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

беспорядочное вращение становилось серьезной поме­ хой. И уж конечно такое кувыркание надо было исклю­ чить, готовя космический корабль к полету человека.

Конструкторами руководило не только стремление облегчить условия полета для космонавта, хотя и это, конечно, очень важно.

Если бы система ориентации, установленная на борту автоматической межпланетной станции, не удерживала ее в определенном положении «а протяжении 40 минут, пока шла съемка лунной поверхности, наверное, и этот эксперимент окончился бы неудачей. Еще более важна система ориентации.для космических кораблей, возвра­ щающихся из полета по орбите на Землю. Ведь, прежде чем начать спуск, надо развернуть корабль соплами тор­ мозных двигателей вперед и очень точно удерживать его в нужном направлении, так как малейшая ошибка мно­ гократно возрастает при снижении. Скажем для приме­ ра, что погрешность в одну шестидесятую долю градуса при ориентации корабля по отношению к Земле приво­ дит к отклонению точки приземления «а 50—60 кило­ метров.

Как устроена система ориентации? Маяками для космических кора'блей могут служить Солнце, Земля или звезды.

Чувствительные приемники световых лучей, распре­ деленные по поверхности космического корабля, улавли­ вают сеет ориентира и посылают сигналы в блок элек­ тронной аппаратуры. Там эти сигналы преобразуются в команды на включение небольших реактивных двигате­ лей, разворачивающих корпус космического корабля в нужном направлении.

Кроме автоматической системы ориентации, на ко­ раблях «Восток», как известно, была предусмотрена воз­ можность .разворачивать корабль с помощью ручного управления.

123

ОЛНЕЧНАЯ

БАТАРЕЯ

В конце прошлого века русский физик А. Г. Столе­ тов во время одного из своих опытов открыл новое явле­ ние, которое получило название фотоэффекта. Смысл опыта состоял в том, что в электрическую цепь были включены металлическая пластинка и такая же сетка, стоящие друг против друга. Воздушный промежуток раз­ рывал цепь, и ток по ней не шел. Когда на пластинку падал свет, то в цепи появлялся ток. Он был тем силь­ нее, чем сильнее была освещена пластинка.

На этом явлении основано действие многочисленных приборов, которыми мы сегодня широко пользуемся. Передающие аппараты телевидения, фотоэлементы, зна­ комые, например, по автоматам, пропускающим пасса­ жиров метро, и множество различных приборов, приме­ няющихся в технике,— это устройства, в которых рабо­ тает световой луч.

Все эти приборы и устройства не служат для полу­ чения электрической энергии. В них действуют слабые токи, играющие роль побудителей для разного рода реле;

технике не удавалось создать фотоэлемент — генератор тока, эта идея долгие годы оставалась достоянием писа- телей-фантастов и популяризаторов науки, которые ри­ совали заманчивые .картины, например, пустыни, за­ стланные многогектарными пластинами, дающими столь­ ко энергии, сколько можно получить от мощнейших элек­ тростанций. В принципе они были правы: на каждый квадратный метр земной поверхности Солнце посылает со своими лучами примерно один киловатт мощности.

124

Долгим оказался путь от общей идеи до действую­ щей солнечной батареи. И как многие важнейшие про­ блемы, стоявшие перед наукой и техникой многие годы, она была решена, когда понадобилось мобилизовать все силы, знания для завоевания космоса.

Почему фотоэлементы-генераторы понадобились тех­ нике для завоевания космоса? Аппаратура, установлен­ ная на спутниках и межпланетных автоматических стан­ циях, должна получать энергию. Но откуда? Простей­ ший, казалось бы, путь — использовать химические или аккумуляторные батареи. На первых спутниках они и были установлены. Но и тот и другой источники тока имеют сравнительно короткое время действия. Химиче­ ские батареи выходят из строя окончательно, а аккуму­ ляторы в космосе нечем подзаряжать.

На третьем советском спутнике, который предназна­ чался для длительной работы, а затем на других косми­ ческих лабораториях были установлены солнечные батарей.

Такая батарея составлена из большого числа тонких полупроводниковых пластинок, вырезанных из сверхчи­ стого кремния. Специальная обработка поверхности этих пластинок сообщает им способность создавать разность электрических потенциалов при освещении одной из сторон.

Из таких пластинок собраны батареи фотоэлемен­ тов-генераторов, которые и питают энергией приборы космической лаборатории.

Получаемый от солнечной батареи постоянный ток может быть преобразован в переменный ток нужного на­ пряжения. Для этого космический корабль снабжен спе­ циальными преобразователями. Необходима и так назы­ ваемая буферная аккумуляторная батарея. Она заря­ жается, когда корабль освещен Солнцем, и питает аппа­ ратуру, когда спутник проходит в тени Земли.

125

ОЛНЕЧНАЯ

СИСТЕМА

Так называется Солнце и вращающиеся вокруг него под действием солнечного притяжения планеты с их спут­ никами, кометы, метеорные тела.

Планеты, а их всего девять — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон,— самые значительные по массе после Солнца тела нашей Солнечной системы. И тем не менее масса всех планет даже в сумме своей составляет всего одну семьсотпятидесятую часть массы Солнца.

Между орбитами Марса и Юпитера расположена об­ ласть так называемых малых планет— астероидов. Сей­ час их открыто около 1600.

Все планеты движутся вокруг Солнца по эллиптиче­ ским орбитам. Вокруг большинства планет обращаются их спутники.

В свою очередь, вся Солнечная система обращается около центра нашей звездной системы — Галактики. Время этого обращения, его можно назвать космическим годом, приблизительно равно 200 миллионам земных лет.

Станция

на ОРБИТЕ

Первыми достигли больших высот ракеты. Их при­ боры в короткие мгновения пребывания ракеты на той или иной высоте собирали сведения о почти неведомой науке природе верхних слоев атмосферы. Как ни велико было значение сведений, добытых ракетами, все-таки уче­ ные правы, сравнивая подобные исследования с «иголоч­

126

ными уколами». Кратковременность пребывания ракеты в слоях верхней атмосферы не позволяла проследить изменения, которые претерпевают со временем те или иные характеристики околоземного пространства.

Только спутники Земли явились надежными и обстоя­ тельными информаторами ученых о всем том, что про­ исходит в верхних слоях атмосферы. Первой космической лабораторией, оснащенной различными приборами для многостороннего исследования примыкающего к Земле пространства, явился третий советский спутник.

Полеты советских космонавтов определили один из важнейших путей исследования космоса при участии человека. Очевидно, что каждый новый полет человека в космос будет увеличивать исследовательскую «нагрузку» космонавта, а в будущем крупные спутники — орбиталь­ ные станции, имеющие на борту исследователей, прине­ сут нам всю полноту сведений о так называемом «ближ­ нем» космосе.

Но, видимо, еще до того, как мы полностью изучим природу межпланетного пространства в районах сравни­ тельно близких к нашей планете, на таких орбитальных станциях появятся астрономические приборы для иссле­ дований «дальнего» космоса. Отсутствие атмосферы прежде всего даст великолепные возможности для на­ блюдения и исследования далеких звезд, областей нашей Галактики, дальних островов Вселенной. Особое преиму­ щество таких станций — неограниченность веса кон­ струкций приборов, которые могут по частям доставлять­ ся с Земли и собираться в космосе.

в дальних космических полетах. Известно, что старт с Земли требует преодоления сил притяжения планеты, что требует ракет больших мощностей, немалой затраты топ­ лива. Причем эти трудности резко возрастают с ростом

127

веса космического корабля. Отправить в далекое путеше­ ствие корабль с пассажирами гораздо выгоднее с точки зрения энергетики со станции на орбите.

Путешествие распадается на две части. Вначале буду­ щий космический корабль по частям доставляется на станцию. Там его собирают, и со станции берет он старт

в свой основной маршрут. При этом, отправляясь в путь

сорбиты, корабль имеет скорость примерно около восьми километров в секунду, т. е. большую часть той скорости, которая ему нужна для полета в пределах Солнечной системы.

Уже сейчас существует множество проектов исполь­ зования орбитальных станций — обитаемых и автомати­

ческих— для несения различных служб, необходимых для решения «земных» практических задач. Что касается устройства самих таких станций, то существует множе­ ство проектов, общая черта которых — постепенная сбор­ ка таких станций из частей, доставляемых порознь с Земли.

Крупные станции —дело будущего. А использование спутников для целей науки — это уже явь наших дней.

Сп утн и ки

АСТРОНОМИЧЕСКИЕ

Атмосфера Земли мешает астрономам. Она рассти­ лает зыбкую пелену перед жерлами телескопов, затруд­ няет наблюдения небесных тел.

А если телескопы вынести за пределы атмосферы с помощью спутников? Тогда астрономия сделает крупный шаг вперед. Значительно четче будут видны черты по­ верхности других планет, повысится точность спектро­ скопических измерений температуры поверхности звезд.

130

Ведь все знания об окружающей нас Вселенной мы до сих пор получали, заглядывая в космос через два срав­ нительно небольших окна в бесконечном диапазоне элек­ тромагнитных волн: окно видимого света и окно радио­ волн от 1,25 сантиметра до 30 метров. Все другие длины волн электромагнитных колебаний земная атмосфера не пропускает.

Между тем для понимания процессов, идущих, ска­ жем, в гигантском термоядерном реакторе Солнца, надо детально исследовать все виды его излучения: от жест­ кого рентгеновского до радиоизлучения с длиной волны, измеряемой многими сотнями метров.

Спутники незаменимы и для исследования космиче­ ских лучей. На Земле мы имеем дело лишь с так назы­ ваемыми вторичными частицами космических лучей, которые образовались в результате столкновений первич­

Земли.

Только аппаратура, вынесенная за пределы атмо­ сферы, может рассказать физикам всю правду о потока^ частиц космических лучей, разогнанных до колоссаль­ ных энергий загадочными ускорителями Вселенной, об их происхождении, о законах изменения мощности этих потоков.

ПУТНИКИ

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ

Наша Земля лишь приблизительно может называться шаром. Правда, при этом мы не очень грешим против истины. Расстояние между полюсами (по прямой) отли­ чается от расстояния между противоположными точками

экватора (по прямой) лишь на несколько десятков кило­ метров. Но науке нужна точность. Спутники Земли дают геодезистам возможность очень точно определить форму,

стве, кроме того, точка перигея постепенно переме­ щается вдоль орбиты. Измеряя эти изменения орбиты искусственного спутника Земли, можно с большой точностью определить действительную форму нашей пла­ неты.

Может показаться неожиданным, но спутники очень полезны для точного измерения расстояния между от­ даленными точками по поверхности Земли — скажем, разделенными океаном. Надо только одновременно из обоих пунктов засечь положение спутника, определить углы, под которыми он при этом наблюдался. А дальше решается сравнительно несложная задача по тригоно­ метрии, только не на плоскости, а на шаре.

Такие измерения нужны для составления новых точ­ ных карт, они смогут вынести окончательный приговор распространенной гипотезе о дрейфе материков по пла­ нете.

Изучение движения спутников позволяет определить не только форму Земли, но и распределение масс в ее недрах. Это важно для геофизики и геологии.,

Спутни ки

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ

Всемирная служба погоды — это многие тысячи ме­ теостанций, большая армия людей. В дождь и снег, днем и ночью ведут они свои наблюдения. Шарп-зонды, само­

132

леты и ракеты уносят на десятки и сотни километров вверх приборы, которые собирают сведения для службы погоды. И все-таки мы часто сталкиваемся с несовер­ шенством метеорологических прогнозов.

Чем это объяснить?

Во-первых, сеть метеорологических станций покры­ вает не более одной пятой части поверхности нашей пла­ неты. Необозримые просторы океанов, пустыни, трудно­ доступные горные районы, джунгли тропиков и гигант­ ская ледяная шапка Антарктиды — 80 процентов.земной поверхности — по существу остаются вне постоянного наблюдения метеорологов. Да и в обжитых районах Земли сеть метеостанций далеко не так густа, как это было бы нужно. В результате многие существенные ме­ теорологические явления проскакивают незамеченными сквозь слишком крупные «ячейки метеорологической сети» А эти проблемы существенно искажают наши представления об истинном характере развития процес­ сов в атмосфере.

Во-вторых, для суждения о физике атмосферных про­ цессов нужно знать и верхние слои атмосферы. А метео­ рологи, как правило, имеют представление (довольно отрывочное, кстати сказать) лишь о том, что делается в самом нижнем слое толщиной в три-чётыре десятка километров.

Другое дело спутники. Опоясывая своими трассами земной шар, они смогут непрерывно передавать опера­ тивные сведения о развитии метеорологических процес­ сов над различными участками планеты, будут прцносить сведения о том, что делается на высотах, не доступных ни самолетам, ни шарам-зондам.

Какие метеорологические исследования можно прово­ дить с помощью спутников? Вот что говорит по этому по­ воду старший научный сотрудник Центрального инсти­ тута прогнозов И. Ветлов,

133