Прислал Ю.Дружинин

«Вестник АН СССР» 1959 №11, с.3-22



ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ РАКЕТНЫМИ АППАРАТАМИ

Профессор Г. В. ПЕТРОВИЧ

Советская наука и техника одержали еще две блестящие победы в планомерно проводимом штурме Космоса.

Утром 12 сентября 1959 г.. около 10 часов по московскому времени, с. ракетодрома стартовала мощная многоступенчатая ракета, несущая научно-исследовательскую аппаратуру для изучения Луны и космического пространства на пути следования ракеты от Земли до Луны. Устремившись в небо, ракета постепенно набрала первую, затем вторую космическую скорость и, наконец, превысила ее. Траектория полета была выбрана с расчетом непосредственной встречи космической ракеты и Луны менее чем через 38 с половиной часов после старта.

Ракета достигла поверхности Луны 14 сентября в 00 чае. 02 мин. 24 сек. по московскому времени. Установленные на борту ракеты радио-станции возвестили всему миру о свершении очередного величайшего шага в борьбе за покорение Космоса. Впервые творение рук человеческих по воле его создателей пересекло один из районов Космоса и достигло ближайшего к нам небесного тела — Луны.

Последняя ступень космической ракеты обладала весом 1511 кг (без топлива), включая вес контейнера с научной и радиотехнической аппаратурой. Общий вес научной и измерительной аппаратуры с источниками питания и контейнером составлял 390,2 кг.

Сферический металлический контейнер был герметизирован, заполнен азотом и снабжен системой автоматического регулирования теплового режима. После выхода ракеты на орбиту контейнер был отделен от последней ступени ракеты для обеспечения более благоприятных условий работы размещенной в нем научной аппаратуры, с помощью которой успешно проведены исследования магнитных полей Земли и Луны, поясов радиации вокруг Земли, интенсивности и вариаций интенсивности космического излучения, тяжелых ядер в космическом излучении, газовой компоненты межпланетного вещества и метеорных частиц.

Для передачи на Землю результатов научных измерений и условий работы измерительной и радиотехнической аппаратуры (температуры и давления в контейнере), а также информации о движении космической ракеты на ее борту был« усталовлены три радиопередатчика, работавшие на пяти частотах. Установленный на последней ступени ракеты радиопередатчик работал телеграфными посылками длительностью от 0,8 до 1,5 сек. попеременно на частотах 20,003 и 19,997 мгц. По радиоканалу этого передатчика осуществлялись радиокаблюдения за полетом последней ступени ракеты, а также передавалась дополнительная научная информация об интенсивности космического излучения, получаемая с прибора, находившегося на борту последней ступени.

Из радиопередатчиков, установленных в контейнере, один работал на частотах 19,993 и 39,986 мгц с сигналами в виде импульсов длительностью от 0,2 до 0,8 сек, при частоте повторения импульсов 1±0,15 гц; другой радиопередатчик работал на частоте 183,6 мгц. Оба радиопередатчика служили для передачи наземным телеметрическим станциям данных научных наблюдений, произведенных в полете, включая значения температуры и давления внутри контейнера. Кроме того, на частоте 183,6 мгц производилась передача непрерывных измерений дальности до контейнера с аппаратурой, угловых координат (угла места и азимута.) и радиальной скорости движения контейнера (скорости удаления от измерительного пункта).

Мощность бортовых передатчиков ракеты обеспечивала возможность приема их сигналов не только основными измерительными средствами, но и большим числом радиолюбителей и радиоцентров различных стран.

Для визуального наблюдения за движением ракеты в космическом пространстве на ней, была установлена аппаратура для создания натриевого облака (искусственной кометы) в заранее назначенный момент времени — 12 сентября в 21 час 39 мин. 42 сек. по московскому времени. Искусственную комету наблюдали в созвездии Водолея, с координатами, близкими к расчетным, астрономические обсерватории в Алма-Ате, Бюракане, Абастумани, Тбилиси, Сталинабаде и многих других городах. Фотоснимки, полученные со светофильтрами, выделяющими спектральную линию натрия, позволили определить размеры, структуру и развитие во времени, натриевого облака. Это образование стало видимым после того, как его размеры достигли достаточно большой величины, и наблюдалось в течение 5—6 мин. при максимальной яркости; примерно равной 4—5-й звездной величине. По наблюдениям Абастуманской обсерватории Академий наук Грузинской ССР, натриевое облако достигло 600 км в диаметре.

В табл. 1 приведен календарь движения второй космической ракеты с указанием приближенных значений времен основных событий, сопровождавших этот исторический полет.

Успешно работала специальная служба автоматизированного измерительного комплекса (станции которого размещены в различных точках СССР), непрерывно производившая измерения параметров движения ракеты. По радиоизмерениям текущих дальностей и углов, определяющих положение ракеты, и по измерениям радиальных.скоростей непрерывно уточнялась фактическая траектория полета. Обработка результатов измерений и определение элементов орбиты ракеты производились в координационно-вычислительнсм центре быстродействующими электронно-вычиелнтельными машинами, что позволило с удовлетворительной точностью прогнозировать движение ракеты, рассчитывать данные целеуказаний и заранее сообщать их для передачи всеми радиостанциями Советского Союза.

Результаты текущих измерений показали, что фактическая траектория движения космической ракегы весьма близка к расчетной. Об этом можно судить и по конечному результату — по району попадания контейнера в Луну. Расчетный центр района попадания расположен в центре лунного диска с селенографическими координатами 0° долготы,и 0° широты. Фактический центр района попадания имеет селенографические координаты 0° долготы и 30° северной широты, т. е расположен на вертикали, делящей лунный диск пополам, и примерно на 800 км к северу от центра видимого диска Луны. Радиус, района попадания — около 200 км.

Столь высокая точность ведения ракеты по заданной орбите обеспечена комплексом мероприятий, связанных с совершенством разработанной системы управления, методов отключения двигательных установок ракеты, с незначительностью отклонения времени старта ракеты от оптимального назначенного времени, разработкой методики точного расчета траектории движения ракеты, и рядом других мероприятий.

Таблица 1
Дата (московское время)Расстояние ракеты
(в тыс. км)
Основные события
от Землиот места встречи с Луной
12 сентября
10 час.
15 час.
17 час.
18 час.
21 час
21 час 40 мин.
22 часа
13 сентября
00 час.
3 часа
6 час.
9 час,
12 час.
115 час.?
6 час. 40 мин.
18 час.
19 час.
21 час
14 сентября
00 час. 02 мин. 24 сек.

0
78
101
112
142
148
152

171
198
224
250
274
298
312
322
330
346

371















65,2
53,9
45,5
28,6

0

Старт второй советской космической ракеты




Образовано натриевое облако (искусственная комета), сфотографированное рядом обсерваторий



Пройдено более половины пути до Луны
Пройдено более двух третей пути до Луны



Ракета вошла в сферу действия Луны. Скорость ракеты 2,31 км/сек

Скорость ракеты относительно Луны составляет 2,33 км/сек


Ракета достигла поверхности Луны. Скорость ракеты относительно Луны равна 3,3 км/сек

При расчетах траектории космической ракеты с помощью быстродействующих электронных цифровых машин учитывались силы притяжения Земли, Луны и Солнца, взаимное расположение и относительное движение этих тел, включая вращение Земли вокруг оси. Кроме того, принималось во внимание отклонение поля тяготения Земли от центрального вследствие ее сжатия.

Отклонение фактического момента времени старта космической ракеты от заданного составило лишь около 1 секунды. Столь высокая точность может быть оценена полностью лишь при учете всей сложности бортовых и наземных систем, приводимых в действие для обеспечения старта многоступенчатой космической ракеты.

Район падения контейнера с научной и измерительной аппаратурой расположен в западной части моря Дождей, примыкающей к морю Ясности, а центр района падения расположен между кратером Архимеда и кратером Автолика. Район падения определен на основании непрерывных измерений элементов фактической траектории движения космической ракеты до момента ее встречи с Луной и использования дополнительных радиотехнических средств при непосредственном приближении к лунной поверхности. Работа радиосредств, установленных в контейнере, прекратилась в момент встречи с Луной.

В ознаменование выполненного впервые в истории человечества полета на Луну на поверхность этого небесного тела доставлены три вымпела из нержавеющей стали с изображением герба Советского Союза и надписью «Союз Советских Социалистических Республик. Сентябрь. 1959». Два вымпела (шаровой и ленточный) расположены в контейнере и один (шаровой) в последней ступени космической ракеты. Принятыми конструктивными мерами обеспечена сохранность этих вымпелов при встрече с луной. Будущие космонавты найдут пятиугольные элементы вымпелов и вымпел-ленту в районе кратеров Архимед — Аристил -- Автолик, где прилунился контейнер с аппаратурой, и пятиугольные элементы вымпела в районе прилунения последней ступени космической ракеты.

Для суждения об общих законах развития жизни недостаточно знать развитие форм, существующих на Земле. Это может быть сделано в результате изучения и обобщения данных о существовании, жизненных форм на других небесных телах. Но эти жизненные формы могут быть искажены земными микроорганизмами, если они будут занесены на то или иное небесное тело упавшей на него ракетой. Чтобы этого не случилось, приняты меры по стерилизации, предупреждающие возможность заражения лунной поверхности земными микроорганизмами. При исключительном многообразии известных нам проявлений низших форм жизни на нашей планете в самых, казалось бы, невероятных условиях низких и высоких давлений и температур, а также при отсутствии кислорода не будет ничего удивительного, если в почве некоторых районов Луны обнаружится существование простейших микроорганизмов. К этому нужно быть готовым.

Ведущаяся обработка результатов исследований свидетельствует о нормальной работе научной и телеметрической аппаратуры, установленной в контейнере космической ракеты. Выводам и заключениям должна предшествовать кропотливая и трудоемкая обработка всего полученного обильного материала, однако предварительная расшифровка данных телеизмерений уже позволила прийти к выводам исключительной важности. Так, по данным записей использованного магнитометра, в пределах его чувствительности и девиационной погрешности (порядка 60 гамм) магнитное поле у Луны не обнаружено. Измерения интенсивности радиации вблизи Луны не обнаружили пояса радиации из заряженных частиц. Однако в четырех ионных ловушках контейнера зарегистрировано усиление токов при приближении к Луне на расстояние примерно 10 тыс. км, что объясняют либо существованием вокруг Луны оболочки из ионизированных газов (лунной ионосферы), либо наличием вокруг нее области повышенной концентрации корпускул с энергиями порядка десятков вольт.

Проведенные исследования космического излучения и входящих в него потоков ядер гелия, углерода, азота, кислорода и более тяжелых ядер, исследования гамма- и рентгеновских излучений, электронов различных энергий, измерения в пределах пояса радиации Земли, сведения по микрометеорам и другие изыскания, выполненные на пути следования ракеты от Земли до Луны, являются ценным вкладом в экспериментальную космологию.

Не успели отзвучать поздравления советским ученым, конструкторам, инженерам, техникам, рабочим и всему коллективу участников создания и запуска второй советской космической -ракеты на Луну, многочисленные приветствия, направленные по этому поводу Центральному Комитету Коммунистической партии Советского Союза, Президиуму Верховного Совета и Совету Министров СССР из советских республик и зарубежных стран, как наша Родина одержала новую замечательную победу в борьбе за освоение Космоса.

Через 20 дней после достижения ракетой поверхности Луны был дан старт третьей советской космической ракете. Основной целью полета этой космической ракеты, успешно стартовавшей с ракетодрома 4 октября 1959 г. около 4 час. утра по московскому времени, были облет Луны, фотографирование невидимой с Земли стороны лунного шара и передача этого изображения на Землю. Чтобы обеспечить быстрый и близкий облет Луны и выведение ракеты на новую орбиту спутника Земли с апогеем почти в полмиллиона километров, требовалась значительная деформация траектории полета, для чего было использовано притяжение Луны. Выбранная своеобразная траектория дает возможность контроля полета ракеты (при ее старте и возвратном движении) с северного полушария Земли, на котором расположены станции наблюдения и связи с бортом ракеты. Такая сложная траектория выгодна и в энергетическом отношении. Однако для ее осуществления требовалась повышенная точность выведения ракеты на орбиту. И эта точность была достигнута. В заданный момент времени ракета пришла на заданное расстояние около 6000 км от поверхности Луны, имея заданный вектор скорости.

Для того чтобы ракета могла обогнуть Луну и вернуться к Земле, скорость полета была принята на несколько десятков метров в секунду меньше второй космической скорости. Поэтому время полета ракеты до Луны (~ 61 часа) оказалось примерно на сутки больше, чем при предыдущих полетах, выполненных со скоростью, несколько превышавшей вторую космическую, именно с гиперболической скоростью.

Полет третьей космической ракеты происходил с незначительным отклонением от рассчитанной траектории. Замеренные элементы траектории почти не отличаются от предвычисленных. Точность выведения ракеты на заданную орбиту, несомненно, позволяет уверенно решать вопросы пуска советских космических ракет по еще более сложным траекториям.

Следует отметить, что для расчетов траекторий межпланетных полетов ракет сказалась недостаточной точность известных к настоящему времени астрономических определений элементов орбит и движений небесных тел нашей солнечной системы. Даже на данном, начальном этапе развития межпланетных полетов вошедшая в поговорку астрономическая точность не может удовлетворить потребностям, и наши знания астрономических констант должны быть уточнены с помощью космических ракет.

На борту третьей советской космической многоступенчатой ракеты была установлена автоматическая межпланетная станция, отделенная от конечной ступени ракеты после выхода на заданную траекторию и выключения двигательной установки. Эта станция предназначена для широких научных исследований в космическом пространстве и оборудована научной, фототелевизионной и радиотехнической аппаратурой, а также системами ориентации и автоматического регулирования теплового режима. Электропитание бортовой научной и радиотехнической аппаратуры осуществляется от солнечных батарей и химических источников тока.

Вес последней ступени ракеты без рабочего запаса топлива составляет 1553 кг; вес полезной нагрузки — 435 кг — слагается из веса автоматической межпланетной станции (278,5 кг) и веса измерительной аппаратуры с источниками питания (156,5 кг), размещенных на конечной ступени ракеты. Форма станции — цилиндр со сферическими днищами; максимальный поперечный размер — 1,2 м, длина — 1,3 м (без антенн).

Передача научной информации и результатов измерений параметров движения автоматической межпланетной станции осуществлялась при помощи двух радиопередатчиков, работающих на частотах 39,986 и 183,6 мгц. Одновременно по радиолинии с частотой 183,6 мгц производился контроль элементов орбиты межпланетной станции. Сигналы передатчика на частоте 39,986 мгц являются импульсами переменной длительности от 0,2 до 0,8 сек, с частотой повторения 1±0,15 гц.

Приближенные значения времен полета ракеты с указанием расстояний от Земли и Луны и с перечнем основных событий, происходивших во время полета, приведены в табл. 2.

С 4 по 9 октября ежедневно, а затем реже, по установленной программе наблюдений проводились сеансы длительностью 1—4 часа передачи информации с борта автоматической межпланетной станции. Управление работой бортовой аппаратуры станции производилось с Земли, из координационно-вычислительного центра. Измерение параметров ракеты осуществлялось автоматизированным измерительным комплексом, наземные станции которого расположены в различных пунктах СССР.

Предварительная обработка произведенных телеметрических измерений свидетельствует о нормальной работе аппаратуры для научных исследований, системы терморегулирования и энергопитания автоматической межпланетной станции. Температура и давление внутри станции нормальные. Нормально сработало и основное оборудование автоматической межпланетной станции, предназначенное для фотографирования обратной, невидимой с Земли стороны Луны.

Межпланетная автоматическая станция 6 октября в 17 час. 21 мин. достигла минимального расстояния от поверхности Луны, а затем обогнула Луну, зайдя за ее невидимое с Земли полушарие. После того как автоматическая станция зашла за обратную сторону Луны и расположилась под небольшим углом к линии, соединяющей Луну и Солнце, освещавшее около 70% невидимой стороны Луны, сработал механизм ориентации станции, направивший два длиннофокусных (200 и 500 мм) объектива ее фотоустановки на лунную поверхность. Система ориентации состоит из солнечных и лунных оптических датчиков, гироскопических датчиков, логических электронных устройств и управляющих двигателей. После завершения ориентации станции автоматически была сделана в течение 40 мин. большая серия фотоснимков в двух различных масштабах с различной экспозицией на специальной 35-миллиметровой пленке. При этом расстояние до Луны составляло примерно одну шестую расстояния Луны от Земли. Автоматически же были произведены проявление, фиксирование и сушка негативной пленки в условиях невесомости. Принятые меры обеспечили сохранность фотоматериалов в условиях космического облучения.

Передача изображения производилась по командам с Земли на двух режимах: медленная — на больших расстояниях (до 470 тыс. км) и быстрая — вблизи перигея. Максимальное число строк в кадре полутонового телевизионного изображения достигало 1000. Фиксация сигналов телевизионного изображения Луны производилась наземными приемными пунктами с помощью разнообразной аппаратуры на фотопленку, на магнитную ленту, на электрохимическую бумагу и на скиатронах.

Успешно выполненная телевизионная передача на Землю фотоснимков с негативной пленки, автоматически перематывающейся кадр за кадром по команде с Земли, позволила завершить этот беспрецедентный в истории человечества эксперимент.

Изображение обратной, невидимой с Земли стороны Луны получено. Упал еще один покров с тайн мироздания.

Таблица 2
Дата (московское время)Расстояние ракеты
(в тыс. км)
Основные события
от поверхно-
сти Земли
от поверхно-
сти Луны
4 октября
4 часа
13 час.
18 час.
5 октября
12 час.
20 час.
6 октября
17 час. 21 мин.
20 час.
7 октября
6 час. 30 мин.
20 час.
8 октября
20 час.
9 октября
20 час
10 октября
22 час. 43 мин.
12 октября
20 час.
15 октября
20 час.
16 октября
20 час.
17 октября
20 час.
18 октября
19 час. 50 мин.

0
108
145

248
284


372


417

448

466

474

456

339

267

166

41








6
15

65
126

235

Старт третьей советской космический ракеты. Выведение на траекторию и отделение от ракеты автоматической межпланетной станции


Автоматическая станция прошла 2/3 пути до лунной орбиты


Автоматическая станция прошла на минимальном расстоянииот поверхности Луны, равном ~6100 км.
Автоматическая станция заходит за невидимую с Земли часть лунного шара

После срабатывания механизма ориентации сделана серия фотоснимков обратного полушария Луны


Автоматическая станция, обогнув Луну, вышла из сферы ее притяжения и движется к своему апогею со скоростью 0,5 км/сек



Автоматическая станция достигла апогея со скоростью 0,4 км сек через 6 суток 19 часов после старта



Скорость движения станции ~0,9 км/сек

Скорость движения станции ~1,2 км/сек

Скорость движения станции ~1,7 км/сек

Автоматическая станция достигла перигея со скоростью 3,91 км/сек

Общий объем научной информации, полученной с борта станции по радиоканалам, включая кадры изображения Луны, намного превосходит объем информации, полученной с парвой и второй советских космических ракет.

При дальнейшем своем движении автоматическая станция вышла на орбиту спутника Земли с апогеем 480 500 км, перигеем 47 500 км (расстояния даны от центра Земли) и периодом обращения 16 суток.

Земле подарен новый спутник с небывало высокими перигеем и апогеем. Если третий советский спутник совершает вокруг Земли 15 оборотов в сутки, то новый спутник делает один оборот за 16 суток, т. е. обладает в 240 раз более длительным периодом обращения.

Несмотря на столь высокие перигей и апогей, новый спутник Земли не будет вечным. Более того, он будет недолговечным и просуществует, вероятно, лишь около полугода, так как необычайная вытянутость орбиты приведет к значительным возмущениям со стороны Солнца, в результате чего апогей будет возрастать, а перигей уменьшаться, пока спутник со временем не войдет в плотные слои земной атмосферы и не сгорит1. При достаточном сближении с Луной на последующих витках возможны возмущения, которые либо удлинят срок существования станции, либо сократят, в зависимости от характера сближения, Траекториые измерения и расчеты позволяют считать, что автоматическая межпланетная станция, обращаясь вокруг Земли по орбите, близкой к эллипсу с апогеем около 500 тыс. км, совершит 11 оборотов и в конце марта — начале апрели 1960 г. войдет в плотные слои земной атмосферы и сгорит.


1На первом нитке апогей был равен 480 500 км, а через 16 суток (26 октября в 22 часа 43 мин.) на втором витке межпланетная станция достигла апогея, состанившего 489 100 км.

Стремление заснять при этом фотографировании возможно большую часть неизвестной поверхности Луны привело к необходимости фотографирования почти полностью освещенного диска, когда изображение наименее контрастно. Поэтому обработка и изучение выполненных фотоснимков представляют определенные трудности и требуют немало времени.

На правах первооткрывателя советский народ присваивает наименования горам и долинам, кратерам и циркам обратной стороны Луны, На вновь составляемой карте не будет ни «моря Холода», ни «океана Бурь», ни «озера Смерти», ни «Сонного болота», ни «Гнилого болота». Мир, дружба и прогресс — вот знамена, которые несет советский парод.

Комиссия Академии наук СССР по наименованию образований на обратной стороне Луны под председательством члена-корреспондента АН СССР А. А. Михайлова начала свою деятельность. Так появились горный хребет Советский, море Москвы с заливом Астронавтов, море Мечты, кратеры Циолковского, Ломоносова, Жолио-Кюри.

Ряд образований, расположенных на самом краю видимого с. Земли лунного диска и потому сильно искаженных перспективой, получены на фотографиях практически без искажений, что позволило установить их действительную форму и размеры. Это относится к морю Гумбольдта, морю Волн и, в особенности, к морям Краевому, Смита и Южному, имеющим продолжение на невидимой с Земли поверхности Луны.

На фотографиях, сделанных с борта межпланетной станции, имеются и объекты, видимые с Земли; это позволило привязать объекты, наблюдающиеся впервые, к уже известным и таким образом определить их селенографические координаты.

Обработка и изучение материалов фототелевизионной передачи, полученных с автоматической межпланетной станции, продолжаются. Неожиданным явилось существенное отличие рельефа лунной поверхности обратной стороны Луны от видимой с Земли. Вновь открытая поверхность Луны носит материковый характер и бедна морями.

Распределение объектов на невидимой с Земли стороне Луны, выявленных при предварительной обработке фотографий, полученных с борта автоматической межпланетной станции

1 — большое кратерное море диаметром 300 км — море Москвы, 2 — залив Астронавтов в море Москвы, 3 — продолжение Южного моря на обратной стороне Луны, 4 — кратер с центральной горкой — Циолковский, 5 — кратер с центральной горкой — Ломоносов, 6 — кратер Жолио-Кюри, 7 — горный хребет Советский, 8 — море Мечты

Сплошная линия, пересекающая схему, — лунный экватор, пунктирная линия — граница видимой и невидимой с Земли частей Луны. Сплошной линией обведены объекты, достоверно установленные при предварительной обработке; пунктирной линией обведены объекты, требующие уточнения формы; точками окружены объекты, классификация которых уточняется; в остальной части — производится дальнейшая обработка полученных фотоматериалов

Римскими цифрами обозначены объекты видимой части Луны: I — море Гумбольдта, II — море Кризисов, III — море Краевое, имеющее продолжение на невидимой части Луны, IV — море Волн, V — море Смита, имеющее продолжение на невидимой части Луны, VI — море Плодородия, VII — море Южное, имеющее продолжение на невидимой части Луны




Схема траектории полета автоматической межпланетной станции



Общий вид автоматической межпланетной станции (схема)
1 - иллюминатор для фотографических аппаратов, 2 - двигатель системы ориентации, 3 - солнечный датчик, 4 - секции солнечной батареи, 5 - жалюзи системы терморегулирования, 6 - тепловые экраны, 7 - антенны, 8 - приборы для научных исследований

Распределение объектов на невидимой с Земли стороне Луны, выявленных при предварительной обработке фотографий, полученных с борта автоматической межпланетной станции, показано на вклейке.

*

В день пуска третьей советской космической ракеты исполнилось два года с знаменательной даты создания первого искусственного спутника Земли, За два года, прошедшие со дня первого прорыва в Космос, советская наука и техника совершила триумфальный путь побед.

Пуски трех советских ракет в 1957—1958 гг., завершившиеся выведением на орбиту тяжелых спутников Земли, были посвящены изучению свойств внешних слоев атмосферы Земли и прилегающего космического пространства. Каждый последующий из этих трех спутников был тяжелее, поднимался выше и летал дольше, чем предыдущий, и был богаче оснащен научной аппаратурой (см. табл. 3).

В 1959 г, в СССР выполнено три пуска космических ракет с целью изучения Луны и прилетающего к ней космического пространства: 2 января — полет в район Луны с выходом 7—8 января на орбиту вечного спутника Солнца; 12—14 сентября — полет с достижением Луны и 4 октября — полет вокруг Луны с выходом на орбиту спутника Земли с апогеем, на 75 тыс. км большим, чем у Луны (см. табл. 4).

До настоящего времени Луна, как и другие удаленные от нас небесные тела, изучалась лишь дистанционно визуальными, фотографическими, фотометрическими, термометрическими, спектрометрическими, поляриметрическими и радиоастрономическими методами. Однако возможности этих методов весьма ограничены. Астрономические наблюдения небесных тел в сильнейшей мере лимитируются влиянием земной атмосферы. Известно, что вследствие искажения изображений оптической неоднородностью земной атмосферы не представляется возможным использовать оптические инструменты в полной мере. Как на мощных инструментах, так и на более слабых обычно применяются увеличения меньше 500 раз, а до 1000 — в весьма редких случаях. В то же время оптика инструментов допускает во много раз большие увеличения (для больших инструментов — в десятки раз).

Влияние земной атмосферы ограничивает также возможности спектроскопических и иных методов исследования в астрономии.

Создание тяжелого, хорошо ориентированного искусственного спутника Земли, снабженного сильным телескопом с автоматическим дистанционным наведением, могло бы приоткрыть завесу, веками скрывавшую Космос от глаз человека.

Не следует упускать из виду, что такие же завесы останутся на других планетах, обладающих атмосферой. В первую очередь это относится к Венере и планетам-гигантам. Лишь космические ракеты-разведчики, погрузившиеся в толщу такой атмосферы и пронизавшие ее, смогут сообщить нам подробности о строения этих планет. Прозрачная атмосфера Марса позволит неизмеримо лучше изучить его поверхность с помощью телескопа, установленного на искусственных спутниках Земли, Марса или на межпланетных ракетах-разведчиках.

Создание обсерватории вне Земли приведет к качественному скачку в развитии астрономии. Целесообразность создания постоянной астрономической обсерватории на тяжелом ориентированном спутнике Земли не вызывает сомнения. Однако необходимо обеспечить качественную передачу из обсерватории на Землю зафиксированных на пленку изображений. Всякое искажение при передаче, например телевизионной, может существенно снизить преимущества внеатмосферной обсерватории или даже свести их на нет. Наиболее желательна регулярная доставка на Землю кассет с фотоматериалами. В случае же телевизионной передачи необходимо обеспечить число строк в кадре, измеряющееся по крайней мере несколькими тысячами, что технически вполне возможно, если производить телевизионную передачу с фотоснимков. При этом потребная длительность передачи каждого изображения может оказаться довольно большой.
Наименование советских искусственных спутников ЗемлиДата пускаВес* (кг)Форма и размерыЭлементы орбиты ** (начальные)Основные исследованияДата паденияВремя существования (в сутках)Число совершенных оборотовПройденный путь (в млн км)
Перигей (км)Апогей (км)Период обращения (мин.)
Спутник I4 октября 1957 г.83,6Шар, диаметр 0.58 м. (без учета антенн)22894796,17

Распространение радиоволн двух частот, плотность атмосферы, температура и давление в контейнере, работа систем терморегулирования и энергопитания электрохимическими батареями в условиях спутника

4 января 1958 г.92~1400~60
Спутник II3 ноября 1957 г.508,3Конический комплекс сферического и цилиндрических контейнеров с дополнительными агрегатами2251671103,75

Жизнедеятельность подопытной собаки «Лайка» (пульс, дыхание, артериальное кровяное давление, электрокардиограмма, движение) в кабине спутника, космические лучи, солнечное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, температура внутри и на поверхности спутника, давление в контейнере и кабине, распространение радиоволн двух частот, плотность атмосферы, работа систем электрохимического энергопитания, кондиционирование воздуха (температура, состав, влажность) н другое обеспечение жизнедеятельности животного

14 апреля 1958 г.162~2370Более 100
Спутник III15 мая 1958 г.1327Конус, диаметр основания - 1,73 м, высота -3,57 м (без учета антенн)2261880105,95

Атмосферное давление, состав воздуха, концентрация положительных ионов, электрический заряд спутника, напряженность электростатического поля Земли, магнитное поле Земли, интенсивность солнечной корпускулярной радиации, состав и вариации первичного космического излучения, распределение фотонов и тяжелых ядер в космических лучах, микрометеоры, температура внутри и на поверхности спутника, давление в спутнике, работа системы терморегулирования, система энергопитания солнечными кремниевыми и электрохимическими батареями, распространение радиоволн, плотность атмосферы, точное намерение движения по орбите специальной бортовой радиотехнической аппаратурой (для автоматической регистрации научных наблюдений с последующей передачей на Землю используются электронное программно-временное и запоминающее устройства)

Ожидаемая I кв. 1960 г.Ожидаемое ~600Ожидаемое ~9000В полете ***

* Веса даны без учета веса последней ступени ракеты-носителя.

* Угол наклона орбит спутников к плоскости земного экватора равен 65°.

*** Бортовая радиостанция спутника, питаемая солнечной батареей, продолжает передавать сигналы.


Таблица 4


Наименование советских космических ракетДата пускаВес [кг)Основной маршрут и элементы орбитыОсновные исследованияВремя полетаПройденный путь
конечный вес последней ступени ракетынаучной и измерительной аппаратуры с источниками питания
Первая космическая ракета1 января 1959 г.1472361,3Полет вблизи Луны на расстоянии 5000-6000 км от лунной поверхности по гиперболической траектории с выходом на эллиптическую орбиту первого искусственного спутника Солнца, расположенную между орбитами Земли и Марса. Максимальное сближение с орбитой Марса - 15 млн км. Перигелий - 146 млн км, афелий - 197 млн км, эксцентриситет - 0,148, период обращения - 450 суток, максимальная скорость на орбите - 32,5 км/сек, минимальная - 23,7 км/сек, большие оси орбит ракеты и Земли образуют угол ~15°, наклонение орбиты ракеты к плоскости орбиты Зеилн - ~ 1°Интенсивность и вариации интенсивности космических лучей, фотоны и тяжелые ядра в космическом излучении, газовая компонента межпланетного вещества, корпускулярное излучение Солнца, магнитные пиля, пояса радиации, прохождение радиоволн с расстояний до 0,5 млн км. температура и давление в контейнере с приборами, измерения элементов фактической траектории полета, искусственное натриевое облако, метеорные частицыНеограниченное. До Луны - ~34 час. Минимальное расстояние от поверхности Луны 5000-6000 км достигнуто 3 января 1959 г. в 18 час. моск, времениНеограничен
Вторая космическая ракета12 сентября 1959 г.1511390,2Полет на Луну по гиперболической траектории. Селенографические координаты центра района падения 0° долготы и 30° северной широты. Угол встречи с поверхностью Луны 60°, скорость встречи с лунной поверхностью 3,3 км/секМагнитные поля Земли и Луны, пояса радиации вокруг Земли и Луны, интенсивность и вариации интенсивности космического излучения, тяжелые ядра в космическом излучении, газовая компонента межпланетного вещества, метеорные частицы, натриевое облако, ионные токи в ловушках, температура и давление в контейнере, дальняя радиосвязь, измерения элементов фактической траекторииДо Луны - ~ 38,5 часа. Прилунение ракеты - 14 сентября 1959 г. в 00 час. 02 мин, 24 сек. моск. времени371 тыс. км
Третья космическая ракета4 октября 1959 г.1553435Полет по эллиптической траектории с облетом Луны на минимальном расстоянии 6000 км от лунной поверхности с выходом на эллиптическую орбиту вокруг Земли с периодом обращения 16 суток, перигеем 41000 км и апогеем 474000 км. Плоскости орбит автоматической межпланетной станции и Луны взаимно почти перпендикулярныФотографирование обратной, невидимой с Земли, стороны Луны и телевизионная передача изображения на Землю. Исследования космического пространства и режима на борту автоматической межпланетной станции аппаратурой и системами, в основном аналогичными использованным на второй космической ракетеДо Луны - ~ 61 час. Минимальное расстояние от поверхности Луны 6100 км достигнуто 6 октября 1959 г. в 17 час. 21 мин, моск. времени. Ожидаемое время полета вокруг Земли - примерно полгодаВ полете

В связи с развитием ракетной техники в настоящее время наука вплотную приблизилась к проблеме непосредственного изучения небесных тел.

Такое развитие ракетной техники не только астрономию, но и астрофизику сделало наукой экспериментальной. Именно это обстоятельство и является наиболее важным результатом последних достижений в области исследований космического пространства и других небесных тел, именно оно является и главной целью дальнейшего развития ракетных методов исследования.

Не следует думать поэтому, что полет человека в космическое пространство представляет исключительную или первоочередную задачу. Этот полет, который несомненно будет иметь место после проведения достаточных для обеспечения безопасности исследований космического пространства с помощью автоматических ракет, сам по себе станет определенным этапом изучения Космоса, связанным с разрешением задач, которые не могут быть выполнены с помощью автоматической аппаратуры.

Промышленное использование материальных ресурсов других небесных тел и «межпланетный туризм» в настоящее время вряд ли могут рассматриваться как реалистичные или по крайней мере экономически выгодные мероприятия, что и заставляет подходить к этой проблеме с данной точки зрения. Можно полагать также, что даже после того, как полет человека будет осуществлен, роль автоматических ракет в исследовании Космоса и других небесных тел останется по-прежнему очень большой и важной. В соответствии с общей тенденцией повышения роли автоматизации в производственных и научных процессах автоматические ракеты будут верными помощниками человека в исследовании Вселенной, в осуществлении различных этапов этого исследования.

Например, при выполнении перелета от Земли до Луны с осуществлением мягкой посадки на нее и возвращения на Землю представляется целесообразным полностью автоматизировать не только старт ракеты с Земли и вывод на траекторию полета к Луне, но и весь полет, включая мягкую посадку на лунной поверхности, требующую особой точности во избежание аварии. И это относится не только к ракетам без экипажа, когда иного решения не существует. При современном уровне развития электроники и ракетной техники нет необходимости доверять человеку выполнение ответственного и сложного маневра безударной посадки на небесные тела. Более того, автоматическая система управления, использующая радиоальтиметр, счетно-решающее устройство и иные приборы, сделает посадку несравненно безопаснее, лучше и с меньшей затратой топлива.

По этой же причине старт с Луны и посадку на Землю при возвратном полете ракеты целесообразно полностью автоматизировать, независимо от состава полезного груза ракеты.

Большие скорости и ускорения полета, требующие быстрого принятия наилучшего решения, сложность обстановки, недопустимость ошибок и несовершенство возможностей человека-пилота исключают ручное управление ракетой. Полет на Луну и возврат на Землю, вероятно, будут выполняться автоматически по заранее вычисленной на Земле программе, автоматически же корректируемой в процессе полета. Не исключено, что эту коррекцию будут определять в наземном вычислительном центре, имеющем радиосвязь с бортом ракеты и следящем за ее полетом. Надо иметь в виду, что система посадки ракеты па Луну должна действовать автономно от бортовых приборов, поскольку удаленность Луны от Земли потребует 2,6 сек. только на прохождение радиосигналов с момента посылки с борта ответа на запрос. Для обеспечения же безударной посадки быстродействие системы управления должно измеряться сотыми долями секунды.

Возможно, что даже выбор пригодной для посадки ракеты площадки сможет быть произведен с помощью автоматической аппаратуры, установленной на борту ракеты и управляющей работой тормозного ракетного двигателя при приближении к лунной поверхности.

Какое же практически важное значение могут иметь космические ракетные исследования и как они могут осуществляться? Этот вопрос волнует в настоящее время большинство людей. Конечно, трудно сейчас охватить все возможные перспективы, которые могут развернуться перед наукой после обработки и обобщения уже полученных материалов, а также тех, которые могут быть получены в последующих экспериментах, — количество здесь может перейти в совершенно неожиданное качество. Значение космических исследований можно приблизительно представить следующим образом.

Прежде всего детальные и всесторонние исследования других небесных тел в сочетании с космическими и геофизическими исследованиями дадут экспериментальные данные для проверки существующих в настоящее время космогонических концепций, позволят получить достоверный материал для суждения о происхождении и эволюции всех тел солнечной системы. Несомненно, что это будет иметь чрезвычайно большое значение для наиболее эффективного использования природных богатств нашей планеты, для познания стихийных сил природы. Таким образом, как видим, в процессе осуществления космических исследований легко может иметь место «обратная связь» — «небесные» интересы науки могут служить вполне «земным» нуждам человека.

Совершенно очевидно, что с этой точки зрения изучение Луны представляет исключительный интерес. Есть основания полагать, что Луна имеет общее с Землей происхождение, что она отделилась от Земли на начальном этапе е эволюции. С астрономической точки зрения Землю и Луну можно рассматривать как двойную планету, поскольку соотношение их размеров много ближе между собою, нежели это имеет место для других планет и их спутников. Предполагается, что доказательством отрыва Луны от Земли является соотношение их средних удельных весов: у Луны он много меньше, чем у Земли. Для более полного суждения об этом необходимо знать строение Луны и процессы, происходящие в ее недрах, что может быть выполнено как путем непосредственного изучения лунных недр, так и косвенными методами. Одним из таких косвенных методов является изучение лунной атмосферы, которая была обнаружена в результате проведения наблюдений за звездами, излучающими помимо видимого света радиоволны. (В момент приближения к краю лунного диска изображения звезд, получаемые с помощью радиотелескопов и оптических приборов, расходятся, что может иметь место только в случае наличия вокруг Луны ионизированной атмосферы.) Вывод о наличии у Луны атмосферы подтверждается и результатами, полученными с помощью второй космической ракеты, обнаружившей вблизи Луны скопления ионизированных частиц. Атмосфера Луны чрезвычайно разрежена даже по сравнению с верхними слоями земной атмосферы.

При малой массе Луны существование такой атмосферы может быть объяснено только тяжестью, высоким удельным весом составляющих ее газов (примерно таким, как имеют газы радон и ксенон), а также непрерывным поступлением газов из внутренних недр Луны, их выделением там в результате тех или иных процессов.

В любом случае знание состава атмосферы Луны очень важно и с точки зрения ее изучения, и с точки зрения получения материала для суждения об ее эволюции. Нужно отметить, что подобно влиянию земных микроорганизмов в результате достижения Луны ракетами может иметь место и искажение состава ее атмосферы продуктами земного происхождения. Аналогия не является полной, поскольку загрязнение атмосферы Луны газами земного происхождения является временным, так как все они улетучатся вследствие малости силы лунного притяжения.

Достижение Луны второй советской космической ракетой не внесло сколь-либо заметного искажения состава лунной атмосферы. Даже если в результате удара часть материала ракеты и лунных пород в месте удара и испарялась, то продукты этого испарения в нормальных лунных условиях будут представлять собою мельчайшие частицы твердого вещества.

Методом изучения Луны, исключающим возможность внесения земных газов в ее атмосферу, является изучение с помощью искусственных спутников. Незначительная плотность лунной атмосферы позволит располагать орбиты этих спутников сколь угодно близко к поверхности Луны, и время существования их может быть очень длительным. Научная программа поставленных на этих спутниках экспериментов может включать как детальное изучение поверхности Луны и ее физических свойств с помощью различных оптических и радиофизических методов, так и изучение ближайших окрестностей Луны, ее атмосферы. Поэтому для вменив службы систематического наблюдения и изучения Луны и окружающего ее космического пространства представляется целесообразным создание спутников Луны, снабженных автоматической научной, фототелевизионной и радиотелеметрической станцией.

Исследование физических свойств Луны и ее окрестностей с помощью искусственных спутников помимо отмеченных выше достоинств обладает и существенными недостатками. Первый из них состоит в том. что изучение поверхности Луны и ее недр будет являться все же косвенным, не свободным от различных допущений и предпосылок. Второй заключается в том, что с помощью спутников трудно получить непрерывные изменения со временем (или, как говорят в геофизике, временные вариации) того или иного параметра в определенной точке лунной поверхности. И то и другое будет исключено в случае безударной доставки на Луну автоматических научных станций. Проведение исследований такого рода будет наиболее аффективным, если наряду с решением задачи по доставке на Луну научного оборудования будет решаться и задача его возвращения на Землю. Трудно предугадать всю научную программу исследований этого рода. Можно полагать, что безударный спуск в различных районах Луны длительно или постоянно действующих автоматических станций с научно-исследовательской, телевизионной и радиотелеметрической аппаратурой должен позволить определить тепловые режимы, уровни и состав различных радиации, существующие на поверхности и в почве, определить структуру и состав лунных пород и произвести ряд других исследований по широкой программе.

Таким путем предстоит также изучить микрорельеф лунной поверхности. Не исключено, что поверхность Луны даже на участках наиболее спокойного рельефа, именуемых «морями», «заливами», «озерами» и «болотами», испещрена трещинами, выбоинами и покрыта выступами, как большими по ширине и протяженности, так и мелкомасштабными, представляющими опасность при посадке ракет с автоматическими станциями. Существуют также предположении, что лунная поверхность покрыта глубоким слоем тончайшей пыли, в который может погрузиться ракета.

Для обеспечения мягкой посадки автоматических научных станции, безусловно, необходима отработка мягкой посадки с амортизирующим. шасси при действующем тормозном двигателе.

3нание состава и механических свойств лунного грунта, выбор участков, пригодных для безопасной вертикальной посадки ракет, и знание микрорельефа этих участков позволят правильно сконструировать посадочные амортизирующие шасси. Эти же посадочные шасси могут служить для вертикального старта автоматической ракеты обратно на Землю с доставкой на земную поверхность проб лунных пород. Полеты такого рода ракет-разведчиков с целью отработки мягкой посадки и обратного старта должны предшествовать отправке на Луну экспедиции.

Незначительная плотность лунной атмосферы не позволяет использовать ее для торможения ракет, поэтому единственным методом осуществления мягкой посадки является использование для этой цели ракетных двигателей. Это безусловно может повести к временному загрязнению лунной атмосферы продуктами сгорания, что следует учитывать при планировании экспериментов. Необходимо также иметь в виду, что при мягкой посадке автоматической научной станции поверхность Луны в месте посадки будет разрушена и оплавлена струей раскаленных газов, извергаемых из сопла ракетного двигателя, используемого для торможения при снижении ракеты. Вследствие этого анализ состава и структуры лунной почвы и микрорельефа непосредственно в месте посадки не даст верных сведений о ее почвенном покрове. Поэтому после посадки автоматическая научная станция должна отделиться от корпуса ракеты и отойти на расстояние не менее нескольких десятков метров от места посадки, в случае если лунная поверхность покрыта твердой породой, и не менее сотен метров, если она покрыта слоем пыли. Тогда аппаратура станции сможет изучать девственный покров Луны как с поверхности, так и глубинными пробами.

Сейчас очень трудно представить себе всю сложность технического осуществления такого рода экспериментов, практически в совершенно неизвестных для нас условиях. Так, например, доставленная на лунную поверхность самоходная автоматическая научная станция, по-видимому, должна быть снабжена электронным оборудованием, позволяющим автономно ориентироваться в микрорельефе, избегать провала в трещины и выбоины, обходить крутые возвышающиеся препятствия. Со временем могут быть созданы автоматические научные станции, блуждающие по всей доступной для перемещения лунной поверхности, изучающие все уголки Луны и передающие на Землю не только телевизионные изображения, но и результаты подробного обследования природы нашей естественной спутницы. Электроэнергия, необходимая для питания бортовых систем, научной аппаратуры, радиопередатчиков и электромоторов, служащих для передвижения автоматической станции, очевидно, может быть обеспечена путем использования солнечных полупроводниковых батарей совместно с буферными электрохимическими батареями, работающими при временном пребывании станции в тени.

Осуществление исследования Луны должно вызвать к жизни ряд новых областей знания.

Аналогично таким привычным для нас наукам, как география, геология, геофизика и геохимия, будет, по-видимому, развиваться селенография, возникнут селенология, селенофизика и селенохимия.

Задача возвращения аппаратуры на Землю может быть решена различными методами, но все они связаны с проблемой хранения в суровых лунных условиях в течение более или менее длительного времени запасов топлива, необходимых для возвращения ракеты на Землю. Это будет далеко не простая задача, поскольку для Луны характерны резкие суточные колебания температуры ее поверхности в широком интервале: от + 132° днем, когда Солнце стоит в зените, до —160° ночью, В этих пределах в зависимости от высоты Солнца и времени ночи температура местности меняется в течение лунных суток (29,53 земных).

Для хранения на Луне топлива желательны районы менее жаркие и с меньшим перепадом температуры. Такие районы имеются в местах, где солнечные лучи освещают лунную поверхность под небольшим углом. В зависимости от наклона солнечных лучей можно найти поверхность с приемлемой температурой, например в узком районе вдоль линии терминатора и в полярных областях. Однако использование района терминатора представит большие затруднения вследствие перемещения терминатора вдоль поверхности со скоростью, обусловленной вращением Луны (от 0 у полюсов до 15,4 км/час на экваторе).

Вследствие незначительности наклона лунного экватора к плоскости эклиптики район с относительно постоянной температурой поверхности, близкой к —50°, отвечающей положению Солнца у самого горизонта, оказывается очень малым и расположенным непосредственно на полюсах Луны. В течение лунного дня температура поверхности не поднимается выше +50° в полярных районах с широтой больше 70°. Приводимые температуры являются усредненными, с учетом пересеченности рельефа.

Вероятно, полярные области Луны явятся поэтому наиболее подходящими для посадки и обратного старта ракет, а также для хранения топливных контейнеров.

Размещение топливных контейнеров на небольшой глубине в лунной почве позволит, по-видимому, термостатировать их содержимое при низкой температуре. Вследствие исключительно низкой теплопроводности наружного покрова лунной почвы, температура на глубине менее метра оценивается равной примерно —110° и предполагается постоянной в течение лунных суток. Не исключено обнаружение в лунной почве теплых зон, расположенных вблизи еще не остывших или действующих вулканов.

Климатические условия накладывают определенные ограничения на выбор топлива, подлежащего более или менее длительному хранению на лунной поверхности. По-видимому, использование низкокипящих компонентов топлива, например жидкого кислорода и жидкого фтора, либо исключается, либо потребует лишь кратковременного пребывания ракеты с такими окислителями только на неосвещенной части лунной поверхности при осуществлении дополнительных защитных мер и допустимости некоторой потери окислителей за счет испарения. Определенными эксплуатационными преимуществами при использовании в лунных климатических условиях будут обладать высококипящие компоненты топлива.

Технические возможности и, главное, недостаточность наших знаний о Луне заставляют думать, что вопрос о посылке на Лупу экспедиции не является в данный момент первоочередным. Однако несомненно, что рано или поздно к Луне уйдут ракеты и с экипажем. Осуществление этого этапа исследований будет иметь большие преимущества в смысле получения научных результатов, но вместе с тем чрезвычайно усложнит как осуществление самого полета, так и работу на Луне необходимостью обеспечения безопасности экипажа.

В последнее время в литературе часто высказываются соображения относительно целесообразности использования Луны как промежуточной станции в межпланетных полетах, но эта целесообразность является иллюзорной.

Организация на Луне межпланетной станции для обслуживания полетов в Космос технически нецелесообразна, поскольку для посадки на Луну и взлета с нее потребуется затрата значительного количества энергии. В зависимости от длительности полета и выбранной траектории для посадки на Луну необходимо с помощью ракетных двигателей погасить скорость встречи ракеты с поверхностью Луны около 3,3 км/сек или примерно вдвое меньшую, а при взлете с Луны набрать ее первую космическую скорость, равную 2,4 км/сек.

Сила тяготения Луны в шесть раз меньше земной, - и взлет с Луны, конечно, потребует меньшей затраты энергии, чем старт с Земли. Однако и этих затрат можно полностью избежать, устроив межпланетную станцию на искусственном спутнике Земли. Кроме того, условия существования людей на Луне вряд ли будут более благоприятными, чем на искусственных спутниках Земли. На Луне также необходима защита от вакуума, солнечной и космической радиации, от метеоров и микрометеоров. Усложнится защита от высокой температуры лунной поверхности днем и низкой ночью даже при использовании полярных районов. Правда, на Луне можно устраивать герметичные жилища под лунной поверхностью, но это потребует затраты энергии на отопление и освещение.

На искусственных спутниках Земли проблема защиты может решаться лишь путем использования материалов, доставленных с Земли. Однако при расположении искусственного спутника на правильно выбранном расстоянии и должным образом ориентированной плоскости орбиты относительно Земли для обеспечения защиты экипажи могут потребоваться приемлемые количества материала.

Осуществление полетов ракет к небесным телам, в первую очередь вокруг Луны и на Луну, в особенности с экипажем на борту, встречает ряд ограничений. Прежде всего, выбор времени старта и траектории подлета связан не только со взаимным положением Земли и Луны при их движении вокруг своих осей и вокруг Солнца, но и с необходимостью обеспечить контроль облета или посадки на Луну из тех пунктов земного шара, в которых расположены наблюдательные станции.

Далее, до накопления достаточного опыта нельзя пренебрегать метеорной опасностью. Вероятность столкновения космического корабля с крупным метеором, типа метеорита, пренебрежимо мала. Тончайшая метеорная пыль не представляет опасности, к тому же от нее межпланетное пространство непрерывно очищается солнечным давлением. Но метеоры среднего размера могут представлять опасность. Микрометеоры изучаются с помощью высотных ракет и, в особенности, спутников Земли и космических ракет для определения их возможного абразивного действия на оптические системы, солнечные батареи и конструктивные материалы. Кабины можно защитить от спорадических метеоров достаточно прочной обшивкой или экраном, однако желательно не производить старт ракеты в те дни, когда Земля пересекает орбиты мощных метеорных потоков или комет. Следует избегать также траекторий полета ракеты, пересекающих орбиты этих небесных тел.

Степень опасности метеорных потоков различна в зависимости он размера образующих их частиц, их природы, от того, являются ли они железными, каменными или промежуточными образованиями, а также от их скорости относительно ракеты, от плотности потока. Известно несколько сотен метеорных потоков, движущихся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам с периодом обращения от года до 125 лет и более. Известны даты их максимумов, отвечающих пересечению орбит Земли и этих потоков, и в такие дни космическому кораблю безопаснее находиться на поверхности Земли, под защитой атмосферы от наиболее интенсивных метеорных потоков. Прохождение Земли через ядра метеорных потоков и комет бывает не каждый год и длится различное время, поскольку диаметр сечения метеорного потока иногда составляет несколько миллионов километров, плоскости же их орбит обычно расположены под малым углом.

Помимо изученных метеорных потоков существуют и другие, еще не известные, орбиты которых не пересекаются с орбитой Земли. Ракеты-разведчики межпланетного пространства должны восполнить и эти пробелы в наших знаниях.

Известно, что образующие солнечную систему тела, в том числе большинство метеорных потоков и комет, движутся по орбитам, расположенным главным образом в плоскости эклиптики. Полет космических ракет вне этой плоскости уменьшил бы вероятность встречи с метеорами, микрометеорами и другими обломками небесных тел. Однако полет в таком относительно чистом пространстве энергетически менее выгоден.

Регистрация соударений метеорных частиц с третьим советским искусственным спутником Земли показала, что за время работы аппаратуры были зафиксированы удары частиц с массами примерно от одной восьмимиллиардной до двухсотмиллионной доли грамма, обладающих энергией порядка от десяти тысяч до ста тысяч эрг. При этом было установленно, что частицы с массой около одной миллиардной доли грамма могут встретиться с поверхностью ракеты один раз за несколько часов. Однако 15 мая 1958 г. число соударений было значительно больше, чем в другие дни: в этот день зарегистрировано от 4 до 11 ударов на квадратный метр в секунду; 16 и 17 мая число ударов сократилось в 4 тыс. раз, затем в 50 тыс. раз и, наконец, в 600 тыс. раз.

Отрадным фактом является длительное пребывание на орбите третьего советского искусственного спутника Земли, набирающего девятую тысячу оборотов вокруг нашей планеты. Пройденный им в течение полутора лет путь составляет около трети миллиарда километров на границе земной атмосферы. При этом сохранились герметичность контейнера с приборами, работоспособность системы регулирования термического режима на борту и солнечных батарей, наконец, работоспособность радиопередатчика «Маяк». Ценность наблюдений повышается в связи со значительными размерами этого спутника (см. табл. 3). По-видимому, не требуется других доказательств того, что принятие определенных мер позволит обеспечить живучесть и космическому кораблю.

При выборе времени старта и полета необходимо учитывать состояние солнечной активности. Во время высокой солнечной активности мощные термоядерные процессы на Солнце сопровождаются гигантскими взрывами и выбросами в межпланетное пространство сгустков ионизированной материи, а также излучениями высокой интенсивности, представляющими опасность для пассажиров космического корабля. Максимумы солнечной активности наблюдаются в среднем каждые 11 лет (точнее от 7 с половиной до 16 лет) и характеризуются усилением пятнообразований на Солнце, возникновением мощных протуберанцев, факелов, флоккулов, интенсивными радиоизлучениями на волнах сантиметрового и метрового диапазонов, магнитными бурями, нарушением радиосвязи и возмущениями ионосферы.

Заранее предсказать бури на Солнце пока не представляется возможности. Однако в период острых максимумов солнечной активности и во время резко выраженной активности, зафиксированной службой Солнца, от полетов в Космос ракет с экипажем следует воздерживаться.

Исследования с помощью искусственных спутников Земли и космических ракет обнаружили пояса радиации, окружающие нашу планету. В зоне этих поясов интенсивность радиации во много раз больше нормального уровня космического излучения и представляет опасность для живых организмов. Происхождение и структура поясов радиации еще подлежат исследованию, но уже ясно, что необходима разработка средств, уменьшающих дозу облучения, получаемую экипажем во время полетов в этой зоне.

Нижняя граница ближайшего к Земле внутреннего пояса радиации расположена на высоте 500 км в западном полушарии и 1500 км в восточном (асимметрия вызвана смещением магнитного диполя относительно центра Земли). Верхняя граница внешнего пояса радиации расположена на расстоянии 10 земных радиусов от центра нашей планеты.

Расположение орбит обитаемых спутников в этой зоне недопустимо. В пределах высот до 500—1500 км могут быть размещены многие виды обитаемых спутников. Более удаленные обитаемые спутники должны находиться на высоте не меньшей, чем примерно 50 тыс. км. Для спутника движущегося вокруг Земли по круговой орбите на высоте 500 км, скорость движения составляет 7,62 км/сек, а период обращения — 1 час 34.5 мин. При высоте 50 тыс. км орбитальная скорость движения спутника составит 2,66 км/сек, период обращения — 37 часов. Так называемый стационарный искусственный спутник с периодом обращения вокруг Земли, равным 24 час, расположен на расстоянии 42 190 км от центра планеты, т. е. в зоне повышенного облучения.

Эта же проблема возникнет при приближении космической ракеты к другим планетам солнечной системы, обладающим поясами радиации. Теперь мы знаем, что прямые замеры показали отсутствие у Луны заметного магнитного поля и связанных с ним поясов радиации.

Для осуществления первых полетов в Космос ракеты с экипажем должен быть решен комплекс разнообразнейших проблем. На начальном этапе этой супени освоения Космоса человек будет в том же положении, что и первооткрыватели неведомых морей и океанов на ранней стадии развития человеческого общества. Бури, подводные рифы, мели, неведомые течения, цинга и другие опасности тех времен невольно сопоставляются с опасностями зарождавшейся астронавигации — солнечные бури, метеорные потоки, пояса радиации, космические излучения, невесомость.

Мы верим, что пройдет немного времени, и все эти опасности также будут преодолены в победоносном шествии человеческого общества по пути прогресса. Мы счастливы, что Советская страна благодаря своим идеалам, социальному строю, развитию науки и техники оказалась в авангарде человечества.

Триумф советской науки и техники наполняет законной гордостью сердца советских людей и, надо думать, всех людей, которым дороги достижения человеческого разума, создающие эпоху в истории.