Советские спутники – Первый советский спутник — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Спутник-1 — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к навигации Перейти к поиску
Спутник-1
Простейший Спутник-1 (ПС-1)

Первый в мире искусственный спутник Земли.
Производитель СССР СССР, «ОКБ-1»
Оператор СССР
Задачи проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска; ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника; экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника; исследование условий работы аппаратуры
Спутник Земли
Количество витков 1440
Запуск 4 октября 1957 19:28:34 UTC
Ракета-носитель «Спутник»
Стартовая площадка СССР СССР, Байконур, площадка № 1
Длительность полёта 3 месяца
Сход с орбиты 4 января 1958
NSSDC ID

ru.wikipedia.org

Первый спутник Земли - «Sputnik-1» планеты Земля

Первым спутником нашей родной планеты стал аппарат, созданный командой инженеров, конструкторов и ученых Советского союза. Ему дали стандартное «имя» — «Спутник-1».

Он не был оборудован серьёзной аппаратурой и пробыл в космосе всего 3 месяца. Но за это время стал легендой, открывшей землянам тайны неба.

Кто и когда создал первый спутник Земли? История создания

Его создали ученые СССР в 1957 году. Стоит отметить, что на момент запуска в космос он был единственным в мире. Американцы выпустили свой спутник лишь спустя год.

Фото «Спутника -1» и схема приборов

Советский «Спутник-1» имел несложную конструкцию, представляя собой две полуоболочки из алюминия, герметично соединенные 36 болтами. Он имел массу 83,6 кг.

Из оборудования в него входили:

  • две антенны;
  • электрохимический блок;
  • система терморегуляции;
  • радиопередающее устройство;
  • датчики давления и температуры;
  • бортовая электроавтоматика;
  • вентилятор.

Проектирование устройства началось осенью 1956 года, а первые испытания с применением вибростенда и термокамеры прошли в конце весны следующего года.

Кем, когда и откуда был запущен «Спутник – 1» в СССР?

«Простейший спутник под номером 1»

СССР гордился тем, что смог отправить первым — искусственный спутник в космическое пространство. Оборудованию дали кодовое названием «ПС-1», что расшифровывалось как «простейший спутник под номером 1».

Дату запуска официально нарекли памятным днём Космических войск России, а в честь устройства названа равнина на Плутоне.

Кем запущен первый «Спутник-1»?

Над созданием летательного аппарата трудилось множество ученых, инженеров и конструкторов. Возглавлял проект С.П. Королёв, являющийся основоположником практической космонавтики, последователем трудов К.Э. Циолковского.

Среди прочих, кто внес свою важную лепту, выделяют А. В. Бухтиярова, М. В. Келдыша, М. К. Тихонравова, Г. Ю. Максимова, В. И. Лапко, Б. С. Чекунова.

Точная дата запуска — 04.10.1957 г.

Точной датой запуска является: 04.10.1957 г. Точное время запуска: (22 ч. 28 мин. 34 сек.) по МСК. Через 495 секунд блок ракеты, в котором находился искусственный спутник, оказался на эллиптической орбите.

Первый сигнал появился после отделения спутника от центрального блока. Сигналы перестали поступать 04.01. 1958 г., когда устройство сгорело в атмосфере.

Откуда был произведен запуск?

Запуск осуществлялся с «Тюра-Там» на ракете-носителе «Спутник», за основу была взята межконтинентальная баллистическая ракета Р-7.

В дальнейшем этот полигон Минобороны СССР под названием «Тюра-Там» переименовали в космодром под более знакомым названием «Байконур».

Какова была скорость спутника в космосе?

Информации про скорость «Спутника-1» в интернете нет, но технические умы могут попробовать посчитать её самостоятельно.

Известно, что аппарат находился в космическом пространстве 92 дня, он совершил 1440 оборотов вокруг планеты Земля, что равняется приблизительно 60 млн. км.

Программа полета

Программой полета являются цели, которые преследовал космический центр СССР.

В них входили следующие задачи:

  • проверить правильность расчетов и технических решений, взятых за основу запуска;
  • определить данные плотности верхних слоев в атмосфере по спускаемому торможению космического аппарата;
  • исследовать ионосферное прохождение радиоволн, которые излучают передатчики спутника;
  • провести анализ условий для адекватной работы аппаратуры прочих летательных устройств.

Хотя спутник не был оборудован современной научной аппаратурой, он передал важные данные для дальнейшего изучения космоса через радиосигналы и оптические наблюдения.

Где сейчас находится первый в мире спутник?

Любители космонавтики интересуются тем, где сейчас находится первый в мире спутник Земли. Полюбоваться его точными копиями (макетами) можно на любой выставке, посвященной космическому пространству, или в Музеях космонавтики, где проводятся доклады и презентации на эту тему.

Настоящий же «Спутник-1» сгорел в слоях атмосферы, не долетев до родной земли.

К огромнейшему сожалению, от него ничего не сохранилось. Сохранились только картинки и фотографии.

Интересные факты о первом спутнике Земли

Изначально расчеты траектории, вывода устройства на орбиту, проводились электромеханическими счётными машинами по аналогии с современными арифмометрами. Уже на последних этапах были применены классические расчеты ЭВМ БЭСМ-1.

В день знаменитого запуска в Барселоне проходило открытие Международного конгресса по астронавтике, на котором присутствовал академик Л.И. Седов. Он объявил коллегам про сенсацию – запуск первого спутника Земли, из-за чего в некоторых источниках именно его называют «отцом события».

В некотором роде способствовало этому и неизвестность настоящих руководителей космической программы для широких кругов, так как проводимый проект считался секретной работой.

Первыми траекторию выполнения полёта «Спутника-1» начали наблюдать сотрудники Лаборатории космических исследований Национального университета Ужгорода, которая была основана в день вывода аппарата на орбиту. Наблюдения за ним начались спустя два дня – 06.10.1957 года.

В честь столь важного события в Москве на проспекте Мира в 1964 году был поставлен гигантский обелиск «Покорителям космоса». Его высота составляет 99 метров.

В 2007 году в городе Королёв на проспекте Космонавтов открыли памятник под названием «Первому искусственному спутнику Земли», посвятив 50-летию со дня знаменитой даты.

Википедия про первый спутник, запущенный в космос

Википедия отражает почти все события, связанные с разработкой, запуском и анализом данных, предоставленных «Спутником-1», но не в подробной форме. Чтобы найти более детальную информацию, следует обращаться к прочим источникам.

В Википедии также указана информация касательно других искусственных спутником Земли, в том числе первого американского спутника под названием «Эксплорер-1».

Отражение в кинематографе

Полёт «Спутника-1» отразился во разных сферах жизни, особенно, в науке и развлекательном жанре. К примеру, кинематограф пополнился несколькими интересными работами на тему освоения космоса.

К таковым относится «Укрощение огня», снятый советскими режиссерами в 1972 году. Документальный фильм повествует про С.П. Королёва и прочих не менее значимых людей, участвующих в создании авиационной и ракетной техники.

Американская кинолента 1999 года «Октябрьское небо» основана на реальных событиях. Режиссер Джо Джонстон создал кино, рассказывающее про сына шахтера Хомера Хикэма, который вместе с другими землянами наблюдал запуск спутника. Став взрослее, он сконструировал собственную настоящую ракету.

«Мурзилка на спутнике» — мультипликационная работа 1960 года, созданная советскими режиссерами Борисем Степанцевым и Евгением Райковским. Мультик стал одной из четырех частей-приключений спецкора Мурзилки и полностью посвящён теме освоения космоса.

Значение первого спутника Земли для человечества

«Спутник-1» оказал колоссальное влияние на человечество. До момента его вывода на орбиту люди считали небо твердым, а некоторые верили, что за ним ничего не существует. Спутник №1 стал доказательством обратного и начальной ступенью к изучению невероятного космического пространства.

Немалое значение заключалось и в том, что разработчиком аппарата стал СССР. Событие было озвучено во всех программах и газетах мира, что придало Советскому союзу большое политическое влияние. Жители всего света были ошарашены способностями советской науки и техники.

Радиоинженеры и астрономы наблюдали за трением об атмосферу и её воздействием на траекторию движения спутника. Благодаря этим данным, удалось вычислить плотность атмосферы на разных орбитальных высотах. Ранее это было невозможно из-за отсутствия аппарата, способного сделать такие измерения. Аэростаты не могли подняться на масштабную высоту.

Результаты исследований «Спутника-1» стали толчком к развитию интернета, без которого уже трудно представить жизнь современного человека.

Успешный запуск искусственного аппарата послужил разработке телекоммуникационной сети ARPANET, которым занялось Министерство обороны США.

На этих сетях базируются идеи Пола Бэрана – американского инженера-изобретателя в области информатики, одного из создателей интернета.

В заключение

Прорыв в науке и технике, давший толчок современным технологиям, сейчас кажется смешным и нелепым. Но только задумайтесь…

Первый во всем мире искусственно созданный «Спутник-1» Земли помог человечеству сделать шаг в продвинутое будущее и начать освоение неведанного ранее космического пространства. Маленький аппарат без серьёзного оборудования смог стать легендой, которой суждено было сгореть во благо жителей Земли.

Продолжение . . .

Луна — первый естественный спутник Земли

ИСЗ — искусственные спутники Земли

Спутники планет Солнечной системы

Новости — Первые туристы к спутнику Земли

rusachka.ru

Первый спутник Земли

Параметры полёта первого спутника Земли
Устройство первого спутника Земли

"Спутник-1" - первый спутник Земли в истории человечества, он был запущен в Советском Союзе 4 октября 1957 года, с полигона Тюра-Там, который впоследствии стал космодромом Байконур.

Первый спутник Земли также обозначавшийся как ПС-1 (простейший спутник №1) был выведен на орбиту с помощью ракеты-носителя "Спутник", которая была разработана на основе межконтинентальной баллистической ракеты "Р-7".

Полёт первого спутника Земли продолжался 90 дней, с течение которых он сделал 1440 витков вокруг нашей планеты.
Над созданием спутника трудился коллектив видных советских учёных во главе с С. П. Королёвым: М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, Н. С. Лидоренко и другие.

Запуск первого спутника Земли на полигоне Тюра-Там (Байконур):

Сам спутник находится под головным конусовидным обтекателем этой ракеты.

Запуск первого спутника Земли имел воистину огромное значение для всего мира. Полёт первого спутника вокруг Земли наглядно показал людям, что небо не твёрдое и что полёт в Космос вообще возможен...
Смешно звучит?
Но, вы только вдумайтесь - в то время действительно не было никаких наглядных доказательств, были одни только расчёты и уверения учёных! Человек ещё ни разу не выходил за пределы атмосферы нашей родной планеты.

Излишне говорить, какое значение имело то, что именно СССР первым запустил спутник в Космос и что этот запуск был удачным. Политический вес этого события трудно переоценить - всё население планеты увидело, на что способны советская наука и техника. Западные газеты взахлёб писали об этом событии.
Тысячи людей собирались около аппаратуры радиолюбителей, чтобы послушать знаменитое "бип-бип-бип..."


А вид летящей точки на фоне звёзд производил неизгладимое впечатление на людей во всём мире и служил лучшим доказательством произошедшего. Люди жадно вглядывались в ночное небо, показывая друг другу крохотную летящую точку.

Рассказывать об этом можно долго, но небольшая статья просто не позволяет этого сделать.

Непосредственно на самом спутнике не было научной аппаратуры. Тем не менее, запуск первого спутника Земли позволил получить не только крайне важные технические данные, необходимые для дальнейшего развития космонавтики, но и ценные научные сведения.
К техническим данным относятся как работа всех составных частей ракеты-носителя "Спутник", так и проверка всех расчётов, касающихся траектории движения ракеты и спутника. Также были получены данные о работе всех систем в необычных условиях.

Наиболее любопытными оказались данные, полученные на основании наблюдений за движением первого спутника Земли и параметрами прохождения радиосигналов от него.
Астрономы и радиоинженеры вели наблюдения за тем, как трение об атмосферу влияет на траекторию движения аппарата. На основании этих данных была вычислена плотность атмосферы на орбитальных высотах. Раньше никто и никогда не делал таких измерений - просто было нечем их делать! Все наблюдения велись только с поверхности Земли. А аэростаты поднимались на очень ограниченную высоту.
Большой неожиданностью оказалось то, что на орбитальных высотах атмосфера гораздо плотнее прежних расчётных значений. Это было крайне важно для расчётов траекторий движения последующих космических аппаратов.

На спутнике был установлен радиопередатчик, который выдавал короткие импульсы на двух длинах волн - 20,005 и 40,002 МГц. Длительность сигналов была 0,3 с. Благодаря этому, появилась возможность немного изучить верхние слои ионосферы Земли, следя за прохождением сигналов через неё.
Все более ранние наблюдения ионосферы Земли велись только с её поверхности и выводы основывались на отражении сигналов от нижней части ионосферы. Теперь же появились и данные о прохождении сигналов с известными начальными характеристиками сквозь неё.

Кажется странным, что первый искусственный спутник в истории человечества был способен только на обычный "радиописк". Он не мог передать никакой информации о своём полёте.
И это при том, что уже почти два года существовала целая правительственная програма по созданию космической лаборатории.
Дело в том, что в это время между СССР и США шла настоящая космическая гонка - кто первым запустит первый искусственный спутник Земли.
Поступили сведения, что США готовят запуск первого спутника в следующем, 1958 году. Стояла задача выйти в космос первыми. Подготовка лаборатории требовала времени, а запуск простейшего спутника мог быть произведён быстро. Этим и объясняется устройство первого спутника, который кстати носил кодовое имя ПС-1 (простейший спутник №1).
Задача первыми выйти в космос была выполнена.

А уже 3-го ноября 1957 года Советский Союз запустил второй спутник Земли, уже со множеством научной аппаратуры и первым в мире животным-космонавтом - собакой Лайкой.
США запустили свой спутник только в феврале следующего года. Так что, и первая космическая научная лаборатория тоже была советской.

Параметры полёта первого спутника Земли

Старт ракеты-носителя4 октября 1957 г.
в 19:28:34 по Гринвичу
Окончание полёта спутника4 января 1958 г.
Масса аппарата83,6 кг
Размеры58 сантиметров.наибольший диаметр
Период обращения96,7 минут.
Перигей228 км.от ближашей точки орбиты
до поверхности Земли
Апогей947 км.от самой удалённой точки
орбиты до поверхности Земли
Количество витков1440

Как потом стало ясно из расшифровки телеметрии, от неудачи нас отделяли буквально считанные доли секунды.
На 16 секунде полёт произошёл сбой в системе подачи топлива, что привело к повышенному расходу керосина. Поэтому главный двигатель проработал на одну секунду меньше расчётного времени. Этой секунды могло не хватить для разгона спутника до первой космической скорости и он бы упал на Землю.
Секунда на завершающем шаге рзгона очень важна. Из-за этой секунды спутник был выведен на орбиту, которая была на целых 90 километров ниже расчётной высоты!

Как бы то ни было, первый спутник Земли был успешно выведен на орбиту.
Через 90 дней полёта, 4-го января 1958 года первый спутник Земли вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел. На выставках показывались уже только его копии.

Кстати, надо всё-же сказать, что сам первый спутник был не виден с Земли. Та яркая точка, которую наблюдал весь мир - это гораздо большая по размерам разгонная ступень от ракеты-носителя. Эта ступень некоторое время летела рядом со спутником и служила дополнительным ориентиром для наблюдения с Земли за траекторией собственно самого спутника.
Но, эта ступень тоже являлась искусственным спутником Земли - она летела наравне с ПС-1! Так что всё было по-честному 🙂

Устройство первого спутника Земли

Макет устройства первого искусственного спутника Земли на выставке, посвященной 40-ой годовщине запуска первого спутника. Москва, 3 октября 1997 года.

Устройство первого спутника Земли было довольно простым. Внешне он состоял из металлического шара диаметром 58 сантиметров, с 4-мя длинными антеннами, направленными "назад" относительно направления полёта. Оболочка шара разделялясь на две полусферы, открывая доступ к начинке спутника. Одна пара антенн была длиной 2,7, вторая - 2,4 метра. Антенны располагались парами, с углом 70° в каждой паре. Это обеспечивало равномерное распространение радиосигнала во все стороны, ведь опыта приёма радиопередач из космоса ещё не было.

Внутреннее устройство Спутника-1:
Легко заметить, что на борту спутника почти ничего особенного не было - только радиопередатчик. О причинах этого было рассказано выше.
Спутник-1 располагался в головной части ракеты-носителя, под обтекателем.
Внутри спутника находились: радиопередатчик и батарея для него, вентилятор с термореле и воздуховодом системы управления температурой, устройство бортовой электроавтоматики. Также были датчики температуры и давления. Ну и наконец электрические провода, которыми всё это соединялось воедино.

Наглядно представить себе размеры первого спутника Земли можно по этому снимку:

Момент отделения спутника от головного обтекателя смоделирован на этом снимке:

Обратите внимание, что на конусе напротив антенн предусмотрены выступы, которые соответствуют местам крепления антенн к спутнику.
Собственно, это ни о чём особо не говорит, просто любопытная деталь.

Теперь, глядя на современные орбитальные и межпланетные станции, на всю их сложность и возможности, помните, что дорогу им проложил один маленький ПС-1, первый искусственный спутник Земли, запущенный в стране Советов всего через 12 лет после того, как отгремела война...
Нет ничего невозможного, когда есть стремление к созиданию!

Использованы снимки из книги Антона Первушина "108 минут, изменившие мир".    или расскажите друзьям: 

Комментарии к этой статье



kosmoved.ru

Первый искусственный спутник Земли в фотографиях

Спутник

 в фотографиях

Запуск ракеты-носителя Спутник. Выход человечества в космос.

|

Стартовая площадка: ракета-носитель 8К71-ПС (Р-7) со Спутником-1.

|

Старт ракеты-носителя Р-7 с ИСЗ-1. РГАНТД.

|

Сборка "ПС-1".

|

"Простейший спутник первый". Процесс сборки.

|

Компоненты спутника.

|

Запуск спутника.

|

Заключительная проверка всех систем.

|

Внутренняя компоновка ИСЗ-1. РГАНТД.

|

Головной отсекатель и последняя ступень ракеты-носителя (кадр из учебного фильма).

|

Общий вид спутника.

|

Компоновочная схема ИСЗ-1. 1957 г. РГАНТД.

|

Спутник-1.

|

Копия первого в мире искусственного спутника Земли в Национальном музее авиации и космонавтики (National Air and Space Museum), Вашингтон.

|

Государственная комиссия, руководившая подготовкой пусков Первого и Второго искусственных спутников Земли. 3 ноября 1957 г. РГАНТД.

|

Газета "Правда" 6 октября 1957. Главная страница посвящёна запуску спутника.

|

The New York Times.

|

Слушая сигналы Спутника.

|

Радиолюбитель Roy Welch из Далласа (США) проигрывает на магнитофоне другим радиолюбителям записанные им сигналы первого советского спутника.

|

Астрономы из Австралии сделали снимок прохождения Спутника над Мельбурном, 8 октября 1957.

|

Почтовая марка СССР с изображением Спутника-1.

|

Почтовая марка, посвящённая 10-летию запуска 1-го спутника Земли - ИСЗ на околоземной орбите. Солнечная галактика - Дата 24 июня 1967.

|

Почтовый блок в честь 25-летия запуска первого в мире искусственного спутника Земли. СССР 1982 год.

|

Юбилейная марка "100 лет со дня рождения К.Э. Циолковского" с надпечаткой о запуске первого в мире спутника. Почта СССР 1957.

|

Памятник создателям первого советского искусственного спутника Земли. Установлен в 1958 году у метро "Рижская" в Москве. Скульптор Ковнер.

|

Внутри спутника. Макет, М 1:1.

|

Металлический ключ блокировки, последний оставшийся элемент от первого спутника. Блокировал соединение батарей и передатчика до запуска ракеты. Экспонат Национального музея авиации и космонавтики (National Air and Space Museum), Вашингтон. При выходе на орбиту уже другой предохранитель был отключён и Спутник начал подавать сигнал.

|

ВДНХ, модель Спутника-1 в павильоне "Космос". 11 июля 1968 г.

|

В честь 40-летия запуска спутника, 3 ноября 1997 года, с космической станции "Мир", космонавтами был запущен вручную "Спутник 40" - модель в размере 1/3 первого спутника. Спутник был сделан российскими и французскими студентами.

|

Примеры первых памятных значков, выпущенных в честь запуска советского спутника №1.

|

Художественный маркированный конверт посвящённый запуску спутника. Почта СССР, 1957.

|

Почтовая карточка ГДР, 1981-1983 год, из серии 48 почтовых карточек со штемпелями "25 лет космической эры". (нем. Geschichte der Raumfahrt Vom Feuerpfeil zu Sputnik 1).

|

Памятная медаль "В честь запуска в СССР первого в мире искусственного спутника Земли 4 октября 1957. Академия наук СССР".

|

Награждение НИИ №885 медалью Президиума АН СССР от 29 декабря 1961 года.

|

Первая и четвертая страницы обложек журналов "Радио", №12, 1957 и №1, 1958.

|

Ракета-носитель "Спутник". Слева видны три спутника, которые она выводила на орбиту земли.

|

Форма радиосигналов первого ИСЗ.

|

Радиолюбители - призеры журнала "Радио" за научно ценные наблюдения за первыми ИСЗ. "Радио", 1958, №1.

|

Картина А. Соколова "Свершилось!".

|

Звуки спутника

(0:14) Запись сделана в Чехословакии

(2:28) Запись сделана в Вашингтоне

(0:23) Запись сделана в Германии

 

Спутник передавал сигналы в виде телеграфных посылок (т.н. "бипов") длительностью около 0,3 секунды.
Радиоволны шли на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц.

Частота сигналов и пауза определялись 2 датчиками:
- давления, порог срабатывания: 0,35 атм
- температуры, порог срабатывания: +50 °С и 0 °С

Радиопередатчики работали в течение двух недель.

 

Интересные факты:

☆ 30 января 1956 г. вышло постановление о выводе на орбиту в 1957—1958 гг. «Объекта „Д“» - спутника с научной аппаратурой. 200—300 кг научной аппаратуры должна была разработать Академия наук СССР.
14 января 1957 г. Советом Министров СССР утверждена программа лётных испытаний Р-7. И Королёв отправил докладную записку в Совет Министров, написав, что 2 ракеты могут быть готовы, в спутниковом варианте, в апреле — июне 1957, "и запущены сразу же после первых удачных пусков межконтинентальной ракеты".
В феврале на полигоне шли строительные работы, а две ракеты уже были готовы. Королёв, понимая, что аппаратура для спутника будет делаться ещё долго, послал правительству неожиданное предложение:
Имеются сообщения о том, что в связи с Международным геофизическим годом США намерены в 1958 году запустить ИСЗ. Мы рискуем потерять приоритет. Предлагаю вместо сложной лаборатории — объекта «Д» вывести в космос простейший спутник.

☆ После того как Спутник начал подавать сигналы, начался анализ поступивших телеметрических данных. Оказалось:
- Один двигатель "запаздывал", но не менее, чем за секунду до контрольного времени, всё-таки вышел на штатный режим (и старт не был автоматически отменён).
- На 16-й секунде полёта система управления подачи топлива перестала работать, начался повышенный расход керосина, центральный двигатель отключился на 1 секунду раньше расчётного времени. Отключись он немного раньше и первая космическая скорость могла быть не достигнута.

☆ Многие СМИ того времени писали что спутник можно было наблюдать на небе невооружённым глазом, на самом деле его нельзя было так просто увидеть. А звёздочка, которую видело большое количество людей, была второй ступенью - центральным блоком ракеты (весом 7,5 тонн), он также вышел на орбиту и двигался пока не сгорел.

☆ Советское правительство передало модель "Спутника-1" в дар ООН, модель размещена во входном зале Штаб-квартиры ООН в Нью-Йорке.

☆ В честь 40-летия запуска первого спутника, 4 ноября 1997 года, космонавтами с орбитальной станции "Мир" был вручную запущен "Спутник-40" (модель сделанная российскими и французскими студентами, в масштабе 1:3).

☆ В 2003 году копию "Спутника-1" пытались продать на аукционе eBay. По оценкам некоторых исследователей, в Советском Союзе было изготовлено от четырёх до двадцати моделей (точных копий), для тестирования, демонстраций и дипломатических подарков. Точное количество моделей никто не может назвать, т.к. это было засекреченной информацией, тем не менее многие музеи мира уверяют что у них аутентичная копия.

windoworld.ru

Разведывательный спутник — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 марта 2018; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 марта 2018; проверки требуют 2 правки. Американский радиолокационный разведывательный спутник Lacrosse (en) во время сборки

Разведывательный спутник — искусственный спутник Земли, предназначенный для наблюдения Земли (телевизионная съёмка, фотосъёмка) в целях обеспечения разведывательной деятельности или спутник связи, применяющийся для разведки.

Разговорное название — спутник-шпион.

ru.wikipedia.org

Первые спутники | lemur59.ru

                              

              

 

 

                                                                 Первый спутник Земли

Космическая эра началась ровно 50 лет назад: 4 октября 1957 года на орбиту был выведен первый советский искусственный спутник Земли.

Ещё в 1939 году один из основоположников практической космонавтики в нашей стране, ближайший сподвижник Сергея Павловича Королева Михаил Клавдиевич Тихонравов писал: «Все без исключения работы в области ракетной техники в конце концов ведут к космическому полету».

                          

                                                                             М.К. Тихонравов

Дальнейшие события подтвердили его слова: в 1946 году, практически одновременно с разработкой первых советских и американских баллистических ракет, началась разработка идеи запуска искусственного спутника Земли.

Время было тяжелое и тревожное. Едва закончилась Вторая мировая война, а мир уже балансировал на грани новой, на этот раз ядерной. Появилась атомная бомба, и в спешном порядке разрабатывались средства доставки — прежде всего, боевые ракетные комплексы.

13 мая 1946 года Совет министров СССР принял развернутое Постановление по вопросам реактивного вооружения, создание которого объявлялось важнейшей государственной задачей. Им предписывалось создание специального комитета по реактивной технике и десятков новых предприятий — научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро; заводы перепрофилировались на производство новой техники, создавались полигоны для испытаний. На базе артиллерийского завода № 88 был создан Государственный союзный научно-исследовательский институт (НИИ-88), который стал головной организацией по всему комплексу работ в этой области. 9 августа того же года приказом министра обороны Королев был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия, а 30 августа он стал начальником отдела баллистических ракет СКБ НИИ-88. 17 сентября начались летно-конструкторские испытания «изделия № 1» — ракеты Р-1.

Именно в таком контексте началось создание искусственного спутника Земли, для чего требовалось привлечь огромные финансовые, материальные и людские ресурсы. Иначе говоря, требовалась государственная поддержка.

                                   

                                        Сергей Павлович Королев на полигоне в Капустином Яре. 1953 год.

Известно, что такая поддержка оказывается лишь при том обязательном условии, что Лицам, Принимающим Решения, поддерживаемые проекты представляются реально осуществимыми и насущно необходимыми. Но руководители высокого ранга, как советские, так и американские, в вопросе запуска спутника оказались полными единомышленниками: они не только не видели в этом необходимости, но и считали саму идею фантастической и вредной, отвлекающей силы и средства от разработки боевых ракет. Удивительно, что, несмотря на кардинальные различия во внутриполитической, технико-экономической, социальной и культурной ситуации многие характерные черты развития космической идеи «у нас и у них» оказались сходными, и даже хронология ключевых событий примерно совпадает.

На первом этапе (до 1954 года) разработка идеи запуска спутника велась в условиях непонимания и противодействия со стороны высших руководителей и лиц, определявших техническую политику государств. В нашей стране главным идеологом и руководителем практической работы по осуществлению выхода в космическое пространство был Сергей Павлович Королев (1907–1966)

 

в США — Вернер фон Браун (Wernher von Braun, 1912–1977).

                         

12 мая 1946 года группа фон Брауна представила Министерству обороны США (US Department of Defense) доклад «Предварительная конструкция экспериментального космического корабля, вращающегося вокруг Земли», в котором говорилось, что ракета для запуска ИСЗ весом 227 кг на круговую орбиту высотой около 480 км может быть создана за пять лет, то есть к 1951 году. На предложение фон Брауна военное ведомство ответило отказом выделить необходимые ассигнования.

В СССР Михаил Клавдиевич Тихонравов (1900–1974), работавший в НИИ-1 МАП, предложил проект высотной ракеты ВР-190 с герметичной кабиной с двумя пилотами на борту для полета по баллистической траектории с подъемом на высоту 200 км. Проект был доложен в Академии наук СССР и на коллегии Министерства авиационной промышленности и получил положительную оценку. 21 мая 1946 года Тихонравов обратился с письмом к Сталину, на этом дело и встало.

После перехода в НИИ-4 Министерства обороны Тихонравов и его группа из семи человек продолжала работать над вопросами научного обоснования возможности запуска искусственного спутника Земли. 15 марта 1950 года он доложил результаты научно-исследовательской работы «Составные ракеты на жидком топливе дальнего действия, искусственные спутники Земли» на пленарном заседании научно-технической конференции Отделения прикладной механики АН СССР. Его доклад был одобрен, тем не менее Тихонравов то и дело получал от своего начальства «синяки и шишки», а от своих коллег-ученых — насмешки в виде шаржей и эпиграмм. В соответствии с «духом времени» (самое начало 1950-х годов) был даже отправлен «сигнал наверх» — мол, государственные средства тратятся впустую, и надо посмотреть, не вредительство ли это? Инспекция Министерства обороны, которая проверяла НИИ-4, признала работу группы Тихонравова ненужной, а идею фантастической и вредной. Группа была расформирована, а Тихонравов понижен в должности.

 

Группа Тихонравова разрабатывала концепцию искусственного спутника Земли с 1950-го по 1954 год почти «в подполье». На переднем плане (слева направо): Владимир Галковский, Глеб Максимов, Лидия Солдатова, Михаил Тихонравов и Игорь Яцунский; на заднем плане (стоят): Григорий Москаленко, Олег Гурко и Игорь Бажинов.

Между тем работа продолжалась: в 1950–1953 годах исследования велись негласно, почти тайком, а в 1954 году их результаты были обнародованы. И после этого идея смогла «выйти из подполья». Этому, впрочем, способствовали некоторые дополнительные обстоятельства.

И Королев, и Браун, каждый в своей стране, не оставляли усилий добиться понимания Лиц, Принимающих Решения, выдвигая доступные этим Лицам аргументы военной и политической важности разработки и запуска ИСЗ.

Самым активным образом поддерживал идею запуска ИСЗ президент АН СССР Мстислав Келдыш.

                              

                                                                        Мстислав Всеволодович Келдыш

 Начиная с 1949 года, академические институты проводили исследования верхней атмосферы и околоземного космического пространства, а также реакций живых организмов в ракетных полетах. Ракеты для проведения научных исследований разрабатывались на базе боевых ракет, их называли «академическими». Первой геофизической ракетой была ракета Р1-А, разработанная на базе боевой ракеты Р-1.

В октябре 1954-го оргкомитет Международного геофизического года обратился к ведущим мировым державам с просьбой рассмотреть возможность запуска ИСЗ для проведения научных исследований. 29 июня президент США Дуайт Эйзенхауэр (Dwight David Eisenhower, 1890–1969) объявил, что США запустят такой спутник.

                            

                                                                                    Д.Д. Эйзенхауэр

Вскоре с таким же заявлением выступил Советский Союз. Это означало, что работы по созданию искусственного спутника Земли легализованы, а осмеяниям и отрицанию идеи не осталось места.

26 июня 1954 года Королев представил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли», подготовленную Тихонравовым, с приложением обзора работ по ИСЗ за рубежом. В записке говорилось: «В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью ракет скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170–1100 км от её поверхности. Такой прибор будем называть простейшим спутником».

 

Спутник ПС-1 был устроен довольно просто: внутри у него почти ничего не было, кроме радиостанции, посылающей сигналы на Землю, и источников питания. Фото: NASA

В США 26 мая 1955 года на заседании Совета национальной безопасности (National Security Council) была одобрена программа запуска научного спутника — при условии, что она не будет мешать разработке боевых ракет. То, что запуск будет проходить в рамках Международного геофизического года, подчеркнет его мирный характер, считали военные. В отличие от нашей страны, где все было «в одних руках» — Королева и Тихонравова, — эти работы проводились всеми видами вооруженных сил, и надо было решать, какому проекту отдать предпочтение. Для этого была создана специальная комиссия. Окончательный выбор делался между проектом Научно-исследовательской лаборатории ВМС (спутник «Vanguard») и проектом корпорации Рэнд (спутник «Explorer», разработанный под руководством Вернера фон Брауна). Браун заявлял, что при наличии достаточных ассигнований спутник может быть выведен на орбиту в январе 1956 году. Возможно, если бы ему поверили, то США запустили бы свой спутник раньше, чем Советский Союз. Тем не менее выбор был сделан в пользу «Авангарда» («Vanguard»). Видимо, тут сыграла роль личность фон Брауна: американцам не хотелось, чтобы «отцом» первого американского спутника стал немец с недавним нацистским прошлым. Но, как показало дальнейшее развитие событий, их выбор был не слишком удачным.

1955 год. В СССР идет отработка МБР Р-7. Группа Тихонравова активно работает над проблемами, связанными с созданием ИСЗ.

 30 января 1956 года Совет министров СССР принимает постановление о разработке объекта Д (ИСЗ весом 1000–1400 кг и с научной аппаратурой на 200–300 кг). Срок запуска — 1957-й. Эскизный проект готов уже к июню. Ведется разработка наземного командно-измерительного комплекса (КИК) для обеспечения полета спутника.

Постановлением СМ СССР от 3 сентября 1956-го на территории нашей страны вдоль трассы полета было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов (НИП). Задача была возложена на Министерство обороны, головной организацией определен НИИ-4.

 

                                              ( на ИП-6 я начинал свою службу лейтенантом в 1959 году )

К концу 1956 года выяснилось, что к назначенному сроку подготовить объект Д не удастся, и было принято решение срочно разработать небольшой простой спутник. Он представлял собой сферический контейнер диаметром 580 мм и массой 83,6 кг с четырьмя антеннами.

7 февраля 1957 года вышло постановление Совета министров СССР о запуске Первого ИСЗ, и 4 октября запуск был успешно осуществлен. Аппарат был выведен на орбиту с перигеем 228 и апогеем 947 км. Время одного оборота составляло 96,2 мин. Спутник находился на орбите 92 дня (до 4 января 1958-го), совершив 1440 оборотов.

 

По заводской документации спутник назывался ПС-1, то есть простейший спутник. Однако конструкторские и научно-технические проблемы, которые стояли перед разработчиками, были отнюдь не простыми. На самом деле это была проверка возможности запуска спутника, которая закончилась, как выразился академик Борис Евсеевич Черток, один из ближайших сподвижников Королева, триумфом ракеты-носителя.

                    

                                                                                     Б.Е. Черток

На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники энергопитания, два радиопередатчика, работавших на разных частотах и подающих сигналы в виде телеграфных посылок (знаменитое «бип-бип-бип»). В орбитальном полете проводились исследования плотности высоких слоев атмосферы, характера распространения радиоволн в ионосфере, отрабатывались вопросы наблюдения за космическим объектом с Земли.

 

 

                                                              ПС-1 в музее

 

   

Первая официальная фотография советского спутника была сделана 17 октября телескопом обсерватории Южной Калифорнии . То, что это именно спутник, можно было понять по его перемещению относительно двух звезд в созвездии Возничего. Фото: Smithsonian Astronphysical Observatory/ NASA

Реакция мировой общественности на это событие была весьма бурной. Равнодушных не было. Миллионы и миллионы «простых людей» планеты восприняли это событие как величайшее достижение человеческой мысли и духа. Время прохождения спутника над различными населенными пунктами заранее объявлялось в печати, и люди на разных континентах выходили ночью из своих домов, смотрели на небо и видели: среди привычных неподвижных звезд одна — движется!

 

 

В США запуск первого спутника произвел настоящий шок. Оказалось вдруг, что СССР, страна, не успевшая ещё толком оправиться от войны, имеет мощный научный, промышленный и военный потенциал, и что с ней надо считаться. Престиж США как мирового лидера в научно-технической и военной области пошатнулся. Это вызвало недоумение и страх: в небе над головой беспрепятственно и безнаказанно летает чужой аппарат! И нет уже чувства защищенности и сознания собственного превосходства. Это было потрясением не только для руководящей верхушки США, но и для миллионов простых американцев. О глубине потрясения свидетельствуют слова одного из высокопоставленных политических деятелей: «Я не верю, что это поколение американцев желает примириться с мыслью, что каждую ночь приходится засыпать при свете коммунистической луны».

На этой стадии началась «космическая гонка»: в открытом письме президенту Эйзенхауэру редактор журнала «Jane's Missiles & Rockets» Бергауст (Erik Bergaust) писал: «Мы должны стать первыми в космических исследованиях… Мы должны лихорадочно работать, чтобы решить те технические проблемы, которые, несомненно, решила Россия… В этой гонке (а это несомненно гонка) приз будет дан только победителю, приз этот — руководство миром…».

3 ноября того же 1957 года был запущен второй ИСЗ весом 508,3 кг. Это была уже настоящая научная лаборатория. Впервые в космическое пространство отправилось высокоорганизованное живое существо — собака Лайка.

 

                             

Американцам приходилось поторапливаться: через неделю после запуска второго советского ИСЗ, 11 ноября Белый дом объявил о предстоящем запуске первого ИСЗ США. Запуск состоялся 6 декабря и закончился полной неудачей: через две секунды после отрыва от пускового стола ракета упала и взорвалась, разрушив стартовую площадку. В дальнейшем программа «Авангард» шла очень тяжело, из одиннадцати пусков только три были успешными. Первым американским ИСЗ все-таки стал «Эксплорер» фон Брауна. Он был запущен 31 января 1958-го.

 

                                                 Вернер фон Браун ( справа ) с “ Эксплорер-1 “

 
                   Американский спутник «Авангард-2» был запущен 26 июня 1958 года. Фото: NASA

Общий вес спутника с неотделившейся третьей ступенью составлял 14 кг, вес научной аппаратуры 5 кг. Проводились исследования космических лучей и уровня радиации вне пределов атмосферы, плотность потока метеорных микрочастиц и др. Были обнаружены радиационные пояса вокруг Земли, которые были названы поясами Ван-Аллена в честь американского физика, под руководством которого разрабатывалась научная аппаратура. Это было первое открытие в истории освоения космического пространства, оно стало научной сенсацией.

Первый успешный запуск «Авангарда» состоялся 17 марта 1958 года. Спутник представлял собой сферу диаметром 16 см и весом 1,5 кг, почему и получил прозвище «апельсин». На его борту впервые были установлены солнечные батареи, которые продолжали работать ещё в 1959-м, и радиопередатчики.

Пионеры практической космонавтики, создатели первых искусственных спутников Земли умели смотреть далеко вперед. Но и они в те годы вряд ли смогли бы себе представить, что их маленькие и простые на современный взгляд аппараты дадут начало формированию грандиозной системы. За прошедшие 50 лет на околоземные орбиты была запущена не одна тысяча космических аппаратов. Их орбиты опоясывают Землю плотной сеткой, они «видят» все, что происходит на Земле. В совокупности они представляют собой гигантскую информационную систему.

Космонавтика в обеспечении жизнедеятельности человеческого сообщества играет колоссальную, если не сказать первостепенную, роль. Это связь, телевидение, навигация, метеорология, исследование природных ресурсов Земли, мониторинг земной поверхности и многое другое. Если бы вдруг системы, обслуживающие земные нужды, каким-нибудь образом исчезли, на Земле наступил бы хаос.

А русское слово «спутник», которое 50 лет назад облетело весь мир и стало известно всем и каждому, превратилось теперь в слово скорее из общекультурного, чем из технического лексикона.

 

lemur59.ru

СОВЕТСКИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ - 12:50

Некоторые итоги научных исследований на двух первых советских искусственных спутниках Земли


4 октября 1957 года впервые в истории человечества был осуществлен грандиозный научный эксперимент — произведен запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Трудом и творческим гением советских людей впервые было создано искусственное космическое тело. 3 ноября 1957 года был запущен второй советский искусственный спутник Земли. Спутники были оснащены разнообразной научной аппаратурой.

Успешный запуск первых искусственных спутников Земли знаменует собой начало проникновения человека в космическое пространство. Искусственные спутники открывают самые широкие перспективы для осуществления целого ряда важнейших научных исследований. Огромный научный и практический интерес представляет изучение ионосферы и механизма ее образования, воздействия излучений Солнца и космических лучей на атмосферу Земли, изучение плотности, температуры, магнитного и электростатических полей на больших высотах и т. д.

Решение этих проблем требует постановки прямых экспериментов на высотах в сотни и тысячи километров от поверхности нашей планеты. Возможность осуществления таких экспериментов появилась с созданием искусственных спутников, которые позволяют проводить необходимые научные измерения на больших высотах над различными областями земного шара в течение длительного времени.

Хотя значение искусственных спутников для научных исследований было известно уже давно, запуск спутника до последнего времени являлся неразрешимой задачей. При этом основной трудностью было создание ракеты, способной сообщить спутнику космическую скорость порядка 8000 метров в секунду.

Только после создания в Советском Союзе межконтинентальной баллистической ракеты удалось впервые осуществить запуск искусственного спутника Земли. Превосходные конструктивные качества этой ракеты позволили вывести на орбиту спутники с большим весом научной аппаратуры. Как известно, вес первого советского спутника составлял 83,6 килограмма, а научная и измерительная аппаратура с источниками питания на втором советском спутнике имела вес 508,3 килограмма.

Запуск искусственных спутников Земли со столь большим весом аппаратуры позволяет осуществлять целый комплекс научных исследований, одновременное проведение которых намного повышает их научную ценность. Только на пути разработок больших искусственных спутников можно решить проблему создания постоянно действующих космических лабораторий и осуществления межпланетных полетов.

Научные задачи, которые ставились при запуске первых спутников, определили параметры их орбиты. Первый советский искусственный спутник был выведен на орбиту с высотой перигея (наиболее близкой к Земле точки орбиты) 228 километров и высотой апогея (наиболее удаленной от поверхности Земли точки орбиты) 947 километров. Для второго спутника эти величины были соответственно равны 225 километрам и 1671 километру. Период обращения вокруг Земли в начале движения составлял для первого спутника 96,17 минуты и для второго —103,75 минуты.

При движении спутников по орбитам в указанном диапазоне высот можно было провести ряд опытов по изучению верхней атмосферы (определение плотности атмосферы, изучение распространения радиоволн и т. д.). С другой стороны, на этих высотах плотность атмосферы достаточно мала и потому не искажает измерения первичной компоненты космического излучения, спектра коротковолнового излучения Солнца и т. п.

Научные задачи определили также выбор величины наклонения орбиты к плоскости земного экватора, равной примерно 65 градусам. Преимущество такой орбиты заключается в том, что при полете спутника научная аппаратура, установленная на нем, может производить измерения над различными широтами. Следует отметить, что выведение спутника на орбиту с большим углом наклонения к плоскости экватора является более сложной задачей, чем выведение его на орбиту, близкую к экваториальной.

За время своего существования — с 4 октября 1957 года по 4 января 1958 года — первый советский спутник совершил порядка 1400 оборотов вокруг Земли. Второй спутник с 3 ноября 1957 года по 14 апреля 1958 года совершил около 2370 оборотов.

С помощью первых советских искусственных спутников была успешно осуществлена намеченная программа научных исследований. Ниже излагаются некоторые предварительные итоги этих исследований). В целом накопленный материал весьма обширен, и работа над ним продолжается.

Радиотехнические и оптические наблюдения за искусственными спутниками Земли

Поскольку анализ изменения орбиты спутника по времени позволяет оценить плотность верхних слоев атмосферы, большое значение имеют исследования движения спутников. Элементы орбиты спутников могут быть определены на основании наблюдений за ними, проводимых радиотехническими и оптическими методами.

В числе радиотехнических методов применялись радиопеленгация и наблюдения допплеровского эффекта при приеме радиосигналов спутника. Эффект Допплера заключается в том, что при приближении объекта, на котором установлен радиопередатчик, к радиоприемному пункту частота принимаемых сигналов повышается, а при удалении от него — понижается. Изменение частоты зависит от скорости удаления или приближения. В условиях полета спутника скорости сближения и удаления по отношению к неподвижному наземному радиоприемному пункту настолько велики, что эффект Допплера можно не только наблюдать на обычном радиоприемнике, но и использовать для регистрации момента прохождения спутника на ближайшем расстоянии от пункта наблюдения, а также для определения расстояния до спутника и его скорости.

При радионаблюдениях за сигналами первого и второго спутников производились измерения частоты принимаемых радиосигналов, для чего применялись специальная радиоаппаратура и печатающий хронограф.

С целью повышения точности измерений наблюдения велись за сигналами на частоте 40 мегагерц, которые в меньшей степени подвержены влиянию ионосферы. Мощность излучения передатчиков обеспечивала уверенный прием сигналов в пределах всей зоны прямой видимости. Всего в течение суток можно было наблюдать 6—7 последовательных прохождений спутника над наземными станциями.

Для обработки принятых радиосигналов был разработан метод, позволяющий определять момент прохождения спутника на наименьшем расстоянии от пункта наблюдения с точностью до 0,1—0,2 секунды.

Проведенные наблюдения показывают, что эффект Допплера с успехом может использоваться для определения параметров орбиты спутников. Достоинством этого метода является простота и надежность аппаратуры. При повышении частоты передатчика, установленного на спутнике, и при использовании схем автоматического измерения частоты ошибки метода могут быть существенно снижены.

Наиболее простые оптические наблюдения за спутником заключались в регистрации момента его прохождения над наблюдательными пунктами.

Для более точного определения координат применялись специальные фотокинотеодолиты, а для получения фотографий со следом спутника использовались модернизированные аэрофотосъемочные камеры. Отметки времени при фотографировании делались с помощью ряда последовательных открываний и закрываний затвора с регистрацией времени этих операций фотоэлектрическим способом. Таким образом, на фотографии получался прерывистый след спутника. При использовании таких камер получена высокая точность.

При наблюдении искусственных спутников Земли была отработана методика их фотографирования с помощью высокочувствительных средств. Среди них особенно многообещающим оказалось применение электронно-оптических преобразователей. Новый метод позволяет обеспечить наблюдения за спутниками без использования больших оптических систем, что-значительно упрощает средства наблюдения.

Определение плотности атмосферы

Плотность и температура воздуха — важнейшие характеристики атмосферы. Определение их на больших высотах вплоть до границы атмосферы существенно для понимания ряда геофизических явлений. Например, температура влияет на степень ионизации атмосферы, которая в свою очередь сказывается на распространении радиоволны. Движение метеоритов и корпускулярных потоков в атмосфере зависит от ее плотности. Наиболее быстрые атомы и молекулы у границ атмосферы вырываются за ее пределы и уходят в межпланетное пространство. Скорость этого процесса зависит от температуры на больших высотах. Наконец, при запуске искусственных спутников необходимо знать время их существования, для чего также необходимо иметь данные о плотности атмосферы.

На основе ряда косвенных данных (наблюдения полярных сияний, метеоритов и т. п.) возникли представления о верхней атмосфере. Эти наблюдения приводили к выводам об относительно больших величинах плотности и температуры. Позже в результате обобщения ракетных исследований, проведенных за последние годы, и ряда теоретических соображений общепризнанной стала другая точка зрения, согласно которой верхняя атмосфера более холодна и менее плотна, чем предполагалось ранее.

Еще до запуска первых искусственных спутников отмечалась возможность определения плотности и температуры атмосферы из наблюдений за их движением. При движении в атмосфере Земли искусственные спутники испытывают сопротивление. Сила сопротивления пропорциональна плотности атмосферы. В результате тормозящего воздействия атмосферы происходит постепенное снижение высоты орбиты, по которой движется спутник. Это происходит до тех пор, пока спутник, попав в плотные слои атмосферы, не прекращает свое существование.

Плотность атмосферы быстро падает с удалением от поверхности Земли. Поэтому сила сопротивления на различных участках эллиптической орбиты неодинакова. При достаточно вытянутой орбите сила сопротивления в перигее много больше, чем в апогее. Поэтому основное торможение происходит в районе перигея. Такой характер переменного торможения приводит к тому, что уменьшение высоты апогея орбиты происходит значительно быстрее, чем уменьшение высоты ее перигея. Эволюция вытянутой орбиты спутника совершается таким образом, что ее форма постепенно приближается к круговой.

После запуска первых советских спутников оптические наблюдения и радионаблюдения позволили проследить эволюцию их орбит. Так как воздействие атмосферы на спутник на отдельных участках орбиты очень мало, локальное торможение в настоящее время измерить не удается. Из наблюдений за первыми советскими спутниками с точностью, достаточной для уверенного определения плотности атмосферы, измерялись все данные орбиты непосредственно после запуска спутника, а также изменения периодов их обращения от оборота к обороту на протяжении всего срока их жизни.

Скорость изменения периода обращения существенно зависит как от плотности атмосферы в районе перигея, так и от быстроты убывания плотности по высоте. Быстрота уменьшения плотности характеризуется параметром, называемым «высотой однородной атмосферы», которая пропорциональна температуре атмосферы и обратно пропорциональна ее молекулярному весу.

На основании теоретического анализа результатов наблюдений удалось уверенно определить значение произведения плотности атмосферы на корень квадратный из «высоты однородной атмосферы» на высотах перигея первых спутников (225—228 километров). При определенных предположениях о величине «высоты однородной атмосферы» были вычислены и значения плотности. В результате оказалось, что полученное значение плотности в пять — десять раз превосходит величины, указанные для этих высот в ряде моделей атмосферы, построенных на основании ракетных измерений до запуска спутников. Следует отметить, что определение плотности по изучению чисто механического воздействия атмосферы на спутник весьма точно.

Атмосфера Земли над различными областями ее поверхности неодинакова. На одной и той же высоте плотность и температура атмосферы меняются в зависимости от широты и времени суток. Эта зависимость связана с неравномерным нагревом верхней атмосферы ультрафиолетовым, рентгеновским и корпускулярным излучениями Солнца.

В результате того, что гравитационное поле Земли отличается от центрального, орбиты искусственных спутников изменяли свое положение в пространстве. Так, для первых советских спутников угловое расстояние перигея от полуденного меридиана изменялось примерно на 4 градуса, а широта перигея — на 0,35 градуса в сутки.

Поскольку основное воздействие атмосферы происходит в районе перигея орбиты, изменение его положения приводит к изменению величины торможения. Это позволяет оценить величину широтных и суточных изменений состояния атмосферы.

На основании наблюдений первых спутников были проведены расчеты по определению плотности атмосферы с учетом изменения месторасположения перигея орбиты. Расчеты показали, что произведение плотности на корень квадратный из «высоты однородной атмосферы» возрастает при переходе с ночной стороны атмосферы на дневную и достигает своего максимального значения в полуденное время. Анализ торможения также выявил уменьшение этой величины при переходе от более северных областей атмосферы к экваториальным. Следует отметить хорошее согласие значений плотности, вычисленных по результатам наблюдений первого и второго спутников и ракеты-носителя первого спутника.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что температура атмосферы на высотах порядка 225 километров больше, чем это предполагалось прежде на основании теоретических соображений. Обнаружение высокой температуры атмосферы ставит перед геофизиками проблему источников энергии ее мощного разогревания. Известные «жесткое» ультрафиолетовое и рентгеновское излучения Солнца едва ли будут достаточны для этой цели. Сейчас можно строить лишь различные гипотезы по этому поводу. Например, можно предположить, что верхняя атмосфера полярных районов интенсивно разогревается корпускулярным излучением Солнца. Возможно, что вообще вся верхняя атмосфера дополнительно разогревается или инфразвуковыми волнами, приходящими из тропосферы, или электрическими токами, возникающими в электропроводящем ионизированном воздухе в результате его движения в магнитном поле Земли.

Дальнейшее изучение верхней атмосферы с помощью ракет и искусственных спутников Земли позволит получить окончательный ответ на все эти интересные и важные вопросы.

Результаты исследований ионосферы

Наблюдения за радиосигналами первых искусственных спутников Земли позволили получить новые данные по внешней части ионосферы, т. е. области ее, лежащей выше 300—400 километров. Ионосфера — это верхняя часть атмосферы, содержащая значительное количество свободных заряженных частиц (электронов и ионов). При прохождении радиоволн через ионосферные слои имеют место явления их отражения, частичного и полного поглощения и искривления путей их распространения. Поэтому радиометоды стали наиболее эффективным средством исследования верхних слоев атмосферы,

Одним из основных параметров, характеризующих состояние ионосферы, является величина электронной концентрации, т. е. содержание свободных электронов в одном кубическом сантиметре. До сих пор электронная концентрация измерялась от нижних слоев ионосферы до высоты в 300—400 километров, где электронная концентрация имеет так называемый главный максимум.

Эти измерения проводились главным образом наземными ионосферными станциями, излучающими короткие импульсные радиосигналы различной частоты и принимающими их отражения от отдельных слоев ионосферы.

В результате систематических измерений было установлено, что высота главного максимума ионосферы и ее электронная концентрация изменяются ото дня к ночи, от сезона к сезону, при переходе от севера на юг, с востока на запад. Наибольшее значение электронной концентрации, которая наблюдалась на средних широтах, достигало двух—трех миллионов электронов в кубическом сантиметре. При этом начиная с высот в 100—110 километров до высот в 300—400 километров электронная концентрация возрастает в среднем в 10—15 раз.

Весьма важно знать, как изменяется электронная концентрация выше главного максимума, т. е. во внешней части ионосферы. Это необходимо, в частности, для понимания взаимодействия ультрафиолетового излучения Солнца с атмосферой, изучения условий распространения радиоволн и других процессов, происходящих в ионосфере. Однако изучение внешних слоев ионосферы по наблюдению отраженных от них радиосигналов невозможно, так как радиоволны, излучаемые с Земли, либо полностью отражаются нижними слоями, либо проходят в космическое пространство. Некоторые сведения о внешней ионосфере можно получить, изучая принимаемые на Земле радиоизлучения Солнца и звезд, а также радиосигналы, отраженные от Луны.

Наблюдения за распространением радиоволн различных частот, излучаемых со спутников на различных высотах, являются новым средством изучения внешней ионосферы.

При приеме радиосигналов первых искусственных спутников на частоте в 40 мегагерц в ряде случаев можно было в чистом виде наблюдать «радиозаход» и «радиовосход» спутника и фиксировать соответствующие им моменты времени. В отличие от оптического восхода или захода спутника, которые характеризуются тем, что в этот момент световой луч, идущий от спутника до наблюдателя, представляет собой прямую линию, при «радиовосходе» или «радиозаходе» радиолуч искривляется в ионосфере. Из-за этого «радиозаход» наступает позднее, чем оптический заход, и соответственно «радиовосход» опережает оптический восход. Различие во времени оптического восхода и «радиовосхода» (или оптического захода и «радиозахода») позволяет определить величину искривления радиолуча. Поскольку искривление радиолуча в ионосфере зависит от изменения электронной концентрации с высотой, постольку можно, задавшись некоторым законом изменения электронной концентрации, теоретически рассчитать ее величину на различных высотах. При этом влияние нижних слоев ионосферы может быть учтено на основании непосредственных измерений, проводимых сетью наземных станций.

Данные, которые были получены в результате наблюдений за радиосигналами первых искусственных спутников Земли, позволяют считать, что величина электронной концентрации во внешней ионосфере (выше главного максимума) падает с высотой в 5—6 раз медленнее, чем она растет ниже максимума. Так, начиная с высоты в 100 километров до высоты в 300 километров электронная концентрация возрастала в период наблюдений (в октябре) примерно в десять раз, а с высоты 300 километров до высоты в 500 километров она уменьшалась в два раза.

Следует отметить, что аналогичное изменение электронной концентрации с высотой было зарегистрировано также при запуске советской высотной ракеты, о чем сообщалось в газете «Правда». В этом опыте на высоте 473 километра электронная концентрация была порядка одного миллиона электронов в кубическом сантиметре.

Исследования космических лучей

Для исследования космического излучения на втором искусственном спутнике были установлены два прибора, регистрировавшие число частиц этого излучения. При своем движении вокруг Земли спутник пролетал на различных расстояниях от ее поверхности. Поэтому измерения космических лучей на спутнике позволили выявить зависимость числа частиц от высоты. Как показала обработка полученных материалов, от минимальной высоты орбиты (225 километров) до высоты в 700 километров наблюдается возрастание интенсивности космического излучения примерно на 40 процентов. Это возрастание обусловлено прежде всего тем обстоятельством, что по мере увеличения высоты уменьшается экранирующее действие Земли, и космические лучи получают возможность достигнуть прибора по большему числу различных направлений.

Магнитное поле Земли также создает препятствие для попадания космического излучения на Землю. Отклонение в магнитном поле Земли частиц космических лучей приводит к тому, что каждого пункта земной поверхности по определенному направлению могут достичь лишь частицы, энергии которых выше определенного значения. Естественно, что чем больше мы удаляемся от Земли, тем слабее становится магнитное поле и тем меньше действует оно на космические лучи. Расчеты показывают, что измеренное при полете спутника возрастание интенсивности космических лучей с высотой можно объяснить указанными выше причинами.

При изучении космических лучей с помощью аппаратуры, установленной на спутнике, может быть получена также зависимость интенсивности космических лучей от широты и долготы. Это позволяет получить новые сведения о магнитном поле Земли. Измерения магнитного поля на поверхности Земли дают возможность составить представление о характере земного магнетизма и предсказать, какое магнитное поле должно иметь место на больших расстояниях от Земли. Исходя из этого, может быть рассчитано ожидаемое распределение интенсивности космических лучей по поверхности Земли. В частности, можно указать линии постоянной интенсивности космических лучей (изокосмы). Измерения космических лучей, проведенные во время полета спутника, показали, что полученные из опыта и рассчитанные на основе теории линии постоянной интенсивности существенно расходятся. Этот результат хорошо гармонирует с выводами американского физика Симпсона, организовавшего большую серию полетов высотных самолетов в экваториальных районах. Они показали, что экватор, найденный с помощью космических лучей, не совпадает с геомагнитным экватором.

Следовательно, имеется значительное расхождение между характеристиками земного магнитного поля, полученными, с одной стороны, с помощью космических лучей и, с другой стороны, путем измерения магнитного поля на поверхности Земли. Эти расхождения объясняются тем обстоятельством, что траектории движения космических лучей определяются магнитным полем на очень больших высотах, в то время как непосредственные измерения характеризуют магнитное поле вблизи поверхности Земли. Космические лучи позволяют «прощупывать» земное магнитное поле на больших расстояниях от Земли, что создает возможность нового подхода к изучению магнитного поля Земли и системы электрических токов в верхней атмосфере.

Наблюдения космических лучей на спутнике позволили также зарегистрировать колебания (вариации) интенсивности этого излучения. Эти вариации, по-видимому, связаны с состоянием межпланетной среды вблизи Земли. Был зарегистрирован один случай резкого возрастания (на 50 процентов) числа частиц космического излучения. Вместе с тем наземные станции не обнаружили в это время существенного увеличения интенсивности космического излучения. В настоящее время производится детальное изучение этого события. Возможно, что оно вызвано генерацией на Солнце частиц космических лучей малых энергий (сильно поглощаемых атмосферой Земли) или попаданием спутника в потоки электронов высокой энергии (связанные с корпускулярным излучением Солнца). Такие явления не могли быть до сих пор зарегистрированы, поскольку приборы для длительного наблюдения космических лучей были расположены лишь на поверхности Земли. Искусственные спутники Земли впервые позволяют со всей полнотой исследовать первичное космическое излучение.

Биологические исследования

На протяжении последнего десятилетия советские ученые осуществили большое число биологических экспериментов в верхних слоях атмосферы. С помощью ракет подопытные животные поднимались на высоты в несколько сот километров. Полученные данные позволили приблизиться к выявлению природы биологических явлений, возникающих в условиях, близких к полету в космическом пространстве. Стало доступным непосредственное экспериментальное изучение влияния на живой организм таких факторов, которые не могли быть воспроизведены в условиях Земли. Однако только на спутнике оказалось возможным осуществить биологический эксперимент в условиях космического полета. Прежде всего это касается изучения влияния на живой организм длительной невесомости, первичной космической радиации, некоторых видов солнечного излучения и других факторов.

Данные, полученные при проведении программы медико-биологических исследований на втором искусственном спутнике, имеют большую ценность. На этом спутнике, как известно, совершила космический полет использованная в качестве подопытного животного собака Лайка.

Большой интерес представляет поведение и состояние подопытного животного на наиболее трудном, с биологической точки зрения, этапе полета спутника — при его запуске и переходе к движению по орбите. Движение спутника на участке выведения было ускоренным, причем величина ускорения во много раз превышала ускорение силы тяжести на земной поверхности. Кажущийся вес животного при этом возрастал соответственно величине ускорения.

Во время выведения на орбиту животное располагалось на спутнике таким образом, чтобы ускорение действовало по направлению от груди к спине. Перегрузка в этом случае прижимала животное к полу кабины. Такое расположение животного было выбрано потому, что оно является одним из наиболее благоприятных для организма. На участке выведения одновременно с ускорением на животное оказывали влияние вибрации и шум работавшего двигателя ракеты.

Поведение и состояние животного при выведении спутника на орбиту зарегистрировано достаточно полно. На основании полученной информации можно установить, что лишь до определенной величины ускорения животное противостояло возрастанию кажущегося веса тела и сохраняло свободу движений головой и туловищем. Затем оно оказалось прижатым к полу кабины и сколько-нибудь заметных движений зарегистрировано не было. Расшифровка данных, полученных со спутника, показала, что сразу после старта частота сердечных сокращений возросла по сравнению с исходной примерно в три раза. Анализ записей биотоков сердца (электрокардиограммы) не обнаружил каких-либо болезненных признаков. Отмечалась типичная картина учащения сердцебиения, так называемая синусовая тахикардия. В дальнейшем, когда действие ускорений не только продолжалось, но и нарастало, частота сердцебиений уменьшилась.

Легко представить себе, что по мере увеличения кажущегося веса животного дыхательные движения грудной клетки затруднялись, дыхание становилось более поверхностным и частым. Действительно, записи телеметрических сигналов показали, что при выведении спутника на орбиту частота дыхания животного превышала исходную в 3—4 раза.

Имеются основания полагать, что изменения, отмеченные в состоянии физиологических функций животного, обязаны своим происхождением внезапному действию на организм достаточно сильных внешних раздражителей: ускорения, шума и вибраций, которые возникли при старте и продолжались на участке выведения. Анализ и сопоставление полученных данных с результатами предшествующих лабораторных опытов позволяют утверждать, что полет от старта до выхода на орбиту животное перенесло вполне удовлетворительно.

После выведения спутника на орбиту центробежная сила, действовавшая на спутник, уравновесила силу земного тяготения, и наступило состояние невесомости. В этих условиях тело животного перестало давить на пол кабины и за счет сокращения мышц конечностей легко отталкивалось от него. Судя по имеющимся записям, эти движения были непродолжительными и достаточно плавными.

В связи с тем, что грудная клетка животного больше не испытывала сдавливания под влиянием повышенного веса, частота дыхания понизилась. После очень короткого периода учащения сердцебиения частота сердечных сокращений продолжала последовательно уменьшаться и приближаться к исходной величине. Однако время, в течение которого число сердцебиений достигло исходного уровня, оказалось примерно в три раза больше, чем в лабораторных опытах, в которых животные подвергались действию таких же ускорений, как при выведении спутника на орбиту.

По всей вероятности, это связано с тем, что после прекращения действия ускорения в наземных опытах животное оказывалось в нормальных условиях, в то время как на спутнике ускоренное движение сменилось состоянием полной невесомости. В состоянии невесомости чувствительные нервные образования животного, сигнализирующие о положении тела в пространстве, не испытывали достаточного влияния внешних раздражителей. Это обусловливало изменение функционального состояния нервной системы, регулирующей кровообращение и дыхание, и определило некоторое удлинение времени нормализации этих функций после прекращения действия ускорения.

Возможно также, что указанное явление было несколько усилена действием сопутствующих факторов при подъеме — вибрациями и шумом, интенсивность которых была выше, чем в лабораторных опытах.

Следует отметить, что изменения физиологических функций, зарегистрированные у животного в начале движения спутника по орбите, в основном совпадают с результатами предыдущих исследований на высотных ракетах.

Анализ зарегистрированной в состоянии невесомости электрокардиограммы выявил некоторые изменения конфигурации ее элементов и продолжительности отдельных интервалов. Отмеченные изменения не носили патологического характера и были связаны с повышенной функциональной нагрузкой в период, предшествующий состоянию невесомости. Картина электрокардиограммы отражала переходящие нервно-рефлекторные сдвиги в регуляции сердечной деятельности. В последующем периоде наблюдалось все большее приближение картины электрокардиограммы к той, которая была характерна для исходного состояния животного. Несмотря на необычное состояние невесомости, двигательная активность животного была умеренной.

Нормализация функциональных показателей кровообращения и дыхания в период невесомости, т. е. в период движения спутника по орбите, очевидно, свидетельствует о том, что этот фактор сам по себе не вызвал каких-либо существенных и стойких изменений состояния физиологических функций животного. Таким образом, можно сказать, что не только период выведения спутника на орбиту, но и условия, имевшие место при движении по орбите, животное перенесло удовлетворительно.

В обеспечении условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности животного в продолжительном полете на искусственном спутнике, наиболее важную роль играет создание подходящей газовой среды, состав и давление которой не вызывали бы нарушений физиологических функций животного. Эта задача могла быть решена только путем применения герметической кабины, в которой с помощью регенерации воздуха поддерживалось нормальное атмосферное давление с содержанием кислорода в пределах 20—40 процентов и углекислого газа не выше одного процента. В качестве регенерационных веществ были применены специальные высокоактивные химические соединения, которые, поглощая водяные пары и углекислоту, выделяли кислород. Эти химические соединения поглощали и такие вредные газы, образующиеся в процессе жизнедеятельности животного, как, например, аммиак. Анализ полученных данных показал, что кислород выделялся в достаточном количестве. Тот факт, что давление в кабине не снижалось, свидетельствует о ее надежной герметичности.

Сколько-нибудь определенного суждения о воздействии космической радиации на подопытное животное составить не удалось. Явный физиологический эффект ее действия непосредственно не был обнаружен. Для детального изучения этого вопроса нужно тщательное и длительное исследование животного после полета, что предполагается провести при дальнейших опытах.

Первая оценка полученных результатов со всей очевидностью показывает, что условия космического полета переносятся животным удовлетворительно. Положительный в этом смысле итог экспериментов позволяет с еще большей настойчивостью продолжать и расширять исследования, целью которых является обеспечение безопасности для здоровья и жизни человека в космическом полете.

Приведенные в данной статье предварительные итоги будут опубликованы в ближайшее время в виде научных статей в различных журналах.

Продолжается изучение богатого научного материала, полученного на первых советских искусственных спутниках Земли как в опытах, описанных в этой статье, так и в других опытах, осуществленных на первых спутниках.

Успешным запуском искусственных спутников Земли ученые впервые получили средство для непосредственного исследования верхних слоев атмосферы и космического пространства. Последующие запуски спутников в течение Международного геофизического года позволят расширить число важнейших научных опытов, проводимых в космическом пространстве, и еще глубже понять многие процессы, происходящие в верхней атмосфере и космосе.

«Правда», 27 апреля 1958 г.


kvistrel.su

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о