книги из ГПНТБ / Путешествие по космосу от А до Я [ответы на вопр. читателей]

вен'ио поверхностные изл|учения звезд, так как лучи, иду­ щие из их глубин, поглощаются вышележащими слоями звездного вещества. С этой большой задачей могут спра­ виться только телескопы, улавливающие частицы нейтрино, которые очень слабо взаимодействуют с остальными частицами. Это даст им возможность бес­ препятственно проникать через любое вещество. Таким образом, потоки нейтрино, полученные, например, от Солнца и звезд, расскажут нам о происходящих-там глубинных ядерных процессах.

Ра д и о т е л е с к о п

Основные устройства этого астрономического прибо­ ра знакомы каждому обладателю радиоприемника. Те­ лескоп, улавливающий радиоволны, приходящие от дале­ ких миров, имеет антенну и приемное устройство. Но антенна его приспособлена для улавливания очень сла­ бых радиосигналов, а приемник имеет высокую чув­ ствительность и способность очень точно, определять длины пойманных волн и отделять их от сильных помех, всегда существующих в эфире.

Надо сказать, что большие, а подчас и гигантские -сооружения, встречающиеся на фотографиях, под кото­ рыми стоит подпись «радиотелескоп», это не собствен­ но антенна, а «радиозеркала», собирающие чрезвычайно рассеянный поток электромагнитной энергии, доходящий к нам из глубин Вселенной. «Зеркало» концентрирует ее на антенне и увеличивает в сотни и тысячи раз мощ­ ность, получаемую ею.

Способность радиотелескопа различать на небосводе отдельные источники излучения 'Зависит от длины волны, которую он улавливает, и от размеров самого телескопа.

Вместе с тем, чем больше его размеры и чем -выше чув­ ствительность приемника, тем выше у него «дальнобой­ ность».

О чувствительности, достигнутой ныне, позволяет су­ дить такой пример: при радиолокации Венеры с Земли были направлены в сторону этой планеты мощные ра­ диосигналы. Они рассеивались по пути, и к Венере при­ шел поток энергии, очень сильно ослабленный путеше­ ствием за 45 миллионов километров. Отразилась и отпра­ вилась в обратный путь к Земле мощность, равная всего 15 ваттам. Электрические лампы такой мощности мы даже редко употребляем из-за их слабости. И тем не ме­ нее те ничтожнейшие по мощности радиоволны, которые, пройдя еще 45 миллионов километров от Венеры до Зем­ ли, достигли антенны, были ею уверенно пойманы. Хо­ рошо позволяет судить о том, насколько рассеянной оказалась энергия, пришедшая к антенне, подсчет, сде­ ланный известным советским радиоспециалистом чл$- ном-корреспондеитом Академии наук В. И. Сифоровым.

Если в Тихий океан вылить один стакан кипятку, а затем, перемешав всю массу океана, вновь зачерпнуть из него воду, то дополнительное тепло, которое появит­ ся в этом случае в стакане воды (разумеется, речь идет лишь о расчетном обнаружении этого тепла!), будет все же больше, чем энергия отраженного сигнала, принято­ го на Земле при радиолокации Венеры.

Первые конструкции радиотелескопов так же как и радиолокаторы, имели параболические,' в форме таре­ лок, антенны, точнее — «зеркала». Диаметр их достигал двух-трех, самое большее семи десятков метров. В погоне за «дальнобойностью» радиотелескопов ученые строят теперь подвижные зеркала, представляющие собой как бы ломоть, вырезанный из параболоида. Размер таких зеркал — сотни метров и даже километры. Техника по­

114

теля. Трубопроводы от турбонаеосного агрегата ведут нас в следующий отсек. Здесь двигатель ракеты: неожи­ данно небольшой по размерам, но развивающий в полете колоссальную мощность.

Но что это? Мы добрались уже до двигателя, а путе­ шествие по ракете еще далеко не закончено. Дело в том, что ракета, выводящая на орбиту искусственный спут­ ник Земли, многоступенчатая. Она состоит из несколь­ ких ступеней — ракет, поставленных одна на другую. Причем чем дальше вниз, тем больше топливные баки, тем мощнее двигатели.

В полете эти ступени работают последовательно. От земли гигантскую колонну отрывает стартовая ступень, На сравнительно небольшой высоте, в несколько десят­ ков километров, ее баки опустеют, двигатели смолкнут. В тот же момент сработают устройства, отделяющие ступень, которая выполнила свою долю труда, загремят двигатели следующей ступени, унося остаток ракеты дальше по траектории выхода на орбиту. И так ступень за ступенью передают эстафету друг другу, пока спут­ ник не выйдет на расчетную орбиту.

Зачем же нужно делать ракету многоступенчатой? Ведь чем больше звеньев в системе, тем больше вероят­ ность отказа какого-нибудь из них. Может быть, надо сделать побольше баки, поставить двигатели помощнее, и тогда достаточно будет одной ступени, чтобы разо­ гнать полезный груз до первой космической скорости, вывести его на орбиту спутника Земли?

Оказывается, возможности одноступенчатой ракеты далеко не беспредельны. И первым это понял К. Э. Циол­ ковский. Он вывел формулу, с помощью которой можно определить, какую скорость способна развить ракета. Если для простоты не учитывать ни сопротивление воз­ духа, ни действие сил земного тяготения, то, как уста­ новил Циолковский, эта скорость определяется ско-

116

ростыо истечения газов из сопла двигателя и отноше­ нием массы ракеты с пустыми баками к массе ракеты с полным запасом топлива. Чем выше скорость истечения газов, чем меньше величина отношения масс, тем боль­ ше скорость ракеты в конце активного участка полета. Вот эта-то формула Циолковского и сказала конструк­ торам: для достижения первой космической скорости одноступенчатая ракета не годится.

И в самом деле. Допустим, что газы из сопла двига­ теля вылетают со скоростью 3000 метров в секунду (это очень большая скорость, если иметь в виду современные ракетные топлива). Предположим также, что конструк­ ция ракет, баки, двигатель сделаны настолько легкими, что на их долго падает всего 10 процентов общего веса ракеты, подготовленной к старту, а остальные 90 процен­ тов приходятся на топливо. Это очень труднодостижи­ мая пропорция. Примерно таково соотношение весов ме­ талла и воды в простом ведре, налитом до краев. А ведь ракета, во-первых, должна быть гораздо прочнее ведра, а во-вторых, она же посложнее, чем цилиндр с доныш­ ком и дужкой.

Но даже если мы примем эти явно завышенные уело- ' вия задачи, то все равно окажется, что максимальная скорость нашей воображаемой ракеты будет равна при­ мерно 6900 метров в секунду. А ведь мы не учитывали потерь скорости на преодоление сил земного тяготения, сопротивление воздуха. Это «съест» по меньшей мере 1000 метров в секунду.

Выход был подсказан все тем же прозорливцем из Калуги — Циолковским. Он предложил идею составных, или, как мы говорим теперь, многоступенчатых ракет. В этом случае отношение массы ракеты в конце актив­ ного участка полета (это одна последняя, ступень) к мас­ се заправленной ракеты, стоящей на старте (все ступени вместе), совсем не велико.

118

планета, чем, следовательно, холоднее на ней, тем боль­ ше в ее атмосфере метана и меньше аммиака. Дело в том, что аммиак сжижается при температуре — 34 гра­ дуса, а при более низкой температуре он выморажи­ вается, превращаясь в белые кристаллики, похожие на снежинки. Как предполагают ученые, именно они, пла­ вая в атмосфере холодного Юпитера, образуют в ней облака и туманы. Но под действием солнечных лучей такие облака испаряются, потом образуются снова...

Именно этот процесс, видимо, и есть причина измен­ чивости полос и пятен, наблюдаемых на Юпитере. Но на

низкая плотность составляющего его вещества. Она мень­ ше единицы (0,7). Короче говоря, Сатурн плавал бы в воде, как резиновый мяч. Но, бесспорно, самой интерес­ ной особенностью Сатурна являются его кольца. Это уникальное в Солнечной системе образование, один лишь Сатурн имеет столь необычное «ожерелье». Его заметил еще Галилей, начав первые наблюдения в телескоп. Он увидел три кольца, вложенных одно в другое, которые расположены в плоскости экватора планеты. Ширина этих колец, по последним данным, превосходит 66 тысяч километров. В сравнении с этим толщина их кажется очень незначительной — не больше ста километров, а по другим данным — не больше десяти.

Как образовались кольца Сатурна? Каково их про­ шлое и будущее? До конца это не ясно, хотя суще­ ствуют и достаточно обоснованные и правдоподобные гипотезы.

Вполне определенно" то, что такого рода кольца не могут быть сплошным твердым телом. Это доказали своими теоретическими работами Софья Ковалевская и

121

английский ученый Максвелл. Различие в силах притя­ жения немедленно бы их раздробило.

Такие кольца должны состоять из мелких частиц, гу­ стым роем обращающихся вокруг Сатурна. Недавние исследования советского астронома М. С. Боброва гово­ рят, что их размеры от 10 сантиметров до 10 метров.

Иначе говоря, каждая такая частичка представляет собой спутник, который независимо обращается вокруг планеты. Это доказал русский астрофизик А. А. Белопольский.

Этих миниатюрных спутников так много, что они дви­ жутся вокруг Сатурна в несколько десятков рядов, стал­ киваясь друг с другом и дробясь. В этом процессе часть энергии переходит в тепло, которое рассеивается в ми­ ровом пространстве. Идет постепенное уменьшение об­ щей энергии движения частиц, в результате некоторые из них приближаются к Сатурну и наконец «тонут» в его плотной атмосфере. Ученые предполагают, что так когда-нибудь (а будет это через миллионы лет) погиб­ нут кольца Сатурна.

Си с т ем а о р и ен та ц и и

Каждый, кто когда-нибудь развлекался - бросанием

.камешков, знает, что в полете камешек кувыркается. Точно так же будет беспорядочно вращаться вокруг центра тяжести и космический летательный аппарат после отделения от последней ступени ракеты-носителя. И если на первых порах освоения космоса, когда мы за­ пускали первые искусственные спутники Земли, с этим еще можно было мириться, то" по мере усложнения за­ дач, которые ставились в космических экспериментах,

122