Великая победа творческой мысли

Беседа с членом-корреспондентом Академии наук СССР Е. Федоровым

Совсем недавно мир узнал о крупнейшем успехе советской науки и техники - создании межконтинентальных баллистических ракет и средств, обеспечивающих их запуск. Советские ракеты совершают полеты на очень больших, еще никем не достигнутых высотах за пределами земной атмосферы и могут быть направлены в любую точку земного шара.

Вчера мир узнал о новой победе творческой мысли советских специалистов: впервые в истории человечества осуществлен запуск искусственного спутника Земли.

В беседе с корреспондентом "Правды" член-корреспондент Академии наук СССР Е. К. Федоров сообщил:

- Искусственный спутник Земли, запущенный в заоблачные выси с территории нашей страны, - ярчайшее свидетельство выдающихся успехов не только нашей науки и техники, но и могущества советской социалистической индустрии.

Искусственный спутник Земли поможет ученым решить многие сложнейшие вопросы, связанные с изучением верхних слоев атмосферы - области, граничащей между известным человеку слоем воздуха и открытым космическим пространством.

Верхние слои атмосферы играют огромную роль в жизни нашей планеты. Они представляют собой надежный экран, защищающий живой мир Земли от вредного воздействия некоторых видов солнечного излучения, космических лучей и метеоритов, непрерывным потоком вторгающихся в земную атмосферу из мирового пространства.

Верхние слои атмосферы простираются примерно до высоты в 800-1.000 километров. Уже на высоте ста километров плотность воздуха падает в миллион раз, а на высоте в пятьсот километров - еще в миллион раз. Тем не менее ничтожная по своей массе оболочка разреженных газов на этих высотах выполняет важнейшую жизнеохранную функцию. В верхних слоях атмосферы происходят сложнейшие физико-химические реакции, преобразующие солнечные и космические излучения и мельчайшие частицы таким образом, что они достигают земной поверхности безвредными для органической жизни.

Но роль верхних слоев атмосферы не ограничивается только этим. Через них происходит воздействие некоторых солнечных явлений на процессы, протекающие в тропосфере - нижних слоях атмосферы. Изменения солнечной деятельности отражаются на состоянии нижних слоев атмосферы, на развитии циклонов и антициклонов, на колебаниях уровня воды в морях и океанах, вызывают ряд других явлений в физике нашей планеты.

В наш век, когда радио проникло во все уголки земного шара, огромное значение имеет изучение условий распространения радиоволн. Существенное влияние на этот процесс оказывает ионосфера, то есть верхние ионизированные слои атмосферы. Свойства этих слоев непрестанно меняются в зависимости от времени суток и года, от степени солнечной активности. Изучение явлений, протекающих в ионосфере, несомненно, должно обогатить науку, в частности предоставить специалистам новые данные для дальнейшего развития радиотехники.

Электромагнитные процессы, возникающие и развивающиеся на границе атмосферы, порождают магнитные бури и полярные сияния. Изучение этих явлений также имеет большое прикладное значение. Оно весьма важно, в частности, для решения проблем, связанных с космическими полетами. При проектировании будущих межпланетных снарядов и кораблей нельзя игнорировать потоки метеоритов, первичное космическое излучение и другие явления, происходящие в верхних слоях атмосферы.

Вот почему придается такое большое значение изучению процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы. Оно ведется уже давно. Первые данные о природе вещества на больших высотах были получены с помощью косвенных наблюдений. Исследовались расположение, формы и спектр полярных сияний, свечение ночного неба, вспышки сгорающих метеоров.

Высокие слои атмосферы зондируются также с помощью радиоволн, световых лучей и звука. Запуск искусственного спутника Земли дает новое могучее средство в руки ученых для более детального изучения этой области земной атмосферы.

Прежде чем стало возможным создать искусственный спутник Земли, потребовался огромный комплекс научных исследований и экспериментов. Длительный период исследования атмосферы проводились с помощью ракет.

Эти исследования дали науке много ценных сведений. Выявилось, в частности, что с высотой температура воздуха претерпевает ряд весьма значительных изменений.

Советские биологи провели очень интересные исследования поведения живого организма в своеобразных условиях полета на ракетах. Изучалось влияние условий полета на организм и действие спасательных приспособлений для спуска на парашюте животных с большой высоты.

Опыты такого рода ставились и в США. Там в ракету помещались мыши и обезьяны, причем последние находились под наркозом. Это, конечно, серьезно искажало действительную картину влияния условий полета на животных.

Советские исследователи остановились на собаках как достаточно высокоорганизованных животных. Собаки проходили специальную подготовку к полету.

Наблюдения за животными установили, что кратковременное, в течение примерно часа, пребывание в верхних слоях атмосферы никакого вреда не приносит. Следовательно, можно полагать, что и полет человека на ракете в высокие слои атмосферы вполне возможен.

Особенно много запусков исследовательских ракет, богато оснащенных разнообразной аппаратурой, намечено провести в течение Международного геофизического года в различных пунктах земного шара. Советские ученые предполагают произвести более сотни запусков в трех пунктах - в районе Земли Франца-Иосифа, в средних широтах территории Советского Союза, а также в Антарктике - в районе станции Мирный. Приборы будут подниматься на высоты от 80 до 200 километров в головных частях ракет и в отделяющихся контейнерах различного типа. Большинство из них будет снабжено спасательными парашютами и радиопередатчиками для сообщения показаний приборов на Землю во время полета.

Значительно будет расширен также и объем исследований. Интересные результаты обещают дать, в частности, исследования свойств метеорных частиц, в огромном количестве вторгающихся в земную атмосферу. Особые пьезоэлектрические пластинки, расположенные в различных точках контейнера, передают по радио на Землю электрические импульсы, которые позволят определить число и энергию ударяющих в эти пластинки частиц. Данные о бомбардировке ракеты микрометеорами имеют существенное значение для расчетов межпланетных полетов.

Исследования верхних слоев атмосферы с помощью ракет являются, конечно, большим достижением науки и техники и дали многое для уточнения наших знаний о воздушной оболочке Земли. Но им свойственны существенные недостатки, и прежде всего очень малое количество получаемых данных. Дело в том, что каждый пуск ракеты, представляющий достаточно дорогое и сложное предприятие приносит нам сведения о состоянии стратосферы только в одной точке земного шара и зафиксированные лишь в течение нескольких минут. Это не дает возможности вести необходимые систематические наблюдения явлений в верхних слоях атмосферы. Вот почему важно создание искусственного спутника Земли как автоматической лаборатории длительного действия.

Запуск искусственных спутников Земли - дело еще более сложное, чем ракетные исследования.

Прежде всего спутник не должен быть громоздким и тяжелым. С другой стороны, спутник должен быть своеобразной научной лабораторией, разносторонне исследующей по ходу своего движения геофизику верхних слоев атмосферы. Он должен регистрировать космические излучения, напряженность магнитного поля Земли, корпускулярное излучение Солнца, интенсивность и энергию микрометеоров и метеоров и многое другое. При этом все регистрируемые данные должны с точной достоверностью передаваться на Землю. Следовательно, спутники необходимо оснащать надежной и точной регистрирующей и анализирующей аппаратурой и радиостанцией, способной передавать получаемые данные исследований па Землю.

Большие трудности представляет доставка спутника на его будущую орбиту. Дело в том, что при огромных скоростях полета ракеты (порядка восьми километров в секунду) необходимо выдерживать большую точность как в скорости, так и в направлении движения. Отклонение в скорости от заданной всего лишь в несколько десятков метров в секунду или отклонение в направлении движения даже только на один градус может привести к тому, что спутник не выйдет на свою орбиту. Отсюда становится ясным, какой четкостью и точностью действия должны обладать приборы, автоматически управляющие запуском и полетом ракеты.

Снаряд для запуска спутника представляет собой сложную систему. После того как спутник поднят на высоту в несколько сот километров, ему придается горизонтальная скорость около 29 тысяч километров в час. Получив такую скорость, запущенный на днях спутник начал двигаться по орбите, похожей на эллиптическую спираль, обвитую вокруг земного шара, под небольшим углом к меридианам. Первый спутник свой полный оборот вокруг Земли совершил за 1 час 35 минут.

Запуск искусственных спутников открывает огромные возможности для изучения верхних слоев атмосферы и ближайших "окрестностей" Земли. Измерительные приборы, размещаемые в спутниках, дадут характеристику изучаемых явлений не в одной точке, а в огромных толщах атмосферы, причем многократно и на протяжении значительного периода времени. Намечаемая программа исследований с помощью искусственных спутников Земли весьма широка и не может быть выполнена при одном запуске. Понадобятся серии запусков, чтобы решить наиболее важные геофизические и астрофизические вопросы.

Существенное значение имело точное определение орбиты спутника в различные периоды его движения. Это нужно не только для "привязки" выполняемых на спутнике измерений к определенному месту, но и для получения геофизических данных - о форме Земли, распределении масс вещества внутри земного шара, плотности воздуха на различных высотах, которые неминуемо скажутся на траектории и продолжительности полета. Для определения положения спутника в пространстве и его траектории используются радиолокаторы и радиотелескопы, установленные в нескольких пунктах земного шара.

Перед рассветом или после захода солнца, когда оно освещает верхние слои атмосферы, спутник можно наблюдать с помощью несложных оптических труб с небольшим увеличением, в бинокль и даже простым глазом.

Для того, чтобы аппаратура спутника приводилась в действие, необходим определенный запас энергии. Поэтому, несмотря на сравнительно небольшие размеры спутника, значительная часть его вместимости предоставляется для источников питания.

На спутниках устанавливаются приборы для измерения числа и энергии метеорных частиц, ударяющихся в корпус, такие же, как и на ракетах, а также приборы для измерения космических лучей. Большое внимание уделяется оптическим измерениям - получению спектров Солнца и звезд за пределами земной атмосферы, оптическим характеристикам свечения самой атмосферы. Специальные приборы будут на спутниках измерять магнитное поле Земли.

Осуществление всей программы исследований путем запуска искусственных спутников Земли даст возможность ученым составить правильное представление о структуре высоких слоев атмосферы, о протекающих в них важнейших процессах и приступить к построению общей теории основных атмосферных явлений.

Нынешние спутники Земли не возвращаются на Землю. По мере вращения, хотя и в очень разреженных верхних слоях атмосферы, они все же потеряют часть своей скорости, опустятся в более низкие и потому более плотные слои воздушной оболочки Земли и сгорят в результате аэродинамического нагрева. Следовательно, ученые вынуждены довольствоваться только теми данными о верхних слоях атмосферы, которые передаются со спутника Земли по радио. Эти сведения, конечно, весьма ценны, но все же в известной мере ограничены. Поэтому сейчас ученые и инженеры усиленно работают над решением проблемы, как в дальнейшем обеспечить возврат спутника на Землю в полной целости и сохранности со всей его научной аппаратурой. Решение этой проблемы имеет не только теоретическое, но и практическое значение.