Искусственный спутник земли

Глава Ⅵ. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ИСЗ И НАБЛЮДЕНИЕ ЗА НИМ

Мы уже говорили, что искусственные спутники Земли будут выполнять самые разнообразные задачи. В зависимости от задач будет избираться и соответствующая орбита, зависящая в свою очередь от того, каким образом и где будет осуществлен запуск ИСЗ.

Мы уже знаем, что расстояние орбиты до Земли определяет скорость спутника (круговую скорость) и количество оборотов, совершаемых им вокруг Земли в сутки. Например, первый советский ИСЗ обходил вокруг Земли в сутки 15 раз (один полный оборот его, таким образом, занимает 96 минут).

За те же 96 минут Земля повернется вокруг своей собственной оси на 24° так, что спутник, сделавший один полный оборот, уже окажется над другими странами и с каждым новым оборотом будет пролетать над все новыми точками Земли. Это справедливо для любой орбиты за исключением одной: если плоскость орбиты будет совпадать с плоскостью экватора, то спутник будет пролетать всегда над одними и теми же странами, расположенными на экваторе. Если плоскость орбиты спутника пройдет через полюса, то в течение суток он побывает в разное время над различными странами мира.

В любом промежуточном положении, т. е. если плоскость орбиты будет составлять любой угол с плоскостью экватора, спутник, вращаясь вокруг Земли, будет проходить над различными земными географическими точками, заключенными в пределах удвоенного такого угла.

Указанные три положения орбиты искусственного спутника Земли (полярная, экваториальная и наклонная) представлены на рис. 57.

Частота прохождения ИСЗ над одной и той же точкой на Земле будет зависеть как от числа оборотов, совершаемых ИСЗ вокруг Земли в сутки, так и от географической широты, на которой расположена данная точка.

Спутник, запущенный на высоту 1730 км, облетит земной шар примерно за 2 часа, т. е. сделает 12 оборотов вокруг Земли в сутки. За время одного оборота ИСЗ Земля повернется на 30°. Если бы мы захотели, чтобы спутник находился над одной и той же точкой на поверхности Земли, то нам пришлось бы запустить его, во-первых, в плоскости экватора, а во-вторых, на высоту 35 800 км над поверхностью Земли, что составляет около 6 земных радиуса[36]. Только в этом случае угловая скорость вращения Земли и ИСЗ будут одинаковы.

Если не учитывать различных возмущений (влияния Луны, сжатия Земли, сопротивления воздуха), то искусственные спутники, как и всякие другие тела, будут двигаться вокруг Земли по эллиптическим орбитам. При этом период обращения спутника Т вокруг Земли может быть определен по формуле

где π=3,14;

χ=6,67∙10^-8 — постоянная всемирного тяготения, или гравитационная постоянная;

М_З=5,98∙10²⁷ г — масса Земли;

а — большая полуось эллиптической орбиты в сантиметрах;

Т — период обращения спутника в секундах.

Спутник, движущийся недалеко от поверхности Земли, что нереально, делал бы один оборот за 1,41 часа. На высоте 400 км над Землей спутник сделает один оборот за 1,54 часа. Скорость такого спутника равна 7,7 км/сек, или 28 000 км/час.

Из приведенных примеров следует, что далеко не безразлично, где будет запущен ИСЗ.

От того, как он будет запущен, будет зависеть высота орбиты. (Под способом запуска мы понимаем в данном случае программу полета ракеты-носителя ИСЗ, о которой говорилось выше.)

Но оказывается небезразлично даже, когда, т. е. в какое время года и суток, будет запущен ИСЗ.

Мы уже говорили, что искусственный спутник с помощью специальных батарей будет получать энергию непосредственно от Солнца. Если эта солнечная батарея жестко связана с корпусом ИСЗ, то определенная его сторона должна все время освещаться солнечными лучами. Для этого надо запустить спутник на орбиту, плоскость которой перпендикулярна солнечным лучам. Такой запуск можно осуществить лишь в определенное время суток, когда радиус, соединяющий точку старта с центром Земли, перпендикулярен солнечным лучам. Время года также надо учитывать при запуске спутника. Если спутник летает по упомянутой орбите, все равно в результате вращения Земли вокруг Солнца наступит момент, когда Земля скроет (экранирует) Солнце от спутника. Это обстоятельство тоже будет учитываться при запуске, с тем чтобы обеспечить ИСЗ наибольший срок для аккумулирования электрической энергии в таком количестве, чтобы ее запасов хватило на то время, когда Солнце будет скрыто от спутника.

Может возникнуть вопрос, по любой ли орбите, по нашему выбору, мы можем запустить спутник. Оказывается, что нет. Существует одно обязательное условие, заключающееся в том, что плоскость орбиты должна обязательно проходить через центр Земли.

Действительно, представим себе, что плоскость орбиты будет совпадать с плоскостью параллели, расположенной севернее экватора. В этом случае масса Земли, лежащая от этой плоскости к югу, будет больше, чем масса, лежащая от нее к северу, и, следовательно, сила ее притяжения будет также большей и будет стремиться сместить плоскость орбиты ИСЗ по направлению к экватору. Это будет продолжаться до тех пор, пока плоскость орбиты ИСЗ не совместится с плоскостью экватора, т. е. не придет в положение, когда силы притяжения южного и северного полушария уравновесятся.

Когда мы говорим, что «орбита ИСЗ проходит через полюса» или «будет лежать в плоскости экватора», то, строго говоря, это не совсем точно. Дело в том, что масса земного шара расположена неравномерно в отношении основных земных координат. Следовательно, в действительности нельзя утверждать, что массы северного и южного или западного и восточного полушария равны между собою, а потому и сила их притяжения будет неодинакова. Действительная плоскость орбиты с плоскостью экватора точно не совпадет, а совместится с плоскостью, разделяющей земной шар на две половины, имеющие равные массы.

Мы указывали выше, что центр тяжести Земли отстоит от ее геометрического центра примерно на 500 км. По этой причине, а также из-за неравномерности распределения массы Земли орбита ИСЗ будет подвергаться в разные промежутки времени неодинаковой силе притяжения, и, следовательно, действительный путь спутника не будет представлять собой правильной окружности или эллипса и не будет даже лежать в какой-либо одной плоскости, а будет представлять собою кривую довольно сложной формы. Кроме того, по тем же причинам скорость спутника, оставаясь в среднем равной круговой скорости, на отдельных участках орбиты будет меняться, увеличиваясь или уменьшаясь.

Заканчивая рассказ об орбитах, заметим, что космический корабль, которому придана вторая космическая скорость, будет двигаться по параболе, а в том случае, если его скорость будет больше второй космической, он будет двигаться по гиперболе, уходя в обоих случаях за пределы земного притяжения.

Интересно задаться теперь вопросом, какова же может быть продолжительность существования ИСЗ?

Если бы спутник находился в пространстве, абсолютно лишенном атмосферы, то он мог бы существовать так же долго, как существует, например, Луна, потому что не было бы причин, уменьшающих его скорость.

Но мы уже выяснили, что следы атмосферы можно обнаружить на очень больших высотах — даже на высоте 1000 км и выше. Конечно, воздействие такой атмосферы на скорость спутника будет очень мало, но оно все же имеется. Чем ближе к Земле будет проходить орбита спутника, тем скорее атмосфера затормозит его движение. ИСЗ начнет по спирали приближаться к Земле и в конце концов спустится на Землю с помощью парашютов или сгорит в плотных слоях атмосферы. Зато на более низких орбитах за спутником легче следить, проще может быть осуществлена передача полученных им данных или спасение кассет с результатами наблюдений.

Точный расчет продолжительности «жизни» спутника — дело весьма сложное. Несмотря на то, что уже существуют различные формулы и методы для таких расчетов, ученые получают несколько разноречивые результаты.

Рассмотрим некоторые наиболее достоверные из них.

В настоящее время в СССР разработан метод расчета времени существования спутника, позволяющий одновременно достаточно просто исследовать изменения параметров орбиты с течением времени.

Оказывается возможным установить существование универсального соотношения между скоростью изменения высоты апогея и перигея. Это соотношение определяется только параметром орбиты и распределением плоскости атмосферы по высоте и не зависит от весовых и аэродинамических характеристик спутника.

Указанные результаты позволяют составить простые таблицы для определения времени существования ИСЗ на орбите[37].

Время существования ИСЗ сильно зависит от плотности верхней атмосферы и определяется в основном плотностью в области перигея, будучи примерно обратно пропорциональной ей.

Первый советский искусственный спутник Земли весом 83,6 кг, запущенный на высоту до 950 км, просуществовал три месяца, совершая полный оборот вокруг Земли за 1 час 36,2 минуты. Второй советский искусственный спутник Земли весом 508 кг 300 г, запущенный на высоту около 1700 км, просуществует больше первого ИСЗ, совершая полный оборот вокруг Земли за 1 час 42 минуты.

Для сравнительно низкой орбиты, имеющей высоту перигея 200 км и высоту апогея 400 км, время «жизни» спутника оказывается порядка трех суток.

Таким образом, мы видим, что время «жизни» ИСЗ связано с высотой орбиты.

Расчеты показывают, что при неизменной высоте перигея можно за счет одного только изменения высоты апогея добиться существенного увеличения времени «жизни» ИСЗ. Так, например, для орбиты с высотой перигея 360 км и высотой апогея 700 км увеличение высоты апогея до 1000 км приводит к увеличению времени существования ИСЗ в 2,2 раза.

При этом указанное возрастание может быть отмечено увеличением скорости в перигее всего на 78 м/сек. Полученный результат указывает на целесообразность использования при создании ИСЗ вытянутых орбит. Выгодность использования вытянутых орбит следует также и из того, что у них сильно уменьшается влияние ошибок в угле наклона вектора скорости на высоту перигея.

Это значит, что в реальном случае при наличии ошибки возможное снижение времени «жизни» ИСЗ для более вытянутых орбит будет меньше, чем для орбит, близких к круговым.

Эти данные ясно показывают, какое значительное влияние на срок существования спутника оказывает увеличение плотности атмосферы.

Первые американские спутники, которые будут запущены в течение Международного геофизического года, будут, как предполагают, существовать от нескольких недель до месяца.

Некоторые ученые, например Гэтленд, вообще считают, что спутники с таким ограниченным сроком пребывания на орбите следует считать полуспутниками. С точки зрения продолжительности наблюдений более целесообразно запустить ИСЗ на орбиту, отстоящую от Земли минимум на 900–1700 км, что и сделана в СССР.

Многие задачи Международного геофизического года решаются путем наблюдения за первыми ИСЗ. Причем эти наблюдения ведутся с высокой точностью: ошибка наблюдений не должна превосходить нескольких единиц угловых секунд и тысячных долей секунды времени.

Считают, что наиболее точные методы наблюдения за ИСЗ являются фотографический и оптический. Но возник вопрос, будет ли вообще виден этот спутник, ведь это тело диаметром всего в 50–60 см, пролетающее от Земли на расстоянии порядка 320–1700 км.

Мнения ученых в отношении возможности наблюдения за полетом ИСЗ с Земли расходились. Немецкий специалист в области ракетной техники Сингер, например, считал, что спутник будет виден лишь в том случае, если из последней ступени ракеты будут выделяться пары натрия, которые образуют светящееся облако размером в несколько километров.

Другие ученые считали, что такой спутник можно будет видеть даже невооруженным глазом, когда он будет освещен Солнцем, в то время как небо или атмосфера будут более или менее темными. Такие условия будут иметь место или перед восходом Солнца или после его захода. В этом случае ИСЗ будет обладать яркостью звезды пятой величины, еще видимой невооруженным глазом. Как уже отмечалось, видимость ИСЗ будет зависеть и от окраски его поверхности. В СССР для наблюдения за искусственными спутниками Земли и определения их траекторий Академия наук СССР создала 66 научных станций. Наблюдатели с помощью специальных астрономических трубок и сильных биноклей ведут систематические наблюдения, результаты которых немедленно передаются Астрономическому совету в Москве.

В газете «Правда» рассказывалось, как проходили наблюдения за ИСЗ в Москве в здании Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга. Открытая площадка оборудована на крыше.

Первый взгляд — на небо. Оно усыпано звездами, на нем во всем своем великолепии сверкает Луна. Астрономы довольны: небосвод почти чист. В московском небе можно будет без особых помех увидеть, как в сотнях километров от Земли пролетит ее искусственный спутник, созданный советскими людьми. Много раз он после запуска проходил над столицей в предрассветных сумерках. Московские радиолюбители явственно принимали сигналы, несущиеся из космического пространства. Но наблюдать «маленькую Луну» не удавалось: мешала плотная облачность, упорно не расходившаяся в районе Москвы.

Ночь на 11 октября 1957 г. зато выдалась на славу. Работники станции оптического наблюдения — одной из шестидесяти шести таких станций, оборудованных в Советском Союзе, — еще раз проверяют приборы и аппаратуру.

Начальник станции кандидат физико-математических наук Александр Сергеевич Шаров направляет луч карманного фонарика на хронометр. Остается семь минут до ожидаемого появления спутника. И вот слышна команда:

— Приступить к наблюдениям!

Шестнадцать наблюдателей, среди которых есть и сотрудники института, и студенты старших курсов Московского государственного университета, прильнули к астрономическим трубкам. Взор астрономов устремлен не вверх, в небо, а… вниз. Здесь следует объяснить некоторые особенности оборудования станции. Астрономические трубки, специально сконструированные для наблюдения за искусственным спутником Земли, имеют широкое поле зрения, позволяют видеть большой участок неба. Но объектив в трубке помещен внизу, а перед ним находится наклоненное под углом плоское зеркало, в котором и отражается звездное небо.

Астрономические трубки на крыше размещены перпендикулярно пути спутника на небосводе. Они образуют «оптический барьер»: цепь трубок представляет как бы единую полосу. Если не в одном, то в другом ее месте спутник обязательно попадет в поле зрения наблюдателей.

Есть на площадке и дополнительный «оптический барьер». Он установлен строго по меридиану. Словом, предусмотрено все, чтобы возможно точнее определить координаты спутника.

Все затихло на площадке. Приближается самый напряженный момент. Тишину внезапно нарушает звонкий голос:

— Вижу спутник!

Один за другим, как эхо, раздаются такие же возгласы.

— Есть! Есть! Есть! — это наблюдатели фиксировали пролет спутника через определенные участки неба. Одновременно наблюдатели нажимают клавиши, соединенные проводами с точнейшими печатными хронографами «службы времени» Института имени Штернберга. Ленты этих хронографов, стоящих в нижнем этаже здания, покрываются все большим количеством цифр.

Невооруженным глазом искусственный спутник Земли в эти минуты прохождения его над Москвой разглядеть не удалось. Он был виден через астрономические трубки как звезда четвертой — пятой величины.

Зато все москвичи щедро были вознаграждены великолепным зрелищем прохождения по небосводу ракеты, вознесшей спутник на невиданную высоту и сообщившей ему скорость, в несколько раз превышающую скорость полета артиллерийского снаряда. Ракета-носитель, как известно, также обращалась в космическом пространстве вокруг Земли.

Как и было заранее вычислено, ракета-носитель появилась в северо-западной части неба. На дне воздушного океана, на Земле, еще царила ночь. А в верхних слоях атмосферы спутник и ракета-носитель были ярко залиты лучами Солнца. На посланце Страны Советов в космосе был уже день.

С гордостью и волнением, не отрывая глаз, следили советские люди за полетом ракеты-носителя. По яркости она, пожалуй, даже превосходит звезду первой величины. Она величаво проплыла под Полярной звездой… Вот пересекла ковш созвездия Большой Медведицы. С чем сравнить эту желтоватого цвета ослепительную точку на черном бархате неба? Со звездой? Но звезды никогда так быстро не перемещаются. Не похожа она ни на метеоры, ни на кометы, ни на падающую звезду… Нет, как и спутник Земли, это — совершенно новое небесное тело, которое никогда прежде людям наблюдать не приходилось.

Его видят по всей столице: в центре и на окраинах, в городах и селениях Подмосковья.

Многие тысячи москвичей в этот предрассветный час вышли на улицы, поднялись на крыши домов, чтобы наблюдать невиданное небесное явление. Люди бурно выражали свой восторг, свою гордость победой родной науки и техники, восхищались выдающимся творением разума, замечательным завоеванием миролюбивого советского народа.

…Около четырех минут была видна в московском небе проносящаяся на фоне мириад звезд светящаяся точка. Наблюдения на оптической станции Института имени Штернберга окончены. Они прошли удачно. Рассвет застал астрономов за обработкой результатов наблюдений. Они готовились к новым своим встречам со спутником Земли — в московском небе он появлялся еще много раз.

5 октября 1957 г. ровно в полночь первый искусственный спутник Земли пролетел над Алма-Атой. Его полет был виден даже невооруженным глазом. Вот что рассказал об этом научный сотрудник Института астрофизики Академии наук республики В. С. Матягин:

— Я находился в это время не на нашей горной обсерватории, а дома, в городе. Услышав по радио сообщение о примерном времени полета искусственного спутника Земли над Алма-Атой, я, несмотря на поздний час, вышел на улицу. Здесь уже было немало горожан, которые также ожидали появления спутника. К нашей огромной радости, мы в 23 часа 58 минут по местному времени видели высоко над хребтом Заилийского Ала-Тау небольшую красноватого цвета звездочку. Она двигалась с юга на северо-восток и, несмотря на то, что светила Луна, была отчетливо видна невооруженным глазом в течение семи минут. Затем она быстро скрылась.

Искусственный спутник Земли наблюдали многие жители, живущие в различных городах мира (рис. 57а).

Вследствие большой скорости вращения ИСЗ вокруг Земли, время, в течение которого можно вести наблюдения за ИСЗ с какой-либо определенной станции, чрезвычайно ограниченное. Оно, конечно, зависит от направления и высоты орбиты, но в среднем составляет всего несколько минут. Поэтому рассматривается вопрос о возможности создания искусственного свечения ИСЗ путем покрытия его люминесцентными составами. В этом случае яркость собственного свечения ИСЗ будет значительно уступать его яркости при освещении Солнцем, но такая мера может значительно увеличить продолжительность наблюдения за спутником. Исследовалась также возможность освещения ИСЗ с помощью мощных прожекторов. Однако эта задача благодаря значительным помехам со стороны атмосферы представляется весьма трудной.

Сейчас установлено практически, что искусственные спутники можно наблюдать с Земли с помощью оптических приборов после захода Солнца или перед его восходом.

Для точного измерения положения спутников, например в США, создали сеть из 12–15 станций, оборудованных специальной фотографической и оптической аппаратурой. Так как первый спутник был запущен в нашей стране, а американцы запустили свой первый спутник только 31 января 1958 г., то все средства наблюдения за ИСЗ, предназначенные для своего спутника, использовались ими для слежения за полетом наших спутников.

Научно-исследовательской лабораторией военно-морских сил США была создана специальная машина, предназначенная для наблюдения за американским искусственным спутником. Сейчас машину используют для наблюдения и за «маленькой луной», созданной советскими учеными.

Полученные наблюдения машина наносит на картограмму.

На Аляске научные сотрудники геофизического института также ведут наблюдения за спутниками.

На рис. 57б показан момент наблюдений за советскими спутниками в лаборатории геофизического института в Фэрбенксе на Аляске.

В США предполагали запустить спутник так, что наклон его орбиты к экватору будет не больше 40°. Как известно, запуск спутника на такую орбиту — близкую к экватору, является более легкой задачей, чем та задача, которую решили при запуске первых советских спутников, так как при запуске ближе к экватору имеется возможность использования вращения Земли для разгона ракеты. Как только был запущен первый советский ИСЗ, американцы срочно передислоцировали цепь своих станций, расположенных ранее вокруг Земли на этих широтах. Ряд таких станций расположен вдоль 75 меридиана, потому что этот меридиан занимает большое место в планах работ Международного геофизического года. Фотографическая аппаратура, расположенная на этих станциях, обеспечит определение трех координат — широты, долготы и высоты полета спутника с точностью до 10÷15 метров.

Кроме того, в США была срочно создана сеть станций для визуального наблюдения за искусственными спутниками. Находящиеся на них наблюдатели снабжены оптической аппаратурой, и на них возложена ответственность за наблюдением сравнительно небольшой части неба. Эти станции будут в дальнейшем особенно полезны на последних стадиях существования спутников, когда они по спирали начнут приближаться к Земле, тем более, что радиосигналы с них прекратились вследствие разрядки источников электроэнергии. Для предварительного определения координат спутника необходима работа специального радиопередатчика, расположенного на нем. С его помощью в специальном вычислительном центре производились вычисления орбит спутника для каждого его прохождения в сумерки в поле зрения каждой станции. Этим станциям и наблюдателям сообщали положение спутника с точностью до одного градуса и время его появления с точностью до нескольких секунд. Такая точность нужна потому, что каждая станция имеет возможность наблюдать спутник не два раза в сутки (утром и вечером, как могло показаться с первого взгляда), а в течение одних утренних или одних вечерних сумерок примерно один раз в неделю. Это объясняется тем, что спутник с каждым новым оборотом вокруг Земли пролетает над новым местом на Земле и лишь примерно через неделю начнет пролетать над старыми местами.

На станции должны знать, в каком месте небосвода будет находиться спутник, для того чтобы успеть сделать точные замеры его положения. Эта задача является трудной вследствие большой скорости движения спутника (1000–5000 угловых секунд за секунду времени, над всей территорией США, например, он пролетает за несколько минут и находится в зоне хорошего наблюдения только в течение одной — двух минут). Наблюдение за спутником с помощью мощных стационарных длиннофокусных телескопов бесполезно, так как изображение ИСЗ в поле их зрения будет перемещаться со скоростью 50÷30 см/сек. Можно применять короткофокусные телескопы с фокусным расстоянием в 60÷90 см, тогда изображение спутника перемещается со скоростью 1 см/сек, и за ним можно легко следить.

Для определения точного положения спутника используются известные стробоскопические методы фотографирования быстро движущихся объектов. Вследствие очень малой яркости спутника съемка его производится на фотопленку очень большой чувствительности, время экспозиции автоматически выдерживается тем меньшим, чем более светлые сумерки, для того чтобы избежать сколько-нибудь значительного вуалирования снимка. Фотокамера, сконструированная для фотографирования ИСЗ, показана на рис. 57 в.

Фотографическая система имеет объектив со входным отверстием порядка 500 мм и фокусным расстоянием 100÷70 см. Применены два затвора: большой затвор, определяющий общее время экспозиции кадра, и вращающийся затвор, работающий, когда большой затвор находится в открытом состоянии. Вращающийся затвор прерывает экспозицию на промежутки времени около одной сотой секунды, поэтому на продолговатом изображении движущегося относительно звезд спутника появляются метки времени. Скорость вращения этого затвора согласовывается с ходом специальных особо точных кварцевых часов. Так как кварцевые часы измеряют время с точностью до тысячных долей секунды, то считают, что положение спутника определяется с точностью до 1–5 угловых секунд.

Мы уже сказали, что для систем оптического наблюдения за спутником необходимо, чтобы наблюдателям были заранее сообщены его координаты и время появления. В СССР такие сообщения о полете первых в мире ИСЗ регулярно передавались по радио.

Для этой цели в различных странах мира и в СССР применяются специальные станции, входящие в общую систему радиотелеизмерений спутников, оборудованных радиопеленгаторными установками. Эти станции расположены так, что они могли по сигналам, принимаемым от радиопередатчика, установленного на ИСЗ, определять его координаты и пеленговать его. Передатчик первых советских спутников мощностью во много раз большей, чем предлагали установить американцы на своем «Авангарде», более недели непрерывно излучал электромагнитные колебания частотой 20,005 и 40,002 мегагерца (длина волны 15 и 7,5 м соответственно).

Принцип пеленгации состоит в том, что по разности фаз высокочастотных колебаний передатчика, принятых на Земле на две разнесенные на известное расстояние антенны, можно определить направление на передатчик и расстояние до него.

Для пояснения обратимся к рис. 58. Пусть верхняя синусоида, изображенная на нем, представляет высокочастотные колебания, принятые одной антенной, нижняя — другой. Так как антенны разнесены, то эти колебания перед тем, как попасть в антенны, проходят разный путь. Поэтому между ними имеется какая-то разность фаз Ф (расстояние во времени между началами синусоид, обозначенных O-I и О-Ⅱ). Эту разность фаз мы можем измерить, но при этом мы не можем учесть разность в целое число периодов синусоиды, т. е. допускаем ошибку в n∙360°, где n — целое число.

Из-за этой ошибки для одной измеренной разности фаз получается как бы много направлений на объект (ИСЗ), т. е. имеет место многозначность отсчета.

Для устранения многозначности отсчета направления, т. е. для выбора действительного направления на передатчик ИСЗ из многих возможных, в системе пеленгации необходимо иметь дополнительно еще одну или две антенны, что и применено, например, в наземной пеленгационной станции системы «Минитрек». В таких устройствах для определения координат спутника используют две системы приемных антенн, расположенных взаимно перпендикулярно, как показано на рис. 59, — основные и вспомогательные.

На этом рисунке основные антенны A₁ и А₂ разнесены в направлении запад — восток и служат для точного измерения направления на спутник — угол (α) в плоскости, проходящей через спутник и эти антенны. Вспомогательная антенна А₃ исключает многозначность этого измерения.

Антенны A₄, A₅, A₆ и A₇ разнесены в направлении север — юг, причем основные антенны А₄ и A₅ применяются для точного измерения направления на спутник угол (β) в плоскости, проходящей через эти антенны и спутник. Две вспомогательные антенны А₆ и А₇ служат для исключения многозначности. Каждая из семи антенн выполнена в виде решетки размерами 1,5×15 м. Хотя при этой системе пеленгации требуются, как мы видим, громоздкие антенны и очень чувствительные приемники на Земле, но зато на спутнике необходим только простой и легкий передатчик.

Средства радиопеленгации позволяют следить за спутником в любое время суток и при любой погоде. Несмотря на помехи, вызываемые отражением сигналов, идущих от спутника, ионосферой, изучение данных радиопеленгации позволяет определить положение спутника на орбите с точностью до 30–40 угловых секунд, что будет вполне достаточно для решения многих задач, перечисленных в начале книги. Эту точность можно повысить при увеличении числа станций. Дополнительные данные могут быть получены также от радиолюбителей, которые активно вели наблюдение за ИСЗ.

В СССР подготовленные ДОСААФ радиолюбители сами сконструировали и построили необходимую для этой цели аппаратуру или приняли участие в наблюдениях за первыми в мире искусственными спутниками Земли, внесли ценный вклад в это важнейшее научное предприятие.

Широкое развитие радиолюбительского спорта в СССР обеспечило нам наличие многочисленных кадров радионаблюдателей, работа их была организована и координирована в секции Астронавтики Центрального аэроклуба СССР.

Научные станции, астрономы и радиолюбители вели наблюдения за первыми советскими искусственными спутниками Земли. В адрес «Москва — Спутник» шли сообщения от радиолюбителей и астрономов.

Радионаблюдения за спутником показали, что мощность радиостанции спутника обеспечивала уверенный прием его на частоте 20 мегагерц в любое время суток на обычные приемники. Чувствительные приемники следили за сигналами спутника в течение 30–40 минут.

Уже сейчас можно заявить, что полученные научными станциями, астрономами и радиолюбителями данные имеют большую научную ценность. Измерения параметров движения спутников позволили точно вычислить основные элементы их орбиты и рассчитать движение спутников на много суток вперед.

Аппаратура искусственных спутников Земли функционировала нормально.