Вверху. Эксперимент по созданию искусственных натриево-литиевых (красный цвет) и бариевых (белый) облаков для визуализации потоков ветра в верхних слоях атмосферы. Аналогичные эксперименты проводились ранее для изучения природы северных сияний.
В течение небольшого периода времени с начала космической эры человек не только послал автоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечества. Наряду с большими техническими достижениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах.
До начала исследований космоса с помощью высотных ракет и орбитальных аппаратов земная атмосфера, поддерживающая существование жизни на планете, в значительной степени затрудняла изучение Вселенной. Из-за огромных расстояний, которые разделяют Землю, Солнце и планеты, а также из-за неизмеримо больших расстояний до звезд и галактик одним из немногих, пригодных для изучения космоса способов является исследование электромагнитного излучения, испускаемого астрообъектом. Но до недавнего времени из-за поглощения в атмосфере электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн астрономы могли проводить исследования лишь в очень узком участке спектра. Из-за отсутствия расположенных за пределами атмосферы средств исследования излучения было недоступно изучение радиоволн низкой частоты (с длиной волны более 100 м), средних и сверхвысоких частот: ультрафиолетового излучения (длина волны 100-3000 Ằ), рентгеновского излучения (длина волны 0,01 - 100 Ằ) и гамма-излучения (длина волны меньше 0,01 Ằ). Даже традиционным оптическим наблюдениям ночного неба препятствовали туманная или облачная погода, подсветка атмосферы созданными человеком источниками света, а также собственное излучение атмосферы. Как будет видно из сказанного ниже, именно это прежде недоступное для изучения электромагнитное излучение открыло истинную природу Вселенной.
Вверху. Эксперимент по созданию искусственных натриево-литиевых (красный цвет) и бариевых (белый) облаков для визуализации потоков ветра в верхних слоях атмосферы. Аналогичные эксперименты проводились ранее для изучения природы северных сияний. |
Первые эксперименты
Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты, интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей (высокоэнергетических ядер атомов). Это открытие принадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запускавшему газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты. Полученный в 1946 г. при кратковременном полете ракеты ультрафиолетовый спектр Солнца и осуществленные в начале 50-х годов запуски ракет-зондов на максимально возможные высоты в сочетании с запусками автоматических газовых шаров-баллонов приоткрыли завесу над нераскрытыми до того тайнами Вселенной.
В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низкоэнергетических космических лучей при запусках в районе северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров-баллонов. Еще в 1600 г. Вильям Гильберт высказал предположение, что геомагнитное поле Земли можно считать похожим на диполь или на магнитное поле обыкновенного магнита, из одного полюса которого выходят силовые линии и, огибая его, входят в другой полюс. Следовательно, отклонение космических лучей, состоящих из заряженных частиц, должно быть минимальным около полюсов, из которых выходят силовые линии магнитного поля, позволяя тем самым радиации проникать здесь ближе к поверхности Земли. Проанализировав результаты проведенных экспериментов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно простые по конструкции детекторы космических лучей. Мировая научная общественность объявила 1957 г. Международным геофизическим годом. Было заявлено, что до конца этого года СССР и США намерены осуществить запуск на орбиту вокруг Земли искусственного спутника Земли. Советский Союз первым добился успеха, запустив 4 октября 1957 г. первый спутник. На втором советском спутнике, запущенном через месяц после первого, находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. С помощью спутника «Эксплорер-1», выведенного США на орбиту 31 января 1958 г., так же как и запущенного двумя месяцами позже спутника «Эксплорер-3», было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км. Сначала этот результат вызвал недоумение, однако достаточно быстро Ван Аллен и его коллеги установили, что их несложные по устройству датчики насыщались неожиданно огромными потоками заряженных частиц. Открытие зоны, содержащей высокоэнергетические частицы (протоны и электроны), захваченные областями геомагнитного поля, которая вскоре получила название радиационного пояса Земли, достойно увенчало усилия ученых в Международном геофизическом году. Началась новая эпоха космических исследований.
В конце 1958 г. автоматическая межпланетная станция (АМС) «Пионер-3», преодолевшая за сутки полета расстояние свыше 100 000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар. Последующие исследования подтвердили, что действительно электроны и протоны высокой энергии окружают Землю в виде большого пространственного облака, простирающегося на расстояние до 10 радиусов Земли (64000 км), и колеблются вдоль магнитных силовых линий между Северным и Южным полушарием.
Кроме понятного возбуждения, охватившего ученых в связи с обнаружением радиационных поясов Земли, в СССР и США это открытие вызвало большой интерес инженеров и врачей, которые изучали возможность осуществления запуска космических аппаратов с человеком на борту. Открытые радиационные пояса при движении в них космических аппаратов, не имеющих специальной защиты, могли привести к гибели находящихся на борту людей. Невыясненным оставался и вопрос, какая защита необходима для обеспечения безопасности будущих астронавтов.
Ситуация еще больше осложнилась, когда в марте 1959 г. стало известно, что в августе и сентябре предыдущего года на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощностью 1,5 кт. Целью испытаний с кодовым названием «Аргус» было изучение возможности пропадания радио- и радиолокационной связи при таких испытаниях и главное - возможности пресечения полета ракет с ядерными зарядами. Непредвиденным результатом проведенных испытаний было образование нового искусственного радиационного пояса из захваченных геомагнитным полем Земли электронов, образовавшихся при ядерном взрыве. К счастью, имеющий форму «пончика» радиационный пояс, существовавший на высотах от нескольких сотен до 6000 км над поверхностью Земли, к концу 1958 г. рассеялся. До запрещения в 1963 г. ядерных взрывов в атмосфере и в космическом пространстве осуществленная в 1962 г. серия таких высотных взрывов привела к значительному усилению радиации в радиационных поясах Земли, что послужило препятствием для осуществления группового полета двух советских пилотируемых космических кораблей «Восток-3 и-4», а также ускорило выход из строя нескольких автоматических искусственных спутников Земли, включая первый английский ИСЗ «Ариэль-1».
| Магнитосфера Магнитосфера - примыкающая к Земле область космического пространства, в которой преобладающую роль играет магнитное поле планеты. Магнитное поле Земли неоднородно. На обращенной к Солнцу стороне оно сжато потоком электрически заряженных частиц, который непрерывно движется от Солнца (солнечный ветер); при этом возникает головная ударная волна, которая нарушает структуру магнитного поля, делая его похожим на длинный вытянутый шлейф. Граница между межпланетным космическим пространством и магнитосферой называется магнитопаузой. Как видно из рисунка, на обращенной к Солнцу стороне расстояние магнитопаузы до поверхности Земли составляет около 10 земных радиусов RE(60 000 км), в остальных направлениях это расстояние значительно больше. Внутри магнитосфера представляет собой сложную систему магнитных полей, которые изменяются в зависимости от расстояния до Земли и степени солнечной активности. Первым научным спутником, предназначенным для исследования магнитных полей и космических частиц с геостационарной орбиты, был «ГЕОС-1» (показан на рисунке), разработанный ЕСРО. Ближе к Земле находится имеющая форму пончика область космического пространства с заряженными частицами (протонами и электронами), захваченными магнитным полем. Эта область называется радиационным поясом Земли, который был обнаружен с помощью первого американского искусственного спутника «Эксплорер-1». |
Советские AMС «Луна-1 и -3» и американская АМС «Пионер-4», направленные к Луне в 1959 г., обнаружили другое неожиданное явление - солнечный ветер. Несмотря на то что норвежский ученый Олаф Биркелэнд в 1896 г. высказал предположение о существовании солнечных корпускулярных лучей, порождающих северное полярное сияние, величина и проникающая способность этих частиц вызвали удивление. Вследствие вращения Солнца и необычайной активности процессов на его поверхности оттуда по спирали вылетают в космическое пространство частицы со средними скоростями 300 - 550 км/с. Этот идущий от Солнца поток буквально сдувает магнитное поле Земли, придавая ему каплеобразную форму, аналогично тому как это происходит с газовыми компонентами комет, когда они приближаются к Солнцу. АМС «Пионер-10 и -11» выявили аналогичное нарушение сильного магнитного поля Юпитера, в то время как космический аппарат «Маринер-10» обнаружил, что интенсивный солнечный ветер пробивает дыру в плотной облачной структуре Венеры.
 Вверху. Представитель семейства космических спутников - орбитальных солнечных обсерваторий (ОСО), предназначенных для исследования Солнца и его влияния на Землю и ее магнитосферу. |
Поскольку плотность энергии собственного магнитного поля Солнца значительно меньше плотности энергии солнечного ветра, магнитное поле Солнца уносится потоками солнечного ветра в космическое пространство и, пронизывая его, взаимодействует с геомагнитным полем. Уменьшение потока космического излучения из Галактики в периоды высокой солнечной активности обусловлено эффектом «зонтика», когда межпланетное магнитное поле «раздувается» и отклоняет эти частицы высокой энергии. Эксперименты показали, что магнитное поле Солнца само искажается, поскольку вся Солнечная система движется сквозь межзвездную среду со скоростью около 20 км/с. Ожидается, что АМС «Пионер-10 и -11», которые находятся соответственно один на траектории полета за пределы Солнечной системы, другой на траектории пролета мимо Сатурна, выйдут из магнитной гелиосферы где-то за пределами орбиты Плутона, и тогда окажется возможным измерить полный поток галактического космического излучения, не искаженного влиянием Солнечной системы.
 Вверху. Момент бурной солнечной активности, зарегистрированный спектрогелиографом, установленным на борту орбитальной солнечной обсерватории «ОСО-7». Белым цветом обозначены места максимальной солнечной активности, желтым и красным - области меньшей активности. |
Полеты АМС к Солнцу
Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой были посвящены запуски большинства первых спутников Земли и автоматических межпланетных станций. В период между ноябрем 1963 г. и октябрем 1973 г. в США было запущено десять АМС для проведения детального исследования Солнца в течение всего одиннадцатилетнего солнечного цикла и для предупреждения опасного воздействия возможной солнечной вспышки на астронавтов космических кораблей «Аполлон» и орбитальной космической станции «Скайлэб». Первая такая АМС обнаружила, что межпланетное магнитное поле имеет гораздо более сложную форму, чем предполагалось ранее, и фактически состоит из нескольких секторов с противоположной полярностью. Продолжительные исследования, проведенные на околоземной орбите и в межпланетном космическом пространстве, показали, что при пересечении границей такого сектора магнитосферы Земли возрастают геомагнитная активность и интенсивность полярных сияний.
АМС «Пионер-4» «Пионер-9» (1959-1968 гг.) с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию о структуре Солнца и о взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли. Полученная с борта АМС «Пионер-5» информация позволила обнаружить связь между активностью солнечных вспышек и напряженностью межпланетного магнитного поля, показав, что эта активность может нанести вред космонавтам, не защищенным геомагнитным полем. С помощью АМС в ближнем космосе, АМС «Пионер» и «Маринер», исследующих области космического пространства между Меркурием и Сатурном, а также множества других международных обсерваторий, совершающих полеты между Марсом и Солнцем, наши представления о межпланетном магнитном поле и его влиянии на околоземное пространство и людей стремительно расширились, хотя и сейчас остается много невыясненного.
Спектр электромагнитного излучения
Раньше человек получал представление о Вселенной, проводя наблюдения только в видимой области спектра. Известно, что оптическая часть спектра - лишь узкая полоска всего спектра электромагнитного излучения. За
пределами дальнего фиолетового конца видимого диапазона спектра длины волн излучения слишком малы для восприятия человеческим глазом. Мы называем такое излучение ультрафиолетовым. За пределами красного конца видимого диапазона спектра длины волн излучения слишком велики для восприятия человеческим глазом. Такое излучение называется инфракрасным. Когда мы включаем электрический камин и чувствуем идущее от него тепло прежде, чем нагревательный элемент накалится докрасна, мы ощущаем воздействие инфракрасного излучения. Чтобы «увидеть» это излучение, нужно создать новые «глаза» (или чувствительные элементы), настроенные на исследуемый диапазон излучения. Например, «глаза», которые используются для обнаружения инфракрасного излучения (улавливающие собственное
тепловое излучение тел, температура которых выше температуры окружающего фона, и тепловое излучение, отраженное телами), называются инфракрасными радиометрами. Они используются на метеорологических спутниках при ночных наблюдениях за облачным покровом Земли и на межпланетных космических аппаратах для выявления «горячих точек» в атмосферах планет. В дальнем космосе астрономические объекты (например, звезды, туманности, галактики) излучают в широком диапазоне длин волн и частот, причем большая часть этого излучения невидима для нас. (Длина волны и частота являются характеристиками излучения. Длина волны - это расстояние между максимумами амплитуды одинакового знака; частота - это число волн, или циклов, проходящих через заданную точку в заданное время.) Звезды различного типа и возраста испускают несколько видов излучения. Мы можем исследовать эти излучения только с помощью приборов, настроенных на определенные длины волн. «Глазами», которые воспринимают идущие из Вселенной радиоволны, являются радиотелескопы. Но только волны из узкого диапазона видимого спектра и некоторые более длинные волны проходят через атмосферу Земли: для изучения остальных видов излучений мы должны проводить наблюдения из космоса. Показанная на рисунке диаграмма охватывает весь спектр электромагнитного излучения от очень коротких волн высокой частоты (гамма-излучение и космические лучи) до очень длинных волн низкой частоты. Каждое большое деление на диаграмме соответствует изменению длины волны (или частоты) в десять раз, или на порядок величины. Двадцать восемь порядков величины в длинах волн - это диапазон от размера электрона до расстояния, большего чем расстояние между Землей и Солнцем, называемого астрономической единицей. Эта величина в астрономических масштабах является малой. Следующая единица, световой год, больше ее на пять порядков.
Начиная с 1962 г. в США на орбиту вокруг Земли для получения представления о геомагнитной обстановке и для углубленного исследования физики Солнца в длинноволновой области электромагнитного спектра излучения было выведено восемь орбитальных солнечных обсерваторий - ОСО (англ. OSO - Orbiting Solar Observatories) и шесть орбитальных геофизических обсерваторий - ОГО (англ. OGO - Orbiting Geophysical Observatories). Аналогичные эксперименты проводились и в Советском Союзе на спутниках серии «Электрон» в 1964 г. и начиная с 1972 г. на спутниках серии «Прогноз», которые запускаются по настоящее время.
| ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ США | ||
| НАИМЕНОВАНИЕ | ДАТА ЗАПУСКА | ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ |
| «АВАНГАРД» (успешные запуски) | ||
| «Авангард- 1» «Авангард- 2» «Авангард- 3» |
17 марта 1958 г. 17 февр. 1959 г. 18 сент. 1959 г. |
Проведение геодезических измерений Метеорологические наблюдения Изучение рентгеновского излучения Солнца и микрометеоритов |
| «ЭКСПЛОРЕР» (успешные запуски) | ||
| «Эксплорер-1» «Эксплорер-3» «Эксплорер-4» «Эксплорер-6» «Эксплорер-7» «Эксплорер-8» «Эксплорер-9» «Эксплорер-10» «Эксплорер-11» «Эксплорер-12» |
31 янв. 1958 г. 26 марта 1958 г. 26 июля 1958 г. 7 авг. 1959 г. 13 окт. 1959 г. 3 нояб. 1960 г. 16 февр. 1961 г. 25 марта 1961 г. 27 апр. 1961 г. 15 авг. 1961 г. |
Изучение излучения Земли; обнаружен радиационный пояс Земли Изучение излучения Земли и микрометеоритов Анализ излучения после взрыва «Аргус» Изучение излучения Земли; фотографирование Земли из космоса Изучение магнитного поля Земли и вспышек на Солнце Исследование структуры ионосферы Измерения плотности атмосферы Измерения магнитного поля Земли Измерения гамма-излучения Изучение излучения Земли и солнечного ветра |
| «Эксплорер-13» «Эксплорер-14» «Эксплорер-15» «Эксплорер-16» «Эксплорер-17» («АЭ А») «Эксплорер-18» («ИМП-1») «Эксплорер-19» «Эксплорер-20» («ИЭ А») «Эксплорер-21» («ИМП-2») «Эксплорер-22» («Маяк») | 25 авг. 1961 г. 2 окт. 1962 г. 27 окт. 1962 г. 16 дек. 1962 г. 3 апр. 1963 г. 26 нояб. 1963 г. 19 дек. 1963 г. 25 авг. 1964 г. 3 окт. 1964 г. 9 окт. 1964 г. | Изучение микрометеоритов Измерения магнитного поля Земли Зарегистрирована радиация при высотном ядерном взрыве по программе «Морская звезда» Изучение микрометеоритов Изучение атмосферы Земли Измерения магнитного поля Земли Измерения плотности атмосферы Изучение структуры ионосферы Измерения магнитного поля Земли Изучение структуры ионосферы |
| «Эксплорер-23» «Эксплорер-24» «Эксплорер-25» («Индеец») «Эксплорер-26» «Эксплорер-27» («Маяк») «Эксплорер-28» («ИМП-3») «Эксплорер-29» («ГЕОС-1») «Эксплорер-30» («Солрад») «Эксплорер-31» («ДМЭ А») «Эксплорер-32» («АЭ В») |
6 нояб. 1964 г. 21 нояб. 1964 г. 21 нояб. 1964 г. 21 дек. 1964 г. 29 апр. 1965 г. 29 мая 1965 г. 6 нояб. 1965 г. 18 нояб. 1965 г. 28 нояб. 1965 г. 25 мая 1966 г. | Изучение микрометеоритов Измерения плотности атмосферы Изучение излучения Земли То же Изучение структуры ионосферы Измерения магнитного поля Земли Проведение геодезических измерений Работы по программе Международного года спокойного Солнца: изучение солнечного излучения Изучение структуры ионосферы Изучение атмосферы Земли |
| «Эксплорер-33» («ИМП-4») «Эксплорер-34» («ИМП-6») «Эксплорер-35» («ИМП-5») «Эксплорер-36» («ГЕОС-2») «Эксплорер-37» («Солрад») «Эксплорер-38» («РАЭ-1») «Эксплорер-39» «Эксплорер-40» («Индеец») «Эксплорер-41» («ИМП-7») «Эксплорер-42» («САС-1») |
1 июля 1966 г. 24 мая 1967 г. 19 июля 1967 г. 11 янв. 1968 г. 5 марта 1968 г. 4 июля 1968 г. 8 авг. 1968 г. 8 авг. 1968 г. 21 июня 1969 г. 12 дек. 1970 г. |
То же Измерения магнитного поля Земли Измерения на лунной орбите магнитного поля Луны и Земли Проведение геодезических измерений Изучение солнечной радиации Изучение радиоизлучения Измерения плотности атмосферы Изучение излучения Земли Измерения магнитного поля Земли Изучение рентгеновского излучения |
| «Эксплорер-43» («ИМП-8») «Эксплорер-44» («Солрад») «Эксплорер-45» («ССС-1») «Эксплорер-46» («МТС») «Эксплорер-47» («ИМП-9») «Эксплорер-48» («САС-2») «Эксплорер-49» («РАЭ-2») «Эксплорер-50» («ИМП-10») «Эксплорер-51» («АЭ С») «Эксплорер-52» («Индеец») «Эксплорер-53» («САС-3») «Эксплорер-54» («АЭ Д») «Эксплорер-55» («АЭ Е») |
13 марта 1971 г. 8 июля 1971 г. 15 нояб. 1971 г. 13 авг. 1972 г. 23 сент. 1972 г. 15 нояб. 1972 г. 10 июня 1973 г. 26 окт. 1973 г. 16 дек. 1973 г. 3 июня 1974 г. 7 мая 1975 г. 6 окт. 1975 г. 20 нояб. 1975 г. |
Измерения магнитного поля Земли Изучение солнечной радиации Измерения магнитного поля Земли Изучение микрометеоритов Измерения магнитного поля Земли Измерения гамма-излучения Регистрация радиоизлучения с лунной орбиты Измерения магнитного поля Земли Изучение атмосферы Земли Изучение солнечного ветра Изучение рентгеновского излучения Изучение атмосферы Земли То же |
| Примечание. В таблице использованы следующие обозначения: АЭ - «Эксплорер» для исследований атмосферы (англ. АЕ - Atmospheric Explorer); ИЭ - «Эксплорер» для исследований ионосферы (англ. IE - Ionospheric Explorer); ИМП - межпланетная наблюдательная платформа (англ. IMP - Interplanetary Monitoring Platform); ДМЭ - «Эксплорер» для прямых измерений (англ. DМЕ - Direct Measurement Explorer); РАЭ - «Эксплорер» для радиоастрономических наблюдений (англ. RAE - Radio Astronomy Explorer); CAC - малый астрономический спутник (англ. SAS - Small Astronomy Satellite); ССС - малый спутник для научных целей (англ. SSS - Small Scientific Satellite); МТС - технологический спутник для изучения метеоритов (англ. MTS - Meteoroid Technology Satellite). Спутники типа «Эксплорер» - «Маяк», «Индеец», «Солрад» - являются частью больших научных программ с тем же названием. | ||
 Вверху. Созданная в ФРГ АМС «Гелиос-1», которая в 1975 г. пролетела на расстоянии 48 млн. км от поверхности Солнца, выдержав температуру, при которой плавится свинец. АМС «Гелиос-2» предназначена для пролета на более близком расстоянии от Солнца. |
Были предприняты и значительные международные усилия для расширения представлений о взаимосвязи между солнечной активностью и погодой на Земле, а также радиосвязью. Изучалось влияние солнечной активности на загрязняющие вещества химического происхождения. Часть аппаратуры первого английского искусственного спутника «Ариэль-1», запущенного в 1962 г., была предназначена для исследования солнечного излучения в ультрафиолетовой и рентгеновской частях спектра. В 1969 г. в ФРГ был запущен на гелиостационарную орбиту спутник «Ацур» для изучения потоков частиц, испускаемых Солнцем, и их воздействия на радиационные пояса Земли, а в 1972 и 1974 гг. были запущены спутники «Аэрос-1 и -2» для изучения солнечного излучения в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. ФРГ продолжила исследования Солнца с помощью двух АМС «Гелиос-1 и -2», которые в 1975 и 1976 гг. приблизились к светилу, находясь внутри орбиты Меркурия. Французские космические атшараты «Турнесоль» и «Аура», а также японские спутники «Шинси» и «Тэйо» расширили эти исследования Солнца в ультрафиолетовой части спектра спектрофотометрическими методами, а также регистрацией радио- и рентгеновского излучений и космических лучей. Целью запуска первого индийского спутника «Ариабата» были исследования Солнца и звездных рентгеновских источников в Млечном Пути и за его пределами.
Поскольку сложность разработки таких проектов и расходы на их осуществление растут, заинтересованные страны стали объединять свои усилия. По инициативе Европейского космического агентства (ЕСА) и его предшественницы - Европейской организации по космическим исследованиям (ЕСРО) (англ. ESRO - European Space Research Organisation) были запущены аппараты «ГЕОС-1 и -2», обращающиеся по высокоэллиптическим орбитам вокруг Земли. С помощью этих космических аппаратов в течение семилетнего периода изучалось межпланетное магнитное поле, определялись интенсивность и направление солнечного корпускулярного излучения и исследовалась геомагнитная плазменная мантия (область разреженных высокотемпературных ионов). Несколько раньше с помощью полученных с космических аппаратов «Ирис» и «Аврора» данных были построены траектории частиц солнечного происхождения в околоземном космическом пространстве и зарегистрированы события, происходящие в районах магнитных бурь. Оба спутника были запущены ЕСРО в 1968 г.
| ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ США | ||
| Наименование | Дата запуска | Основные научные задачи |
| «Пионер» (успешные запуски) | ||
| «Пионер-3» «Пионер-4» «Пионер-5» «Пионер-6» «Пионер-7» «Пионер-8» «Пионер-9» «Пионер-10» «Пионер-11» |
6 дек. 1958 г. 3 марта 1959 г. 11 марта 1960 г. 16 дек. 1965 г. 17 авг. 1966 г. 13 дек. 1967 г. 8 нояб. 1968 г. 3 марта 1972 г. 5 апр. 1973 г. | Неудачная попытка достичь Луны; получены данные о внешнем радиационном поясе Земли Изучение магнитного поля Земли и наблюдение за солнечными вспышками Измерения солнечной радиации с орбиты вокруг Солнца Изучение солнечного. ветра и активности Солнца с орбиты вокруг него То же » » » » Изучение микрометеоритов, солнечного ветра, космических лучей с пролетной мимо Солнца траектории Такие же, как у «Пионера-10» |
| Орбитальные солнечные обсерватории (ОСО) (успешные запуски) | ||
| «ОСО-1» «ОСО-2» «ОСО-3» «ОСО-4» «ОСО-5» «ОСО-6» «ОСО-7» «ОСО-8» | 7 марта 1962 г. 3 февр. 1965 г. 8 марта 1967 г. 18 окт. 1967 г. 22 янв. 1969 г. 9 авг. 1969 г. 29 сент. 1971 г. 21 июня 1975 г. | Изучение солнечной активности и вспышек Изучение солнечной активности, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений Изучение солнечной активности и вспышек Изучение экстремальных величин ультрафиолетового излучения и солнечной активности Изучение солнечной активности и вспышек Изучение солнечной активности, короны и вспышек То же Изучение солнечного ультрафиолетового и космического рентгеновского излучений |
| Изучение максимальной солнечной активности (СММ)1 | ||
| «СММ-1» | 14 февр. 1980 г. | Изучение ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений Солнца и его активности в пике 11-летнего цикла |
| Орбитальные геофизические обсерватории (ОГО) | ||
| «ОГО-1» «ОГО- 2» «ОГО-3» «ОГО- 4» «ОГО-5» «ОГО- 6» | 4 сент. 1964 г. 14 окт. 1965 г. 7 июня 1966 г. 28 июля 1967 г. 4 марта 1968 г. 5 июня 1969 г. | Изучение магнитного поля и излучения Земли Изучение магнитного поля Земли и составление карты источников излучений; изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца Изучение излучения и короны Земли, солнечного ветра, космических лучей и источников радиоизлучения Изучение магнитного поля Земли, ионизации атмосферы и полярных сияний Изучение магнитного поля Земли, и солнечной активности, водородного облака вокруг кометы Беннета Изучение излучения Земли, ионосферы и полярных сияний |
| «Пегас» | ||
| «Пегас-1» «Пегас-2» «Пегас-3» | 16 февр. 1965 г. 25 мая 1965 г. 30 июля 1965 г. | Изучение распределения, размеров и скорости микрометеоритов для выявления возможности пилотируемых космических полетов |
| Орбитальные астрономические обсерватории (ОАО) (успешные запуски) | ||
| «ОАО-2» «ОАО-3» («Коперник») | 7 дек. 1968 г. 21 авг. 1972 г. | Изучение инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений звезд, кометного водородного гало. Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений звезд и черной дыры Лебедь Х-1 |
| Высокоэнергетические астрономические обсерватории (ХЭАО) | ||
| «ХЭАО-1» «ХЭАО- 2» (обсерватория «Эйнштейн») «ХЭАО-3» | 12 авг. 1977 г. 13 нояб. 1978 г. 20 сент. 1979 г. | Составление карты всех источников рентгеновского излучения на небесной сфере: изучение космических источников гамма-излучения Обнаружено рентгеновское излучение квазара, удаленного от Земли на расстояние 1013 световых лет Поиск источников гамма-излучения; получение данных о космических лучах |
1 Англ. SMM - Solar Maximum Mission.
Внизу. Один из спутников научного назначения, запускаемых по программе «Интеркосмос» в Советском Союзе при сотрудничестве с другими странами. |
В то же время в рамках программы сотрудничества социалистических стран было запущено более двадцати спутников серии «Интеркосмос», в научном оснащении которых участвовали Болгария, Венгрия, Вьетнам, ГДР, Куба, Монголия, Польша, Румыния, СССР, Чехословакия. Основное назначение этих аппаратов - изучение Солнца и околоземного космического пространства. Первый спутник «Интеркосмос-1», запущенный в 1969 г., был оснащен аппаратурой для изучения поляризации излучения солнечных вспышек. А запущенный в 1978 г. спутник «Интеркосмос-18» имел на борту первый созданный в Чехословакии спутник «Магион», предназначенный для проведения совместных экспериментов по изучению ионосферы и магнитосферы.
Исследование солнечной активности
В соответствии с достигнутым международным соглашением период 1976- 1979 гг. был объявлен периодом международного исследования магнитосферы. Цель проводимых исследований - определение влияния солнечной активности на погоду, на процессы в ионосфере, оказывающие существенное воздействие на радиосвязь, навигацию, содержание озона в атмосфере, а также влияния длительного воздействия солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на климат в различных частях земного шара. Вкладом НАСА и ЕСА в эти исследования был вывод на орбиту в 1977-1978 гг. трех международных космических аппаратов для изучения космического пространства между Землей и Солнцем - «ИСЕЭ» (англ. ISEE - International Sun-Earth Explorers) в дополнение к космическим аппаратам ЕСА «ГЕОС», Японии «ЭКСОС» и Советского Союза - ИСЗ «Прогноз-4 и -5», «Интеркосмос-14 и -18» и АМС «Венера-9 и -10». Если ИСЗ «ИСЕЭ-1 и -2» были выведены на высокие эллиптические орбиты вокруг Земли, то «ИСЕЭ-3» предполагалось вывести на необычную орбиту (высотой 1,5 млн. км), проходящую вблизи первой точки либрации. Это позволяло регистрировать солнечную активность с помощью аппарата «ИСЕЭ-3», а затем часом позже с помощью спутников «ИСЕЭ-1 и -2» и получать таким образом информацию о временных и пространственных изменениях.
 Вверху. Большое извержение на Солнце, сфотографированное 21 августа 1973 г. астронавтами второй экспедиции на станцию «Скайлэб» с помощью спектрогелиографа. За 90 с облака из газообразного гелия разлетелись на 563270 км от поверхности Солнца. |
Несмотря на существование ряда автоматических космических аппаратов, оперативно управляемых с Земли высококвалифицированными специалистами, многие наблюдения и исследования могли бы быть лучше проведены людьми, находящимися на борту космического аппарата. Так, на пилотируемых советских орбитальных научных станциях «Салют» и американской орбитальной станции «Скайлэб» представилась уникальная возможность для изучения Солнца и проведения других астрофизических наблюдений. С помощью звездного спектрографа «Орион-1» на станции «Салют-1» и орбитального солнечного телескопа (ОСТ-1) на станции «Салют-4» были зарегистрированы солнечная активность в течение длительного периода времени и необычные флуктуации солнечной короны. Во время пребывания на орбитальной станции «Салют-4» экспедиции в составе летчиков-космонавтов П. Климука и В. Севастьянова, доставленной туда транспортным кораблем «Союз-18», разнообразная научная деятельность экипажа, включая наблюдения из космоса обнаруженной учеными Крымской астрофизической обсерватории вспышки на Солнце, принесла большую пользу. За время полета космонавты получили сотни фотоснимков Солнца и спектрограмм солнечного излучения.
На станции «Скайлэб» находилось не менее восьми солнечных телескопов: пять - для проведения исследований в рентгеновской и ультрафиолетовой областях спектра, два - для телевизионной передачи изображений и один - для фотографирования солнечной короны. В течение трех экспедиций астронавтов, полное время пребывания которых на станции составило около 6 мес, удалось получить свыше 180 000 снимков, включая и удачные снимки, сделанные астронавтом Э. Гибсоном, которому впервые удалось зафиксировать зарождение протуберанца в солнечной короне.
На первом этапе космических полетов ученые и инженеры были озабочены тем, что метеориты и космическая радиация могут представлять серьезную угрозу для осуществления полетов как пилотируемых, так и автоматических космических аппаратов. В 1946 г. один из астрономов Гарвардского университета предсказал, что из двадцати пяти отправляющихся на Луну космических аппаратов один будет выведен из строя потоком метеоритов. К счастью, полеты таких ИСЗ, как американские «Эксплорер-1 и -6» и советский «Спутник-3», довольно быстро показали, что метеорные потоки реальной угрозы для полетов не представляют. Запущенные в 1965 г. на высокие орбиты три американских спутника «Пегас» позволили получить уточненные данные о метеоритной опасности, необходимые для планирования длительных экспедиций на околоземных орбитах и для полета на Луну.
Поскольку исследование Солнца представляет для человечества единственную возможность непосредственного изучения звезды, наши знания о нем могут быть использованы при поиске ответов на многие вопросы об эволюции звезд и галактик. Наши ближайшие соседи в системе Альфы и Проксимы Центавра находятся на расстоянии 1,3 пс (1 парсек = 3,26 световых лет = 3,08·10 13 км) и даже в самые мощные наземные телескопы различимы как слабые точечные источники. Обнаружив в 1784 г., что звезда Дельта Цефея (давшая название целому классу переменных звезд - цефеид) имеет регулярно изменяющийся блеск, астрономы поняли, что не все звезды столь же стабильны, как наше Солнце. С тех пор исследователи космоса обнаружили множество экзотических небесных тел.
| ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ СССР | ||
| НАИМЕНОВАНИЕ | ДАТА ЗАПУСКА | ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ |
| «КОСМОС» (НЕКОТОРЫЕ ИЗ ЗАПУЩЕННЫХ ОБЪЕКТОВ) | ||
| «Космос-1» «Космос-3» «Космос-5» «Космос-7» «Космос-8» «Космос-26» «Космос-49» «Космос-51» «Космос-97» «Космос-163» «Космос-166» «Космос-208» «Космос-215» «Космос-230» «Космос-251» «Космос-262» «Космос-264» «Космос-321» «Космос-381» «Космос-461» «Космос-477» «Космос-481» «Космос-484» «Космос-490» «Космос-561» | 16 марта 1962 г. 24 апр. 1962 г. 28 мая 1962 г. 28 июля 1962 г. 18 авг. 1962 г. 18 марта 1964 г. 24окт. 1964г. 10 дек. 1964 г. 26 нояб. 1965 г. 5 июня 1967 г. 16 июня 1967 г. 21 марта 1968 г. 19 апр. 1968 г. 5 июля 1968 г. 31 окт. 1968г. 26 дек. 1968г. 23 янв. 1969г. 20 янв. 1970 г. 2 дек. 1970 г. 2 дек. 1971 г. 4 марта 1972 г. 25 марта 1972 г. 6 апр. 1972 г. 17 мая 1972 г. 25 мая 1973 г. | Изучение структуры ионосферы Земли Изучение солнечного и космического излучений, плотности атмосферы Земли Изучение радиационной обстановки в околоземном пространстве после проведенного США высотного ядерного взрыва по программе «Морская звезда» Изучение интенсивности солнечных вспышек до и в процессе полета КК «Восток-3 и -4» Изучение микрометеоритов Изучение магнитного поля Земли То же Изучение ультрафиолетового и гамма-излучений, яркости фонового свечения звездного неба Изучение излучения Земли; проверка теории относительности Изучение космического излучения Изучение рентгеновского излучения Солнца Изучение потоков рентгеновского и гамма-излучений Исследование с помощью 9 детекторов видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений Изучение Солнца с помощью астрономической обсерватории Изучение внегалактических источников гамма-излучения Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Изучение внегалактических источников гамма-излучения Изучение магнитного поля и ионосферы Земли Изучение диффузного космического фона и ионосферы Изучение диффузного космического фона Изучение потоков частиц и излучения Изучение магнитного поля Земли Изучение солнечного и космического излучений Изучение первичного космического излучения и потоков электронов высокой энергии Изучение галактического гамма-излучения |
| «ЭЛЕКТРОН» | ||
| «Электрон-1» «Электрон-2» «Электрон-3» «Электрон-4» | 30 янв. 1964 г. 30 янв. 1964 г. 11 июля 1964 г. 11 июля 1964 г. | Одновременные исследования внутреннего («Электрон-1») и внешнего («Электрон-2») радиационных поясов Земли, космического излучения, галактических источников радиоизлучения Такие же, как у «Электрона-1» Такие же, как у «Электрона-2» |
| «ПРОТОН» | ||
| «Протон-1» «Протон-2» «Протон-3» «Протон-4» | 16 июля 1965 г. 2 нояб. 1965г. 6 июля 1966 г. 16 нояб. 1968 г. | На момент запуска крупнейший КК массой 12 200 кг; исследован энергетический спектр и химический состав первичных космических лучей, гамма-излучения и потока галактических электронов Такие же, как и у «Протона-1» Такие же, как и у «Протона-1»; кроме того, поиск среди космических частиц кварков с дробным зарядом Крупнейший корабль этой серии, масса 17000 кг; исследованы первичные космические лучи высокой энергии и энергетический спектр электронов высокой энергии |
| «Прогноз-1» «Прогноз-2» «Прогноз-3» «Прогноз-4» «Прогноз-5» «Прогноз-6» «Прогноз-7» | 14 апр. 1972г. 29 июня 1972 г. 15 февр. 1973 г. 22 дек. 1975 г. 25 нояб. 1976 г. 22 сент. 1977 г. 30 окт. 1978 г. | Изучение солнечного ветра, нейтронов, рентгеновского излучения и внешней магнитосферы Такая же, как и у «Протона-1» на компланарной орбите Изучение вспышек на Солнце, рентгеновского и гамма-излучений Солнца Работы по Программе международного изучения магнитосферы: исследование влияния солнечного излучения на магнитное поле Земли Работы по Программе международного изучения магнитосферы: исследование солнечного ветра, рентгеновского и гамма-излучений Солнца Изучение влияния солнечной активности на межпланетное и магнитное поле Земли; исследование галактического ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений Изучение влияния солнечной активности на магнитосферу Земли; исследование ультрафиолетового и гамма-излучений |
В 1963 г., когда было обнаружено красное смещение (смещение в длинноволновую область электромагнитного спектра) спектральных линий двух объектов, известных под номерами 3С273 и 3С48, соответственно на 16 и 37%, свидетельствующее о том, что последний объект удален от нас на расстояние более 4·109 световых лет, стала понятной важная роль нового класса звездоподобных объектов (квазизвездных объектов, или квазаров). Выявление подобных оптических объектов на столь громадном удалении заставляет предполагать об излучении ими сверхгигантской энергии. С помощью обычных теорий излучение такой энергии можно объяснить столкновением целых галактик. Запущенная в декабре 1968 г. орбитальная астрофизическая обсерватория «ОАО-2» с одиннадцатью телескопами и двумя сканирующими спектрометрами была лишь одним из нескольких космических аппаратов, созданных для дальнейшего исследования этих необычных объектов. Регистрируя потоки ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений, орбитальные обсерватории продолжали определение новых характеристик квазаров с целью раскрыть их истинную природу.
Наблюдения за этими и другими удаленными объектами интересны потому, что из-за большого времени распространения излучения до Земли мы фактически можем заглянуть в прошлое Вселенной. В то время как обычные наблюдения на протяжении человеческой жизни не позволяют обнаружить никаких изменений для большинства звезд, время существования которых исчисляется миллионами и миллиардами лет, изучение квазаров, возможно, познакомит нас с физическими условиями после образования Вселенной. Изучение этих явлений, следовательно, должно привести к лучшему пониманию эволюции космоса. Поскольку квазары сохраняют свое положение на небосклоне с прецизионной точностью (для земного наблюдения их перемещения практически равны нулю), они были также использованы в качестве опорных точек при проведении точных геодезических измерений.
Дальнейшим развитием этих работ в 60-е годы было обнаружение с помощью высотных ракет-зондов, а затем уточнение местоположения с помощью орбитальных космических аппаратов источников небесного рентгеновского излучения. Вначале считали, что источником излучения является фронт ударной волны горячего расширяющегося газа, образовавшегося при взрывах Сверхновых и сталкивающегося с межзвездными облаками. Подобное явление было обнаружено в созвездиях Кассиопеи, в Крабовидной туманности и др. Информация, полученная со спутника «Коперник» («ОАО-3»), который был запущен в 1972 г. и функционирует до сих пор, подтвердила справедливость такого объяснения для первого объекта. Однако выяснилось, что в Крабовидной туманности находится точечный источник, энергия излучения которого в сотни раз больше, чем Кассиопеи-А, несмотря на то что этот источник (след вспышки Сверхновой в 1054 г.) старше на 650 лет. Запущенный Европейским космическим агентством спутник для наблюдения за небесной сферой - «КОС-В» (англ. COS - Celestial Observation Satellite) обнаружил, что Крабовидная туманность является мощным источником гамма- и рентгеновского излучений.
Объяснить особенность излучения Крабовидной туманности удалось благодаря открытию в 1967 г. пульсаров. Эти небольшие по размерам объекты (несколько километров в диаметре) обладают тем уникальным свойством, что с исключительной точностью испускают всплески радиоизлучения с периодом до 2 с. В следующем году было установлено, что в Крабовидной туманности находится пульсар высокой энергии. Согласно современной теории, источником этих сигналов является быстровращающаяся нейтронная звезда, которая образовалась после коллапса остатков Сверхновой. Нейтронная звезда, существование которой было теоретически предсказано в 1934 г., состоит из вещества такой плотности, что свободные электроны и протоны рекомбинировали в нейтроны, образуя тело, которое при массе, равной массе Солнца (в 330 000 раз большей массы Земли), сжато в шар диаметром около 10 км. Рентгеновский источник Геркулес Х-1, обнаруженный малым астрономическим спутником «Ухуру» («САС-1», англ. SAS - Small Astronomy Satellite), существование которого было подтверждено измерениями, выполненными спутником «ОСО-7», также, по-видимому, связан с нейтронной звездой.
|
Вывод на орбиту и развертывание космического телескопа Космический телескоп доставляется на орбиту МТКК «Спейс Шаттл». Последовательность операций развертывания в космосе следующая: А. Запуск МТКК в Центре космических полетов им. Кеннеди. В. После выхода на орбиту «Орбитер» совершает маневры, чтобы занять правильное положение в космическом пространстве. Телескоп подготовлен к развертыванию. С. После проверки подготовленный к автономному полету в космосе телескоп устанавливают в требуемое положение с помощью дистанционного управляемого манипулятора. D. Телескоп отделяется от «Орбитера», который находится рядом. Проводится тщательная проверка аппаратуры телескопа. При необходимости вернуть телескоп в «Орбитер» все операции проводятся в обратной последовательности. Е. После того как телескоп проработает в космосе 2-3 года, или если будет серьезно поврежден, он может быть демонтирован, уложен в грузовой отсек МТКК и возвращен на Землю. После замены аппаратуры телескоп можно вновь развернуть на орбите. |
|
Космический телескоп 1 Наружный экран. 2 Моментный магнитопровод. 3 Поручни. 4 Крышка входного отверстия. 5 Бленда. 6 Вторичное зеркало. 7 Панели солнечных батарей. 8 Маховиковая система стабилизации. 9 Электронные блоки управления научными приборами и системой регистрации данных. 10 Захват манипулятора. 11 Отсек оборудования. 12 Аккумуляторные батареи, управление зарядкой. 13 Первичное зеркало. 14 Доступ к оборудованию телескопа. 15 Датчик визирования (3 шт.) и гиродатчик угловой скорости. 16 Задний фланец. 17 Головка стыковочного штыря (3 шт.). 18 Вентиляция. 19 Солнечный датчик грубой ориентации. 20 Малонаправленная антенна. 21 Датчики точного наведения (3 шт.). 22 Центральный световод. 23 ЭВМ поиска цели и управления аппаратурой. 24 Импульсный приемопередатчик. 25 Устройство записи на магнитную ленту. 26 Интерфейсное устройство ЭВМ. 27 Остронаправленная антенна. Размеры этого оптического телескопа с диаметром зеркала 240 см близки к размерам телескопа Ликской обсерватории, имеющего диаметр зеркала 305 см. Телескоп состоит из трех основных частей: а) агрегата оптического телескопа, содержащего первичное и вторичное зеркала; б) блока научной аппаратуры, которая преобразует полученные телескопом изображения в систему научных данных; в) модуля вспомогательных систем, который включает точную систему стабилизации и систему электропитания. Необходимая для работы аппаратуры электроэнергия вырабатывается солнечными батареями. Метеорный и солнцезащитный экраны предохраняют оптическую систему. Открытый передний торец космического телескопа имеет такое же устройство, как и большинство наземных телескопов, и пропускает падающий свет на первичное зеркало, расположенное в конце телескопа. Первичное зеркало проецирует изображение объекта на небольшого размера вторичное зеркало, расположенное у переднего среза телескопа (см. с. 104). Луч света затем отражается обратно и через отверстие в первичном зеркале попадает в блок научной аппаратуры в задней части телескопа, где полученное телескопом изображение превращается в совокупность обычных научных данных различными способами. Модульная аппаратура состоит из систем отображения, анализаторов спектра (для определения атомного строения и получения изображения наблюдаемых объектов), блоков управления температурой и устройств калибровки интенсивности света и его поляризации. Технические характеристики Длина 13,1 м. Диаметр 4,26 м. Масса около 11 000 кг (включая массу рефлектора типа телескопа Кассегрена).
С начала космической эры, когда появилась возможность проводить наблюдения с помощью искусственных спутников Земли, наши представления о Вселенной существенно изменились. Атмосфера Земли, прозрачная для видимого света, не пропускает значительную часть электромагнитного излучения, ограничивая поступление информации о природе излучающих тел в далеком космосе. Даже в оптическом диапазоне полученные с помощью телескопов изображения искажены атмосферой. Достижения радиоастрономии, существенно расширившей диапазон изучаемых длин волн, позволили обнаружить бурную Вселенную. Углубились наши представления о механизмах зарождения галактик и нестабильности звезд. В настоящее время тщательно изучаются такие «таинственные» объекты, как нейтронные звезды, пульсары, квазары и черные дыры. Для исследований небесных тел созданы космические приборы столь высокой чувствительности, что мы вправе ожидать расширения нашего представления о Вселенной, сравнимого с переворотом, произведенным Коперником 500 лет назад. Одним из таких приборов является космический телескоп, позволяющий регистрировать излучение в широком диапазоне длин волн: от дальней ультрафиолетовой области до дальней инфракрасной (длины волн от 0,11 мкм до 1 мм). Большая часть этого излучения недоступна для наземных наблюдателей. Замечательный прибор способен «видеть» объекты, удаленные в семь раз дальше и с интенсивностью излучения в пятьдесят раз меньшей, чем объекты, наблюдаемые с поверхности Земли. Система наведения и стабилизации может направить телескоп с погрешностью 0,01", и удерживать объект исследования в течение длительных периодов времени с погрешностью 0,007". Теоретически в этот телескоп можно увидеть монету на расстоянии около 600 км, а также детали структуры облаков на Юпитере размером около 300 км. На практике с его помощью можно будет вести поиск планет у ближайших к нам звезд. Теперь открывается возможность исследовать молодые звезды, возраст которых не превышает 75 000 лет и которые имеют температуру поверхности порядка 50 000° С. При таких условиях большая часть излучения приходится на ультрафиолетовую часть спектра. Мы также сможем наблюдать холодные звезды, большая часть излучения которых приходится на инфракрасную область спектра. Наблюдения за Вселенной позволяют заглянуть в наше прошлое. Свет от ближайшей звезды доходит до нас более чем за 4 года, а от звезды из созвездия Волопаса - за 200 лет. Доходящий до нас «мертвый свет» дает информацию о существовавших в прошлом физических условиях в источниках этого излучения. И что наиболее замечательно, космический телескоп впервые предоставит ученым возможность увидеть удаленные галактики в момент их образования. Фактически это позволяет заглянуть в прошлое примерно на 14 000 млн. лет, когда, согласно одной из современных теорий, возникла Вселенная. |
| МЕЖДУНАРОДНЫЕ НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ | ||
| НАИМЕНОВАНИЕ | ДАТА ЗАПУСКА | ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ |
| ЕВРОПЕЙСКОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО (ЕСА) | ||
| «ЕСРО-2В» («Ирис») «ЕСРО-1А» («Аврора») «ГЕОС-1» (спутник на высокоэллиптической орбите) «ЕСРО-1В»(«Борей») «ГЕОС-2» «ТД-1А» «ЕСРО-4» «КОС-В» «ГЕОС-1» «ГЕОС-2» | 17 мая 1968 г. 3 окт. 1968 г. 5 дек. 1968 г. 1 окт. 1969 г. 31 янв. 1972г. 12 марта 1972 г. 22 нояб. 1972 г. 9 авг. 1975 г. 20 апр. 1977г. 14 июля 1978г. | Изучение корпускулярного излучения Солнца в околоземном пространстве Изучение магнитного поля и ионосферы Земли Работы по Международной программе изучения магнитосферы в течение большей части 11-летнего солнечного цикла; изучение солнечного корпускулярного излучения Такие же, как у «ЕСРО-1А» Аналогичные задачам «ГЕОС-1» Изучение ультрафиолетового излучения небесной сферы, рентгеновского и гамма-излучений Изучение атмосферы полярных районов Земли Изучение рентгеновского и гамма-излучений Работы по Международной программе изучения магнитосферы; изучение магнитного поля Земли Такие же, как у «ГЕОС-1» |
| ЕСА - НАСА | ||
| «ИСЕЭ-1» (международный спутник для изучения космического пространства между Землей и Солнцем) «ИСЕЭ-2» «ИСЕЭ-3» | 22 окт. 1977г. 22 окт. 1977 г. 12 авг. 1978 г. | Спутники «ИСЕЭ-1 и -2» запущены одновременно на близкие орбиты для исследования магнитосферы и ее хвоста, головной ударной волны, плазмопаузы и солнечного ветра Одновременно со спутниками «ИСЕЭ-1 и -2» регистрация информации об изменении солнечного ветра во времени |
| ЕСА - НАСА - АНГЛИЯ | ||
| «ИУЭ» (международный спутник для изучения УФ-излучения) | 26 янв. 1978г. | Детальные астрономические наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне излучения с помощью кассегреновского телескопа с высоким разрешением и диаметром зеркала 45 см; изучение УФ-излучения внегалактических источников, Сверхновой и слабых источников |
| «ИНТЕРКОСМОС» | ||
| «Интеркосмос-1» «Интеркосмос-2» «Интеркосмос-3» «Интеркосмос-4» «Интеркосмос-5» «Интеркосмос-6» «Интеркосмос-7» «Интеркосмос-8» «Интеркосмос-9» («Коперник-500») «Интеркосмос-10» «Интеркосмос-11» «Интеркосмос-12» «Интеркосмос-13» «Интеркосмос-14» «Интеркосмос-15» «Интеркосмос-16» «Интеркосмос-17» «Интеркосмос-18» «Интеркосмос-19» «Интеркосмос-20» |
14 окт. 1969 г. 25 дек. 1969г. 7 авг. 1970 г. 14 окт. 1970г. 2 дек. 1971г. 7 апр. 1972 г. 30 июня 1972 г. 1 дек. 1972г. 19 апр. 1973г. 30окт. 1973г. 17 мая 1974 г. 31 окт. 1974г. 27 марта 1975 г. 11 дек. 1975г. 19 июня 1976 г. 27 июля 1976 г. 24 сент. 1977 г. 24 окт. 1978 г. 27 февр. 1979 г. 1 нояб. 1979 г. | Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца (ЧССР, ГДР, СССР) Изучение ионосферы (НРБ, ЧССР, ГДР, СССР) Изучение магнитного поля Земли (ЧССР, СССР) Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца (ЧССР, ГДР, СССР) Изучение магнитного поля Земли (ЧССР,СССР) Изучение первичного космического излучения, космических лучей, метеорных частиц (ЧССР, ВНР, МНР, ПНР, СРР, СССР) Изучение излучения Солнца и характера его поглощения молекулярным кислородом в атмосфере Земли (ЧССР, ГДР, СССР) Изучение магнитного поля и ионосферы Земли (НРБ, ЧССР, ГДР, СССР) Изучение радиоизлучения Солнца и ионосферы (ЧССР, ПНР, СССР) Изучение электромагнитной связи магнитосферы и ионосферы (ЧССР, ГДР, СССР) Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца (ЧССР, ГДР, СССР) Исследования атмосферы и ионосферы, потоков микрометеоритов (НРБ, ЧССР, ГДР, ВНР, СРР, СССР) Изучение магнитосферы и ионосферы приполярных областей (ЧССР, СССР) Работы по Международной программе изучения магнитосферы: изучение низкочастотных электромагнитных колебаний в магнитосфере, микрометеоритов и ионосферы (НРБ, ЧССР, ВНР, СССР) Отработка бортовых систем для новой серии спутников «Интеркосмос» (ЧССР, ГДР, ВНР, ПНР, СССР) Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца и влияние их на верхнюю атмосферу Земли (ЧССР, ГДР, Швеция, СССР) Изучение энергетического спектра заряженных частиц (ЧССР, ВНР, СРР, СССР) Исследование взаимодействия магнитосферы и ионосферы (ЧССР, ГДР, ВНР, ПНР, СРР, СССР) Продолжение исследований взаимодействия магнитосферы и ионосферы, начатых ИСЗ «Интеркосмос-18» (НРБ, ЧССР, ВНР, ГДР, ПНР, СССР) Проведение метеорологических исследований |
 | Черные дыры Предполагаемая черная дыра Лебедь Х-1 была обнаружена в 1972 г. астрономическим спутником «САС-1» («Ухуру»). Теория предполагает, что черная дыра является одним из компонентов бинарной звездной системы. Атомы черной дыры так плотно упакованы, а гравитационные силы так велики, что образуется своего рода «космический дренаж», из которого не могут выйти ни вещество, ни световое излучение, ни радиоизлучение. Черная дыра невидима, но она создает огромную гравитационную силу, вызывающую перетекание вещества из звезды-компаньона во вращающийся вокруг черной дыры диск. Из-за трения между соседними слоями вещество в диске нагревается до десятков миллионов градусов, и внутренние слои диска испускают рентгеновское излучение (пурпурные кольца на рисунке), которое может быть обнаружено искусственными спутниками. |
 Вверху. Спутник для наблюдения за небесной сферой («КОС-В»). На борту разработанного ЕСРО (теперь ЕСА) спутника имеется искровая камера для проведения исследований в области гамма-астрономии. С помощью спутника можно также исследовать рентгеновское излучение. |  Вверху. Первая разработанная НАСА космическая обсерватория для проведения наблюдении за высокоэнергетическими источниками излучения («ХЭАО-1»). Она была предназначена для картографирования всех важнейших высокоэнергетических источников излучения на небесной сфере. |
 Вверху. На этом снимке, показывающем размещение источников рентгеновского излучения, полученном спутником («ХЭАО-2»), виден недавно открытый объект (наверху слева), который в настоящее время, по-видимому, является наиболее удаленным и самым ярким квазаром, испускающим рентгеновское излучение, в то время как остальные известные квазары излучают в радио- и оптическом диапазонах. Красное смещение его спектральных линий свидетельствует о том, что свет от этого источника, достигший Земли, был испущен 10000 млн. лет назад. Яркий объект (внизу справа) - квазар 3С273. |
Черные дыры
Открытие нейтронных звезд вновь вызвало интерес к явлению полного гравитационного коллапса звезды, впервые описанного Шварцшильдом в 1916 г. после опубликования Эйнштейном его общей теории относительности. Если звезда, масса которой больше массы Солнца, испытывает катастрофический взрыв Сверхновой, сила притяжения оставшейся материи может превысить все существующие ядерные силы, и произойдет полный гравитационный коллапс с образованием так называемой черной дыры. Гравитационное поле такого объекта может быть столь сильным, что будет препятствовать выходу за пределы тела существующих внутри него светового и других видов электромагнитного излучения, и тело становится невидимым, чем и обусловлено такое его экзотическое название.
Необычные свойства черных дыр, конечно, исключают применение для их исследования традиционных методов. Фактически черную дыру можно обнаружить только по ее воздействию на внешнее тело. Наблюдение черной дыры становится возможным, если она является невидимым партнером в бинарной системе, состоящей из черной дыры и обычной звезды. В этом случае рентгеновское излучение, испускаемое обычной звездой, может быть зарегистрировано.
Хотя до 1960 г. большинство ученых считали невозможным обнаружение рентгеновского излучения звезд или других внегалактических источников, открытие квазаров, нейтронных звезд, пульсаров и черных дыр выдвинуло рентгеновскую астрономию на передний край космических исследований. Поскольку рентгеновское излучение поглощается земной атмосферой, была создана целая флотилия космических кораблей для штурма этого переднего края науки. Спутники «САС-1, -2, -3», «ОСО-7, -8», «ХЭАО-1, -2» (англ. НЕАО - High Energy Astronomy Observatory) и «Ариэль-5» - лишь небольшая часть космических обсерваторий, запущенных в космос для изучения постоянных и пульсирующих источников рентгеновского излучения.
В апреле 1975 г. английский спутник «Ариэль-5» зарегистрировал рентгеновское излучение новой звезды, которое вскоре начало интенсивно нарастать, так что новая стала самым мощным источником рентгеновского излучения на небесной сфере, но затем постепенно в течение нескольких месяцев ее излучение ослабло. Спутники «САС-3» и «Ариэль-5» также обнаружили и зарегистрировали новое явление периодического интенсивного рентгеновского излучения, названное взрывами рентгеновского излучения. Короткие периоды излучения (миллисекунды) должны указывать на присутствие черной дыры, в то время как более длительные периоды излучения (секунды) присущи нейтронным звездам. При проведении эксперимента по регистрации рентгеновского излучения во время совместных советско-американских работ по программе ЭПАС был обнаружен первый внегалактический пульсар. Информация, полученная со спутника «ХЭАО-1», позволила сделать поразительное открытие - существует фоновое рентгеновское излучение, происхождение которого до настоящего времени окончательно не выяснено.
Одним из наиболее изученных источников рентгеновского излучения является Лебедь Х-1. Как такой источник он был впервые обнаружен спутником «САС-1», а полученные позже с помощью космической обсерватории «ОАО-3» данные позволили предположить, что этот источник является черной дырой. Лебедь Х-1 был объектом первых наблюдений со спутника «ХЭАО», и многим ученым он представлялся как лучший пример для проверки гипотезы существования черных дыр. Если действительно этот объект является черной дырой, он должен иметь массу, примерно в десять раз большую массы Солнца, а диаметр - порядка одной миллионной его диаметра. Изучение полученных с помощью спутников данных позволило назвать еще три предполагаемых кандидата в черные дыры - Циркуль Х-1, GX 339-4 и V861 Скорпиона.
Одна из многих причин особого интереса к черным дырам состоит в том, что они могут повлиять на развитие теорий эволюции Вселенной. Единственный важнейший вопрос, на который сегодня пытаются ответить ученые-космологи,- будет ли всегда продолжаться расширение Вселенной или оно постепенно прекратится и со временем опять начнется сжатие. Решающим фактором в этом процессе является сумма масс находящихся во Вселенной тел. Гравитационного притяжения наблюдаемых масс (оптические звезды, галактики, облака и др.) недостаточно для предотвращения катастрофического процесса разлета Вселенной. Однако если во Вселенной существует значительное число черных дыр, их массы может оказаться достаточно для прекращения расширения Вселенной и начала ее сжатия, после чего возможно новое расширение. Современные теории допускают существование сверхтяжелых черных дыр в квазарах и центрах галактик. Недавно полученные данные с орбитальной обсерватории «Эйнштейн» («ХЭАО-2»), позволяют также предположить, что черные дыры имеются в центрах скоплений старых звезд, называемых шаровыми скоплениями.
| Траектория светового луча Свет от звезды поступает в космический телескоп через его передний торец, отражается от первичного зеркала и попадает на вторичное зеркало; затем, отразившись обратно еще раз, через отверстие в первичном зеркале попадает для анализа в блок научной аппаратуры.  Космический телескоп 1 Узел вторичного зеркала. 2 Вторичный экран. 3 Ферма из графито-эпоксидного материала. 4 Главный алюминиевый светозащитный экран. 5 Центральный экран. 6 Первичное зеркало. 7 Электронные блоки системы точного наведения 8 Конструкция фокальной плоскости. 9 Датчик углового слежения за звездой. 10 Радиальный блок научных инструментов (1 шт.). 11 Датчик точного слежения (3 шт.). 12 Осевой блок научных инструментов (4 шт.). 13 Главное кольцо. В блок научной аппаратуры входят приборы, обеспечивающие преобразование получаемых телескопом изображений в совокупность обычных научных данных. Это преобразование осуществляется различными способами. В блок входят две фотокамеры, два спектрометра и один фотометр. Широкоугольная камера производит съемку небесных объектов. С помощью камеры для съемки слабосветящихся объектов получают изображения неярких световых источников. Спектрограф для слабосветящихся объектов измеряет длину волны излучения этих объектов. Спектрограф, имеющий высокое разрешение, осуществляет съемку спектроточечных и длительно существующих объектов в ультрафиолетовой и видимой частях спектра. Высокоскоростной зонный фотометр точно измеряет константы, а также время изменения интенсивности линий в широком диапазоне длин волн излучения от точечных источников или участков небесной сферы малых угловых размеров. Все данные передаются на наземные приемные станции. |
Другим методом решения загадки - расширяется или пульсирует Вселенная - является определение количества дейтерия (изотопа водорода с одним протоном и одним нейтроном в ядре) в межзвездном пространстве. Большое количество дейтерия будет означать, что начальная плотность вещества во Вселенной слишком мала для прекращения наблюдаемого расширения. Малое количество дейтерия будет означать большую начальную плотность, следствием которой будет сжатие Вселенной. Такой эксперимент был уже проведен на спутнике «Коперник» («ОАО-3»). Из полученных данных следует предварительный вывод - Вселенная расширяется бесконечно.
Точное определение количества газа в межгалактическом пространстве также может помочь в расчете полной массы Вселенной. Для обнаружения скоплений такого газа и молодых горячих звезд, которые, как и газ, интенсивно излучают в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, с помощью спутника «ТД-1А», принадлежащего организации ЕСРО, проведено обследование всей небесной сферы и занесено в каталог более 15 000 звезд. Спутник «ОАО-2» обнаружил первый источник ультрафиолетового излучения в центре М31 туманности Андромеды, а в другом эксперименте по программе ЭПАС были обнаружены первые мощные источники ультрафиолетового излучения за пределами Солнечной системы, а также самый горячий источник - карликовая звезда. Орбитальная обсерватория «ОАО-3» и первый нидерландский спутник «АНС-1» продолжили эти исследования в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. Орбитальные обсерватории «ОАО» за половину суток передают такое количество информации, какое можно было бы получить от сорока высотных ракет-зондов более чем за 15 лет.
С помощью совместно разработанного НАСА, ЕСА и Англией международного спутника для изучения ультрафиолетового излучения - «ИУЭ» (англ. IUE - International Ultraviolet Explorer), который был выведен на орбиту в январе 1978 г., проведены наиболее полные измерения этого вида излучения. Осуществляя измерения с экспозициями длительностью до нескольких часов, этот исключительно успешно функционирующий спутник уже собрал коллекцию научных результатов, начинающихся со слова «впервые»: впервые получен с большим разрешением спектр ультрафиолетового излучения звезды из другой галактики, впервые записан спектр ультрафиолетового излучения Сверхновой, впервые измерены линии поглощения и излучения слабых источников, впервые обнаружен центр шаровых скоплений, удаленный от нас на расстояние в 15 000 световых лет.
Радиоизлучение, имеющее значительно большие длины волн, чем ультрафиолетовое излучение, регистрировалось наземными и космическими приемниками радиосигналов. Для изучения радиосигналов были запущены спутники «Денпа», «Ариэль-2, -3 и -4», а также «РАЭ-1, -2» (англ. RAE - Radio Astronomy Explorer - «Эксплорер» для радиоастрономических наблюдений). Спутник «РАЭ-1» был оснащен четырьмя антеннами длиной по 230 м каждая. Выяснилось, что Земля излучает радиоволны, напоминающие радиоволны, испускаемые Юпитером. Спутник «РАЭ-2» был выведен на окололунную орбиту в 1973 г., чтобы регистрировать радиосигналы от Солнца и из галактик с использованием Луны в качестве «экрана» фонового радиоизлучения Земли, которое при ином расположении приемника излучения могло интерферировать с исследуемым радиоизлучением.
Высокоэнергетическая область спектра электромагнитного излучения (область гамма-излучения) детально исследовалась начиная с 1961 г., когда был выведен на орбиту спутник «Эксплорер-11», но особый интерес эта область приобрела в 1967 г., когда были запущены американские спутники «Вела», предназначенные для обнаружения ядерных взрывов, в соответствии с Договором о запрещении испытаний ядерного оружия в космосе. Сравнительно новая область физики - гамма-астрономия начала бурно развиваться после вывода на орбиту в 1971 г. находящегося на борту советской орбитальной пилотируемой научной станции «Салют-1» гамма-телескопа «Анна-3». Для проведения комплекса исследований были запущены два американских спутника «ХЭАО-1 и -2». В их задачи входило сначала обнаружение источников гамма-излучения, а затем более детальное изучение объектов, представляющих особый интерес. Малый астрономический спутник «САС-2» и спутник для наблюдения за небесной сферой «КОС-В» внесли большой вклад в изучение этой проблемы.
Для сборки антенны телескопа отдельные ячейки фермы диаметром около 200 м в сложенном состоянии доставляются на низкую околоземную орбиту, где и осуществляется их монтаж либо с помощью роботов, либо экипажем орбитальной станции. Для сборки потребуется 10-15 человек. Собранный радиотелескоп будет иметь диаметр антенны 1-10 км. Он будет способен работать либо самостоятельно, либо в паре с аналогичным радиотелескопом, расположенным в другой точке космического пространства, как интерферометр. Техника использования радиотелескопов в различных, порой удаленных друг от друга на значительные расстояния странах для получения и сравнения радиосигналов от одного и того же небесного объекта сейчас хорошо отработана. Разрешающая способность такой системы телескопов, действующей как интерферометр, зависит не только от характеристик каждой антенны, но и от разделяющего их расстояния. Когда крупнейшие телескопы различных стран - Австралии, Англии, Нидерландов, ФРГ, Канады, США и Советского Союза - используются в качестве плечей интерферометра, разрешающая способность такого устройства огромна. Находящийся на Луне объект может быть изучен с разрешением до 20 см. Однако дальнейшее повышение чувствительности такой системы невозможно, поскольку она в качестве базового расстояния использует диаметр всего земного шара. Следующий шаг, следовательно, должен быть сделан в космос. Первый такой эксперимент был проведен в августе 1979 г., когда на борту орбитальной научной станции «Салют-6» был собран и развернут в космосе радиотелескоп КРТ-10 с антенной диаметром 10 м. КРТ-10 использовался совместно с расположенным в Крыму наземным радиотелескопом с антенной диаметром 70 м. При современных средствах перемещения в космосе вполне реально разместить одну большую антенну размером 1 -10 км на орбите вокруг Сатурна. Другой телескоп будет перемещаться по своей траектории с помощью специальных ракетных двигателей (по предварительным оценкам, для этой цели могут оказаться подходящими электрические реактивные двигатели малой тяги) и затем перейдет на гелиоцентрическую орбиту. Окончательное расстояние между двумя радиотелескопами составит около 1500 млн. км, что позволит увеличить разрешающую способность системы по сравнению с любым телескопом на Земле в сотни тысяч раз. Советские астрономы считают, что это откроет путь к изучению удаленных объектов, включая планеты, вращающиеся вокруг других звезд. В программе космических исследований, разработанной АН СССР, одной из главных проблем названа проблема связи с внеземными цивилизациями, включая «исследование планет и подобных планетам космических тел и звезд». Радиотелескопы рассмотренного выше типа могут резко увеличить вероятность обнаружения искусственных радиосигналов, подаваемых другими цивилизациями во Вселенной, если такие цивилизации существуют. Роль таких телескопов в глобальной астрономии будет огромной, особенно в поисках пульсаров, квазаров и активных галактических центров, которые при наблюдении с Земли имеют чрезвычайно малые угловые размеры. Пока проводимые с Земли наблюдения дают нам лишь двумерное представление о Вселенной. С помощью космических радиотелескопов радиоастрономы впервые получат возможность наблюдать удаленные объекты с учетом пространственных характеристик и таким образом получат трехмерную картину Вселенной. |
| НАУЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ ДРУГИХ СТРАН | ||
| НАИМЕНОВАНИЕ | ДАТА ЗАПУСКА | ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ |
| ВЕЛИКОБРИТАНИЯ | ||
| «Ариэль-1» «Ариэль-2» «Ариэль-3» «Ариэль-4» «Ариэль-5» «Ариэль-6» | 26 апр. 1962г. 27 марта 1964 г. 5 мая 1967 г. 11 дек. 1971 г. 15 окт. 1974 г. 2 июня 1979 г. | Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца, энергетического спектра первичного космического излучения Проведение радиоастрономических исследований; изучение галактических шумов и взаимодействия ионосферы с солнечным излучением Проведение радиоастрономических исследований; изучение галактических шумов Проведение радиоастрономических исследований; изучение структуры ионосферы Исследования в области рентгеновской астрономии, поиск источников рентгеновского излучения, изучение поляризованных и пульсирующих рентгеновских излучений Изучение сверхтяжелых частиц в космических лучах, пульсирующих и дискретных источников рентгеновского излучения |
| ФРГ | ||
| «Ацур» «Аэрос-1» «Аэрос-2» «Гелиос-1» «Гелиос-2» | 8 нояб. 1969г. 16 дек. 1972г. 16 июля1974 г. 10 дек. 1974г. 15 янв. 1976г. | Изучение излучения Земли и корпускулярного излучения Солнца Изучение структуры ионосферы и ультрафиолетового излучения Солнца Такие же, как у «Аэроса-1» АМС, пролетевшая на расстоянии 48 млн. км от Солнца; исследования солнечного ветра, условий на поверхности Солнца, межпланетного магнитного поля, космических лучей и зодиакального свечения Такие же, как у «Гелиоса-1»; этот аппарат пролетел на расстоянии 45 млн. км от Солнца |
| ФРАНЦИЯ | ||
| «Франция-1» («FR-1») «Диапазон» (D-1A) «Диадем-1» (D-1C) «Диадем-2» (D-1D) «Пэол» «Турнесоль» (D-2A) «Ореол-1» «Ореол-2» «Старлет» «Поллукс- Кастор» (D-5A/D-5B) «Аура» (D-2B) | 6 дек. 1965 г. 17 февр. 1966 г. 8 февр. 1967 г. 15 февр.1967 г. 12 дек. 1970 г. 15 апр. 1971г. 27 дек. 1973 г. 26 дек. 1973 г. 6 февр. 1975г. 17 мая 1975 г. 27 сент.1975 г. | Изучение структуры ионосферы Проведение геодезических измерений То же Проведение геодезических измерений » » Изучение излучения Солнца и короны Земли Изучение полярных сияний То же Проведение геодезических измерений То же Регистрация ультрафиолетового излучения Солнца и других астрономических объектов; изучение источников гамма-излучения во Вселенной |
| ЯПОНИЯ | ||
| «Шинси» «Денпа» «Тэйо» («СРАТС») «Юме» («ИСС-1») «Киокко» («ЭКСОС-А») «Юкикен» («ЭКСОС-В») «Хакучо» («КОРСА») | 28 сент. 1971 г. 19 авг. 1972 г. 24 февр. 1975 г. 29 февр. 1976 г. 4 февр. 1978 г. 16 сент. 1978 г. 21 февр. 1979 г. | Изучение солнечного и космического излучений Изучение магнитного поля Земли и радиоизлучения Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца Изучение структуры ионосферы Изучение полярных сияний Изучение заряженных частиц, плазмы, электрических и магнитных полей в магнитосфере Изучение космического рентгеновского излучения |
| НИДЕРЛАНДЫ | ||
| «АНС-1» (нидерландский астрономический спутник)1 | 30 авг. 1974 г. | Изучение ультрафиолетового и рентгеновского излучений астрономических объектов |
| ИНДИЯ | ||
| «Ариабата» «Бхаскара» | 19 апр. 1975г. 7 июня 1979 г. | Изучение нейтронных потоков от Солнца; регистрация рентгеновского излучения звезд Млечного Пути и внегалактических источников; изучение ионосферы С помощью научных приборов со спутника «Ариабата» проводились исследования природных ресурсов Земли |
1Англ. ANS - Astronomical Netherlands Satellite.
| Справа. Переданные на Землю данные с борта запущенного НАСА спутника, предназначенного для изучения солнечной активности, позволили выявить структуру солнечной короны. Разные цвета на рисунке соответствуют различной плотности короны - от фиолетового (максимальная плотность) до желтого (минимальная плотность). В окрашенных фиолетовым цветом областях короны у поверхности светила находятся зоны так называемых солнечных пятен. Вскоре после того, как было получено это изображение, произошла вспышка на Солнце. |  |
Космос не только отвечает на вопросы, которые волнуют астрономов, он является уникальной лабораторией для проверки теорий строения ядра, которые могут быть использованы у нас на Земле. С помощью установленной на орбитальных научных станциях «Салют» фотоэмульсионной камеры ФЭК-7 исследовалось первичное космическое излучение в поисках монополей Дирака (частиц с одним магнитным полюсом - либо северным, либо южным) и ядер античастиц. Запущенная Советским Союзом в 1966 г. большая космическая обсерватория «Протон-3» имела на борту аппаратуру для регистрации частиц с дробной величиной электрического заряда - кварков (еще одной разновидности элементарных частиц), если бы они оказались в космическом излучении. Измерения, проведенные на высотных шарах-зондах в ноябре 1977 г., позволили обнаружить, по-видимому, происходящее в космосе явление аннигиляции пары электрон - позитрон. Это явление может оказаться первым шагом к измерению количества антивещества1 во Вселенной.
1Антивещество - материя, построенная из античастиц. При контакте вещество и антивещество взаимоуничтожаются. В антивеществе ядра состоят из антипротонов и антинейтронов, а место электронов в их оболочках занимают позитроны. На Земле античастицы получают в ускорителях частиц высоких энергий. Однако, по-видимому, во Вселенной в естественном состоянии антивещество отсутствует.
Орбитальные обсерватории в будущем предполагается использовать для проведения исследований во всем спектре электромагнитного излучения. Советские специалисты в течение длительного времени изучали проблемы создания крупного космического радиотелескопа. Исследовались проекты радиотелескопов с диаметром антенны 1-10 км, с миллиметровыми и дециметровыми диапазонами принимаемых сигналов. С помощью такого телескопа можно зарегистрировать радиоизлучение от подобных Солнцу звезд, удаленных от нас на расстояния в 100 000 световых лет. Использование двух разнесенных в пространстве таких сооружений в качестве радиоинтерферометра1 позволит охватить наблюдениями всю видимую Вселенную! Эти исследования помогут советским ученым вести поиск внеземных цивилизаций.
1 Радиоинтерферометр - устройство, состоящее из двух или большего числа разнесенных на известное расстояние приемных антенн, с помощью которых проводятся прецизионные измерения длины волны и расстояния до исследуемого источника излучения (например, искусственного спутника или звезды, излучающей в радиодиапазоне).
Запущенный в 1981 г. на полярную орбиту спутник «ИРАС» (англ. IRAS - Infrared Astronomical Satellite), разработанный совместно НАСА и специалистами Англии и Нидерландов, проводит астрономические наблюдения всей небесной сферы в инфракрасной области спектра. На спутнике установлен телескоп массой 700 кг с приемником излучения, охлаждаемым до температуры 3К (-270°С). Кроме наблюдений в инфракрасной области спектра с помощью этого телескопа изучается фоновое космическое излучение со времен большого взрыва при образовании Вселенной. Для этой же цели НАСА предполагало дополнительно запустить спутник «КОБЭ» (англ. СОВЕ - Cosmic Background Explorer).
Разработанный совместно НАСА и ЕСА оптический телескоп предполагалось вывести на орбиту в 1983 г. Главный элемент сооружения - зеркало диаметром 2,4 м, позволяющее наблюдать слабые звезды 27-й звездной величины. Эти звезды в пятьдесят раз слабее звезд, наблюдаемых в телескоп (с диаметром зеркала 508 см) обсерватории Маунт-Паломар. После вывода телескопа с помощью МТКК «Спейс Шаттл» на орбиту потребуется проводить один раз в 1-2 года его техническое обслуживание и один раз в 4-7 лет полировку зеркал для восстановления отражательных свойств поверхности. Кроме основного зеркала телескопа будут заменяться и другие элементы: широкоугольная камера, камера для фотографирования слабых объектов, планетная камера, спектрограф с высоким разрешением и инфракрасный фотометр. В 1981 -1982 гг. предполагалось запустить разработанный ЕСА спутник «ЭКСОСАТ» для продолжения начатого в 1979 г. спутником «ХЭАО-3» поиска источников рентгеновского излучения, закрытых от нас Луной, а также поиска нейтронных звезд, пульсаров и черных дыр. Комплект усовершенствованного астрофизического оборудования, который предполагается использовать в середине 80-х годов, позволит расширить диапазон проводимых исследований, даст возможность изучить структуру звезд и галактик, эволюцию Вселенной, а также проверить различные космологические теории.
В 1984 г. с помощью МТКК «Спейс Шаттл» предполагается вывести на орбиту обсерваторию для регистрации гамма-излучения с целью поиска источников этого излучения в Галактике и за ее пределами. Наряду со вспышками гамма-излучения и другими нестационарными явлениями будет регистрироваться радиоизлучение галактик, пульсаров, квазаров и источников антивещества.
Полеты в космос за последние двадцать с лишним лет пробудили наш интерес к практически неизученной Вселенной. Господствовавшие до запуска первого спутника представления о Вселенной сейчас кажутся такими же устаревшими, как представления Птолемея по сравнению со взглядами Коперника. Будущие исследования расширят и углубят наши знания о Вселенной.
