Текст книги "Советско-французское сотрудничество в космосе"
Автор книги: Станислав Петрунин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 4 страниц)
В ходе экспериментов, осуществленных с помощью спутников «Ореол» и «Ореол-2», измерялись потоки протонов в области энергий 0,4 – 30 кэВ и 200 кэВ – 1,3 МэВ, а также потоки электронов в области энергий 0,2 – 160 кэВ. Одновременно по согласованной программе проводились наблюдения геофизических явлений в высокоширотных обсерваториях Советского Союза, расположенных на м. Шмидта, в Тикси, в Якутске, на островах Диксон, Хейса (Земля Франца-Иосифа), в Мурманске и в других районах.
Сочетание многочисленных наземных наблюдений и спутниковых измерений позволило построить пространственную и временную картину магнитосферных процессов, определить с большой точностью начальные (не измененные верхней атмосферой) энергетические и угловые распределения вторгающихся в атмосферу протонов.
Орбиты спутников «Ореол», в частности, наклонения орбит (~ 74°), были выбраны так, чтобы спутники пересекали дневной полярный касп – область прямого вторжения плазмы в полярную ионосферу Земли. В частности, было показано, что районы пересечения каспа спутниками группируются около полуденного меридиана на широтах около 78°. Это означает, что приполуденная область в форме некоторого пятна с размерами 200 × 500 км более легко проходима протонами переходного слоя, чем другие области. Однако измерения, проведенные в экспериментах «Аркад-1 и -2», показали, что иногда спутники пересекали полярную шапку, но не встречали протонов нужных характеристик, т. е., другими словами, дневной полярный касп не представляет собой непрерывной щели, а обладает некоторой «рваной» или «пятнистой» структурой.[6]6
Более подробно об этом см.: Ю. И. Гальперин. Полярные сияния в магнитосфере. М., «Знание», 1975.
[Закрыть]
Интересные научные результаты экспериментов «Аркад», полученные с помощью спутников «Ореол» (рис. 6) и «Ореол-2», послужили дополнительным стимулом к продолжению спутниковых исследований магнитосферы. В настоящее время ученые обеих стран подготавливают новый комплексный эксперимент – «Аркад-3», планируемый на начало 80-х годов.
Результаты исследований, проведенных с помощью спутника «Ореол-2», также использовались в комплексном советско-французском эксперименте «Самбо». Цель этого эксперимента – определить пространственные и временные характеристики процессов в полярной ионосфере. Решение поставленной задачи требует, с одной стороны, проведения одновременных измерений во многих точках пространства с помощью приборов с близкими характеристиками, с другой – непрерывности и длительности таких измерений в выбранной области пространства.
Рис. 6. Общий вид советского спутника «Ореол»
Главной составной частью эксперимента «Самбо» был запуск высотных аэростатов французского производства с советской и французской научной аппаратурой для изучения тормозного рентгеновского излучения, характеристик электрического поля, свечения полярных сияний. Отсюда и название эксперимента «Самбо» – Синхронные Авроральные Множественные Баллонные Обсерватории. Баллоны запускали с полигона Кируна (Швеция). Несомые ветрами, которые в зимнее время имеют преимущественное направление «запад – восток», аэростаты двигались на высотах 30–40 км над территориями Швеции, Финляндии, Советского Союза. Протяженность их полета составляла около 2000 км. Телеметрическая информация с научной аппаратуры аэростатов принималась сетью наземных телеметрических станций, расположенных вдоль побережья Ледовитого океана – Кируна, Апатиты, Шойна, Нарьян-Мар, Халмер-Ю (Амдерма).
Кроме того, к проведению данного эксперимента были приурочены запуски с о. Хейса двух советских метеорологических ракет МР-12 с аппаратурой для измерения электрического поля. Измерения потоков электронов и протонов различных энергий проводились приборами спутников «Ореол-2» и «Интеркосмос-10».
Программа исследований по эксперименту «Самбо» включала в себя несколько этапов. Первый из них проводился в начале 1974 г., второй – в начале 1979 г. В результате эксперимента «Самбо» получен большой объем данных о процессах входа авроральных частиц в ионосферу в магнитоактивные периоды.
Особую роль в структуре земной магнитосферы играют силовые линии магнитного поля Земли. Все возмущения, связанные с взаимодействием заряженных частиц (электронов, протонов и других) с электромагнитным полем, распространяются вдоль магнитных линий. Поэтому исследования, проводимые в разных, достаточно удаленных точках одной силовой линии, в частности в точках пересечения силовой линии с земной поверхностью на севере и на юге, представляют особый интерес.
Сотрудничество советских и французских ученых по изучению геофизических явлений в подобной паре точек – Архангельская область в Северном полушарии и о. Кергелен (Индийский океан) в Южном полушарии – было начато еще в 1961 г. В основном проводились фотометрические наблюдения полярных сияний, а с 1964 г. – исследования короткопериодических вариаций магнитного поля Земли и излучений очень низких энергий. Развитие советско-французского сотрудничества в области космических исследований, стимулированное соответствующим межправительственным соглашением 1966 г., позволило расширить исследования в магнитосопряженных районах, сделать эти исследования комплексными, привлечь в качестве технических средств как воздушные, так и космические аппараты.
В ходе советско-французского эксперимента «Омега», проведенного в сопряженных районах Архангельская область – о. Кергелен в 1968–1971 гг., был осуществлен широкий спектр измерений различных физических параметров: магнитных вариаций и излучений очень низкой энергии, высотных распределений характеристик ионосферы, степени поглощения в ней волн, интенсивности тормозного рентгеновского излучения. Проект «Омега» был реализован с помощью большой сети наземных пунктов и многочисленных аэростатов-баллонов с французской и советской аппаратурой, запускаемых одновременно в Южном и Северном полушариях.
Другим, очень существенным экспериментом, проведенным в данных магнитосопряженных районах, был эксперимент «Аракс», проведенный в начале 1975 г. Он относится к так называемым «активным» исследованиям.[7]7
Более подробно об этих исследованиях см.: И. М. Подгорный. Активные эксперименты в космосе. М., «Знание», 1974.
[Закрыть]
Цель эксперимента «Аракс» состояла в изучении процессов в магнитосфере и ионосфере Земли, сопровождающих искусственную инжекцию электронов и плазменной струи. Для реализации проекта с о. Кергелен были запущены две французские ракеты «Эридан» с советским ускорителем электронов и на высотах 150–200 км в околоземное пространство инжектировалась струя электронов.
На ракетах был установлен комплекс приборов для детектирования заряженных частиц и волн, которые регистрировались также и наземными приборами. Пуск первой ракеты был произведен в направлении на север, вдоль магнитного меридиана. При этом изучались процессы, связанные с искусственным полярным сиянием, а также результаты взаимодействия волн и частиц. Во время пуска второй ракеты, который был осуществлен на геомагнитный восток, изучался азимутальный дрейф электронов и электрическое поле Земли.
В подготовке и осуществлении эксперимента «Аракс» участвовали многие научно-технические коллективы СССР и Франции. Были организованы наземные станции наблюдения в Архангельской области и на о. Кергелен. Получены весьма ценные данные о процессах, связанных с движением электронов в электрическом и магнитном полях и в плазме околоземного пространства.
Исследование Луны, планет, межпланетного пространства.Исследование Луны. В первом советско-французском эксперименте по изучению Луны использовался лазерный метод наблюдений. При этом решалась задача лазерной локации Луны с целью привязки удаленных пунктов Земли, определения движения полюсов, дрейфа континентов. Однако для осуществления столь обширной программы необходимо было проводить измерения расстояний до Луны во многих точках земного шара, что подразумевает сотрудничество ученых разных стран. Поэтому не удивительно, что уже через год после подписания межправительственного соглашения по космосу ученые Франции и СССР выдвинули предложение осуществить совместную работу по лазерной локации естественного спутника нашей планеты.
После тщательного рассмотрения специалистами обеих стран предложение было принято. Причем оговаривалось, что доставку лазерного отражателя на Луну и его установку там осуществляет советская сторона, а французские ученые обеспечивают изготовление прибора – уголкового лазерного отражателя. Он состоит из нескольких специальных призм и обладает свойством возвращать направленный на него луч обратно к источнику, т. е. поворачивать луч на 180°. Каждая призма представляет «утолок», отрезанный от куба. Входной гранью служит плоскость среза, остальные три грани металлизированы. Призмы изготовлены из специального высокооднородного стекла типа «гомосил», углы выдержаны с точностью 0,2", плоскости с точностью 0,07 мкм. Оптические элементы лазерного отражателя изготовлялись с большой точностью, так как малейшие отклонения затрудняют прием отраженного луча.
Созданный прибор сначала проверяли на Земле: в термо– и барокамерах, имитирующих лунные условия. Однако главное испытание ждало прибор впереди – на Луне. В 1969 г. изготовленный во Франции уголковый лазерный отражатель КНЕС направил в СССР для установки на советском самоходном аппарате «Луноход», который должна была доставить на Луну автоматическая станция «Луна-17» в ноябре 1970 г. Советские специалисты снабдили отражатель крышкой для зашиты от пыли во время посадки на Луну и обеспечили его ориентацию на Землю.
В 1970 г. к моменту доставки на Луну первого лазерного отражателя в Советском Союзе и во Франции подготовили к наблюдениям комплексы наземной лазерно-локационной аппаратуры. В СССР такая аппаратура установлена на 2,6-метровом телескопе Крымской астрофизической обсерватории АН СССР. Во Франции наблюдательный пункт был организован в обсерватории Пик-дю-Миди с использованием телескопа диаметром 1,02 м. В первую же лунную ночь после посадки «Луны-17» советская и французская группы исследователей провели успешные сеансы лазерной локации с помощью отражателя «Лунохода-1».
На совещании в Тбилиси (в сентябре 1972 г.) советские и французские специалисты, подтвердив свою заинтересованность в продолжении лазерных локаций Луны, приняли решение повторить в рамках сотрудничества двух стран эксперимент с уголковым отражателем. Прибор был включен в состав научной аппаратуры «Лунохода-2», доставленного на поверхность естественного спутника Земли советской автоматической станцией «Луна-21» 16 января 1972 г.
Какую же новую информацию могут получить ученые, используя лазерный отражатель? Благодаря его свойствам посланный из обсерватории луч можно поймать через некоторое время аппаратурой той же обсерватории. По времени, прошедшем между посылкой и приемом светового луча, можно определить расстояние от источника света до отражателя, в данном случае – от обсерватории до «Лунохода». Это позволяет с большой точностью рассчитать расстояние от Земли до Луны, судить о движениях земных материков и проводить другие исследования.
В СССР лазерная локация успешно проводится в Крымской обсерватории, французские специалисты работают в обсерватории Пик-дю-Миди. Однако уголковый отражатель может быть использован и другими станциями наблюдения, которые имеют соответствующую аппаратуру. В частности, с помощью отражателя, установленного на «Луноходе-2», успешную локацию Луны осуществили французские и американские ученые с обсерватории Мак-Дональд в США. В свою очередь, советские станции работали с лазерным отражателем «Аполлона-15».
Следует упомянуть также и о другой форме советско-французского сотрудничества в изучении Луны. По просьбе ученых Франции им были переданы образцы лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими станциями «Луна-16 и -20». В анализе лунных образцов участвуют девять французских лабораторий. Большое количество информации получено о типе материалов, структуре, химическом составе, возрасте и твердости лунного грунта, о влиянии на него солнечного ветра. Проводились фотометрические и поляриметрические исследования образцов в различных спектральных диапазонах и при различных условиях их освещенности и наблюдения.
Образцы подвергались также анализу в поляризованном свете на электронном микроскопе и просвечиванию рентгеновскими лучами. Осуществлялся масс-спектрометрический анализ, в том числе для определения содержания калия, рубидия, стронция, бария и редкоземельных элементов. Измерение позволило ученым определить возраст твердых лунных пород (время их затвердевания). Так, для образцов «Луны-16» этот возраст определен приблизительно в 3,4 109 лет, а для образцов «Луна-20» – несколько больше. Работы по анализу лунного грунта продолжаются и сейчас.
Исследование планет и межпланетного пространства. Самым распространенным химическим элементом в верхней атмосфере планет является водород. Образующийся в результате диссоциации (распада молекул воды под действием солнечного ультрафиолетового излучения) водород, как самый легкий газ, на больших высотах становится самым обильным, и верхние атмосферы всех планет состоят практически из чистого атомарного водорода. Поэтому для исследования планет широко используются методы ультрафиолетовой астрономия, так как именно в ультрафиолетовом диапазоне легко проявляются наиболее интенсивные спектральные линии излучения атомарного водорода (серии Лаймана) и самая яркая из них – Lα – с длиной волны 121,6 нм.
Именно это обстоятельство использовали советские и французские специалисты, подготавливая космические эксперименты по изучению планет Марс и Венера. Первые такие советско-французские исследования (планеты Марс) проводились в 1973 г. с помощью аппаратуры автоматических межпланетных станций «Марс-5 и -7». В эксперименте «УФС» использовался прибор, принцип действия которого основан на методике, предложенной ранее французскими учеными для регистрации излучения атмосферного атомарного натрия.
Эксперимент, проведенный с помощью станций «Марс-5 и -7», позволил определить температуру верхней атмосферы Марса, которая оказалась равной 330 ± 40 К, а также получить высотное распределение концентрации атомарного водорода в окрестностях планеты. Было найдено, например, что на высоте 250 км (граница экзосферы) от поверхности Марса концентрация атомарного водорода составляет 3 103 см–3.
Кроме результатов, непосредственно связанных с исследованиями Марса, получены интересные данные о межпланетной среде на трассе полета автоматических станций «Марс». Было впервые найдено, что кинетическая температура нейтральной компоненты межпланетной среды составляет Т = 9500 ± 3500 К, а скорость движения Солнца относительно межзвездной среды равняется 17 ± 4 км/с.
Также впервые в результате прямых измерений было подтверждено, что кинетическая температура газа из нейтральных атомов намного выше, чем она должна была быть только за счет диффузного солнечного излучения в линии Lα.
На станциях «Венера-9 и -10», запущенных в июне 1975 г., были установлены точно такие же приборы. Помимо предыдущей задачи – определить температуру верхней атмосферы планеты – планировалось найти содержание водорода и дейтерия в этой части атмосферы. Экспериментальные данные показали, что температура атмосферы Венеры на высоте 500 км составляет 450 К, а содержание дейтерия в атмосфере планеты не превышает нескольких долей процента.
Совместные исследования межпланетного пространства в ультрафиолетовой области спектра были продолжены на советских высокоапогейных спутниках «Прогноз-5 и -6». Ультрафиолетовый фотометр МПГ, созданный советскими и французскими учеными, имеет четыре канала, три из которых располагаются перпендикулярно оси вращения спутника, направленной на Солнце. Этот прибор предназначен для исследования ультрафиолетового излучения водорода (длина волны 1216 Å), нейтрального (584 Å) и однократно ионизованного (304 Å) гелия. При вращении спутника были получены картины неба во всех этих трех линиях.
В рамках советско-французского сотрудничества с помощью аппаратуры «Марс-5» проводились исследования по оптической фотометрии и поляриметрии Марса. На борту автоматической межпланетной станции были установлены два фотоэлектрических поляриметра (прибор «ВПМ»), которые позволили провести несколько серий измерений поверхности планет. Полученные данные сравнивались с результатами анализа минералов в лабораторных условиях. Была подтверждена пылевая природа вещества поверхности Марса, однако некоторые аномалии, обнаруженные для отдельных областей Марса, указывают и на возможное существование скоплений глыб горных пород на поверхности планеты. Результаты поляриметрических исследований приводят к заключению, что наряду с пылевыми облаками в атмосфере Марса возможны облачные формообразования из кристалликов льда. Ученые СССР и Франции продолжают изучение полученных данных.
Наблюдения искусственных спутников Земли. Появление искусственных спутников на орбите вокруг Земли и их наблюдения послужили толчком к развитию новых разделов наук о Земле. Наблюдая движения спутников на орбите, можно судить о плотности среды, в которой движется спутник. С другой стороны, что еще более важно, спутник может быть использован в качестве своеобразного визира для целей геодезии. Наличие такого визира, достаточно удаленного от поверхности Земли, позволяет с помощью одновременных его наблюдений из разных точек определять точное расстояние между этими точками. Проведение таких работ стало целью и содержанием космической геодезии.
Советско-французское сотрудничество по этому направлению началось сразу же после запуска первого советского спутника в 1957 г. Оно особенно интенсифицировалось после принятия межправительственного соглашения 1966 г. о советско-французском сотрудничестве в области космоса.
Специалисты обеих стран совместно участвовали в разработке следующих программ по космической геодезии: «Европа – Африка» (1968 г.), «Изажекс» (1971 г.), «Арктика – Антарктика» (1970 г.), «Запад – Восток» (с 1970 г.). Две последние носят общее название «Большие хорды». Наблюдения по программе «Европа – Африка» проводились с шести наблюдательных станций Астрономического совета АН СССР (Рига, Звенигород, Ужгород, Афгой, Каир, Могадишо) и шести наблюдательных станций Национального географического института Франции (Дакар, Афины, Форт-Лами, Гоулт, Сан-Фернандо, Претория). При помощи фотографических камер АФУ-75 (СССР) и ИЖН (Франция) было получено около 250 синхронных снимков для установления геодезических связей между Европой и Африкой.
Программа «Изажекс» была первой обширной международной программой, в ней использовалось около 60 наблюдательных станций, расположенных в различных частях земного шара. Объектами наблюдений служили спутники «Геос-А и – Б», «Эксплорер-22 и -27», «Диадем-1 и -2», «Пэол», «Мидас», «Пагеос». За исключением двух последних, все остальные спутники имели лазерные отражатели, с помощью которых осуществлялась локация спутников лазерными дальномерами, установленными на 11 наблюдательных станциях. При осуществлении программы «Изажекс» решались задачи двух типов: динамические задачи спутниковой геодезии и задачи определения взаимного положения станций, участвовавших в наблюдениях. В ходе выполнения данной программы получено около 200 000 уточненных значений расстояний между наблюдательными станциями, что послужило значительным вкладом в геодезию.
Если общее руководство программой «Изажекс» осуществлял КНЕС, то выполнение программы «Арктика – Антарктика» координировалось Астрономическим советом АН СССР. Как следует из названия, главная задача этой программы заключалась в определении расстояний в меридиональном направлении – от архипелага Шпицберген в Северном полушарии до станции «Мирный» на юге Антарктики. Фотографические и лазерные наблюдения позволили измерить длину элементарных хорд, соединяющих станции на данном направлении, а также результирующую хорду (12 000 км) с точностью до нескольких десятков метров.
Для проведения программы «Арктика – Антарктика» в СССР была создана большая меридиональная сеть наблюдательных станций, оборудованных однотипными фотографическими камерами (АФУ-75). Таким образом, северная часть дуги меридиана обслуживалась наблюдательными станциями достаточно хорошо. Однако в Южном полушарии этих станций было мало, и с целью ликвидации большого разрыва между ними была организована временная советско-французская наблюдательная станция на о. Кергелен.
В последние годы эта станция перенесена с о. Кергелен на о. Новый Амстердам. Для проведения работ, аналогичных программе «Арктика – Антарктика», в широтном направлении осуществляется программа «Запад – Восток». В ней участвуют станции, расположенные от Латинской Америки (на западе) до о. Сахалин (на востоке). В течение ряда лет в рамках этой программы функционировала временная советско-французская станция в Куру (Французская Гвиана).
Особый интерес при реализации программ «Большие хорды» представляет организация синхронных, т. е. одновременных, наблюдений спутников с различных станций. Подобная задача чрезвычайно сложна. Решение ее зависит от многих факторов, в основном метеорологического характера. Синхронные снимки были получены для многих пар достаточно удаленных станций: о. Кергелен – Мирный, о. Кергелен – Афгой, Звенигород – Улан-Батор, Куру – Бамако (Мали), Куру – Сантьяго-де-Куба.
По проблемам космической геодезии советские и французские ученые также проводят совместные теоретические исследования, касающиеся методов обработки получаемой информации, осуществляют сравнительные вычисления.
Эксперименты по отработке космической техники. Космос в наше время стал не только объектом исследования, но и одновременно огромной лабораторией, где в естественных условиях проверяются новые материалы и элементы конструкций, где сама природа создала уникальные возможности для получения веществ с исключительными свойствами. Кроме того, космос является естественным полигоном для отработки космической техники.
Для испытания новой техники в космосе требуется установить на спутник или космическую станцию не только проверяемый элемент, но и большое количество различных датчиков, которые сообщали бы на Землю о различных физических факторах, действующих на элемент, и о работе самого элемента. Таким образом, вместо окружающей среды предметом исследования становится элемент конструкции спутника, вместо физических параметров, не зависящих от человека, изучается оборудование, созданное его руками.
В этой области космической деятельности сотрудничество ученых Советского Союза и Франции тоже успешно развивается и ярким примером этому является осуществление программы «MAC» (Малых Автономных Спутников). Эти спутники небольшой массы (до 40 кг) и низкого энергопотребления (до 10 Вт) предназначены для проверки различных материалов и систем в космосе. Во Франции программа «MAC» имеет название «СРЕТ» (аббревиатура французского наименования «Спутники для Технологических Изысканий и Исследований).
Спутники «MAC» разрабатываются и изготавливаются французскими специалистами. А запуск и вывод их на орбиту осуществляются советской стороной. Впервые предложение о совместных работах по запуску спутников в рамках программы «MAC» обсуждалось на совещании специалистов обеих стран в 1967 г. Причем участники совещания исходили из того, что любой из спутников «MAC» может быть выведен на орбиту одновременно с одним из советских спутников (за счет резерва энергетики советской ракеты-носителя). Окончательная договоренность была достигнута в 1970 г. на совещании в Ереване, после чего конструкторы обеих стран приступили к реализации программы эксперимента.
В основе программы первого «MAC» лежал эксперимент по изучению поведения тонкослойных элементов солнечных батарей в условиях космоса.
На первом спутнике «MAC», который у французских исследователей получил еще дополнительное название «Селлюль солэр» («Солнечные элементы»), установлены тонкослойные сернисто-кадмиевые теллуро-кадмиевые батареи. Они на 20 % легче использовавшихся ранее, обладают более высоким коэффициентом полезного действия, экономически выгоднее.
На этом «MAC» были установлены и обычные кремниевые батареи для энергопитания спутника. Сравнение характеристик этих батарей с характеристиками экспериментальных источников энергии должно было позволить определить скорость износа различных элементов и их защитных покрытий.
Первый спутник «MAC» (масса 15,4 кг) имеет форму многогранника высотой 562 мм. На четырех из восьми рабочих граней спутника смонтированы испытываемые батареи, на других четырех – служебные батареи. Спутник также имеет бортовую телеметрическую систему для передачи на Землю информации в процессе проведения эксперимента.
Проверка и испытание изготовленного французскими специалистами спутника проводились сначала во Франции, с помощью стационарной и переносной аппаратуры. При этом искусственно создавались космический вакуум, солнечная радиация, температурные условия космоса. Затем спутник был доставлен в Москву, где группа советских и французских специалистов вновь по полной программе «проэкзаменовала» малый автономный спутник. И эта, и последующие проверки, уже на космодроме, показали, что спутник готов к космическому рейсу.
4 апреля 1972 г. с помощью одной советской ракеты-носителя на орбиту вокруг Земли были выведены спутник «Молния-1» и французский спутник «MAC». Орбита спутника «MAC» очень вытянута: апогей 39 260 км, перигей 480 км. При движении по такой орбите спутник проходит зоны с меняющимся уровнем радиации, и ученые могут оценить влияние различного воздействия радиации на работу солнечных батарей. Одновременно исследуется и другой фактор орбитального полета – резкое изменение температуры: двигаясь по орбите, спутник то нагревается солнечными лучами, то резко охлаждается, попадая в тень Земли.
Продолжительность активного функционирования спутника «MAC» была рассчитана на один год, однако спутник проработал дольше – до 13 июня 1973 г. В результате эксперимента получена ценная информация о функционировании испытываемых солнечных батарей за время работы спутника.
Основной задачей программы полета спутника «МАС-2» была проверка эффективности пассивной системы охлаждения. Дело в том, что для нормальной работы инфракрасных детекторов на метеорологических спутниках требуется достаточно низкая температура. Конечно, такое охлаждение можно сделать «принудительным», используя вспомогательную систему охлаждения. Но можно пойти по более рациональному пути: применить температурные условия самой космической среды, создав, таким образом, пассивную систему охлаждения.
Система была создана в виде «колодца» в теле спутника, на «дне» которого установлен инфракрасный детектор. Ось «колодца» совпадала с осью вращения спутника. Спутник «МАС-2», на котором испытывалась эта система, был запущен. 5 июня 1975 г. Пассивная система работала нормально до 15 ноября 1975 г. Затем началось резкое повышение температуры, и только после-20 марта 1976 г. система стала вновь достаточно охлажденной. Эти изменения обусловливались разной величиной угла между осью вращения спутника и направлением на Солнце (назовем его угол А). Во время полета он изменялся согласно графику на рис. 7. 15 ноября 1975 г. и 20 марта 1976 г. угол А равнялся 65°, а в промежутке между этими датами был меньше 65°. Если обратить внимание на график температуры в точке установки датчика (рис. 8), то можно увидеть, что между этими же датами температура резко возрастала. Таким образом, можно сделать вывод, что выбранная система охлаждения эффективна, если угол между осью вращения спутника, вдоль которой расположена данная система, и направлением на Солнце больше 65°.
Рис. 7. Изменение угла А во время полета спутника «МАС-2»
Наряду с основной задачей, определением эффективности пассивной системы охлаждения, на спутнике «МАС-2» были продолжены работы по изучению поведения в условиях космоса тонких пленок из различных материалов, начатые еще во время полета «МАС-1».
Космическое материаловедение. 25 марта 1979 г. на борту орбитальной станции «Салют-б» космонавты Владимир Ляхов и Валерий Рюмин начали цикл экспериментов по космическому материаловедению под общим названием «ЭЛЬМА». При этом на советском оборудовании испытывались материалы, подготовленные во французских лабораториях.
На ежегодном совещании в Ленинграде осенью 1976 г. советские и французские специалисты договорились о проведении экспериментов под общим названием «ЭЛЬМА» («Экспериментальное МАтериаловедение») на советских печах «Кристалл» и «Сплав», установленных на орбитальной станции «Салют-6». Подготовку материалов взяли на себя четыре французские лаборатории в Бордо, Медоне и Гренобле. Электропечь «Кристалл» способна обеспечить температуру до 1100 °C. В ней можно получить полупроводниковые материалы в результате действия четырех процессов: направленной кристаллизации, сублимации, газотранспортного переноса, в ходе движения растворителя. В этой печи, установленной внутри орбитальной станции, тепловой режим поддерживается автоматически – с помощью специального электронного блока. При этом работа оператора состоит только в загрузке и разгрузке контейнера с образцом материала.
Рис. 8. Температура в точке установки инфракрасного датчика на спутнике «МАС-2»
В электропечи «Сплав» технологический процесс осуществляется в условиях глубокого вакуума (10–7 – 10–8 мм рт. ст.), то есть вне орбитальной станции. Максимальная температура, получаемая в этой печи, достигает 990 °C.
Наличие двух печей и возможность проведения в них одного и того же эксперимента позволяют выяснить наиболее рациональные условия исследуемого технологического процесса. Всего в обеих печах было осуществлено 10 экспериментов по советско-французской программе «ЭЛЬМА»: 8 в печи «Кристалл» и 2 в печи «Сплав». Каждый из них носил название ФК или ФС (первая буква означает «французский», а вторая связана с названием печи).
Первые два эксперимента (ФК-1 и ФС-1) посвящены протекающей в условиях невесомости кристаллизации алюминия (с добавкой меди) и олова (с добавкой свинца). Материалы такого типа давно известны металлургам, но получение их однородных структур – задача чрезвычайно сложная. Часто при этом вместо однородных кристаллов возникают ячеистые или дендритные структуры. Как полагают, они вызваны воздействием конвекции, приводящей к перераспределению компонентов перед фронтом кристаллизации. Проведение эксперимента в условиях невесомости, приводящей к практическому отсутствию тепловой конвекции, позволяет выяснить, насколько справедливо это предположение.
