Петров Б. Н.

П30Космические исследования и научно-технический прогресс.

М, «Знание», 1971, 48 стр. (Новое в жизни, науке, технике. Серия «Космонавтика, астрономия»).

Брошюра «Космические исследования и научно-технический прогресс» посвящена одной из наиболее актуальных областей развития человеческого общества — изучению человеком космического пространства.

Автор брошюры академик Борис Николаевич Петров — крупный ученый в области автоматического управления рассказывает об успешном освоении человеком околоземного космического пространства, о полетах межпланетных автоматических станций к Луне и планетам Солнечной системы, о создании орбитальных станции, О задачах прикладных спутников и, наконец, о проблемах международного сотрудничества в деле освоения космоса.
2—6—5

6Т5

Проникновение человека в космос — естественный и логический шаг мирового прогресса. Вслед за покорением просторов земли, водных пространств, воздушного океана человечество неизбежно должно было начать штурм космоса — еще недавно неведомой среды, в которой развилась, существует и движется наша планета. Эта среда вместе с распределенными в ней космическими телами играет в жизни человечества и всего живого не меньшую роль, чем водное и воздушное пространство, а изучение и освоение ее будет иметь огромное значение для земной цивилизации.

Об освоении этой среды уже давно мечтали мыслители и писатели-фантасты разных эпох. Основоположник космонавтики — науки о космических полетах — гениальный К. Э. Циолковский уже на рубеже XIX и XX вв. разработал основы реактивного движения и высказал важнейшие идеи, связанные с созданием космических аппаратов и космическими полетами. Однако осуществление космических полетов даже передовым людям того времени казалось делом отдаленного будущего.

Запуск первого спутника, который оказался неожиданным для большинства людей, показал всему миру, сколь высокого уровня достигли наука и техника в Советском Союзе, возвестил о переходе человечества к планомерному изучению и освоению космического пространства. Впервые аппарат, созданный человеком, достиг первой космической скорости, вышел на орбиту искусственного спутника Земли и стал виток за витком огибать нашу планету.

К. Э. Циолковский

Первый спутник явился символом нового и передового, всего, что стоит на переднем крае науки и техники, символом могущества человека в его борьбе с силами природы, его знаменем в завоевании новой стихии.

Трудно поверить, что потребовалось всего три с половиной года со времени запуска первого искусственного спутника Земли, чтобы подготовить полет человека в космическое пространство. Все ускоряющийся технический прогресс, помноженный на героизм первых покорителей космоса, сделал это возможным.

12 апреля 1961 г. стало исторической датой. В этот день впервые в неизведанные космические дали отправился человек — советский гражданин Юрий Гагарин. Не случайно, что запуск первого искусственного спутника, так же как и первый полет человека в космическое пространство, — эти величайшие достижения современности — были осуществлены в Советском Союзе, в стране Октября, строящей коммунистическое общество, на родине великого Ленина.

Эти исторические свершения советского народа, так же как и последующие достижения в исследовании и освоении космического пространства, стали возможными лишь благодаря тому, что в стране социализма под руководством Ленинской партии были созданы мощная индустрия, высокоразвитая современная техника, хорошо организованная промышленность, благодаря тому, что советская наука достигла невиданного расцвета и по многим направлениям заняла ведущее место в мире.

Ю. А. Гагарин и С. П. Королев

Для реализации программы космических исследований потребовались создание сложнейшей ракетно-космической техники, разработка труднейших научных и технических проблем, организация мощной опытно-конструкторской и производственной базы. Трудно переоценить значение огромного роста инженерных и научных кадров, организации широкой подготовки квалифицированных рабочих, техников и других специалистов, которая планомерно проводилась Советским государством и развернулась широким фронтом уже во времена первых пятилеток и особенно в послевоенный период. С Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев заявил: «Наша страна располагает широкой космической программой, рассчитанной на долгие годы. Мы идем своим путем, идем последовательно и целеустремленно... Наш путь покорения космоса — путь решения коренных, фундаментальных задач, базовых проблем науки и техники... Советский Союз рассматривает космические исследования как великую задачу познания и практического освоения сил и законов природы в интересах человека труда, в интересах мира на Земле»¹.

¹Речь на митинге 22 октября 1969 г., посвященном встрече экипажей космических кораблей «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» («Правда, 1969, 23 октября).

Все это обеспечило выдающиеся достижения советской науки и техники в завоевании космоса. В первом десятилетии космической эры Советский Союз занял в этой области ведущее место в мире.

В эпоху космических исследований сформировались новые направления науки, вписаны яркие страницы в уже сложившиеся научные дисциплины. Достойное место среди передовых областей современной науки занимают теперь механика космического полета, теория ракетных двигателей, теория управления летательными аппаратами, космическая радиоэлектроника, космическая физика, космическая метеорология и аэрономия и многие другие.

Космические исследования и наука

Решение многих фундаментальных вопросов современной физики связано с космическими исследованиями. Например, изучение космических лучей имеет огромное значение для развития ядерной физики. Поиски новых элементарных частиц, получение новых ядерных реакций, особенно изучение частиц высоких и сверхвысоких энергий, связаны с исследованиями космических лучей. Но, как известно, первичные космические лучи практически не достигают земной поверхности, поэтому огромное значение имеет изучение космических лучей с помощью спутников и других космических аппаратов. Этой цели, в частности, служат советские тяжелые спутники «Протон», представляющие собой целые летающие лаборатории.

Трудно переоценить значение астрофизических и радиофизических исследований для решения многих кардинальных проблем современной физики. Открытие квазаров и пульсаров, этих мощных космических источников радиоизлучения, исследования сверхновых звезд ставят все новые загадки перед физиками. Исследование этих объектов с помощью внеатмосферных астрофизических станций и других средств космических исследований открывает большие перспективы в разработке важнейших проблем современной физики, имеющих большое научное и философское значение.

Эпоха космических исследований с использованием средств непосредственного исследования межпланетного космического пространства Луны и ближайших планет, средств внеатмосферной астрономии, исследование Земли и ее атмосферы из космоса — это новый этап в развитии науки вообще, качественно новый этап в исследовательской деятельности человека, в развитии методов и средств познания тайн природы. С этой эпохой связано дальнейшее укрепление материалистической теории познания, укрепление принципов марксистской философии и материалистического объяснения окружающего нас мира.

Новые открытия, не находящие пока полных объяснений, новые загадки природы вызывают еще более интенсивный поиск средств их изучения, приводят к созданию новых методов и новых способов исследования, ведут к дальнейшему развитию материалистических концепций строения вещества и Вселенной и приближают нас ко все более полному познанию тайн природы.

Уместно вспомнить известное высказывание Ленина: «В теории познания, как и во всех других областях науки, следует рассуждать диалектически, т. е. не предполагать готовым и неизменным наше познание, а разбирать, каким образом из незнания является знание, каким образом неполное, неточное знание становится более полным и более точным»¹.

¹ В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 102.

Исследования, проводимые в рамках различных направлений науки, целью которых является познание Вселенной, ее строения и процессов, протекающих в ее просторах и распределенных в ней космических телах, — это одна из наиболее широких сфер исследовательской деятельности человека, в которой диалектический процесс познания является весьма плодотворным и уже дал много ярких результатов. За короткий строк космические исследования обогатили науку многими выдающимися открытиями в изучении Луны и ближайших планет, позволили узнать много нового о нашей Земле как о космическом объекте. Они сделали возможным проникновение человека в новую среду начало его практической деятельности в этих новых, непривычных условиях.

С появлением возможности вывода в космос спутников, автоматических станций и пилотируемых космических кораблей космические исследования в нашей стране развивались в трех основных направлениях:

исследование околоземного космического пространства с помощью геофизических ракет, спутников и космических кораблей,

исследование Луны и планет,

медико-биологические исследования и полеты человека в космическое пространство.

Остановимся на некоторых наиболее существенных результатах, полученных с помощью спутников и космических аппаратов.

Исследование околоземного
космического пространства

Одним из важных результатов первого периода космических исследований явилось обнаружение исключительно высокой динамичности верхней атмосферы, обусловленной изменчивостью потоков энергии, приходящей к Земле от Солнца. Они вызывают существенные изменения состояния верхней атмосферы и геомагнитного поля.

Из анализа движения спутников удалось обнаружить значительные колебания плотности атмосферы в зависимости от солнечной активности, времени суток и других факторов. Было, например, найдено, что в течение 11-летнего солнечного цикла колебания плотности на высоте 200—300 км достигают 2—5, а на высоте 500—600 км — более 100 раз. Они обусловлены колебаниями температуры верхней атмосферы приблизительно от 600—800 до 2000—2500° К. Эти сведения дали возможность прогнозировать время существования космических аппаратов в верхней атмосфере.

Спутник «Космос-149» для изучения радиации, температуры и облачного покрова Земли.

Существенно уточнились наши представления о химическом составе верхней атмосферы Земли. Теперь общепризнано, что молекулярный азот является основной составляющей до высот порядка 200 км, выше преобладает атомарный кислород, а на еще больших высотах атмосфера состоит в основном из гелия и водорода. Гелиевый слой сравнительно тонок и подвержен существенным вариациям. Выше 1000 км всегда преобладает водород.

Космическая станция «Протон»

Установка плазменных зондов и источников когерентного радиоизлучения на спутниках и ракетах позволила получить многочисленные оценки электронной и ионной концентрации в ионосфере, проследить их связь с солнечным ультрафиолетовым излучением, сопоставить распределение электронной концентрации с характером распространения радиоволн.

Одним из наиболее известных результатов космических исследований явилось открытие радиационного пояса Земли — зоны захваченных земным магнитным полем заряженных частиц, простирающейся в экваториальной плоскости иа расстояние до 10—12 радиусов Земли. Внутренняя зона этого пояса была открыта американскими исследователями, а внешняя — при полетах второго и третьего искусственных спутников Земли. Последующие многочисленные измерения, в том числе на спутниках «Электрон», показали, что в области радиационного пояса присутствуют частицы в широком спектре энергий: протоны от единиц килоэлектрон-вольт до сотен мегаэлектронвольт и электроны с верхним порогом энергии приблизительно в 10 Мэв. Наблюдаются значительные вариации в распределении частиц различных энергий в зависимости от широты и расстояния от Земли. С помощью спутников были выполнены измерения магнитного поля Земли, проведена детальная магнитная съемка 75% земной поверхности.

Коренным образом были пересмотрены и существовавшие гипотезы о межпланетном пространстве. Исследования, проведенные с помощью различных космических аппаратов, показали, что межпланетное пространство заполнено идущими от Солнца потоками плазмы. Обдувая Землю, эти потоки, называемые солнечным ветром, деформируют магнитное поле Земли. При сверхзвуковом обтекании магнитосферы Земли образуется подобие ударной волны. Между фронтом ударной волны и границей магнитосферы расположена область горячей, сильно турбулизованной солнечной плазмы.

Потоки вытекающей из Солнца плазмы впервые обнаружены и измерены вне земного магнитного поля во время полета автоматической межпланетной станции «Луна-2» в 1959 г. Так называемый магнитный шлейф Земли был обнаружен американскими учеными с помощью спутника ИМП-1 в 1963 — 1964 гг. на расстоянии до 210 тыс. км. Советские исследования показали, что он простирается намного дальше.

При помощи наземных радиофизических средств советскими учеными была открыта и исследована сверхкорона Солнца, простирающаяся до орбиты Земли и представляющая собой движущиеся облака солнечной плазмы. Получено много новых данных о природе хромосферных вспышек, а также о солнечных магнитных полях, играющих очень большую роль в различных проявлениях солнечной активности и оказывающих влияние на процессы в атмосфере Земли.

На космических станциях «Протон» проводились исследования космических лучей сверхвысоких энергий, не доступных пока еще современным ускорителям. Получены данные, представляющие несомненный интерес для изучения взаимодействия элементарных частиц.

Структура околоземного космического пространства (схема).

Исследования околоземного космического пространства продолжаются. Вслед за первыми искусственными спутниками были созданы и выведены на орбиту вокруг Земли около 400 спутников серии «Космос», космические системы «Электрон», маневрирующие спутники «Полет», тяжелые спутники «Протон». Совершенствуется техника эксперимента в космосе. Созданы унифицированные спутники, рассчитанные на установку на борту различных комплектов аппаратуры. Разработаны системы активной и пассивной ориентации и стабилизации, в том числе с применением маховиков, аэродинамических стабилизаторов и реактивных управляющих органов, системы коррекции орбиты и другие устройства.

Метеорологический спутник системы «Метеор»

Исследования на спутниках показали, что метеорная опасность много ниже, чем ранее предполагалась, радиация вне радиационного пояса невысокая и допускает возможность создания сравнительно легкой защиты. Но при полетах возможно значительное временное возрастание радиации, связанное со вспышками на Солнце; для защиты от такой опасности имеет огромное значение прогнозирование радиационной обстановки.

Были проведены продолжительные детальные и многосторонние исследования на животных.

Еще в 1951 г. были начаты вертикальные запуски геофизических ракет с животными на борту на высоты от 100 до 400 км. 3 ноября 1957 г. был запущен второй советский искусственный спутник Земли с собакой Лайкой на борту. В результате полета была установлена способность высшего животного переносить невесомость и испытана разработанная система биологической «радиотелеметрии. 1960 год был годом запуска космических кораблей-спутников с разнообразным «биологическим экипажем» — от бактерий до собак. Эти опыты показали, что условия полета и созданные системы жизнеобеспечения позволяют переходить к новому этапу — осуществлению полета человека в космос.

Первый орбитальный полет человека — величайший подвиг. Это прыжок в неизвестность. Для его осуществления потребовалось преодолеть не только огромные технические трудности, связанные с созданием мощной ракеты-носителя космического корабля, систем жизнеобеспечения. Потребовалось преодолеть психологический барьер, который всегда встает на пути к новым рубежам в покорении человеком природы. И хотя первому полету человека в космос предшествовала большая программа подготовки, которая началась сразу же после запуска первого спутника, хотя до полета человека в космосе побывали животные, еще много неизвестного оставалось к моменту старта космического корабля «Восток», на котором должен был лететь Юрий Гагарин. Потребовались величайшее мужество и героизм, беззаветная преданность науке и прогрессу, Родине и человечеству, чтобы с таким спокойствием и уверенностью, как это сделал Юрий Гагарин, отправиться в первый космический рейс. Все помнят его знаменитое «поехали» — возглас, который слетел с его уст, когда мощная ракета уносила его в космические просторы, возглас, с каким в былые времена отправлялись в путешествие на перекладных.

«Человек в космосе...». Эта весть мгновенно облетела весь земной шар. Радиостанции прерывали свои сообщения, чтобы поведать об этом событии, открывающем эпоху космических полетов человека.

Дерзновенная мечта человека — полет в космическое пространство — свершилась! Лишь сейчас, когда прошли годы и за первым космическим полетом человека последовали новые и новые, все более сложные и длительные, когда совершено много новых открытий, становится ясным все величие подвига первооткрывателя космоса. Пройдут десятилетия, пройдут века, человек ступит на другие планеты, выйдет за пределы Солнечной системы, многое сотрется в памяти человечества, но имя Юрия Гагарина, впервые преодолевшего земное тяготение и вырвавшегося в космос, навсегда останется в анналах истории земной цивилизации.

При подготовке полета были решены сложнейшие задачи: созданы системы кондиционирования и регенерации воздуха, системы терморегулирования, специальные скафандры. Одной из сложных задач было создание систем спуска космических кораблей на Землю. Все это обеспечило вывод 12 апреля 1961 г. на орбиту вокруг Земли космического корабля «Восток» с летчиком-космонавтом Ю. А. Гагариным и последующие полеты советских космонавтов. Первый полет человека в космос вошел в историю человечества как новый триумф нашей науки и техники, как пример беззаветного героизма советского человека, его веры в советскую науку и технику, пример подвига ради интересов науки, во имя славы Родины.

Вслед за космическим рейсом первооткрывателя космоса Юрия Гагарина последовали новые героические полеты советских и американских космонавтов. Суточный полет Германа Титова, первый групповой полет Андрияна Николаева и Павла Поповича, новый групповой полет Валерия Быковского и первой в мире женщины-космонавта Валентины Терешковой стали крупными вехами в покорении космоса человеком.

12 октября 1964 г. впервые отправился в полет многоместный корабль «Восход-1» с экипажем в составе Владимира Комарова, Константина Феоктистова и Бориса Егорова. Во время этого полета участие инженера, ученого и врача позволило расширить круг наблюдений непосредственно на борту космического корабля.

Совершенствование космических кораблей продолжалось. Были поставлены задачи проведения научно-технических экспериментов и отработки таких систем и операций, которые имеют важное значение для развития космической техники и дальнейших полетов человека. Решением одной из таких задач явилось создание космического корабля, допускающего выход человека в открытое космическое пространство и изучение возможности человека работать в открытом космосе — проводить научные исследование, выполнять монтажные операции, удаляться от корабля на некоторое расстояние.

Многие задачи космических полетов требуют выхода человека из космического корабля наружу в открытый космос. Это и сборка на околоземной орбите крупных орбитальных станций, и проведение различных монтажных работ вне космического корабля, осмотр наружных поверхностей корабля, выполнение научных и технических экспериментов в открытом космическом пространстве. Наконец, это подготовка к выходу из космического корабля на поверхность других планет и, конечно, на поверхность Луны.

В 1965 г. космический корабль, допускающий выход в открытое космическое пространство, был создан, были разработаны средства жизнеобеспечения и скафандры для работы вне корабля. Корабль имел шлюзовую камеру, позволяющую одному из космонавтов выходить из него во время орбитального полета без разгерметизации кабины космонавтов. Первый шаг в открытое космическое пространство и свободный полет человека по орбите вокруг Земли вне космического корабля, когда человек превращается в живого спутника нашей планеты, требовал исключительного героизма.

18 марта 1965 г. советский космонавт Алексей Леонов впервые вышел в открытое космическое пространство из космического корабля, пилотируемого Павлом Беляевым, удалился от него на расстояние свыше 5 м и после выполнения намеченной программы возвратился в кабину корабля. Космонавт пробыл в открытом космическом пространстве свыше 20 мин. Этот смелый эксперимент принес ценные данные об условиях работы человека в открытом космосе и доказал, что человек может находиться и работать в открытом космическом пространстве. Советская космическая физиология получила новые сведения о протекании физиологических и биохимических процессов в организме в условиях космического полета. Эта новая область науки уже в значительной мере изучила основные закономерности поведения организма и его систем регуляции в условиях невесомости и при больших перегрузках, определила основные пути обеспечения здоровья и высокой работоспособности космонавтов, вскрыла многие особенности организма здорового человека, которые ранее не были известны, его приспособление и поведение в экстремальных условиях.

Группа советских космонавтов. Внизу: Ю. А. Гагарин, П. И. Беляев, В. В. Николаева-Терешкова, А. А. Леонов, В. М. Комаров. Вверху: П. Р. Попович, Г. С. Титов, К. П. Феоктистов, Б. Б. Егоров, А. Г. Николаев, В. Ф. Быковский.

Алексей Леонов, впервые выйдя в открытый космос, не только доказал, что человек может жить и работать в свободном космическом пространстве, но и открыл дорогу другим космонавтам, снял сомнения в возможности выполнения различных операций в таких условиях. Вслед за ним советские и американские космонавты смелее могли проводить аналогичные эксперименты.

Выход человека в открытое космическое пространство явился крупным достижением и ряду исторических событий, представляющих собой важные вехи на пути освоения космоса.

Остановимся кратко на космических экспериментах, при которых были проверены процессы и системы, имеющие непосредственное отношение к проблеме создания орбитальных станций, хотя, конечно, каждый пилотируемый полет и отработка каждой системы — от конструкции космического корабля до скафандра космонавта — важный шаг на этом пути.

Однако далеко не все доступно познанию наземными средствами наблюдения. До самого последнего времени оставалось и все еще остается много неясного и загадочного в природе даже самых близких к нам планет — Венеры и Марса. Раскрытия новых тайн планет и Луны мы ждем от ракет, от автоматических аппаратов и наконец от полетов человека.

Исследования Луны

2 января 1959 т. советская космическая ракета впервые достигла второй космической скорости — около 11,2 км/сек, что позволило отделившейся от нее автоматической станции «Луна-1» преодолеть земное тяготение, пройти в непосредственной близости от нашего естественного спутника (на расстоянии около 6000 км), выйти на орбиту вокруг Солнца и, таким образом, стать первой искусственной планетой Солнечной системы. На последней ступени космической ракеты, находилась специальная аппаратура для создания натриевого облака — своего рода искусственной кометы. Такая искусственная комета была образована 3 января и наблюдалась многими астрономическими обсерваториями. С помощью приборов, установленных на станции «Луна-1», проводились исследования (радиации вблизи Земли и интенсивности космического излучения, а также магнитные измерения на больших удалениях от Земли.

Вторая космическая ракета, запущенная 12 января того же года, вывела на траекторию полета к Луне автоматическую станцию «Луна-2», которая 14 января достигла поверхности Луны. Впервые в истории аппарат, созданный человеком, достиг другого небесного тела! Следует отметить, что и последняя ступень ракеты, которая двигалась после отделения автоматической станции по несколько отличной траектории, также достигла поверхности Луны.

Большим достижением советской ракетно-космической техники, радиоэлектроники и автоматики явилось фотографирование обратной стороны Луны. Свершилась давняя мечта человечества — взглянуть на не видимую с Земли сторону Луны, которая, казалось, никогда не откроет своих тайн.

7 октября 1959 г. фотоаппараты автоматической станции «Луна-3», запущенной 4 октября на траекторию облета Луны, сфотографировали значительную часть обратной стороны Луны в двух масштабах с расстояния 60—70 тыс. км; затем эти снимки телевизионным методом были переданы на Землю. Была составлена первая карта обратной стороны Луны и создан первый глобус Луны. Важнейшим образованиям, открытым на поверхности обратной стороны Луны, были присвоены имена выдающихся людей всего мира.

Позднее, в 1965 г., с помощью автоматической станции «Зонд-3» была получена серия высококачественных фотографий обратной стороны Луны с более близкого расстояния (около 11 600 км). После этого на лунном глобусе почти не осталось белых пятен.

Уже первые полеты к Луне советских автоматических, станций серии «Луна», а затем американских автоматических, аппаратов типа «Рейнджер» позволили получить много новых данных о Луне и окололунном космическом пространстве. Так было установлено отсутствие существенного магнитного поля и радиационного пояса у Луны. Станции «Рейнджер» получили много детальных фотографий лунной поверхности.

Следующим крупным шагом было осуществление мягкой посадки автоматической станции на поверхность небесного тела, практически лишенного атмосферы. 3 февраля 1966 г. советская автоматическая станция «Луна-9» впервые произвела мягкую посадку на поверхность Луны в районе Океана Бурь. Эта станция с помощью космического телевидения дала возможность человеку видеть лунный ландшафт. Полученные изображения позволили различить детали размером в несколько миллиметров. При этом на поверхности Луны не было обнаружено предполагавшегося ранее некоторыми учеными слоя пыли большой глубины. Оказалось, что поверхность Луны шероховатая и имеет много мелких углублений и бугорков. Имеются камни размером 15-20 см и более.

Схема входа автоматической станции «Зонд-5» в атмосферу. 1 — рассчетная точка входа в атмосферу; 2 — точка входа в атмосферу с посадкой на дальней границе района посадки; 3 — точка выхода в атмосферу с посадкой на ближней границе района посадки.

Изучение структуры лунной поверхности было продолжено станцией «Луна-13», которая совершила мягкую посадку в декабре 1966 г. Эта станция с помощью специальных приборов (грунтомер, динамограф и радиационный плотномер) впервые произвела прямые определения физико-механических свойств грунта Луны, которые показали, что на поверхности Луны залегает слой зернистого материала плотностью порядка 0,8 г/см³ и толщиной не менее 5 см. Аналогичные исследования проводились и рядом американских аппаратов «Сервейер».

Большое научное значение для изучения Луны имеет создание искусственных спутников Луны. Первым в мире искусственным спутником Луны стала автоматическая станция «Луна-10», запущенная 31 марта 1966 г. Вслед за ней на орбиту спутника Луны вышли советские автоматические станции «Луна-11», «Луна-12» и американские типа «Лунар Орбитер».

Полеты спутников Луны не только дали важные сведения о физике окололунного пространства, но позволили по спектру гамма-излучения Луны сделать вывод о природе минералов, слагающих ее поверхность, и заключить, что породы лунного грунта близки к базальту. В результате траекторных измерений по данным об эволюции орбит лунных спутников получены сведения, уточняющие поле тяготения Луны.

Следующей важной задачей было осуществление автоматических и пилотируемых полетов к Луне с возвращением на Землю. Решение этой задачи требовало дальнейшего продвижения в области конструирования ракеты-носителя и космических кораблей, разработки ряда новых проблем в области навигации и автоматического управления и преодоления больших трудностей при спуске в атмосфере и возвращении на Землю аппарата, входящего в атмосферу со второй космической скоростью.

Первый крупный шаг в этом направлении — создание и запуск вокруг Луны советских станций «Зонд-5» и «Зонд-6». Эти автоматические станции, которые были приспособлены и для пилотируемых полетов, совершили облет Луны с возвращением на Землю и доставили в лаборатории ученых ценную научную информацию и фотографии Луны и Земли. Важнейшим результатом полетов этих станций была отработка двух вариантов возвращения на Землю, аппаратов, входящих в атмосферу со второй космической скоростью. Они позволили решить многие проблемы, имеющие важное значение для полета человека к Луне.

Станции «Зонд-5» и «Зонд-6» выполнили комплекс научных исследований, произвели фотографирование Луны и Земли и дали возможность отработать и экспериментально проверить два метода возвращения на Землю космических аппаратов, входящих после облета Луны в атмосферу Земли со второй космической скоростью. При полете «Зонда-6» была проверена система управления спуском с использованием аэродинамического качества спускаемого аппарата, которое определяется, как известно, отношением подъемной силы к силе аэродинамического сопротивления. Такая система управления позволяет осуществить более пологую траекторию спуска с меньшими перегрузками, увеличивает дальность полета и расширяет маневренные возможности аппарата.

Проблема возвращения космического аппарата на Землю после облета Луны предъявляет весьма высокие требования точности управления. Коррекция траектории при подлете к Земле космического аппарата должна быть выполнена с высокой точностью с тем, чтобы он вошел под необходимым углом в относительно узкий «коридор» входа в атмосферу. Верхняя граница «коридора» определяется предельно пологой траекторией, при которой еще произойдет захват аппарата атмосферой и спуск на поверхность Земли. Нижняя граница определяется предельно крутой траекторией, при полете по которой еще выполняются ограничения по перегрузкам и тепловым потокам.

Если космический аппарат пойдет выше верхней границы коридора, то он не будет захвачен атмосферой и пролетит мимо Земли. Если он пойдет по траектории, лежащей ниже нижней границы «коридора», то перегрузки могут превысить допустимые и аппарат разрушится.

Возвращение на Землю космического аппарата, приближающегося со второй космической скоростью, представляет собой весьма сложную техническую задачу, гораздо более трудную, чем возвращение искусственных спутников Земли или космических кораблей, совершающих орбитальный полет. Прежде всего, труднейшую проблему представляет тепловая защита спускаемого аппарата при входе в плотные слои атмосферы, когда за счет аэродинамического торможения происходит сильный нагрев корпуса аппарата. Ударная волна, которая образуется перед лобовой частью аппарата, нагревает воздух до очень высокой температуры. Между ударной волной и аппаратом, движущимся в атмосфере со второй космической скоростью, равновесная температура воздуха достигает 11 000°, тогда как при входе с первой космической скоростью эта температура составляет 6000—7000°.

Важной задачей является также выбор оптимальной формы аппарата и обеспечение управляемого спуска за счет аэродинамического качества.

Возвращение на Землю космических аппаратов, движущихся со второй космической скоростью, — одна из важнейших проблем космической техники. Успешное решение ее при осуществлении полетов автоматических станций «Зонд-5» и «Зонд-6» — важный вклад советской науки и техники в космонавтику, в космическую технику полетов как автоматических аппаратов, так и пилотируемых кораблей. Следует заметить, что космические аппараты типа «Зонд», как известно, приспособлены и для полета человека, и, таким образом, автоматические станции «Зонд-5» и «Зонд-6», по существу, представляли собой беспилотные космические корабли.

Как мы знаем, американский пилотируемый корабль «Аполлон-8» (а затем и другие корабли «Аполлон») совершил управляемый спуск на Землю после облета Луны по схеме, очень близкой к схеме управляемого спуска советского аппарата «Зонд-6».

Дальнейшим этапом отработки автоматических станций типа «Зонд» явилось испытание станций «Зонд-7» и «Зонд-8». Автоматическая станция «Зонд-7» стартовала 8 августа 1969 г., совершила облет Луны и возвратилась на Землю, осуществив 14 августа посадку в заданном районе. Станция выполнила большой объем научно-технических исследований. Помимо получения новых данных в физических характеристиках космического пространства, Луны и окололунного пространства, производилось фотографирование Луны и Земли с борта станции на различных удалениях. Был осуществлен широкий круг технических экспериментов по обработке усовершенствованных бортовых систем и агрегатов станции, в том числе систем ориентации и систем управления полетом с использованием бортовой электронной вычислительной машины. Бортовая вычислительная машина позволила обеспечить оптимальный закон управления на всех этапах полета станции.

Автоматическая станция «Зонд-8», запущенная 20 октября 1970 г., после семисуточного полета приводнилась в заданном районе акватории Индийского океана. При этом был осуществлен новый вариант возвращения на Землю космических аппаратов — вход в земную атмосферу со стороны Северного полушария.

Дальнейшие задачи изучения нашего естественного спутника Луны в значительной мере будут решаться автоматическими средствами. Ведь возможности автоматики возрастают с каждым днем. Однако это не исключает и пилотируемых полетов, и на долю человека останется много важного и интересного. Американская программа исследования Луны, как известно, сосредоточена на осуществлении полетов человека к Луне и посылке экспедиции на Луну. Успешно выполненные полеты пилотируемых космических кораблей «Аполлон-8», «Аполлон-9» и «Аполлон-10», экипаж каждого из которых состоял из трех человек, были важными этапами в подготовке полета человека на Луну. Как известно, «Аполлон-8» совершил облет вокруг Луны, во время которого до перехода на траекторию возвращения к Земле он сделал десять витков по селеноцентрической орбите. Во время полета «Аполлона-9» по орбите искусственного спутника Земли проводилась отработка процесса отделения лунного отсека и последующей его стыковки с основным блоком корабля. Во время полета «Аполлона-10» проводилась отработка тех же систем, но уже на селеноцентрической орбите. При этом лунный отсек с космонавтами на борту приблизился к поверхности Луны на расстояние около 15 км.

По существу, после этих экспериментов остались непроверенными лишь операции посадки на Луну и взлета с нее. Столь широкая программа предварительных испытаний всех основных систем и их проверка при полетах предшествующих кораблей «Аполлон» обеспечило успешный полет космического корабля «Аполлон-11», который доставил на поверхность Луны первых людей.

Как известно, корабль «Аполлон-11» с космонавтами Нейлом Армстронгом, Эдвином Олдрином и Майклом Коллинзом на борту стартовал 16 июля 1969 г. с мыса Кеннеди. Он был выведен на траекторию полета к Луне мощной ракетой-носителем «Сатурн-5». Затем корабль вышел на селеноцентрическую орбиту и от него отделился лунный отсек с двумя космонавтами на борту, который 20 июля 1969 г. совершил посадку на поверхность Луны в районе Моря Спокойствия. Н. Армстронг и Э. Олдрин вышли из кабины и ступили на поверхность Луны. Проведя ряд экспериментов и собрав образцы лунного грунта, космонавты вернулись в кабину лунного отсека и включили двигатели взлетной ступени.

Взлетная ступень, управляемая космонавтами, вышла на орбиту спутника Луны и произвела стыковку с основным блоком корабля, который совершал дежурный полет по окололунной орбите с М. Коллинзом на борту. Космонавты заняли рабочие места в отсеке экипажа, корабль перешел на трассу возвращения на Землю и благополучно совершил посадку в акватории Тихого океана.

Наиболее крупным научным результатом полета первой экспедиции на Луну, несомненно, явилась доставка образцов лунного грунта, изучение которых показывает, что по своему составу лунный грунт несущественно отличается от земных базальтов, однако включает повышенное содержание некоторых редкоземельных элементов. Это может пролить свет на происхождение Луны. Представят интерес также результаты исследований, проведенных с помощью сейсмографа, установленного космонавтами на поверхности Луны. Следующий успешный полет космического корабля «Аполлон-12» принес новые данные о Луне и еще более убедил человечество в возможности освоения и детального изучения нашего естественного спутника.

Первые экспедиции на Луну явились выдающимся достижением американской науки и техники, результатом мирового научно-технического прогресса. Они открывают новую страницу в истории освоения космического пространства, новый этап в исследований Луны — этап исследования с непосредственным участием человека.

Принципиально новый этап был открыт запуском и успешным завершением сложной программы полета станций «Луна-16» и «Луна-17».

Автоматическая станция «Луна-16» стартовала 12 сентября 1970 г. Выведение на орбиту искусственного спутника Земли было осуществлено с помощью более мощной ракеты-носителя по сравнению с ракетой-носителем, обеспечившей запуск автоматических станций «Луна-9» и «Луна-13». Станция «Луна-16» состоит из посадочной ступени с грунтозаборным устройством и космической ракеты «Луна—Земля» с возвращаемым аппаратом. Вес станции при посадке на Луну 1880 кг.

При достижении станцией заданного района окололунного пространства была произведена подготовка и осуществлено включение двигателя посадочной ступени с целью уменьшения скорости подлета к Луне и перевода станции на орбиту спутника Луны.

Мягкая посадка станции была осуществлена в 8 ч 18 мин 20 сентября 1970 г. в районе Моря Изобилия в точке с координатами 0 градусов 41 мин южной широты и 56 градусов 18 мин восточной долготы. При этом фактическое отклонение от центра выбранной площадки было незначительным — всего 1,5 км.

После посадки на поверхность Луны по команде с Земли был включен бортовой радиокомплекс и затем на борт станции была передана команда на ввод в действие грунтозаборного устройства.

Бурение и извлечение грунта производилось специальным буром, представляющим собой пустотелую трубу с резцами на торце. Одновременно с бурением производилось измерение плотности исследуемой породы. Скорость углубления бура в лунную породу контролировалась с Земли.

Кроме решения основной задачи — взятия лунного грунта, производились также измерения температуры элементов конструкции станции и уровня радиации на лунной поверхности, результаты которых передавались на Землю.

Старт ракеты «Луна — «Земля» был произведен по команде с Земли в 10 ч 43 мин. 21 сентября 1970 г. В 8 ч 25 мин 24 сентября возвращаемый аппарат совершил посадку на Землю в восьмидесяти километрах юго-восточнее города Джезказган.

После извлечения из возвращаемого аппарата герметичный контейнер с лунным веществом был доставлен в специальную лабораторию Академии наук СССР и установлен в приемную камеру. Перед помещением в камеру были произведены дозиметрические измерения, и вслед за этим весь контейнер тщательно стерилизован. Вскрытие контейнера и извлечение из него бура проводилось оператором, находящимся с внешней стороны приемной камеры.

Изучение лунного вещества, доставленного автоматической станцией «Луна-16» из района Моря Изобилия, позволило получить новые данные о его структуре, химическом строении и механических свойствах.

17 ноября 1970 г. совершила мягкую посадку в Море Дождей станция «Луна-17», и с нее по специальным трапам сошел на поверхность первый самоходный аппарат — «Луноход-1», управление которым производилось операторами с Земли.

Во время первого этапа работы самоходный аппарат прошел расстояние 197 м и показал хорошую маневренность и управляемость. В ходе работы были получены телефотометрические и телевизионные изображения различных участков лунной поверхности по трассе движения. По ним можно судить об особенностях лунного ландшафта в районе исследований, структуре поверхности и взаимодействии шасси аппарата с грунтом.

Физико-механические характеристики исследовались путем внедрения и поворота конусного лопастного штампа. Содержание основных породообразующих химических элементов в ненарушенном слое лунной поверхности определялось рентгено-спектральным методом. На луноходе был установлен уголковый лазерный отражатель для проведения совместных франко-советских экспериментов, а также рентгеновский телескоп для измерения интенсивности и углового распределения рентгеновского излучения внегалактического фона и отдельных источников.

Завершен исключительно важный эксперимент в советской космической программе, открывающий принципиально новые возможности в изучении планет Солнечной системы. Впервые в мировой практике освоения космоса успешно решена принципиально новая задача полета автоматического космического аппарата на другое небесное тело, взятия образцов его грунта и возвращение на Землю, а также задача создания самоходного телеуправляемого аппарата для передвижения по поверхности Луны.

Новым вкладом советской науки в космонавтику явились создание, запуск и плавный спуск в атмосфере Венеры космического аппарата «Венера-4», который достиг этой планеты в канун 50-летия Советского государства — 18 октября 1967 г. Автоматическая научная лаборатория впервые произвела непосредственные измерения в атмосфере другой планеты и сообщила на Землю данные о ее параметрах, многие из которых оставались загадкой и волновали умы ученых еще со времен великого Ломоносова, открывшего в 1761 г. атмосферу у Венеры;

При создании и запуске автоматической станции «Венера-4» пришлось преодолеть много трудностей и решить ряд новых научно-технических задач, не имевших прецедентов в мировой практике. Необходимо было создать аппарат, который должен был войти под углом около 80° в атмосферу планеты со второй космической скоростью и осуществить глубинное зондирование при плавном спуске в ее атмосфере. До этого времени даже в атмосферу Земли ни один аппарат, созданный человеком, не входил со второй космической скоростью. Проблема спуска в атмосфере Венеры осложнялась тем, что о параметрах ее атмосферы было очень мало достоверных сведений. Поэтому нужно было создать аппарат, приспособленный к устойчивому полету в широком диапазоне возможных условий окружающей среды. Огромные трудности требовалось преодолеть при создании парашютной системы, так как парашюты должны были быть рассчитаны на температуру свыше 400°С. Спускаемый аппарат нужно было защитить от резкого перегрева при входе в плотные слои атмосферы, где температура газа за ударной волной достигает 10 000—15 000°, и рассчитать на перегрузки, превышающие 300 единиц. Наконец, предстояло решить задачу передачи по радио показаний приборов из атмосферы Венеры. Всю информацию надо было передавать в процессе снижения станции, без запоминания.

Труднейшие задачи были решены также при создании системы автоматического управления, систем ориентации, систем стабилизации и коррекции, а также радиоустройств автоматической станции. Успешное решение всех этих задач позволило осуществить столь грандиозный эксперимент, о котором 16—20 лет назад нельзя было и мечтать.

Полет станции до Венеры продолжался 128 суток, за это время она прошла около 350 млн. км. С ней было проведено 115 сеансов связи для траекторных измерений и передачи телеметрической информации о работе систем и результатах научных измерений. Станция достигла Венеры 18 октября 1967 г. Во время припланетного сеанса связи был получен ряд интересных сведений о верхней атмосфере Венеры. Показано, что на ночной стороне концентрация заряженных частиц примерно на два порядка меньше концентрации в ионосфере Земли. В результате прямых измерений рассеянного солнечного излучения в ультрафиолете у Венеры открыта относительно слабая водородная корона. Обнаружено, что у этой планеты нет заметного магнитного поля и радиационных поясов.

После отделения от станции спускаемого аппарата начался этап аэродинамического торможения. Затем раскрылась парашютная система, обеспечившая плавное снижение спускаемого аппарата — научной лаборатории в атмосфере Венеры, и началась передача научных данных на Землю. В это время расстояние между Венерой и Землей составляло около 75 млн. км. Научная лаборатория впервые произвела непосредственные измерения температуры, давления, плотности и химического состава атмосферы Венеры. Измерения продолжались в течение 93 мин. Этот выдающийся научный эксперимент, проведенный впервые в истории человечества, принес ценнейшие данные о параметрах атмосферы Венеры.

Важнейшие результаты получены по химическому составу атмосферы Венеры. Вопреки высказывавшимся ранее предположениям о том, что углекислый газ составляет менее 10% от общего состава атмосферы, данные измерений «Венеры-4» показали, что его содержание составляет около 90%. В суждениях ученых не было единого мнения о том, относится ли высокая температура, полученная из радиоастрономических измерений, к поверхности этой планеты, а величину давления предполагали в пределах от одной до нескольких сот атмосфер. Обработка данных, переданных «Венерой-4», показала, что станция проникла глубоко в атмосферу Венеры и достигла ее плотных слоев, температура которых около 270° С, а давление — около 20 ат. Содержание кислорода и паров воды оказалось менее 1,5%, а азота — менее 7%.

Данные о газовом составе атмосферы Венеры, полученные станцией «Венера-4», не только имеют большое самостоятельное значение. Они явились ключевым материалом для трактовки результатов исследования атмосферы Венеры, выполненного при помощи американского аппарата «Маринер-5». Этот аппарат через сутки после завершения эксперимента автоматической станции «Венера-4» пролетел мимо Венеры на расстоянии около 4 тыс. км от ее поверхности. Исследования атмосферы Венеры, выполненные «Маринером-5», были основаны на методе радиопросвечивания. Для интерпретации данных такого эксперимента необходимы сведения о химическом составе атмосферы. Без данных о составе атмосферы Венеры, полученных станцией «Венера-4», можно было бы иметь лишь гипотетические сведения о параметрах атмосферы Венеры на основе результатов полета «Маринера-5».

Трудно переоценить значение осуществления плавного спуска автоматического аппарата в атмосфере Венеры и проведения выдающегося эксперимента по непосредственному измерению основных параметров атмосферы этой планеты для современной науки. Задачи дальнейшего исследования Венеры и получение новых, более точных, данных о параметрах ее атмосферы явились основой для запуска новых автоматических станций того же типа.

Станции «Венера-5» и «Венера-6» стартовали 5 и 10 января 1969 г. Запуск двух однотипных станций давал возможность получить практически одновременные измерения параметров атмосферы Венеры в различных районах. Решение такой задачи представляло значительный интерес и позволило получить важные результаты и новые данные о строении атмосферы этой планеты. Обе станции одинаковы по конструкции и составу аппаратуры и аналогичны станции «Венера-4», однако они имели ряд усовершенствований. Спускаемые аппараты были несколько упрочнены и смогли выдерживать внешние давления до 27 ат и переносить более высокие перегрузки и температуры, возникающие при аэродинамическом торможении. Вес этих станций составлял 1130 кг, а вес спускаемых аппаратов был 405 кг.

При намеченных датах старта станции «Венера-5» и «Венера-6» оптимальные траектории полета к Венере, выбранные исходя из минимальных затрат энергии и ряда других соображений, обеспечивали продолжительность полета соответственно 131 и 127 суток, поэтому при интервале между стартами в пять суток станции достигли Венеры с интервалом в одни сутки. Для этих станций, так же как и для станции «Венера-4», на трассе полета была проведена однократная коррекция траектории. На пути к Венере станции провели ряд исследований межпланетного пространства: измерения уровня потока галактических космических лучей, интенсивности потоков солнечных протонов, структуры потоков околопланетной плазмы вблизи Венеры — «солнечного ветра», рассеянного ультрафиолетового излучения в межпланетной среде и в окрестности планеты и ряд других измерений. Сравнение результатов измерений, проведенных на трассе полета к Венере и во время припланетного сеанса связи станциями «Венера-5» и «Венера-6», с данными измерениями станции «Венера-4» и других автоматических межпланетных станций не только подтверждает результаты этих измерений, но и позволяет судить о динамике межпланетной среды, связанной с циклической деятельностью Солнца.

Схема полета автоматических межпланетных станций «Венера-5» и «Венера-6».

Особый интерес .представляют результаты измерений фронта резкого изменения потока заряженных частиц вблизи Венеры, которая образуется вследствие обтекания планеты «солнечным ветром». Станция «Венера-4» пересекла этот фронт на расстоянии около 19 тыс. км от поверхности планеты, а станции «Венера-5» и «Венера-6», которые спускались также на ночную сторону планеты, но дальше от терминатора, — на расстоянии примерно в 28 тыс. км, что согласуется с теоретическими представлениями о взаимодействии планеты, лишенной магнитного поля, с солнечной плазмой. Измерения водородной короны, выполненные приборами станций «Венера-5» и «Венера-6», подтвердили результаты измерений, проведенных станцией «Венера-4».

Спускаемые аппараты станций «Венера-5» и «Венера-6» вошли в атмосферу Венеры, со скоростью 11,18 км/сек под углами 62—65° к местному горизонту 16 и 17 мая соответственно. После раскрытия парашютной системы включились радиопередатчики, открылись антенны радиовысотомера и началась передача данных научных измерений на Землю. Новые данные, полученные с помощью автоматических станций «Венера-5» и «Венера-6», подтвердили измерения параметров атмосферы Венеры, выполненные станцией «Венера-4», и повысили точность знания химического состава атмосферы этой планеты. По этим измерениям концентрация углекислого газа в атмосфере Венеры достигает 97%, содержание азота и инертных газов составляет не более 2%, а кислорода — меньше 0,4%. Содержание паров воды на высотах, соответствующих давлению 0,6 ат, по данным станции «Венера-4» составляло 1—8 мг/л, а по данным станций «Венера-5» и «Венера-6» оно ближе к 11 мг/л. Станция «Венера-4» передала данные измерений параметров атмосферы на участке снижения спускаемого аппарата, где температура изменялась от 25 до 270° С, а давление — от 0,5 до 18 ат, а станции «Венера-5» и «Венера-6» — на участках, где температура изменялась от 25 до 320° С и давление от 0,5 до 27 ат. Закон изменения температуры по высоте в интервале измерений очень близок к адиабатическому.

Во время спуска на участке измерений спускаемый аппарат станции «Венера-5» прошел 36 км, а станции «Венера-6» — 34 км. По уточненным данным радиовысотомеров станций «Венера-5» и «Венера-6» наибольшему зарегистрированному давлению 27 ат соответствовала средняя высота над поверхностью 20 км с вероятными отклонениями от этого значения на ±4 км, которые можно отнести за счет существования различий рельефа поверхности на Венере в районах спуска обеих станций. Экстраполяция измеренных профилей в предположении сохранения адиабатического закона изменения температуры дает температуру и давление на среднем уровне поверхности около 500° С и около 100 ат. С учетом различий в рельефе и неточностей в измерении высоты эти значения могут колебаться приблизительно на 30— 50° С и 20—30 ат. Таким образом, станции «Венера-5» и «Венера-6» передали данные из более глубоких слоев атмосферы, чем «Венера-4». Можно считать установленным, что Венера обладает мощной плотной атмосферой и имеет очень высокие значения давления и температуры у поверхности.

Создание межпланетных станций «Венера-4», «Венера-5», «Венера-6», а также станции «Венера-7», их успешные полеты к Венере и осуществление труднейшего научного эксперимента по измерению основных параметров атмосферы этой планеты — крупнейшее достижение советской науки и техники, яркое свидетельство научно-технического прогресса Советской страны.

Спутники служат практическим целям

О некоторых аспектах этой проблемы мы уже упоминали в разделе «Орбитальные станции». Ниже мы остановимся на некоторых других вопросах.

Первый советский метеорологический спутник был выведен на орбиту 28 февраля 1967 г. С запуском в апреле того же года нового метеорологического спутника впервые начала работать экспериментальная метеорологическая система «Метеор» из двух одновременно действующих спутников и наземного комплекса управления, приема, машинной обработки и распространения поступающей из космоса информации.

Советские спутники системы «Метеор» обеспечивают получение и передачу на Землю с одного спутника трех видов метеорологической информации: передача по телевизионному каналу изображения облачного покрова на дневной стороне Земли, получение изображения облачности в инфракрасных лучах на дневной и ночной сторонах Земли и многодиапазонные радиационные (актинометрические) измерения.

По существу, мы имеем длительно действующую космическую метеорологическую обсерваторию, значительно расширяющую возможности прогнозирования погоды. За сутки собирается объем сведений, который во много раз превышает информацию, поступающую от всех 10 тысяч метеорологических станций земного шара.

Информация, получаемая от советских метеоспутников, находит широкое применение в оперативной работе наших метеорологов и используется метеорологическими службами других стран. Эти спутники позволили заблаговременно зарегистрировать образование многих тайфунов, предсказать ледовую обстановку в Северном Ледовитом океане и наступление дождей и снегопадов в период осеннего сева, сева озимых и уборки урожая, существенно улучшили прогноз погоды.

Большое значение имеет сочетание спутников, обеспечивающих детальное исследование состояния атмосферы, со спутником, достигающим в апогее большой высоты (типа ИСЗ «Молния-1), или с космическими станциями, находящимися на высоте нескольких десятков тысяч километров, что позволит увидеть общую картину развития атмосферных процессов на большом участке территории Земли. Важную роль в изучении процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы, играет ракетное зондирование. Большие перспективы имеет объединение ракетных и спутниковых измерений верхних слоев атмосферы в единую оперативную метеорологическую систему с эффектным разделением функций между этими двумя типами технических средств.

В решении труднейшей проблемы будущего, значение которой трудно переоценить, — проблемы управления погодой — космическая метеорология и средства космической техники несомненно сыграют решающую роль.

Космическая связь
Космическая техника открыла новый этап и в развитии радиосвязи. Использование искусственных спутников для целей связи имеет большое практическое значение как для экономики народного хозяйства, так и для развития культуры. Аппаратура ретрансляции, устанавливаемая на борту спутника, позволяет передавать телевизионные программы, проводить одновременно большое число телефонных переговоров и телеграфных передач.

Первый спутник связи «Молния-1» в Советском Союзе был запущен 23 апреля 1965 г., а затем было выведено на орбиту еще несколько спутников этой серии. «Молния-1» имеет эллиптическую орбиту с высотой апогея около 40 тыс. км и периодом обращения 12 ч. Это обеспечивает его появление над территорией, которую он обслуживает, всегда в одно и то же время и проведение длительных сеансов связи. Для корректировки орбиты и периода обращения на спутнике установлена корректирующая двигательная установка.

Для спутников «Молния» наши ученые и инженеры впервые в мировой практике создали бортовой передатчик повышенной мощности, который в сочетании с бортовой остронаправленной антенной позволяет существенно упростить комплекс наземной аппаратуры. Уже в 1965—1967 гг. через спутник «Молния» были осуществлены экспериментальные передачи цветного телевидения из Парижа в Москву и из Москвы в Париж. Результаты экспериментов показали, что советские спутники связи «Молния» и советско-французская система цветного телевидения «Секам-3» создают основу для построения сети сверхдальнего цветного телевидения.

В нашей стране в 1967 г. сооружена широкая сеть наземных приемных станций «Орбита» для приема программ центрального телевидения и телефонно-телеграфных передач через спутники связи «Молния». С ее вводом жители самых удаленных уголков Советского Союза — Крайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии — получили возможность смотреть телевизионные передачи из Москвы.

Дальнейшее развитие систем космической связи приведет к созданию региональных систем связи, а затем и глобальной системы, которая позволит установить связь между любыми пунктами земного шара. Такая система будет состоять из нескольких синхронных спутников, выведенных на экваториальные орбиты. Спутники будут «подвешены» на большой высоте (около 36 тыс. км) над определенными точками, экватора и будут иметь связь как с наземными пунктами, так и между собой.

Прогресс техники сделает уже в ближайшем будущем реальной задачу ретрансляции телевизионных передач через, спутник связи прямо на бытовые антенны, находящиеся у населения. Это станет возможным после создания бортовых ядерно-энергетических установок, способных снабжать электроэнергией мощные ретрансляторы спутников связи.

Развитие систем космической связи позволит не только существенно облегчить связь и ускорить ее установление между абонентами, находящимися в любых пунктах страны или даже на других континентах, но и обеспечит распространение научных, педагогических, медицинских, агрономических знаний, приведет к быстрому подъему культуры. Это имеет особое значение для населения отдаленных и труднодоступных районов, для развивающихся стран.

Спутники связи принесут культуру и научные знания в такие уголки земного шара, куда обычными средствами они не могли бы проникнуть еще целые десятилетия.

Следует упомянуть и еще об одной сфере практического применения искусственных спутников Земли — их использовании для целей морской и воздушной навигации. Сигналы специальных навигационных спутников позволят точно определять собственные координаты корабля или самолета и уточнять маршрут его дальнейшего следования.

Изучение и освоение космоса
ускоряет технический прогресс

Космические исследования, проблемы освоения космического пространства стимулировали развитие многих отраслей современной техники. Выдвинутые космонавтикой научно-технические задачи требуют совершенно нового подхода к их осуществлению. Найденные при этом технические решения уже находят применение во многих областях народного хозяйства.

Строительство ракет, например, потребовало создания принципиально новых материалов, способных выдерживать сверхнизкие и сверхвысокие температуры, устойчивых к переменным нагрузкам, вибрациям, резкой смене напряжений. Такие материалы были созданы и нашли широкое применение в земной технике, в частности в областях, так или иначе связанных с плазменными процессами. Ограничение веса и габаритов приборов — необходимое условие успешного проведения исследований в космосе — оказало существенное влияние на прогресс в области микроминиатюризации технических средств вообще и особенно в области электроники и вычислительной техники.

Решение задач, связанных с проникновением в глубины космоса, ускорило темпы совершенствования систем автоматического управления, радио-телеризионной аппаратуры, быстродействующих электронных машин. Космонавтика дала толчок развитию новых направлений кибернетики.

Космические исследования и полеты человека в космос выдвинули совершенно новые, исключительно высокие требования к надежности ракетно-космических систем. Потребовалось решение сложнейших задач, обеспечение высокой надежности систем и их элементов при минимальных весах и габаритах.

Наука о надежности получила мощный толчок и начала интенсивно развиваться. Разработаны принципы построения высоконадежных систем из элементов относительно низкой надежности: принципы поэлементного и блочного дублирования и резервирования, принципы мажоритарной логики, системы «голосования» по правилу «два из трех» и многие другие схемы, позволяющие получить безотказную работу сложных многоэлементных систем.

Эти принципы, проверенные при создании и испытаниях ракетно-космических систем, так же как и математические методы оценки надежности сложных систем, нашли широкое применение и в других областях техники. Широкое внедрение математических методов оценки надежности, принципов построения высоконадежных систем и реализация комплекса мероприятий, обеспечивающих производство высоконадежных систем, знаменуют собой новый этап в развитии современной техники. И огромная роль в переходе к этому этапу принадлежит ракетно-космической технике.

Многие приборы, датчики и элементы автоматических устройств, разработанные для целей космических исследований и ракетной техники, уже находят применение в различных областях народного хозяйства. Можно было бы привести много примеров такого применения. Отметим лишь успешное использование высокочувствительных магнитометров, созданных для измерения магнитных полей в космическом пространстве, в геофизике, геологоразведке и даже в археологии, где они позволяют определять весьма слабые аномалии магнитного поля Земли и облегчают поиск полезных ископаемых и остатков культуры древнего человека.

В неменьшей мере, чем другие отрасли науки и техники, обязаны космическим исследованиям медицина и биология. Клиники получают в свое распоряжение многие приборы, которые были созданы для целей космической медицины.

Трудно указать такую область техники, перед которой космонавтика не поставила бы новых задач, не потребовала бы решения труднейших проблем. И концентрация усилий лучших специалистов в каждой области на разработке вопросов, поставленных в связи с освоением космоса, атмосфера творческого горения, которая обычно создавалась при выполнении таких работ, не только обеспечивали решение поставленных задач, но и явились мощным стимулом общего технического прогресса.

Разработка проблем космических исследований и создание технических средств, необходимых для их осуществления, несомненно приводят к повышению уровня развития науки и техники в стране, к росту квалификации научных и технических кадров. Задачи создания средств космических исследований, реализация программ изучения и использования космического пространства в мирных целях — благодатная почва для международного сотрудничества, в котором могут эффективно участвовать и большие и малые страны.

Перспективы дальнейшего исследования космического пространства и планет Солнечной системы широки и многогранны. Ученые выдвигают гораздо больше задач, чем их можно реализовать, даже если использовать объединенные усилия ведущих стран мира. В ближайшие годы исследования околоземного космического пространства, верхней атмосферы и Земли из космоса будут развиваться с помощью автоматических искусственных спутников Земли и их систем, с помощью периодически запускаемых пилотируемых космических кораблей и крупных длительно действующих орбитальных научных станций со сменным экипажем, а также путем вертикального зондирования атмосферы с помощью геофизических ракет. Большое значение будут иметь сочетание этих исследований с наземными наблюдениями и синхронные эксперименты по единым программам.

Исследование Луны, очевидно, будет продолжаться как с помощью автоматических средств, так и с участием человека при полетах около Луны и на Луну. Давняя мечта ученых — создание на поверхности Луны астрономической обсерватории и научной базы, оснащенной различными приборами, станет явью.

Важное место в космических исследованиях, конечно, будет занимать изучение планет Солнечной системы. Большой интерес представляет дальнейшее исследование атмосферы Венеры с помощью автоматических станций, а также определение внутренней структуры, характера и рельефа поверхности этой загадочной планеты.

Значительный интерес будут иметь дальнейшие исследования Марса, разгадка природы его полярных шапок, изучение атмосферы, строения поверхности с помощью автоматических станций, которые с малого расстояния или, совершив посадку на его поверхность, смогут производить наблюдение и передавать на Землю научную информацию. Рано или поздно, несомненно, и человек ступит на поверхность Марса. Однако многие важнейшие научные данные об этой планете можно получить современными автоматическими средствами. Это подтверждается интересными сведениями о характере марсианской поверхности, составе и физических свойствах атмосферы планеты, полученными американскими учеными в результате недавно завершенных полетов аппаратов «Маринер-6» и «Маринер-7».

В настоящее время становится реальной посылка автоматических станций к Меркурию и Юпитеру, однако эта задача предъявляет много новых требований к аппаратуре и научным приборам и прежде всего требования большого ресурса и высокой надежности. Следует отметить также, что для достижения этой цели требуется достаточно большая энергетика.

Много интересных в научном отношении задач связано с изучением межпланетного космического пространства, солнечного ветра, космических лучей, с экспериментальной проверкой теории относительности. Для этой цели несомненно будут созданы новые технические средства и специальные космические аппараты.

Космическая физика, космическая биология, астрономия и радиоастрономия, космология и вообще наука о Вселенной и о строении вещества в итоге реализации программы космических исследований получат дальнейшее интенсивное развитие и обогатятся новыми открытиями. Высокими темпами будут развиваться космическая метеорология, аэрономия, геофизика, наука о солнечно-земных связях, радиофизика.

Мощный толчок получат и технические науки, связанные с созданием средств ракетно-космической техники: механика космического полета, теория управления, теория двигателей, материаловедение, химия ракетных топлив, ракетодинамика, радиотехника и другие области науки.

Международное сотрудничество

Многие проблемы изучения космоса требуют комплексных исследований, сочетания измерений, проводимых научной аппаратурой, установленной на борту спутников, автоматических межпланетных станций или космических кораблей, и наблюдений и экспериментов, проводимых наземными средствами в различных районах земного шара. К таким проблемам относятся, например, изучение солнечно-земных связей и, в частности, влияния коротковолновых излучений Солнца на верхнюю атмосферу и ионосферу Земли, изучение магнитного и гравитационного поля Земли, метеорологические исследования, ионосферные и геомагнитные исследования в магнитно-сопряженных точках Земли и др.

Для разработки таких проблем особое значение имеет организация международного сотрудничества. С другой стороны, широта и многообразие задач изучения космоса не могут быть исчерпаны ни одной страной, какого бы высокого уровня в научном и техническом отношении ни достигла данная страна. Весьма эффективным может быть участие ученых разных стран, разных научных школ и направлений в разработке проблем исследования космоса. Труднейшие проблемы осуществления космических экспериментов и создание технических средств и научных приборов для изучения космического пространства требуют привлечения талантов, а таланты есть в любой стране.

Участие в космических исследованиях сулит выгоды для каждой страны, большой или малой, развитой или развивающейся, — оно приводит к повышению уровня развития науки и техники, к росту квалификации кадров, оказывает влияние на развитие смежных областей науки и техники. Большое значение приобретает сотрудничество в разработке проблем, имеющих практическую направленность — проблем космической связи, космической метеорологии, изучение Земли из космоса и др.

Стремясь к превращению космоса в арену мира и международного сотрудничества государств, Советский Союз осуществляет широкие международные связи в области исследования и использования космического пространства.

Успешно развивается сотрудничество по этим вопросам с братскими социалистическими странами, начавшееся еще в конце 1957 г. после запуска первого искусственного спутника Земли. Это сотрудничество началось с организации совместных наземных оптических наблюдений за спутниками и исследований, основанных на их результатах. В 1967 г. была принята Программа сотрудничества социалистических стран в области космической физики, космической метеорологии и аэрономии, космической связи и космической биологии и медицины. Одним из экспериментов, выполненных по согласованной программе, явился эксперимент, осуществленный на спутнике «Космос-261» в комплексе с наземными геофизическими наблюдениями на территории разных стран. Спутник, выведенный на приполярную орбиту, обеспечивал выполнение исследований характеристик геоактивных корпускул - электронов и протонов, вариаций плотности верхней атмосферы и других экспериментов.

Подготовка спутника «Интеркосмос-1» к полету.

14 октября 1969 г. в соответствии с программой сотрудничества социалистических стран в Советском Союзе был запущен искусственный спутник Земли «Интеркосмос-1», на борту которого установлена научная аппаратура, разработанная и изготовленная в Германской Демократической Республике, Советском Союзе и Чехословакии.

Задачей исследований, проводимых на спутнике «Интеркосмос-1», являлось изучение коротковолнового излучения Солнца и его влияния на процессы, происходящие в верхней атмосфере Земли. Такой эксперимент можно провести, только используя космическую технику. Земная атмосфера, как известно, полностью поглощает все приходящее из космоса электромагнитное излучение с длиной волны короче 2900 Å. Находясь за пределами плотных слоев атмосферы Земли, приборы могут регистрировать весь спектр электромагнитного излучения, приходящего из космоса, которое существенно влияет на верхнюю атмосферу Земли, в известном смысле контролируя ее состав, плотность и концентрацию заряженных частиц, и, стало быть, на распространение радиоволн в окрестностях Земли.

Характерной чертой эксперимента являлся комплексный подход к решению поставленных задач.

В эксперименте принимали участие также астрономические, геофизические и радиоастрономические обсерватории семи социалистических стран — Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, СССР и Чехословакии. Они проводили наблюдения за Солнцем, верхней атмосферой Земли и ее ионосферой одновременно с работой приборов, установленных на борту спутника.

25 декабря 1969 г. был осуществлен запуск искусственного спутника Земли «Интеркосмос-2», предназначенного для исследования характеристики ионосферы Земли. На борту спутника установлена научная аппаратура, изготовленная в ГДР и СССР по техническим заданиям, разработанным специалистами Болгарии, ГДР, СССР и Чехословакии. 7 августа 1970 г. на орбиту искусственного спутника Земли был выведен спутник «Интеркосмос-3», а в конце октября — «Интеркосмос-4».

Началом нового этапа в развитии сотрудничества социалистических стран в исследовании космоса — вертикального зондирования атмосферы и околоземного космического пространства явился запуск геофизической ракеты «Вертикаль-1». Эта ракета была запущена с территории европейской части СССР в средних широтах 28 ноября 1970 г. на высоту 487 км. При этом проводились комплексные исследования ультрафиолетового, рентгеновского и субмиллиметрового излучений Солнца и поглощения этих излучений в атмосфере Земли, высотных распределений концентраций электронов и положительных ионов, а также электронной температуры и исследование метеорных частиц.

Успешно развивается сотрудничество Советского Союза и Франции в области космической физики, космической метеорологии и связи. В частности, проводится комплексное исследование геомагнитного поля и поведения ионосферы в магнитно-сопряженных точках Земли — в Архангельской области и на французском острове Кергелен (Индийский океан), которое представляет большой интерес для изучения процессов, развивающихся в магнитосфере Земли. Широкий круг вопросов решается при совместных ракетных метеорологических исследованиях на французском полигоне в Ландах и на острове Хейса (Земля Франца-Иосифа, СССР).

Сотрудничество в изучении космоса осуществляется и с рядом других государств. Советские ученые участвуют в исследованиях, проводимых на международном ракетном полигоне «Терлс» в Индии, который на 21 сессии Генеральной Ассамблеи ООН был принят под эгиду Организации Объединенных Наций.

Укреплению международного сотрудничества и взаимопонимания между народами содействует Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, вступивший в силу 10 октября 1967 г., а также Договор о спасении космонавтов. Эти договоры, принятые по инициативе Советского Союза, закладывают важные основы международного правопорядка и законности в освоении космического пространства в мирных целях.

Заключение

Космические исследования — это не только новый этап в развитии науки о космосе. Это — эпоха в развитии науки вообще, эпоха невиданного прогресса многих областей науки и техники.

Ленинский путь развития народного хозяйства, по которому идет наша страна, прогресс науки, которой по заветам Ленина у нас уделяется столько внимания, создали условия для реализации большой программы космических исследований и освоения космоса.

Эпоха космических исследований ознаменовалась тем, что человек получил новые средства и возможности научного исследования и познания мира. В недавнем прошлом мы имели в качестве объекта непосредственного изучения в основном только поверхность Земли и ее нижнюю атмосферу. Сейчас нам доступно обширное космическое пространство. Ракеты и автоматические станции позволяют доставить измерительные приборы в огромные просторы космоса на Луну и планеты для проведения исследований на месте. Осуществление прямых экспериментов дает, как правило, однозначные, бесспорные результаты, в то время как пассивное наблюдение позволяет только высказывать предположения.

Наш интерес к далеким небесным телам имеет вполне земные причины. Планеты Солнечной системы, в том числе и Земля, являются составными частями единого мира — мира, имеющего общее происхождение, общее настоящее и общее будущее. Изучая Луну, Марс, Венеру, мы лучше постигаем свою собственную планету, находим новые пути исследования и освоения ее богатств.

Все нарастающие темпы технического прогресса, которые особенно возросли с начала космической эры, залог дальнейшего эффективного развития народного хозяйства, расцвета науки и повышения благосостояния народов нашей страны, залог успешного строительства материальной базы коммунистического общества, предначертанного научным предвидением Ленина.

БОРИС НИКОЛАЕВИЧ ПЕТРОВ КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС Редактор Р. Г. Базурин Обложка М. Дорохова Художественный редактор В. Н. Конюхов Технический редактор А. С. Ковалевская Корректор Г. К. Храпова А 05196. Сдано в набор 3/XI 1970 г. Подписано к печати 23/XII 1970 г. Формат бумаги 60X90/16. Бумага типографская № 1. Бум. л. 1,5. Печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 2.99. Тираж 20 000 зкз. Издательство «Знание». Москва. Центр, Новая пл., д. 3/4. Заказ 2612. Типография изд-ва «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4. Цена 9 коп.