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

— Прежде всего, можно проследить, как образуются, развиваются и перемещаются в атмосфере планеты об­ лачные массивы. Можно просматривать морские течения. Можно будет точно определять границы залегания снеж­ ного покрова и ледовых полей, температуру верхней кромки облаков и открытых участков земной поверх­ ности. В ближайшей перспективе, по данным измерений со спутников, возможно, удастся прослеживать зоны

•выпадения осадков и очаги грозовой деятельности, опре­ делять вертикальное распределение температуры, общее содержание и распределение водяного пара и озона по высоте в атмосфере.

Наблюдения со спутников могут дать нам целостную картину погоды над обширными территориями, которую невозможно получить с помощью сети метеостанций, самолетов и шаров-зондов.

Использование спутников для несения метеорологи­ ческой службы значительно приблизит нас к решению проблем надежного прогноза погоды.

ДЛЯ связи

Ультракоротковолновый диапазон давно обжит ра­ диотехникой, он же используется для передачи телеви­ зионных программ. Но у этих волн есть один недостаток. Они обеспечивают связь только в пределах прямой види­ мости. Поэтому для передачи УКВ на большие расстоя­ ния приходится строить радиорелейные линии с высо­ кими мачтами для ретрансляторов. Словом, та же систе­ ма, что и при передаче сигналов семафорами, только оформлена она на уровне XX века.

134

А если приемно-передающую станцию-ретранслятор установить не на высокой мачте, а повыше — на борту спутника? Тогда радиус ее действия резко возрастет. Спутник можно вывести на орбиту, лежащую в плоскости экватора, на высоте около 36 000 километров. Такая орбита замечательна тем, что спутник как бы повиснет над одной точкой земного шара (в действительности он будет делать оборот вокруг Земли ровно за сутки, но сама-то Земля тоже оборачивается вокруг оси за такое же время). Система из трех спутников, равномерно рас­ пределенных по подобной орбите, сможет обеспечить прием телевизионных передач отовсюду в любой точке земного шара, за исключением небольших областей около Северного и Южного полюсов.

С УРДОКАМЕРА

Английский физиолог Г. Уолтер провел такие опыты: он помещал испытуемых-добровольцев в камеру, где были максимально устранены все раздражители — зву­ ковые, световые, колебания температуры, даже руки испытуемых были защищены от осязательных раздраже­ ний. Выяснилось, что такое отстранение от внешнего мира очень тяжело переносится-нервной системой. У не­ которых появлялись нервные расстройства.

Дело в том— это уже установлено наукой,— что для нормальной психической деятельности, для нормальной работы мозга человека совершенно необходим неболь­ шой, но постоянный приток раздражений из окружаю­ щего мира. Даже звуковой фон (а на Земле мы постоян­ но живем в мире звуков) необходим для нормальной ра­ боты нервных клеток,

13$

Естественно, возникает вопрос: как будет чувствовать себя будущий космонавт, изолированный в космическом корабле от привычного ему мира, когда вокруг лишь безмолвная чернота, усеянная немигающими звездами, теснота кабины, когда потеряно представление о времени — нет смены дня и ночи? Сумеет ли человек надолго преодолеть ощущение полной изоляции и одиночества? Не сдадут ли нервы, а это значит — сумеет ли он при­ нимать быстрые и точные решения?

Чтобы ответить на эти вопросы, врачи подвергают будущего космонавта испытанию в сурдокамере.

Небольшая с герметически закрывающейся дверью

сигналов извне. Но он передает сведения о себе, о темпе* ратуре, влаасности воздуха камеры. Специальной свето­ вой сигнализацией он сообщает наблюдающим за ним врачам о своем распорядке дня: проснулся, начинает есть, ведет записи и т. д. Но сам испытуемый даже не знает, доходят ли его сигналы по назначению.

В камере размещены приборы, аппаратура. С их по­ мощью испытывается способность космонавта к быстрой реакции, проверяется степень,утомления столь необыч­ ными условиями. Биотоки мозга испытуемого (их улав­ ливают прикрепленные к коже головы электроды) «рас­ сказывают» врачам-экспериментаторам о самочувствии и реакциях его организма.

Установлено, что люди с наиболее крепким складом нервной системы менее уязвимы в этом отношении, они легче привыкают к необычной обстановке, тем более что будущий космонавт не будет лишен на космическом ко­ рабле основного для человека—деятельности. На него лягут многие обязанности — вести наблюдения, записы­ вать их и показания приборов, поддерживать связь с Землей.

136

ЕЛЕСКОП

В одну из ночей 1609 года профессор Падуанского университета Галилео Галилей направил на небо изго­ товленную им «увеличительную» трубу. Последствия наблюдений Галилея имели громадное значение для всей науки. Труба, явившаяся первым телескопом, от­ крыла великому ученому, что на Луне есть горы, что Солнце покрыто пятнами, что Венера, подобно соседке Земли, имеет фазы, что, наконец, вокруг Юпитера вра­ щаются четыре спутника.

С тех пор астрономия сделала гигантские шаги впе­ ред и переоценить роль телескопа в этом движении про­ сто нельзя. Телескоп ■— и поныне основной инструмент астрономических наблюдений, позволяющий изучать небесные тела, не видимые простым глазом. Важнейшее свойство телескопа — собирать и концентрировать не­ обычайно слабые световые потоки, идущие от звезд и планет. Другая способность телескопа — увеличивать или «приближать» к нам рассматриваемые светила в сотни и тысячи раз.

Телескопы, которыми пользуются астрономы, делятся на два типа — рефракторы, состоящие из набора стек­ лянных линз, и рефлекторы, основной частью которых служит вогнутое зеркало.

«Дальнобойность» телескопа и качество получаемых изображений растет с увеличением диаметра его линз или зеркал. Самый большой рефрактор имеет объектив диаметром в 107 сантиметров. Рефлекторы, получившие

138

за последние 60—70 лет большое распространение, да­ леко обогнали в этом отношении линзовые телескопы. Крупнейший из рефлекторов имеет зеркало диаметром

впять метров.

В1941 году советский ученый Д. Д. Максутов изо­ брел новый тип телескопа — менисковый телескоп, соединяющий в себе достоинства рефракторов и рефлек­ торов, но свободный от многих их недостатков. С по­

мощью подобных телескопов получены непревзойден­ ные фотографии далеких волокнистых туманностей.

За время своей истории телескопы «обросли» мно­ жеством различных дополнительных приборов, которые позволяют более детально анализировать свет, прихо­ дящий от небесных тел, и тем самым полнее раскрывать их природу. Важнейшие из этих приборов — фотока­ мера, фиксирующая очень слабые звезды и туманности

испектроскоп.

Спомощью современных телескопов можно наблю­ дать миллионы звезд, входящие в нашу Галактику, а за ее пределами обнаруживать миллионы других галактик.

ЗАЩИТА

Вот как рассказывал Андриян Николаев о спуске космического корабля «Восток-4». «Самый илтересный момент— когда начинает гореть обмазка. Сперва дымок (в иллюминатор все видно), потом пламя — красное, оранжевое, желтое, зеленое...»

Незаурядное мужество нужно иметь для того, чтобы так вот наблюдать в иллюминатор космы огня, окутав­ шего корабль, идущий на снижение. Но космонавт твер­ до знал, что тепловая защита корабля многократно про­ верена. Поэтому он говорил себе: «Спокойно, пускай

139

горит. Идет нормальный спуск». Так оно и было. И хотя за бортом бушевал огонь, температура в кабине остава­ лась нормальной.

Как же удалось воздвигнуть плотину на пути чудо­ вищно громадных потоков тепла, вливающихся в голов­ ную часть корабля при движении его в плотных слоях атмосферы?

Эта плотина делается двойной. Первая «линия обо­ роты» рассеивает тепло на подступах к поверхности ко­ рабля. Головная его часть делается затупленной. Перед телом такой формы прн больших скоростях образуется сильная ударная волна пелена сжатого раскаленного воздуха. Она расходится далеко в стороны от корабля, унося с собой тепло.

А как же быть с потоками тепла, которые прорывают­ ся сквозь фронт ударной волны?

Известно, что на испарение такой жидкости, как, ска­ жем, вода, надо затрачивать много тепла — в пять с лишним раз больше, чем на то, чтобы довести ее до ки­ пения. Эту особенность жидкостей можно использовать в системах испарительного охлаждения. Сквозь пористый материал непрерывно продавливается вода. Онавысту­ пает на поверхности, как пот, мелкими капельками и испаряется, поглощая тепло, не пропуская его внутрь.

Испарять можно не только жидкости, но и твердые вещества. И что особенно важно, при сублимации (таг? называется переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное) поглощается гораздо больше теп­ ла, чем при испарении воды. \ это значит, что вторая «линия обороны» будет мощнее, она сможет выдержать

140

не надежный «тепловой щит». Правда, он будет не только постепенно испаряться, но и обгорать: ведь его поверхность нагреется в плотных слоях атмосферы на много тысяч градусов. Но корабль проходит через эти слои сравнительно быстро, и тепловые потоки не успе­ вают сглодать плотину, поставленную на их пути. Она выйдет победителем в жарком единоборстве с пламенем.

Проблема тепловой защиты блестяще решена созда­ телями советских космических кораблей. Это подтвер­ ждают все наши космонавты.

ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЕ

В жаркий летний день мы стремимся забраться куданибудь в тень. Там прохладней. Если сравнить показания двух термометров, один из которых установлен на солн­ цепеке, а другой — в тени, то мы увидим, что они отли­ чаются на 10—20 градусов. Это привычно для нас, и ни­ кого такая разница не удивляет.

Аможет ли быть так, что температура на освещенной

изатененной сторонах предмета разнится; скажем, на 200 градусов? Вполне. Именно такие условия создаются на поверхности тела, летящего по околоземной орбите' на высоте 300—400 километров. Там нет воздуха, беспре­

рывное движение которого смягчает резкие изменения температуры в земных условиях, там нет никаких по­ верхностей, от которых лучистые потоки солнечного теп­ ла могли бы многократно отразиться и уравнять темпе­ ратуру поверхности тела со всех сторон. Поэтому-то, если не принять специальные меры, на солнечной сторо­ не температура поверхности искусственного спутника будет такова, что на ней можно буквально кипятить во­ ду, а на теневой — моментально ее замораживать.

Из этого примера видно, насколько своеобразны условия в космическом пространстве.

Но ведь в космическом корабле, на борту которого находится космонавт, нужно все время поддерживать «комфортную» температуру — такую, к какой человек привык на Земле. Как же это делается?

В пути на орбите космический корабль снаружи обо­ гревается двумя «печками». Одна — Солнце. За преде­ лами атмосферы поток его лучистой энергии равен 1200 больших калорий в час на квадратный метр. Иначе гово­ ря, если на противень площадью в 1 квадратный метр на­ лить 12 литров воды (это больше, чем ведро), то ее за час можно довести до кипения солнечным теплом. При­ мер этот не очень строг, но из него, по крайней мере, можно представить, как палило бы солнце, если бы Зем­ лю не защищала атмосфера. Другая «печка» — Земля. Она отражает в мировое пространство примерно 40 про­ центов энергии Солнца, а кроме того, наша планета и сама излучает тепло (но этот нагрев, конечно, неизмери­ мо слабее солнечного). Изнутри космический корабль тоже «отапливается». Тепло выделяют тело космонавта и различная электронная аппаратура.

Оболочку космического корабля толстой не сделаешь. Каждый килограмм веса здесь на строгом счету. Как же защититься от потоков тепла, посылаемых Солнцем? Эту задачу можно решить довольно просто. Подставьте в летний день зеркало под солнечные лучи. Оно практи­ чески не нагреется, хотя ободок его оправы может стать даже горячим. В чем дело? Зеркало очень хорошо отражает все лучи, попадающие на него. И поверхность оболочки космического корабля можно обработать так, ■что она будет отражать нужную долю лучистых тепло­ вых потоков. Доля эта должна быть такой, чтобы коли­ чество тепла, проникающего в кабину космического ко­ рабля извне и выделяющегося внутри самой кабины,

142

уравновешивалось е потерями тепла за счет излучения при температуре воздуха в корабле около 15—20 гра­ дусов.

Но ведь Солнце «отапливает» космический корабль, во-первых, не всегда одинаково. Во время полета над ночной стороной Земли оно «выключается». Во-вторых, Солнце обогревает корабль лишь с одной стороны. Зна­ чит, тепловой баланс, если выражаться языком бухгал­ теров и ученых, не есть что-то застывшее. Статья прихо­ да в этом балансе изменчива. Как же быть с равнове­ сием температуры внутри корабля?

Выход здесь тоже найден. На поверхности оболочки третьего спутника были смонтированы жалюзи. В прин­ ципе они такие же, какие устанавливаются в окнах. Только их ребрышки могут автоматически поворачивать­ ся: они то плашмя прилегают к поверхности оболочки, то поворачиваются к ней ребром. При этом излучатель­ ная способность поверхности изменяется. А следователь­ но, изменяется и количество тепловой энергии, которую корабль излучает в окружающее пространство. Вошел он в тень Земли — ребра жалюзи прижались к оболочке. Она стала меньше рассеивать тепло. Вышел корабль на­ встречу Солнцу — снова ребра встали торчком и откры­ ли блестящую светлую поверхность оболочки. Она стала отражать почти все тепло, посылаемое светилом.

Это только наружные устройства системы терморегу­ лирования. Внутри корабля тоже приходится принимать меры для поддержания постоянной температуры. Дело в том, что условия невесомости накладывают свой отпе­ чаток и здесь. На Земле слои холодного и теплого возду­ ха все время перемешиваются под действием сил тяже­ сти. Удельный вес теплого воздуха меньше, и он все вре­ мя как бы всплывает вверх, а на смену ему приходят слои холодного воздуха. А в условиях полета по орбите этого нет. Нагретый воздух так и будет окутывать непо­