Текст книги "Наши космические пути"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 29 (всего у книги 32 страниц)

Вопрос: Почему ракета стартовала не с Земли, а со спутника?

Ответ: Разделение запуска на два этапа – качественно новый шаг в истории освоения космоса. И этот шаг, как многие другие на великом пути во Вселенную, тоже был подсказан Циолковским. Собственно говоря, мы начинаем «обживать» спутники, превращать их в промежуточные стартовые площадки – прообраз будущих космодромов. Для чего они нужны? Наиболее ответственная часть пути ракеты – «отрезок» от поверхности Земли до выхода из ощутимо плотных слоев атмосферы. Именно здесь существует множество помех, влияющих на точность полета. Они зависят от неоднородности различных слоев атмосферы, от изменений в плотности воздушных слоев и от ряда других причин. Все это может исказить траекторию полета, отклонить ракету от первоначально заданного направления. Куда надежнее отправиться в дальний рейс с орбиты спутника! Его движение идет на большой высоте, где помех несравненно меньше. Таким образом, мы как бы отбрасываем успевшие накопиться ошибки. Наблюдая за полетом спутника, ученые с высокой точностью определяют его положение на орбите, скорость, ее величину и направление. А затем по команде с Земли в заранее рассчитанное время с летящего вокруг нашей планеты «космодрома» взмывает ракета, которую человек направляет в любой район солнечной системы.

Вопрос: Уже сообщалось, что одной из задач полета в сторону Венеры является уточнение масштаба солнечной системы. Как будет произведена эта работа?

Ответ: По выражению одного из ученых, астрономия была до недавнего времени наукой, в которой господствовал принцип: «Смотри, но не дотрагивайся!» И в самом деле, все наши знания о Вселенной получены лишь в результате наблюдений и последующей их обработки. Так продолжалось до 4 октября 1957 года. С запуском первого советского искусственного спутника Земли астрономия начала превращаться в экспериментальную науку. Теперь мы можем ставить опыты по уточнению прежних измерений. Взять, к примеру, наши познания о расстояниях между планетами, исходящие из наблюдений, теорий и расчетов. Никто никогда не измерял непосредственно этих расстояний, а пользовался знанием тригонометрии и размеров Земли, которые принимались за единственно известную сторону треугольника. Между тем сейчас, когда мы выходим на широкие дороги космоса, для достижения конкретных целей нужны более точные знания. Вот почему предпринята проверка. Расчет полета в сторону Венеры основывается именно на таких непосредственно не измеренных расстояниях. Во время полета межпланетная станция каждые пять дней сообщает нам о своем «самочувствии» и местонахождении. По ее сигналам трасса проверяется и сравнивается с заданной. А когда космический пилигрим окажется в наибольшем приближении к Венере, мы сравним фактический полет с расчетным и проверим взятые нами исходные величины.

♦  РАДИОЛОКАЦИЯ ВЕНЕРЫ

В. КОТЕЛЬНИКОВ, академик, И. ШКЛОВСКИЙ, профессор

В СССР проведены радиолокационные наблюдения планеты Венера, давшие важные сведения как о самой планете, так и о солнечной системе в целом.

Наблюдения позволили уточнить размеры солнечной системы, впервые надежно оценить скорость вращения Венеры. Получены указания о наличии на поверхности этой планеты областей с различными коэффициентами отражения радиоволн.

Научное значение этих результатов весьма велико потому, что, хотя Венера является ближайшей к нам планетой солнечной системы (не считая некоторых малых планет, так называемых астероидов, которые иногда подходят к Земле на значительно более близкие расстояния, чем Венера), мы о ней очень мало знаем. И это, несмотря на то, что Венера – ярчайший на небе объект после Солнца и Луны. Причина столь ненормального для астрономии положения – густой слой облаков, окутывающий эту планету. Астрономы совершенно не могут наблюдать поверхность Венеры. Следовательно, они не могут путем прямых наблюдений деталей на ее поверхности найти период ее вращения вокруг своей оси. Между тем у Марса, поверхность которого не закрыта густым слоем облаков, период вращения определен с поразительной точностью до одной тысячной доли секунды (кстати, этот период очень близок к земному).

Вопрос о характере вращения Венеры имеет кардинальное значение для разрешения проблемы природы этой замечательной планеты, по своим размерам и массе сходной с Землей. С ним, в частности, тесно связана увлекательная проблема возможности жизни на Венере. Для будуших астронавтов этот вопрос также является весьма существенным. Если, например, Венера совершала бы оборот вокруг своей оси за 225 земных суток, то есть за время ее обращения вокруг Солнца, то она всегда была бы повернута к Солнцу одной стороной (подобно тому, как Луна повернута к Земле). В этом случае на дневной и «ночной» половине природные условия будут совершенно различны. Для развития жизни на Венере такая особенность ее вращения была бы крайне неблагоприятна.

Так как путем непосредственных наблюдений деталей на поверхности Венеры определить период ее вращения невозможно, в разное время астрономы применяли для решения этой задачи другие методы. Например, знаменитый русский астрофизик академик А. А. Белопольский в 1903-1911 гг. пытался определить период вращения Венеры спектроскопическим методом. Суть этого метода состоит в следующем. Если планета вращается, то один ее край будет, очевидно, к нам приближаться, в то время как другой – удаляться. Известно, что длина волны кайой-либо спектральной линии света смещается либо в длинноволновую, либо в коротковолновую сторону, в зависимости от того, удаляется или приближается источник света (явление Допплера). Величина этого смещения очень незначительна и зависит только от относительной скорости источника и наблюдателя вдоль прямой их соединяющей.

А. А. Белопольский, однако, не получил сколько-нибудь надежных указаний на наличие систематических различий в длинах волн спектральных линий излучения от краев диска Венеры.

Сравнительно недавно, в 1958 году, при помощи весьма совершенных приборов Ричардсон сделал попытку определить вращение Венеры методом Белопольского. Результаты опять-таки оказались отрицательными. По этим наблюдениям можно было только сделать вывод, что, если Венера вращается с запада на восток (то есть в том же направлении, что и Земля), период ее вращения превосходит 7 суток, если же она вращается в противоположном направлении, то период ее вращения больше 3,5 суток.

За несколько лет до этого опытнейший французский астроном Дольфюс пришел к выводу, что период вращения Венеры совпадает с ее периодом обращения вокруг Солнца, то есть равен 225 земным суткам. Несколько лет тому назад американский радиоастроном Краус нашел, что на волне 11 метров Венера излучает кратковременные радиоимпульсы, несколько сходные с теми, которые на Земле наблюдаются во время гроз, но только значительно более мощные. Из характерной повторяемости таких импульсов, в предположении, что они возникают в какой-то определенной области планеты, он нашел, что период вращения Венеры очень короток – всего лишь 22 часа 17 минут. Однако последующие наблюдения на значительно более мощных радиотелескопах не подтвердили результатов Крауса. Были и другие попытки определить скорость вращения, но они не давали надежных результатов.

Можно, таким образом, сказать, что период вращения Венеры вплоть до самого последнего времени оставался неизвестным.

С этим вопросом связан и другой: как направлена ось вращения Венеры по отношению к плоскости ее орбиты? Предположим, что ось вращения Венеры перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Тогда никакой смены времен года на ней не будет. Напомним, что у Земли ось наклонена к плоскости орбиты на угол 66 градусов 33 минуты, а у Марса – на 64 градуса 48 минут. По этой причине как на Земле, так и на Марсе происходит смена времен года. С малой степенью уверенности наклон оси Венеры к плоскости ее орбиты определил американский астроном Койпер. Он предположил, что на Венере, аналогично Земле, имеется общая циркуляция облаков в направлении, параллельном экватору. Тогда из наблюдаемой в ультрафиолетовых лучах тенденции к расположению облачных образований, покрывающих поверхность планеты, вдоль параллельных линий он нашел, что ось вращения Венеры наклонена к плоскости ее орбиты под углом 58 градусов. Если это так, то на Венере будет происходить смена времен года. Заметим, что советский астроном В. И. Езерский из фотометрических наблюдений также получил указание о наличии сезонных изменений.

Принципиально новые возможности открываются в изучении Венеры с помощью радиолокации. В радиолокации исследуемый объект «освещается» радиоволнами передатчика и затем принимаются волны, отраженные от него. По времени, которое затрачивается на движение радиосигнала от локатора до объекта и обратно, можно с высокой точностью определить расстояние до объекта.

Если отражающий предмет движется, то из-за эффекта Допплера длина волны, а следовательно, и частота отраженных колебаний будут отличаться от посланных локатором. По этому изменению можно судить о том, приближается или удаляется отражающий предмет и с какой скоростью. В случае, если отражающий предмет вращается, то различные его части будут, очевидно, давать отраженные сигналы с различными частотами. По такому расширению спектра частот отраженных колебаний можно судить о скорости вращения. Кроме того, в принципе можно судить о характере поверхности частей планеты, приближающихся к нам и удаляющихся от нас с различными скоростями при ее вращении, поскольку эти части будут давать отраженные сигналы с различными частотами.

Радиолокационные наблюдения за Луной были проведены в Венгрии и США «сразу же после войны. Это было в свое время большим достижением. Локация более удаленных небесных тел в то время была невозможна: ведь необходимая мощность передатчика радиолокатора должна расти пропорционально четвертой степени расстояния до космического тела и обратно пропорционально квадрату его диаметра. Таким образом, при переходе от локации Луны к локации Венеры из-за увеличения расстояния примерно в 100 раз и учитывая, что диаметр Венеры примерно в 3,5 раза больше, чем у Луны, необходимо было увеличить мощность потока радиоволн, идущих от радиолокатора, по крайней мере в пять миллионов раз при сохранении чувствительности приемной установки.

Первые радиолокационные измерения расстояния до Венеры были сделаны в периоды наибольшего приближения Венеры к Земле в 1958 году в США и в 1959 году в Англии. Однако полученные результаты из-за весьма слабого сигнала были недостаточно надежными. Изменение частоты отраженных сигналов из-за вращения Венеры при использовавшейся тогда аппаратуре наблюдать было нельзя.

Проведенная в СССР радиолокация Венеры благодаря мощным передатчикам, большим антеннам и чувствительным приемникам позволила надежно зарегистрировать отраженные от Венеры посылаемые с Земли радиоволны.

Мощность радиоволн, попадавшая при этих измерениях на поверхность Венеры, несмотря на колоссальное расстояние до нее, достигала 15 ватт. Это дало возможность измерить расстояния до Венеры с большой точностью и надежностью и уточнить масштабы солнечной системы, о чем будет сказано ниже. По изменению частоты отраженных сигналов от Венеры удалось получить сведения о ее вращении.

Оказалось, что разность радиальных скоростей отдельных отражающих участков поверхности Венеры примерно равна 80 метрам в секунду.

Отсюда можно сделать вывод, что период ее вращения близок к 11 суткам (при предположении о перпендикулярности оси вращения Венеры направлению Земля – Венера и при условии, что все части поверхности Венеры отражают). При других предположениях период будет несколько короче.

Так, если принять наклон оси Венеры согласно результатам Койпера, о которых говорилось выше, то период вращения Венеры следует считать близким к 9 суткам.

Полученное радиолокационным методом расстояние до Венеры в моменты ее наблюдений позволило значительно уточнить среднее расстояние от Земли до Солнца (или, что то же, большую полуось эллипса, по которому Земля движется вокруг Солнца), так называемую астрономическую единицу. Это название возникло не случайно, так как среднее расстояние от Земли до Солнца по существу является масштабом всех космических расстояний. Так, например, расстояния до звезд и галактик, в конечном итоге, определяются через эту единицу.

До последнего времени астрономы знали, чему равна астрономическая единица, с точностью вполне достаточной для подавляющего большинства астрономических задач. Однако для целей астронавтики такая точность является недостаточной. Какими же способами определялась раньше величина астрономической единицы? Многие из этих способов имеют уже почтенный возраст, исчисляемый столетиями. Заметим, что в большинстве случаев задача сводилась к определению расстояния до какой-нибудь планеты, а затем, путем вычислений, по хорошо известным законам небесной механики, определялась сама астрономическая единица.

Расстояние до планеты можно определить, если одновременно наблюдать ее положение на небе с двух разных пунктов на поверхности Земли. Зная с большой точностью величину радиуса Земли и координаты пунктов наблюдения, путем вычислений можно определить расстояние до планеты. Этот метод в принципе такой же, как и принятый в топографии при определении расстояния до недоступных предметов, только точность наблюдений и вычислений должна быть значительно более высокой. Наилучпше результаты дают наблюдения близких к Земле малых планет – астероидов.

Та же задача может быть решена, если планету наблюдать с одного пункта Земли по крайней мере три раза в разные моменты времени.

Для определения астрономической единицы пользовались также очень редкими явлениями прохождения Венеры через диск Солнца. С двух точек земной поверхности наблюдались с большой точностью моменты вступления планеты на солнечный диск. Хорошие результаты, например, были получены еще в XVIII и XIX веках при четырех прохождениях Венеры по диску Солнца.

Существуют и другие методы определения астрономической единицы. Можно, например, использовать явление аберрации света. По причине этого явления каждая звезда в течение года описывает на небе некоторый эллипс. Большие оси таких эллипсов у всех звезд одинаковы и равны очень малой величине (около 40 угловых секунд), в то время как малые оси у разных звезд сильно различаются в зависимости от положения звезды на небе.

Из теории аберрации известно, что величина большой оси описываемого звездой в течение года эллипса зависит только от скорости движения Земли на ее орбите. Зная скорость этого движения и продолжительность периода обращения Земли вокруг Солнца (год), можно найти искомое расстояние от Земли да Солнца.

Можно упомянуть и про другой способ, заключающийся в анализе небольших, имеющих годичную периодичность, изменений длин волн линий в спектрах звезд. Эти изменения вызваны явлением Допплера по причине орбитального движения Земли. Наконец, существуют способы, основанные на тонком анализе особенностей движения Луны.

Все эти методы дают довольно согласные между собой значения астрономической единицы. Среднее расстояние от Земли до Солнца, получаемое этими методами, оказывается около 149 500 000километров. Возможная ошибка в этом расстоянии, однако, достигает сотни тысяч километров.

Согласно советским радиолокационным наблюдениям величина астрономической единицы равна149 457 000 километрам, с возможной ошибкой меньше 5000 километров.

Конечно, при определении расстояния до звезд ошибка в значении астрономической единицы, даваемая старыми астрономическими наблюдениями, совершенно несущественна. Другие ошибки несравненно более важны, и неточность в принятом значении астрономической единицы в них как бы «тонет». Но совершенно другая обстановка возникает при расчетах траекторий межпланетных ракет. В этом случае неуверенность в знании астрономической единицы может привести к тому, что нельзя будет гарантировать попадание ракеты на планету. Неуверенность в знании астрономической единицы приводила к тому, что отклонение рассчитанной траектории от центра планеты могло достигать многих десятков тысяч километров, что, конечно, совершенно недопустимо.

Новое, весьма точное значение астрономической единицы, полученное радиолокационным методом, значительно улучшает надежность расчетов траекторий межпланетных ракет.

Радиолокация Венеры, которая привела к существенному уточнению значения астрономической единицы и впервые с надежностью определила основные характеристики вращения Венеры, является выдающимся достижением советской науки.

♦  МЫ СЛУШАЕМ ГОЛОС ВСЕЛЕННОЙ

В. ГИНЗБУРГ, член-корреспондент Академии наук СССР

Неспециалисты вспоминают о космических лучах тогда, когда заходит речь об опасностях, поджидающих отважных астронавтов. Часто в популярных книжках пишут, что ими, этими «злыми духами» Вселенной, пронизаны «черные, холодные и мрачные» межзвездные пространства. Безусловно, космические лучи могут оказаться опасными для будущего космического путешественника. Но не потому с таким захватывающим интересом изучают их ученые всех стран мира. Космические лучи – это один из самых мощных способов познания Вселенной и ее законов. И кто знает, может быть, между космическими лучами и развитием звездных систем, а также развитием жизни на нашей планете существует гораздо более тесная связь, чем это принято считать.

Космические лучи, открытые еще в начале XX века, долгое время оставались научной загадкой. Вначале они служили, главным образом, первоклассной «природной лабораторией», где можно было наблюдать взаимодействие частиц при огромных энергиях. Именно в космических лучах были впервые обнаружены мезоны и целый ряд других неустойчивых частиц.

Сейчас, когда построены мощные ускорители, интерес к космическим лучам как к естественной лаборатории атомной физики несколько уменьшился. Запуск спутников Земли и серьезные успехи радиоастрономии делают вопрос о космических лучах одной из передовых научных проблем, но теперь уже – в астрофизическом аспекте.

Необходимо заметить, что те лучи, которые попадают на поверхность Земли, к нашим приборам, – это только «хвосты» космических лучей, их вторичные продукты, образовавшиеся при прохождении через толстый слой атмосферы. «Чистые», так называемые первичные лучи – это поток заряженных частиц большой энергии, приходящих на границу земной атмосферы из межзвездного пространства. До сравнительно недавнего времени сведения о первичных лучах даже у границ земной поверхности, не говоря уже о солнечной системе и межзвездной среде, полностью отсутствовали. Изучение первичного потока началось с помощью шаров-зондов. В последние же годы спутники и космические корабли в буквальном смысле слова открыли новые горизонты в исследовании первичных лучей.

Что ж такое космические лучи? Из чего они состоят?

Научные открытия последнего десятилетия позволяют уже с достаточной уверенностью говорить о химическом составе первичных космических лучей. Большую их часть составляют протоны ядра атомов водорода. Кроме них, в первичном потоке присутствуют также и более тяжелые частицы – ядра гелия, углерода, кислорода, кремния, железа и др. Важно, что космические лучи относительно богаты ядрами тяжелых элементов. Чрезвычайно редко встречаются в природе литий, бериллий и бор. В космических же лучах их сравнительно много. Очевидно, в межзвездном пространстве тяжелые ядра, летящие с большой скоростью, сталкиваются с атомами межзвездного газа, и литий, бериллий и бор – это осколки, результаты ядерных расщеплений.

Таким образом, уже химический состав космических лучей свидетельствует о том, что источники их излучения расположены где-то очень далеко: ведь космические лучи должны промчаться через огромные пространства, прежде чем в их составе образуются ядра упомянутых легких элементов. Ясно также, что в источниках космические лучи состоят в основном из тяжелых ядер.

Установлено, что число частиц в первичном космическом потоке резко уменьшается с ростом их энергии. Так, на квадратный метр частиц с энергией, превышающей миллиард электроновольт, падает около 5000 штук в секунду. А на один квадратный метр атмосферы частица с кинетической энергией в миллиард миллиардов электроновольт попадает примерно только раз в тридцать тысяч лет. На первый взгляд кажете я, что такое редкое событие наблюдать невозможно. Но дело в том, что даже одна частица огромной энергии, попадая в атмосферу, создает в ней целый «ливень» из заряженных частиц. Такие «широкие атмосферные ливни» достигают Земли, охватывая большие пространства. Если на площади в 10 квадратных километров расставить счетчики для регистрации «ливня», то их можно будет наблюдать каждый день. Как видите, даже чрезвычайная редкость появления частиц не мешает их изучению. А изучать их необходимо, так как неизвестно, когда физики научатся получать у себя в лаборатории частицы с такими гигантскими энергиями.

Какого же мнения придерживаются сейчас ученые в вопросе о происхождении космических лучей? До самого недавнего времени это был наиболее сложный вопрос. Представьте себе, что палеонтолог нашел косточку доисторического животного, и только по ней он должен восстановить его облик, определить, в какой период истории Земли оно появилось и когда вымерло. Приблизительно такая же задача стояла перед физиками: по ничтожному «хвостику» космических излучений, попавших к нам на Землю, определить их происхождение, историю движения, найти проделанный ими путь. Вопрос осложнялся тем, что космические лучи льются на нашу планету равномерно со всех сторон. Когда астроном наблюдает Сириус, он определенно знает, что видит свет от Сириуса, и только от него. А как нам, изучающим космические лучи, определить, откуда они приходят? Попадая в слабые магнитные поля, существующие в межзвездном пространстве, потоки частиц многократно отклоняются ими от своего первоначального направления. В результате потоки частиц из разных источников излучения полностью перемешиваются. Именно поэтому попытки разобраться в происхождении лучей многие годы оставались безуспешными, а подчас остроумные и оригинальные теории напоминали скорее гадание на кофейной гуще, чем серьезные научные гипотезы...

Это положение резко изменилось, когда около 10 лет назад выяснилась связь между космическими лучами и радиоволнами, приходящими к нам из Вселенной. До самого последнего времени происхождение этих радиоволн было неизвестно. И только совсем недавно получил всеобщее признание поразительный вывод советских ученых: мы слышим «голос» космических лучей! Вопрос о происхождении космических лучей перестал быть областью догадок и превратился в равноправную астрофизическую проблему, основанную на наблюдениях. Современные мощные радиотелескопы дали ученым возможность услышать «голос» Вселенной. Оказалось, что космос «говорит» на радиоволнах с длиной от нескольких миллиметров до сотен метров.

Чтобы понять это явление, возьмем такой пример. Если заставить-колебаться какой-либо предмет, он начинает излучать звуковые волны – вспомните камертон. Подобно этому, всякое колебание или просто ускоренное движение электрического заряда сопровождается излучением электромагнитных волн. Следует еще добавить, что в магнитных полях электрические заряды движутся по винтовой линии, испытывая ускорение. Теперь уже, быть может, легче себе представить, что электроны, входящие в состав космических лучей, проходя межзвездные магнитные поля, начинают излучать электромагнитные волны. Магнитные поля в галактиках таковы, что электроны с энергией в сотни миллионов электроновольт излучают в основном в диапазоне метровых радиоволн. Эти волны и принимаются радиотелескопами. Так удалось узнать, где во Вселенной много космических лучей, каково их количество, энергетический спектр.

Выяснилось, что космических лучей много во всей нашей Галактике, так же, как и в других звездных системах-галактиках, удаленных на сотни миллионов, подчас на миллиарды световых лет. Некоторые из них называются радиогалактиками, так как они излучают необычайно интенсивно. Пожалуй, наиболее интересна радиогалактика в созвездии Лебедь. Свет от нее идет к нам на Землю «всего» лишь 650 миллионов лет. Несмотря на такое гигантское расстояние, радиоизлучение этой галактики в метровом диапазоне по мощности сравнимо с солнечным! В видимых же лучах эту радиогалактику лишь с большим трудом удалось сфотографировать в самый сильный телескоп. Радиогалактика в Лебеде, привлекающая к себе внимание астрономов всего мира, по-видимому, представляет собой «взорвавшуюся» звездную систему. Представления о спокойной, мирной, сравнительно медленной эволюции галактики должны быть пересмотрены. «Взрыв», бурная эволюция галактики в созвездии Лебедь убеждают нас в этом.

При таком «взрыве», причина и природа которого еще не выяснены, образуется огромное количество космических лучей, которые и посылают к нам мощное радиоизлучение. Если не говорить об эволюции всей известной нам области Вселенной, то взрыв галактик является самым гигантским явлением, наблюдаемым в природе. Взрывы гораздо меньшего масштаба, но чудовищные по нашим земным мерилам, происходят со звездами.

Интересны взрывы сверхновых звезд, происходящие в нашей Галактике примерно раз в 50 лет. Сверхновые во много тысяч раз ярче так называемых новых звезд и в течение месяца-двух горят так ярко, что излучают в миллиарды раз больше света, чем наше Солнце. Оставшиеся после взрыва сверхновых звезд газовые оболочки видны на небе как небольшая туманность. Оболочки эти – источники сильнейшего радиоизлучения, создаваемого, несомненно, космическими лучами. Каковы процессы в оболочках сверхновых, приводящие к образованию космических лучей, как протекают эти процессы, чем объясняются?.. Вопросы эти увлекательны и мало изучены. Несомненно, однако, и это важно для нашей темы, что космические лучи при взрывах сверхновых звезд образуются в огромных количествах.

Через десятки тысяч лет после взрыва оболочка «расплывается» и космические лучи рассеиваются в межзвездной среде. Можно легко подсчитать среднее количество

Космических лучей, «вспрыскиваемых» в межзвездное пространство нашей Галактики. Вместе с тем в результате ядерных соударений частицы, входящие в состав космических лучей, постоянно теряют свою энергию. В результате устанавливается некоторое равновесие, так что количество космических лучей в нашей Галактике достаточно постоянно.

Сейчас уже настало время, когда мы можем изучать космические лучи на орбите Венеры. Более того, вероятно, недалек тот день, когда на космических ракетах мы будем изучать космическое излучение в районе орбит Марса, а может быть, и Юпитера.

Что же касается звезд... Даже ближайшая звезда находится от нас на расстоянии четырех световых лет. Это – 40 тысяч миллиардов километров. До Солнца же – «только» 150 миллионов километров. Космическая ракета, летящая со скоростью 10 километров в секунду, долетит до Солнца за полгода, а до ближайшей звезды – за 100 тысяч лет. Увеличение скорости ракеты в сто раз сократит это время до тысячи лет, но одновременно потребует увеличения веса топлива для разгона ракеты в 10 тысяч раз. Итак, даже для достижения ближайших звезд за тысячу лет ракетная техника должна совершить гигантский скачок – повысить энерговыделение в двигателях в 10 тысяч раз. Ясно поэтому, что в настоящее время не приходится в сколько-нибудь реалистическом плане думать о полетах даже к ближайшим звездам.

Но пусть те, кто мечтает завтра же полететь в глубь космоса, не огорчаются. Прежде чем проложить путь к звездам, человечеству предстоит разрешить массу интереснейших, увлекательных и нелегких научных проблем – в том числе проблему детального изучения и «освоения» солнечной системы.

♦  ОРИЕНТАЦИЯ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

В. ПЕТРОВ, кандидат технических наук

Много научных задач впервые решалось с помощью советских искусственных спутников Земли. Среди них важное место занимает исследование условий полета в космосе, в частности, ориентации спутника в пространстве. И это понятно. Ведь спутник, как только он отделится от ракеты-носителя, сразу же превращается в свободно летящее тело, которое в полете может как угодно вращаться относительно своего центра инерции.

Чтобы этого не произошло, оси искусственного спутника Земли (ИСЗ) следует ориентировать в каком-то определенном направлении. Но решение подобной задачи оказывается чрезвычайно сложным. Тем не менее советские ученые решили успешно и эту проблему. На третьей советской космической ракете впервые была осуществлена система ориентации, позволившая ориентировать ракету и ее фотоаппаратуру во время фотографирования невидимой стороны Луны. Еще более совершенная система ориентации была применена на втором, четвертом и пятом космических кораблях, впервые в истории человечества успешно вернувшихся в намеченное географическое место на территории нашей Родины.

Феноменальный запуск советской автоматической станции к Венере, произведенный 12 февраля 1961 года с борта тяжелого искусственного спутника Земли, и успешное возвращение на Землю советских космических кораблей свидетельствуют о том, что советские ракетостроители блестяще решили труднейшие проблемы создания самых совершенных в мире систем ориентации космических летательных аппаратов.

Но прежде чем рассказать о том, как можно ориентировать спутник или ракету в свободном полете и для чего вообще нужна ориентация, мы кратко познакомим читателя с проблемой полета свободного тела.

Свободное тело в полете

Свободным телом можно назвать такой предмет, который, образно выражаясь, может как угодно кувыркаться и перемещаться в пространстве. Если же подойти к определению более точно, то это предмет любой формы, который под влиянием начальных или внешних возмущений может свободно перемещаться в пространстве и вращаться вокруг своих осей.

Как же предотвратить эти вращения, как ориентировать свободное тело в пространстве? Для этого надо прежде всего выбрать соответствующие неподвижные ориентиры. Опираясь на них можно отсчитывать, или, как говорят, определять, величину углового отклонения оси свободного тела относительно выбранного опорного тела. Подобными ориентирами могут быть, например, небесные светила: Солнце, Луна, яркие звезды, а также Земля, земное магнитное поле и т. п.

Угловая ориентация свободного тела в пространстве бывает полной и частичной. В первом случае предотвращается вращение свободного тела относительно всех трех его осей. Ориентация же его главной оси относительно какого-либо опорного тела в мировом пространстве называется частичной. Под главной осью свободного тела подразумевается прямая, проходящая через его центр инерции и направленная на опорное тело.