурах в период лунной ночи необходим обогрев оборудования приборного контейнера. В этом случае специальные заслонки автоматически прекращают циркуляцию газа-теплоносителя по контуру охлаждения и направляют его в контур подогрева. Там он нагревается изотопным источником. Кроме того, в конце лунного дня по команде с Земли верхняя крышка лунохода закрывается, чтобы уменьшить отвод тепла с поверхности радиатора-излучателя ночью.

Система терморегулирования функционирует автономно, поддерживая температуру в заданных пределах.

Система электропитания лунохода состоит из солнечной и химической буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Основным источником электроэнергии является солнечная батарея, элементы которой, как уже говорилось, размещены на внутренней стороне подвижной крышки приборного отсека. Управление ее приводом осуществляется с Земли. При этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от пуля до 180 градусов, необходимый для максимального использования солнечной энергии.

Приборный отсек установлен на восьмиколесном шасси, которое обеспечивает решение принципиально новой задачи космонавтики – передвижение автоматической лаборатории на поверхности Луны.

Самоходное шасси выполнено таким образом, чтобы обеспечивать высокую проходимость по лунной поверхности и надежную работу в течение длительного времени при минимальном собственном весе и потребляемой электроэнергии.

Геометрия ходовой части, удельное давление на грунт, тяговые характеристики шасси, параметры упругой подвески и конструкция опорной поверхности колес позволяют уверенно передвигаться по поверхности с рыхлым, сыпучим слоем грунта, преодолевать крутые подъемы, переезжать через кратеры и препятствия в виде отдельных камней или гряды камней, соизмеримых с размерами ходовой части.

Самоходное шасси обеспечивает передвижение лунохода с двумя скоростями вперед и назад, повороты на месте и в движении.

В состав самоходного шасси входят:

– ходовая часть, состоящая из четырех блоков попарно расположенных колес,

– блок автоматики,

– система безопасности движения,

– прибор и комплекс датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси.

Каждое из восьми ведущих колес имеет индивидуальный силовой привод и независимую торсионную подвеску.

Внутри каждой ступицы колеса расположены электродвигатель, редуктор, тормоз, механизм для отсоединения силового привода, датчики числа оборотов колес и температуры.

Поворот лунохода достигается за счет различных скоростей вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения.

Торможение лунохода осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и для его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением.

Блок автоматики обеспечивает управление движением лунохода по радиокомандам с Земли, измерение и контроль основных параметров самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта.

Все управление движением осуществляется с помощью пяти команд движения и команды «Стоп».

Это достигается с помощью логических схем, которые осуществляют набор логики движения, «запоминание» предыдущего режима работы и другие операции, воздействующие на силовые исполнительные элементы в цепи тяговых электродвигателей.

Система управления движением блока автоматики шасси имеет также автоматические устройства для дозированного по времени прямолинейного движения и выполнения поворотов на заданные углы.

Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес. При необходимости одно или несколько колес могут быть отключены от силового привода. При этом тяговые характеристики самоходного шасси остаются достаточно высокими.

Оценка проходимости шасси производится с помощью комплекса датчиков, которые непрерывно измеряют крен и дифферент лунохода, токи тяговых электродвигателей, число оборотов и температуру колес.

Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о грунтовых условиях движения. Он имеет механизмы для внедрения конусно-лопастного штампа и его поворота в грунте, а также систему датчиков, с помощью которых непрерывно измеряются усилия, действующие на штамп, глубина погружения в грунт и угол его поворота.

Измерение пройденного луноходом пути производится по числу оборотов ведущих колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение.

Необычные требования, предъявляемые к первому лунному самоходному аппарату, обусловили необходимость тщательной проверки и испытаний его в условиях, максимально приближенных к естественным. Особенное внимание при этом уделялось испытаниям ходовой части аппарата. Работа проводилась на специально построенных площадках – лунодромах, рельеф и грунт которых повторяли возможные препятствия, ожидающие передвижную лабораторию на поверхности Луны.

Успешные действия «Лунохода-1» в течение трех лунных дней подтвердили надежность и правильность принятых конструктивных решений и методики испытаний.

На «Луноходе-1» и посадочной ступени «Луны-17» установлены флаги и вымпелы с изображением Государственного герба Советского Союза и барельефом В. И. Ленина.

Управление самоходным аппаратом осуществляется специальным экипажем из Центра дальней космической связи.

В состав экипажа входят командир, водитель, штурман, оператор и бортинженер.

Командир осуществляет общее руководство работой и принимает окончательные решения.

Водитель непосредственно управляет движением лунохода, используя специальный пульт, видеоконтрольное телевизионное устройство и светоэкран, на котором воспроизводятся основные телеметрические параметры, характеризующие положение самоходного аппарата на лунной поверхности.

Штурман проводит навигационные расчеты и вырабатывает рекомендации по направлению и характеру движения лунохода.

Оператор постоянно следит за ориентацией остронаправленной антенны на Землю и в случае необходимости изменяет ее положение.

Бортинженер возглавляет группу специалистов, ведущих оперативный анализ телеметрической информации о состоянии систем лунохода.

Осуществление того или иного режима движения («вперед», «назад», «поворот на месте вправо», «...влево» и т. д.) производится водителем лунохода. Выбор режима движения производится в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о величинах крена, дифферента пройденного пути, состоянии и режимах работы приводов колес.

В процессе управления движением решается и навигационная задача – прокладка трассы в выбранном направлении.

Эта задача, применительно к движению в лунных условиях, имеет целый ряд особенностей, существенно отличающих ее от известных для Земли способов решения. Был разработан специальный навигационный метод вождения лунного самоходного аппарата, основанный на комплексном применении курсового гироскопа, гироскопической вертикали, а также на использовании съемки Солнца и Земли с помощью телефотокамер и фотографических схем, составляемых по панорамам местности и изображениям, переданным курсовыми телекамерами.

При расстоянии около 400 тысяч километров между центром управления и управляемым объектом время распространения радиосигнала от Земли до Луны и обратно составляет около 2,6 секунды. Если учесть время, необходимое для оценки полученной информации и принятия решений о дальнейших действиях, то временной интервал между событием, требующим изменения характера действия, и самим изменением составит 4 – 6 секунд. Это существенно усложняет управление луноходом.

Как показал опыт, выполнение обязанностей экипажа в процессе управления луноходом характеризуется весьма большими психологическими и физическими нагрузками. В связи с этим члены экипажа предварительно прошли необходимое медико-биологическое обследование и в процессе работы находятся под постоянным медицинским наблюдением.

Тщательная и всесторонняя подготовка экипажа, многочисленные тренировки по управлению движением самоходного аппарата на наземных лунодромах обеспечили четкие действия экипажа и выполнение всей программы работы автоматической лаборатории на лунной поверхности.

В летопись освоения Луны советской наукой и техникой вписана еще одна знаменательная страница. Успешно решена принципиально новая задача создания автоматической лаборатории, способной передвигаться по лунной поверхности и вести широкий комплекс научно-технических исследований.

Новый космический эксперимент – не только выдающееся достижение ученых, конструкторов, инженеров, техников и рабочих, коллективов всех организаций, участвовавших в разработке, создании, запуске, обеспечении полета автоматической станции «Луна-17» и успешном проведении экспериментов на поверхности Луны, по и успех всего нашего народа, трудовыми победами встречающего XXIV съезд Коммунистической партии Советского Союза.