ШТУРМ НЕБА

ЗА ПРЕДЕЛАМИ АТМОСФЕРЫ

О последнего времени сведения о мировом простран­стве приносили на Землю только световые лучи, испускаемые Солнцем и звездами. Теперь появилась воз­можность исследовать мировое пространство с помощью приборов, выполняющих измерения на огромных рас­стояниях от Земли.

Чтобы исследовать мировое пространство, необходим летательный аппарат, способный преодолеть силу зем­ного притяжения. Таким аппаратом является космиче­ская ракета.

Стремление оторваться от Земли и улететь в миро­вое пространство, чтобы проникнуть в его тайны, заро­дилось у людей очень давно. Это стремление воплоще­но в народных легендах. В одной из них рассказывается, что монголы улетели в космическое пространство и по­строили там созвездие Большой Медведицы. Другая ле­генда говорит, что китайцы прибыли на Землю с Луны.

В наше время космические полеты становятся дей­ствительностью. Первая советская космическая ракета оторвалась от Земли 2 января 1959 года. Она песет с собой вымпел нашей Родины.

Какие условия необходимы для того, чтобы отпра­вить летательный аппарат в межпланетный полет? Для этого необходимо сообщить ему скорость не меньше

11,2 километра в секунду. Если летательный аппарат имеет начальную скорость больше 8, но меньше 11,2 ки­лометра в секунду, он не способен преодолеть силы зем­ного притяжения. Такой аппарат останется спутником Земли, удаляясь от нее тем в большей мере, чем боль­шую начальную скорость он получил.

Скорость 11,2 километра в секунду, после получения которой летательный аппарат уже не вернется на Зем­лю, называется второй космической скоростью. Куда улетит ракета, получившая такую скорость? Преодолев земное притяжение, ракета не сможет преодолеть силу притяжения Солнца. Она станет спутником Солнца.

Проследим за движением советской космической ра­кеты после ее запуска.

Чтобы уменьшить протяженность пути через плот­ные слои атмосферы, ракета взлетела вертикально вверх. Затем направление ее движения изменилось, и к моменту достижения наибольшей скорости она летела на восток. При таком направлении движения к скоро­сти ракеты, получаемой за счет работы двигателей, до­бавляется скорость вращения Земли вокруг своей оси.

Траектория полета ракеты была выбрана так, чтобы она прошла вблизи Луны.

После того как вторая космическая скорость была превышена, двигатель головной ступени прекратил ра­боту. Удаляясь от Земли, ракета затрачивает работу на преодоление сил земного притяжения, поэтому скорость ее уменьшается. На высоте 1500 километров скорость ракеты составляла около 10 километров в секунду, на высоте 100 000 километров — 3,5 километра в секунду, а когда ракета пролетала вблизи Луны (расстояние до Земли около 380 000 километров), скорость ее была толь­ко 2,5 километра в секунду. На расстоянии от Земли 1000 000 километров, когда ракета уже покинула сферу земного притяжения, скорость ее составляла 2 километра в секунду.

Ракета пролетела около Луны на расстоянии 5—6 ты­сяч километров. Почему она не упала на Луну под дей­ствием силы лунного притяжения или не сделалась ее спутником? Ракета, летевшая со скоростью 2,5 километра в секунду, оказалась способной преодолеть силу притя­жения Луны. Она только несколько изменила направ­ление и скорость своего движения.

Рассмотрим теперь движение ракеты относительно Солнца. Земля является спутником Солнца. Она обра­щается вокруг Солнца со скоростью около 30 километ­ров в секунду. Направление полета космической ракеты в момент выхода из сферы притяжения Земли почти совпадало с направлением движения Земли вокруг Солнца, а скорость движения ракеты после преодоле­ния силы земного притяжения оказалась на 2 километра в секунду больше скорости движения Земли. Поэтому ракета превратилась в искусственный спутник Солнца с орбитой в виде эллипса более вытянутого, чем у Зем­ли. Наибольшее расстояние искусственной планеты до Солнца 197, а наименьшее 146 миллионов километ­ров (рис. 21). Время полного оборота вокруг Солнца 450 суток.

Так появилась новая планета солнечной системы.

Последняя ступень советской космической ракеты весит 1472 килограмма, а полезная нагрузка — приборы, радиоаппаратура и батареи для их питания — составля­ет 361 килограмм.

Головная часть советской космической ракеты имеет такое устройство. В корпусе ракеты размещены два ра­диопередатчика, аппаратура для образования натрие­вой кометы и для изучения космических лучей, а также радиосистема для определения траектории полета. В но­совой части ракеты размещался шаровой контейнер с приборами, который был отброшен от ракеты после прекращения работы двигателей. Внутри контейнера размещены два радиопередатчика, приборы для замера температуры и давления внутри контейнера, аппаратура для изучения межпланетного газа, для регистрации

Ударов о стенки контейнера метеорных частиц, для из­мерения магнитного поля Земли и Луны и батареи для питания приборов.

Благодаря специальной обработке поверхностей кон­тейнера и циркуляции газа внутри оболочки температу­ра внутри контейнера поддерживалась около 20° С.

Два радиопередатчика сообщали сведения о косми­ческих лучах, третий передавал всю остальную научную информацию, четвертый использовался для контроля траектории полета. Радиосигналы удалось принимать до расстояния 500 000 километров.

Многие сведения о космическом пространстве интере­суют исследователей. Какие же вопросы предполагают разрешить советские ученые с помощью первой в исто­рии человечества космической ракеты?

Несмотря на многие опыты, остается невыясненным происхождение космических лучей. Магнитное поле Земли искажает направление космических частиц и спо­собствует их скоплению в окрестностях земного шара. Чтобы решить загадку космических лучей, надо изме­рить их интенсивность и направление далеко за преде­лами земной атмосферы и магнитного поля Земли.

Другая задача, которая волнует ученых,— это со­став межпланетной среды. Ученые предполагают, что межпланетное пространство заполнено очень разрежен­ным газом. На высоте 100 километров в каждом куби­ческом миллиметре земной атмосферы содержится около 600 миллиардов частиц газа. В межпланетном простран­стве в каждом кубическом сантиметре содержится до тысячи частиц. Но это только предположение. Какова действительная плотность межпланетного газа, покажут непосредственные замеры приборов, расположенных на советской космической ракете.

Для выявления возможности встречи космических ракет в межпланетном пространстве с метеорными ча­стицами ученые поместили в контейнер прибор, регистри­рующий число ударов метеоров об обшивку контейнера.

Как изменяется магнитное поле Земли при удалении от ее поверхности? Имеет ли Луна магнитное поле? Эти вопросы также будут решены с помощью исследо­ваний, выполненных приборами советской космической ракеты.

За полетом ракеты ученые наблюдали с помощью радиолокаторов. Траектория полета ее вычислялась спе­циальными счетно-решающими устройствами на основа­нии радиосигналов, полученных с ракеты. Небольшие размеры ракеты затрудняли ее наблюдения оптически­ми методами. Для облегчения наблюдения за полетом ракеты на расстоянии 113 000 километров от Земли во­круг ракеты была создана искусственная натриевая комета. Из корпуса ракеты за короткий промежуток времени было выброшено в окружающее ракету про­странство облако паров натрия. Эту комету удалось сфотографировать.

Таким образом, советская космическая ракета собра­ла ценный научный материал на расстоянии в несколь­ко сотен тысяч километров от Земли, который в настоя­щее время обрабатывается.

Успешный запуск советской космической ракеты по­ставил на реальную почву задачи исследования Луны и планет солнечной системы автоматическими ракетами.

Еще более интересной является задача о посещении ближайших к Земле планет — Венеры и^ Марса. Эти планеты имеют газовые оболочки и температурные усло­вия, близкие к земным. Ученые-астрономы допускают возможность существования на Марсе растительного мира.

Каковы же возможности полета на другие планеты?

Когда Венера наиболее близко подходит к Земле, то для полета с Земли на Венеру необходима начальная скорость ракеты 31,8 километра в секунду. Но если ле­теть к Венере по орбите спутника Солнца, когда ско­рость ракеты будет складываться со скоростью движения Земли вокруг Солнца, потребная начальная скорость движения ракеты значительно уменьшится и бу­дет составлять 11,5 километра в секунду. Для полета на Марс начальная скорость ракеты должна составлять

11,6 километра в секунду. Полет с Земли до Венеры займет 146 дней, а до Марса —258 дней. Мы видим, что начальные скорости ракеты, необходимые для посеще­ния Венеры и Марса, не очень сильно превышают вто­рую космическую скорость. Следовательно, успешный запуск советской космической ракеты означает вступление человечества в эру межпланетных полетов.