ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ.

Академик Л. И. СЕДОВ.

1 июля 1957 года начался Международный геофизический год, который будет продолжаться до конца 1958 года. Это — большое событие в науке о Земле и земной атмосфере. За полтора года во многих странах мира намечено выполнить огромный комплекс разносторонних исследований нашей планеты.

Крупным и, может быть, даже центральным событием геофизического года, связанным с новым этапом в развитии техники и науки о летательных аппаратах, будет запуск искусственных спутников Земли. Официальные заявления о запуске спутников сделаны в двух странах — в Советском Союзе и США.

Еще два года назад проблема космических полетов и создания искусственных спутников Земли представлялась в значительной степени фантастической. И только специалисты на основании расчетов и опыта использования реактивной техники готовили проекты ракет, которые могут летать на высоте в несколько сот километров с огромными скоростями, необходимыми для того, чтобы осуществить запуск искусственного спутника Земли.

Осуществление этих проектов встречает очень серьезные технические трудности. Тем не менее с помощью составных ракет в настоящее время вполне возможно достичь требуемых высот и скоростей.

Составная ракета представляет собой в сущности систему ракет, действующих последовательно. Например, трехступенчатая ракета скомбинирована из трех ракет, которые движутся вначале совместно. На старте вводится в действие первая, основная ракета. Затем, выполнив свою задачу, она отделяется, и в этот момент включается вторая ракета. После того как она выполнит свою функцию, она тоже отделяется, и тогда вступает в действие последняя, третья ракета. В результате становится возможным забросить на необходимую высоту с необходимой большой скоростью специальное тело — спутник Земли, начиненный сложной аппаратурой для научных исследований и для связи с Землей.

Следует иметь в виду, что при решении этой задачи возникают большие трудности, связанные с точностью и надежностью аппаратуры. Достаточно сказать, что при скорости порядка 8 тысяч метров в секунду ошибка в получении величины скорости до нескольких десятков метров в секунду или ошибка по углу наклона, то есть по нужному направлению движения ракеты к горизонту, в один — два градуса может привести в другом месте орбиты к снижению высоты по сравнению с расчетной более чем на 100 километров. При неправильных величине или направлении скорости спутник Земли может не выйти на требуемую орбиту, попасть в более плотную атмосферу и сгореть там, как метеор.

Необходимо разрешить ряд сложнейших задач, связанных с проведением исследовательских работ на спутнике, передачей результатов измерений на Землю и поддержанием постоянной радиосвязи со спутником. Малые габариты и малый вес всех приборов и аппаратов — основная характерная особенность постановки этих опытов.

Задача снижения веса конструкции и оборудования — одна из важнейших в авиации. В авиации в этом направлении имеются большие достижения. Там создана так называемая «культура веса», которая оказывает свое благотворное влияние на другие области техники. Однако для космических ракет и для искусственного спутника проблема веса имеет особую остроту и ставится заново. Каждый килограмм веса спутника требует несколько сотен килограммов веса различных вспомогательных конструкций, веса горючего и окислителя.

Для создания космических ракет требуются кардинально новые технические решения, основанные на использовании последних достижений науки и техники с применением полупроводников в радиотехнике, в телеаппаратуре и в точной автоматике. Необходима специальная автоматизированная аппаратура для исследовательских работ. В частности, нужны специальные счетчики Гейгера для изучения свойств космических лучей, счетчики фотонов для восприятия ультрафиолетового излучения Солнца. Особая аппаратура требуется для исследования магнитного поля Земли. Нужны датчики температуры и давления внутри спутника и многие другие приборы.

Чтобы иметь возможность поддерживать длительную радиосвязь со спутником и обеспечивать работу его приборов, на нем должен быть аккумулирован значительный запас энергии. Отсюда возникает необходимость создания легких источников энергии большой емкости.

Для последующего развития техники космических полетов проблема новых источников энергии очень важна. В этой области необходимо продолжать вести многочисленные исследовательские работы.

Большое значение приобретают также работы по наблюдению спутника. Он будет делать по своей неподвижной в пространстве траектории полный оборот приблизительно за 1½ часа. Благодаря вращению Земли появится возможность наблюдать его движение с самых разнообразных точек земной поверхности.

Длительное существование спутников, по-видимому, возможно только на высотах свыше двухсот километров. Более плотные слои воздуха на высотах в 80–150 километров могут быстро затормозить движение тела. Однако этот промежуток высот также представляет большой интерес для научных исследований.

В настоящее время уже имеются проекты летательных аппаратов для этих высот. Это так называемые саттеллоиды, которые представляют собой промежуточное звено между обычной ракетой и спутником. В отличие от спутника, который после запуска (если не учитывать сопротивления атмосферы) всецело движется по законам небесной механики без дополнительной тяги, саттеллоид необходимо снабжать двигателем, тяга которого будет регулировать подъем или снижение аппарата. Расчеты показывают, что для поддержания движения саттеллоида на высотах примерно ста километров требуется небольшой запас горючего.

Первые спутники, потеряв часть скорости от сопротивления воздуха при движении по орбите, упадут в плотные слои воздуха, где и сгорят из-за аэродинамического нагрева. Ввиду этого мы в настоящее время можем рассчитывать получить со спутника только ту информацию, которую можно передать, пользуясь радиосвязью. Это значительно ограничивает полноту сведений. Сейчас ученые делают попытки решить проблему возвращения спутника с его орбиты на Землю. Этот вопрос становится уже фундаментальным при любом проектировании полета человека на спутнике и вообще при будущих космических полетах с экипажем.

Вероятность столкновения спутника с метеорами, размеры которых опасны, мала. Однако есть еще опасность воздействия космических лучей на живые организмы при долгом пребывании их над земной атмосферой и в межпланетном пространстве. Толстый слой воздуха в атмосфере надежно предохраняет нас от их вредного влияния.

В программах работ ближайшего будущего должно быть уделено много внимания проблеме изучения действия космических лучей на живые организмы в условиях космических полетов. Наряду с этим необходимо углубить ряд данных авиационной медицины о воздействии на человека условий запуска и условий длительного полета в космических ракетах. В частности, нужно иметь в виду, что на спутнике все предметы будут невесомыми. В настоящее время предложены проекты искусственных спутников, в которых тяжесть создается искусственно.

В последние годы интенсивно проводились исследования верхних слоев атмосферы при помощи ракет, в частности ракет с собаками, которые благополучно спускались на Землю с помощью парашютов. Недостаток таких исследований заключается в кратковременности пребывания ракет на больших высотах.

Решение проблемы создания искусственного спутника Земли, как автоматической лаборатории длительного действия, явится первым этапом в осуществлении межпланетных полетов.

Великий русский ученый К. Э. Циолковский еще в одной из своих ранних работ «Исследование мировых пространств реактивными приборами» обрисовал широкие возможности ракет и их особое значение для выхода человека за пределы атмосферы. Однако применение ракет в этих целях требовало такого высокого развития техники, которого еще не было в тот период.

Многие научные работы в настоящее время посвящены более отдаленным проектам исследований в околосолнечном пространстве. Оцениваются возможности полета корабля с экипажем. Рассчитываются наиболее выгодные траектории для полета с посадкой на Луне, полета на Марс и другие планеты. Такого рода оценки полезны уже в настоящее время.

Например, расчеты показывают, что для полета к Луне с посадкой и возвращением на Землю при современном состоянии ракетной техники потребовалось бы отправить с Земли ракетный поезд весом в несколько миллионов тонн. Фантастичность создания такого поезда привела к идее организации промежуточной станции на искусственном спутнике Земли. Полет с такой промежуточной станции с возвращением на нее потребует уже более приемлемого стартового веса ракетного поезда.

После освоения при помощи спутников верхних слоев атмосферы станет возможным в дальнейшем полет к Луне.

Отметим особо проекты облета Луны без посадки на нее. Они более реальны и, очевидно, могут быть осуществлены в ближайшие годы. В связи с этим исследования оптимальных траекторий такого полета, которые проводятся у нас в Советском Союзе и за рубежом, приобретают уже практическое значение.

Развитие науки и техники в сочетании с мощью нашей индустрии является залогом успеха в осуществлении давнишней мечты человечества — исследований межпланетного пространства.

(Газета «Правда» от 12 июня 1957 г.).