К серии «Космос» и «Интеркосмос» относится также более мощная двухступенчатая ракета-носитель с четырехкамерным двигателем РД-216 на первой ступени, работающим на азотнокислотно-диметилгидразиновом топливе. Характеристики двигателя в пустоте: тяга 177 тс, удельный импульс 290 с, а давление в камерах 75 кгс/см2 (ГДЛ ОКБ, 1958 1960 гг.). С помощью этой ракеты-носителя выведен на орбиту первый индийский искусственный спутник Земли, названный именем индийского астронома и математика V века Ариабхата, и многие другие ИСЗ.
Орбиты спутников «Космос» охватывают область высот примерно от 145 км до 40 тыс. км («Космос-260», «Космос-1124»). Начиная с 1964 г. некоторые из этих спутников выводились одновременно в количестве от 2 до 8 одной ракетой-носителем.
Юбилейный спутник «Космос-1000» выведен на орбиту 31 марта 1978 г. для отработки космической навигационной системы «Цикада», созданной в целях обеспечения определения места нахождения судов морского и рыболовного флотов Советского Союза в любой точке Мирового океана. Начальные параметры орбиты спутника: высота в апогее 1024 км, в перигее — 978 км, период обращения — 104,9 мин, наклонение орбиты — 83°.
В этом же году «Космос-1045» совместно со спутниками «Радио-1» и «Радио-2» выведены одной ракетой-носителем на орбиту с периодом обращения 120,4 мин, высотой апогея 1724 км и перигея 1688 км, наклонением 82,6°.
Спутники «Радио-1» и «Радио-2» (международный регистрационный индекс «РС») созданы творческими коллективами студентов высших учебных заведений и радиолюбителей ДОСААФ СССР для радиолюбительской связи, проведения научно-технических экспериментов и учебных работ.
В 1979 г. одной ракетой выведены на орбиту спутники «Космос-1081...-1088», а затем «Космос-1100, -1101, -1130... -1137». Так же одной ракетой в 1980 г. были выведены спутники «Космос-1156...-1163, -1192... -1199, -1228... -1235», в 1981 г. спутники «Космос-1250... -1257, -1287... -1294, -1320... -1327» и «Радио-3...8». И далее ежегодно неоднократно одной ракетой на орбиту выводилось от 3 до 8 спутников «Космос».
«Космос-1500» запущен на орбиту 28 сентября 1983 г. для продолжения отработки новых видов информационно-измерительной аппаратуры и методов дистанционных исследований Мирового океана и поверхности Земли в интересах различных отраслей народного хозяйства и науки СССР.
Спутники «Космос» разнообразны по конструкции, составу основной и научной аппаратуры; многие из них имеют систему ориентации на Солнце и Землю (на некоторых использована, в частности, аэродинамическая система ориентации); энергопитание бортовой аппаратуры осуществляется от солнечных батарей и химических источников тока
| 95 |
На первых спутниках серии «Космос» «Космос-1» и «Космос-2» — проведено изучение структуры ионосферы радиометодами; «Космос-3» и «Космос-5» автоматические геофизические станции; на «Космосе-4», в частности, проведены радиационные измерения во время и после американского ядерного взрыва в космическом пространстве по программе «Старфиш»; измерения на «Космосе-7» позволили обеспечить радиационную безопасность при полете кораблей «Восток-3» и «Восток-4»; на «Космосе-26» изучалось геомагнитное поле; «Космос-97» имел на борту квантовый молекулярный генератор, эксперимент с которым важен для дальних космических систем радиосвязи.
С 22 февраля по 16 марта 1966 г. на геоцентрической орбите находился биологический спутник «Космос-110» с двумя подопытными собаками, другими биологическими объектами и научной аппаратурой. Высота апогея (904 км) обеспечила пребывание спутника в зоне радиационного пояса, окружающего Землю. После 22суточного полета на 330м витке спутник приземлился в заданном районе. Успешное выполнение медикобиологического эксперимента обогатило наши знания о влиянии радиационной обстановки в ближнем космосе и длительной невесомости на функциональное состояние живого организма.
На «Космосе-122» экспериментально проверена аппаратура для метеорологических наблюдений. Метеорологические спутники «Космос-144, -156, -184, -206» и некоторые другие вошли в систему «Метеор» и использовались для получения метеорологических данных службой погоды.
При совместном полете спутников «Космос-186» и «Космос-188» 30 октября 1967 г. впервые в мире совершены автоматический поиск, сближение и стыковка на орбите; после расстыковки был продолжен их автономный полет, а затем совершена посадка на территории СССР. 15 апреля 1968 г. автоматическая стыковка на орбите была проведена при полете «Космоса-212» и «Космоса-213»; оба спутника также осуществили посадку на территории СССР.
Весь комплекс радиотехнической аппаратуры, счетно-решающих устройств, автоматических систем и двигательных установок спутников в процессе этих экспериментов работал надежно.
Блестящий эксперимент по автоматической стыковке объектов в космосе открыл перспективы создания больших космических станций, их обслуживания и сборки на орбите мощных космических кораблей для межпланетных полетов.
Для отработки различных модификаций кораблей «Союз» на орбиты спутников Земли в 1966 1974 гг. было выведено 13 беспилотных кораблей серии «Космос».
Запущенный 20 декабря 1968 г. спутник «Космос-261» использован для научного эксперимента по изучению верхней атмосферы Земли и природы полярных сияний. В нем приняли участие научно исследовательские институты
| 96 |
22 ноября 1973 г. после двадцати двух дней полета биоспутник «Космос-605» с находившимися на борту белыми крысами, черепахами, насекомыми, микроорганизмами и грибами совершил посадку на Землю, доставив ценную научную информацию.
Основной целью биологических экспериментов является изучение влияния длительной невесомости на процессы развития организмов. Кроме того, проводились исследования по обеспечению радиационной безопасности экипажей и оборудования при длительных полетах с помощью электростатической защиты.
Экспериментаторы пришли к заключению, что измерения свидетельствуют о высоком «качестве» космического вакуума как изолятора в электростатической защите даже на высотах 200-400 км, несмотря на большое количество заряженных и нейтральных частиц.
Во время полета этого спутника впервые экспериментально подтверждена возможность автономного функционирования электростатической защиты в радиационных поясах Земли. Исследования проводились и на биоспутнике «Космос-690», совершившем 20-суточный полет в 1974 г. С 25 ноября по 15 декабря 1975 г. на возвращаемом биоспутнике «Космос-782» были продолжены исследования влияния факторов космического полета на разнообразные живые организмы, в том числе на 25 крыс. Установленная на борту центрифуга диаметром 66 см позволила изучать влияние искусственной силы тяжести разной величины (от земной до 30% ее значения) на различные организмы, от простейших до черепах. Контрольные группы одновременно находились и в условиях невесомости в космосе, и на Земле.
Длительное воздействие невесомости на биологические объекты находится еще в стадии изучения, и если окажется, что оно неизбежно вызывает необратимые процессы, то искусственная гравитация окажется единственным путем решения проблемы космических полетов человека длительностью более года.
На борту была также установлена радиационно-физическая аппаратура для решения проблемы противорадиационной электростатической защиты космических аппаратов.
| 97 |
 Биологический спутник серии «Космос» |
На спутнике были размещены биологические объекты СССР, ЧССР, США и Франции, а в исследовании экспериментального биологического материала приняли участие также ученые ВНР, ПНР и СРР.
Предстоит длительное, всестороннее изучение сложных процессов, возникающих в организмах в условиях космического полета, и разработка средств защиты. Так, эти исследования по широкой программе были успешно продолжены 322 августа 1977 г. на возвращаемом биоспутнике «Космос-936», на борту которого находились различные биологические объекты, центрифуга, радиационно-физические приборы и научная аппаратура СССР, ЧССР, Франции и США. Максимальная высота полета спутника 419 км.
Более тонкие и комплексные эксперименты были поставлены на биоспутнике «Космос-1129», выведенном на орбиту 25 сентября 1979 г., спускаемый аппарат которого приземлился 14 октября того же года. На подопытных животных 38 белых крысах — изучались, в частности, состояние высших отделов головного мозга в длительном полете, характер перестройки суточной периодики некоторых физиологических процессов, потеря кальция костными тканями живых организмов. В эксперименте «Онтогенез» впервые определялась возможность оплодотворения и развития зародыша у млекопитающих в условиях невесомости. Для этого на борту спутника был установлен блок-виварий, состоящий из двух секций с разнополыми животными. В полете, по команде с Земли, был открыт проход между секциями. После завершения полета предусматривалось получение потомства крыс, прошедшего основные этапы эмбрионального развития в невесомости.
После приземления была обнаружена беременность у всех пяти подопытных самок. Однако эксперимент не был доведен до конца, так как не удалось обеспечить необходимые условия его проведения.
Изучение хода эмбрионального развития в невесомости и его последствий проводилось также путем инкубирования яиц японской перепелки. В эксперименте «Гравитационная преференция» с помощью вращающейся центрифуги были созданы зоны различной силы тяжести, в которых плодовые мушки-дрозофилы — могли свободно выбирать место для жизни и откладывания яиц. Однако предпочтительных зон не оказалось.
На автоматической установке оранжерее для выращивания высших растений из семян — изучались с помощью фотосъемки формирование и динамика роста кукурузы, льна, капусты и других растений в космическом полете. Выяснению влияния невесомости на скорость размножения клеток был посвящен эксперимент с культурой клеток млекопитающих и высших растений. На биоспутнике «Космос-1129», совершившем 18,5суточный полет, были продолжены также работы по оценке радиационной опасности тяжелых ядер галактического космического излучения, изучению электростатической защиты от воздействия заряженных частиц в космическом полете и проведен ряд других исследований.
Эти эксперименты проводились с участием ученых социалистических стран, а также США и Франции.
Успешно завершился пятисуточный полет «Космоса-1514», запущенного 14 декабря 1983 г. по программе «Биоспутник». На Землю вернулись две подопытные обезьяны Абрек и Бион из семейства макак, крысы и рыбы.
| 98 |
На обезьянах изучался механизм адаптации организма к невесомости в самые первые часы и дни полета. Исследовались влияние невесомости на эмбриональное развитие живых организмов, а также динамика роста растительных организмов. На борту этого биоспутника находились беременные крысы. После полета они родили здоровое потомство, от которого получены следующие поколения.
На возвращаемом биоспутнике «Космос-1667», совершившем полет 1017 июля 1985 г. по орбите с наклонением 82,3° и высотой до 297 км, были проведены аналогичные исследования с макаками-резусами Верным и Гордым, а также интересные эксперименты с другими животными, рыбами, насекомыми и растениями.
В создании приборов для биоспутников «Космос-1514, -1667», а также в дополетном и послеполетном обследованиях биологических объектов вновь участвовали вместе с советскими специалистами специалисты Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, Чехословакии, Франции и США.
Приведенные в качестве примеров характеристики некоторых спутников серии «Космос» свидетельствуют о многообразии решаемых с их помощью задач.
Использование искусственных спутников Земли: связных, метеорологических, навигационных (для судов и самолетов), геодезических, геофизических, астрономических, для изучения земных и водных ресурсов, контроля загрязнения биосферы, прогнозирования урожая, наводнений, лесных пожаров, для поисково-спасательных работ и другого назначения — открывает новые широкие возможности в решении народнохозяйственных задач.
По программе «Космос» с 1962 по конец 1986 г. на орбиты выведено 1810 спутников Земли, и запуски их продолжаются.
Две научные станции «Электрон-1» и «Электрон-2», образующие космическую систему, были выведены 30 января 1964 г. одной трехступенчатой ракетой-носителем «Восток» на разные орбиты с апогеем примерно 7 тыс. км и 70 тыс. км соответственно. 11 июля 1964 г. исследование было продолжено на станциях «Электрон-3» и «Электрон-4». Эти системы станций провели комплекс исследований радиационного пояса Земли, магнитосферы и внешних слоев атмосферы Земли, излучения Солнца, далеких галактик и космических лучей.
Связные спутники «Молния1», выводимые с 23 апреля 1965 г. на орбиты с периодом обращения 12ч, с апогеем над северным полушарием около 40 тыс. км и перигеем до 500 км, обеспечивают активную дальнюю ретрансляцию телевизионных передач, а также дальнюю двухстороннюю телеграфную, фототелеграфную и телефонную связь со многими районами страны, в том числе с Крайним Севером, Сибирью, Средней Азией и Дальним Востоком. Эти спутники входят в систему дальней космической радиосвязи и работают совместно с наземными приемными радиостанциями «Орбита», снабженными параболическими антеннами с диаметром зеркала 12 м, обеспечивая через каждый спутник сеансы связи длительностью 8 — 10 ч в течение суток. Система «Орбита» начала действовать 2 ноября 1967 г. Первые наземные станции этой системы были построены в Кемерово, Магадане, Якутске, Южно-Сахалинске, Петропавловске-Камчатском, Воркуте и других городах. К концу 1986 г. работало около 90 станций «Орбита».
«Молния-1» имеет двигательную установку
| 99 |
Четыре таких спутника, у которых плоскости орбит сдвинуты относительно друг друга на 90°, обеспечивают круглосуточную связь.
С помощью телевизионной аппаратуры, установленной на «Молнии-1», с мая 1966 г. передаются изображения Земли с высот 30-40 тыс. км, дающие информацию о глобальном распределении облачности; 7 июня 1967 г. впервые было получено цветное изображение Земли из космоса. Всего запущено до конца 1986 г. 69 спутников «Молния-1», обеспечивающих регулярную связь и телевизионное вещание на территории СССР и ряда других стран.
Для дальнейшего развития систем связи, начиная с 24 ноября 1971 г., на орбиту выводились спутники серии «Молния-2» с бортовой ретрансляционной аппаратурой, обеспечивающей работу системы в сантиметровом диапазоне волн. В течение 1971-1977 гг. на орбиты выведено 17 спутников «Молния-2».
Первый спутник связи «Молния-3» (усовершенствованный, также работающий в сантиметровом диапазоне) был запущен 21 ноября 1974 г., а всего к концу 1986 г. 30 спутников. Кроме использования в системе «Орбита» спутники «Молния-2» и «Молния-3» составили основу системы «Интерспутник».
В 1971 г. НРБ, ВНР, ГДР, Республика Куба, МНР, ПНР, СРР, СССР и ЧССР подписали соглашение о создании Международной системы и организации космической связи «Интерспутник» для обеспечения потребностей стран в телефонной, телеграфной, фототелеграфной, телекодовой связи и обмене телевизионными и радиовещательными программами. Позже к Соглашению присоединились ДРА, СРВ, КНДР, НДРЙ и ЛНДР (Лаос).
До 1979 г. система «Интерспутник» работала через спутники связи типа «Молния», выведенные на высокоэллиптическую орбиту. Для расширения возможностей система перешла на многоствольные геостационарные спутники связи «Стационар-4», обслуживающие регион Атлантического океана, и «Стационар-5», обслуживающие регион Индийского океана.
В системе «Интерспутник» работают наземные станции НРБ, ВНР, СРВ, ГДР, Республики Кубы, МНР, ПНР, СССР, ЧССР, АНДР, ДРА, ЛНДР, НРК и других стран.
Завершается строительство станций в ряде других стран. Число стран — пользователей системы связи «Интерспутник» превышает 20.
Советский Союз взаимодействует и с системой спутниковой связи «Интелсат» с помощью станции, построенной в районе Львова, для связи с США и Канадой. Для руководителей СССР и США созданы каналы прямой связи с помощью спутников «Молния-3» и «Интелсат-4».
Для обеспечения экспериментальных телепередач и дальней радиосвязи 29 июля 1974 г. был запущен на околостационарную орбиту спутник «Молния-1С».
С целью дальнейшего развития системы радиосвязи и телевизионного вещания «Орбита», начиная с 22 декабря 1975 г. по 1979 г., ежегодно осуществлялись запуски на геостационарную орбиту высотой около 36 тыс.
| 100 |
Представителями нового поколения спутников-ретрансляторов являются спутники телевизионного вещания «Экран», первый из которых был запущен 26 октября 1976 г., затем один в 1977 г., по два в 1979 и 1980 гг., один в 1981 г., по два в 1982, 1983, 1984 гг. и по одному в 1985 и 1986 гг. Международный регистрационный индекс «Стационар-Т». Выведенные на геостационарную орбиту в точку экватора 99° восточной долготы спутники снабжены остронаправленными антеннами (фазированная решетка площадью 12 м2) и ретрансляционной аппаратурой большой мощности (передатчик 200 Вт). Они обеспечивают в дециметровом диапазоне волн высококачественный прием цветных программ Центрального телевидения на территории Сибири и Крайнего Севера, в том числе не охваченной ранее сетью станций «Орбита», с помощью приемных устройств коллективного пользования. Вещание со спутников ведется на частотах 702-726 МГц методом частотной модуляции. В качестве генератора энергии на борту используется солнечная полупроводниковая батарея мощностью до 2 кВт, ориентированная на Солнце.
Следующим шагом в развитии космической телефонно-телеграфной системы радиосвязи и телевизионного вещания явилось создание спутников «Горизонт», выведенных 19 декабря 1978 г., 6 июля и 28 декабря 1979 г., а также 14 июня 1980 г. (международный регистрационный индекс «Стационар-4», «Стационар-5») на орбиту, близкую к стационарной. Спутники связи «Горизонт», снабженные усовершенствованной многоствольной бортовой ретрансляционной аппаратурой, обеспечивали в 1980 г. трансляцию более чем в 30 стран телевизионных передач из Советского Союза спортивных состязаний XXII Олимпийских игр.
Каналы спутниковой связи используются также для передачи газетных матриц.
Спутники «Горизонт» значительно увеличили объем информации и зону обслуживания «Интерспутника», обеспечивая связь Советского Союза со всеми населенными континентами земного шара.
В 1982 г. на геостационарную орбиту выведены два усовершенствованных «Горизонта», снабженных кроме шестиствольного приемопередающего устройства дополнительными ретрансляторами, обеспечивающими связь с морскими судами и самолетами. В 1983 и 1984 гг. на
| 101 |
«Горизонт» выводится ракетой-носителем «Протон» с ракетным блоком «Д» в качестве четвертой ступени.
Для работы со спутниками «Горизонт» используются также наземные приемные станции «Москва» с антеннами диаметром лишь около 2,5 м для телевизионного вещания. Станций «Москва» действует свыше 500.
Создание спутниковой системы телевидения «Москва» позволило охватить телевизионным вещанием всю территорию Советского Союза.
Исключительную практическую ценность имеют также метеорологические спутники, служащие для регулярного сбора метеорологической информации, необходимой для оперативной работы службы погоды, для разработки теории общей циркуляции атмосферы и создания надежной методики долгосрочных прогнозов погоды, для международного обмена этой информацией.
К советским метеорологическим спутникам относятся некоторые спутники серии «Космос» и спутники «Метеор». Отработка отдельных устройств для метеорологических спутников проводилась в 1963 1964 гг. на спутниках типа «Космос-23». В 1966 г. был создан и испытан «Космос-122» с комплексом приборов для метеорологических наблюдений. С запуском «Космоса-144» и «Космоса-156» (28 февраля и 27 апреля 1967 г.) начала функционировать метеорологическая система «Метеор». Орбиты этих спутников близки к круговым, с высотой для первых образцов около 600700 км, а для последующих около 900 км и наклонением 81°. В полете спутники непрерывно ориентированы в орбитальной системе координат (продольная ось направлена по вертикали); энергопитание бортовой аппаратуры осуществляется от солнечных батарей, расположенных на двух панелях, плоскости которых ориентируются системой слежения перпендикулярно направлению солнечных лучей. С 26 марта 1969 г. по 1977 г. на орбиты выведено 28 спутников «Метеор».
Параметры орбит метеорологических спутников обеспечивают наблюдения за погодой в каждом из районов с интервалом около 6 ч. Спутники снабжены телевизионной и инфракрасной аппаратурой для регистрации изображений облачного, снежного и ледового покровов на дневной и ночной сторонах Земли; актинометрической аппаратурой для измерения радиации, излучаемой и отражаемой Землей и атмосферой. Два спутника получают за сутки метеоинформацию с половины поверхности земного шара. Метеорологические данные с борта спутника принимаются сетью наземных пунктов, оборудованных средствами регистрации и обработки информации и соединенных прямыми каналами связи с Гидрометцентром СССР. Обработка информации автоматизирована и занимает около 1,5 ч.
Данные, получаемые системой «Метеор», существенно повышают надежность прогнозов погоды, позволяют обнаруживать мощные циклоны и тайфуны в океанах, выбирать оптимальные маршруты для торгового и рыболовного флотов, определять границы ледового покрова в арктических областях, включая Северный морской путь, получать сведения об областях устойчивых осадков и т. п.
С 11 июля 1975 г. производились запуски метеоспутников «Метеор-2». Так, «Метеор-2» с усовершенствованной аппаратурой
| 102 |
Впервые в нашей стране 29 июня 1977 г. на солнечно-синхронную орбиту был выведен спутник «Метеор-Природа», созданный на базе «Метеора-2».
Его задачей было не только поставлять данные для службы погоды, но и собирать информацию, необходимую для исследования природных ресурсов Земли. «Метеор-Природа» был выведен на орбиту с высотой в апогее 685 км и высотой в перигее 602 км, наклонением 98° и начальным периодом обращения 97,5 мин.
Такого рода орбита обеспечивает спутнику важное свойство: на каждом витке подспутниковые районы, находящиеся на некоторой широте, наблюдаются в одно и то же местное время суток. Это означает, что освещенность районов, расположенных на одной и той же широте, характеризуется одним и тем же углом возвышения Солнца над горизонтом, причем этот угол обусловливается соответствующим выбором времени старта, определяющим ориентацию плоскости орбиты относительно направления на Солнце. Возможность выбора оптимальных условий освещенности позволяет повысить производительность и качество работы спутника. Всего выведено на такую орбиту 4 спутника «Метеор-Природа» (1977-1981 гг.).
С 1986 г. на орбиты ИСЗ выводится усовершенствованный спутник — «Метеор-3».
Для исследования корпускулярного и электромагнитного излучений Солнца, потоков солнечной плазмы, магнитных полей, галактических ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-излучений, влияния солнечной активности на межпланетную среду и магнитосферу Земли служат станции серии «Прогноз». В 1972 г. на высокоэллиптическую орбиту спутника Земли (в апогее 200 тыс. км) выведены автоматические станции «Прогноз-1» и «Прогноз-2». Исследования были продолжены в 1973 г. с помощью станции «Прогноз-3». Станция «Прогноз-4», запущенная в 1975 г. (масса 905 кг), вышла на орбиту высотой в апогее 199 000км, в перигее 634 км, наклонением 65° и периодом обращения 95 ч 40 мин. На близкую орбиту была выведена в 1976 г. станция «Прогноз-5» массой 930 кг. Исследовательская аппаратура, установленная на борту этой станции, так же как и на «Прогнозе-6» (1977 г.), была создана в СССР, ЧССР и Франции. На станции «Прогноз-7» (1978 г.) использована научная аппаратура СССР, ВНР, ЧССР, Франции и
| 103 |
 Автоматическая станция «Прогноз-2» |
Разновидностью геофизических и высотных исследовательских ракет являются метеорологические ракеты. Они систематически запускаются в СССР с 1949 г. с целью изучения физических процессов, определяющих структуру, состав и тепловой режим верхней атмосферы, влияния геомагнитных и других возмущений и ионизирующих излучений на ее характеристики. Ракеты типа МР-1 запускаются на высоту до 100 км, а типа МР-12 — до 180 км при массе научной аппаратуры до 50 кг.
В их головной части установлены тепловой и мембранные манометры, термометры сопротивления, болометры, радиотелеметрическая система, аккумуляторные батареи и другое оборудование. На заданной высоте головная часть отделяется от корпуса, после чего они спускаются на парашютах.
Ракеты типа М-100 двухступенчатые, с пороховыми двигателями на обеих ступенях, со стартовой массой 475 кг, высотой подъема 100 км при массе научной аппаратуры 15 кг. Только в 1972 г. было запущено 277 ракет М-100. Двухступенчатая пороховая ракета М130 при стартовой массе 600 кг, диаметре 0,25 м, длине 10 м поднимает головную часть с научной аппаратурой общей массой 80 кг на высоту 130 км. Малые метеорологические ракеты ММР-06 — одноступенчатые, пороховые, имеют стартовую массу 135 кг, высоту подъема 60 км при массе научной аппаратуры 5 кг. Пуски метеорологических ракет проводятся как на территории СССР, так и в других районах (в Арктике, Антарктике, Индии, с гидрографических судов в различных районах Мирового океана).
Вертикальное зондирование производится в СССР и до больших высот. Автоматическая ионосферная лаборатория «Янтарь-1» была запущена на высоту 400 км с помощью геофизической ракеты в октябре 1966 г. для исследования взаимодействия реактивной струи электрического ракетного двигателя (ЭРД) с ионосферной плазмой. Экспериментальный плазменно-ионный ЭРД был включен на высоте 160 км, и в течение дальнейшего полета было проведено 11 циклов его работы. Зарегистрированная скорость реактивной струи достигла 140 км/с. Полученные данные имеют большое значение для решения проблем управляемого полета аппарата с ЭРД в верхней атмосфере, на высотах 100 км и более.
12 октября 1967 г. на высоту 4400 км вертикально выведен космический зонд для изучения верхних слоев атмосферы, ионосферы Земли и околоземного космического пространства, в частности, доз радиации за различными защитами во время полета в поясе радиации. Для получения неискаженных измерений конструкция зонда была выполнена из специальных материалов, а ракета-носитель после вывода зонда на заданную траекторию уведена в сторону на большое расстояние с помощью двигательной установки, что исключило газовыделения в исследуемую среду. Кроме научной аппаратуры на зонде находились, как обычно, радиотелеметрическая система и аппаратура радиоизмерения траектории.
В 1963-1964 гг. были успешно проведены летные испытания автоматических маневрирующих на орбитах спутников Земли — космических станций «Полет-1», «Полет-2». При этих испытаниях производились многократные включения двигателей для стабилизации и осуществления пространственных маневров космических станций путем изменения плоскости
| 104 |
Выдающимся событием в развитии советской науки и техники является создание в 1965 г. мощного ракетно-космического комплекса «Протон». Многоступенчатая ракета-носитель «Протон» обладает в три раза большей грузоподъемностью (свыше 20 т), чем ракета-носитель «Союз». Суммарная максимальная полезная мощность двигательных установок этой ракеты-носителя превышает 60 млн. л. с., т. е. втрое больше, чем у ракеты «Восток». Длина ракеты-носителя 44,3 м, а максимальный поперечный размер 7,4 м.
Рождение ракетнокосмического комплекса «Протон» ознаменовало начало нового этапа в изучении и освоении космического пространства. Открылись новые возможности исследования планет и других небесных тел, образующих нашу Солнечную систему.
Ракетно-космический комплекс «Протон» отличается высокими эксплуатационными и энергетическими характеристиками. Характеристики ракеты, помимо совершенства ее конструкции, определяются установленными на ней двигателями. На ракетеносителе системы «Протон» используются разработанные для этого носителя мощные двигатели, выполненные по самой совершенной схеме, при которой отработанный в турбине газогенераторный газ дожигается в основной камере сгорания при смешении с недостающим компонентом топлива. Это привело к тому, что давление в камере сгорания достигает сотен атмосфер. Значительное давление в системе двигателей и обеспечение высокой степени полноты сгорания, а также реализация равномерного и равновесного истечения продуктов сгорания из сопел с большой степенью расширения позволили создать мощные малогабаритные двигатели с весьма высокими характеристиками.
На первой ступени ракеты-носителя «Протон» установлено шесть однокамерных качающихся двигателей РД-253, работающих на высококипящем самовоспламеняющемся топливе (четырехокись азота и несимметричный диметилгидразин); при давлении в камере сгорания примерно в три раза большем, чем у РД108. Максимальное давление топлива в магистралях двигателя достигает 400 кгс/см2. Тяга двигателя в пустоте составляла 167 тс, а с начала 80-х годов форсирована до 178 тс, при давлении в камере сгорания 160 кгс/см2. Удельный импульс на Земле равен 287 с, а в пустоте — 316 с. Удельная масса сухого двигателя РД-253 составляет лишь 6 кг на тонну тяги, высота его 2,72 м. Этот двигатель, разработанный ГДЛ — ОКБ в 19611965гг., был самым мощным, работающим на высококипящем топливе.
Еще более мощные двигатели этой схемы на том же топливе с давлением в камере 230 кгс/см2 разработки ГДЛ-ОКБ успешно работают
| 105 |
На второй ступени ракеты-носителя «Протон» установлены четыре однокамерных двигателя с тягой по 60 тс, а на третьей ступени один такой же двигатель. Эти двигатели разработаны ОКБ, созданным С. А. Косбергом. На всех ступенях ракеты-носителя используется одно и то же топливо.
 Старт ракеты-носителя «Протон» с космическим аппаратом «Вега-2» |
Блестящее конструктивное решение ракеты в целом, создание совершенных ракетных двигателей, систем управления и стартового комплекса явилось крупным успехом советского ракетостроения.
В 1965-1968 гг. на геоцентрические орбиты были выведены тяжелые станции «Протон-1, -2, -3, -4», оборудованные научной аппаратурой для изучения космических лучей и взаимодействия с веществом частиц высоких и сверхвысоких энергий. Масса каждого из первых трех спутников, запущенных 16 июля, 2 ноября 1965 г. и 6 июля 1966 г. соответственно, с оборудованием, размещенным на последней ступени ракеты-носителя, составляла 12,2 т, а масса комплекса научной аппаратуры 3,5 т. Их орбиты имели высоту перигея 190 км при высоте апогея около 630 км. В состав научной аппаратуры входил ионизационный калориметр для изучения частиц с энергией до 1013 эВ. «Протон-4», запущенный 16 ноября 1968 г., оборудован новым уникальным комплексом научной аппаратуры, позволившим расширить диапазон исследуемых энергий до 1015 эВ. Масса «Протона-4» без последней ступени ракеты-носителя составляла около 17 т, а масса комплекса научной аппаратуры 12,5 т. Орбита «Протона-4» имела высоту перигея 255 км при высоте апогея 495 км.
На спутниках серии «Протон» изучались энергетический спектр и химический состав частиц первичных космических лучей, интенсивность и энергетический спектр гамма-лучей и электронов галактического происхождения.
Ученые получили возможность для проведения новых экспериментов, позволивших глубже проникнуть в тайны тонкой структуры элементарных частиц, природы и происхождения космических лучей.
В качестве разгонной ступени совместно с ракетой-носителем «Протон» для запусков космических аппаратов в 19671976 гг. использовался блок «Д», стартовавший с промежуточной геоцентрической орбиты. Масса заправленного блока «Д» 17,3 т, длина 5,5 м, диаметр 4 м. ЖРД, работавший на кислородно-керосиновом топливе, развивал тягу 8,5 тс при удельном импульсе более 350 с и допускал многократные запуски в полете. После 1976 г. вместо блока «Д» использовался более совершенный блок «ДМ».
Ракета-носитель «Протон» вывела на космические орбиты корабли «Зонд4...8» для облета Луны и возвращения на Землю, автоматические аппараты «Луна-15...-24», «Марс-2...-7», «Венера-9...-16», «Вега-1, -2», долговременные обитаемые орбитальные станции «Салют1...7» и «Мир», автоматические аппараты на геостационарные орбиты.
Этой же ракетой-носителем 23 марта 1983 г. на орбиту был выведен аппарат «Астрон» автоматический спутник массой около 3500 кг, предназначенный для астрофизических исследований. Высота орбиты в апогее 200 000 км и в перигее 2 000 км, наклонение 51,5°, период обращения 98 ч. На борту спутника установлены рентгеновский телескоп-спектрометр и ультрафиолетовый двухзеркальный телескоп длиной около 5 м с главным зеркалом диаметром 0,8 м. В
| 106 |
При этом решена сложная задача наведения и стабилизации положения телескопа при захвате звезды в течение 38-часового сеанса наблюдения в автоматическом режиме с точностью в доли угловой секунды. Орбитальная астрономическая обсерватория «Астрон» снабжена комплексом служебных систем и аппаратурой для передачи информации на Землю.
Уже первый год функционирования «Астрона» обогатил науку важными результатами в изучении нестационарных явлений в звездах, аномалий химического состава некоторых звезд, свойств ультрафиолетового излучения галактик и других проблем.
Исследования звезд, галактик, туманностей и кометы Галлея с помощью аппарата «Астрон» проводились по совместным программам учеными СССР, ГДР, Франции и Италии. Работа «Астрона» продолжается пятый год.