Советско-французское сотрудничество в космосе

СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СОВМЕСТНЫХ СОВЕТСКО-ФРАНЦУЗСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Программа советско-французских космических исследований обширна и разнообразна и для своей реализации требует использования широкого спектра аэрокосмических средств — от баллонов-аэростатов до автоматических межпланетных станций.

Если не принимать во внимание наземные научные комплексы, то самый низкий «этаж» аэрокосмических исследований (ближе всего к Земле) занимают воздушные баллоны, или аэростаты. Эти средства использовались при осуществлении многих совместных советско-французских экспериментов, таких, как «Омега», «Самбо» (по программе изучения полярной ионосферы и магнитосферы), «Коскол» (по программе метеорологических исследований) и других. В зависимости от поставленных научных задач применялись различные виды баллонов (обычно французского производства):

герметичные, изготовленные из майлара, объемом 20–45 м³, способные дрейфовать на постоянной высоте в течение нескольких недель;

привязные, объемом 20–65 м³, которые могут оставаться на заданной высоте на протяжении нескольких дней;

стратосферные, изготовленные из полиэтилена (в форме тетраэдра), объемом от 1350 до 87000 м³, с помощью которых можно поднять полезную нагрузку в 200 кг на высоту 25–30 км и способные дрейфовать в течение 6 — 10 ч;

стратосферные, также полиэтиленовые (естественной формы), объемом до 350 000 м³, поднимающие полезную нагрузку в 360 кг на высоту 42 км (характеристики этих баллонов лучше, чем у «тетраэдных», но стоимость их намного больше).

Средний «этаж» — между областью действия баллонов (высота 40–45 км) и высотой орбиты спутника (выше 200 км) — отводится метеорологическим и другим исследовательским ракетам. С помощью этих средств проводят различные метеорологические и геофизические исследования. В частности, в советско-французских экспериментах используются советские метеорологические ракеты М-100, МР-12 и французские «Драгон», «Вероника» и «Эридан».

Советская ракета М-100 является двухступенчатой, твердотопливной, способна поднять полезную нагрузку около 15 кг на высоту до 100 км. Примерно после 60 км на восходящей ветви полета головная часть с научной аппаратурой отделяется от ракеты и начинает самостоятельное движение. После прохождения максимальной высоты головной частью ракеты (60–65 км) применяется парашютная система, снижающая скорость движения с 600–700 до 6–8 м/с. Использование парашютной системы позволяет намного увеличить время работы научной аппаратуры.

Другая твердотопливная советская метеорологическая ракета — МР-12 способна поднять полезную нагрузку в 50 кг на высоту 170–180 км.

Большая надежность этих ракет, их относительная конструктивная простота, удобство в эксплуатации, стабильность характеристик (в большом температурном диапазоне) позволяют использовать их в различных районах земного шара — и вблизи полюсов, и в тропическом поясе. Более того, запуск ракет возможен и с научно-исследовательских судов.

Французская ракета «Драгон» имеет две твердотопливные ступени и способна, поднять полезную нагрузку в 50 кг на высоту 600 км или 110 кг — на 400 км. Одноступенчатая ракета «Вероника» является жидкостной. Максимальная высота ее подъема варьируется от 185 до 290 км, при этом вес научной аппаратуры составляет соответственно от 300 до 130 кг. Самая мощная французская ракета, применявшаяся в советско-французских экспериментах, геофизическая ракета «Эридан» имеет две твердотопливные ступени. Она может поднимать полезную нагрузку в 140 кг или 360 кг соответственно на высоты 400 или 210 км. Именно с помощью двух ракет «Эридан» в 1975 г. была осуществлена программа комплексных исследовании «Аракс».

Верхний «этаж» — орбита искусственного спутника Земли — обслуживается ракетно-космической техникой ракетами-носителями и собственно спутниками. В частности, в советско-французских экспериментах для этих целей, как уже говорилось ранее, используются советские ракеты-носители. Выбор же конструкции и различных характеристик спутников в первую очередь определяется требованиями данного эксперимента, его научными целями.

Так, например, низкая, почти круговая орбита спутника «Снег-3» была выбрана как компромисс между двумя противоречивыми требованиями. Как и при всяких проводимых исследованиях, желательно, чтобы их продолжительность была бы достаточно долгой, а для этого требуется более высокая орбита искусственного спутника Земли. Однако в данном эксперименте также требовалось устранить возникновение гамма- и рентгеновского излучений, образующихся в результате взаимодействия заряженных частиц с материалом спутника или научной аппаратуры. Поскольку же данный эффект особенно часто происходит при пересечении спутником радиационных поясов, то при его неэкваториальной орбите желательна как можно более низкая ее высота, чтобы избежать пересечений спутником радиационных поясов. После тщательного анализа сложившейся ситуации была принята оптимальная орбита высотой 500 км и наклонением 51°.

«Снег-3» является самым низкоапогейным из всех спутников, с помощью которых проводились совместные космические исследования ученых СССР и Франции. Он представляет собой одну из модификаций французского спутника «Д-2» (первоначально он так и назывался во Франции — «Д-2Б-гамма»). Спутник представляет собой цилиндр высотой 800 мм, диаметром 700 мм и снабжен четырьмя панелями солнечных батарей. Масса спутника 102 кг, суммарная масса научной аппаратуры 28 кг. «Снег-3» может ориентироваться на Солнце, стабилизируется вращением (с угловой скоростью –1,5 град/с).

Использовавшиеся в советско-французских экспериментах спутники «Ореол», предназначенные для ионосферных и магнитосферных исследований, представляют собой одну из модификаций советских спутников серии «Космос». Цилиндрический корпус этого спутника выполнен из алюминиевого сплава и закрыт сверху и снизу полусферическими днищами. Диаметр цилиндрической части ~ 800 мм, ее длина ~ 660 мм. Общая масса спутника около 300 кг, научной аппаратуры — 72 кг. Последняя размещена в верхней полусфере, в нижней же находятся системы энергопитания. Внутренний цилиндрический отсек предназначен для служебной аппаратуры. К цилиндрической части крепятся панели солнечных батарей и антенно-фидерные устройства. Орбиты спутников имеют апогей 2000–2500 км, перигей 400 км, наклонение 74°.

Французские малые автономные спутники «МАС-1 и -2» для технологических исследований выводились на орбиту вместе с советскими спутниками «Молния». Конструкции обоих спутников «MAC» схожи: они представляют собой многогранники, на гранях которых расположены солнечные батареи. Масса спутника «МАС-1» — 15 кг, «МАС-2» — 29,6 кг. Спутники могут ориентироваться на Солнце, стабилизируются вращением (с угловой скоростью вращения не более 1 град/с). Орбиты близки к орбите советских спутников «Молния»: апогей около 40 000 км, перигей около 450 км, наклонение ~ 65°.

Для изучения солнечной активности и ее влияния на межпланетную среду и магнитосферу Земли в Советском Союзе осуществляются запуски автоматических станций «Прогноз», также использующихся в советско-французских экспериментах. Исследования, проводимые на этих станциях, направлены на комплексное определение различных физических параметров межпланетной среды, а также на выяснение взаимодействия солнечной плазмы с магнитным полем Земли. Станции этой серии пересекают зоны радиационных поясов, границы магнитосферы, переходной области, фронт ударной волны.

Находясь в течение 94 % всего времени полета вне радиационных поясов и до 80 % — вне магнитосферы Земли, автоматические станции «Прогноз» позволяют проводить почти непрерывные астрофизические наблюдения и исследования невозмущенной солнечной плазмы. Вывод станций на требуемую орбиту осуществлялся в два этапа: вначале их выводили на промежуточную орбиту: апогеем 500 км и перигеем 240 км, а затем с помощью двигателя разгонного блока переводили на окончательную орбиту: апогеем 200 000 км, перигеем 500 км, наклонением 65° и периодом обращения 97 ч.

Станция «Прогноз» выполнена в виде герметичного контейнера цилиндрической формы диаметром 1500 мм и длиной 1200 мм, сверху и снизу закрытого сферическими днищами. В верхней и нижней частях станции располагаются научная аппаратура, элементы системы ориентации, антенны радиокомплекса. Общая масса станции «Прогноз» составляет 800–900 кг.

Некоторые советско-французские эксперименты осуществлялись на борту советской орбитальной станции: «Салют-6» и с помощью некоторых спутников серии «Космос».

Особую область космических исследований составляет изучение Луны и планет. Советско-французская научная аппаратура устанавливалась на ряде автоматических лунных и межпланетных станций. Так, на самоходных лунных станциях «Луноход» и «Луноход-2» использовались французские лазерные отражатели. На автоматических межпланетных станциях, стартовавших к Марсу («Марс-3, -4, -5, -6 и -7») и к Венере («Венера-9, -10, -11 и -12»), стояли совместно разработанные приборы для изучения состава и свойств межпланетной среды и окрестностей планет.