Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ИС)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 46 страниц)
Искусственные спутники Луны
Иску'сственные Спу'тники Луны' (ИСЛ), космические летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Луны; движение ИСЛ определяется главным образом притяжением Луны. Первый ИСЛ – советская автоматическая станция «Луна-10», запущенная 31 марта 1966. При запусках ИСЛ последнюю ступень ракеты-носителя сначала выводят на орбиту спутника Земли, а затем дополнительным включением реактивного двигателя её переводят на орбиту полёта к Луне. Скорость космического аппарата при старте с околоземной орбиты несколько меньше параболической (см. Космические скорости); она соответствует очень вытянутому эллипсу с апогеем, достигающим орбиты Луны или лежащим за её пределами. Наименьшая возможная скорость при старте с орбиты на высоте 200 км над поверхностью Земли около 10,92 км/сек (параболическая скорость на этой высоте равна 11,015 км/сек); время полёта до ближайшей окрестности Луны в этом случае – около 4,74 сут. При стартовых скоростях 10,93 и 10,96 км/сек полёт продолжается около 3,5 и 2,6 сут соответственно. На расстоянии около 66000 км от центра Луны космический аппарат входит в сферу действия тяготения Луны. В случае облётных траекторий селеноцентрическая (относительно Луны) скорость космического аппарата на границе этой сферы не меньше 0,8 км/сек, что существенно превышает параболическую скорость для Луны на этом расстоянии (0,38 км/сек). При этих условиях космический аппарат в случае пассивного (неуправляемого) движения огибает Луну, двигаясь относительно неё по гиперболе, а затем покидает сферу действия Луны и возвращается к Земле. Для того чтобы космический аппарат перешёл на орбиту спутника Луны, включают на короткое время по команде с Земли бортовой реактивный двигатель, сообщающий ему тормозящий импульс (см. рис.).
Орбита ИСЛ аналогична орбитам спутников всех планет и в первом приближении представляет собой эллипс с фокусом в центре Луны. Наиболее близкая к центру Луны точка орбиты называется периселением, а наиболее далёкая – апоселением. Селеноцентрическая скорость vk движения ИСЛ по круговой орбите радиуса r и период Т его обращения по орбите со средним расстоянием r от центра Луны определяются по формулам:
где R– радиус Луны (1738 км). Селеноцентрическая параболическая скорость на расстоянии r от центра Луны равна 
Значительные возмущения в движении невысоких (несколько сот км над поверхностью Луны) ИСЛ вызываются главным образом нецентральностью поля тяготения Луны, обусловленной сложной формой Луны и неравномерным распределением вещества внутри неё; менее существенные возмущения – гравитационным влиянием Земли и Солнца. Основным следствием возмущений являются почти периодические изменения формы орбиты, а вместе с тем и высот периселения и апоселения, причём периселений постепенно снижается и ИСЛ падает на Луну.
Первый ИСЛ – советская автоматическая станция «Луна-10» – при выходе на траекторию к Луне имел скорость 10,87 км/сек (на высоте около 270 км над Землёй). Через 3,5 сут станция, огибая Луну, проходила на минимальном расстоянии около 1000 км от её поверхности и имела в это время селеноцентрическую скорость около 2,1 км/сек. Включением тормозного двигателя скорость была уменьшена до 1,25 км/сек ,и станция перешла на орбиту вокруг Луны с высотой апоселения 1017 км и периселения 350 км. Наклон орбиты составлял 71°54¢ к экватору Луны. Активный период существования «Луны-10», в течение которого со станции передавалась информация о показаниях бортовых приборов и проводились траекторные измерения, продолжался с 3 апреля до 30 мая 1966. За это время ИСЛ совершил 460 оборотов вокруг Луны; вследствие возмущения периселений поднялся до высоты 378,7 км, а апоселений опустился до высоты 985,3 км. При этом возмущения, обусловленные нецентральностью поля тяготения Луны, превышали возмущения из-за притяжения Земли в 5—6 раз, а последние превышали солнечные в 180 раз. Теоретические расчёты показали, что через 6,5 мес периселений должен был достигнуть расстояния 2150 км от центра Луны, а затем начать спускаться так, что падение «Луны-10» на Луну должно было произойти через 2,5 года.
Всего в 1966—69 было запущено 5 советских (серии «Луна») и 5 американских (серии «Лунар орбитер») ИСЛ. Целями запусков были: а) непосредственные исследования свойств поверхности Луны и окололунного пространства с помощью бортовой научной аппаратуры, а также фотографирование поверхности Луны; б) изучение поля тяготения Луны, а также особенностей формы и внутреннего строения Луны, от которых это поле зависит, уточнение массы Луны на основе траекторных измерений и анализа возмущений в движении ИСЛ. Так, на ИСЛ «Луна-10» были установлены спектрометры для исследования гамма-излучения и инфракрасного излучения поверхностных лунных пород, прибор для регистрации потоков заряженных частиц, идущих от Солнца, и космического излучения, регистратор метеорных частиц в окололунном пространстве, прибор для обнаружения магнитного поля Луны; на ИСЛ «Луна-11», кроме того, – радиоастрономическая аппаратура для исследования длинноволнового космического радиоизлучения; на борту ИСЛ «Луна-12» дополнительно – фототелевизионная аппаратура, с помощью которой были получены и переданы на Землю крупномасштабные изображения участков лунной поверхности (наименьшие детали достигали 15—20 м в поперечнике). Предварительный анализ возмущений в движении ИСЛ показал, что либо Луна имеет грушевидную форму с вытянутостью на обратной стороне, либо плотность вещества внутри Луны больше на её обратной стороне (ранее считалось, что Луна, имея грушевидную форму, вытянута, наоборот, к Земле). ИСЛ «Лунар орбитер» использовались главным образом для фотографирования лунной поверхности, в частности с целью выбора мест, удобных для посадки кораблей «Аполлон». Анализ возмущений этих спутников позволил также установить существование на Луне участков с весьма значительной концентрацией масс под поверхностью (получивших название «масконов» – сокращение от mass concentration), влияние которых приводило к дополнительным колебаниям высоты периселения порядка 5—10 км.
В целях получения разносторонней информации о различных областях окололунного пространства и лунной поверхности запуск ИСЛ производится на различные орбиты, отличающиеся друг от друга высотами периселения и апоселения, а также наклоном. В некоторых случаях с помощью бортовых двигательных установок осуществляется маневрирование ИСЛ. На орбиты ИСЛ выводятся первоначально также космические аппараты, предназначенные для мягкой посадки на Луну; их называют орбитами ожидания. Так, советский космический аппарат «Луна-16» был выведен сначала (17 сентября 1969) на селеноцентрическую круговую орбиту с высотой около 110 км; затем в течение 3 сут после двух манёвров переведён на эллиптическую орбиту с высотой периселения 15 км и апоселения 106 км, после этого был осуществлен перевод его на траекторию снижения и посадки. Космический аппарат, движущийся по орбите ИСЛ, может быть переведён с помощью ускоряющего импульса также на траекторию возвращения к Земле. Американские космические корабли «Аполлон-11», «Аполлон-12», «Аполлон-14» при обратном перелёте с Луны на Землю выводились сначала на орбиты ожидания вокруг Луны, после чего переводились на траектории возвращения. См. также Искусственные спутники Земли, Космические зонды, Орбиты искусственных космических объектов.
Ю. А. Рябов.
Схема перехода космического аппарата на орбиту спутника Луны: V – скорость космического аппарата в ближайшей к Луне точке селеноцентрической гиперболической орбиты (1); ( V – тормозящий импульс; v – скорость космического аппарата после торможения, в результате чего он переходит на орбиту (2) спутника Луны; (3) – сфера действия тяготения Луны.
Искусственные спутники Марса
Иску'сственные спу'тникиМа'рса (ИСМ), космические летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Марса; движение ИСМ определяется главным образом притяжением Марса. В 1971 с Земли в сторону Марса в период их великого противостояния были запущены два советских космических зонда (автоматические межпланетные станции) «Марс-2» (запущен 19 мая) и «Марс-3» (28 мая) и американский космический зонд «Маринер-9» (31 мая), которые, преодолев расстояние около 470 млн. км, стали первыми ИСМ (соответственно 27 ноября, 2 декабря и 14 ноября) (см. «Марс», «Маринер»).
Для обеспечения перехода с межпланетной траектории полёта на орбиту ИСМ на космических зондах имелись: автономная система астронавигации, определяющая с высокой точностью положение станции относительно Марса и выполняющая её ориентацию; бортовая цифровая вычислительная машина, рассчитывающая по результатам измерений момент времени, величину и направление необходимого корректирующего импульса; тормозная двигательная установка, реализующая заключительную припланетную коррекцию. Проведение подобной коррекции только по результатам наземных траекторных измерений не обеспечило бы необходимую точность выведения ИСМ.
Цель запуска первых ИСМ – научные исследования космического пространства в окрестностях Марса, его атмосферы и поверхности. Так как «Марс-2», «Марс-3» и «Маринер-9» были выведены на существенно различные эллиптические орбиты ИСМ (периоды обращения 18 ч, 11,5 сут, 12 ч, минимальные удаления от поверхности планеты 1380 км, 1500 км, 1380 км), выполненные на них научные исследования дополняют друг друга. На советских ИСМ «Марс-2» и «Марс-3» проводились исследования характера обтекания планеты солнечным ветром и его взаимодействия с ионосферой Марса, спектров заряженных частиц и вариаций магнитного поля, ионосферы и атмосферы, распределения температуры по поверхности, рельефа, количества паров воды в атмосфере, отражательной способности поверхности, радиояркостной температуры поверхности, её диэлектрической проницаемости и температуры подповерхностного слоя на глубине 30—50 см, плотности верхней атмосферы, содержания атомарного кислорода, водорода и аргона в атмосфере. Выполнялось фотографирование Марса фототелевизионными камерами. На ИСМ «Марс-3» проводился совместный советско-французский эксперимент «Стерео» по изучению радиоизлучения Солнца. Основная часть программы ИСМ «Маринер-9» – телевизионная съёмка 70% поверхности Марса с целью картографирования.
В. В. Киселёв.
Искусственные спутники Солнца
Иску'сственные спу'тникиСо'лнца (ИСС), искусственные планеты, космические летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Солнца; движение ИСС, как и движение всех планет Солнечной системы, определяется главным образом притяжением Солнца.
Созданные до 1971 ИСС не имеют самостоятельного научного значения и являются как бы побочным результатом запусков космических аппаратов к Луне или к планетам. При таких запусках космическому аппарату в конце активного участка траектории движения ракеты-носителя или (если он был предварительно выведен на орбиту спутника Земли) на орбите сообщается скорость, несколько превышающая вторую космическую скорость. После этого космический аппарат движется по отрезку гиперболической орбиты относительно Земли и покидает её сферу действия тяготения, выходя на орбиту вокруг Солнца (если не попадает в Луну, как это имело место, например, при запуске 12 сентября 1959 советской автоматической станции «Луна-2»). Далее возможны следующие варианты: 1) космический аппарат не сближается с какой-либо планетой, тогда его орбита близка к эллиптической и напоминает орбиты малых планет; отклонения от эллиптических орбит обусловлены притяжением Земли и других больших планет. Примером такого ИСС служит советская автоматическая станция «Луна-1», выведенная 2 января 1959 на гиперболическую орбиту относительно Земли, прошедшая 4 января 1959 вблизи Луны на расстоянии около 6 тыс. км и вышедшая на эллиптическую орбиту вокруг Солнца с расстояниями афелия и перигелия, равными 196,9 и 146,1 млн. км соответственно, и с периодом обращения 450 сут. 2) Траектория космического аппарата рассчитана так, что он пролетает вблизи какой-либо планеты; тогда до сближения с планетой космический аппарат движется по отрезку почти эллиптической орбиты. При сближении с планетой её притяжение переводит космический аппарат на другую почти эллиптическую орбиту вокруг Солнца, по которой он будет двигаться, если не произойдёт последующее сближение с другой или этой же планетой. Пример – американская автоматическая станция «Маринер-2», запущенная 27 августа 1962, прошедшая 14 декабря 1962 на расстоянии около 35 тыс. км от Венеры и вышедшая на планетную орбиту с расстояниями афелия и перигелия, равными 182,1 и 104,8 млн. км соответственно, и с периодом обращения 343 сут. 3) Траектория космического аппарата рассчитана так, что он достигает поверхности или плотных слоев атмосферы какой-либо планеты и прекращает своё существование. Пример – советская автоматическая станция «Венера-3», запущенная 16 ноября 1965 и достигшая 1 марта 1966 поверхности Венеры. См. также статьи Искусственные спутники Земли, Космические зонды, Космический летательный аппарат, Орбиты небесных тел, Орбиты искусственных космических объектов.
Ю. А. Рябов.
Искусственные языки
Иску'сственные языки', специальные языки в отличие от естественных языков конструируемые целенаправленно; применяются для выполнения отдельных функций естественного языка, в системах обработки информации и т. д. Различают информационные языки (см. Языки информационные) и международно-вспомогательные языки. Идея создания международного языка зародилась в 17—18 вв. в результате постепенного уменьшения международной роли латинского языка. Первоначально это были преимущественно проекты рационального языка, освобожденного от логических непоследовательностей живых языков и основанного на логической классификации понятий. Позднее появляются проекты по образцу и материалам живых языков. Первым таким проектом был волапюк, созданный в 1880 немецким языковедом И. Шлейером. Наиболее известным из И. я. стал эсперанто – единственный И. я., получивший широкое распространение и объединивший вокруг себя активных сторонников международного языка. На эсперанто существует значительная переводная и даже оригинальная художественная литература. Из поздних И. я. наиболее известны: окциденталь (интерлингва), созданный в 1922 Э. Валем (Эстония), новиаль – в 1928 О. Есперсеном (Дания), интерлингва, созданный – а) итальянским математиком Дж. Пеано в 1908; б)«Международной ассоциацией вспомогательного языка» в Нью-Йорке под руководством А. Гоуда в 1950.
По своей структуре проекты международного И. я. могут быть разделены на следующие группы: 1) априорные языки – на основе логических или эмпирических классификаций понятий (ро, сольресоль), 2) смешанные языки – частично на основе слов, заимствованных из различных языков, частично на основе искусственно придуманных слов (волапюк), 3) языки, построенные преимущественно на основе интернациональной лексики (эсперанто, идо, интерлингва и др.).
Е. А. Бокарев.
Искусственный горизонт
Иску'сственный горизо'нт, плоская горизонтально расположенная зеркальная поверхность, используемая при астрономических наблюдениях; обычно – чаша с ртутью, реже – хорошо отполированное плоское стекло. И. г. обычно устанавливается на массивном фундаменте. Применяется при наблюдениях с помощью меридианных инструментов для определения точки надира, коллимации и гнутия трубы под влиянием её веса и др.
Искусственный лёд
Иску'сственный лёд, лёд, получаемый при помощи холодильных установок; см. Льдопроизводство.
Искусственный отбор
Иску'сственный отбо'р, выбор наиболее ценных в хозяйственном отношении животных и растений какой-либо породы или сорта и использование их для дальнейшего разведения. Термин ввёл в 1859 Ч. Дарвин, создавший теорию И. о. и показавший, что это основной фактор, обусловивший возникновение и дальнейшую эволюцию культурных растений и домашних животных. Ч. Дарвин доказал происхождение каждой группы сортов или пород и видов культурных растений и домашних животных от одного или немногих видов диких предков. Так, все домашние голуби возникли от дикого скального голубя, все породы кур – от дикого банкивского петуха, все сорта капусты – от 2—3 близких диких форм. Доказательством развития породы или сорта под воздействием человека служит факт наибольшего изменения у них хозяйственно-ценных признаков. Различают И. о. бессознательный и методический. Понятие бессознательного И. о. ввёл Ч. Дарвин: уже первобытные скотоводы и земледельцы стремились сохранить наиболее ценные экземпляры животных и растений и получить от них потомство. Сохранение из поколения в поколение лучших животных обеспечивало воспроизводство стада, высев лучших семян надёжнее обеспечивал урожай. Отбором автоматически подхватывались и распространялись в породе или сорте все мутации, которые усиливали хозяйственно-важные свойства организмов или ослабляли вредные (с точки зрения человека) признаки. В то же время носители вредных для породы или сорта уклонений неизбежно устранялись в процессе элиминации (уничтожения) менее ценных особей.
Следовательно, бессознательный И. о. по механизму действия (сохранение более приспособленных форм) и по результату (приспособление организмов ко всему комплексу окружающих их условий, включая в данном случае и деятельность человека) близок к естественному отбору. Бессознательный И. о. в ряде случаев оказывается побочным результатом биотехнических мероприятий или генетических экспериментов. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 1963 в результате массового применения ядохимикатов среди насекомых – вредителей сельского хозяйства произошёл отбор на резистентность к действию ядов, и, помимо воли человека, 47 видов стали устойчивыми к ДДТ. Методический И. о. в Европе начали использовать во 2-й половине 18 в. в связи с интенсификацией сельского хозяйства. Он отличается от бессознательного целенаправленностью (выделяют особи по определённому признаку или их комплексу). Методический отбор – основной метод выведения сортов с.-х. растений и пород домашних животных. Применяют массовый и индивидуальный методический отбор. При массовом отборе выбраковываются все особи, не соответствующие принятому для породы или сорта стандарту. В результате, несмотря на постоянно идущий мутационный процесс, группа организмов, среди которых ведётся И. о., поддерживается на заданном хозяйственном уровне, однако совершенствование отбираемых признаков происходит обычно медленно. Более эффективен индивидуальный методический отбор, при котором каждая родительская форма оценивается не только по собственным качествам, но и по способности передавать их потомкам. Индивидуальный И. о., кроме выбора более ценных особей, т. е. собственно отбора, включает и подбор родительских пар, сопровождаемый в животноводстве оценкой производителей по потомству, при помощи которой осуществляется контроль генетических свойств родителей.
Большинство новых мутаций рецессивно, поэтому наиболее эффективным методом быстрого закрепления у потомков ценных свойств родителей является инбридинг– подбор и скрещивание производителей, состоящих в близком родстве. Этим обеспечивается также гомозиготность генов, определяющих признаки, по которым ведётся отбор. Однако при инбридинге в гомозиготное состояние неизбежно переходят и другие рецессивные аллели, что приводит к проявлению в фенотипе нежелательных признаков; кроме того, высокая гомозиготность уменьшает генотипическое разнообразие и приближает генетическое состояние пород и сортов к состоянию чистой линии. Тем самым снижается эффективность отбора. Для устранения вредных последствий инбридинга применяется аутбридинг– неродственное скрещивание, при помощи которого повышается гетерозиготность организмов по рецессивным аллелям. Поскольку при индивидуальном методическом И. о. в каждом поколении отбираются лучшие организмы, стойко передающие свои качества потомкам, признаки, по которым ведется отбор (на основе того же генетического механизма, что и при бессознательном отборе), усиливаются, но процесс идет гораздо быстрее. Так, В. С. Пустовойт с 1940 по 1963 за 23 поколения повысил масличность семян подсолнечника почти на 20%. Идущее на основе отбора преимущественное развитие того или иного признака через коррелятивную изменчивость связано с другими признаками организма. Как правило, чем сильнее порода (сорт) преобразуется и лучше приспосабливается к потребностям человека, тем хуже оказывается её приспособленность к окружающей среде. Поэтому необходимо при помощи биотехнических мероприятий создавать для домашних животных и культурных растений искусственную среду обитания, обеспечивая оптимальное развитие организмов, что способствует наиболее полному выражению генетически обусловленных свойств породы (сорта) в фенотипе и повышает эффективность И. о. См. также Селекция, Отбор в растениеводстве, Отбор в животноводстве.
Лит.: Дарвин Ч., Соч., т. 3—4, М.—Л., 1939—1951; Лобашев М. Е., Ватти К. В., Тихомирова М. М., Генетика с основами селекции Л. 1970; Уильямс У., Генетические основы и селекция растений, пер. с англ., М., 1968.
А. С. Северцов.
