| ДЕСЯТЬ ЛЕТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СОЕДИНЕННЫХ ШТАТАХ АМЕРИКИ В. X. Пиккеринг (США) |
4 октября 1957 г., когда, возвещая о наступлении космического века, начал свой полет первый искусственный спутник Земли, стало ясно, что наука и техника способны покорить космическое пространство так же, как радиосвязь победила время. Сама Земля перестала быть необъятно большой территорией, а просто является одной из маленьких планет, бесконечно вращающихся вокруг Солнца. Мы — своего рода пассажиры космического корабля, движущегося по орбите вокруг Солнца. Нас окружает чуждое нам околосолнечное пространство, в котором развиваются порождаемые Солнцем радиационные бури. На Земле нас защищают от них геомагнитное поле и атмосфера. Мы начинаем постигать тайны окружающего нас космического пространства и, посылая научную аппаратуру все дальше и дальше в космос, начинаем исследовать Солнечную систему. Прошло 10 лет. Что же мы узнали нового? Что нам удалось сделать?
Выполнение космической программы Соединенных Штатов Америки началось 31 января 1958 г. запуском спутника «Эксплорер-1». С того времени в США идет широкое наступление на космос. Для получения научной информации и достижения различных технических целей на орбиту вокруг Земли запускались различные спутники. Были выведены космические аппараты на орбиты, пролегающие между Луной и Землей, для сбора информации об окололунном окружении. Научная аппаратура посылалась к Луне, а также к Марсу и Венере для получения ряда необходимых данных об этих небесных телах; наконец, для изучения возможностей работы человека в космосе на орбиту вокруг Земли был выведен пилотируемый космический корабль.
По сравнению с 1958 г. резко возросла мощность ракет. Первый спутник «Эксплорер» был запущен при помощи многоступенчатой ракеты, созданной на основе ракеты «Редстоун». Эта ракета вывела на низкую околоземную орбиту полезный груз весом 14 кг, 9 лет спустя ракета «Сатурн» вывела на околоземную орбиту полезный груз весом уже 26,5 т, а вскоре ракета «Сатурн-5» выведет на орбиту полезный груз весом более 100 т1. Многоступенчатые ракеты, способные развивать высокие скорости, доставили полезный груз значительного веса к Луне и планетам. Например, в 1966 г. «Сервейер», весивший 270 кг, совершил мягкую посадку на поверхность Луны.
1Доклад был прочитан в сентябре 1967 г., первый запуск ракеты «Сатурн-5» состоялся 9 ноября 1967 г.— Ред.
На протяжении этих 10 лет существенно возросла точность выведения. В 1958 г. космические аппараты, выводимые на орбиту вокруг Земли, запускались часто с ошибкой в несколько десятков километров. К 1966 г. точность выведения космических аппаратов на заданную орбиту была уже столь высока, что оказалось возможным выполнить стыковку с ракетой-мишенью по программе «Джемини», а космический корабль, запущенный к Луне, смог совершить посадку с отклонением от намеченной точки всего на 5 км.
За истекшие 10 лет усовершенствована и связь с космическими аппаратами. Первоначально она лимитировалась малой скоростью передачи научных данных, а в 1965 г. уже оказалось возможным передать по телевизионным каналам на Землю фотографии планеты Марс при помощи обычных коммерческих телевизионных линий связи. Космический аппарат «Маринер» находился вблизи Марса и передавал полученные фотографии на Землю, на расстояния, превышающие 200 млн. км.
В области космических полетов человека была продемонстрирована его способность работать в условиях невесомости в течение двух недель. Способность человека работать вне космического корабля была доказана в 1965 г., а в следующем году было продемонстрировано маневрирование космических кораблей и осуществлена стыковка с ракетой-мишенью.
Рассматривая вопрос о использовании космоса, следует отметить, что уже несколько лет применяются спутники связи, навигационные и метеорологические спутники. Первый спутник связи был выведен на стационарную орбиту в 1963 г. Телевизионные передачи через океан стали реальностью. Первый метеорологический спутник был запущен в 1960 г. Этот спутник серии «Тирос» передал примерно 23 тыс. фотографий облачного покрова над большими областями земной поверхности.
Решение Соединенными Штатами Америки разнообразных задач исследования космоса, начиная с запусков спутников Земли до запусков дальних космических зондов, дало много новой научной информации и значительно способствовало техническому прогрессу. Спутники Земли позволили по-новому понять околоземное пространство. При помощи первого спутника серии «Эксплорер» по существу были открыты радиационные пояса, названные в США по имени экспериментатора д-ра Джеймса А. Ван Аллена из государственного университета Айовы. Радиационные пояса оказались новым неожиданным явлением; в ходе их исследования было более глубоко изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем.
Дальние космические зонды помогли нам изучить природу солнечного ветра и солнечных бурь.
Космический аппарат, запущенный на Луну, передал снимки ее поверхности, сделанные с расстояний примерно от 2500 км до совсем небольших, непосредственно у поверхности Луны. Космический аппарат, двигавшийся по орбите вокруг Луны, сделал снимки почти всей поверхности Луны с разрешающей способностью, значительно превосходящей ту, которая могла быть достигнута с земной поверхности. Спутники Луны сфотографировали обратную ее сторону столь же детально, как и видимую. Эти фотографии позволили по-новому взглянуть на природу физических процессов, происходящих на Луне. Снимки, выполненные с близкого расстояния космическими аппаратами «Рейнджер» и «Сервейер», дали возможность сделать первые шаги к пониманию природы лунной поверхности.
В результате запусков автоматических аппаратов к планетам Венера и Марс добыта информация, которую можно было получить только путем выведения аппаратуры в окрестности этих планет. Возможно, наиболее показательная новая информация была получена в результате фотографирования Марса в 1965 г., когда оказалось, что поверхность планеты покрыта кратерами, по виду очень похожими на кратеры Луны.
Аппараты, широко запускаемые в космическое пространство, дали дополнительную информацию о геометрии как Земли, так и всей Солнечной системы. Например, небольшие отклонения в форме Земли и возмущения в ее гравитационном поле стали лучше известны теперь, когда появилась возможность непосредственно наблюдать орбиты близких спутников Земли. Запуски в глубины космоса дали более точную информацию о массе, форме и орбите Луны. Масса планеты Венера была точно определена по траектории космического аппарата «Маринер» в 1962 г., а масса Марса уточнена при помощи другого «Маринера» в 1965 г. Аналогично были существенно уточнены по данным прослеживания астрономическая единица, которая является основным масштабом измерения в пределах Солнечной системы, и эфемериды Марса и Венеры.
В области техники самым большим вкладом в осуществление программы космических исследований является проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных технических систем. Автоматические космические аппараты, такие, например, как «Сервейер», летящий к Луне, или «Маринер», посылаемый к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли и действующими в условиях, не позволяющих после запуска производить никакой регулировки, кроме той, которая может быть выполнена при помощи радиокоманд. Необходимость разработки надежных сложных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Подобные системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях.
Требования космической программы обусловили не только развитие анализа сложных систем, но и способность конструировать комплексные автоматические устройства при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и окружающими условиями космического пространства, что привело к рождению совершенно новой отрасли техники — микроэлектроники и созданию новых легких электронных систем.
Новые методы компоновки электронной аппаратуры, миниатюризации габаритов, веса и потребления энергии этой аппаратурой были развиты для ее использований в космосе. Эта техника найдет применение и во многих других областях экономики.
Остановимся, наконец, на вопросе о вкладе космической техники в способы связи. Потребность в связи на больших расстояниях, как и в дистанционном управлении, привела к развитию высококачественных и высокоточных систем связи, а они в свою очередь способствовали развитию технических методов прослеживания и измерения движения космических аппаратов на межпланетных расстояниях, открыв новые области техники связи.
10 лет для истории науки или истории народа — сравнительно короткий период, и достижения в исследовании космоса за столь короткий срок поистине удивительны. Если представить себе будущее, то становится очевидно, что космическая практика, наука о космосе и космическая техника только еще начали развиваться.
В настоящее время Соединенные Штаты приступили к интенсивному выполнению новых проектов, разработанных для расширения наших знаний о Вселенной и использования новой техники во многих практических областях. В феврале 1967 г. Научный консультативный комитет президента представил доклад по космической программе «Пост Аполло», содержащей три основных научных вопроса, на которые могут дать ответ космические исследования. Эти вопросы могут быть сформулированы следующим образом:
Есть ли жизнь во Вселенной?
Каковы происхождение и история Вселенной?
Каковы происхождение и история Солнечной системы?
Цель космической программы Соединенных Штатов — получить ответы на эти вопросы.
Первый и самый важный вопрос касается установления наличия или отсутствия жизни где-либо во Вселенной. С точки зрения экспериментатора, изучающего космос, это означает: существует ли жизнь где-нибудь еще в пределах нашей Солнечной системы? Для ответа на этот вопрос необходимо не только запустить космический аппарат к соответствующей планете, но также осуществить его посадку и выполнить эксперименты по обнаружению жизни на ее поверхности. По проекту, известному под названием «Воиджер», предполагается провести до 1980 г. такие эксперименты на поверхности Марса. «Воиджер» будет автоматическим космическим аппаратом. Его запустят при помощи ракеты «Сатурн-5». Он будет использован для исследования не только Марса, но и других планет.
Что касается происхождения и истории Вселенной, космической программой предусмотрены исследования Вселенной при помощи аппаратуры, запускаемой за пределы атмосферы. В настоящее время разрабатывается целый ряд проектов создания орбитальных астрономических обсерваторий. На них предусмотрено установить телескопы, обслуживаемые человеком или работающие без него, для получения уникальных данных по излучениям звезд в тех областях спектра, которые пока недоступны для нас, так как поглощаются атмосферой. Крупные астрономические приборы, возможности которых на Земле ограничены дифракцией, по-видимому, смогут работать, двигаясь по орбите. Предполагается, что это позволит обнаружить другие звезды с планетными системами, подобными нашей.
Будут продолжены исследования для раскрытия тайн Солнечной системы по программе «Аполлон». Предусматривается запуск человека для проведения исследований на Луне, а также изучение ее посредством таких автоматических аппаратов, как «Сервейер», «Орбитер», «Маринер», «Пионер» и «Воиджер». В ходе осуществления программы «Аполлон» будет исследоваться поверхность Луны, образцы лунного грунта намечено доставить на Землю для их детального изучения. Открытия, сделанные в ходе осуществления программы «Аполлон», а также результаты, которые будут получены при запуске аппаратов «Сервейер» и «Орбитер», дадут ученым достаточно данных для лучшего понимания процессов эволюции Луны, которые, вполне возможно, явятся ключом для понимания происхождения Солнечной системы.
Изучение планет будет производиться сначала при помощи автоматических аппаратов «Маринер», предназначенных для выполнения предварительных научных исследований, и аппарата «Воиджер», который должен обеспечить доставку и мягкую посадку на планеты научной аппаратуры. Эти два типа автоматических космических аппаратов предоставят достаточную информацию, чтобы определить, будет ли необходимо или хотя бы желательно направить человека на другие планеты. Более совершенные автоматические приборы смогут ответить на этот вопрос.
Для полного изучения Солнечной системы необходимо исследовать не только Марс или Венеру, но также и другие планеты; изучаются возможности запусков космических летательных аппаратов к Юпитеру, Меркурию, Сатурну и Урану.
Что касается практического применения спутников, то они очень широко используются сейчас для международной связи, где оказались и надежны и выгодны. Мы надеемся, что в будущем спутники будут использованы для радиопередач прямо на домашние приемники.
Метеорологические спутники «Тирос» и «Нимбус» доставили огромное количество данных о различных процессах, происходящих в атмосфере. Оказалось, что эти данные представляют большой интерес для метеорологов. В будущем будут созданы более совершенные метеорологические спутники, которые дадут в распоряжение метеорологов еще более широкий перечень данных. Можно будет лучше понять метеорологические процессы и повысить точность прогноза погоды.
Рассматриваются и другие возможности использования спутников. Например, при помощи спутников можно обследовать большие территории Земли для оценки ее ресурсов и океаны для лучшего выявления и понимания течений в них, перемешивания вод, а также для совершенствования понимания природы геологических образований и других процессов, происходящих здесь на Земле. Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования методов, применяемых при исследованиях космоса.
В заключение разрешите мне сказать, что, как бы ни были замечательны свершения последних 10 лет, они представляют собой только начало. Соединенные Штаты продолжают исследования космического пространства и будут развивать как технические средства, так и теоретическое осмысление проблем использования космического пространства для развития науки и других полезных целей. Последние 10 лет были яркими и волнующими, но будущее будет еще ярче.