Космические полеты и астрономия [1981 Херрман Д.Б.

В настоящее время чрезвычайно важной является проблема создания и совершенствования приемников излучения различных длин волн, особенно интересных с точки зрения астрономических исследовании и доступных регистрации с околоземной орбиты. Здесь прежде всего речь идет о приемниках ультрафиолетового, инфракрасного и рентгеновского излучений.

'Фотография' Солнца в рентгеновском диапазоне

Чтобы проиллюстрировать сложность возникающей при этом проблемы, достаточно упомянуть, что, например, приемники ИК-излучения приходится охлаждать до температуры жидкого гелия (2-4К).

Так могла бы выглядеть лунная лаборатория в далеком будущем

При исследованиях рентгеновского космического излучения до сих пор преобладали так называемые пропорциональные счетчики, разработанные для регистрации ядерных излучений в наземных лабораториях. Чувствительность таких датчиков прямо пропорциональна их регистрирующей поверхности, которая в настоящее время достигает 10 тыс. см2. В США был разработан и запущен спутник, оснащенный специальной аппаратурой для приема рентгеновского излучения. Полученные результаты оказались весьма интересными, и подобные исследования продолжались с всевозрастающей активностью. Наряду с общим рентгеновским излучением, равномерно приходящим со всех сторон (изотропный рентгеновский фон), было обнаружено более 160 дискретных рентгеновских источников, которые лишь в редких случаях удалось идентифицировать с известными оптическими объектами.

Астрономическая измерительная аппаратура была установлена еще на "Спутнике-2". В дальнейшем она неизменно составляла значительную часть оборудования советских и американских спутников. Со временем стали создаваться целые орбитальные исследовательские станции, исключительно предназначенные для астрономических наблюдений. Примером может служить американская "Орбитальная астрономическая обсерватория" (ОАО). Ввод ее в действие обещал астрономам получение новейшей по своей природе информации. К сожалению, первый опыт оказался неудачным. Обсерватория была выведена на околоземную орбиту 8 апреля 1966 г., но из-за неисправностей в системе энергообеспечения так и не начала нормально функционировать. Лишь вторая ОАО смогла приступить к выполнению запланированной программы. 7 декабря 1968 г. "летающая обсерватория" при помощи ракеты "Атлас-Центавр" была выведена почти на круговую околоземную орбиту высотой около 750 км; обсерватория совершала 2 оборота вокруг Земли примерно за 100 мин.

Идеальной для астрономических обсерваторий могла бы стать исследовательская станция, сооруженная непосредственно на поверхности Луны, возможно, в небольшом лунном кратере. 1 - телескоп; 2 - спектрограф; 3 - подвижная защитная оболочка; 4 - шлюз, ведущий в лабораторию, расположенную под лунной поверхностью

Эта летающая космическая обсерватория по своей форме напоминала восьмиугольный цилиндр диаметром 2,1 м и высотой 3 м. Электроэнергия поступала от двух солнечных батарей, общая площадь которых составляла 9 м2. Астрономические инструменты были разработаны и смонтированы астрофизической лабораторией Смитсоновского института и Висконсинским университетом. Главная задача "телескопического эксперимента", разработанного Смитсоновским институтом, состояла в определении звездной величины различных звезд в ультрафиолетовой области спектра. Для решения этой задачи на обсерватории были установлены 4 зеркальных телескопа с зеркалами диаметром до 31 см. В качестве детекторов использовались специальные телевизионные трубки, обладающие высокой чувствительностью в ультрафиолетовой области. Эксперимент очень убедительно продемонстрировал преимущества "спутниковой астрономии" по сравнению с прежними ракетными наблюдениями. За 4 недели было получено значительно больше информации об УФ-излучении звезд, чем за предыдущие 15 лет ракетных исследований.

Эксперимент, запланированный Висконсинским университетом, был связан с изучением молодых горячих звезд, причем в первую очередь с исследованием их УФ-излучения; для этой цели были использованы 4 телескопа с 20-сантиметровыми зеркалами. Звезды названного типа преимущественно излучают в ультрафиолетовой области спектра, так что подобные измерения привлекают особое внимание астрономов. Наибольший интерес представляло сравнение измеренной интенсивности УФ-излучения звезд с теоретически рассчитанной. Было установлено, что некоторые горячие молодые звезды излучают в УФ-области значительно слабее, чем это следовало из теории. Обнаруженный "дефицит" УФ-излучения поставил перед астрономами целый ряд важных вопросов. Быть может, наблюдаемая разница обусловлена звездными атмосферами, которые, возможно, не соответствуют современным моделям или во всем этом "повинно" межзвездное вещество, поглощающее излучение. Наконец, может быть, причина заключается в методике эталонирования применяемых измерительных приборов?

Итак, запуск ОАО сулил большие успехи. Однако доставка летающей обсерватории на орбиту-весьма непростое предприятие. Это отчетливо продемонстрировал последующий запуск ОАО-В; до сих пор он остается самым дорогостоящим экспериментом внеземной астрономии. На этот раз не был выполнен "отстрел" защитной оболочки головной части ракеты "Атлас-Центавр"; в результате аппарат, отягощенный добавочной массой, не смог выйти на расчетную орбиту и стал терять высоту. При входе в плотные слои земной атмосферы космический аппарат сгорел вместе со всем оборудованием. Финансовые потери при этом составили 100 млн. долл.

Фотографии одного и того же участка неба, сделанные на наземной обсерватории (внизу) и с борта орбитальной астрономической обсерватории ОАО-2 (вверху) в УФ-диапазоне на различных длинах волн

Дальнейшие запуски ОАО оказались более удачными. Были получены новые данные о химическом составе межзвездного газа, о распространенности в межзвездной среде молекулярного водорода и космической пыли. С помощью ОАО удалось составить каталог звездных величин в УФ-области для 10 000 звезд. Весьма ценные сведения были получены также посредством советских космических аппаратов "Орион-2", запущенных с борта корабля "Союз-13".