вернёмся в библиотеку?

"Техника-молодежи" №8-1957
У ворот в космосРис. А.Побединского

1 июля 1957 года взгляды исследователей сосредоточились на предмете, который не так-то легко внести в комнату и положить на лабораторный стол. Этим предметом была Земля. Полтора года продлится ее исследование. До самого конца 1958 года будет продолжаться то, что ученые всех стран согласно назвали Международным геофизическим годом.

Велика и углубленна намеченная программа Международного геофизического года. В отличие от прежних двух широких исследований нашей планеты, так называемых Международных полярных годов, проведенных один в 1882—1883, а другой в 1932—1933 годах, текущее исследование охватило весь земной шар. Тысячи наблюдательных пунктов во всех концах Земли собирают сейчас самые разнообразные сведения о земной поверхности, о разных слоях атмосферы, о космическом, солнечном и корпускулярном излучениях, проникающих к нам из мирового пространства.

Направления и силы ветров на различных высотах, температуры, давления и влажности там, колебания магнитного поля Земли и изменения силы тяжести, тепловой баланс земной поверхности, то есть приток тепла от Солнца и отражение его Землей, распределение на различных высотах благотворного для жизни на Земле газа озона (подобно светофильтру, этот газ задерживает большую часть гибельного для организма ультрафиолетового излучения Солнца и в то же время препятствует рассеиванию тепла Земли в мировое пространство) — все это предстоит выяснить в текущем Международном геофизическом году.

Подобно самым глубоководным обитателям морей, мы живем на дне океана, причем глубочайшего, обладающего толщей в 1 000—1 100 км. Это «воздушный океан», омывающая нашу Землю атмосфера. Ничтожен по толщине самый нижний слой этого океана, так называемая тропосфера, где формируется вся живая природа. Толщина этого слоя всего от 10 до 18 км, но в нем сосредоточено более 3/4 массы всей атмосферы и почти вся содержащаяся в ней влага. До 80 км от земной поверхности простирается второй слой — стратосфера, верхняя граница которой, в сущности, является границей всей земной атмосферы, так как ниже этой границы содержится 99,5% всей массы воздуха. И все же в наступившем Международном геофизическом году основное внимание ученых приковано именно к самым верхним слоям атмосферы — к так называемой ионосфере.

Дело в том, что именно в ионосфере зарождаются многие явления, имеющие большое значение для жизни на Земле. В то же время мы очень мало знаем о физике ионосферы, о том, как она образуется. Высотные ракеты — советские и иностранные — уже проникали в верхние слои атмосферы и производили там измерения электронной концентрации, плотности, давления и т. д. Но измерения эти являлись кратковременными, не могли в полной мере обеспечить ученых материалами, достаточными для создания теории образования ионосферы.

Чтобы получить возможность длительно исследовать верхние слои атмосферы, в ряде стран, в первую очередь в СССР и в США, разработаны проекты и намечен запуск искусственных спутников Земли. Запуск их явится важнейшим событием Международного геофизического года. Никогда еще человек не дерзал так смело. До сих пор творчество его не выходило за пределы тропосферы, а возвращающиеся назад зондирующие снаряды и радиолокационные сигналы на Луну были, в сущности, еще не наступлением на космос, а только разведками его.

Впервые в небе появится искусственный спутник — спутник, созданный разумной волей человека. Впервые творчество людей выйдет за пределы «сферы жизни» и начертает устойчивый след разума в царстве космической пустыни.

Мы помещаем статью А. М. Касаткина, в которой рассказывается о том, как в пределах программы Международною геофизического гола намечено исследовать верхние слои атмосферы при помощи ракет и искусственных спутников. В дальнейшем мы сообщим новые сведения об этих исследованиях, мере того как такие сведения будут поступать в редакцию. В частности, мы расскажем подробнее о технике ракетного зондирования верхних слоев атмосферы.

А. КАСАТКИН



ПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЙ


Исследования с помощью ракет искусственных спутников Земли позволят получить данные о строении земной атмосферы и физических явлениях, происходящих в ней, а также те, которые необходимы для решения ряда практических вопросов: усовершенствования метеорологической службы, условий распространения радиоволн, условий движения летательных аппаратов и т. п.

Вертикальное зондирование атмосферы при помощи ракет в СССР, а также в США и некоторых других странах производится в течение ряда лет. Во время геофизического года эти работы будут продолжаться со значительно большим размахом. Запуски ракет советскими учеными будут произведены не только в средних широтах СССР, но также в Арктике и в Антарктике.

Большие возможности для исследования верхней атмосферы открываются в связи с запуском искусственного спутника Земли, с помощью которого наблюдения за процессами, происходящими в верхней атмосфере, могут производиться длительное время.

Этот грозный снаряд, построенный советскими специалистами, предназначен не для войны, а для штурма неба.

Штурм начался! Ракета с приборами взвилась в верхние слои атмосферы.

В программу измерений предполагается включить прежде всего измерения давления, температуры и плотности воздуха на различных высотах, а также исследования состава электрически нейтральных и ионизированных частей атмосферы. Это, по существу, важнейшие данные об атмосфере.

Кроме того, по эффекту торможения спутника при его движении в атмосфере можно будет получить представление о распределении плотности атмосферы по высоте. Орбита спутника с каждым оборотом будет постепенно приближаться к Земле. Изучая эволюцию элементов орбиты, можно будет найти закон распределения плотности по высоте.

В интересах будущей межпланетной навигации предполагается произвести измерение нагрева ракет и спутников во время полета.

Кроме того, очень важны измерения высоты и яркости светящихся слоев атмосферы, изучение явления рассеяния света в атмосфере и различных оптических явлений на горизонте.

Воздушная оболочка Земли является своего рода светофильтром для прохождения солнечной радиации. Она пропускает лучи света с длиной волны более 0,29 микрона и поглощает ультрафиолетовые лучи и лучи, аналогичные рентгеновским.

Выход ракет и спутников в верхние слои атмосферы позволит изучить ультрафиолетовые и рентгеновские участки спектра Солнца, оценить роль излучения Солнца в образовании ионосферы, а также изучить условия поглощения радиации в различных слоях атмосферы.

Измерения интенсивности корпускулярного излучения Солнца приборами, поднятыми на ракетах и спутниках в период больших активных процессов на Солнце, а также и при «спокойном» Солнце, должны помочь ученым определить природу корпускулярных частиц и скорость вторжения их в земную атмосферу. Поэтому и эти измерения найдут себе место в программе геофизического года.

ВСТРЕЧИ В КОСМОСЕ

Рис. Ю.Случевского


Гордо взвился ввысь ракетный снаряд с первым искусственным спутником Земли. Извечная мечта человечества сбылась. Год рождения искусственного спутника наступил. Вот как художник Ю. Случевский представляет себе это событие

В программу включено также изучение свойств первичного космического излучения и колебаний интенсивности космических лучей на различных высотах и в различных географических областях (конечно, в тех из них, где будет пролетать ракета, поскольку это важно для решения проблемы происхождения космических лучей и некоторых других чисто астрономических проблем).

Одной из проблем, относящихся к изучению структуры ионосферных слоев, является определение концентрации ионов. Экспериментально установлено, что эта концентрация меняется с высотой. В связи с этим представляет значительный интерес получение сведений об ионизации атмосферы вдоль орбиты спутника или вдоль траектории полета геофизической ракеты.

Изучение прохождения радиоволн через ионосферные слои позволит значительно уточнить наши данные об электронной плотности, а также о степени затухания радиоволн.

Из других ионосферных измерений будут осуществлены масс-спектрометрические измерения ионного состава ионосферы с целью определения и уточнения ее химической структуры.

Измерения, произведенные на поверхности Земли, а также с помощью ракет, показали, что земное магнитное поле не остается постоянным во времени. Существуют так называемые вековые и короткопериодические вариации его. Природа вековых вариаций во многом остается еще загадкой. Что касается короткопериодических вариаций, то причины их образования в настоящее время связывают с существованием в верхних слоях атмосферы на высоте 100—120 км системы электрических токов, измеряемых сотнями тысяч ампер. По современным данным, два таких кольца токов расположены в зонах полярных сияний (в Арктике и в Антарктике) и одно вокруг экзатора.

Доказательство существования этих токов, их природа и причины возникновения являются важнейшей задачей научных измерений с помощью искусственного спутника Земли и запуска ракет. Решение этой проблемы даст в руки ученым новые данные для объяснения различного рода короткопериодических вариаций магнитного поля Земли и их связи с солнечными и геофизическими явлениями, полярными сияниями, распространением радиоволн, вариациями космических лучей и т. п.

Микрометеоры и метеоры, проникающие в земную атмосферу, представляют реальную опасность для спутника Земли. Даже небольшие частицы космического вещества, движущиеся со скоростями 50—70 км в секунду, способны пробить наружную обшивку спутника. Поэтому необходимо знать общее количество метеоров. Получение спектров микрометеоров и метеоров по их массам позволило бы сделать определенное заключение о «метеорной опасности» — чрезвычайно важной проблемы для будущих межпланетных сообщений. В целях решения этой задачи на ракетах и спутниках будут установлены приборы, регистрирующие встречи с микрометеорами и энергию их соударения.

Наконец заброс в верхние слои атмосферы различных активных веществ дает возможность изучить процессы, возникающие при взаимодействии этих веществ с окружающей средой. Это представляет интерес как для построения теории процессов, происходящих в атмосфере, так и для ряда прикладных задач, например расширения зоны действия телевизионных станций.

ЛАБОРАТОРИЮ — В ИОНОСФЕРУ

Вся геофизическая аппаратура, предназначенная для исследования верхних слоев атмосферы, помещается в контейнерах различных типов. Контейнеры одного типа представляют собою головную часть ракеты, снаряженную приборами и отделяющуюся от ракеты спустя некоторое время после окончания работы ее двигателя. Контейнеры другого типа — это оболочки цилиндрической или сферической формы, также снаряженные приборами и покидающие ракету после того, как она достигает предельной скорости. Одна ракета может нести несколько таких контейнеров.

Контейнеры всех типов могут снабжаться аппаратурой, непосредственно на месте регистрирующей показания приборов, и парашютно-спасательной системой для спуска на землю аппаратуры без повреждений. Кроме того, контейнеры могут иметь радиотелеметрическую аппаратуру, передающую на Землю результат геофизических измерений и не имеющую спасательных систем.

Запуск геофизических ракет для зондирования атмосферы производится, как правило, почти что вертикально на высоту более 100—200 км.

Искусственные спутники Земли представляют собою контейнеры того и другого типа.

Вертикальные запуски ракет с целью исследования верхних слоев атмосферы предполагается производить в трех зонах Земли, расположенных приблизительно на меридиане 50—60° восточной долготы: первая зона — Арктика, Земля Франца Иосифа, широта 80° северная, вторая — средние широты СССР, широта 50—60° северная и, наконец, третья зона — Антарктика, главным образом в районе южнополярной обсерватории Мирный, широта 50—60° южная.

Искусственный спутник, запущенный с территории СССР под острым углом к линии меридиана, будет наблюдаться со всех мест Земли, за исключением северных и южных высоких широт. Орбита спутника пройдет на высоте нескольких сотен километров над Землей и будет иметь вид эллипса, в одном из фокусов которого расположится центр Земли. Один оборот спутника вокруг Земли будет происходить примерно за 100 минут.

Запуск ракет и спутников будет производиться по возможности равномерно в течение всего Международного геофизического года, главным образом в дни Международных наблюдений и в связи с активными процессами на Солнце.

Мы рассказали об основных исследованиях, проведение которых будет осуществлено советскими учеными и инженерами с помощью ракет и спутников.

Создание научной аппаратуры для исследования верхней части атмосферы находится в центре внимания наших ученых, инженеров и изобретателей.

Создание и запуск искусственных спутников Земли является первым и важным этапом в деле осуществления межпланетных полетов. Общие усилия, прилагаемые учеными ряда стран по исследованию верхних слоев атмосферы при помощи ракет и искусственных спутников Земли, сыграют исключительную роль в борьбе за покорение стихийных сил природы.