ю. новокшонов
ю, и, новокшонов
РАКЕТЫ
В КОСМОСЕ
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ СССР
МОСКВА —1967
6Т5.2
Н74
УДК 629.19 (023)
Новокшонов Ю. И
Н74 Ракеты в космосе. М., Военное издатель-
ство, 1967.
80 с. (Б-ка научно-популярной литературы). 20 000 экз.>
11 к.
В предлагаемой читателю брошюре в популярной форме из-
ложены взгляды зарубежных специалистов на возможное исполь-
зование ракет и спутников в околоземном космическом простран-
стве; описаны экспериментальные и действующие системы беспи-
лотных спутников (связные, навигационные, разведывательные);
изложены в доступной форме основные принципы и средства пере-
хвата, встречи, уничтожения маневрирующих и неманеврирующих
космических аппаратов. Последний раздел посвящен проблеме
«человек в космосе». В брошюре рассмотрена также возможность
применения пилотируемых космических аппаратов в военных
целях.
Брошюра предназначена для воинов Советской Армии и Флота,
советской молодежи, а также читателей, интересующихся вопро-
сами развития космонавтики.
2-6-5
169-66
6Т5.2
ВВЕДЕНИЕ
Еще не так давно сама постановка проблемы исполы.
зования космоса для нужд человека могла показаться
фантастической. Однако уже сегодня американские стра-
теги утверждают, что космическое пространство может
быть широко использовано не только в мирных, но и в
военных целях.
Известно, что большинство научных открытий и изо-
бретений может быть использовано как в мирных, так
и в военных целях. Например, изобретение двигателя
внутреннего сгорания в свое время дало мощный толчок
развитию сухопутной военной техники. Появление пер-
вых летательных аппаратов положило начало развитию
военной авиации. Искусственное расщепление атома
привело, в частности, к трагедии Хиросимы...
И новейшие достижения человечества на тернистом
пути познания не избегают подобной участи. Например,
квантово-механические генераторы оптического диапазо-
на (лазеры), которые интенсивно разрабатываются и усо-
вершенствуются в настоящее время, могут произвести
переворот в технике, решить проблему сверхдальней свя-
зи в космическом пространстве, ускорить освоение чело-
веком космоса. Однако эти же лазеры могут быть при-
менены и для уничтожения ракет, самолетов и спутни-
ков, для военной разведки.
Известно, что единственным средством проникновения
в космос является ракета. Однако, может быть, не все
знают, что первые пороховые ракеты еще за много лет
до нашей эры использовались главным образом в воен-
ных целях.
1*
3
В начале XIX в. ракеты вновь приковали к себе вни-
мание военных специалистов. Появились работы русских
военных инженеров А. Д. Засядко (1779—1837),
К. И. Константинова (1817—1871), англичанина В. Кон-
грева.
В конце XIX — начале XX в. делаются первые попыт-
ки обосновать возможность применения ракеты для кос-
мических полетов. Первое инженерное решение идеи
космического полета осуществил русский механик-само-
учка Николай Кибальчич (1854—1881). И лишь в
1891 г., спустя десятилетие после казни Кибальчича, не-
мецкий инженер Герман Гансвиндт опубликовал описа-
ние проекта ракетного космического корабля.
Впервые теоретически разработал и решил проблему
космического полета великий русский ученый Констан-
тин Эдуардович Циолковский (1857—1935), который не
только обосновал возможность применения ракеты с
жидким топливом для выхода человека в космические
просторы, но и описал конструкцию ракеты, дал ее рас-
чет. Циолковский провел ряд важных исследований в
области космонавтики, аэродинамики и ракетной техники.
Развитие идеи Циолковского стало в тридцатых го-
дах нашего века великим смыслом деятельности целой
плеяды энергичных и талантливых исследователей:
Ф. А. Цандера и 10. В. Кондратюка в СССР; Оберта,
Винглера и Гомана в Германии; Годдарда в США; Зан-
дера и Нордунга в Австрии.
В 1930—1932 гг. советский инженер Фридрих Артуро-
вич Цандер построил и испытал жидкостные ракетные
двигатели. В 1933 г. была запущена первая советская
ракета на жидком топливе.
Вторая мировая война. Положено начало примене-
нию ракетного оружия в боевых условиях. Советское ра-
кетное оружие с честью выдержало испытания на полях
сражений. В 1944 г., на заключительном этапе войны,
Германии удается наладить производство ракетного
оружия. Это была баллистическая ракета ФАУ-2, кото-
рую немцы применили в самом конце войны против
Англии (дальность полета 300 км, максимальная высота
полета 190 км).
Интересно отметить, что ракетные исследования в
США в послевоенный период начались с тщательного
изучения немецкой ракеты ФАУ-2.
4
Рис. 1. К. Э. Циолковский
В Советских Вооруженных Силах в послевоенный пе-
риод произошли качественные изменения: создан новый
вид Вооруженных Сил — Ракетные войска стратегиче-
ского назначения. Ракетно-ядерным оружием у нас ос-
нащены все виды Вооруженных Сил.
4 октября 1957 г. — в год столетнего юбилея
К. Э. Циолковского — из космоса послышалось ставшее
вскоре знаменитым «бип-бип». Запуск первого советско-
го искусственного спутника по праву считается началом
космической эры. В последующее время в СССР, а за-
тем и в США было запущено несколько сотен искусст-
венных спутников в целях дальнейшего изучения косми-
ческого пространства.
Особый интерес у исследователей вызывают Луна и
околоземной космос. С борта советских космических ра-
кет на Землю передается большое количество научной
информации о природе Луны и космическом пространст-
ве. В частности, было установлено отсутствие вблизи
Луны заметного магнитного поля и радиационных поя-
5
сов. Советские космические ракеты совершают облет Лу-
ны, фотографируют ее, передают на Землю лунные пей-
зажи.
В 1959—1961 гг. в СССР на кораблях-спутниках от-
рабатываются космические системы жизнеобеспечения,
ориентации и возврата спутника на Землю. В результате
исследований были созданы условия для космического
полета человека и успешного возвращения его на Землю.
Наконец, наступило вошедшее в историю утро 12 ап-
реля 1961 г. Советский летчик-космонавт майор Юрий
Алексеевич Гагарин стартует в космос на корабле «Вос-
ток», облетает землю на высоте около 300 км и благо-
получно приземляется. Этот старт положил начало про-
никновению человека в космическое пространство.
Полетом Ю. А. Гагарина начинаются исследования
космоса с помощью одноместных пилотируемых аппара-
тов. Доказано, что в состоянии невесомости можно жить
и плодотворно работать. В групповом космическом по-
лете осуществлена радиосвязь «космос — космос». По-
ставлена серия астробиологических экспериментов, оп-
робованы ручные системы ориентации и стабилизации,
доведена до совершенства система возвращения... Не
перечислить всего, что сделано за эти несколько лет
после полета Юрия Гагарина. Идет упорная и мужест-
венная разведка нового поля деятельности человека.
Всем известны имена наших героев-космонавтов:
Г. С. Титова, А. Г. Николаева, П. Р. Поповича, В. Ф. Бы-
ковского, В. В. Николаевой-Терешковой, совершивших
беспримерный подвиг. Это лишь первые ласточки...
Параллельно космос исследуется и с помощью беспи-
лотных средств. Отметим чрезвычайно важный космиче-
ский эксперимент, связанный с запуском в 1963 г. совет-
ского маневрирующего космического аппарата «Полет-1».
Будущее в космосе принадлежит именно маневрирую-
щим космическим аппаратам.
В середине октября 1964 г. суточным полетом
В. М. Комарова, К. П. Феоктистова и Б. Б. Егорова на-
чинается новый этап исследования космоса с помощью
многоместных космических кораблей. И ракета, вывед-
шая корабль на орбиту, и сам корабль, и его оборудова-
ние значительно отличались от всего того, с чем совет-
ским космонавтам приходилось иметь дело до сих пор.
6
Коллектив советских людей по ту сторону атмосферы —
это грандиозно!
Человек вышел в космическое пространство, покинув
борт корабля «Восход-2», и пробыл один на один с космо-
сом двадцать минут. Первым космическим «пешеходом»
стал подполковник Алексей Архипович Леонов.
Одним из важнейших результатов советской полити-
ки мирного использования космического пространства
явилось подписание Московского договора о запрещении
испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом
пространстве и под водой. Между СССР и США заклю-
чены также соглашения о мирном изучении и освоении
космоса и о запрещении вывода ядерного оружия на
космические трассы.
РАКЕТА УХОДИТ В КОСМОС
Старт Земля— Точно в назначенное время главный
Космос оператор нажимает пусковую кнопку.
На наблюдательном пункте все приникли к иллюминато-
рам. Вначале слышится чуть глуховатый шум, который
быстро нарастает, а затем переходит в пронзительный,
свистящий грохот. Ракета, стоящая на стартовом столе,
окутывается белым дымом. Чуть покачнувшись, она на
мгновение замирает, уже не связанная с Землей, а затем
медленно выходит из облака окутавших ее газов.
Через несколько секунд в небе виден лишь стремительно
удаляющийся огонек. Вот и он исчез. Наблюдатели пе-
реходят к большому экрану локатора.
Чтобы поднять с земли ,камень, нужно приложить к
нему силу, превышающую его вес. Ракета не оторвется
от стартового стола, если тяга двигателей не превысит
ее вес.
Двигатель должен сообщить ракете значительную
скорость. Поэтому тяга даже на старте, когда вес ракеты
максимален, значительно превышает ее вес. Например,
американская ракета «Титан-2» весит 150 т, а тяга ее
на старте равна 195 г(. «Излишек» в 45 т идет на разгон
ракеты.
Запуски ракет производятся обычно с открытых стар-
товых позиций. Однако с военной точки зрения уязви-
мость открытых стартовых позиций очевидна. Ведь со-
временные стартовые комплексы, занимающие десятки
гектаров, представляют собой достаточно крупные цели
даже для межконтинентальных баллистических ракет.
8
Вполне естественно поэтому стремление спрятать старто-
вые позиции под землю или под воду.
Предполагается запускать ракеты из подземных же-
лезобетонных шахт. Под землей разместятся и вспомога-
тельные службы: жилища и рабочие места обслуживаю-
щего персонала, центры управления запуском и т. д.
Рис. 2. Ракеты под землей
Как сообщает иностранная печать, в настоящее вре-
мя рассматриваются также проекты долговременного
хранения ракет глубоко под водой, даже на дне океана.
Таковы, например, «дремлющие», или капсулированные,
ракеты, хранящиеся на дне океана в специальных капсу-
лах. По сигналу с земли капсула всплывает, ее створки
раскрываются, и из нее стартует ракета.
Американскими специалистами подготавливается
также проект подводной базы «Черепаха», способной
медленно перемещаться на большие расстояния. Экипаж
базы будет небольшим.
Стартовая установка должна быть мобильной, перио-
дически менять свое местоположение. На Западе много
•говорят и пишут о проектах и уже действующих образ-
цах всякого рода плавучих платформ для запуска ракет,
специальных самолетах-ракетоносцах, ракетных подвод-
ных лодках.
Место старта ракеты может быть вынесено и в кос-
мос, хотя при существующем уровне техники это счи-
тается нецелесообразным. Например, для старта ракет
могут служить большие космические платформы весом в
9
десятки тонн, обращающиеся по высоким орбитам и име-
ющие средства обороны. Предполагается, что платформы
будут собирать по частям на низкой околоземной орбите
и затем переводить на более высокую орбиту.
Более вероятна, впрочем, система большого числа
спутников — стартовых площадок весом в несколько тонн,
обращающихся по низким околоземным орбитам.
Низкая орбита облегчает наведение запускаемой ра-
кеты и благодаря огромной скорости спутника обеспечи-
вает её быстрое прибытие в район цели.
В случае если будет получено сообщение о начале
военных действий, ракета со спутника может быть за-
пущена через 15—20 мин (время прибытия спутника в
район цели). Однако следует иметь в виду, что для эф-
фективного поражения территории противника нужно
громадное количество спутников — стартовых площадок
(ориентировочно до 100 000 шт.).
Часто можно видеть, как ребенок, при-
Сердце ракеты жав к губам розовый или синий рези-
новый мешочек, пыжится от натуги,
стараясь надуть шарик. Шарик постепенно увеличивает-
ся, и малыш, скосив глаза, удовлетворенно следит за
ним. Затем обычно следует неосторожное движение —
шар вырывается из рук малыша и, быстро уменьшаясь
в размерах, отлетает далеко в сторону. Воздух, с боль-
шой скоростью выходящий из отверстия, создает силу,
заставляющую оболочку двигаться с заметным ускоре-
нием.
Аналогично создается и тяга в ракетном двигателе.
Сгорающее в камере сгорания двигателя топливо обра-
зует газы. Камера сгорания — сердце ракеты — с одного
конца открыта, и газы, вырываясь из отверстия (сопла),
создают тягу.
Еще в начале нашего века Константином Эдуардови-
чем Циолковским было теоретически доказано, что, чем
больше газов вырывается из ракетного сопла в секунду
и чем больше скорость, с которой они выходят, тем боль-
ше тяга.
Количество и скорость истечения газов зависят не
только от конструкции и размеров двигателя, но и от
вида сжигаемого топлива. За короткую историю разви-
тия ракетных двигателей в качестве топлива были испро-
бованы почти все горючие вещества. Только одна немец-
10
топ-
энергии.
Почему
кая фирма BMW во время второй мировой войны испы-
тала более 6000 веществ.
Оказалось, что тяга двигателя данного веса прин-
ципиально ограничена температурой сгорания
лива.
Для выведения на орбиты тяжелых аппаратов остает-
ся единственное средство — увеличение числа ракетных
ступеней. Этот путь в свое время также был указан
К. Э. Циолковским. Многоступенчатость дает возмож-
ность отбрасывать ступень за ступенью после исполь-
зования ими топлива. Вес оставшейся части ракеты
уменьшается не только за счет сгоревшего топлива, но
и за счет веса отбрасываемых ступеней. Чем меньше вес
оставшейся части, тем легче можно разогнать ракету до
нужной скорости.
А как же быть с проектом межпланетного путешест-
вия? Ведь для его осуществления потребуются очень
большие и тяжелые космические корабли и, следователь-
но, придется затратить огромное количество топлива!
Вспомним, однако, что химическая реакция горения
является далеко не единственным источником
Например, сейчас уже для получения энергии широко
используются реакции распада атомных ядер. ~
бы не попытаться использовать этот могучий источник
энергии для полета в космос?
У космической ракеты недалекого бу-
РаКедвигателемМНЫМ дУщего будут компактные мощные
двигатели, которые смогут работать
длительное время. Современные ракетные двигатели, ра-
ботающие на химическом топливе, громоздки и потреб-
ляют слишком много топлива. Поэтому ученые и конст-
рукторы сейчас усиленно разрабатывают новые, более
экономичные двигатели, которые позволят ракетам буду-
щего длительное время маневрировать в космосе. Неко-
торые такие двигатели уже построены. Так, например,
плазменный двигатель, установленный на советской ра-
кете «Зонд-2», успешно выдержал испытания в марте
1965 г. Другие двигатели (фотонные, аннигиляционные
и т. п.) находятся еще в начальной стадии проектирова-
ния. Широкое применение этих двигателей относится к
отдаленному будущему.
Весьма перспективны атомные двигатели, в которых
для создания тяги применяется рабочее тело, в качестве
11
которого предполагается использовать воду, сжижен-
ные газы (водород, гелий) и даже легкоплавкие метал-
лы — натрий и калий. Рабочее тело, проходя через
реактор, испаряется, нагреваясь до высокой темпера-
туры, и затем истекает из реактивного сопла, создавая
тягу. Скорость истечения газов из реактивного сопла
при этом по крайней мере в три раза больше, чем у хи-
мических реактивных двигателей, а расход рабочего
тела, наоборот, втрое меньше. Тяга такого двигателя мо-
жет достигать сотен тонн.
Вообще говоря, ядерное горючее может и непосредст-
венно использоваться для создания реактивной тяги. Го-
рючее (например, фтористый уран) впрыскивается в ка-
меру сгорания, затем происходит ядерная реакция, в
результате которой из реактивного сопла истекает мощ-
ная радиоактивная струя.
По сравнению с двигателями первого типа здесь мож-
но получить более высокие скорости истечения за счет
более сильного нагрева газов. Ведь в данном случае
тепло образуется непосредственно в камере сгорания во
время ядерной реакции. Если камера сгорания хорошо
охлаждается, то температура газов в ней может быть
значительно выше, чем в двигателях первого типа, где
степень нагрева рабочего тела ограничивается темпе-
ратурой плавления или прочностью материала, из кото-
рого изготовлен реактор. Двигатели этого типа смогут
развивать тягу, измеряемую тысячами тонн. В то же время
топлива они будут потреблять раз в десять меньше, чем
самый совершенный химический реактивный двигатель.
В настоящее время уже построены и проходят испы-
тания ядерно-электрические двигатели, в которых тепло-
вая энергия ядерной реакции преобразуется в электри-
ческую с последующим ее использованием для ускорения
реактивной струи. К этой группе относятся двигатели
ионные, плазменные и т. п. Они развивают очень неболь-
шие тяги (не превышающие нескольких килограммов) и
могут быть использованы, например, в качестве двига-
телей точной коррекции во время космического полета.
В описанных атомных двигателях тяга создается за
счет истечения реактивной струи. Однако можно и не-
посредственно использовать энергию атомного взрыва
для увеличения скорости космического аппарата.
12
Представим себе, что позади аппарата, на значитель-
ном от него расстоянии, периодически взрываются не-
большие атомные бомбы. Тогда взрывная волна, ударяя
1
Рис. 3. Атомный двигатель
на ракете:
1 — двигатели первой ступени
ракеты (на химическом топли-
ве); 2 — ядерный реактор вто-
рой ступени; 3—баки с рабо-
чим веществом для второй
ступени; 4 — кабина космонав-
тов
в донную платформу аппарата, снабженную амортиза-
ционным устройством, будет сообщать ему ускорение.
Потребность в больших ускорениях при маневре, воз-
можно, сделает приемлемым и этот тип двигателя, во
всяком случае для беспилотных космических аппаратов.
Принципиальная возможность подобного движения уже
проверена на модели, позади которой взрывали тринит-
ротолуол.
13
Тип ракетного двигателя в каждом отдельном случае
будет выбираться в зависимости от задач полета. Вопрос
о замене реактивных двигателей, работающих на хими-
ческом топливе, на активном участке полета пока еще не
решен. В настоящее время эти двигатели остаются един-
ственным средством вывода космических объектов за
пределы атмосферы.
Как только ракета отделяется от стар-
атмосферы У тового стола и набирает скорость, ее
ф р движению сразу же начинает препят-
ствовать сопротивление воздуха, которое быстро растет
с увеличением скорости.
Плотные слои атмосферы необходимо проходить по
кратчайшему пути, чтобы не тратить напрасно топливо
на преодоление сопротивления воздуха. Поэтому ракеты
взлетают вертикально.
В начале своего полета ракета движется все время
с ускорением (увеличение скорости за секунду), которое
на высоте 60 км достигает 90 м!сек2. Уже не вертикаль-
но, а чуть наклонно сигарообразная ракета несется со
скоростью более 2 км!сек (рис. 4).
Восемьдесят пятая секунда с момента старта. Авто-
матически отделяется первая (нижняя) ступень. Неко-
торое время она летит рядом с ракетой, потом отстает и
теряется в воздушном океане..
Тем временем включаются двигатели второй ступе-
ни. Ускорение опять стремительно нарастает! На двести
десятой секунде с момента старта оно вновь достигает
90 м!сек\ В этот момент отделяется вторая ступень.
Ракета летит уже почти горизонтально на высоте
250 км. Ее скорость 5,5 км!сек. Если в это время не
включится двигатель третьей ступени, аппарат опишет
огромную заатмосферную дугу и упадет на Землю, вер-
нее, упадет то, что не успеет сгореть в плотных слоях
атмосферы. Но третья ступень включается исправно. Ра-
ботает она немногим более минуты.
Через пять минут после старта двигатель последней
ступени прекращает работу, и аппарат оказывается на
высоте 300 км от Земли. Он движется параллельно по-
верхности Земли с первой космической скоростью —
7,9 км!сек. Но Земля притягивает к себе аппарат, иск-
ривляя его путь. Так как движение аппарата криво-
линейно, появляется центробежная сила, равная его весу.
14
В результате он становится невесомым и огибает Землю
по окружности.
Представим себе, что к моменту достижения скоро-
сти 7,9 км1сек двигатель почему-либо не отключился и
вырабатывает оставшееся топливо. Скорость растет: 8—
8,5 —• 9 к,м1сек,\ Наконец топливо кончается. Аппарат
имеет скорость, значительно превышающую необходи-
мую. Ее, однако, недостаточно, чтобы вообще уйти от
Земли — для этого нужна скорость, по крайней мере
равная 11,2 км!сек.
Имея избыток скорости, спутник ведет себя более
свободно по отношению к Земле. Он сначала уходит от
планеты на высоту в тысячи километров, а потом, описав
дугу, вновь возвращается. При этом он может вернуться
в плотные слои атмосферы и сгореть. Все зависит от
того, насколько ошиблись в расчете величины и направ-
ления начальной скорости.
Если же максимальное приближение спутника к Зем-
ле не будет меньше, чем, скажем, километров двести,
то он так и будет обращаться по своей вытянутой орби-
15
те — эллипсу. Конечно, и период обращения увеличится.
Если круговую орбиту вокруг Земли на высоте
300 км он проходил за время несколько больше часа, то
на эллипс может потребоваться два и даже три часа.
Так, например, советскому спутнику-ретранслятору
«Молния-1» требуется 12 часов для завершения одного
полного оборота вокруг Земли.
Существенно еще и положение орбиты спутника отно-
сительно Земли. Предположим, что запуск происходил
из точки, расположенной на экваторе, и таким образом,
что после выведения на орбиту аппарат двигался в пло-
скости, совпадающей с плоскостью экватора. В этом
случае его орбита называется экваториальной. Со спут-
ника будет все время видна только прилегающая к эква-
тору полоса Земли.
Если необходимо видеть всю Землю, нужно выбрать
другую орбиту. Лучше всего, если она проходит над по-
люсами. Тогда при каждом обороте спутник проходит все
земные широты. А так как Земля вращается вокруг своей
оси, то за сутки спутник пересечет все земные широты и
долготы. Это полярная орбита.
Все орбиты, лежащие между экваториальной и по-
лярной, называются наклонными и характеризуются уг-
лом наклона к плоскости экватора.
Орбита со временем изменяет не только форму, но
и свое положение относительно Земли. Эти изменения,
однако, совсем незначительны по сравнению с теми, ко-
торые может произвести, например, маневрирующий
спутник.
Зак. 186
РАКЕТЫ И РАДИОСВЯЗЬ
История
рассказывает...
Связь нужна была человеку всегда, во
все времена. Вспомним древние леген-
ды, летописи, исторические повести.
«...Гонец подал королю запечатанный сургучом пакет и
упал замертво...», «...Ваше величество, почтовых голубей
больше нет. Придется ждать, пока возвратятся послан-
ные ранее...», «...С утра на противоположном берегу реки
задымили сигнальные костры...» — так обстояло в стари-
ну дело со связью. Костер, гонец, почтовый голубь, сиг-
нальный флажок — вот, пожалуй, и все средства связи
вплоть до изобретения пороха.
А вот выдержки из художественной летописи более
позднего времени: «...Караульный дважды выстрелил в
воздух и, пригнувшись, побежал к конюшне...», «...Вспых-
нула в светлеющем небе зеленая ракета...».
Порох позволил незначительно расширить средства
связи. В XIX в. их примитивность на фоне стремительно
развивающейся техники бросалась в глаза. И только
изобретение А. С. Поповым радио в 1895 г. положило
конец этому несоответствию.
Судьбы великих открытий и изобретений бывают раз-
личными. Некоторые из них встречают яростное проти-
водействие, другие попросту замалчиваются и иногда на
десятки лет кладутся под сукно. Радио как средство свя-
зи, напротив, было сразу принято с энтузиазмом. О том,
насколько бурно в начале XX в. развивалась радиотех-
ника, дают представление следующие данные: уже во
время первой мировой войны, всего через двадцать лет
после изобретения радио, на одном участке фронта иног-
да работало по 40—50 радиостанций!
2 Ракеты в космосе
17
уже не-
Радио, телеграф, телефон, наконец, телевидение —
все это прочно вошло в быт еще в первой половине на-
шего века. Конечно, радиотехника развивалась не только
по пути усовершенствования уже имеющихся достиже-
ний. Поистине революционный переворот произошел в ее
развитии с изобретением радиолампы. А то, что происхо-
дит в современной радиотехнике в результате массового
внедрения полупроводников, по-видимому, не нуждается
в комментариях.
Однако общеизвестны «узкие места» радиосвязи:
дальность радиопередач, избирательность, качество при-
ема... Как быстро и без помех принять сообщение из
отдаленного пункта земного шара; как получить
устойчивую связь независимо от метеоусловий; как
разгрузить эфир от непомерно большого числа ра-
диостанций, работающих в выигрышных по ряду при-
чин диапазонах средних и коротких волн — над этими
радиотехническими проблемами работают
сколько поколений инженеров.
Антенна радиопередатчика, представ-
ляющая собой проводник, в котором
возбуждаются высокочастотные коле-
бания электрического тока, излучает в пространство
электромагнитную энергию.
Энергия распространяется волнами, длина которых
зависит от частоты колебаний тока -в антенне: чем боль-
ше частота, тем короче волны.
Спектр электромагнитных излучений очень широк:
это и рентгеновские, и световые, и у-лучи, и широко при-
меняющееся в технике инфракрасное (тепловое) излуче-
ние. Собственно радиоволны занимают в этом спектре
лишь небольшой участок.
В радиотехнике принято делить радиоволны в зави-
симости от их длины на пять диапазонов: сверхдлинные
(длиной более 10 000 ж), длинные (10 000-4- 1000 ж),
средние (1000 4- 100 ж), короткие (100 4- 10 м) и ультра-
короткие волны (10 м 4-1 мм). Наиболее широко в ра-
диосвязи используются короткие и ультракороткие волны.
Короткие волны обеспечивают сравнительно большую
дальность радиосвязи, так как они хорошо отражаются
от ионосферы — ионизированного слоя воздуха на высо-
те 200—300 км. Однако, как известно, в настоящее вре-
18
мя диапазон коротких волн заполнен радиопередающи-
ми станциями до предела.
В то же время чрезвычайно обширный, соседству-
ющий с коротким диапазон ультракоротких волн
практически пуст. Объясняется это тем, что надежная
связь на ультракоротких волнах возможна лишь на рас-
стоянии 50—100 км, так как волна короче 10 м распро-
страняется прямолинейно. Так, уже в Рязани довольно
трудно поймать московскую УКВ-радиостанцию без та-
ких дополнительных средств, как, например, радиорелей-
ные линии.
Ультракороткие волны не отражаются ионосферой.
Они могут свободно пройти сквозь нее в космос. Однако
это их свойство не использовалось для увеличения даль-
ности радиосвязи вплоть до появления в околоземном
космосе первых спутников, которые могут быть отличны-
ми ретрансляторами.
В настоящее время в радиотехнике имеются по край-
ней мере два варианта связи «Земля — Космос — Зем-
ля»: связь с помощью пассивных спутников (радиовол-
ны просто отражаются от поверхности спутника подобно
отражению коротких волн от ионосферы) и активных
ретрансляционных спутников, представляющих собой
приемно-передающие радиостанции.
Диапазон ультракоротких волн в электромагнитном
спектре соседствует с инфракрасными лучами, а послед-
ние — с лучами видимого света, который интенсивно по-
глощается земной атмосферой и, следовательно, в ее
пределах не может быть использован в качестве сред-
ства дальней связи. Однако для связи «Космос — Кос-
мос» электромагнитные излучения, лежащие в диапа-
зоне световых волн, вполне пригодны. Генераторы та-
ких волн — лазеры все чаще привлекают внимание
специалистов, работающих над проектами сверхдаль-
них космических линий связи.
Огибая Землю, на огромной высоте ле-
тит большой алюминиевый шар. Вот
он вышел из земной тени и ослепитель-
но засверкал в лучах солнца.
В определенной точке пространства его уже поджи-
дает радиолуч. Как только шар попадает в луч, он на-
чинает отражать радиоволны. В этот момент наземная
передающая радиостанция начинает передачу. Одновре-
2*	19
менно на приемной станции, находящейся по другую
сторону земного шара, начинается прием отраженных
сигналов. Так осуществляется связь через космос с по-
мощью пассивного ретранслятора.
В основе отражения радиоволн лежат определенные
физические явления. Если на пути радиоволны поставить
металлическое препятствие, то переменные электромаг-
нитные поля волны рождают в металле переменные токи.
Переменные токи в свою очередь рождают вторичное
электромагнитное поле около поверхности препятствия.
В результате в пространство уйдет отраженная волна.
Шар представляет собой оболочку из эластичной
пластмассы, покрытую тонким слоем алюминия. Внутри
оболочки находится баллон со сжатым газом или веще-
ство, способное выделять газ. Перед запуском мягкая
оболочка складывается и помещается в носовом конусе
ракеты. После выхода на орбиту она автоматически на-
дувается.
Чем выше находится спутник, тем с большей площа-
ди земной поверхности он виден и тем больший период
времени он находится в зоне действия передающей и
приемной станций. Однако с увеличением высоты спут-
ника для получения хорошей отраженной волны потре-
буются более мощные передатчики. Считается, что за-
пуск спутника-отражателя выше чем на 3200 км не
имеет практического смысла.
Для получения непрерывной радиосвязи необходимо
иметь в космосе не менее 400 спутников, обращающих-
ся по произвольным орбитам высотой 1600 км. Практи-
чески в этом случае между передающей и приемной
станциями все время будет находиться один из спут-
ников.
Последняя ступень большой ракеты выходит на за-
данную высоту и, двигаясь по орбите, автоматически раз-
брасывает во все стороны оболочки спутников-отражате-
лей, которые тут же начинают надуваться.
Газ только надувает оболочку, но не поддерживает
затем ее форму. Вскоре материал оболочки затверде-
вает. Даже изрешеченная метеоритами, она долгое вре-
мя сохраняет форму шара.
Однако система подобной связи с помощью спутни-
ков имеет и свои недостатки. Спутник только отражает
излучаемый наземной станцией сигнал, не усиливая и не
20
преобразуя его. Следовательно, наземные передатчики
должны быть мощными.
Обнаружение спутника-отражателя в космосе и сле-
жение за ним представляет известные трудности. Если
спутник не имеет радиомаяка, то радиопеленгация ис-
пользована быть не может. Разумеется, маяк может быть
установлен, однако это усложнит конструкцию спутника,
сделает его менее надежным в работе. Обычно с помо-
щью визуально-оптических методов рассчитывается ор-
бита спутника и прогнозируется его движение за не-
сколько оборотов вперед. В этом случае радиолуч назем-
ного передатчика перемещается в пространстве по
программе в соответствии с заранее рассчитанным дви-
жением спутника по орбите.
Отраженная волна попадает не только в пункт прие-
ма, но и на передающую станцию, в связи с чем возни-
кает возможность контроля качества передачи. Конечно,
все это значительно усложняет наземную систему.
Кроме того, связь с помощью спутников-отража-
телей не обладает таким важным качеством, как
скрытность. Это ограничивает ее применение для
связи.
Увеличение дальности УКВ-радиосвязи
и создание глобальных систем связи
возможно и при использовании актив-
ных ретрансляционных спутников, являющихся приемно-
передающими космическими радиостанциями. Прежде
чем передать сигнал наземной станции, такой спутник
усиливает и преобразует его.
В связи с появлением активных спутников связи ин-
женерам пришлось решить много сложных технических
проблем, которые не возникают при использовании пас-
сивных ретрансляторов.
Появилась, например, необходимость в длительном
энергопитании бортовой аппаратуры космического при-
емопередатчика. Наряду -с усовершенствованием батарей
и аккумуляторов конструкторы стремятся максимально
использовать полупроводниковую технику, потребляю-
щую гораздо меньше энергии, чем ламповая.
Потребовалась точная стабилизация и ориентация
спутника, так как его приемные и передающие антенны
должны быть направлены к Земле. Наиболее простой
способ стабилизации — заставить спутник вращаться.
военных систем
Приемопередатчик
над планетой
21
Рис. 5. На орбите спутник «Молния»
Подобно оси быстро вращающегося волчка ось Враще-
ния спутника на некоторое время сохранит требуемое
положение. Предложены другие более точные и более
сложные системы стабилизации.
Хотя использование активных ретрансляционных
спутников и обеспечивает хорошую связь, но одновре-
менно значительно усложняет систему радиосвязи, сни-
жая ее надежность. Поэтому высокая надежность рабо-
ты аппаратуры, установленной на спутнике, является
главным требованием при ее разработке. Активный спут-
ник-ретранслятор представляет собой комплекс сложней-
ших радиотехнических устройств. Например, на спутни-
ках-ретрансляторах «Молния-1» и «Молния-2», запущен-
ных в СССР в 1965 г., помимо приемопередатчика,
имелись еще приемник команд, поступающих с Земли,
передатчик телеметрических данных, который постоянно
сообщал о работе всей аппаратуры спутника, антенная
система, источники питания и система автоматики.
Огромное значение имеют параметры орбиты актив-
ного ретранслятора, в частности высота полета. Напри-
мер, если выводить на случайные орбиты высотой
1600 км спутники связи, то для обеспечения глобальной
непрерывной радиосвязи потребуется запустить 400 спут-
ников!
Первые американские активные спутники выводились
на довольно низкие орбиты, поэтому они быстро выходи-
ли из зоны действия приемной и передающей станций.
Например, непрерывная передача из Америки в Европу
могла продолжаться не более получаса.
Советский спутник «Молния-1» позволяет вести не-
прерывные радио- и телепередачи в течение нескольких
часов, так как он выведен на резко вытянутую орбиту с
апогеем около 40 000 км, причем наибольшая часть ее
находится над территорией Советского Союза. Острона-
правленная антенна и мощные передатчики спутника обе-
спечивают надежную радиосвязь, хотя спутник и нахо-
дится на большой высоте.
КОСМИЧЕСКАЯ СЛУЖБА ПОГОДЫ
В начале сентября 1961 г. в Тихом
о^погоде океане, в районе Маршалловых остро-
вов, зародился тайфун, названный впо-
следствии «Памела». Через несколько дней этот тайфун
налетел на остров Тайвань. Со скоростью 200 км) час он
несся по острову, сметая на своем пути крестьянские
фанзы, деревянные постройки, с корнем вырывая де-
ревья. В одном только городе Тайбэе он разрушил более
800 построек.
А в это время в том же районе океана уже зарождал-
ся новый тайфун, названный впоследствии «Нэнси» и
оказавшийся одним из сильнейших за последние годы.
Со скоростью 300 км!час' тайфун мчался к берегам Япо-
нии. В середине сентября он ворвался на территорию
страны с юга и уничтожил около полумиллиона домов,
четыреста мостов и дамб, нарушил железнодорожное со-
общение и систему электроснабжения.
Тайфуны 1961 г. не являются исключением. Анало-
гичные явления наблюдались, например, осенью 1963 г.,
когда над Тихим океаном пронеслись тайфуны «Фая»,
«Эстер» и др. В 1965 г. в центральных районах Тихого
океана бушевал свирепый тайфун, названный метеоро-
логами «Кармен». Тайфун потопил множество рыбацких
судов, в результате чего погибло около 3000 японских
рыбаков.
Тихий океан — не единственное место, где свирепст-
вуют тайфуны и ураганы. Внезапное нападение подоб-
ных тайфунов способно нанести огромный ущерб не
только мирному населению, но и армии, авиации, флоту.
24
При движении огромных масс воздуха со скоростью до
100 м/сек оборонительные сооружения разрушаются, са-
молеты уносит с аэродромов, морские суда переворачи-
ваются и тонут. При этом возможны массовые человече-
ские жертвы. Только от урагана «Флора», например, по-
гибло около 5000 человек.
В настоящее время человечество еще бессильно перед
такими явлениями природы и не может уничтожить ура-
ган в момент зарождения или хотя бы обуздать его,
уменьшить его силу, изменить направление.
Уместно задать вопрос: а почему вообще изменяется
погода? Почему, например, сегодня дождь и слякоть, а
завтра — безоблачное небо и яркое солнце?
Солнце представляет собой мощный излучатель всех
электромагнитных волн, имеющихся в природе, — от са-
мых коротких (космических и у-лучей) до самых длин-
ных радиоволн. Земная атмосфера изрядно фильтрует
их, поглощая не только опасные и вредные для жизни
излучения, но и солнечное тепло, свет.
Тепловая энергия Солнца приходит к нам в виде
электромагнитных волн определенной длины (от милли-
онных до десятых долей миллиметра). Это в основном
тепловые, или инфракрасные, лучи.
Так как земная атмосфера неравномерно освещается
Солнцем, то. в разных ее областях температура, давление
и плотность воздуха будут различными. Это в свою оче-
редь вызовет перемещение воздушных масс, непрерыв-
ное перемешивание холодного и теплого воздуха, образо-
вание и рассеяние облаков, осадки.
Если бы в масштабах всей нашей планеты можно
было точно знать движение и температуру воздушных
масс, а также общий приход — расход земного тепла —
тепловой баланс, то погоду нетрудно было бы предска-
зать (более точно нужно было бы сказать «рассчитать»)
абсолютно точно.
— Холодно сегодня? — спрашиваем
Погода и спутник мы обычно по утрам.
— Так себе, не холодно и не жар-
ко,—'Отвечают те, кто уже побывали на улице.—Дождя
не будет, кажется.
— А ветер?
— Ветер есть: не то северо-западный, не то юго-вос-
точный.
25
Эти более чем приблизительные сведения о погоде
нас вполне удовлетворяют. И если вопреки утреннему
предсказанию под вечер хлынет дождь, у каждого пре-
дусмотрительного человека найдется зонтик или плащ.
Для того чтобы дать прогноз погоды безошибочно,
необходимы сведения о погоде в различных районах
Земли, как на поверхности, так и на различных высотах.
Если даже поверхность нашей планеты усеять авто-
матическими метеостанциями (сейчас примерно треть
Земли «охвачена» ими), то и тогда положение мало из-
менится. Станции дадут информацию о состоянии атмо-
сферы лишь в околоземном слое.
Чтобы узнать элементы погоды по высоте, баромет-
ры, термометры и психрометры запускают на воздушных
шарах-радиозондах или посылают в воздух специальные
самолеты. Для определения направления и скорости вет-
ра может служить легкий шарик, наполненный водоро-
дом. С Земли за его полетом следят с помощью теодо-
лита.
В 1960 г. Соединенные Штаты вывели на орбиту вы-
сотой 740 /см небольшой спутник «Тирос-1». При движе-
нии по орбите он с помощью двух телевизионных камер
передавал на Землю картину облачности.
По виду облаков и их перемещению определялись
скорость и направление воздушных течений, характер и
интенсивность осадков, зарождение и движение ураганов
и т. д.
Кроме того, на спутнике были установлены специаль-
ные приборы для измерения теплового излучения. При-
бор устанавливался так, что одна его чувствительная
грань, обращенная к Солнцу, измеряла солнечное излу-
чение, а другая — излучение Земли. Прибор вычислял
разность излучений, т. е. то, что осталось на Земле и в
атмосфере. С помощью другого прибора — радиометра
определялся состав атмосферы.
При хорошем качестве изображения облаков и нали-
чии некоторых вспомогательных данных спутник сможет
дать информацию, достаточную лишь для приблизитель-
ного прогноза погоды. С помощью снимков можно опре-
делить не только места возникновения ураганов, тай-
фунов и штормов, но и узнать направление их движения,
силу и скорость.
Метеорологический спутник может помочь также в
26
исследовании морских районов, покрытых льдом. Фото-
графии и телеизображение помогут определить концент-
рацию льда, его возраст, тип, протяженность. Ледовая
разведка в полярных районах, наблюдение ледовых гра-
ниц и обнаружение открытых водных путей окажут не-
оценимую помощь навигации в северных морях.
Рис. 6. Метеоспутник над планетой
Метеоспутник может быть использован при подготов-
ке наиболее сложных этапов полета пилотируемого кос-
мического аппарата — при выведении на орбиту и воз-
вращении на Землю.
„ u	Одна половина поверхности Земли
ОЧНОпХВ1еДЧИК всегда псжРь1та ночным мраком, и по-
этому процессы, происходящие в атмо-
сфере этой части земного шара, скрыты от объективов
метеоспутника. Между тем своевременное наблюдение и
анализ этих процессов могли бы иметь огромное зна-
чение для глобального прогноза погоды.
Не имея возможности наблюдать метеорологические
процессы над ночной половиной Земли, приходится
ждать, пока эта часть Земли и атмосферы не будет ос-
вещена солнцем. В результате теряется драгоценное вре-
мя. А чем раньше получены данные о состоянии атмо-
сферы, тем точнее прогноз. Для этого, очевидно, необ-
ходимо уметь фотографировать в темноте.
Фотографирование в темноте, вообще говоря, не яв-
ляется чем-то принципиально новым. Первые снимки в
27
полной темноте были получены еще в двадцатых годах
нашего столетия. Вместо обычных фотопластинок, чув-
ствительных к лучам видимого света, «в ночных» фо-
тоаппаратах используются фотопластинки, чувствитель-
ные к ультрафиолетовым или инфракрасным лучам.
Объект фотографирования для этого освещают мощным
источником инфракрасных лучей, а отраженные лучи по-
падают в объектив фотоаппарата. Интересно, что даже
при таком искусственном «подсвете» время выдержки
для получения качественной фотографии иногда измеря-
лось сутками!
Разумеется, объектив метеоспутника не может быть
долго направлен на один и тот же участок атмосферы.
Кроме того, очень сложно организовать инфракрасный
«подсвет». Как же быть в этом случае?
Известно, что каждый предмет, участок земной по-
верхности или, например, облако испускает тепловые
лучи. Излучение это довольно слабое, и, чтобы по нему
получить представление, скажем, о форме и расположе-
нии облаков в атмосфере, нужно иметь на спутнике
очень чувствительные приемники инфракрасного излуче-
ния. Такие приемники (радиометры) в настоящее время
уже созданы. Чувствительная часть радиометра последо-
вательно просматривает все пространство, под спутни-
ком. Колебания тепловой радиации немедленно преоб-
разуются в колебания электрического тока и записыва-
ются на магнитную ленту.
Следует отметить, что для получения ночных изобра-
жений облачного покрова может быть использована не
только инфракрасная техника. Вполне пригодными мо-
гут оказаться, например, и специально сконструирован-
ные для этих целей радиолокаторы.
КОРАБЛИ ПОВИНУЮТСЯ СПУТНИКУ
Корабли уходят в море... Пройдут дол-
Корабль и... гие месяцы, иногда годы, прежде чем
они вернутся в родной порт.
Выгрузка, погрузка, заправка топливом, ремонт, про-
филактические осмотры — все это будет производиться
в портах, расположенных друг от друга на десятки ты-
сяч километров. Плавание ведется по тщательно разра-
ботанной программе. Корабль должен идти строго по
маршруту, несмотря на встречный ветер, шторм, морские
течения и т. д. Как же удается в безбрежных океанских
просторах не только выдерживать заданный маршрут,
но в определенное время быть именно там, где этого
требует программа?
Заметим сразу, что далеко не всегда удается успешно
решить подобную задачу.
Простейшие корабельные навигационные приборы
(компас, часы, указатель скорости) не дают всей инфор-
мации, необходимой для точного определения местополо-
жения корабля и, следовательно, для внесения точных
поправок в его курс. Конечно, есть еще Солнце и звезды.
Существуют таблицы, в которых указано положение
Солнца и звезд относительно горизонта и направление
север — юг в зависимости от времени. Зная время и по-
ложение светил, можно определить собственные геогра-
фические координаты. Положение светила или звезды в
ясную погоду можно определить с помощью компаса и
секстанта.
Однако успешному применению этих средств серьез-
но мешают естественные помехи: плохие метеорологиче-
ские условия и недостаточная видимость земных и небес-
29
ных ориентиров, магнитные аномалии, солнечные возму-
щения, магнитные бури и т. д.
В настоящее время для определения точного
местонахождения чаще всего используют радионавига-
цию. Направление на радиомаяк определяется, напри-
мер, по максимуму принимаемого сигнала или с помо-
щью методов, основанных на использовании эффекта
Допплера.
Система материковых радионавигационных станций
непрерывно усложняется, не обеспечивая глобальной на-
вигации.
В мирное время, правда, удается привести корабль в
пункт назначения, последовательно передавая его от од-
ной навигационной системы к другой.
Но во время войны эта ажурная навигационная пау-
тина может быть легко разорвана. Как же водить ко-
рабли в этом случае?
Представим себе, что имеется радио-
...спутник передатчик, работающий на частоте
30 Мгц (30 миллионов электромагнит-
ных колебаний в секунду), и соответствующий приемник,
расположенный на некотором расстоянии от передат-
чика.
Если аппараты неподвижны относительно друг Друга,
то приемник принимает радиоволны частотой 30 Мгц.
Если расстояние между ними уменьшается, принимаемая
частота будет несколько больше. Величина сдвига часто-
ты растет с увеличением скорости сближения. При уве-
личении расстояния между приемником и передатчиком
принимаемая частота будет меньше 30 Мгц. В этом и
состоит эффект Допплера.
Если передатчик приближается к приемнику, то при-
нимаемая частота сигнала вначале будет больше номи-
нальной (пока приборы не сблизились до кратчайшего
расстояния), затем передатчик удаляется — частота прие-
ма уменьшится и станет меньше номинальной. В момент
сближения на кратчайшее расстояние скорость измене-
ния расстояния равна нулю — в этот момент приемник
фиксирует номинальную частоту.
Предположим, что приемник установлен на корабле,
находящемся в открытом море (рис. 7), а передатчик —
на спутнике, пролетающем в этом же районе в пределах
видимого горизонта. Если в каждый момент времени из-
30
вестно положение спутника на орбите, то легко опреде-
лить, когда и над какими точками Земли проходит
спутник.
Когда спутник появляется над горизонтом, корабель-
ный приемник начинает принимать частоту, превышаю-
щую номинальную. Спутник сближается с кораблем на
Рис. 7. Корабль и спутник
кратчайшее расстояние — в этот момент принимается
номинальная частота. Время приема запоминается на
корабле. На географической карте с нанесенной трас-
сой спутника отыскивается эта отметка времени, и в
этом месте трассы к ней проводится перпендикуляр.
Местоположение корабля на этом перпендикуляре опре-
деляется по скорости изменения частоты: чем больше ско-
рость изменения частоты, тем ближе корабль к трассе.
Первая попытка запуска навигацион-
Космические маяки ного спутника в США относится к
1959 г. Спутник — полосатый пласт-
массовый шар весом 120 кг— назывался «Транзит-1 А».
Запуск был неудачным: отказала первая ступень носи-
теля.
Через полгода навигационный спутник был все же
запущен на орбиту, и его передатчик излучал довольно
стабильный по частоте сигнал.
31
Система работала следующим образом. Сеть назем-
ных станций рассчитывала орбиту спутника на несколько
суток вперед и полученные данные передавала на ко-
рабль с помощью самого спутника, являвшегося одно-
временно активным ретранслятором. Данные о место-
нахождении спутника вместе с кривыми допплеровского
сдвига служили исходными для определения местополо-
жения корабля.
Система четырех спутников позволяет кораблю опре-
делить свое местоположение с точностью до 180 м
Подобная навигационная система после значитель-
ных доработок может быть использована в будущем
для навигации военно-морских судов, авианосцев и под-
водных лодок. Для повышения качества работы системы
необходимо, в частности, обеспечить точное прогнозиро-
вание орбит, значительно повысить 'надежность бортово-
го оборудования и установить контроль за его работой.
Для объектов, движущихся с большими скоростями, на-
пример самолетов, использование системы в ее настоя-
щем виде затруднительно. Дело в том, что в системе
«Транзит» на определение местоположения уходит зна-
чительное время. Если объект движется с большой ско-
ростью, то определение его местоположения вышеопи-
санным методом теряет смысл.
Более подробно о навигационных спутниках можно
узнать, например, из книги Г. Д. Смирнова «Навигаци-
онные спутники», Воениздат, 1963 г.
ЗЕМЛЯ, КОСМОС И ...РАЗВЕДКА
В начале XX в. военные самолеты при-
земли и разведка менялись в основном для разведыва-
тельных целей.
Пилот смотрел на землю и старался запомнить все,
что видел. Снизу в него стреляли, и нередко винтовочная
пуля могла вывести из строя несовершенный летатель-
ный аппарат.
Поэтому стремились летать выше и выше. Но чем
выше, тем хуже видно. На помощь пришла фотография.
Фотография была изобретена в сороковых годах
XIX в. и в течение более чем полувека оставалась в ос-
новном ремеслом, ярмарочной забавой. Только появле-
ние и развитие в конце XIX в. кинематографа и авиации
дало мощный толчок развитию фотодела.
Конструкторы авиационной фототехники решили мно-
го сложных проблем, возникших в связи с повышенными
требованиями к качеству снимков. Фотоаппарат на са-
молете превратился в сложную систему, оброс всевоз-
можными приспособлениями, предохраняющими его от
толчков, вибрации, чрезмерно высоких и низких темпера-
тур, загрязнения оптики от двигателя и т. д. Введена ком-
пенсация сдвига изображения местности на фотопла-
стинке вследствие перемещения самолета во время
съемки. Все это позволило значительно улучшить ка-
чество аэрофотосъемки.
В 1960 г. в космос был запущен первый
Спутник-шпион американский разведывательный спут-
ник. Сразу после запуска стало ясно,
что проблему разведки из космоса решить не просто.
Высота съемки возросла по крайней мере раз в пят-
надцать по сравнению с аэрофотосъемкой. Скорость
движения фотоаппарата увеличилась в 15—20 раз:
3 Ракеты в космосе
зз
местность под спутником проносилась со скоростью
8 км!сек.
Кроме того, поведение фотооборудования в космиче-
ских условиях было еще слабо изучено. Аппарат и обо-
рудование, сделанные на Земле, в космосе подчас вели
себя самым неожиданным образом. В зарубежной прак-
тике был, например, такой случай: линзы фотообъекти-
вов одного из спутников-разведчиков покрылись темны-
ми пятнами. Качество снимков резко снизилось. Нача-
лись лихорадочные исследования, но загадочные пятна
вдруг исчезли сами по себе так же неожиданно, как и
возникли.
За спутник взялись всерьез. В течение нескольких лет
он интенсивно разрабатывается: сначала под названием
«Пайд-Пайпер», затем — «Самос».
11 октября 1960 г. на военной базе Пойнт-Аргуэльо
(штат Калифорния) была установлена 30-метровая раке-
та «Атлас-Аджена» со спутником «Самос-1», однако при
запуске отказала вторая ступень.
Подготовка следующего запуска длилась около четы-
рех месяцев. Наконец 31 января 1961 г. «Атлас-Аджена»
вывела «Самос-2» на орбиту.
В 1961—1962 гг. для спутников-разведчиков наступи-
ла «страдная пора». За два года было запущено более
30 секретных спутников.
Орбита разведывательного спутника, как правило,
полярная, круговая, небольшой высоты (200—500 юи).
Большое число запусков объясняется ограниченным ко-
личеством фотопленки и ограниченными сроками ее со-
хранности в космических условиях.
Спутник «Самос» (в отличие от других американских
спутников) не отделяется от последней ступени ракеты-
носителя, составляя с ней единое целое. Он представляет
собой остроносый 7-метровый цилиндр диаметром 1,5 м
и весом 1960 кг (рис. 8).
В полете спутник все время повернут носом к Земле,
так как в носовом конусе находятся объективы фотока-
мер. Камеры работают не постоянно, а только по коман-
де с Земли, что дает возможность выбора объектов
съемки.
Спутники типа «Самос» являются основными фото-
разведчиками США. Они регулярно запускаются в кос-
мос уже в течение пяти лет.
34
Рис. 8. Спутник-шпион
Возможны два способа передачи данных на Землю.
Данные можно передавать обычным фототелеграф-
ным способом, преобразуя видимое изображение в по-
следовательные электромагнитные сигналы и излучая их
наземным станциям. Некоторое время так и делали.
Существует, однако, и более простой способ — воз-
вращать на Землю контейнеры с отснятой пленкой, пе-
риодически вылавливая их из океана. Первичный снимок
всегда лучше, чем его фототелеграфная копия. Контей-
неры снабжаются тормозной двигательной установкой.
Сообщается, что контейнеры регулярно опускаются в Ти-
хий океан. Опускающиеся на парашютах контейнеры
перехватываются в воздухе самолетами или, если это не
удается, вылавливаются из воды.
В условиях современной войны огром-
стартов™ отией ное значение приобретет своевременное
сообщение о запуске баллистических
ракет с территории противника.
Обнаружение ракет и слежение за их полетом с Зем-
ли сейчас чаще всего ведется радиолокационными мето-
дами. Наземная станция излучает импульсный сигнал,
который, отражаясь от ракеты и возвращаясь к прием-
никам станции, дает возможность определить скорость
и траекторию ее движения.
Радиолокационная станция может работать лишь в
пределах видимого горизонта. Делаются попытки обна-
ружения снаряда за горизонтом методом использования
преломления коротких радиоволн в атмосфере.
В западной печати сообщалось, что, несмотря на
крайнюю сложность системы раннего обнаружения бал-
листических ракет, засечь приближающийся снаряд все
3*
35
же йе удается райьше чем за 10—15 мин до момента его
падения.
Чтобы иметь максимум времени на подготовку к от-
ражению атаки, . необходимо, очевидно, засечь время
старта ракеты либо ее движение на активном участке.
Эту задачу можно было бы выполнить с помощью
системы спутников Земли, если они будут иметь прибо-
ры, способные обнаружить баллистическую ракету среди
множества объектов на Земле и в космосе.
Очевидные отличия ракеты от прочих объектов:
—	• ракета движется в пространстве с большой ско-
ростью;
—	ракета имеет характерную форму;
—	• траектория движения ракеты резко отличается от
траекторий движения прочих объектов;
— ракеты являются источником мощного инфракрас-
ного излучения.
Используется последнее свойство. Опознающий при-
бор (детектор), помещенный на спутнике, должен
выделить излучение ракеты. Наиболее легко распознава-
емо излучение факела работающего двигателя ракеты.
Излучение всякого объекта обладает характерным
спектром: одних частот в нем больше, других меньше.
Прибор должен уловить эту характерность спектра.
Изготовить подобный прибор не так просто. Инфра-
красный спектр делится на несколько участков по дли-
нам волн. Для каждого участка существуют свои чувст-
вительные элементы. Например, участок спектра, близ-
кий к видимым лучам (длина волны 0,7—1,3 микрона),
лучше всего узнается с помощью обычных фотографи-
ческих бромо-серебряных эмульсий, к которым добав-
ляются специальные красители. Более длинные волны
обнаруживаются, например, с помощью термосопротив-
лений.
В I960—1962 гг. в США было произведено несколько
запусков спутников по программе «Мидас». В марте
1961 г., через год после первого запуска, программа бы-
ла засекречена.
Цилиндрический спутник «Мидас» по виду и разме-
рам напоминает разведывательный спутник «Самос».
Однако его вес несколько больше — 2270 кг. Спутники
типа «Мидас» запускались на высоты от 400 до 4000 км
с большим наклоном орбит к плоскости экватора.
36
В процессе запусков выявилось несовершенство ин-
фракрасных устройств спутника. Спутник «Мидас» кон-
структивно очень сложен. Он состоял из 60 000 деталей.
После проверки надежности выяснилось, что оборудова-
ние спутника может работать без поломок только в тече-
ние 10 часов. Ассигнования на программу «Мидас» были
резко сокращены. Осуществление проекта значительно
замедлилось, и в сентябре 1963 г. последовало официаль-
ное сообщение об отказе США от программы «Мидас».
Нельзя, однако, забывать: то, что дорого и
сложно сегодня, может оказаться достаточно де-
шевым и простым завтра.
Беспилотный спутник может выпол-
Координаты взрыва нить еще одну важную задачу: опреде-
лить координаты и мощность ядерного
взрыва в атмосфере и космосе.
Ядерный взрыв сопровождается мощными излучени-
ями следующих видов:
—	световое излучение, продолжающееся десятые до-
ли секунды;
—	тепловое излучение, продолжающееся несколько
секунд;
—	а-излучение— поток ядер гелия; а-частицы рас-
пространяются лишь на десятки метров от эпицентра
взрыва;
—	• р-излучение — поток электронов или позитронов;
(3-частицы также не могут распространяться слишком
далеко;
—	у-излучение — мощный поток электромагнитной
энергии, возникающий при колебаниях ядерных частиц
вещества. Отличается большой интенсивностью и прони-
кающей способностью. Радиус распространения неогра-
ничен;
—	рентгеновское излучение — поток электромагнит-
ной энергии, возникающий при колебаниях электронов,
наиболее близких к ядру атома. Радиус распространения
неограничен;
—	потоки высокоскоростных нейтронов с высокой
проникающей способностью и большим радиусом рас-
пространения.
Последние три вида излучения могут быть использо-
ваны для обнаружения ядерного взрыва.
Рентгеновское излучение направляется на специаль-
37
йый прибор, внутри которого расположен набор пласти-
нок. При столкновении с первой пластинкой рентгенов-
ское излучение выбивает из нее электроны, поток элект-
ронов направляется на вторую пластинку, где рождается
более мощный электронный поток, и т. д. На десятой —
пятнадцатой пластинке уже можно обнаружить значи-
тельный электрический ток. По мощности тока судят о
мощности излучения. Такие приборы называются элект-
ронными умножителями.
Несколько иначе опознается у-излучение. Излучение
рождает в веществе световой луч. Последний, падая на
светочувствительную пластинку, выбивает из нее элект-
роны. Первичный электронный поток направляется в
электронный умножитель.
Нейтронный поток замерить несложно. Быстрый ней-
трон, попадая в пространство между двумя противо-
положно заряженными пластинами, ионизирует среду
между ними. Ионы оседают на пластинах в зависимости
от знака. Потенциал пластин изменяется, и по этому из-
менению судят о мощности нейтронного потока.
При конструировании детекторов радиоактивных из-
лучений могут быть использованы и другие принципы.
* , *
*
Спутник для обнаружения ядерных взрывов в США
разрабатывается с 1961 г. по программе «Вела-Хоутел».
Кроме обычного оборудования (источники энергии и
система связи с Землей), спутник имеет на борту детек-
торы рентгеновского, у- и нейтронного излучений. Для
каждого вида излучения имеется несколько детекторов.
Сигнал о взрыве может быть передан спутником лишь
при одновременном срабатывании всех детекторов.
Разведывательные спутники уже в настоящее время
широко используются в США. В будущем предполагает-
ся применять спутники для управления войсками, для
координации военных действий на поверхности планеты,
в атмосфере и т. п.
РАКЕТА ПРОТИВ РАКЕТЫ
Рождение	Баллистическая ракета — это беспи-
антиракеты	лотное оружие одноразового действия,
способное доставить боевой заряд в заданную точку зем-
ного шара в любую погоду и гораздо быстрее, чем само-
лет. Баллистическая ракета имеет два решающих преи-
мущества перед другими видами оружия: большую даль-
ность действия и высокую точность стрельбы.
Стартовав с пускового устройства, баллистическая
ракета подобно ракете-носителю спутника быстро про-
бивает плотные слои атмосферы и большую часть пути
к цели летит на огромной (несколько сот километров)
высоте. Затем боевая часть ракеты входит в атмосферу
и с большой скоростью движется к наземной цели. О
том, что это за скорость, дают представление, например,
следующие цифры: боевая часть ракеты с малым лобо-
вым сопротивлением, входящая в атмосферу на высоте
91 юм под углом к вертикали 45°, достигает поверхности
Земли за 21 сею.
По сравнению с самолетом боеголовка имеет еще одно
преимущество — небольшие размеры, поэтому обнару-
жить ее нелегко. Боеголовка ракеты обладает большой
прочностью.
Спрашивается: можно ли найти сколько-нибудь на-
дежные средства защиты от подобного оружия?
Ракета может быть уничтожена ракетой. Но сделать
это не просто. Впервые эта задача потребовала практи-
ческого решения еще в 1944 г., во время обстрела терри-
тории Англии немецкими ракетами ФАУ-2...
39
Предполагается, что современная противоракетная
оборона должна обеспечивать уничтожение ракет про-
тивника на траектории полета или по крайней мере
оказать активное противодействие ракетам, свести на
нет их эффективность.
Система противоракетной обороны может защищать
вполне определенные объекты, например: крупные горо-
да, промышленные районы, стратегические центры уп-
равления войсками. Целями для такой системы являют-
ся только те баллистические ракеты противника, которые
атакуют подзащитный объект.
Вместе с тем на систему противоракетной обороны
может быть возложена и более общая задача, например
оборона всей территории страны. В этом случае, очевид-
но, необходимо уничтожить или обезвредить все ракеты
противника на достаточном расстоянии от границ госу-
дарства. Вполне вероятно, что при этом возникнет необ-
ходимость уничтожения боеголовок ракет еще на косми-
ческом участке траектории, до их входа в атмосферу.
Последнее уже весьма сходно с уничтожением космиче-
ского объекта противника, по крайней мере по месту
действия. Так противоракетная оборона смыкается с
противокосмической.
Кажется, еще совсем недавно человек спокойно вер-
шил свои дела исключительно на Земле, укрытый от
смертоносного воздействия космоса надежной атмосфер-
ной оболочкой. Ныне, в 60-х годах XX в., околоземной
космос не так уж пуст. Действующие и вышедшие из
строя спутники, последние ступени ракет-носителей дви-
жутся вокруг Земли. И это только начало! Вот что, на-
пример, пишут за рубежом о будущем околоземного
космического пространства: «...Нет сомнения в том, что
космическое пространство станет ареной войны. Там
разместятся площадки для ведения наблюдений и уста-
новки запуска ракет. В космосе развернется борьба за
овладение тем или иным спутником...».
«Спутники-бомбардировщики, запущенные в космос»,
«Спутники — истребители спутников», «Захват роботом
спутника противника» — подобными заголовками пест-
рит западная военная (да и не только военная) печать
вот уже почти на протяжении десятилетия.
По мнению зарубежных военных специалистов, во-
40
прос о противокосмической обороне уже в наши дни
требует своего практического решения.
В принципе системы противокосмической и противо-
ракетной обороны должны решать одну и ту же после-
довательность задач: обнаружение неизвестного косми-
ческого объекта, его опознавание и в случае необходи-
мости перехват и уничтожение. Однако методы решения
этих внешне одинаковых задач могут значительно отли-
чаться в зависимости от того, о каком объекте идет речь:
баллистической ракете или спутнике.
Оказывается, можно. Для этого в си-
ракету0 за*15000 км? стемах дальнего обнаружения исполь-
F	зуются самые различные свойства ра-
кеты-цели и в первую очередь ее способность отражать
различные виды электромагнитной энергии.
Для обнаружения баллистических ракет с помощью
установок, расположенных на поверхности Земли, ис-
пользуется способность ракеты отражать энергию ульт-
ракоротких радиоволн, так как эти радиоволны хорошо
проходят через все слои атмосферы.
Ультракороткие радиоволны, как известно, распрост-
раняются прямолинейно. Если бы ракета летела все
время на небольшой высоте, например 1 км, то с помо-
щью ультракоротковолновой радиолокационной станции
ее нельзя было бы засечь на расстояниях, превышающих
200—300 км, из-за криволинейности земной поверхности.
Но большую часть своего пути баллистическая ракета
летит на большой высоте. Баллистические ракеты даль-
него действия могут набирать на траектории высоту до
1300 км, что составляет почти четверть земного радиуса.
Такая высоко летящая ракета может быть обнаружена
наземным радиолокатором уже на расстоянии 5000 км,
так как благодаря большой высоте полета она рано по-
является из-за горизонта. С помощью радиолокационных
станций дальнего обнаружения такую ракету можно за-
сечь за 10—15 мин до приземления.
Конечно, если речь идет о защите одного какого-ни-
будь объекта, 10 мин может оказаться достаточно для
перехвата и уничтожения приближающейся ракеты. Если
же речь идет об обороне всей территории страны, то,
несмотря на размещение радиолокационных станций у
самых границ государства, дальность обнаружения и в
41
5000 км может оказаться 'недостаточной. В конце концов
что такое 15 мин для приведения в боевую готовность
оборонительной системы целого государства и отраже-
ния нападения?!
Для устранения этого недостатка американцы, на-
пример, размещают свои радиолокационные станции на
территории других государств, за тысячи километров от
границ США! Так, из трех станций американской систе-
мы дальнего обнаружения BMEWS только одна распо-
ложена на территории США (на Аляске), две остальные
размещены в Гренландии и Англии.
Рис. 9. Станция дальнего обнаружения баллистических ракет
Радиолокаторы подобных станций должны обладать
огромной дальностью действия, что само по себе являет-
ся проблемой. Для увеличения дальности действия ра-
диолокатора обычно стремятся увеличить мощность из-
лучения и в то же время сделать приемник отраженных
от цели сигналов максимально чувствительным.
Есть, впрочем, еще один путь: улучшение качества
приемно-передающей антенны — увеличение площади
антенны. Однако слишком большие антенны имеют свои
недостатки. Они уязвимы, дороги, громоздки, имеют ма-
лую скорость вращения. Кстати, о вращении антенны...
В последнее время много говорят и пишут о так на-
42
зываемых антеннах с фазированной решеткой, обеспечи-
вающих электронную развертку луча без вращения са-
мой антенны. Фазированная решетка представляет собой
набор из нескольких тысяч приемно-передающих антенн,
расположенных друг от друга на расстоянии, равном по-
ловине длины излучаемой волны. Радиолуч разворачи-
вается с помощью временного сдвига между импульсны-
ми напряжениями, питающими антенны.
Изготовление антенных решеток пока еще сложно.
В США, например, такую решетку делают иногда по не-
скольку лет...
Но может быть, легче обнаружить баллистическую
ракету из космоса? Почему бы не попытаться сделать
это с помощью системы специальных спутников-опозна-
вателей? Такая система могла бы одновременно служить
и важным звеном в противокосмической обороне.
В космосе, где влияние атмосферы уже не сказывает-
ся, можно работать на более коротких электромагнитных
волнах, чем радиоволны. Исследователями давно уста-
новлено, что уменьшение длины волны позволяет сделать
луч локатора более острым и концентрированным.
Самые короткие радиоволны имеют длину примерно
0,5 мм — далее начинается инфракрасное (тепловое) из-
лучение. Инфракрасные локаторы дешевы, имеют про-
стое устройство и в меньшей степени подвержены поме-
хам, чем радиолокационные.
И все же, видимо, наиболее перспективны не инфра-
красные локаторы, а оптические. Значение видимого
света в космической технике будущего трудно переоце-
нить. Применение оптических локаторов в космосе по-
зволит вплотную подойти не только к решению пробле-
мы поиска и обнаружения объекта, но и проблемы его
опознавания. Узкий, как игла, концентрированный луч
света позволит прощупать по частям неизвестный
объект, а отраженный луч «нарисует» этот объект на
индикаторе опознающего аппарата...
Обнаружение и опознавание — разные
Свой или чужой? вещи. Как узнать на огромных рассто-
яниях, исчисляемых подчас тысячами
километров, какой объект обнаружен в космосе назем-
ной радиолокационной станцией?
На экране локатора, помимо цели, светлыми точками,
пятнами, яркими вспышками мерцают и грозовые раз-
43
ряды, и электромагнитное космическое излучение, и ме-
теоры, и их следы, ионизированные в атмосфере. Кроме
естественных помех, возможны и искусственные.
Боеголовка ракеты в целях создания помех опозна-
ющим системам может быть сделана составной. Она
может состоять из нескольких разделяющихся впослед-
ствии частей. Каждая такая часть покрыта материалом,
активно отражающим излучение опознающего локатора.
Наконец, могут автоматически выбрасываться так назы-
ваемые ложные цели — предметы, создающие на экране
локатора импульсы, ничем практически не отличающиеся
от импульсов боеголовки.
Ясно, что перед опознающей станцией стоит исключи-
тельно сложная задача. Поэтому работа этих станций,
их детали, как правило, не описываются. Даже падкая
на сенсации западная печать почти ничего не сообщает о
работах в этой области, кроме того, что боеголовки бал-
листических ракет предполагается опознавать с по-
мощью специальных радиолокационных станций, имею-
щих большую дальность действия.
Опознавание начинается вслед за обнаружением цели
и заключается в точном расчете ее траектории и выяс-
нении места ее старта и предполагаемого приземления.
Затем, отбирая характерные признаки цели, пытаются
выяснить ее назначение, выделить ее среди ложных це-
лей, определить состав боевой части и т. д.
Основным препятствием для опознавания космиче-
ских объектов с поверхности Земли является не столько
большое расстояние между целью и чувствительными
элементами опознающих систем, сколько наличие атмо-
сферы. Атмосфера, интенсивно поглощая свет и тепло,
не позволяет использовать эти виды энергии в опозна-
ющих системах большой дальности. Поэтому в будущем
предполагается вынести опознающие аппараты в кос-
мос. Тогда появится возможность перейти на электро-
магнитные волны инфракрасного и оптического диапазо-
нов, что позволит с большей тщательностью исследовать
неизвестный объект на расстоянии.
С выносом опознающего аппарата в космос сразу же
возникает проблема автоматизации процесса опознава-
ния.
Представим себе, что специальный опознающий спут-
ник с помощью бортовой аппаратуры обнаружил в кос-
44
мосе неизвестный объект. Аппаратура опознавателя не-
которое время следит за неизвестным объектом, вычис-
ляет его орбиту или траекторию. В «памяти» бортового
счетно-решающего устройства опознавателя должны хра-
ниться параметры орбит всех известных объектов. Авто-
матическое сличение рассчитанной орбиты с имеющими-
ся позволит либо опознать цель, либо утверждать, что
в космосе появился новый, неизвестный объект.
«Паспортом» космического объекта может стать не
только его орбита или траектория. Объект может быть
опознан и по его координатам на небесной сфере в дан-
ный момент времени.
Если наконец будет установлено, что изучаемый объ-
ект относится к категории неизвестных, бортовая систе-
ма опознавателя начинает изучать его детально.
Каждый объект или класс объектов обладает харак-
терными признаками, выделяющими их среди прочих
объектов. Одним из таких признаков является, напри-
мер, распределение световых контрастов объекта на ок-
ружающем фоне. К примеру, черно-белая фотография
завода с воздуха обладает вполне определенным распре-
делением темных и светлых тонов, позволяющим утвер-
ждать, что это фотография именно завода, а не аэродро-
ма, города или любого другого объекта. Или возьмем,
например, такой элемент, как форма или контуры объ-
екта. Боеголовка ракеты, спутник-фоторазведчик или
ступень ракеты-носителя имеют вполне определенные
форму и контуры, «известные» бортовой машине опозна-
вателя. Контур любого предмета представляет собой со-
четания прямых и кривых линий. Причем отличных друг
от друга простейших сочетаний не так уж много. Следо-
вательно, каждый контур может быть описан конечным
числом сочетаний из стандартного набора, и эта запись,
переведенная на язык машины, будет храниться в ее
«памяти». Сличение контура данного неизвестного объек-
та с «изображениями», хранящимися в памяти, позволя-
ет отнести объект к какому-то вполне определенному
классу.
На близких расстояниях, в особенности если имеется
возможность контакта между опознающим и опознавае-
мым аппаратами, можно определить массу и моменты
инерции последнего. Эти данные также небезынтересны
для опознавателя.
45
Исследуется и возможность изучения внутренних по-
лостей объекта на расстоянии с помощью рентгеновых
и у-лучей.
На пути к автоматическому опознаванию уже преодо-
лены многие препятствия, но полная его автоматизация
относится к весьма отдаленному будущему. В ближай-
шее время начнут применяться методы полуавтома-
тического и неавтоматического опознавания: фотографи-
рование или получение телевизионных изображений объ-
екта с последующей передачей их на Землю.
Опознавание объекта, являющегося целью для про-
тиворакетной или противокосмической оборонительных
систем, является последней операцией перед его пере-
хватом и уничтожением.
На экране радиолокатора быстро дви-
Перехват жется яркая точка — цель. Вот она во-
шла в сферу действия наземной систе-
мы перехвата, и сразу же в нижней части экрана зажи-
гается вторая точка — это стартовала антиракета. Точки
начинают сближаться, причем происходит это гораздо
быстрее, чем в случае с самолетами. Вскоре обе точки,
сблизившись, вспыхивают на мгновение ярким пятном,
которое начинает затем медленно гаснуть...
Боевой заряд антиракеты подрывается в тот момент,
когда цель войдет в сферу его действия. Столкновение
же цели и перехватчика, движущихся с огромными ско-
ростями, маловероятно.
Конечно, необходимо, чтобы все цели были перехва-
чены и уничтожены еще до входа в атмосферу, за сотни
километров от границ государства. Однако в настоящее
время зарубежным системам перехвата обычна ставится
задача перехватить цель на дальности, несколько превы-
шающей радиус поражения наземных объектов ядерным
взрывом.
Практически при условии, что все звенья системы
перехвата работают надежно, ракеты должны пере-
хватываться на высоте 40—80 км.
Фактически операция перехвата начинается уже тог-
да, когда цель входит в сферу действия станции сопро-
вождения цели, имеющей обычно дальность действия
1500—1700 км. После сближения цели со станцией на
указанное расстояние радиолокатор сопровождения начи-
нает выдавать точные данные о траектории цели, с по-
46
Мощью которых на электронно-вычислительной машине
рассчитывается и точка встречи цели с антиракетой.
Рис. 10. Антиракета «Найк-Зевс»
Управление перехватом осуществляется обычно спе-
циальной радиолокационной станцией наведения анти-
ракеты. «Мозгом» этой станции является счетно-реша-
ющее устройство перехвата цели. Такие устройства ста-
раются по возможности делать из стандартных элект-
ронных блоков. Размер каждого блока иногда не превы-
шает размеров сигаретной пачки.
Счетно-решающее устройство, непрерывно рассчиты-
47
вая и прогнозируя траектории цели и уже стартовавше-
го перехватчика, уточняет положение точки встречи и
выдает радиокоманды исполнительным органам антира-
кеты для коррекции траектории.
Следует отметить, что подобное командное управле-
ние антиракетой с Земли характерно только для пере-
хвата баллистических ракет и совсем не обязательно,
например, для перехвата спутника. Перехватчик орби-
тального космического объекта может непосредственно
сблизиться со спутником вообще без всякого наведения
только с помощью предварительного расчета движения
цели по орбите и выбора момента старта перехватчика.
Областью непосредственной близости в данном случае
считается сфера радиусом 300—400 км, в центре кото-
рой находится цель. Такой перехват называют дальним.
При этом предполагается, что для уничтожения спутни-
ка-цели требуется еще сближение, которое будет осуще-
ствляться бортовой системой наведения перехватчика.
Дальний перехват может быть осуществлен, когда
место старта перехватчика вследствие вращения Земли
попадет в плоскость орбиты цели. Подобный перехват
называют прямым.
Если периоды обращения у обоих спутников разные,
перехватчик в конце концов обязательно приблизится к
цели на такое расстояние, с которого уже можно начать
сближение с помощью его собственной бортовой аппара-
туры. Существенным недостатком является то, что по-
добный перехват может длиться иногда несколько суток,
а это неприемлемо в условиях войны. Выход здесь может
быть только один — создание космоперехватчика, спо-
собного не только самостоятельно сближаться с целью,
начиная с небольших расстояний, но и в широких пре-
делах менять форму своей орбиты и ее положение от-
носительно экватора, т. е. создание маневрирующего
спутника-перехватчика.
Создание маневрирующих перехватчиков — дело бу-
дущего. Однако уже сейчас за рубежом публикуют
множество подобных проектов.
Боеголовка баллистической ракеты
Уничтожение ракеты обычно делается очень прочной и теп-
лостойкой, так как во время своего
движения в атмосфере она подвержена воздействию
аэродинамических сил и сильно нагревается. Материал
48
боеголовки может выдержать, например, нагрев до
3000° в течение 120—150 сек. Корпус ее изготовлен из
высокопрочных металлических и пластмассовых матери-
алов с покрытиями из стекловолокна, асбеста, кварца
и т. д,
Как же уничтожить этот небольшой конусообразный
снаряд, движущийся в атмосфере с огромной скоростью?
Наиболее вероятно использование ядерного заряда
на антиракете. Команда на подрыв боевого заряда анти-
ракеты выдается в районе точки встречи с целью счет-
но-решающим устройством станции наведения перехват-
чика. Радиация, ударная волна и световое излучение
ядерного взрыва могут нарушить работу чувствительной
аппаратуры боевой части ракеты, предупредить разбра-
сывание ложных целей и повредить корпус боеголовки,
что может привести к ее сгоранию в атмосфере при вхо-
де в плотные слои.
Предлагаются и другие средства уничтожения боего-
ловок, в частности использование антиракет с осколоч-
ными боевыми зарядами. Столкновение боеголовки, ле-
тящей со скоростью около 7000 mJ сек, даже с небольшим
осколком неизбежно приведет к нарушению целости ее
корпуса и, следовательно, к изменению атмосферного
участка ее траектории, разрушению и сгоранию. Масси-
рованное применение осколочных антиракет может
создать плотную осколочную преграду на пути бое-
головки.
Стремление найти эффективные (помимо ядерного)
методы уничтожения боевых частей ракет вполне оправ-
дано, так как в будущем в связи с дальнейшим усовер-
шенствованием противоракетных систем высота пере-
хвата будет расти, а с ростом высоты эффективность
ядерного взрыва падает, так как, чем разреженнее атмо-
сфера, тем слабее ударная волна, возникающая при
взрыве. Между тем ударная волна является основным
поражающим фактором ядерного взрыва.
Электромагнитное и радиоактивное излучение взрыва
может вывести из строя радиоэлектронное оборудование
спутника, его батареи, аккумуляторы, фотокамеры, топ-
ливо. Например, для вывода из строя радиоэлектронной
аппаратуры ядерный заряд мощностью 1,5—2 млн. т
тротила достаточно взорвать на расстоянии 20—25 км от
спутника. А для полного уничтожения этого спутника
4 Ракеты в космосе
49
ядерный взрыв необходимо приблизить к нему на рас-
стояние не более 5 км.
Спутник с борта космоперехватчика может быть об-
стрелян и обычными авиационными снарядами. Задача
уничтожения спутника при этом не ставится: достаточно
вывести из строя часть жизненно важного для него обо-
рудования. После обстрела спутник может сохранить
свою форму и еще долго обращаться около Земли, уже
не являясь космической целью.
Стрельба в космосе имеет свои особенности. Не нуж-
но, например, из-за отсутствия атмосферы учитывать
действие сопротивления среды на снаряд. На небольшом
расстоянии между перехватчиком и целью на движение
снаряда почти не влияет сила притяжения Земли. Не-
обходимо учитывать только влияние силы отдачи на соб-
ственное движение перехватчика, так как это может ока-
заться важным для аппаратов, длительное время нахо-
дящихся на орбите. Разумеется, сказанным отнюдь не
исчерпываются все проблемы космической стрельбы.
Важно просто отметить ее принципиальную возмож-
ность.
В последнее время за рубежом много говорят о так
называемом лучевом оружии, или «Х-оружии». Речь идет
об уничтожении космических объектов с помощью на-
правленных электромагнитных и ядерных излучений.
Особенно перспективными в этом смысле считаются
лазеры — излучатели энергии оптического диапазона.
Основным элементом лазера является резонатор — ак-
тивное вещество в светонепроницаемой оболочке. В ка-
честве активного вещества обычно используют искусст-
венный рубин. Электроны рубинового стержня, колеблясь
под влиянием внешнего источника энергии, излучают
концентрированные порции света, который в виде остро-
направленного луча выходит из отверстия в оболочке. О
том, что представляет собой этот луч, говорят,
например, следующие цифры: излучение лазера мощ-
ностью 10 кет эквивалентно излучению тела, нагретого
до 10 000 000 000°! Такой луч может на большом рас-
стоянии мгновенно прожечь стальной корпус ракеты.
Космическая система перехвата, по одному из зару-
бежных проектов, будет состоять из радиолокатора на-
ведения (грубое наведение), оптического локатора и
мощного лазера, уничтожающего цель.
50
Рис. 11. Мощный оптический квантовый генератор. Его луч проби-
вает толстую стальную пластину (вверху). Внизу — схема кванто-
вого генератора:
1 — частично прозрачное стекло; 2 — зеркало; 3 — когерентный луч
По предположениям западной печати, эксперименты
с лучевым оружием в космосе начнутся не ранее 1970 г.
Если спутник-цель не является манев-
Антиспутники рирующим, его положение в космосе
легко рассчитать заранее и для его
перехвата может быть использована обычная баллисти-
ческая ракета: высшая точка ее траектории иногда пре-
вышает 1000 км, в то время как большинство спутников
летает на гораздо меньших высотах.
4*
51
Для перехвата с Земли маневрирующих спутников
в будущем предполагается создать специальные ракеты.
Последняя ступень такой ракеты будет представлять со-
бой маневрирующий космический аппарат с собственной
системой управления и ядерной боевой частью. Аппарат
с Земли будет запускаться в район непосредственной
близости с космической целью, а затем сближаться с
ней при помощи собственной системы наведения. Взрыв
боевого заряда произойдет автоматически по достижении
определенного расстояния между целью и перехватчи-
ком.
В качестве носителей противоракетных и противо-
спутниковых средств могут быть использованы и самоле-
ты. Антиракеты, запускаемые с самолета, будут с помо-
щью автоматов опознавать и уничтожать появляющиеся
спутники и ракеты противника. Ведь потолок современ-
ного самолета давно превысил 20 км, а на таких высотах
уже вполне возможно использовать инфракрасные или
оптические локаторы антиракеты.
И наконец, для борьбы с ракетами и космическими
объектами противника могут широко использоваться
специальные орбитальные аппараты — антиспутники.
Не исключено, что антиспутник длительное время будет
находиться на промежуточной, дежурной орбите, с ко-
торой и начнется перехват. При этом начальное совпаде-
ние плоскостей орбит антиспутника и цели необяза-
тельно.
Первые действующие антиспутники будут, несомнен-
но, управляться с Земли, хотя в перспективе предпола-
гается, что задача расчета траектории перехвата и уп-
равления должна быть возложена на бортовое счетно-
решающее устройство антиспутника.
Антиспутник должен быть маневрирующим космиче-
ским аппаратом, а его двигатель будет обеспечивать зна-
чительные приращения скорости в короткое время. Для
этого можно использовать, например, обычный ракет-
ный двигатель нерегулируемой тяги. Для осуществления
маневра двигатель должен быть поворотным и создавать
тягу в любом направлении.
В космосе на высоте 400—600 км можно создать си-
стему легких антиспутников одноразового действия с
длительным временем существования. Подобный анти-
спутник скорее всего будет иметь ядерный боевой заряд.
52
По команде с Земли такой аппарат может быть приве-
ден в район непосредственной близости с космической
целью, после чего дальнейшее сближение осуществляет
его собственная система наведения. Действующая систе-
ма будет состоять из большого числа антиспутников.
Большое внимание за рубежом уделяется и проекти-
рованию тяжелых антиспутников многоразового дейст-
вия. Эти аппараты будут снабжены собственной систе-
мой обнаружения, опознавания и уничтожения цели.
ЧЕЛОВЕК В КОСМОСЕ
Мы, люди, живущие во второй полови-
необходим не XX в-’ являемся свидетелями не
космонавт? только огромного по своей значимости
начала освоения ближнего космоса с
помощью ракет, искусственных спутников и пилотируе-
мых космических кораблей, но и небывалого по своим
масштабам победного шествия автоматики.
Человек непрерывно расширяет границы применения
машины, «обучая» ее все новым операциям. Машина по-
степенно «осваивает» такие области деятельности, кото-
рые раньше были доступны лишь человеческому мышле-
нию.
В связи с этим возникает вопрос: действительно ли
так уж необходимо посылать в космос человека?
Автоматическая и полуавтоматическая аппаратура,
устанавливаемая на космическом аппарате и управляе-
мая с Земли в течение всего полета, выполняет большой
комплекс задач. Многие научные исследования могут осу-
ществляться и уже осуществляются с помощью автома-
тических искусственных спутников, которые зарекомен-
довали себя как надежное средство научных исследова-
ний в космосе. Автоматические средства исследования
космоса быстро совершенствуются. Уже в ближайшем
будущем с их помощью без непосредственного участия
человека можно будет провести еще более сложные
исследования.
Важно и то, что беспилотный космический аппарат
вместе с установленной на нем автоматической и полу-
автоматической аппаратурой может проникать в обла-
сти, пока еще недоступные человеку (например, в обла-
сти радиационных поясов Земли). Известно, что орби-
тальные полеты космонавтов проходят сейчас на высотах,
54
не превышающих 1500 км, тогда как, например, со-
ветские спутники типа «Электрон» проникают на гораздо
большие высоты, обеспечивая высокую точность измере-
ний и хорошую оценку отдельных сторон изучаемых яв-
лений.
Конечно, даже самое совершенное автоматическое
устройство может исследовать только те явления, о ко-
торых человек уже имеет хотя бы приблизительное пред-
ставление. Нельзя, например, ожидать, что «электрон-
ный врач» откроет у больного заболевание, о котором
никогда не слышал врач-человек. И хотя современный
автомат может реагировать на отдельные внешние фак-
торы, воспринимать и перерабатывать информацию, тем
не менее он не в состоянии делать обобщения, выводы, в
корне перестраивать программу работы в зависимости
от ситуации. Автоматическое устройство реагирует лишь
на те изменения ситуации, которые заранее предусмот-
рены. Но разве можно предусмотреть все неожиданно-
сти, которые готовит человеку космос? В настоящее вре-
мя уже существуют так называемые самоприспосабли-
вающиеся, самопрограммирующие и т. п. устройства,
однако границы «поведения» подобных эксперименталь-
ных машин всегда заранее очерчены их создателем —
человеком.
Перипетии неизвестного, постоянно меняющаяся об-
становка, необходимость ее всестороннего анализа и при-
нятия разнообразных решений — сможет ли со всем этим
справиться машина, программируемая человеком на
Земле?
Следует помнить, что человек тонко чувствует новые
ситуации и реагирует на них решениями, которые не ну-
ждаются в детальном программировании.
Обладая «чувствительными элементами» достаточной
остроты и недоступными машине способностями к ана-
лизу и синтезу информации, человек, находящийся на
борту космического аппарата, может вовремя заметить
и устранить некоторые неисправности, которые могли бы
привести к аварии.
Машина — не соперник человека, а его верный, на-
дежный помощник. Освоение космического пространства
требует от человека максимального напряжения твор-
ческих сил, и здесь машина никогда не вытеснит чело-
века.
55
Человек весит...
полтонны
Казалось бы, вопрос ясен: пилотируемые человеком
космические аппараты в деле освоения космоса так же
важны и необходимы, как и беспилотные. Но для того
чтобы космический аппарат стал обитаемым, потребо-
валось решение ряда сложнейших проблем науки,
техники и производства.
Ученым и конструкторам пришлось
много поработать, прежде чем на ос-
нове существовавших ранее ракет и
беспилотных космических аппаратов были созданы вы-
соконадежные космические корабли и ракеты-носители
для них. Далеко не достаточно было только увеличить
мощность ракеты и размеры корабля, чтобы туда мог
войти человек.
Присутствие человека на борту космического кораб-
ля предъявляет к его конструкции и оборудованию мно-
жество специфических требований. Начать хотя бы с
того, что беспилотная ракета, стартуя с пускового уст-
ройства, подвергается такой сильной вибрации, что ее
не вынес бы даже специально тренированный человек.
Трудно переносим и шум от работающих двигателей. В
некоторых опытах, поставленных за рубежом, животные,
помещенные в головной части ракеты, погибали в самом
начале полета от шума двигателей. Но в то же время
известно, что шум в кабине советского корабля «Восток»
благодаря надежной звукоизоляции не превосходил
обычного уровня шумов в кабине реактивного самолета.
Сойдя с пускового устройства, ракета с человеком
на борту набирает скорость сравнительно медленно (по
сравнению с некоторыми беспилотными ракетами). Эко-
номия топлива за счет больших стартовых ускорений в
данном случае невозможна, так как человеческий орга-
низм не в состоянии вынести большие ускорения. Инте-
ресно, что это свойство живых организмов подмечено и
исследовано лишь в последнее время.
Еще не так давно считали, что опасно не столько
ускорение, сколько скорость перемещения. В XIX в., на-
пример, когда начали строить первые железные дороги
в Англии, инженеры и врачи серьезно опасались, что
пассажиры не смогут безболезненно перенести «сума-
сшедшую» скорость поезда — 30 км!час. Позже выясни-
лось, что скорость перемещения сама по себе не страш-
на. Лишь изменения скорости — ускорения порождают
56
инерционные силы, оказывающие болезненное, а иногда
и опасное действие на организм. И если ускорения на
участке выведения беспилотной ракеты могут достигать
десятков g (g = 9,8 м1сек2— ускорение падающего на
Землю тела), то ускорение пилотируемого аппарата
обычно не превышает 10g. При ускорении 10g 70-кило-
граммовый космонавт как бы «весит» около 700 кг. Если
такую нагрузку и может выдержать силовой каркас
человека—скелет, то системы дыхания и кровообраще-
ния отказываются работать.
По окончании активного участка полета вместе с ис-
чезновением ускорений исчезают и инерционные силы, а
вес космонавта уравновешивается центробежной силой,
возникающей в связи с кривизной орбиты. В результате
наступает состояние динамической невесомости, харак-
терное для орбитального полета.
Еще до первого полета человека в космос ученые
предполагали, что космонавт сможет не только удовлет-
ворительно перенести невесомость, но и работать в этом
состоянии. Полет Ю. А. Гагарина полностью подтвердил
эти предположения. В настоящее время уже ясно, что
большинство людей переносит состояние невесомости
удовлетворительно. Лишь у некоторых появляется голо-
вокружение и неприятное ощущение падения. Продол-
жительная же невесомость может привести к общему
расстройству организма. Поэтому в проектах больших
орбитальных станций, рассчитанных на длительное пре-
бывание экипажа в космосе, предполагается обязатель-
ное создание искусственной тяжести.
Высота полета пилотируемых космических кораблей
пока еще не превышает 1500 км над уровнем моря. Это
и понятно: уже на высоте 800—1000 км начинается ра-
диационный пояс, губительное излучение которого отри-
цательно действует на организм человека.
Во время орбитального полета космического корабля
не исключено также и столкновение с крупной метео-
рной частицей, которая может пробить кабину, нарушив
тем самым ее герметичность. И хотя вероятность такого
столкновения мала (например, частицы массой 1 г встре-
чаются в околоземном космосе очень редко — в среднем
один метеор на объем, равный объему куба с ребром
1000 км), однако нельзя пренебрегать и этой опасностью.
Конструкторы снабдили наших космонавтов скафандра*
57
ми, которые обеспечат их безопасность даже в том слу-
чае, если кабину корабля пробьет метеор.
Что же представляет собой космический дом челове-
ка? Как его конструкторам удалось решить проблемы,
возникшие в связи с присутствием человека на борту?
Кажется, еще совсем недавно услыша-
ли мы по радио сообщение о космиче-
ском старте Юрия Гагарина. А сегод-
ня у пилотируемого космического поле-
та уже своя история. Другие корабли уходят сегодня в
космос — не корабли, а целые космические исследова-
Пилотируемый
космический
аппарат
Рис. 12. Космический дом советских космонавтов — спут-
ник «Восток»
тельские лаборатории с различными специалистами на
борту. А первый космический дом Гагарина и Титова,
Николаева и Поповича, Быковского и Николаевой-Те-
решковой переместился в музей и занял почетное место на
ВДНХ в Москве. И еще долгое время это изумительное
творение человеческого разума будет вновь и вновь изу-
млять нас, наших друзей и наших соперников... Выста-
вили на обозрение свою первую обитаемую космическую
капсулу «Меркурий» и американцы.
Советский корабль «Восток» сделан в форме шара.
Американская капсула «Меркурий» внешне напоминает
телевизионную трубку. Такую же форму имеет и более
поздняя двухместная капсула «Джеминай».
53
Внешняя поверхность «Востока» покрыта тепло-
защитным слоем, предохраняющим ее от выгорания при
входе в плотные слои атмосферы во время возвращения.
У капсул «Меркурий» и «Джеминай» теплозащитный ма-
териал помещается внутри двойной 'стенки, сделанной
из жаропрочного сплава. Кроме того, днище капсулы
защищает от перегрева специальная плита из стеклопла-
стика (капсула во время возвращения входит в атмосфе-
ру днищем вперед).
В кабинах обоих аппаратов размещены кресла кос-
монавтов, пульт управления, приборы, «наблюдающие»
за состоянием пилота. На корабле «Восток» имеется
специальный приборный отсек с аппаратурой, рабо-
тающей во время орбитального полета. В полете под-
держивается двусторонняя радиосвязь с Землей, из-
меряются параметры орбиты, передается на Землю те-
леметрическая информация и телевизионное изображе-
ние космонавта. Управление аппаратурой автоматиче-
ское и ручное. Большинство систем в целях повышения
надежности в работе дублируется.
Даже при нормальных условиях полета роль челове-
ка в управлении кораблем не была пассивной. Космо-
навт постоянно контролировал работу многочисленных
автоматов корабля и всегда мог вмешаться в работу
той или иной автоматической системы в случае отклоне-
ния от предписанного режима.
Особенностью советского космического корабля явля-
ется то, что в отличие от американских капсул в кабине
«Востока» создаются исключительно благоприятные ус-
ловия для космонавта.
При самом объективном отношении к труду амери-
канских ученых и специалистов необходимо все же отме-
тить, что капсула «Меркурий» и в смысле поддержания
заданного температурного режима не выдерживает ни-
какого сравнения с советским кораблем. Особенно угро-
жающе повышалась температура в кабине во время по-
лета американца М. Карпентера. Астронавт должен был
проявить большое мужество, чтобы, задыхаясь от жары
в своем скафандре, продолжать полет по заданной про-
грамме. Единственное, что ему могли посоветовать в
этот момент с Земли, — это пить больше воды...
И в советских, и в американских аппаратах космо-
навт размещается в специальном кресле, выполненном
59
точно по его фигуре. Поэтому большие перегрузки рав-
номерно распределяются по всему телу космонавта. В
отличие от американских («Меркурий») советские косми-
ческие кресла катапультируемые. Катапультируемое
кресло позволяет космонавту быстро покинуть корабль
в случае возникновения аварийной ситуации при взлете
и на заключительном этапе полета. У американцев в слу-
Рис. 13. Капсула «Джеминай»
чае аварии на старте предусматривается отделение от
ракеты-носителя всей капсулы.
Катапультируемое кресло представляет собой слож-
ный автоматический комплекс. В корпусе кресла, помимо
катапультного механизма и парашютов, размещены ра-
диостанция, аварийный запас питания и даже лодка на
случай посадки на воду.
Космонавт «Востока» может приземлиться, оставаясь
в корабле.
60
На аппаратах имеется и автоматическое, и ручное
управление. Впервые во время орбитального полета руч-
ную систему управления космическим кораблем опробо-
вал советский космонавт Герман Титов. Он мог вклю-
чить тормозной двигатель, сойти с орбиты и призем-
литься.
Характерно, что испытание Титовым системы ручного
управления являлось одним из элементов программы
полета, а не вынужденным действием, как это было в
большинстве полетов американских астронавтов. Так, в
феврале 1962 г. первый американский астронавт
Д. Гленн, заканчивая свой первый виток, сообщил, что
капсула имеет тенденцию к уходу с орбиты вправо со
скоростью примерно Г в секунду. После отклонения на
20° капсула возвращалась в нормальное положение, а
затем все повторялось сначала. Гленн вынужден был
перейти на ручное управление. Аналогичные неприятно-
сти были и у другого американского астронавта Карпен-
тера, причем его положение осложнилось еще и тем, что,
перейдя на ручное управление, он забыл выключить
автоматику. В результате отказа автоматической систе-
мы управления третий американский астронавт Г. Купер
после безуспешных попыток исправить неполадки был вы-
нужден провести вручную всю операцию возвращения...
Итак, возвращение... Огромная косми-
„оЗВ^<пНЛе ческая скорость должна быть умень-
шена более чем в тысячу раз — до 5—
7 м!сек (скорость приземления корабля). И при этом
нельзя входить в атмосферу слишком круто — резко воз-
растут перегрузки. Чересчур пологие траектории спуска
тоже недопустимы: при своем движении в атмосфере
космический корабль «трется» о воздух и сильно разо-
гревается. Чем длительнее спуск, тем сильнее нагрев.
Кроме того, приземлиться нужно в заданном районе,
где около наблюдательных пунктов стоят вертолеты, го-
товые к поиску корабля.
Как же осуществить возвращение из космоса?
В первую очередь необходимо четко выполнить на-
чальную операцию возвращения — сход с орбиты. Ко-
рабль должен покинуть свою орбиту в строго определен-
ной точке; иначе он никак не попадет в заданный район
даже при условии благополучного спуска в атмос-
фере.
61
Уменьшив скорость с помощью специальных тормоз-
ных двигателей, корабль сходит с орбиты и движется
к Земле по дуге эллипса. Ясно, что, чем сильнее умень-
шена орбитальная скорость, тем круче траектория спу-
ска. Ясно также, что для возвращения по расчетной тра-
ектории необходимо уменьшить орбитальную скорость
на строго определенную величину. Тормозной двигатель,
следовательно, должен быть ориентирован точно в за-
данном направлении, вовремя включен и выключен.
Погасив скорость, аппарат получает возможность
спускаться далее на парашюте, причем сначала вводится
в действие небольшой тормозной парашют, а затем (на
малой высоте) раскрывается огромный купол основного,
на котором корабль и приземляется.
Траектории, выбранные для спуска «Востока» и «Мер-
курия» (так называемые баллистические траектории),
не являются единственно возможными. Крылатые космо-
планы ближайшего будущего смогут, сойдя с орбиты в
любой точке, двигаться в атмосфере по самым сложным
пространственным траекториям и совершать посадку в
любой заданной точке земного шара. Такую возмож-
ность дадут им крылья, сделанные из специальных жаро-
прочных сплавов.
Впрочем, подъемная сила может быть получена и
просто выбором соответствующей формы возвращаемого
аппарата. Уже существуют экспериментальные бескры-
лые самолеты, которые держатся в воздухе только бла-
годаря подъемной силе фюз,еляжа. Для управления ко-
раблем на траектории возвращения может быть исполь-
зован и винт, похожий на вертолетный, конечно более
прочный и снабженный теплозащитой.
Известно, что скорость приземления «Востока» была
вполне безопасной. Однако при необходимости космо-
навт мог покинуть кабину с помощью катапультируемо-
го кресла и спуститься на собственном парашюте. Крес-
ло является важным элементом системы спасения кос-
монавта на всех
Если космонавт
в опасности...
та окутывается
участках полета.
«Пуск!» — командует главный опера-
тор. Присутствующие на наблюдатель-
ном пункте видят, как огромная раке-
клубами дыма и медленно уходит со
стартового стола... Но что это? Приборы на наземном
пункте управления запуском и внутри корабля внезапно
62
показывают резкое падение тяги двигателей. Одновре-
менно начинается вибрация, а носитель отклоняется от
вертикали. Уже видно невооруженным глазом, что
30-метровая сигарообразная ракета отклонилась от на-
меченной траектории.
— Немедленно катапультируйтесь! — отдает прика-
зание в микрофон главный оператор.
Все видят, как от носового конуса ракеты отделяется
крышка аварийного люка, а вслед за ней с большой ско-
ростью вылетает кресло с космонавтом. Оно летит в
сторону и чуть вверх. В этот момент мощный взрыв
сотрясает землю. Люди невольно прикрывают глаза,
глядя на разлетающиеся во все стороны горящие об-
ломки носителя... Но космонавту уже не угрожает опас-
ность. В верхней точке траектории на расстоянии при-
мерно 100 м от ракеты он отделяется от кресла и раскры-
вает над собой оранжевый купол парашюта. На наблю-
дательном пункте все облегченно вздыхают...
Оговоримся сразу, что случая, описанного выше, не
было в практике космических полетов. Но инженеры,
проектирующие средства спасения космонавтов, часто
«проигрывают» в своем воображении подобные ситуации.
Совсем не просто обеспечить космонавту надежное спа-
сение на всех участках полета, особенно в случае аварии
на старте, где успех спасательной операции решают
секунды. За несколько секунд космонавт должен быть
удален от ракеты на расстояние не менее 100 м. При
этом он не должен потерять высоту, иначе парашют, ко-
торый раскрывается сравнительно медленно, не обеспе-
чит ему безопасной скорости приземления.
За рубежом надежным средством спасения в случае
аварии на старте считается катапультируемое кресло,
снабженное специальными ракетными двигателями для
«улучшения» траектории полета космонавта после ката-
пультирования из кабины.
В случае аварии на больших высотах возникают до-
полнительные осложнения: большой скоростной напор и
пониженное барометрическое давление. Наиболее на-
дежным средством спасения в этом случае могла бы
быть специальная, отделяемая от корабля герметическая
капсула, снабженная системой обеспечения жизнедея-
тельности и приземления. Впрочем, специалисты счита-
ют, что с увеличением высоты вероятность аварии умень-
63
Рис. 14. Катапультирование на старте
шается, поэтому предпочтение отдается все же катапуль-
тируемому креслу, так как отделяемая капсула
вследствие своего большого веса может не обеспечить
безопасного приземления в случае аварии на малой вы-
соте или на старте. Одновременное применение кресла
и капсулы чрезвычайно усложнит, утяжелит систему
спасения и даже снизит в конечном счете ее надежность.
Но как быть в случае аварии на большой высоте? В
этом случае предполагается, что от пониженного давле-
ния и от действия скоростного напора космонавта защи-
тят скафандр и специальные приспособления на кресле.
И наконец, орбитальный участок полета... Маловеро-
ятна, но все-таки возможна встреча с метеорным телом.
Вероятно появление недопустимой радиации вследствие
внезапного изменения солнечной активности. Возможны
и непредвиденные изменения в жизнедеятельности кос-
монавта (или космонавтов): плохое самочувствие, бо-
лезнь и т. п. Идеальным средством спасения в этих слу-
чаях могла бы быть отделяемая капсула (для всех чле-
нов экипажа или индивидуальная для каждого). Так
оно, по-видимому, и будет в аппаратах будущего, рас-
считанных на длительное пребывание в космосе.
После аварии космонавт может оказаться в любом
месте земного шара — в океане, пустыне, джунглях, Арк-
тике. И в любом случае он должен иметь при себе все
необходимое. Резиновая лодка, запас питания, аптечка,
дополнительная одежда (предполагается, что скафандр
может защитить не только от холода и влаги, но и обес-
печить плавучесть), средства обнаружения — все это
размещается в кресле (если оно принято за основу си-
стемы спасения). Таким образом, катапультируемое
кресло космонавта представляет собой довольно слож-
ную систему.
На земле организуются специальные службы поиска
и эвакуации космонавтов, наблюдательные и пеленгаци-
онные пункты, поисковые отряды на самолетах и верто-
летах.
Отважный космический путешественник должен быть
спасен во что бы то ни стало, потому что безопас-
ность — закон космонавтики.
5 Ракеты в космосе
СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
Что же дальше? Еще несколько десятилетий назад че-
ловек лишь мечтал о космическом по-
лете. Теперь эта мечта стала явью. Обитаемый космиче-
ский корабль в наши дни перестал быть литературной
фантазией и превратился в реальность. Космонавт — не
вымышленный герой туманного будущего, а обыкновен-
ный, из плоти и крови, человек. Он видел аспидно-чер-
ное космическое небо с яркими блестками звезд, Землю
в голубом ореоле, ее зеленовато-желтые, как на глобусе,
материки... А что ожидает сыновей Земли в недалеком
будущем?
...На ночном небе сияет Луна — ярко-желтый диск,
усеянный призрачными тенями «гор», «морей» и «мате-
риков», видимых даже невооруженным глазом. Возмож-
но, уже через пять — шесть лет на тщательно изучае-
мую, много раз сфотографированную и в то же время
все еще загадочную лунную поверхность впервые ступит
человек. И это будет только началом. В конце концов
Луна «рядом», мы можем видеть ее каждый вечер, о ее
«покорении» уже сказано и написано так много, что сам
факт этого кажется чем-то вполне неизбежным.
Другое дело, Марс или Венера. После Луны очередь
за ними — это несомненно. Но когда? Вот, например,
один из зарубежных прогнозов: полет к Марсу и Вене-
ре обитаемого космического корабля с возвращением на
Землю будет осуществлен в 1975—1980 гг., высадка лю-
дей на Марсе — в 1980—1990 гг. Это прогноз «средней
оптимистичности» (известно, что прогнозы могут быть
чересчур оптимистичными или, наоборот, слишком пес-
симистичными).
66
Иногда задают вопрос: к чему все это? зачем нам,
землянам, космос, Луна, планеты, звезды?
Философ прошлого выгравировал на своих часах ко-
роткую надпись: «Все проходит». Действительно, все
проходит, все имеет свой конец. Однако неистребима че-
ловеческая жажда знаний, вечно стремление человека
познать природу, раскрыть ее тайны.
Каждое новое открытие, каждая вырванная у приро-
ды тайна должны приносить человеку радость, делать
его жизнь лучше, богаче. Рано или поздно наука резуль-
таты всех своих открытий передает производству. То же
произойдет и с результатами астрономических и косми-
ческих исследований. Правда, в наши дни еще трудно
даже приблизительно оценить все последствия выхода
человека в космос. Можно говорить, например, о влия-
нии постоянно увеличивающихся знаний о космосе на
наши земные дела, об использовании достижений косми-
ческой и ракетной техники в других отраслях производ-
ства, о превращении ближнего космоса в поле деятель-
ности человека. Последнее, кстати, начинает осуществ-
ляться на наших глазах: запускаются в космос
искусственные спутники Земли, то и дело стартуют ор-
битальные космические корабли, уходят одна за другой
в просторы Вселенной автоматические межпланетные
станции.
На очереди стоит создание в околоземном космосе
длительно действующих орбитальных космических лабо-
раторий с научно-техническим персоналом на борту. Воз-
можности таких станций, оснащенных разнообразной и
сложной научно-исследовательской аппаратурой, в изу-
чении космического пространства и подготовке полетов
на другие планеты чрезвычайно велики и разнообразны.
Конечно, проектирование и строительство таких стан-
ций —• дело нелегкое. Возникает множество технических
проблем, решение которых потребует максимального на-
пряжения творческих сил человека. Уже сейчас ясно,
например, что, прежде чем удастся собрать станцию на
орбите из частей, доставляемых с Земли, необходимо
будет решить по крайней мере две принципиально важ-
ные задачи: создать высоконадежную технику для осу-
ществления «мягкой» встречи аппаратов и обеспечить
человеку в космосе условия для работы. В этом плане
абсолютно ясен, например, смысл выхода Алексея Лео-
5*
67
нова в космическое пространство. В этом выдающемся
событии нет и намека на сенсационность. Это всего лишь
важный этап, звено большой, хорошо продуманной про-
граммы освоения космоса.
...В необъятном космосе — человек.
скафандр8-осмос Миллионы ярких звезд сверкают перед
его глазами. Внизу под ним два мира:
один погружен в ночь, другой залит ярким, режущим
глаза солнечным светом. Солнце появляется из-за гори-
зонта неожиданно, всегда заставая человека врасплох.
Рис. 15. Человек вне корабля
Это уже не сказка. Это сегодняшний день космонав-
тики. В марте 1965 г. советский космонавт Алексей Лео-
нов во время орбитального полета на корабле «Вос-
ход-2» покинул герметическую кабину и вышел в кос-
мос. Космонавт свободно «плавал» в космосе, управляя
положением своего тела в пространстве.
Обеспечить безопасное пребывание человека вне кос-
мического корабля во время орбитального полета было
нелегко, даже если учесть, что к 1965 г. уже имелся
большой опыт проектирования и изготовления космиче-
68
ских скафандров. Взять, к примеру, хотя бы такой не-
значительный на первый взгляд фактор, как влияние
внешнего вакуума на свободу движений космонавта.
Ведь если наружное давление резко упадет, а давление
внутри скафандра останется прежним, то он вздуется,
как туго накачанный мяч, и человек в нем будет обречен
на полное бездействие как раз в то время, когда от него
потребуются самые активные действия.
Как защитить космонавта от столкновения с метеор-
ной частицей? При столкновении скафандр лопнет, как
футбольная камера, если не принять защитных мер. Ко-
нечно, вероятность встречи с крупной частицей очень
мала (это выяснилось еще во время продолжительных
полетов беспилотных искусственных спутников). Однако
столкновение с мелкими и средними метеорными части-
цами вполне реально. Конструкторы выходного скафанд-
ра приложили немало усилий для обеспечения необходи-
мой противометеорной защиты. Наряду с принципиаль-
ным усилением внешней оболочки скафандра возможно и
использование дополнительных съемных элементов, кото-
рые надеваются только во время пребывания вне корабля.
Человек вне корабля должен свободно передвигаться
в пространстве и ориентироваться в любом направлении.
В этом ему помогут автономный реактивный двигатель
и система стабилизации скафандра.
Пройдет еще немного времени, и по ту сторону атмо-
сферы замерцает голубоватое пламя сварочных горелок
в руках космических монтажников, возникнут причуд-
ливые контуры «эфирных поселений», в самых различных
направлениях начнут летать легковые, грузовые, почто-
вые и продовольственные космические «автомобили».
Орбитальные аппараты будут то и дело выскакивать
из атмосферы, сближаться, причаливать друг к другу.
Встреча в космосе станет обычным явлением.
Возможность встречи на орбите большого числа кос-
мических аппаратов имеет первостепенное значение для
организации за пределами атмосферы длительно дейст-
вующих орбитальных станций.
На рис. 16 представлен один из зару-
станция^ бежных проектов орбитальной станции
с экипажем в четыре человека, пред-
назначенной для проведения астрономических исследо-
ваний. Станция является второй ступенью двухступенча-
69
той ракеты, в носовой части которой находится капсула
с экипажем. Вторая ступень представляет собой конст-
рукцию, внутри которой размещено топливо и оборудо-
Рис. 16. Проект орбитальной станции
вание станции. После выхода на расчетную орбиту
высотой 555 км остатки топлива из бака выдуваются азо-
том, бак прогревается солнцем, автоматически гермети-
зируется и заполняется воздухом, после чего в него пе-
реходят члены экипажа. После того как они подготовят
оборудование к работе, а один из них, выйдя наружу
70
в специальном скафандре, смонтирует внешнее оборудо-
вание, станция начинает работать.
Подобная станция может быть целиком собрана на
Земле и выведена на орбиту с помощью одной ракеты.
Это и является преимуществом данного проекта. Тем не
менее подобные станции не могут быть достаточных для
широких исследований размеров. Ведь даже такая не-
большая станция весит около 10 т! А как быть, если
Рис. 17. Орбитальные сганции, составленные из типовых
блоков
потребуется построить в космосе станцию весом в десят-
ки, сотни тонн?
Длительное и всестороннее изучение учеными и ин-
женерами этого вопроса привело их к выводу, что самым
простым выходом в этих случаях является сборка стан-
ции на орбите из частей, доставляемых туда заранее.
Это могут быть и топливные баки, и последние ступени
ракет, и специальные стандартные блоки.
Стандартный блок (жилой отсек, лаборатория специ-
ального назначения, склад и т. д.) может иметь’ самую
различную форму. Предполагается, что блоки в боль-
шинстве своем будут делаться цилиндрическими или сфе-
рическими. Блоки такой формы имеют минимальный вес
при данном объеме и, кроме того, удобны для сборки. На
рис. 17 представлены различные конфигурации орби-
тальных станций, собранных из типовых блоков.
В качестве материалов, из которых будут изготовле-
ны блоки, во многих случаях предполагается использо-
вать бериллий, магний, титан. При относительно неболь-
шом удельном весе эти металлы обладают большой
прочностью. Впрочем, существуют и проекты, в которых
71
наряду с металлами предполагается широко использо-
вать пластмассы и резиновые материалы.
Стенки станции при небольшой толщине и весе долж-
ны обладать прочностью, достаточной для того, чтобы
противостоять ударам метеорных частиц. Следует, одна-
ко, помнить, что скорость таких частиц в космосе может
Рис. 18. Радиационные пояса Земли
достигать 70—80 км!сек\ Предлагаются самые различные
средства защиты — многослойные металлические стен-
ки, самогерметизирующиес,я резиновые покрытия, на-
носимые на металлическую обшивку, многослойные об-
шивки со специальными заполнителями и т. д.
Обитаемая космическая станция и в первую очередь
ее экипаж должны быть надежно защищены от радиа-
ции, главным источником которой являются радиацион-
ные пояса, образованные магнитным полем Земли
(рис. 18). Интенсивность радиации резко возрастает под
влиянием вспышек на Солнце, которые весьма различны
по своей мощи и нерегулярны по времени. Известно, од-
нако, что Солнце имеет периоды минимальной активно-
сти. Предсказание этих периодов имеет огромное значе-
ние для космонавтики. Предполагается, например, что
в 1972—1975 гг. на Солнце не будет наблюдаться осо-
бенно сильных вспышек, которые могли бы привести к
увеличению радиации около Земли.
72
Экипаж станции и оборудование, подверженные дей-
ствию радиации, предполагается защищать экранами
(щитами) из специальных материалов, хорошо погло-
щающих вредные излучения. Хорошей защитой от мно-
гих видов проникающей радиации является свинец, но
он слишком тяжел, поэтому его использование в космосе
ограниченно. В настоящее время исследуются также весь-
ма эффективно поглощающие радиоактивные лучи, но
более легкие, чем свинец, материалы — бор, полиэтилен,
углерод и их соединения. Наряду с экранированием для
защиты от ионизирующих излучений предлагается соз-
давать около станции с помощью бортовых генераторов
мощные электростатические и электромагнитные поля,
которые будут либо отражать заряженные частицы, либо
изменять их траекторию, заставляя их огибать станцию.
В значительной мере ослабить уровень космической
радиации можно, если правильно выбрать орбиту стан-
ции и в первую очередь ее высоту. В настоящее время
за рубежом считают, что для длительных орбитальных
полетов высоты от 1000 до 50 000 км ввиду радиацион-
ной опасности вряд ли будут доступны человеку в бли-
жайшее время. Высота апогея орбиты станции, следова-
тельно, не должна превышать 900—1000 км. С другой
стороны, высота перигея не должна быть слишком ма-
лой, так как уменьшение высоты перигея менее 450—
400 км резко увеличивает аэродинамическое торможе-
ние станции и сокращает время ее пребывания на ор-
бите.
Что касается положения плоскости орбиты относи-
тельно плоскости экватора, то оно определяется в первую
очередь назначением станции. Например, для метеоро-
логических, геодезических или геофизических исследо-
ваний экваториальные и близкие к ним орбиты непригод-
ны в такой же степени, в какой непригодна полярная
орбита, например, для спутника-ретранслятора с суточ-
ным периодом обращения.
Помимо выбора орбиты, длительное существование
станции ставит перед конструкторами и учеными ряд
проблем. Это и создание на станции условий, максималь-
но приближенных к земным (например, создание искус-
ственной тяжести, поддержание в рабочих и жилых по-
мещениях нормального давления и состава атмосферы),
и проблемы длительного электропитания станции, ориен-
73
'гации и стабилизаций, коррекции орбиты, снабжения,
смены экипажа и т. д.
В настоящее время нельзя вполне определенно отве-
тить на вопрос, какими будут космические станции
будущего. Это могут быть и небольшие специализирован-
ные станции, предназначенные для решения лишь неко-
торых проблем. Это могут быть и крупные, сложные стан-
ции, предназначенные для проведения самых разно-
образных и длительных исследований.
Нормальное функционирование орбитальных станций
будет невозможно без сложного наземного комплекса
вспомогательных служб, который вместе со станцией
(или станциями) образует единую систему. Ведь станцию
нужно периодически снабжать оборудованием, продо-
вольствием. Время от времени на ней будут менять эки-
паж. Вероятно, потребуются ремонтные работы или даже
частичное изменение конструкции станции в связи с
уточнением или расширением программы ее работы.
Во всех этих случаях связь со станцией может быть
осуществлена с помощью ракет или специальных аппа-
ратов, свободно маневрирующих в космосе и атмосфере.
От обычных маневрирующих спутников эти аппараты
будут отличаться своей способностью перемещаться в
атмосфере подобно самолету (или вертолету) и совер-
шать посадку в любом месте земного шара.
Эти своеобразные космические самолеты будут нуж-
ны не только для обслуживания обитаемых станций, но
и для освоения околоземного космического пространства.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной небольшой брошюре рассмотрены лишь не-
которые стороны развития околоземной космической тех-
ники настоящего и ближайшего будущего.
Уже в наши дни без особого труда можно проследить
три основных направления в развитии ракетной техники
ближнего космоса.
В первую очередь это создание узкоспециализирован-
ных беспилотных космических аппаратов, запускаемых
на орбиты искусственных спутников Земли. Начало при-
менению этих аппаратов с целью исследования ближне-
го космоса было положено запуском первого советского
искусственного спутника в 1957 г. Эта группа ракетных
средств ближнего космоса в будущем будет решать бо-
лее сложные комплексные задачи.
Второе важное направление развития околоземной
космической техники заключается в создании и совер-
шенствовании пилотируемых космических аппаратов с
ограниченным по численности экипажем и относительно
небольшим временем орбитального полета. Начало прак-
тическому использованию этих аппаратов положено так-
же в СССР в 1961 г. полетом Ю. А. Гагарина на кораб-
ле «Восток». В ближайшем будущем появятся специали-
зированные космические станции с небольшим экипажем.
И наконец, третье направление, заключающееся в
проектировании, изготовлении и организации в космосе
больших орбитальных станций с научно-техническим
персоналом на борту. Предполагается, что реализация
проектов таких станций произойдет в течение двух бли-
жайших десятилетий. Следует подчеркнуть, что большие
орбитальные станции сыграют решающую роль в органи-
75
зации космических полетов по крайней мере в пределах
солнечной системы.
Так обстоит сегодня дело с «созданием транспортных
средств космических полетов» — первой их трех основ-*
ных проблем освоения космоса, намеченных К. Э. Циол-
ковским. Великий русский ученый указал еще на две
проблемы, решение которых имеет принципиальное зна-
чение для освоения космического пространства: разра-
ботку системы жизнеобеспечения в длительных межпла-
нетных полетах и организацию общественного производ-
ства в космосе и расселение человечества по Вселенной.
Решение грандиозных планов завоевания космоса
возможно лишь в условиях мира и международного со-
трудничества. В то же время ни для кого не является
секретом, что в капиталистических странах сейчас затра-
чиваются колоссальные средства не только на производ-
ство современного оружия, но и на проведение научно-
исследовательских работ, целью которых является созда-
ние его новых образцов. Разумеется, капиталистические
страны не являются монополистами в военно-космиче-
ской области, как, впрочем, и в других областях науки
и техники.
Мы верим, что настанет время, когда народы мира
договорятся о запрещении чудовищных средств массово-
го уничтожения, о всеобщем и полном разоружении. И
тогда космос, свободный от угрозы войны, откроет че-
ловеку новые, еще не познанные тайны.
В этом великий смысл деятельности советских ученых
и инженеров. Познание космоса и овладение им на бла-
го человечества — вот величественная задача космонав-
тики.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Асташенков П. I. Атомная радиотехника. М., Атомиздат,
1963.
2.	Вараксин Я. Г. Радиоэлектроника в военном деле. М.»
Воениздат, 1958,
3.	Ляпунов Б. В. Открытие мира. М., «Молодая гвардия»,
1959.
4.	Юнг Р. Ярче тысячи солнц. М., ИЛ, 1962.
5.	Юдин Е. В. Средства ПРО и перспективы их развития. Мг
«Знание», 1962.
6.	Парфенов В. А. Возвращение из космоса. М., Воениздат,
1963.
7.	У р с у л А. Д. Некоторые философские вопросы освоения
космоса. М., «Знание», 1964.
8.	Бубнов И. М., Каманин Л. Н. Обитаемые космические
станции. М., Воениздат, 1964.
77
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение ................................................. 3
Ракета уходит в космос.................................... 8
Старт Земля — Космос................................. —
Сердце ракеты....................................... 10
Ракеты с атомным двигателем......................... 11
По ту сторону атмосферы............................. 14
Ракеты и радиосвязь...................................... 17
История рассказывает................................. —
Радиоволны и космос................................. 18
Связь через космос.................................. 19
Приемопередатчик над планетой....................... 21
Космическая служба погоды................................ 24
Поговорим о погоде........................'.......... —
Погода и спутник.................................... 25
Ночной разведчик погоды............................. 27
Корабли повинуются спутнику . Л.......................... 29
Корабль и............................................ —
...спутник.......................................... 30
Космические маяки................................... 31
Земля, космос и... разведка.............................. 33
Земля и разведка..................................... —
Спутник-шпион....................................... 33
Спутник над стартовой позицией ..................... 35
Координаты взрыва................................... 37
Ракета против ракеты .................................... 39
Рождение антиракеты.................................. —
Можно ли увидеть ракету за 5000 км?................. 41
Свой или чужой?..................................... 43
Перехват............................................ 46
Уничтожение ракеты.................................. 48
Антиспутники ....................................... 51
Человек в космосе........................................ 54
Всегда ли необходим космонавт?....................... —
Человек весит... полтонны.......................	. .	56
78
Стр.
Пилотируемый космический аппарат.................. 58
Возвращение из космоса............................ 61
Если космонавт в опасности........................ 62
Сегодня и завтра........................................ 66
Что же дальше?..................................... —
Человек — скафандр — космос....................... 68
Орбитальная станция............................... 69
Заключение.............................................. 75
Юрий Иванович Новокшонов
РАКЕТЫ В КОСМОСЕ
Редактор В. Л. Стерлигов
Литературный редактор Л. А. Текучеа
Обложка художника Поповой Н. Б.
Технический редактор Е. Н. Слепцова
Корректор М. В. Романова
* *
•
Г-42041.	Сдано в набор 28.3.66,	Подписано к печати 27.1.67.
Формат 84X108782 Печ. л. 27г (Усл. п. л. 4,1) Уч.-изд. л. 3,687
Бумага типографская № 2 Тираж 20 000 экз.
Изд. № 6/5943.	Зак. 186.	Цена 11 коп.
* *
*
Военное издательство Министерства обороны СССР
Москва, К-160
1-я типография
Военного издательства Министерства обороны СССР
Москва, К-6, проезд Скворцова-Степанова, дом 3