Наши космические пути

Микробиологические и цитологические исследования

Программа биологических исследований на втором корабле-спутнике предусматривала также применение микробиологических и цитологических методов исследования. Эти методы позволяют эффективно решать такие важные проблемы, как определение предельных сроков пребывания живых клеток в космическом пространстве, их рост и развитие в этих условиях, поскольку выяснение такого рода вопросов с помощью крупных животных затруднительно. Эти методы применимы также для изучения генетического воздействия факторов космического пространства, в частности космических излучений.

Характеристика генетического воздействия этих излучений должна быть всесторонней, и поэтому наряду с использованием животных (например, мышевидные грызуны, насекомые и т. д.) могут применяться микроорганизмы и живые клетки человеческого тела в культуре ткани. Те и другие обладают некоторым преимуществом в связи с большой скоростью размножения и соответственно быстрой сменой поколений. Кроме того, изучение изменений свойств микроорганизмов, особенно таких постоянных «спутников» человека, как кишечная палочка и стафилококки, имеет важное значение для суждения о поведении их в организме будущих космонавтов. Что касается живых клеток, находящихся вне организма в тканевых культурах, то генетические изменения наступают у них при воздействии тех же уровней излучения гораздо чаще. Однако недостатком этого метода являются трудности при сохранении жизнеспособности этих нежных культур вне непосредственного контроля со стороны человека.

Использование на втором корабле-спутнике обоих этих объектов предусматривало взаимную компенсацию указанных недостатков.

В современных генетических исследованиях в качестве объекта особенно большое внимание привлекают бактериофаги — сверхмикроскопические живые существа, паразитирующие на бактериях и вступающие с ними в сложные генетические отношения. Особо чувствительными индикаторами генетического воздействия радиации являются так называемые лизогенные бактерии, которые способны при облучении продуцировать бактериофагов. Известный интерес представляло также изучение воздействия на рост и развитие такого рода живых клеток ускорения, невесомости, вибраций и т. д.

В соответствии с этими соображениями на втором корабле-спутнике были размещены разнообразные микробиологические и цитологические объекты. Они были подготовлены специально для этого опыта, причем при выборе объектов руководствовались стремлением подобрать организмы, широко используемые в лабораториях всего мира с целью получить сравнимые результаты. В числе объектов находились культуры кишечной палочки «КК-12», для которых исходным штаммом послужили хорошо известные микробиологам бактерии, имеющие наиболее четкую генетическую характеристику.

Это позволяет количественно определять степень генетических изменений и сопоставлять эти величины с уровнем радиации и качеством космических частиц, зарегистрированных на корабле-спутнике физическими приборами.

С помощью начатого в настоящее время длительного и тщательного изучения возвращенных культур, вероятно, можно будет выявить степень изменения числа так называемых индуцированных мутаций, то есть патологических по большей части изменений наследственных свойств. Кроме того, существует возможность исследовать эти культуры с целью установления влияния радиации на количество продуцируемых ими бактериофагов.

Разновидности кишечных палочек — «В» и «аэрогенес», использованные в опыте, также являются объектами для изучения частоты мутаций.

Для исследования генетических изменений у мельчайших живых существ — бактериофагов был использован штамм Т-2, также хорошо известный и генетически характеризованный со значительной полнотой. Можно рассчитывать, что в случае наличия при полете второго корабля-спутника достаточного повышения уровня радиации могут быть отмечены генетические изменения у отдельных особей исследуемого штамма бактериофага, констатируемые как на основе способов воздействия этих бактериофагов на бактерии, так и путем определения других биологических свойств. Кроме Т-2, был использован штамм бактериофага 13-21, специфически действующий на кишечную палочку типа «аэрогенес». Он намечался для исследования изменений характера лизиса (растворения бактерий, которое наступает в присутствии бактериофага).

Этот процесс для системы фаг 13-21 кишечная палочка «аэрогенес» был заранее документирован путем цейтраферной микрокииосъемки и электронной микроскопии.

В отношении всех указанных организмов была предварительно получена детальная структурно-физиологическая характеристика с помощью новейших методов. В частности, кишечные палочки и стафилококки, которые также экспонировались на корабле-спутнике, исследовались под электронным микроскопом частично с помощью техники ультратонких срезов.

В процессе подготовки медико-биологических экспериментов на корабле-спутнике были впервые выполнены ультратонкие срезы свободных и внутриклеточных бактериофагов. Было установлено при этом, что использованные бактериофаги выглядят в виде частиц, состоящих из центрального ядра с большой электронно-оптической плотностью и периферической зоны, отделенной от ядра тончайшей мембраной.

Что касается использованных в опыте микробов масляно-кислого брожения, то они предназначались только для разработки методов автоматической регистрации жизнедеятельности микроорганизмов. Создание таких методов обеспечивает возможность определения длительности выживания клеток на долголетающих и не возвращающихся спутниках и ракетах. Испытание палочки масляно-кислого брожения в этом отношении полностью себя оправдало.

На этой основе были созданы и апробированы методы и специальные приборы, которые позволяют регистрировать и передавать на Землю сигналы, характеризующие жизнеспособность и физиологические отправления мельчайших живых существ — бактерий на протяжении любого срока полета ракет или спутников.

Испытанные на корабле-спутнике автоматические приборы, основанные на этих принципах, значительно расширяют возможности исследования биологических условий в космическом пространстве, поскольку они имеют небольшие габариты и вес, а заключенные в них тест-объекты (споры палочки масляно-кислого брожения) не нуждаются в пополнении системы питательными веществами.

Биоэлементы после любой экспозиции в полете могут быть приведены в действие по сигналам с Земли или от программного устройства на борту.

Как уже сказано, наряду со многими преимуществами микробов при медикобиологических, и в частности генетических, исследованиях, они обладают крупным недостатком — низкой радиочувствительностью. С целью повышения их радиочувствительности часть микробиологических объектов находилась в атмосфере кислорода. Кроме того, на втором корабле-спутнике для генетической характеристики космического пространства была сделана попытка использовать также живые клетки в культуре тканей. Известно, что наследственность у таких клеток под влиянием излучений изменяется в сотни раз легче, чем у микробов. Однако сохранить их жизнедеятельность на протяжении длительных сроков без пересевов на новые питательные среды очень трудно. Для осуществления такой попытки нужно было выбрать хорошо растущие клетки и подходящие питательные среды для них. Учитывая эти соображения, на корабле-спухнике использовались раковые клетки, условно называемые клетками Хела. Эти клетки хорошо растут на искусственных средах и широко применяются для изучения генетических проблем и исследования природы раковой болезни. Для культивирования таких клеток был использован метод, позволяющий получать колонии (скопления) клеток на стенке стеклянных пробирок, в которых осуществляется выращивание.

В предварительных опытах было установлено, что колонии раковых клеток прикрепляются к стенкам стеклянных пробирок и ампул так прочно, что выдерживают вибрации, значительно превышающие те, которые имеют место при запуске современных ракет. Это создает возможность при обработке материала дать морфолого-биологическую характеристику культур, часть цикла развития которых прошла в специально устроенном маленьком термостате на борту корабля-спутника.

В настоящее время определяется жизнеспособность этих культур и принимаются меры для поддерживания их в последующих пересевах. В случае положительных результатов культуры будут использованы для изучения их наследственных признаков сравнительно с контрольными культурами, которые оставались на Земле.

На борту корабля-спутника экспонировались также небольшие участки кожи человека и кролика. Использование кусочков кожи человека, предоставленных добровольцами из авторских коллективов, участвующих в исследовании космоса, осуществлялось с целью выяснения возможного влияния факторов космического пространства на особо чувствительные клеточные системы. Доказательством того, что кусочки кожи вернулись живыми, могут быть гистологические исследования, посевы измельченных кусочков кожи на специально питательные среды, хотя такое культивирование обычно удается с трудом, и, наконец, обратная посадка их тем донорам, у которых они были взяты. Кусочки кожи, возвращенные после полета на кораблеспутнике, в настоящее время подвергаются детальному исследованию.

В наше время биологические, и в том числе генетические, исследования осуществляются в тесной связи с физико-химическими изысканиями. В частности, в последние десятилетия было показано, что химические вещества могут участвовать в передаче наследственных признаков от одной разновидности к другой. Таким химическим веществом является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), входящая в состав ядер клеток животных, растений и микробов. Весьма вероятно, что это соединение в первую очередь будет реагировать на генетические воздействия космической радиации. Учитывая это, на корабле-спутнике были помещены ампулы с дезоксирибонуклеиновой кислотой, полученной из зобной железы теленка, причем часть ампулы была наполнена кислородом. При исследовании возвращенной дезоксирибонуклеиновой кислоты будут использованы современные методы, позволяющие характеризовать состояние этого соединения в физико-химическом отношении. Сравнительно небольшой срок пребывания второго корабля-спутника на орбите позволяет думать,, что грубых отклонений в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты не будет обнаружено. Тем не менее все же будут сделаны попытки обнаружить более тонкие изменения с помощью физико-химических, иммунологических и других методов.

Первый опыт экспонирования в космическом пространстве биологически активного химического вещества будет использован для составления более широкой программы биохимических исследований, течения биохимических реакций в условиях космоса, а также поисков в космосе органических веществ и их предшественников.

Таким образом, на борту корабля-спутника был осуществлен ряд целеустремленных экспериментов на животных клетках, микроорганизмах, бактериофагах и сложных органических молекулах с целью сделать все возможное для решения вопроса о жизнеспособности клеток и радиогенетической безопасности в космическом пространстве. Следует ожидать, что данные, которые будут впоследствии получены при обработке этого материала, при сопоставлении с аналогичными данными, выявленными в результате исследования животных и насекомых, позволят полнее охарактеризовать биологические особенности космического пространства.

Генетические исследования

Помимо задач выяснения действия факторов космического полета, в первую очередь космической радиации, на физиологию организмов, было положено начало исследованиям по изучению влияния этих факторов на наследственность, а также решению вопроса о генетической опасности космических полетов.

Многочисленными исследованиями советских и зарубежных ученых установлено, что такие виды ионизирующей радиации, как рентгеновские лучи, гамма-лучи, быстрые нейтроны и некоторые другие, представляют собой мощный источник наследственных изменений у всех организмов, в том числе и у человека.

Опыты с облучением тканей человека рентгеновскими лучами показали, что доза в 10 рентген удваивает частоту возникновения мутаций. Выяснено, что разные виды ионизирующей радиации обладают различной биологической эффективностью. Например, быстрые нейтроны вызывают в полтора-два раза больше мутаций, чем рентгеновские или гамма-лучи. Генетический эффект первичной космической радиации до сих пор не было возможности изучить. Полет второго космического корабляспутника представил, наконец, возможность подобного исследования.

Хотя подавляющее число мутаций вредно, некоторые из них в определенных условиях среды могут быть полезными для вида. Такие полезные мутации играют важную роль в эволюции органического мира и в создании новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов и сортов культурных растений. Радиоселекция микроорганизмов и растений в последние годы становится одним из разделов работы селекционеров. Поэтому наряду с выяснением генетической опасности космического излучения необходимо выяснить и возможности использования его для целей радиоселекции.

На корабле-спутнике находились следующие виды организмов, намеченные для первоочередных генетических исследований: мыши двух различных линий, плодовые мушки дрозофилы также двух различных линий, два растения традесканции, семена пшеницы сорта 186, семена трех сортов гороха, отличающихся по радиоустойчивости, двух сортов кукурузы — «немчиновская» и «подмосковная», лука — батуна и нигеллы, грибки актиномицеты — продуценты антибиотиков. Чем объясняется выбор именно этих объектов для первых генетических исследований, связанных с космическими полетами?

Мыши и дрозофилы в силу ряда биологических особенностей — быстроты размножения и смены поколений, легкости их разведения, а также вследствие огромного разнообразия их признаков, наследование которых хорошо изучено, очень удобны для генетических исследований. Побывавшие в космосе мыши будут подвергнуты детальному цитологическому анализу в целях выяснения тех изменений, которые могли произойти в клетках различных тканей под влиянием космических лучей.

В первую очередь будет подробно изучено состояние хромосомного аппарата кроветворных органов.

Как было указано выше, в полете участвовали дрозофилы двух линий. Одна из них — линия Д-32 — отличается очень низкой мутабильностью (изменчивостью) в естественных условиях, другая — линия Д-18 — наоборот, очень высокой естественной мутабильностью. С мухами обеих линий будут поставлены опыты по специальным методикам скрещивания, которые выяснят частоту возникновения у обеих линий наиболее важных типов вредных мутаций (так называемых рецессивных и доминантных леталей).

Растение традесканция — классический объект цитологических исследований, так как оно имеет небольшое число хорошо различающихся между собой хромосом. В кабине для животных были специально установлены растения с бутонами, поскольку хромосомные перестройки у традесканции всего легче наблюдать в делящихся при образовании пыльцы клетках.

Сухие семена культурных растений — пшеницы, кукурузы, гороха, — будут высеяны для того, чтобы узнать, вызывает ли и какие именно изменения (мутации) космическая радиация у различных видов и сортов растений.

Что же касается лука и нигеллы, то они будут использованы в основном для цитологических исследований.

Ионизирующая радиация широко применяется для получения новых, более продуктивных штаммов актиномицетов, дающих такие ценные антибиотики, как пенициллин, стрептомицин и другие. На космическом корабле были размещены два штамма грибков — продуцентов пенициллина, сильно отличающиеся по радиочувствительности. Исследование результатов облучения их в космосе позволит решить вопрос о биологической эффективности космической радиации в отношении данного, очень важного объекта.

Следует указать, что каждый из перечисленных генетических опытов сопровождается строгими контрольными опытами с теми же объектами, находящимися в обычных для них условиях. Это обеспечит объективную оценку результатов генетических исследований. Эти исследования только начинаются, и, несомненно, они будут продолжены и явятся непременной очень важной частью работ, связанных с дальнейшими космическими полетами. Познание законов наследственности и управление ими — одна из важнейших задач современного естествознания. Выход человека в космос знаменует начало новой главы в развитии генетики, главы, посвященной познанию закономерностей влияния факторов космических полетов на наследственность и эволюцию, разработке методов защиты от вредных влияний этих факторов и использования их положительных эффектов. Генетические исследования на втором корабле-спутнике — лишь первые шаги в этом направлении.

В плане длительных полетов будущего остро встает проблема регенерации воздуха герметических кабин и обеспечения экипажа корабля пищей. Уже простые расчеты показывают, что использование для этих целей химических реагентов и запасов пищи, взятых с Земли, привело бы к очень большому начальному весу корабля, так как в этом случае взятые с Земли реагенты и пища, по мере их использования в пути, не будут воссоздаваться вновь. Вместе с тем в масштабах всей нашей планеты эти процессы — поглощение углекислоты, выделение кислорода и синтез сложных органических веществ из полностью окисленных — осуществляются в листьях зеленых растений в результате фотосинтеза.

Поэтому возникло предположение о необходимости создания на космических кораблях для целей регенерации воздуха и получения пищи так называемых Оранжерей, зеленых растений, которые, поглощая выделяемую живым организмом углекислоту, воссоздавали бы пищу и выделяли кислород. Наиболее пригодными для этих целей оказались микроскопические зеленые водоросли, которые очень быстро развиваются, отличаются большой активностью фотосинтеза и рядом других ценных качеств.

Эти соображения определили необходимость изучения влияния условий космического полета на сохранение жизнедеятельности зеленых водорослей. Находившаяся на борту корабля хлорелла была помещена в специальных ампулах в различном физиологическом состоянии: на косом агаре и в жидкой питательной среде при различной плотности суспензий. При этом водоросли находились как на свету, так и в темноте. Полученный материал подвергается детальному анализу. Изучаются общее состояние суспензий, морфология клеток, активность фотосинтеза, процессы роста и развития культуры, изменение наследственных свойств культуры.

Уже сейчас можно сказать, что биологический эксперимент на втором кораблеспутнике является очень существенным вкладом в дело изучения и освоения космического пространства человечеством.

Все многочисленные биологические объекты, летавшие в космическом корабле, вернулись на Землю живыми, в хорошем состоянии. Состояние собак Белки и Стрелки, мышей, крыс и всех остальных биологических объектов, по предварительным данным, не обнаруживает заметных отклонений от норм. В настоящее время ведется углубленное и систематическое исследование и обработка имеющихся материалов.

Полученные результаты говорят о том, что разработанные отечественной наукой средства, обеспечивающие условия жизнедеятельности, безопасности полета и возвращения из космического полета животных и человека, вполне себя оправдали.

Исследование космических лучей

Вопрос о химическом составе первичного космического излучения тесно связан с проблемой происхождения космических лучей, с механизмом генерации космического излучения и распространением космических лучей в межзвездной среде. Весьма существенным является вопрос о количественном соотношении различных групп ядер в первичном космическом излучении.

На втором космическом корабле была размещена аппаратура, с помощью которой возможно получить данные о составе космических лучей в интервале ядер от гелия до кислорода. Для этой цели использовались черенковские счетчики, управляемые телескопическим устройством из галогенных газоразрядных счетчиков.

При прохождении частиц космического излучения через прибор в заданном телесном угле срабатывала схема совпадений, импульс в которой открывал канал фотоумножителя. С коллектора фотоумножителя снимался сигнал, возникавший при пролете через него ядра, вызывавшего в детекторе черенковское свечение. Амплитуда импульса на выходе черенковского счетчика пропорциональна квадрату заряда ядра. С помощью специального устройства сигналы различных амплитуд преобразовывались в сигналы соответствующей длительности, на которые накладывались импульсы от стандарт-генератора. Число импульсов, заполнявших каждый сигнал, сосчитывалось счетной схемой и передавалось на телеметрическую систему.

В настоящее время отсутствуют точные данные об отношении потока ядер группы углерода, азота, кислорода к потоку ядер группы лития, бериллия, бора (наиболее интересных с точки зрения происхождения космических лучей). Вследствие этого не представляется возможным сделать окончательный вывод об определенном механизме генерации ядер и процессе движения ускоренных частиц в межзвездном пространстве. Чтобы получить новые сведения в этой области, необходимо знать величину отношения потоков вышеуказанных групп ядер с большой точностью.

Параллельно с этими измерениями проводились измерения потоков более тяжелых ядер. Интегральным черенковским счетчиком измерялись потоки ядер с зарядом больше пяти, пятнадцати и тридцати. Измерения, проведенные на второй советской космической ракете, позволили зафиксировать этим методом случаи большого увеличения (в 10 раз) интенсивности потоков ядер с зарядом больше пятнадцати, коррелированные с радиоизлучением Солнца, причем зафиксированные релятивистские ядра выходили из Солнца компактными группами. Этот факт впервые показал, что Солнце способно генерировать релятивистские ядра, причем преимущественно ускоряются тяжелые ядра. Дальнейшее изучение этих процессов даст возможность попять связь радиоизлучения Солнца с космическими лучами, а также разобраться в механизме генерации космических лучей Солнцем.

Полет второго космического корабля и возвращение его на Землю позволили получить в космическом пространстве фотографии тех процессов, которые происходят в микромире. Для этой цели использовались так называемые ядерные фотоэмульсии. Пролетая сквозь эти эмульсии, частицы космических лучей испытывают столкновения с ядрами атомов. В результате этих соударений не только разрушаются атомные ядра, но и рождаются новые частицы. Возникшие частицы испытывают ряд превращений. В эмульсии происходят новые акты взаимодействия частиц, созданных: в результате первого столкновения с атомными ядрами вещества.

Каким законам подчиняются все эти явления? Это не установлено до сих пор.. Для того чтобы раскрыть тайны материи, необходимо прежде всего получить детальные сведения о всех тех процессах, которые происходят в микромире. С помощью» ядерных фотоэмульсий можно получить достаточно подробные фотографии этих явлений. Рассматривая фотоэмульсии в микроскоп, можно восстановить картину процессов, протекавших в течение миллиардных долей секунды.

Обладающие высокой энергией частицы космических лучей весьма интенсивно взаимодействуют с веществом. Поэтому при вторжении космической частицы в атмосферу она быстро обрастает роем вторичных, ею созданных частиц. По этой причине необходимо проводить исследования за пределами земной атмосферы. Вместе с тем отправленная в полет ядерная фотоэмульсия должна быть возвращена в лабораторию в полной сохранности.

Известно, что построенные на Земле гигантские ускорители дают возможность получить частицы, обладающие энергией ниже определенного предела. В космических лучах встречаются частицы, обладающие в миллионы раз большей энергией. Подъем ядерных фотоэмульсий в космическое пространство позволит эффективна использовать этот существующий в природе огромный ускоритель.

На втором космическом корабле было размещено несколько блоков из толстослойных ядерных фотоэмульсий, при этом в одном из них предусматривалось непосредственное проявление фотоэмульсий на борту корабля. Проявление фотоэмульсий на борту корабля после заданного времени экспозиции (порядка 10 часов) позволяет более надежно выделить следы отдельных ядер на общем фоне космического излучения.

Автономное программное устройство фотоэмульсионного блока по истечении заданного времени дает команду, по которой находящийся внутри цилиндра поршень раздвигает проэкспонированные слои и одновременно впускает в рабочий объем проявляющий раствор. Проявление продолжается 90 минут, после чего программное устройство дает команду на удаление проявителя, которое осуществляется возвратным движением поршня, сжимающего слои. Затем следует команда на раздвижение слоен и поступление консервирующего раствора. В консервирующем растворе слои могут храниться несколько месяцев, вплоть до начала окончательной обработки фотослоев. При обработке должны быть изучены следы от релятивистских ядер первичного космического излучения и получены сведения о количественном соотношении потоков различных групп ядер.

На борту космического корабля были установлены еще три блока, заполненные толстослойной ядерной фотоэмульсией, не проявляемой в полете.

Блок ФЭ-2, предназначенный для регистрации элементарных процессов ядерного взаимодействия частиц высокой энергии (в области 10¹² электроновольт и выше), содержал эмульсионную стопку, составленную из многих слоев ядерной фотоэмульсии. Толщина каждого слоя составляла 400 микрон. Размер его — 1О x 10 сантиметров. Между эмульсионными слоями размещались тонкие, порядка 1 миллиметра, «мишени» из легкого вещества.

Наличие в ядерной эмульсии атомов серебра и брома и помещенные «мишени» из легкого вещества дают возможность регистрировать случаи взаимодейстия нуклонов высокой энергии как с тяжелыми ядрами эмульсии, так и с легкими ядрами помещенных «мишеней».

Генерируемые в актах ядерного взаимодействия частиц высокой энергии нейтральные тг-мезоны дают начало фотонным ливням, для регистрации которых в блоке ФЭ-2 был установлен специальный детектор, располагавшийся под эмульсионной стопкой. Этот детектор состоял из 7 свинцовых пластин толщиной 5 миллиметров каждая (что соответствует одной лавинной единице длины). Между свинцовыми пластинами помещались ядерная эмульсия и люминесцентные индикаторы ливней, облегчающие обнаружение конкретных актов взаимодействия.

Анализ случаев электронно-фотонных ливней, зарегистрированных в ядерной эмульсии, дает некоторую количественную характеристику их, в том числе и энергию, передаваемую при взаимодействиях тг-мезонам. Знание этой энергии, а также анализ соответствующих событий, зарегистрированных в эмульсионной стопке, дает возможность определить некоторые параметры данного ядерного взаимодействия.

Таким образом, сопоставление полученных количественных характеристик для актов взаимодействия частиц первичного космического излучения высокой энергии с легкими и тяжелыми ядрами позволит выяснить специфику и дать некоторое заключение о механизме этого взаимодействия. Особый интерес здесь представит выяснение характера взаимодействия многозарядных частиц высокой энергии, исследование которого не представляется возможным в наземных условиях.

Для исследования многозарядных частиц в составе первичного космического излучения на борту были установлены фотоблоки Ф-1 и Ф-2. Блоки Ф-1 и Ф-2 представляли собой эмульсионные стопки объемом 0,8 литра каждый.

В настоящее время эмульсии обрабатываются в лабораториях. Одна из микрофотографий типичного ядерного взаимодействия, зарегистрированного в эмульсии, находившейся на борту космического корабля-спутника, показана на снимке.

Регистрация уровней (доз) космической радиации

Наличие в межпланетном пространстве космических лучей и радиационных поясов вблизи Земли представляет реальную опасность для полетов будущих путешественников в межпланетное пространство.

Космические лучи, состоящие из заряженных частиц больших энергий, подобно любой другой ионизирующей радиации, несомненно, биологически опасны. Однако благодаря тому, что число частиц космического излучения за пределами земной атмосферы мало (2 частицы на один квадратный сантиметр в секунду), создаваемая ими доза радиации относительно невелика (100 миллирентген за сутки, что лишь в два раза превышает принятую в настоящее время допустимую дозу).

За последнее время экспериментально доказано, что иногда возникает временное увеличение интенсивности космических лучей, связанное, вероятнее всего, с проявлением солнечной активности.

Установлено, что в момент вспышек космического излучения интенсивность его возрастает в тысячи раз. При этом доза радиации увеличивается до десятков рентген в час, что уже представляет реальную радиационную опасность.

Каких-либо закономерностей о времени вспышек космического излучения установить пока не удается.

Однако защита от солнечных вспышек космического излучения представляется вполне реальной.

Как известно, существуют радиационные пояса, представляющие собой зоны высокоинтенсивного излучения, состоящего из заряженных частиц, пойманных в ловушку, созданную магнитным полем Земли.

Исследованиями, проведенными на искусственных спутниках и космических ракетах, установлено, что вокруг Земли имеются две зоны излучений высокой интенсивности. Внешняя зона радиации простирается в плоскости экватора от 14 тысяч километров до 50-55 тысяч километров от поверхности Земли. В интервале 55-70° геомагнитных широт внешняя зона опускается до 4270-300 километров.

По составу излучения внешняя зона состоит из электронов широкого энергетического спектра. Поток электронов по всем направлениям, согласно данным, полученным различными авторами, составляет 10⁸—10¹⁰ частиц на квадратный сантиметр в секунду.

Такой поток электронов может создать поверхностную дозу около 10⁶ рентген в час. Однако электроны внешней зоны радиации легко поглощаются, и уже под защитой одного грамма легкого вещества на квадратный сантиметр поверхности доза радиации в этой зоне будет составлять всего лишь десятки рентген в час.

Таким образом, весьма незначительная защита может свести радиационную опасность во внешней зоне до минимума. Вместе с тем длительное пребывание в области максимума интенсивности внешней зоны может явиться опасным.

Экспериментами, проведенными на космических ракетах, установлено, что граница и максимум интенсивности радиации во внешней зоне меняются во времени Это создает дополнительные трудности в учете влияния радиации при космических полетах. Поэтому одной из важных задач является продолжительное наблюдение за границей внешней зоны и ее радиационной активностью, особенно в области высоких геомагнитных широт.

Внутренняя зона радиации располагается на высотах от 600 до 5000 километров от поверхности Земли. Частицы, входящие в состав внутренней зоны, — преимущественно протоны с энергией до 100 миллионов электроновольт. Наблюдаются также электроны, энергия которых не превышает 10⁶электроновольт. Излучение во внутренней зоне более жесткое, чем во внешней. Доза радиации под защитой одного грамма легкого вещества на квадратный сантиметр поверхности составляет здесь порядка 10 рентген в час и весьма медленно убывает с увеличением защиты.

В отличие от внешней зоны радиация во внутренней зоне стабильна во времени. Защита от радиации в этой зоне требует применения значительного количества вещества. Продолжительные полеты во внутренней зоне без специальной защиты связаны со значительной радиационной опасностью.

Таким образом, нестабильность границ радиационных поясов и случайные увеличения активности космической радиации делают весьма актуальным контроль уровня космической радиации и детальное изучение нижних границ радиационных поясов.

Для решения указанных задач на борту космического корабля была установлена дозиметрическая аппаратура (радиометр).

В состав радиометра включены два газоразрядных и два сцинтилляционных счетчика. Один из газоразрядных счетчиков помещен под дополнительным поглотителем (экраном), состоящим из латуни и железа. Сцинтилляционный счетчик с фотоумножителем и кристаллом йодистого натрия размером 30x15 миллиметров размещался в одном блоке с газоразрядными счетчиками. Другой сцинтилляционный счетчик с фотоумножителем и кристаллом йодистого цезия толщиной 2 миллиметра был расположен снаружи. Для того чтобы на счетчик не действовал видимый свет, кристалл йодистого цезия был покрыт алюминиевой фольгой толщиной 7 микрон.

Газоразрядные счетчики, а также сцинтилляционный счетчик с кристаллом йодистого натрия дают информацию о числе частиц, прошедших через них. В то же самое время сцинтилляционные счетчики позволяют судить о суммарной ионизации, вызываемой прошедшими частицами.

Полученная информация, как о числе прошедших частиц, так и о суммарной ионизации,, вызванной этими частицами в кристаллах, даст количественные сведения об уровне (дозе) космической радиации.

Исследования ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца

Как известно, Солнце излучает энергию в очень широком интервале длин волн. Однако до земного наблюдателя доходит лишь небольшая область спектра этого излучения, пропускаемая земной атмосферой. С коротковолновой стороны спектра граница пропускания земной атмосферы лежит вблизи 2900 ангстрем (1 ангстрем равен 10^-8 сантиметров).

Все коротковолновое излучение ниже этой границы поглощается земной атмосферой и проникает лишь до высот около 70 километров над поверхностью Земли. Исследование коротковолнового излучения представляет значительный наушный и практический интерес. В этой области спектра сосредоточено основное излучение солнечной короны и хромосферы — очень мало изученных внешних оболочек Солнца. Это излучение в то же время вызывает некоторые процессы, происходящие в земной атмосфере, в частности образование ионосферы.

Наиболее интересное излучение хромосферы Солнца в коротковолновой области спектра сосредоточено в спектральных линиях водорода и геллия. Наиболее интенсивной из этих линий является линия водорода с длиной волны 1216 ангстрем, так называемая линия лайман-альфа. Основное излучение солнечной короны сосредоточено в области мягкого рентгеновского излучения — короче 200 ангстрем, вплоть до нескольких ангстрем. Это излучение состоит из непрерывного спектра, обусловленного торможением электронов в поле ионов, и из спектральных линий, принадлежащих высокоионизованным атомам железа, кислорода, азота и других элементов, входящих в состав короны.

Солнечная корона не является единым образованием. В ней можно различать области, не соответствующие спокойной короне (излучение этих областей сосредоточено в интервале 200-60 ангстрем и соответствует цветовой температуре 700 000 - 1 000 000 градусов), и области так называемых конденсаций (характеризуемые температурой 1,5-2 миллиона градусов и излучением в области 50-10 ангстрем и короче).

Излучение хромосферы и короны не является постоянным во времени — оно подвержено более или менее глубоким изменениям, как очень медленным, связанным с общим циклом солнечной активности, так и быстрым, носящим характер возмущений. Особый интерес представляют так называемые хромосферные вспышки, развивающиеся за время от нескольких минут до нескольких десятков минут и захватывающие значительные участки поверхности Солнца, площадью вплоть до 10⁹ квадратных километров, что соответствует около 1/1000 солнечной поверхности. Эти вспышки приводят к усилению спектральных линий хромосферы, в том числе линии лайман-альфа, и к усилению более жесткого излучения короны.

По-видимому, во время вспышек граница излучения короны доходит до 1-2 ангстрем и цветовая температура излучения соответствует 3 и более миллионам градусов.

Абсолютные значения энергии, излучаемой хромосферой и короной, сравнительно невелики по сравнению с энергией, излучаемой фотосферой Солнца. Так, поток энергии от линии водорода лайман-альфа на границе земной атмосферы составляет по порядку величины 1-10 эрг на квадратный сантиметр в секунду, поток от короны в области 100-60 ангстрем составляет 0,1-1 эрг на квадратный сантиметр в секунду, а поток излучения с длиной волны короче 10 ангстрем — порядка 10^-4—10^-2 эрга на квадратный сантиметр в секунду. Существенной особенностью коротковолнового излучения является, однако, его активность. Оно ионизует газы, составляющие земную атмосферу, и способно проникать сравнительно глубоко в толщу атмосферы. В частности, нижний слой ионосферы, так называемый слой Д, лежащий на высоте порядка 70 километров, обусловлен ионизующим действием линии лайманальфа. Быстрые изменения высоты этого слоя, приводящие к нарушению радиосвязи, по-видимому, связаны с появлением рентгеновского излучения короче 5-6 ангстрем во время вспышек.

Из сказанного явствует важность систематического исследования коротковолнового излучения Солнца. При этом важно не только получение средних данных. Особый интерес представляет изучение его динамики — изменений во времени, характеризующих нестационарные процессы на Солнце.

Основные приведенные выше данные о коротковолновом излучении Солнца были получены с помощью аппаратуры, установленной на геофизических ракетах в США и СССР.

Естественно, что возможность использования для этих исследований спутников позволяет значительно расширить рамки исследований и получить особенно интересующие науку данные о временных изменениях спектрального состава и интенсивности коротковолнового излучения.

На борту космического корабля были установлены два типа аппаратуры для изучения коротковолнового излучения Солнца.

В аппаратуре первого типа приемником коротковолновой радиации являлся электронный умножитель открытого типа с электродами из активированной бериллиевой бронзы. Перед входом электронного умножителя был установлен диск с набором различных фильтров для выделения соответствующих областей коротковолнового спектра излучения Солнца. С помощью механизма релеискателя через каждую секунду диск делал поворот на небольшой угол, устанавливая перед электронным умножителем новый фильтр. В аппаратуре применялись следующие фильтры:

Медная фольга толщиной 0,15 миллиметра — для выделения области спектра от 1,4 до 3 ангстрем;

Бериллиевая фольга толщиной 0,06 миллиметра — для выделения области спектра короче 12 ангстрем;

Алюминиевая фольга толщиной 0,005 миллиметра — для выделения области спектра от 8 до 20 ангстрем;

Пленка из полистирола с нанесенным на нее тонким слоем углерода — для выделения области спектра от 44 до 100 ангстрем;

Пластинка из фтористого лития толщиной 0,5 миллиметра — для выделения линии водорода лайман-альфа с длиной волны 1216 ангстрем;

Пластинка из фтористого кальция толщиной 0,5 миллиметра, которая значительно ослабляет проходящее через нее излучение с длиной волны 1216 ангстрем и позволяет оценить фон в районе линии лайман-альфа и тем самым более точно измерить интенсивность излучения этой линии;

Пластинка из кварца толщиной 0,5 миллиметра — для выделения излучения с длиной волны больше 1500 ангстрем.

Последний фильтр предназначен главным образом для того, чтобы учесть изменения угла падения излучения на фильтр и приемник, связанные с вращением спутника в неориентированном режиме. Аппаратура имела шесть приемников, установленных в различных местах космического корабля таким образом, что поля зрения их не перекрывались. Это давало возможность увеличить вероятность попадания солнечного излучения на приемники при любой ориентации космического корабля в пространстве. Чувствительность приемников ограничена в длинноволновой области спектра для того, чтобы уменьшить фон от длинноволнового излучения Солнца. Сигналы от приемников поступали на радиотехническую систему, на выходах которой возникало напряжение, пропорциональное интенсивности излучения, падающего на фотокатод. Результаты измерений передавались на Землю телеметрической системой.

В состав аппаратуры входил блок управления, который обеспечивал включение соответствующего приемника, механизма переброса фильтров и других цепей только в то время, когда они были освещены Солнцем. Кроме того, имелись оптические датчики для определения угла падения излучения на фильтры.

Аппаратура второго типа предназначалась для измерения интенсивности мягкого рентгеновского излучения короны вблизи края спектра, преимущественно во время вспышек.

В этой аппаратуре были использованы наиболее чувствительные для изучаемой области спектра приемники радиации — счетчики фотонов, представляющие собой самогасящиеся счетчики Гейгера с входными окнами из бериллиевой фольги, служащей фильтром. Измерения производились в двух спектральных областях — 10-6 ангстрем и 6-3 ангстрем. Каждой из этих областей спектра соответствовали шесть счетчиков, которые были сгруппированы в три блока, содержащие по два расположенных под прямым углом друг к другу счетчика для первой и по два счетчика для второй области спектра. При попадании в счетчик фотона в газе, заполняющем счетчик, возникал кратковременный электрический разряд.

Получающиеся импульсы тока поступали в радиоблок. В радиоблоке сигнал усиливался и поступал на пересчетную схему, состоящую из триггерных ячеек. Эта система сосчитывала число импульсов, прошедших за время экспозиции. Соответствующее число в двоичной системе счисления записывалось на автономное запоминающее устройство, которое хранило все записанные в течение 24 часов числа до момента передачи их на Землю по телеметрической системе. Время экспозиции составляло 180 секунд, что обеспечивало регистрацию рентгеновского излучения Солнца с достаточным разрешением по времени.

Для предохранения входных окон счетчиков от рентгеновского излучения, возникающего при бомбардировке этих окон, а также окружающих их частей аппаратуры быстрыми электронами, имеющимися в радиационных поясах Земли, была предусмотрена система магнитов и диафрагм, расположенных перед каждым счетчиком. Магниты отклоняли в сторону все электроны с энергией, не превышающей 15-25 тысяч электроновольт. Для учета фона, вызываемого электронами больших энергий, на внейшней оболочке был расположен сцинтилляционный счетчик электронов.

Получаемые с помощью описанной аппаратуры сведения об изменениях солнечной активности в коротковолновой области спектра будут сопоставляться с данными земных наблюдений за ионосферой, видимыми хромосферными вспышками и другими явлениями, связанными с деятельностью Солнца. Можно полагать, что таким образом будут выявлены корреляции между процессами, протекающими во внешних оболочках Солнца и в земной атмосфере.

* * *

Запуск и возвращение на Землю космического корабля-спутника, созданного гением советских ученых, инженеров, техников и рабочих, является предвестником полета человека в межпланетное пространство.

Второй советский корабль-спутник — крупнейшее научно-техническое достижение Советского Союза.

Так создаются новые возможности для полета человека в межпланетное пространство.

Белорусские ученые от всей души горячо поздравляют создателей второго советского корабля-спутника.

К. ЛУКАШЕВ,

вице-президент Академии наук Белорусской ССР

У нас на ферме в эти дни больше всего говорят о советских космических кораблях. Вот ведь какие изумительные дела совершают люди нашей страны! Беспредельная радость наполняет наши сердца. Хочется трудиться много лучше и от души сказать спасибо советским ученым, еще больше возвеличившим нашу Родину.

Ф. СТАШЕНКОВА,

доярка совхоза «Горки II», Герой Социалистического Труда

Второй советский корабль-спутник — это великолепно!

Как любители-коротковолновики мы держим связь со многими десятками радиолюбителей самых разных стран — Марокко, Индии, Конго и других. Они горячо приветствуют создателей второго советского космического корабля.

Н. ЧУЕВ,

рабочий электролампового завода

Сообщение ТАСС

♦ О ЗАПУСКЕ ТРЕТЬЕГО СОВЕТСКОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ

В соответствии с планом научно-исследовательских работ 1 декабря 1960 года в Советском Союзе осуществлен запуск третьего космического корабля на орбиту спутника Земли.

Для выполнения медико-биологических исследований в условиях космического полета в кабине корабля-спутника находятся подопытные животные — собаки с кличками Пчелка и Мушка. В кабине также находятся другие животные, насекомые и растения.

Наблюдение за подопытными животными производится при помощи радиотелевизионной аппаратуры и телеметрических систем, передающих на землю объективные физиологические показатели, характеризующие состояние животных.

С помощью научно-измерительной аппаратуры, находящейся на кораблеспутнике, предусмотрено проведение ряда научных исследований по физике космического пространства.

Вес третьего советского корабля-спутника без последней ступени ракеты-носителя составляет 4563 килограмма. Его движение происходит по эллиптической орбите. По полученным предварительным данным, начальный период обращения корабля-спутника по орбите равен 88,6 минуты, высоты перигея и апогея орбиты составляют примерно 187,3 и 265 километров соответственно. Наклонение орбиты к плоскости экватора 65 градусов.

На корабле-спутнике установлен радиопередатчик «Сигнал», работающий на частоте 19,995 мегагерца в режиме телеграфных посылок переменной длительности.

Питание бортовой аппаратуры электроэнергией производится от химических и солнечных источников тока.

Согласно имеющимся предварительным данным, вся находящаяся на кораблеспутнике аппаратура работает нормально.

Наземные радиотехнические станции ведут регулярные наблюдения за третьим советским кораблем-спутником.

Сообщение ТАСС

♦ О ЗАПУСКЕ ТЯЖЕЛОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ

В соответствии с планом создания и отработки космических кораблей повышенного веса 4 февраля 1961 года в Советском Союзе с помощью усовершенствованной многоступенчатой ракеты осуществлен запуск тяжелого искусственного спутника Земли. Вес спутника, без учета веса последней ступени ракеты-носителя, составляет 6483 килограмма. На спутнике установлена радиотелеметрическая система для контроля параметров элементов конструкции и аппаратуры для траекторных измерений. Вся бортовая аппаратура спутника на участке его выведения и при дальнейшем движении по орбите функционировала нормально.

Предварительные данные, полученные с помощью наземного измерительно-вычислительного комплекса, позволили определить следующие параметры орбиты спутника: период обращения 89,80 минуты, высота перигея 223,5 километра, высота апогея 327,6 километра, наклонение орбиты 64 градуса 57 минут.

Замеренные параметры орбиты спутника близки к расчетным.

Поставленные при запуске спутника научно-технические задачи выполнены.

♦ МИКРООРГАНИЗМЫ В КОСМИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЯХ

Н. ЖУКОВ-ВЕРЕЖНИКОВ, действительный член Академии медицинских наук СССР

Тема советских космических кораблей-спутников не сходит со страниц мировой печати. Человечество, отвыкшее, казалось бы, удивляться, вновь рукоплещет невиданному достижению Страны Советов.

Анализируя гигантский прогресс в познании Вселенной, очень поучительно сравнить достижения космических исследований в США и Советском Союзе. В Америке полеты за пределы земной атмосферы, особенно изготовление аппаратов и приборов, служат предметом большого бизнеса и одним из главных каналов перекачивания средств из кармана налогоплательщиков в сейфы монополий. В Советском же Союзе главным методом организации космических исследований является добровольная концентрация творческих сил ученых, рабочих, техников и инженеров, сил, направленных на разрешение важных научных задач овладения космическим пространством в интересах всего человечества.

Не менее глубоко различаются и цели исследований. Американское правительство не скрывает, что развитие ракетной техники в своей стране оно рассматривает прежде всего как военное мероприятие, направленное на усовершенствование современного оружия и разведывательных средств. И удивляться здесь нечему. Мне довелось быть экспертом на судебных процессах, рассматривавших дела крупных военных преступников второй мировой войны. Уже тогда стало вполне ясно, какое большое место в иных западных государствах занимает психологическая подготовка к войне. Империалисты стремятся приучить население своей страны не только к мысли о неизбежности войны, но прежде всего внушить ему ощущение военного превосходства над другими странами.

Мы гордимся тем, что в Советском Союзе цели науки имеют исключительно мирный характер. Именно поэтому одно из главных мест в советской программе занимают биологические и медико-биологические эксперименты.

С помощью искусственных спутников и ракет, щедро предоставляемых Советским правительством в распоряжение ученых, наши биологи и медики разрабатывают несколько важнейших проблем. Среди них для нас, биологов, особый интерес представляет изучение условий жизни в космическом пространстве, изучение влияния факторов космического пространства на наследственность, а также выявление живой материи и органических соединений в космосе.

Первая из этих проблем непосредственно связана с подготовкой к полету человека в космос. На советском корабле-спутнике, как известно, наряду с собаками Стрелкой и Белкой находились также мелкие животные, растения и микроорганизмы. Присутствие на корабле кишечной палочки, то есть очень распространенного и хорошо изученного безвредного микроорганизма, позволит более глубоко проникнуть в сущность воздействия космических явлений на живые организмы. Несомненно, что микроорганизмы и впредь будут применяться в подобных экспериментах — в связи с тем что быстрая смена их поколений позволяет выявлять самые тонкие изменения в росте и развитии живых клеток.

Микроорганизмы, а также мелкие лабораторные животные и насекомые, которые использовались в опытах, служат также хорошим объектом для изучения воздействия космического пространства на наследственность. Общеизвестно, что все эти организмы широко применяются для изучения влияния на наследственность ионизирующих излучений типа космических лучей. Однако многим менее понятно назначение клеток раковой опухоли Хела. Дело в том, что за последние десятилетия достигло большого прогресса выращивание клеток и тканей животных вне организма на специальных питательных средах. Раковые клетки Хела были избраны потому, что они довольно хорошо растут на таких питательных средах. Изучение потомства мышей, насекомых, микробов и, наконец, клеток в культуре тканей позволит установить степень изменения наследственных признаков, если такие изменения имеют место в космическом пространстве.

Следует подчеркнуть, что советским ученым удалось впервые произвести биологические исследования непосредственно в космосе на объектах, характерных для всех основных форм развития живой материи: на космическом корабле, как известно, находились животные, растения, микроорганизмы, вирусы (бактериофаг) и даже раствор так называемой дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая связана с процессами, обуславливающими химическую сторону такого важнейшего биологического явления, как передача наследственных признаков.

Остается сказать о других перспективах космической биологии. Несколько выше упоминалось о том, что нас интересует проблема существования живой материи и органических соединений в космическом пространстве и на небесных телах. Результаты изысканий, которые были выполнены на Земле путем спектроскопического анализа света, идущего на Землю, и несущего сведения о химических элементах в космосе, дали уже очень многое. Но они не могут окончательно ответить на вопрос, есть ли жизнь в космическом пространстве. Чтобы окончательно разрешить эту задачу, можно предпринять попытки «вылавливания» в космическом пространстве небольших метеоров до того, как они сгорят при вторжении в атмосферу.

Подозревается, что внутри их можно найти органические вещества — свидетелей жизни в космосе. Однако «вылавливание» даже небольших метеоров ввиду их огромных скоростей представляет неимоверные трудности. Поэтому специалисты многого ожидают от исследования поверхности Луны. Дело в том, что Луна практически лишена атмосферы, и поэтому предполагается, что не сгоревшие метеоры могли скапливаться на ее поверхности в течение миллионов лет, слой за слоем. Ученые надеются, что при изучении этих слоев будут обнаружены или споры живых микроорганизмов, которые чрезвычайно устойчивы, или органические соединения, по которым можно будет уже с полной уверенностью судить об истории развития живой материи в космосе.

Мы перечислили здесь лишь некоторые из числа жгучих научных тем, ради разработки которых предпринимаются столь грандиозные, невиданные в мире эксперименты.

♦ ЗЕМНЫЕ НАУКИ И КОСМОС

И. ЗАБЕЛИН, писатель, кандидат географических наук

Есть глубокая закономерность в том, что каждый новый крупный шаг в освоении космоса делается страной, строящей коммунизм, что дорогу во Вселенную прорубают советские люди. Они великолепно понимают, что находятся в самом начале труднейшего из всех путей, когда-либо пройденных человечеством. И самое трудное ждет их в будущем, когда первые звездные корабли с экипажами опустятся на поверхность иных планет.

Есть глубокая закономерность и в том, что наступление на космос началось в те годы, когда впервые в истории человечества миллионы людей объединились в едином стремлении к миру, когда в самых отдаленных уголках земного шара нашел отклик призыв о всеобщем и полном разоружении. Не случайно, наконец, и то, что все новые и новые успехи в изучении космического пространства заставляют ученых самых различных специальностей все напряженнее думать о завтрашнем дне науки, о том уже близком будущем, когда в ее распоряжении окажутся интереснейшие материалы, добытые на Луне, Марсе или Венере. Но, мечтая о будущем, небесполезно иной раз оглянуться на прошлое.

Всем памятна осень 1957 года, когда первый советский искусственный спутник начал свой триумфальный полет вокруг Земли, демонстрируя всему миру блистательные достижения нашей техники...

А в каком положении находились в это время естественные науки? Не застал ли их врасплох начавшийся штурм космоса?.. Итак, постараемся вернуться на несколько лет назад.

Вне «подозрений», разумеется, находится астрономия — наука, всегда стремившаяся как можно дальше и глубже проникнуть в космос. Ее интересовали и звезды, и кратеры вулканов на Луне, и бесконечно далекие туманности. Чем больше фактов накапливали астрономы, тем труднее становилось им ориентироваться в бесконечном многообразии природы. И в 1949 году в книге «Современные представления о Вселенной» академик В. Г. Фесенков, отмечая это обстоятельство, весьма категорично писал, что судить о структуре и происхождении лунных форм должен геолог, а о движении атмосферных масс на Юпитере — геофизик, что нужны новые науки — астрогеология («если так можно выразиться», — добавил в скобках В. Г. Фесенков) и даже астробиология.

Мысли ценные. Но для того, чтобы та или иная наука возникала, мало осознать ее возможность. Лишь возникновение встречных, устремленных в космос поисков в «земном» естествознании могло привести к созданию новых, пограничных с астрономией наук.

Впервые союз астрономии с земной наукой был осуществлен в Алма-Ате более чем за десять лет до запуска первого искусственного спутника. Ученые во главе с Г. А.Тиховым занялись изучением оптических свойств земных растений, обитающих высоко в горах, в суровых, близких к марсианским, климатических условиях. Так возникла новая наука — астроботаника, занявшаяся сравнительным изучением оптических свойств марсианской растительности и земной.

Довольно долго астроботаника оставалась одинокой. Если, скажем, геологи могли бы отправиться на Луну, астрогеология возникла бы самым естественным образом... Но в те годы полеты в космос казались еще фантастикой. И все-таки творческая мысль советских геологов сумела проложить себе дорогу во Вселенную. В январе 1955 года в Ленинграде состоялась первая конференция, посвященная проблемам астрогеологии, в числе главных инициаторов которой были Б. Л. Личков и Г. Н. Каттерфельд.

Интересно, что первоначально астрогеологи не включали в сферу своих интересов другие планеты, — они были заняты проблемами земной тектоники, стремились понять причины изменения лика Земли. До сих пор наука не располагает общепринятой теорией горообразования. Это объясняется тем, что авторы многочисленных гипотез не учитывали влияния астрономических факторов на тектоническую жизнь Земли. Между тем наша планета вращается вокруг своей оси, вокруг Солнца, взаимодействует с Луной и Солнцем, и все это не может не сказываться на положении материков, океанов, горных систем. В привнесении астрономических факторов в геологию и видели первое время свою задачу астрогеологи.

Но вращается вокруг своей оси, испытывает влияние космоса не только Земля. Марс вращается вокруг своей оси почти с такою же скоростью, как и наша планета. Луна — значительно медленнее, но раньше она вращалась быстрее. Если, например, вращение планеты действительно влияет на тектонику, то в устройстве поверхности, допустим Земли и Марса, должны быть какие-то общие черты. На Земле материки сосредоточены в северном полушарии, океаны — в южном. А на Марсе? Океанов на Марсе нет, но впадины тоже сосредоточены в южном полушарии. Эта же закономерность прослеживается и на Меркурии.

Стало быть, учет астрономических факторов уже сейчас позволяет начать геологическое изучение соседних планет. Так геология подобрала «ключ» к космосу, не дожидаясь межпланетных перелетов.

Вскоре союз с астрономией заключила еще одна, казалось бы, сугубо земная дисциплина — физическая география, и возникла новая наука — астрогеография. Современная физическая география — наука преимущественно теоретическая, и изучает она своеобразное природное явление — биогеносферу, «сферу возникновения жизни». Биогеносфера — это тонкий слой на поверхности земного шара, включающий земную кору, океаны, нижние слои атмосферы, слой, в котором сосредоточена жизнь. Перерасти в астрогеографию физическая география могла лишь в том случае, если бы аналогичные образования имелись и на других планетах. И они имеются на Марсе и Венере. Так, над твердой, сложенной горными породами поверхностью Марса существует атмосфера. «Полярные шапки», то расширяющиеся, то почти исчезающие, свидетельствуют о наличии воды, а темные «моря» — о растительности. О Венере нам известно меньше, но бесспорно, что она имеет мощную атмосферу, а возможно, и воду.

Все процессы, протекающие вокруг нас на Земле, объясняются взаимодействием составных частей биогеносферы — горных пород, воздуха, воды, жизни, солнечных лучей. Аналогичные процессы должны протекать на Марсе и на Венере. Следовательно, возможно их сравнительное изучение, возможна новая наука — астрогеография.

Итак, естествознание оказалось теоретически вполне подготовленным к штурму космоса, начавшемуся в 1957 году. Показательно, что все три «звездно-земные» науки возникли в Советском Союзе, и в течение последнего десятилетия, предшествовавшего запуску искусственных спутников Земли. Не оставалось сомнений в том, что постепенное «перерастание» земных наук в космические будет продолжаться. Бесспорно, например, что со временем геохимия, изучающая миграции химических элементов на земном шаре, использует свои достижения при изучении планет, и геохимия перерастает в астрогеохимию.

Когда советские космические ракеты одна за другой устремились к Луне, общие эти соображения получили дополнительное практическое подтверждение. Как известно, было установлено, что Луна лишена сколько-нибудь значительного магнитного поля, и это сразу же было увязано с теориями земного магнетизма. В печати замелькали высказывания о соединении геофизики с астрономией — и это совершенно правильно, речь идет о новом астрогеофизическом направлении в науке. Оно приобретает большое значение, в частности, в связи с тем, что открытые недавно вокруг Земли пояса радиации должны быть и у других планет, имеющих магнитные поля.

Оценивая сдвиги, происходящие в современном естествознании, приходится признать, что естествознание вступает в новый, высший этап своего развития. Перерастание земных наук в космические вовсе не означает, что первые из них автоматически исчезнут, — мы еще плохо знаем свою планету, и дел у земных наук непочатый край. Но общая теория земных наук едва ли сможет успешно развиваться без использования материалов, полученных на других планетах.

Имеются ли пределы для проникновения земных наук в космос?.. Едва ли.

Изучая плднеты солнечной системы, наука будет опираться на знания о Земле. Изучая планетные системы других солнц, наука будет использовать знания о планетах нашего Солнца. Астроботаника, астрогеология, астрогеография, как и все остальные науки, корнями своими неразрывно связанные с Землею, найдут себе применение при исследовании самых отдаленных уголков космоса.

Людям нашего времени отнюдь не чуждо представление о приоритете, престиже. Но огромный смысл таится в том, что, говоря о штурме околосолнечного пространства, мы говорим о наступлении человечества на космос. Перед лицом мироздания мы, земляне, едины. Немыслимо представить себе штурм космоса как дело одиночек. Плохо, если он долгое время будет оставаться делом двух стран, одна из которых вместо космических кораблей с живыми существами посылает в небо спутники-шпионы и предлагает проекты создания военных баз на Луне...

Штурм Вселенной требует объединенных усилий всего человечества, ученых разных стран и разных национальностей. Высокие принципы мирного сосуществования, научного содружества восторжествуют на Земле, и мы верим, что наступит день, когда штурм космоса будет проходить по единому плану, что ученые всего мира согласятся провести первый Международный космический год.

♦ ПРИКОСНУВШИСЬ РУКОЮ К МЕЧТЕ

В. НЕМЦОВ, писатель

Космический корабль-спутник выполнил задание и вернулся на родную землю. Необычайная, волнующая весть. Но воображение «мечтателя по профессии», если так можно выразиться, этим трудно поразить. В романе «Последний полустанок», я рассказывал о полете космического корабля вокруг Луны. И несмотря на то, что в нем находились люди, я не назвал свой роман научно-фантастическим.

В самом деле, какая же это фантастика, когда человек вот-вот и отправится в космический рейс. Ведь в том корабле-спутнике, который уже приземлился, все предусмотрено для полета человека.

Я вижу его. Но не того, кто первым сядет в кабину космического корабля, а Советского Человека, который сумел претворить мечту в действительность. Я говорю о миллионах советских людей, тех, кто в моем представлении объединен в могучей фигуре Человека — Творца и Созидателя, героя нашей социалистической эпохи.

Этот человек-гигант протянул руку в космос, прикоснулся к Луне, осмотрел с обратной стороны и сохранил на память потомкам ее фотографии.

А сейчас он послал корабль-спутник и до самого приземления слушал его далекий голос, смотрел за ним в телескопы, любовно ощупывал радиолучом, следил за стрелками самописцев, показывающих, какая там, наверху, «космическая погода».

Он заботливо выслушивал пульс у своих четвероногих друзей, разведчиков «космоса», видел их на экранах телевизоров, но, к сожалению, не мог приласкать, погладить.

Теперь его друзья вернулись домой. О том, что они испытали в космической пустоте, за Белку и Стрелку и других путешественников, уже рассказали приборы и телевизор.

Необыкновенные чудеса может делать человек. Но, пожалуй, ни одно достижение науки по своему многообразию нельзя сравнить с космическим полетом. Корабль-спутник, возвращающийся на Землю, в намеченную точку, корабль, в котором созданы все условия для полета человека, — это успех чуть ли не всех наук, всех отраслей техники. Это свидетельство мощи Советского государства.

В создании космического корабля-спутника принимали участие и математики, и физики, и химики, конструкторы и технологи, радисты, врачи, биологи... Невозможно даже перечислить профессии тех, кто строил эту умную машину и кто участвовал в этом небывалом опыте.

На нашей родной земле родились те чудо-богатыри, которые миллионами рук взметнули вверх космический корабль. Я вижу эти руки. Они убирали целинный хлеб, варили сталь, добывали из земли скрытые там богатства, чтобы претворить в жизнь мечту человечества и доказать миру величие наших помыслов и стремлений.

Недалеко то время, когда советский человек ступит на лунную поверхность. Возможно, он найдет там вымпел с гербом нашей Родины и, зайдя в космический корабль, где можно снять шлем, прикоснется к вымпелу губами. Так целуют знамя. Это знамя нашего великого времени, знамя побед и счастья будущих поколений.

На прошлой неделе Советскому Союзу была уплачена заслуженная дань восхищения за самое замечательное достижение со времени первого спутника. Русские ученые оказались первыми, запустившими живые существа в космос и успешно вернувшими их на Землю. Громадный космический «зоологический сад» является самым тяжелым предметом, выведенным человеком на орбиту. Он вдвое тяжелее самого крупного американского сателлита... Американские инженеры полагают, что многоступенчатая ракета, запустившая этот «зоосад», должна обладать... движущей силой вдвое большей, чем самая мощная американская ракета... Еще раз и особенно эффектным способом Советы продемонстрировали свое преимущество. Один американский ученый с завистью проворчал: «Скоро мы услышим, что они вывели на орбиту целую футбольную команду плюс десятитонный грузовик».

Журнал «Тайм»

К несчастью, громадные русские достижения заслонили перед людьми все последние американские успехи, — печалится журнал. — Благополучное возвращение Белки и Стрелки представляет собой не только величайшее техническое и научное достижение. Это является также весьма сильной пропагандой социализма.

Журнал «Ньюсуик»

Первый советский спутник изумил Запад, он вдребезги разбил застарелый миф об этой огромной таинственной стране. Невозможно больше представлять общественную систему, которая способна запускать в космос тяжелые корабли, как систему примитивного рабского труда, как плененное общество, которым управляют деспоты. Нет, такое может свершить лишь организованное, находящееся в движении общество... И разве можно отмахнуться от того факта, что их экономика растет вдвое быстрее, чем экономика Соединенных Штатов.

Журнал «Лук»

Достижения советской науки, советских людей поистине грандиозны. Созданные их руками ракеты бороздят Вселенную, сфотографировали невидимую сторону Луны, приносят из космоса все новые и новые сведения о его тайнах. Поразительно, что животные, находившиеся на удачно возвратившемся корабле, живы, что их поведение во время полета наблюдалось на Земле, как в зеркале. Это даже лучше, чем в сказке. Труднейшая проблема возвращения на Землю решена советскими учеными. Теперь есть реальная возможность для полета человека в космическое пространство.

От великой радости и восхищения так и хочется воскликнуть: «О синее небо! Тебе мои предки молились. Теперь тебя мы знаем, теперь мы можем пройти в безбрежные просторы космоса и вернуться на Землю. Это стало возможным благодаря гению советских ученых, которые дали всему человечеству и нашей Земле сказочные крылья. Спасибо же вам, советские ученые, советские люди, за ваш подлинный научный подвиг!»

Профессор Ц. ДАМДИНСУРЭН, монгольский ученый и поэт

НА ПОРОГЕ ПОЛЕТА ЧЕЛОВЕКА В КОСМОС

Герои и смельчаки проложат первые воздушные трассы: Земля — орбита Луны, Земля — орбита Марса и далее: Москва — Луна, Калуга — Марс.

К. Э. ЦИОЛКОВСКИЙ

Сообщение ТАСС

♦ О ЗАПУСКЕ СОВЕТСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ К ПЛАНЕТЕ ВЕНЕРА

В соответствии с программой исследований космического пространства 12 февраля 1961 года в Советском Союзе усовершенствованной многоступенчатой ракетой выведен на орбиту тяжелый искусственный спутник Земли.

В тот же день с этого спутника стартовала управляемая космическая ракета, которая вывела автоматическую межпланетную станцию на траекторию к планете Венера.

Автоматическая межпланетная станция достигнет района планеты Венера во второй половине мая 1961 года.

Основными задачами этого пуска являются проверка методов вывода космического объекта на межпланетную трассу, проверка сверхдальней радиосвязи и управления космической станцией, уточнение масштаба солнечной системы и проведение ряда физических исследований в космосе.

Аппаратура, установленная на борту межпланетной станции, работает нормально. Вес автоматической межпланетной станции составляет 643,5 килограмма.

Радиопередачи с автоматической межпланетной станции ведутся на частоте 922,8 мегагерца по командам с Земли.

Автоматическая межпланетная станция несет вымпел с изображением Государственного герба СССР.

Слежение за полетом автоматической межпланетной станции осуществляется специальным измерительным центром.

По полученным данным, движение автоматической межпланетной станции происходит по орбите, близкой к расчетной.

12 февраля 1961 года в 12 часов дня по московскому времени станция находилась на расстоянии 126 тысяч 300 километров от поверхности Земли над точкой земной поверхности с географическими координатами 86 градусов 40 минут восточной долготы и 6 градусов 04 минуты северной широты.

Успешный запуск космической ракеты к планете Венера прокладывает первую межпланетную трассу к планетам солнечной системы.

Сообщение ТАСС

♦ О ДВИЖЕНИИ СОВЕТСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ К ПЛАНЕТЕ ВЕНЕРА

Автоматическая межпланетная станция продолжает свой полет по заданной трассе.

К 12 часам московского времени 13 февраля 1961 года станция удалилась от Земли на расстояние 488 тысяч 900 километров и находилась над пунктом с географическими координатами 0 градусов 53 минуты северной широты и 88 градусов 2 минуты восточной долготы. Станция находилась в области небосвода, расположенной на границе созвездий Кита и Рыб, в центре треугольника, составленного созвездиями Бета Овна, Альфа Пегаса и Бета Кита.

Проведенные траекторные измерения показали, что тяжелый искусственный спутник был выведен с высокой точностью на расчетную орбиту вокруг Земли; космическая ракета, стартовавшая со спутника, обеспечила точный вывод автоматической межпланетной станции на траекторию полета к планете Венера.

Скорость полета автоматической станции в начале выведения на траекторию к Венере превышала величину второй космической скорости. При дальнейшем движении скорость межпланетной станции под действием земного тяготения снижается. К 12 часам 13 февраля скорость удаления станции от Земли составила 4050 метров в секунду. Через несколько дней полета автоматическая межпланетная станция выйдет из границ так называемой сферы земного притяжения, имея скорость, немного меньшую четырех километров в секунду.

Научная аппаратура, находящаяся на борту автоматической межпланетной станции, предназначена для проведения исследований космического излучения, магнитных полей, межпланетного вещества и регистрации соударений с микрометеоритами.

Для обеспечения условий работы аппаратуры температура на борту межпланетной станции поддерживается в заданных пределах с помощью системы терморегулирования.

На борту станции установлена радиотехническая система, предназначенная для решения следующих задач:

— измерение параметров движения станции относительно Земли;

— передача на Землю результатов измерений, производимых на борту научной аппаратурой;

— передача на Землю сведений о режимах работы бортовых систем и агрегатов.

Во время сеансов связи питание бортовой аппаратуры осуществляется от химических источников тока, в процессе полета непрерывно происходит пополнение энергии от солнечных батарей. Обеспечение постоянного освещения солнечных батарей для получения от них максимальной энергии производится системой солнечной ориентации.

После старта были осуществлены два сеанса связи с автоматической межпланетной станцией. Во время этих сеансов были проведены траекторные измерения и принят большой объем радиотелеметрической информации.

По данным, полученным в измерительном центре, все системы на борту автоматической межпланетной станции функционировали в соответствии с программой.

Во время последнего сеанса температура на борту станции составляла плюс 20 градусов Цельсия. Солнечные батареи были правильно ориентированы относительно Солнца и давали необходимый ток.

Обработка полученной телеметрической информации продолжается.

Связь с автоматической межпланетной станцией предусмотрено осуществлять раз в пять суток.

Сообщения о дальнейшем движении станции и результатах измерений будут даваться один раз в неделю.

♦ Ученым, конструкторам, инженерам, техникам и рабочим,

участвовавшим в создании и запуске многоступенчатой ракеты

и автоматической межпланетной станции к планете Венера

Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров Союза ССР сердечно поздравляют ученых, конструкторов, инженеров, техников и рабочих, участвовавших в создании и запуске многоступенчатой ракеты и автоматической межпланетной станции к планете Венера.

Создание многоступенчатой ракеты, обеспечившей вывод на орбиту тяжелого искусственного спутника Земли и старт с этого спутника управляемой космической ракеты и автоматической межпланетной станции на траекторию к планете Венера, знаменует собой выдающееся достижение советской науки и техники. Этот славный творческий подвиг советской научной мысли открывает новую страницу в изучении космического пространства и демонстрирует перед всем человечеством величие творческих свершений советского народа.

Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров Союза ССР уверены в том, что эта славная победа нашей науки и техники послужит делу укрепления мира во всем мире и развитию дружественных отношений между всеми народами.

Слава советским ученым, конструкторам, инженерам, техникам и рабочим! Слава нашей могучей социалистической Родине!

Центральный Комитет КПСС, Совет Министров СССР

Его Превосходительству Никите С. ХРУЩЕВУ, Председателю Совета Министров СССР Кремль, Москва Хочу передать мои поздравления и поздравления американского народа по случаю выдающегося научного достижения — запуска вашей космической ракеты к планете Венера. Мы с интересом будем следить за ее полетом и желаем вам успеха на этом новом этапе исследования космоса человеком.

Джон Ф. КЕННЕДИ

♦ ПЕРВЫЙ ПОЛЕТ К ВЕНЕРЕ

Движение автоматической межпланетной станции

12 февраля 1961 года в Советском Союзе начат полет автоматической межпланетной станции по траектории к планете Венера.

После запуска искусственных спутников Земли, полетов к Луне и полета по орбите, окружающей Луну, с фотографированием ее обратной стороны положено начало новому этапу в освоении космического пространства и исследовании планет солнечной системы, предпринят первый полет космического аппарата к ближайшей планете Венера.

Мощные двигатели разгоняли многоступенчатую ракету, увеличивая ее скорость и высоту полета над поверхностью Земли. Система управления вела ракету по заранее рассчитанной траектории. Когда скорость ракеты достигла первой космической, от ракеты отделился тяжелый спутник, несущий космическую ракету, на которой была расположена автоматическая межпланетная станция (АМС). Спутник шел по почти круговой орбите с минимальным расстоянием от центра Земли 6601 километр, максимальным расстоянием от центра Земли 6658 километров и наклонением орбиты к экватору 65 градусов.

Космическая ракета стартовала с борта спутника в заранее рассчитанной точке орбиты. Когда скорость полета этой ракеты относительно Земли стала больше второй космической на 661 метр в секунду и ракета вышла в заранее рассчитанную точку пространства, двигатель ракеты выключился, и от нее отделилась автоматическая межпланетная станция. Начался ее свободный полет по траектории к планете Венера. Таким образом впервые был осуществлен запуск управляемого аппарата с борта искусственного спутника Земли на межпланетную трассу.

Дальнейшее движение АМС происходит под действием сил притяжения Земли, Солнца и планет. Силы тяготения Земли оказывают значительное влияние на движение АМС на расстояниях до миллиона километров от центра Земли. Сферу с радиусом миллион километров, окружающую Землю, условно называют сферой действия Земли. После выхода из сферы действия Земли на движение АМС влияет в основном сила тяготения Солнца, и она движется по тем же законам, как планеты солнечной системы.

Внутри сферы действия Земли АМС двигалась по кривой, близкой к гиперболе. Эта кривая расположена в плоскости, проходящей через центр Земли и неизменно ориентированной относительно звезд. Эта плоскость близка к плоскости, в которой двигался спутник. При удалении скорость АМС относительно Земли постепенно падала, АМС достигла границы сферы действия Земли 14 февраля в 23 часа московского времени и имела при этом скорость около 4 километров в секунду относительно Земли.

Скорость АМС относительно Солнца получается сложением вектора скорости Земли относительно Солнца и вектора скорости АМС относительно Земли. В момент выхода из сферы действия Земли скорость относительно Солнца была 27,7 километра в секунду.

После этого движение АМС, как и движение планет, происходит по эллиптической орбите с фокусом в центре Солнца. Эта орбита имеет:

максимальное расстояние от Солнца (расстояние в афелии) — 151 миллион километров;

минимальное расстояние от Солнца (расстояние в перигелии) — 106 миллионов километров;

наклонение к плоскости эклиптики (то есть к плоскости орбиты Земли) — 0,5 градуса.

Плоскости движения Земли, Венеры и АМС мало наклонены друг к другу.

Движение Земли и Венеры происходит по орбитам, весьма близким к круговым. Одновременные положения Земли, Венеры и АМС соединены прямыми. В начале движения вокруг Солнца ракета отстает от Земли. Незадолго до дня весеннего равноденствия Солнце, АМС и Земля будут примерно на одной прямой. Затем ракета обгонит Землю в угловом движении вокруг Солнца. Расстояние от Земли до АМС в: течение всего полета к Венере будет непрерывно возрастать и к моменту сближения составит 70 миллионов километров.

Угол между направлениями из центра Солнца на Землю в момент старта и на Венеру в момент сближения с нею составляет 120 градусов. Время движения АМС до сближения с Венерой составит немного более трех месяцев. Сближение с Венерой произойдет 19-20 мая 1961 года.

Венера, так же как и Земля, имеет сферу действия (радиусом 600 тысяч километров). Внутри этой сферы влияние Венеры на движение является преобладающим над влиянием Солнца. Движение относительно Венеры внутри ее сферы действия будет происходить по траектории, близкой к гиперболе, с фокусом в центре Венеры.

Расчет по полученным данным измерений орбиты показывает, что АМС зайдет глубоко в сферу действия Венеры. Минимальное расстояние АМС от Венеры при движении по той траектории, по которой она сейчас движется, должно быть меньше 100 тысяч километров при общем пройденном пути в 270 миллионов километров. Это свидетельствует о высокой точности вывода АМС на ее траекторию.

Если бы межпланетная станция была яркой точкой, то с Земли можно было бы наблюдать перемещение станции на фоне неподвижных звезд.

В начале движения перемещение станции относительно звезд было быстрым. При выходе из сферы действия Земли станция находилась в области небосвода, расположенной на границе созвездий Кита и Рыб, в центре треугольника, составленного звездами Бета Овна, Альфа Пегаса и Бета Кита. К этому времени угловые перемещения АМС по небосводу уже были очень медленными. На этом участке АМС движется относительно Земли примерно вдоль радиуса.

В дальнейшем движение АМС на небесной сфере похоже на движения планет. До начала апреля АМС будет находиться в созвездии Рыб, перемещаясь так называемым попятным движением. В начале апреля АМС начнет перемещаться на небесной сфере прямым движением. Точка, когда попятное движение переходит в прямое, носит название точки стояния. Прямое движение среди звезд будет продолжаться вплоть до сближения станции с Венерой, которое произойдет недалеко от звезды Эпсилон Рыб.

Венера в момент старта АМС находилась в созвездии Рыб, перемещаясь среди созвездий прямым движением. Прямое движение постепенно замедляется, и в конце марта наступит стояние Венеры. После стояния начнется попятное движение Венеры, которое продолжится до начала мая 1961 года, а затем сменится прямым движением. На этом участке прямого движения Венеры и произойдет сближение АМС с планетой.

Номера

точек на

рисунках

Дата

(ноль часов

всемирного

времени)

Расстояние

АМС

от Земли

( млн. км )

Расстояние

АМС

от Венеры

( млн. км )

Расстояние

АМС

от Солнца

( млн. км )

Прямое

восхождение

АМС

в часах ( h ) и

минутах ( m )

Склонение

АМС

1

22 февраля

3,4

74

145

0^h 27^m

-1°,0

2

4 марта

6,9

60

142

0^h 22^m

-1°,5

3

14 марта

11

48

138

0^h 16^m

-2°,0

4

24 марта

15

36

134

0^h 10^m

-2°,25

5

3 апреля

21

27

129

0^h 18^m

-2°,25

6

13 апреля

28

19

124

0^h 10^m

-1°,25

7

23 апреля

37

13

119

0^h 18^m

0°,0

8

3 мая

47

7,5

115

0^h 32^m

2°,0

9

13 мая

59

3,1

111

0^h 51^m

4°,5

10

19-20 мая

70

меньше 0,1

109

1^h 09^m

6°,5

Выбор траектории

Чтобы осуществить полет к Венере, надо было выбрать траекторию полета, удовлетворяющую ряду условий. Если намечены дата старта ракеты и дата сближения АМС с Венерой, то орбита АМС в солнечной системе, вне сферы действия Земли, определяется однозначно. При этом АМС, выходя на сферу действия Земли, должна иметь скорость, вполне определенную как по величине, так и по направлению. Однако при неудачном выборе дат старта и сближения величина потребной скорости будет столь велика, что разгон АМС даже очень малого веса будет неосуществим с помощью самых мощных технически мыслимых ракет. Поэтому даты старта и сближения выбираются так, чтобы необходимая скорость выхода АМС из сферы действия Земли была бы возможно меньше. При этом величина скорости, которую ракета-носитель должна сообщить АМС на участке разгона, также будет минимальной.

Существенное значение имеет метод разгона АМС ракетой-носителем. При непрерывной работе всех ступеней ракеты вес полезного груза зависит не только от величины скорости, которую надо сообщить АМС в конце участка разгона, но и от угла наклона скорости к горизонту. При больших углах наклона скорости сила тяготения Земли препятствует разгону. Поэтому заданную скорость легче сообщить в горизонтальном направлении, а большие углы наклона могут привести к лишнему расходу топлива и большим потерям в весе автоматической межпланетной станции. Чтобы АМС вышла на сферу действия Земли, имея скорость в нужном направлении, при непрерывном разгоне может потребоваться в конце участка разгона скорость, круто наклоненная к горизонту.

Этого можно избежать, если применить метод разгона с промежуточным выходом на орбиту спутника. Спутник, несущий на борту космическую ракету, выводится ракетой-носителем на круговую орбиту с минимальными потерями. Разгон космической ракеты, стартующей с борта спутника, производится почти в горизонтальном направлении. Выбрав надлежащим образом плоскость орбиты спутника, место и время старта со спутника, можно обеспечить выход АМС на сферу действия с нужным направлением скорости.

Наличие мощной ракеты-носителя и применение старта с борта спутника позволили вывести на межпланетную орбиту к Венере АМС весом 643, 5 килограмма.

Используя старт с борта спутника, выгодно осуществлять разгон космических аппаратов при их запусках не только к Венере, но и по самым разнообразным космическим трассам.

Как уже говорилось, даты старта и сближения с Венерой выбираются так, чтобы величина скорости выхода АМС из сферы действия Земли была возможно меньше. Это определяет ряд диапазонов дат старта и сближения, выгодных с точки зрения энергетики ракеты. Приемлемые интервалы дат старта составляют 1-2 месяца и периодически повторяются примерно через 19 месяцев. Один из таких интервалов приходится на конец 1960 начало 1961 года. Это и было использовано при запуске 12 февраля.

Из сферы действия Земли АМС выходит на эллиптическую орбиту периодического движения вокруг Солнца. В связи с этим для различных энергетически выгодных траекторий время полета до сближения с Венерой может сильно различаться. Существуют трактории при полете, по которым встреча АМС с Венерой происходит на первой половине оборота АМС вокруг Солнца, на второй половине оборота и т. д.

Для запуска 12 февраля выбрана траектория, при которой встреча происходит на первой половине оборота. Траектории другого типа имеют по сравнению с этой некоторые недостатки: существенно увеличивается время полета, существенно возрастает зависимость величины отклонения АМС у Венеры от ошибок в конце участка разгона. Кроме того, расстояние от Земли до Венеры в момент сближения с планетой для этих траекторий будет, как правило, значительно больше, чем в реализованном случае.

Чтобы АМС прошла в непосредственной близости от планеты, надо было ее вывести на расчетную траекторию с большой степенью точности. Даже при очень небольших отклонениях в величине скорости, сообщенной АМС в конце участка разгона, она пролетит на значительном расстоянии от планеты. Ошибки в величине скорости на 1-3 метра в секунду, при полной скорости более 11 тысяч метров в секунду, и ошибки в направлении скорости на 0,1-0,3 градуса могут привести к изменению минимального расстояния АМС от Венеры на 100 тысяч километров. Такую же величину отклонения дает и ошибка во времени старта ракеты на 1 минуту.

Отклонения траектории АМС от Венеры могут также произойти за счет того, что положение Венеры известно лишь с определенной точностью. За счет этого в расчете отклонения орбиты АМС от Венеры могут быть ошибки, даже превышающиерадиус планеты. Основным источником этой погрешности является недостаточная для этих целей точность измерения астрономической единицы (среднего расстояния от Земли до Солнца), определяющей масштаб солнечной системы.

Более точное знание астрономической единицы чрезвычайно важно для космических полетов.

По изложенным выше причинам для обеспечения достижения космическим аппаратом планеты необходимы весьма точные измерения траектории полета, а такжв возможность небольшой коррекции движения во время полета к планете с помощью специальных устройств.

При достаточно точных траекторных измерениях на большом участке полета АМС можно произвести уточнение астрономической единицы.

Измерительно-управляющий комплекс

Для управления АМС, определения ее орбиты и двухсторонней связи с АМС на расстоянии до сотни миллионов километров был создан автоматизированный измерительный радиотехнический комплекс.

Создание комплекса поставило перед советскими учеными и инженерами ряд серьезных проблем, связанных с обеспечением связи на громадных расстояниях, с высокими требованиями к точности определения координат и к надежности работы аппаратуры в течение длительного времени.

Всю траекторию полета космической ракеты можно условно разбить на три участка: участок полета тяжелого искусственного спутника Земли; участок старта космической ракеты с тяжелого спутника и участок движения АМС под действием сил тяготения по направлению к Венере.

Измерение элементов траектории тяжелого спутника осуществлялось специальными средствами, расположенными на территории Советского Союза. Сведения о работе узлов и агрегатов спутника принимались радиотелеметрическими станциями, установленными на территории нашей страны, а также на специальных судах в океанах.

Запуск космической ракеты с тяжелого спутника контролировался телеметрическими системами.

После Отделения АМС работал измерительный комплекс приземного участка, предназначенный для проведения орбитальных и телеметрических измерений. На каждом измерительном пункте приземного участка установлены специальные радиотехнические передающие и приемнорегистрирующие устройства, параболические антенны с приборами программного наведения.

Определение фактической орбиты при удалении АМС от Земли на расстояние свыше 100 тысяч километров осуществляется радиотехническими средствами Центра дальней космической радиосвязи. Этим же Центром производится прием телеметрической информации и управление аппаратурой межпланетной станции на протяжении всего полета. По командной радиолинии включаются и выключаются соответствующие приборы АМС, изменяется скорость передачи телеметрической информации, переключаются источники питания и т. д.

Работа всех средств на дальнем участке полета АМС производится по специальной программе, которая определяет длительность сеансов связи, их периодичность и режимы работы аппаратуры.

Для приема радиосигналов на больших расстояниях используются узкополосные малошумящие приемные устройства. Это влечет за собой необходимость достаточно точного расчета значений принимаемой и излучаемой частот с учетом эффекта Допплера. Для поддержания постоянной частоты на входе узкополосных фильтров приемников, находящихся на межпланетной станции и на измерительном пункте, ъ излучаемую и принимаемую частоты вводится прогнозируемая допплеровская поправка.

При удалении межпланетной станции на расстояния, измеряемые десятками и сотнями миллионов километров, мощность сигнала, достигающего Земли, ничтожна. Так, например, при дальности в 70 миллионов километров на один квадратный метр земной поверхности будет приходиться всего лишь 10^-22 ватта. Для приема столь малых сигналов даже при использовании сверхвысокочувствительных приемников требуются антенны большой площади.

В пунктах Центра дальней космической радиосвязи созданы большие антенные сооружения, позволяющие принимать радиосигналы от источников, удаленных на громадные расстояния от Земли.

Антенна может быть наведена в любую точку небесной сферы с точностью до нескольких угловых минут. Программы наведения автоматически вводятся в электронно-счетную машину, управляющую антеннами.

Все данные измерений передаются по автоматической линии в координационно-вычислительный центр, где проводится обработка траекторных измерений, с помощью быстродействующих электронных вычислительных машин осуществляется прогнозирование движения АМС и рассчитываются программы наведения антенн. Координационно-вычислительный центр осуществляет руководство всеми наземными измерительными службами по намеченной программе.

Устройство станции

Автоматическая межпланетная станция представляет собой аппарат, оснащенный комплексом радиотехнической и научной аппаратуры, системой ориентации и управления, программными устройствами, системой регулирования теплового режима, источниками питания.

Конструктивно АМС выполнена в виде герметического корпуса, состоящего из цилиндрической части с двумя днищами. Внутри герметического корпуса станции на приборной раме установлена бортовая аппаратура и блоки химических батарей. Снаружи корпуса расположены часть датчиков научной аппаратуры, две панели солнечных батарей, жалюзи системы терморегулирования и элементы системы ориентации.

К одной из панелей солнечных батарей крепится блок тепловых датчиков для исследования изменения оптических коэффициентов различных покрытий в условиях длительного пребывания в межпланетном пространстве на различных расстояниях от Солнца. Кроме того, снаружи корпуса станции установлены четыре антенны. Одна из них — остронаправленная — имеет форму параболоида диаметром около двух метров и обеспечивает связь с межпланетной станцией на больших расстояниях от Земли и передачу большого объема информации в течение небольшого промежутка времени.

Две крестообразные антенны, установленные на панели солнечной батареи, имеют малонаправленную диаграмму и предназначены для связи на средних расстояниях от Земли.

Всенаправленная антенна — штырь длиной 2,4 метра — предназначена для передачи информации и определения параметров траектории на приземном участке.

Наибольшие размеры станции (без учета антенн и солнечных батарей) по длине — 2035 миллиметров и по диаметру — 1050 миллиметров.

Вес автоматической межпланетной станции составляет 643,5 килограмма.

Панели солнечных батарей, параболическая и штыревая антенны до отделения станции от космической ракеты находятся в сложенном состоянии и раскрываются сразу же после отделения, кроме параболической антенны. Последняя раскрывается при сближении с Венерой.

Конструкция станции обеспечивает поддержание внутри ее герметичного корпуса первоначального давления газа около 900 миллиметров ртутного столба на протяжении всего времени полета.

Жалюзи системы терморегулирования, установленные на цилиндрической части, вращаясь, открывают и закрывают радиационную поверхность, соответственно увеличивая или уменьшая отвод тепла, выделяющегося при работе бортовой аппаратуры. Управление работой жалюзи и вентиляторами, установленными внутри корпуса, осуществляется при помощи бортового автономного программного устройства с системой температурных датчиков, установленных в местах, подверженных наибольшему перегреву или переохлаждению. Таким путем решается задача обеспечения нормального температурного режима бортовой аппаратуры на всей траектории полета от Земли к Венере, при приближении станции к Солнцу на расстоянии до 110 миллионов километров, то есть при увеличении мощности солнечного излучения более чем в два раза.

Две панели солнечных батарей, постоянно ориентируясь на Солнце, обеспечивают непрерывную подзарядку химических источников тока на всей траектории полета АМС, обеспечивая энергопитание всех бортовых систем и аппаратуры.

Радиотехнический комплекс АМС решает следующие задачи:

— измерение параметров движения станции относительно Земли;

— передачу на Землю результатов измерений, производимых на борту научной аппаратурой;

— передачу на Землю информации о работе бортовых приборов, давлении и температуре внутри объекта и на его корпусе;

— прием с Земли радиокоманд управления работой аппаратуры на борту станции.

Управление работой бортовой аппаратуры станции производится путем передачи команд по радиолинии с наземных пунктов, а также автономными программными бортовыми устройствами.

Система ориентации АМС решает в течение полета по траектории следующие задачи:

— устранение произвольного вращения станции, полученного при отделении от космической ракеты, стартовавшей с тяжелого искусственного спутника Земли;

— обеспечение поиска Солнца из любого положения станции и осуществление ориентации солнечных батарей на Солнце в течение всего времени полета;

— обеспечение любого необходимого пространственного разворота станции и осуществление стабилизации станции;

— обеспечение вблизи Венеры ориентации остронаправленной (параболической) антенны в сторону Земли для получения более высокой скорости передачи научной информации и сведений о работе бортовой аппаратуры на Землю.

АМС оснащена комплексом научной аппаратуры для проведения физических измерений на пути Земля — Венера.

В настоящее время измерения проводят приборы, предназначенные для исследования космического пространства вдали от планет. Среди них аппаратура:

— для измерения космических лучей;

— для измерения магнитных полей в диапазоне от нескольких единиц гамм до нескольких десятков гамм;

— для измерений заряженных частиц межпланетного газа и корпускулярных потоков Солнца;

— для регистрации микрометеоров.

На борту АМС находится вымпел с изображением Государственного герба Союза Советских Социалистических Республик. Вымпел представляет собой модель Земли и конструктивно выполнен в виде полой сферы диаметром 70 миллиметров из титанового сплава. На внешней поверхности сферы нанесено изображение контуров материков. Поверхность морей и океанов имеет голубой цвет, а материков — золотисто-желтый.

Внутри сферического вымпела помещена памятная медаль с изображением Государственного герба СССР. На обратной стороне медали в центре изображен план солнечной системы с орбитами Меркурия, Венеры, Земли и Марса, а по краю надпись — «Союз Советских Социалистических Республик — 1961».

Взаимное расположение планет соответствует моменту подлета АМС к планете Венера.

Сферический вымпел помещен в специальную защитную оболочку, внешняя поверхность которой образована пятиугольными элементами из нержавеющей стали с изображением Государственного герба СССР и надписью «Земля — Венера» «1961».

* * *

Запуск автоматической межпланетной станции к планете Венера открывает перед наукой широкие перспективы непосредственного изучения космического пространства и планет солнечной системы.

Проложена первая межпланетная трасса.

Не успели еще в изумленном мире утихнуть восторги по поводу запуска Советским Союзом спутника-гиганта весом в 6,5 тонны, как радио сообщило новую волнующую весть: в беспредельные просторы космоса понеслась автоматическая межпланетная станция с изображением Государственного герба СССР, взяв курс на Венеру. Гордые за свою Родину, за несравненные достижения ученых, инженеров, рабочих, советские люди радостно восприняли это сообщение. Сегодня, куда бы ты ни шел, с кем бы ни встречался, люди говорят только об этой великой победе советской науки.

С. ТЕМРЮК, инженер дорпроекта

Слава советским людям, которые побеждают межпланетные пространства, раскрывают тайны космоса, воплощают в жизнь великую мечту человечества!

Слава гению и труду наших великих ученых, инженеров и рабочих, слава нашей могучей Родине, открывающей новые миры, утверждающей беспредельность человеческого ума!

Слава нашей партии, вдохновляющей и организующей великие подвиги советского народа!

Первый полет автоматической межпланетной станции к планете Венера — величайшая радость для всех сторонников мира, величайший пример нашей Родины, направляющий творческий гений советских ученых на раскрытие сокровенных тайн мироздания для блага всех людей земного шара.

Счастливого пути тебе, звездочка человеческого гения, несущая в межпланетное пространство славу нашей Отчизны!

В. ВАСИЛЕВСКАЯ, А. КОРНЕЙЧУК

ИСТОРИЧЕСКИЙ ШАГ В ИССЛЕДОВАНИИ КОСМОСА

Три советские ракеты в сторону Луны, запущенные в 1959 году, ознаменовали собой историческую веху в развитии науки и культуры земных жителей.

12 февраля 1961 года — новая замечательная дата. Это дата открытия межпланетных путешествий. Загадочная планета нашей солнечной системы Венера становится объектом непосредственного осязаемого исследования с помощью физических приборов, с помощью ракет. Человек смело, уверенно и деловито вторгается в пределы неведомого.

Уже тысячи лет люди ведут наблюдения за планетами солнечной системы. Но раньше полеты к планетам были уделом лишь фантазии. А вот теперь, 12 февраля 1961 года, мечты стали действительностью. Решение этой трудной технической задачи стало возможным благодаря наличию в Советском Союзе мощных ракет, управляемых с очень большой точностью.

Проблема точности систем управления для полетов к дальним планетам — это основная проблема, тесно связанная с надежными системами дальней космической связи.

Академик Л. И. СЕДОВ

Сообщение ТАСС

♦ О ЗАПУСКЕ В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ ЧЕТВЕРТОГО КОРАБЛЯ-СПУТНИКА

В соответствии с планом работ по исследованию космического пространства, 9 марта 1961 года в Советском Союзе был выведен на орбиту вокруг Земли четвертый корабль-спутник. Вес корабля-спутника 4700 килограммов без учета веса последней ступени ракеты-носителя.

Корабль-спутник двигался по орбите, близкой к расчетной, с высотой перигея 183,5 километра, с высотой апогея 248,8 километра от поверхности Земли и наклонением орбиты 64 градуса 56 минут к плоскости экватора.

Основной целью запуска являлась дальнейшая отработка конструкции корабля-спутника и установленных на нем систем, обеспечивающих необходимые условия для полета человека.

На корабле-спутнике была установлена кабина с подопытным животным — собакой Чернушкой и другими биологическими объектами, а также телеметрическая и телевизионная системы, радиосистема для траекторных измерений и аппаратура радиосвязи.

Бортовая аппаратура работала в полете нормально.

После выполнения намеченной программы исследований корабль-спутник в тот же день, по команде, совершил посадку в заданном районе Советского Союза.

Предварительное обследование приземлившегося корабля показало, что подопытные животные чувствуют себя нормально.

В результате запуска четвертого советского корабля-спутника и успешного спуска его с орбиты получены ценные данные как по работе конструкции корабля и его систем, так и по характеру воздействия условий полета на живые организмыВ настоящее время производятся изучение и обработка полученных данных. Над биологическими объектами, совершившими полет, установлено наблюдение.

Сообщение ТАСС

♦ О ЗАПУСКЕ ПЯТОГО СОВЕТСКОГО КОРАБЛЯ-СПУТНИКА

Пятый советский корабль-спутник прокладывает путь человеку в космос

В соответствии с планом работ по исследованию космического пространства, 25 марта 1961 года в Советском Союзе на орбиту вокруг Земли выведен пятый корабльспутник.

Основной целью запуска является дальнейшая отработка конструкций корабляспутника и установленных на нем систем, предназначенных для обеспечения жизнедеятельности человека при полете его в космическом пространстве и возвращении на Землю.

Корабль-спутник двигался по орбите, близкой к расчетной, — период обращения 88,42 минуты, высота перигея — 178,1 километра, высота апогея 247 километров от поверхности Земли и наклонение орбиты к плоскости экватора 64 градуса 54 минуты.

Вес корабля-спутника 4695 килограммов без учета веса последней ступени ракеты-носителя.

На корабле-спутнике была установлена кабина с подопытным животным — собакой Звездочкой и другими биологическими объектами, а также телеметрическая и телевизионная системы, радиосистема для траекторных измерений и аппаратура радиосвязи.

Бортовая аппаратура корабля работала в полете нормально.

После выполнения намеченной программы исследований корабль-спутник в тот же день по команде совершил успешный спуск с орбиты вокруг Земли и приземлился в заданном районе.

Предварительное обследование приземлившегося корабля-спутника показало,, что подопытное животное чувствует себя нормально.

В результате проведенного запуска пятого советского корабля-спутника и успешного спуска его с орбиты получено большое количество ценных данных как о работе конструкции корабля и его систем, так и по характеру воздействия условий полета на живые организмы.

В настоящее время производятся изучение и обработка этих данных..

Над биологическими объектами, совершившими полет, установлено наблюдение.

♦ НЕСЕТСЯ К ВЕНЕРЕ СКОРЫЙ...

И. МОРОЗОВ

Космические просторы...

Венера блестит вдали.

Несется к Венере скорый

Посланец моей Земли.

Дыхание нашей эры

Чувствуется во всем.

Летит ракета к Венере,

А завтра дальше пошлем.

Любую мечту и небыль

Мы в быль превратим трудом.

Сияют нам звезды с неба,

И смело мы к ним идем!

♦ ПЯТЬ ВОПРОСОВ К ЗАМЕСТИТЕЛЮ ПРЕДСЕДАТЕЛЯ

АСТРОНОМИЧЕСКОГО СОВЕТА АКАДЕМИИ НАУК СССР

ПРОФЕССОРУ Б. КУКАРКИНУ

Сорок один год назад в Советской России вышла научно-фантастическая повесть Константина Эдуардовича Циолковского «Вне Земли». В этой книге великий ученый по сути дела изложил широкую, строго обоснованную программу работ по подготовке проникновения человека в космос.

«Возможно, что раньше предпримем путешествие по направлению нижних планет: Венеры и Меркурия», — писал тогда Циолковский. Теперь в полной мере можно оценить его прозорливость. Почти за полвека он предсказал не только рождение космических кораблей, но и наметил их трассы.

Сейчас, когда мчится в сторону Венеры автоматическая межпланетная станция, можно говорить о новом этапе освоения космоса. Интерес к этой проблеме огромен повсюду. Группа журналистов обратилась с пятью вопросами к заместителю председателя Астрономического совета Академии наук СССР профессору Кукаркину.

Вопрос: Почему межпланетная станция запущена в направлении Венеры, а не Марса или какой-нибудь другой планеты?

Ответ: Марс представляет для нас не меньший интерес и таит не меньше загадок. Однако предпочтение отдано Венере. Во-первых, она — наиболее близкая к нам планета. К середине апреля расстояние между ней и Землей сократится примерно до 42 миллионов километров. А расстояние, отделяющее нас от Марса, не бывает меньше 55 миллионов километров. Во-вторых, в этом году взаимное расположение Венеры и Земли выгодно для осуществления такого полета. В-третьих, по своим размерам и массе Венера почти равна Земле, следовательно, ее поле притяжения примерно соответствует земному. Марс значительно меньше, что, естественно, отражается и на величине тяготения. Понятно, что нацелиться в крупную мишень гораздо легче, чем в более мелкую. Таковы основные общие соображения, из которых, кстати, отнюдь не вытекает отказ от полета на Марс. Видимо, в будущем ракеты направятся и к красной планете. Такие рейсы будут подготовлены нынешним экспериментом.

Вопрос: Почему для запуска было выбрано именно 12 февраля?

Ответ: Потому что именно в этот день имелась возможность использовать наиболее благоприятное положение Венеры относительно Земли. Достигнуть Венеры — да и любой планеты — не просто. Ведь и Земля, и цель полета, и ракета — движутся, их взаиморасположение постоянно меняется. Данное обстоятельство и диктует условия, а также время запуска. Венера ближе к Солнцу, чем Земля, и движется быстрее последней. Сейчас загадочная планета находится, так сказать, позади нас и мчится по своей орбите примерно на 5 километров в секунду быстрее, чем Земля.

Замечу кстати, что угодить в такую цель — все равно что попасть из окна быстро идущего поезда в ласточку, которая летит на очень большом расстоянии и к тому же обгоняет его. Из этого примера ясно, сколь велика должна быть точность расчета и до чего он сложен.

Вопрос: Как производился расчет полета?

Ответ: Улетающая во Вселенную межпланетная станция становится рядовым небесным телом, движение которого определяется законами небесной механики. Поскольку движение планет давно и достаточно полно изучено, речь идет о том, чтобы принять его во внимание и точно рассчитать траекторию полета. Конечно, при этом должны быть учтены скорости движения ракеты, Земли, Венеры и сила притяжения станции ими, Солнцем и другими планетами. Задача очень сложна, вычисления весьма громоздки. Они были бы исключительно трудоемки без применения электронных вычислительных машин. Последние же позволяют проверить с большой скоростью не один, а ряд вариантов полета и выбрать наиболее благоприятный.

Вопрос: Почему ракета стартовала не с Земли, а со спутника?

Ответ: Разделение запуска на два этапа — качественно новый шаг в истории освоения космоса. И этот шаг, как многие другие на великом пути во Вселенную, тоже был подсказан Циолковским. Собственно говоря, мы начинаем «обживать» спутники, превращать их в промежуточные стартовые площадки — прообраз будущих космодромов. Для чего они нужны? Наиболее ответственная часть пути ракеты — «отрезок» от поверхности Земли до выхода из ощутимо плотных слоев атмосферы. Именно здесь существует множество помех, влияющих на точность полета. Они зависят от неоднородности различных слоев атмосферы, от изменений в плотности воздушных слоев и от ряда других причин. Все это может исказить траекторию полета, отклонить ракету от первоначально заданного направления. Куда надежнее отправиться в дальний рейс с орбиты спутника! Его движение идет на большой высоте, где помех несравненно меньше. Таким образом, мы как бы отбрасываем успевшие накопиться ошибки. Наблюдая за полетом спутника, ученые с высокой точностью определяют его положение на орбите, скорость, ее величину и направление. А затем по команде с Земли в заранее рассчитанное время с летящего вокруг нашей планеты «космодрома» взмывает ракета, которую человек направляет в любой район солнечной системы.