; У/
1 T ИСКУССТВЕННЫХ
спутников
j К МЕЖПЛАНЕТНЫМ
' ПОЛ ЕТАМ
А. ШТЕРНФЕЛЬД
лауреат Международной
поощрительной премии по астронавтике
ОТ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
К МЕЖПЛАНЕТНЫМ ПОЛЕТАМ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
переработанное и дополненное
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1959
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие к первому изданию . .	..................5
Предисловие ко второму изданию.................. . .	7
От мечты о космическом полете к эре астронавтики ...	9
I.	Космический летательный аппарат...........................14
1.	Астронавтические скорости............................ 14
2.	Ракета — прообраз космического корабля ...............21
3.	Устройство искусственных спутников	 26
4.	Монтаж спутника ................................ ...	42
5.	Устройство космических ракет ........................ 43
II.	Движение и наблюдения искусственных спутников .50
1.	Движение искусственных спутников......................50
2.	Продолжительность жизни искусственного спутника ... 55
3.	Стационарный искусственный спутник	.57
4.	Наблюдения искусственных спутников	.58
5.	Движения небесных тел, наблюдаемые искусственных
спутников	.	.	.	70
6.	Дни и ночи и времена года па искусственных спутниках 73
III.	Использование искусственных спутников . . . .	.77
1.	Летающие обсерватории и лаборатории . .	77
2.	Искусственный спутник как межпланетная станция . . 90
3.	Проблема естественных межпланетных станций	. 95
IV.	Человек в мировом пространстве..........................98
1.	Безвредность для организма больших скоростей движения 98
2.	В мире увеличенной тяжести .	. .	...	... 99
3.	Жизнь в условиях невесомости ,	..............102
4.	Искусственная тяжесть ...............................109
1
3
5.	Вопросы питания и дыхания ...	 114
6.	Опасности космического полета................115
7.	Подготовка к космическому полету	человека....121
V.	На борту космического корабля...................125
1.	Взлет....................................... 125
2.	В полете.....................................129
3.	Спуск .........	.	.131
VI.	Полет к Луне..................................  135
1.	Физические условия на Лупе.................. 135
2.	Общие условия полета к Луне ...	............. . 136
3.	Вокруг Лупы .................................140
4.	Полет с посадкой на Луне	.	.149
5.	Первые запуски ракет в сторону Луны	. 150
VII. Межпланетные полеты	.154
1.	Первые полеты в межпланетное пространство	. 154
2.	Полет к Марсу	.	............. .	163
3.	Полет к Венере	........	173
4.	Полеты к другим небесным телам .	...... . 184
Заключение	........... .188
Приложения ............................ ..... 192
Дополнение в корректуре . . . ......................199
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
4 октября 1957 года с запуском в Советском Союзе пер-
вого искусственного спутника человечество вступило в эру
межпланетных полетов, так гениально предсказанную
Константином Эдуардовичем Циолковским на заре нашего
столетия. Спустя месяц после этого события (3 ноября)
в СССР был запущен второй спутник, с находящимся на
его борту подопытным животным. На очереди теперь во-
прос облета Луны и соседних планет — Марса, Венеры,
Меркурия, сначала автоматическими ракетами-зондами,
управляемыми на расстоянии, а затем ракетами с экипа-
жем. Люди будут летать не только на другие планеты, их
спутники и кометы, но и в присолнечные области, а в более
отдаленном будущем — к далеким звездам.
Запуск первых искусственных спутников Земли — ве-
ликая победа советской науки и техники в мирном сорев-
новании двух систем, капитализма и социализма. Эта
победа была достигнута благодаря упорному труду спло-
ченного коллектива советских ученых, инженеров и ра-
бочих, благодаря небывалому развитию науки и техники
в нашей стране за годы Советской власти. Коллективы
научно-исследовательских институтов, конструкторских
бюро, испытателей и заводов промышленности, создавшие
второй советский искусственный спутник Земли, посвятили
его запуск 40-й годовщине Великой Октябрьской социа-
листической революции.
В Советском Союзе, начиная с 1924 года, возникали
кружки и общества, ставящие своей целью исследование
проблем реактивного движения и межпланетных полетов,
объединение усилий всех интересующихся этой отраслью
знаний.
Для дальнейшего развития исследований в области
астронавтики в 1954 году при Астрономическом совете
5
Академии наук СССР была образована Междуведомствен-
ная комиссия по межпланетным сообщениям, координи-
рующая работы научно-исследовательских институтов, изу-
чающих вопросы, от решения которых зависит дальней-
шее развитие астронавтики в нашей стране.
В том же году (несколько раньше) при Центральном
аэроклубе имени В. П. Чкалова в Москве была создана
Секция астронавтики. Отдельные проблемы космических
полетов разрабатываются также в астронавтических круж-
ках, организованных в высших учебных заведениях Моск-
вы, Киева, Харькова и других городов.
До недавнего времени вопрос межпланетных полетов
рассматривался с чисто теоретической точки зрения. Сей-
час же, когда вчерашняя мечта стала реальностью, когда
вокруг Земли обращаются искусственные небесные тела,
ряд вопросов представляется по-новому.
В этой книге, составленной в основном по ранее опуб-
ликованным автором материалам, главное место отводит-
ся вопросам, связанным с искусственными спутниками,
запуск которых явился первым шагом на пути проникно-
вения человека в межпланетное пространство. Исследова-
ние Земли и окружающего ее пространства при помощи
искусственных спутников является составной частью про-
граммы необычного по своему размаху научного предприя-
тия— Международного Геофизического Года (июль
1957 — декабрь 1958). В наблюдениях искусственных лун
принимают участие народы всего мира, представители ко-
торых уже сейчас ежегодно встречаются на международ-
ных астронавтических конгрессах. Международная аст-
ронавтическая федерация объединяет национальные астро-
навтические общества более чем двадцати стран, и число
ее членов постоянно растет. Только от народов зависит,
в какой мере они сумеют направить свои усилия на сози-
дательный труд, а не на войну, чтобы следующие шаги
в космосе были семимильными шагами.
Москва, ноябрь 1957 г.
Автор
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Со времени выхода в свет первого издания этой книги
прошло полтора года. Но в короткой истории астронавтики
это большой срок. События на астронавтическом фронте
развернулись поистине космическими темпами.
Вслед за первыми двумя советскими спутниками в кос-
мос было запущено еще девять спутников, из которых тре-
тий советский искусственный спутник своим весом в-, два
с лишним раза превышал совокупный вес всех своих
предшественников. В настоящее время вокруг Земли об-
ращаются пять искусственных спутников.
Прямые исследования пространства, окружающего
Землю, расширились в течение 1958 года до высоты в
сто с лишним тысяч километров. В частности, при по-
мощи советских искусственных спутников была выпол-
нена большая научно-исследовательская работа и полу-
чены новые данные о структурных и электрических свой-
ствах верхних слоев атмосферы.
В начале этого года космическая ракета со славной
надписью «Союз Советских Социалистических Республик.
Январь 1959 год» проникла в просторы вселенной. Своим
выходом на орбиту вокруг Солнца летающая обсерва-
тория, созданная умом и руками советских людей,
возвестила всему человечеству, что эра межпланетных
полетов началась.
Спустя два месяца американцам удалось вывести на
околосолнечную орбиту свою миниатюрную искусственную
планету.
Наша солнечная система обогатилась новыми небес-
ными телами, которые вступили в свои законные права.
Б связи с этими событиями текст книги был значитель-
но дополнен и доработан.
Автор
Москва, май 1959 г.
ОТ МЕЧТЫ О КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ К ЭРЕ
АСТРОНАВТИКИ
В течение многих столетий полет к другим небесным
телам казался несбыточной мечтой. В разные вре-
мена возникали легенды о полете в мировое простран-
ство и о посещении Земли обитателями других миров.
Древнегреческая мифология изобилует легендами на
эту тему. Широко известен древнегреческий миф о полете
Дедала и Икара, которые сделали себе крылья из перьев,
скрепленных воском, и улетели из плена с острова Крита.
Когда они летели над морем, Икар подлетел так близко
к Солнцу, что воск, скрепляющий крылья, растаял. Икар
упал в море и утонул.
Есть легенда о том, как известный греческий полководец
Александр Македонский пытался побывать на небесах
в колеснице, запряженной орлами.
Еще с древних времен внимание человека привлекала
Луна. Старая китайская легенда рассказывает, что китай-
цы прибыли на землю с Луны; в одной из древнеиндийских
поэм даются наставления йогам для путешествия на
Луну. Лукиан Самосатский (II век) в своих «Истинных
историях» описывает приключения героя, которого во
время бури унесло вместе с лодкой на Луну.
И селениты — так называли жителей Луны — иногда
навещали своих земных братьев. Рассказывали, что Ге-
раклид Понтийский (IV век до нашей эры) «лично знал»
жителя Луны, прилетевшего на Землю. Историк Плутарх
был озабочен вопросом, в каких физических условиях при-
ходится жить селенитам. Наблюдая Луну, он решил, что
ее жители должны чувствовать себя превосходно, не зная
ни дождей, ни ветров.
9
Английский писатель Фрэнсис Годвин переносит на
Луну героя своего романа с помощью дрессированных ле-
бедей. Такую же «движущую силу» применяет немецкий
писатель Гриммельгаузен.
С развитием науки характер произведений, посвящен-
ных полету на Луну, несколько меняется: помимо худо-
жественного и приключенческого материала, в них появ-
ляются элементы научных, а позже и технических идей.
Астроном Иоганн Кеплер описывал предполагаемую
флору и фауну, обитателей Луны и их жилища. Однако
для достижения Луны Кеплер не видел другого средства,
кроме... магии.
Мысль о возможности использования машин для кос-
мических путешествий впервые мы находим у английского
ученого Джона Уилкинса в его «Рассуждениях о новом
мире и о другой планете» (1638 г.). Еще задолго до того,
как техника в действительности овладела воздухоплавани-
ем, французский писатель Сирано де Бержерак высказал
мысль о возможности применения ракет для космических
полетов. Он дал даже описание простейшего космическо-
го аппарата, в котором расположенные в несколько рядов
ракеты воспламеняются поочередно.
В XIX веке появляется ряд фантастических романов,
посвященных межпланетным путешествиям. Жюль Верн
отправляет своих героев на Луну из пушки.
В начале нашего столетия большой популярностью
пользовались фантастические романы английского писа-
теля Уэллса и А. Богданова, а в более поздние годы —
К. Толстого и А. Беляева о жителях других миров.
Романы и повести о космических путешествиях писали
не только литераторы, но и ученые, например К. Э. Циол-
ковский.
* *
*
В наши дни создана уже наука о полете в мировом
пространстве — астронавтика *). Современная астронав-
тика уходит своими корнями в далекое прошлое многих
наук, в частности астрономии и ракетной техники.
Коперник показал, что планеты обращаются не вокруг
Земли, а, как и сама Земля, движутся вокруг Солнца.
'— ------—  
*)’ То же, что космонавтика; от греческих слов «астрой» — све-
тило, «космос» — вселенная и «паутика» — все, относящееся к пла-
ванию.
ю
Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935).
Кеплер открыл законы, которым подчиняется движе-
ние планет. Ньютон четко сформулировал основные зако-
ны небесной механики — науки о движении небесных тел.
Он высказал также мысль о возможности превращения
снаряда в миниатюрную «луну» — в искусственный спут-
ник Земли — и удаления тела с поверхности Земли в бес-
конечность.
Учение Коперника, законы Кеплера и Ньютона имеют
очень важное значение для астронавтики, ибо космиче-
ские корабли — это своего рода небесные тела, которые,
подобно Луне, Земле и другим планетам, будут следовать
по определенным путям, подчиняясь тем же законам.
Остановимся немного на истории ракеты.
Еще в глубокой древности пороховые ракеты в Китае
служили средством развлечения во время народных празд-
ников. В средние века ракеты применялись уже не только
для развлекательных целей, ими стали пользоваться и как
боевым средством. Первые наброски ракетных экипажей,
судов и торпед мы находим еще в начале XV века.
В конце XVI века встречаются уже описания и чертежи
составных ракет, а в половине XVII века — первые рисун-
ки ракет, снабженных воздушными стабилизаторами.
В России с производством ракет знакомятся в начале
XVII века благодаря работе подьячего Онисима Михайло-
ва. А в 1680 году в нашей стране было основано первое
«ракетное заведение». В середине прошлого столетия его
возглавлял крупнейший специалист ракетного дела в до-
революционной России К. И. Константинов; он значитель-
но усовершенствовал русскую боевую ракету. В 1881 году
Н. И. Кибальчич разработал проект ракетного летатель-
ного аппарата.
На возможность исследования мирового пространства
с помощью ракеты впервые указал К- Э. Циолковский
(1857—1935), по праву называемый отцом астронавтики.
Он разработал стройную теорию движения ракеты в меж-
планетном пространстве. Он же впервые дал схему раке-
ты, работающей на жидком топливе. Последователями
Циолковского и продолжателями его дела были Ф. А. Цан-
дер (1887—1933), Ю. В. Кондратюк (погиб в 1942 г.) и
Другие.
Много сделали для развития астронавтики зарубеж-
ные пионеры этой науки Эсно-Пельтри (Франция), Оберт
12
(Германия), Годдард (США), Зенгер (Германия), попу-
ляризаторы и деятели астронавтики Ананов (Франция),
Хейли (США), Штеммер (Швейцария), Бёрджесс, Кларк
(Англия), Гартман (ФРГ), а также межпланетные обще-
ства (Американское, Британское, Германское и другие).
Л *
*
Многие думали, что дЛя завоевания солнечной систе-
мы необходимо совершить революцию в технике. Это не
так. Как мы это видели, проникновение человека в меж-
планетное пространство осуществляется постепенно, вме-
сте с развитием техники.
Жидкостная ракета Годдарда поднялась в 1926 году.
В 1930 году в СССР был сконструирован ракетный дви-
гатель, работающий на жидком топливе. Пуск первой
советской жидкостной ракеты состоялся в 1933 году.
В тридцатых годах нашего века рекорд высоты по-
лета простой ракеты составлял 13 километров, в 1952 го-
ду— 217 километров, а в 1955 году уже 288 километров.
В 1958 году советская одноступенчатая ракета достигла
рекордной высоты — 473 километра.
Лучшие результаты дают более сложные — составные
ракеты: в 1949 году была достигнута высота около 400 ки-
лометров, в 1953 году — немногим меньше 500 километ-
ров, з в 1955 году — свыше тысячи километров.
В октябре и ноябре 1957 года были запушены первые
советские искусственные спутники Земли, а в 1958 году
были выведены на орбиту еще шесть спутников.
В 1958 году американская трехступенчатая ракета, за-
пушенная в сторону Луны, поднялась на высоту 117 ты-
сяч километров, а в начале 1959 года Советским Союзом
была выведена на орбиту первая искусственная планета.
Еще один шаг — увеличение скорости орбитальной ра-
кеты*) на 5—6 процентов — и ракета долетит до сосед-
них планет — Венеры и Марса.
*’) Орбитальная ракета — ракета, способная развить достаточ-
ную скорость для перехода на круговую или эллиптическую орбиту,
в частности ракета, способная превратиться в искусственный спут-
ник Земли.
I. КОСМИЧЕСКИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
1.	АСТРОНАВТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ
Взгляните на план нащей солнечной системы (рис. 1),
" в просторах которой будут мчаться межпланетные
корабли.
Рис. 1. План солнечной системы.
Земля — одна из девяти больших планет солнечной
системы. С огромной скоростью несется она в безвоздуш-
ном пространстве по своей почти круговой орбите вокруг
Солнца на расстоянии около 150 миллионов километров
14
от него. Это расстояние принимают в астрономии за еди-
ницу расстояния и называют астрономической единицей.
Приблизительно в плоскости этой же орбиты движут-
ся и остальные восемь больших планет, а также большое
Рис. 2. Сравнительные размеры Солнца, планет и Лупы.
количество малых пДанет — астероидов. На рис. 2 даны
сравнительные размеры Солнца и планет.
Межпланетное пространство ограничивается орбитой
самой отдаленной планеты — Плутона, находящейся от
15
Солнца на расстоянии около шести миллиардов километ-
ров. В этом безбрежном пространстве, преодолевая или
используя могучее солнечное притяжение, минуя блуж-
дающие метеорные тела и рои астероидов, и должны бу-
дут проложить свои пути межпланетные корабли.
Что мешает нам осуществить полет в мировое про-
странство?
Прежде всего сила тяготения. Все, находящееся на
Земле, притягивается к ее центру. Но не только Земля, а
Рис. 3. С повышением скорости увеличивается дальность полета
ракеты и уменьшается кривизна его пути. Достигнув круговой
скорости (верхняя орбита), ракета летит параллельно поверхности
Земли и становится ее спутником.
и любое тело — как мельчайшая песчинка, так и звезда-
гигант— обладает этим свойством материи, которое мы
называем силой тяготения. Все окружающие нас пред-
меты притягивают друг друга, хотя мы этого не заме-
чаем из-за ничтожной величины притягивающих сил.
Сила же притяжения земного шара постоянно нами ощу-
щается. Если бы не было силы тяготения, все предметы
улетели бы с Земли в мировое пространство, Земля уда-
лилась бы бесконечно далеко от Солнца, а Луна — от
Земли. Сила притяжения затрудняет и космический полет.
При каких же условиях ракета оторвется от Земли и
больше не упадет на ее поверхность?
Представьте себе, что на горе, достигающей такой вы-
соты, где воздух уже не препятствует движению ракеты,
сооружена горизонтальная пусковая площадка (рис. 3).
С этой площадки с определенной скоростью стартует ра-
16
кета. Описав крутую дугу, она упадет на некотором рас-
стоянии от горы. Увеличим скорость и дальность полета
вдвое,— траектория, по которой полетит ракета, окажется
более пологой. Наконец, ракете можно сообщить и такую
скорость, при которой кривизна ее траектории будет рав-
на кривизне поверхности Земли. В этом случае ракета об-
летит Землю кругом и вновь отправится в полет вокруг
нее. Подобно Луне она станет спутником нашей планеты
и никогда не упадет на ее поверхность.
Наименьшая скорость, при которой тело начнет дви-
гаться вокруг Земли, не падая на ее поверхность, назы-
вается первой астронавтической скоростью
или круговой скоростью. У поверхности Земли
эта скорость равна 7,9 километра в секунду.
А какой скоростью должно обладать тело, чтобы пре-
одолеть земное притяжение и улететь в мировое простран-
ство?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны ближе по-
знакомиться с действием силы тяготения.
Сила притяжения Земли, как и других небесных тел,
по мере удаления от ее центра уменьшается. Она ослабе-
вает так же быстро, как освещенность предмета по мере
удаления источника света, то есть обратно пропорцио-
нально квадрату расстояния (рис. 4). Другими словами,
на расстоянии, вдвое большем от центра Земли, сила при-
тяжения в четыре раза меньше; на расстоянии, в три раза
большем, она в девять раз меньше и т. д.
Поэтому работа, необходимая для подъема тела на
разные высоты, вовсе не пропорциональна высоте.
Подъем груза на высоту двух метров требует в два ра-
за большей работы, чем подъем его на один метр, но для
того, чтобы поднять груз (например, искусственный спут-
ник) на сто миллионов метров, вовсе не требуется совер-
шить в сто миллионов раз большую работу. Благодаря
свойству силы тяготения уменьшаться с высотой обратно
пропорционально квадрату расстояния от центра планеты
получается огромная экономия энергии: для подъема на
указанную высоту ее потребуется в 16,7 раза меньше той
величины, которую дает обычный расчет, когда сила тя-
жести предполагается не изменяющейся с высотой. '
Наконец, чтобы освободить тело от притяжения плане-
ты, необходимо выполнить такую же работу, как для
его подъема на высоту, равную радиусу планеты, если
17
допустить, что сила тяжести не меняется по мере уда-
ления тела от центра планеты. Это количество энергии
можно сообщить телу, придав ему определенную ско-
рость вблизи поверхности Земли. Обладая такой скоро-
стью, тело двигалось бы по ветви параболы (рис. 5).
Отсюда — название этой скорости: параболическая
скорость, или вторая астронавтическая
I
Рис. 4. Притяжение Земли (как и любого другого тела)
уменьшается с расстоянием так же, как освещенность
предметов по мере их удаления от источника света.
скорость; часто ее называют еще «скоростью усколь-
зания». На поверхности Земли эта скорость равна
11,2 километра в секунду.
Для сообщения телу второй астронавтической скорости
требуется затратить вдвое больше энергии, чем для сооб-
щения ему первой астронавтической скорости.
Если телу сообщить скорость больше круговой, но
меньше параболической, то оно начнет двигаться по эл-
липтической орбите, тем более вытянутой, чем больше ско-
рость. Так, увеличение начальной скорости у поверхности
Земли, например, с 7,9 до 10 километров в секунду, под-
18
ИйМеТ «Потолок» спутника на три экваториальных радиу-
са, в то время как дальнейшее увеличение этой скорости
на 1 километр в секунду повлечет за собой подъем «по-
толка» на 25 радиусов Земли. Таким образом, при скоро-
сти 11 километров в секунду ракета будет уже долетать
до половины расстояния между Землей и Луной. По мере
дальнейшего увеличения этой скорости эллиптическая ор-
бита все больше и больше вытягивается. И, наконец, при
скорости 11,2 километра в секунду эллипс разрывается
в бесконечности и ракета летит по одной из ветвей па-
При скорости:/	‘
ЛЯ км/сек - ОКРУЖНОСТЬ
'7;9~11,2 км/сек — ЭЛЛИПС-^>.^_
11,2 км/сек - ПАРАБОЛА----
более 11,2 км/сек - ГИПЕРБОЛА —
Рис. 5. Возможные орбиты космических кораблей.
раболы. Если же скорость больше параболической, то
тело будет двигаться по ветви разомкнутой кривой ли-
нии— гиперболы (рис. 5).
В приведенных здесь рассуждениях допускалось, что
тело находится под действием силы притяжения одной
только Земли. На самом деле на него действует также
сила притяжения Солнца. Поэтому для удаления тела
в бесконечность недостаточно сообщить ему вторую
астронавтическую скорость.
Когда ракета, улетевшая с Земли с параболической
скоростью, удалится от нее на значительное расстояние,
ее скорость по отношению к Земле можно будет считать
19
Почти равной нулю, но но отношению к Солнцу ракета со-
хранит ту же скорость, какую она имела, когда находи-
лась на Земле, то есть скорость, равную орбитальной ско-
рости Земли. Под влиянием могучего притяжения Солнца
космическая ракета будет продолжать вращаться вокруг
него по орбите, сходной с орбитой Земли, со скоростью,
примерно равной скорости движения нашей планеты —
29,8 километра в секунду.
Чтобы преодолеть силу притяжения Солнца и уйти из
солнечной системы в межзвездное пространство, ракете
после освобождения от поля тяготения Земли необхо-
димо приобрести параболическую скорость относительно
Солнца, равную 42,1 километра в секунду, то есть на 41,4
процента больше орбитальной скорости Земли. Это зна-
чит, что она должна развить дополнительную скорость
42,1 —29,8 = 12,3 километра в секунду в направлении ка-
сательной к орбите Земли в сторону ее движения. При та-
кой скорости она и будет двигаться по параболе, в фо-
кусе которой находится Солнце.
Итак, для того чтобы преодолеть земное тяготение,
космический корабль должен сначала получить скорость
11,2 километра в секунду, а затем для того, чтобы преодо-
леть притяжение Солнца,— еще 12,3 километра в секун-
ду. Следовательно, ракетные двигатели должны развить
суммарную скорость 23,5 километра в секунду.
Нет ли возможности уменьшить эту величину?
Оказывается, есть. Допустим, например, что нам надо
подняться на две ступеньки, каждая высотой 10 санти-
метров. Для этого нам надо сделать два прыжка с на-
чальной скоростью 1,42 метра в секунду каждый. Но
можно, увеличив начальную скорость до 2 метров в се-
кунду, вспрыгнуть сразу же на две ступеньки.
Точно так же можно с Земли сделать «прыжок», ко-
торый освободит ракету от обоих полей тяготения сразу.
Для этого нужно одним приемом сообщить ракете всю не-
обходимую энергию (энергию, равную суммарной энергии,
сообщаемой ракете последовательно), как в примере со
ступеньками. Простой расчет показывает, что этой сум-
марной кинетической энергии соответствует скорость, рав-
ная всего 16,7 километра в секунду. Это — третья аст-
ронавтическая скорость.
Третья астронавтическая скорость не дает еще возмож-
ности одним броском достичь любой точки нашей солнеч-
20
ной системы. Расчеты показывают, что, под каким бы уг-
лом к орбите Земли ни улетела ракета с такой скоростью,
она не сможет подлететь к Солнцу ближе, чем на расстоя-
ние 0,207 астрономической единицы, то есть 31 миллион
километров.
Какова же должна быть минимальная скорость отле-
та с Земли, чтобы, например, ракета-зонд без последую-
щей работы двигателя смогла все же вплотную прибли-
зиться к Солнцу? Эта скорость оказывается равной
31,8 километра в секунду (четвертая астронав-
тическая скорость).
Первый из этих барьеров — достижение первой астро-
навтической скорости — был взят с запуском первого ис-
кусственного спутника Земли; второй — вторая астронав-
тическая скорость — был превзойден с выводом на орби-
ту первой искусственной планеты. Следующая задача аст-
ронавтики — достигнуть третьей астронавтической ско-
рости.
2.	РАКЕТА — ПРООБРАЗ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
Сейчас общепризнано, что двигателем межпланетного
корабля будет ракета. Такой корабль сможет передви-
гаться в безвоздушном пространстве, так как опорой ему
будут служить выбрасываемые ракетой газы. Для пасса-
жиров движение ракеты безопасно: в отличие от пушеч-
ного снаряда ракета набирает скорость постепенно. По-
этому при взлете перегрузки могут быть сравнительно
невелики, и они не принесут астронавтам вреда.
Скорость полета в пределах атмосферы может быть
сравнительно небольшой, поэтому корабль с ракетным
двигателем не будет испытывать большого сопротивле-
ния воздуха, и нагрев в результате трения о воздух ока-
жется незначительным.
С помощью ракетного двигателя можно ускорить или
замедлить движение корабля в безвоздушном простран-
стве и, когда это нужно, изменить направление полета.
Каков же принцип движения ракеты?
Известно, что при выстреле ружье толкает стрелка
в плечо. Происходит это потому, что газы, образующиеся
при сгорании пороха, с одинаковой силой давят и на пу-
лю и на ружье. Но так как масса ружья значительно боль-
ше, чем масса пули, оно отталкивается с небольшой
21
скоростью. Это явление объясняется одним из основных
законов механики — законом равенства действия и про-
тиводействия (реакции). Движение, вызванное действи-
ем силы реакции, называют реактивным движением.
Ракеты, в зависимости от топлива, на котором они ра-
ботают, делятся на пороховые и жидкостные.
Пороховые ракеты, подобные тем, что пускают во вре-
мя салютов, не годятся в качестве основного двигателя
для космического корабля (хотя иногда их применяют
в головных ступенях составных космических ракет).
В этих ракетах расход пороха во время полета не под-
дается регулированию, как не регулируется пламя све-
чи. Нельзя также прекратить горение пороха и остано-
вить двигатель в случае необходимости.
Этих недостатков не имеют жидкостные ракеты, широ-
ко применяемые в современной технике.
Как видно из рис. 6, жидкостная ракета имеет два ба-
ка: в одном находится горючее, например этиловый спирт,
в другом — окислитель, например жидкий кислород. Два
насоса, приводимые в движение турбиной, постепенно пе-
регоняют обе жидкости в специальную камеру, где проис-
ходит химическая реакция между горючим и окислителем,
то есть, проще говоря, сгорание жидкого топлива. Обра-
зующиеся при этом газы вырываются из камеры сго-
рания наружу и силой отдачи заставляют ракету лететь
вперед.
Устойчивость движения как пороховых, так и жидкост-
ных ракет обеспечивается воздушными стабилизаторами
и рулями.
Но вот ракета вырвалась из пределов земной атмо-
сферы. Остальной путь она пролетит в безвоздушном про-
странстве. Воздушные стабилизаторы и рули больше не
пригодны для ее управления. Как же удается повернуть
ракету или восстановить нарушенное направление ее по-
лета? Решение этого вопроса было дано К- Э. Циолков-
ским. Он предложил поместить рули в струе извергаю-
щихся из ракеты газов. Такие, как их называют, газовые
рули смогут применяться для изменения направления ра-
кеты в безвоздушном пространстве. Этого же можно до-
биться, если изменить на некоторое время ориентировку
двигателя относительно оси симметрии ракеты. С этой
целью его не монтируют жестко в каркас ракеты, а подве-
шивают на шарнирах.
22
От чего зависит скорость ракеты?
В безвоздушном пространстве вдали от небесных тел
ракета движется тем быстрее, чем больше она израсходо-
вала топлива и чем с большей скоростью извергаются из
нее газы (соотношение между этими величинами указано
в формуле, выведенной К- Э. Циолковским и носящей его
ПОЛЕЗНЫЙ ГРУЗ
-ТУРБИНА
КАМЕРА СГОРАНИЯ
СОПЛО
ГАЗОВЫЁ РУЛИ
ВОЗДУШНЫЕ РУЛИ
ПУСКОВОЙ
МЕХАНИЗМ
ВОЗДУШНЫЕ с
СТАБИЛИЗАТОРЫ
-НАСОС
ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЯ
.НАСОС
ДЛЯ ГОРЮЧЕГО
БАК
ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЯ
•SAK
ДЛЯ ГОРЮЧЕГО
Рис. 6. Устройство жидкостной ракеты.
имя)'. Поэтому применяют такие топлива, которые дают
наибольшую скорость истечения газов. С этой точки зре-
ния очень выгоден водород с кислородом.
Однако водород даже в жидком виде легок и требует
значительно больших баков, чем другое горючее. Кроме
23
того, он кипит уже при температуре — 253° С. Более вы-
годен гидразин *) с азотной кислотой. Эти жидкости
(они тяжелее воды) можно поместить в небольших ба-
ках, и обращение с ними не представляет трудностей.
В жидкостных ракетных двигателях в качестве горюче-
го применяются также керосин, бензин, скипидар, пара-
фин и др. Окислителем могут служить хлорная кислота,
перекись водорода и др.
Все такие термохимические топлива дают скорость ис-
течения газов порядка 2,5 километра в секунду. Есть ос-
нования полагать, что ее
удастся увеличить др четы-
рех километров в секунду.
Имеется еще другой спо-
соб увеличения скорости ра-
кеты и ее «потолка». Для
этого ракету нужно разо-
гнать при помощи другой,
вспомогательной, ракеты.
Когда вспомогательная ра-
кета отработала, она авто-
матически отцепляется и
спускается на парашюте.
Затем запускается основная
ракета. Таким образом, в
момент запуска она уже на-
ходится на некоторой вы-
соте и обладает определен-
ной скоростью, что позволит
ей подняться выше обычной
ракеты. Такая сложная ра-
кета называется составной
(ступенчатой) (рис. 7). Увеличив количество ступеней
(вспомогательных ракет), можно добиться дальнейшего
увеличения скорости ракеты и достигаемой ею высоты
или дальности.
В большей части современных составных ракет отбра-
сываются не только отработавшие баки и трубопроводы,
но и сами двигатели. В этом случае двигатель каждой сту-
пени аппарата работает в течение значительно меньшего
Рис. 7. Составная ракета.
*) Гидразин — бесцветная вязкая ядовитая жидкость с неприят-
ным запахом.
24
промежутка времени, чем пришлось бы работать двигате-
лю соответствующей одноступенчатой ракеты. Поэтому
такие двигатели легче построить. Кроме того, мощность
двигателя каждой последующей ступени может быть зна-
чительно меньше, чем мощность двигателя предыдущей,
так как масса аппарата постепенно уменьшается. При од-
ном и том же полезном грузе ступенчатая ракета всегда
имеет меньший начальный вес, чем соответствующая несту-
пенчатая, причем этот вес уменьшается с увеличением ко-
личества ступеней.
Чтобы еще более ускорить истечение газов, нужно пе-
рейти от обычного горючего к ядерному. Что такое ядер-
ное горючее и каковы его преимущества?
В настоящее время физика успешно решила проблему
превращения одних химических элементов в другие. Эти
преобразования сопровождаются в некоторых случаях вы-
делением ядерной (атомной) энергии. Вещество, выделяю-
щее такую энергию, называют ядерным горючим. Особен-
ностью этого горючего является то, что в малом его коли-
честве заключена огромная энергия. Атомная энергия
может быть использована для превращения какой-ни-
будь жидкости (например, жидкого водорода или ге-
лия) в газ и для последующего выталкивания этого
газа из ракеты.
Ядерное горючее вместе с жидкостью или газом назы-
вают «атомным топливом».
Заметим, что термины «ядерное горючее» и «атомное
топливо» — понятия условные, так как выделение атом-
ной энергии и ее передача инертному телу не представ-
ляют собой процессов обычного горения.
Атомная ракета может, по-видимому, действовать по
следующему принципу. В небольшой сосуд, напоминаю-
щий камеру сгорания жидкостной ракеты, поступает
жидкий водород (или какая-нибудь другая жидкость).
Ядерная энергия, выделяемая в виде тепла, мгновенно
нагревает водород до очень высокой температуры. При
этом он переходит в газообразное состояние и под огром-
ным давлением устремляется наружу. При использова-
нии атомной энергии струя газов будет извергаться со
скоростью до нескольких десятков километров в секун-
ду. А чем выше скорость истечения газов, тем меньше
топлива требуется для осуществления межпланетного
полета. В этом большое преимущество атомной ракеты.
25
Принципиально атомная ракета ничем существенным
не отличается от обычных ракет. Но ее созданию препят-
ствует ряд технических трудностей. Так, например, нуж-
но, «укротить» сверхвысокие температуры и давления, ко-
торые возникают в атомной ракете, иначе их не выдержит
ни один металл. При конструировании обитаемого косми-
ческого корабля необходимо принять меры для защиты
людей от радиоактивных излучений, сопутствующих выде-
лению атомной энергии. Для этого нужен материал, по-
глощающий такие излучения и вместе с тем достаточно
легкий, поскольку всякий добавочный груз сильно отра-
жается на радиусе действия ракеты.
3.	УСТРОЙСТВО ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
Первая советская искусственная луна 1957 а 2*) — это
шар диаметром 58 сантиметров и весом 83,6 килограм-
ма (рис. 8). Корпус спутника был изготовлен из алюми-
ниевых сплавов. Его оболочка была тщательно обработа-
на и отполирована, что обеспечивало хорошую видимость
спутника. Эта оболочка предохраняла контрольно-изме-
рительную аппаратуру от мелких метеорных частиц и от
резких колебаний температуры.
Для изучения ионосферы и условий обеспечения ра-
диосвязи с последующими спутниками спутник был осна-
щен радиопередатчиками большой мощности, работаю-
щими на частотах 20,005 и 40,002 мегагерца. Четыре
стержневые антенны длиной 2,4—2,9 метра были вовре-
мя взлета орбитальной ракеты прижаты к ее корпусу.
После же отделения спутника как самостоятельного
-тела стержни антенны, прикрепленные к корпусу спут-
ника при помощи шарниров, разошлись и заняли поло-
жение, изображенное на рис. 8. Антенны — это един-
ственные детали на наружной поверхности спутника, вся
же аппаратура с источниками электроэнергии была поме-
щена внутри корпуса. Герметизированный спутник был
заполнен азотом, который вследствие постоянной прину-
*) Искусственным спутникам и вышедшим на орбиту ракетам-
носителям присваивается название, указывающее год запуска и по-
рядковый номер, для чего используется греческий алфавит, а —
первая буква греческого алфавита; 1957 — год запуска; 1957а1 —
ракета-носитель первого спутника.
26
дительной циркуляции регулировал теплообмен между
разными приборами и деталями. Наряду с измерением
и передачей на Землю данных о температуре внутри
спутника это позволило подготовить и осуществить на
втором спутнике биологический эксперимент.
Рис. 8. Первый советский искусственный спутник
Земли (сфотографирован на подставке).
В начале полета первого спутника спереди его сопро-
вождал защитный колпак головной ступени ракеты, ко-
торый был отброшен после достижения ступенью необ-
ходимой скорости; сзади же за спутником следовала
ступень, выбросившая спутник.
Второй советский искусственный спутник Земли
(1957 р) в отличие ог первого спутника представлял со-
бой последнюю ступень составной ракеты (рис. 9). Это су-
щественно упростило задачу определения координат спут-
ника при помощи оптических средств наблюдения,
27
поскольку, как показал опыт первого спутника, наблю-
дения за ракетой-носителем оказались значительно бо-
лее простыми, чем за самим спутником (яркость раке-
ты-носителя превосходила яркость первого спутника на
несколько звездных величин).
Внутри спутника находились: герметичный контейнер
с подопытным животным (собакой), системой кондицио-
Рис. 9. Установка контейнеров с научной аппаратурой на
втором советском искусственном спутнике Земли. В пе-
редней части — прибор для исследования ультрафиолетового
и рентгеновского излучений Солнца, в середине — сфери-
ческий контейнер с аппаратурой и передатчиками; справа —
герметичная кабина с подопытным животным (собакой).
нирования воздуха, запасом пищи и приборами для изу-
чения жизнедеятельности в условиях космического про-
странства (рис. 10), аппаратура для исследования излу-
чения Солнца в коротковолновой ультрафиолетовой и
рентгеновской областях спектра; аппаратура для изуче-
ния космических лучей; аппаратура для изучения темпера-
туры и давления; измерительная аппаратура для переда-
чи данных научных измерений па Землю; два радиопере-
датчика, работающих на тех же частотах, что и передат-
чики первого спутника (40,002 и 20,005 мегагерц); необ-
ходимые источники электроэнергии.
Приборы и контейнеры с животным защищались от
сопротивления воздуха и перегрева, возникающих при по-
лете ракеты в плотных слоях атмосферы, специальным ко-
28
нусом. После выведения последней ступени ракеты на ор-
биту защитный конус был сброшен.
Измерительная аппаратура и радиопередатчики нахо-
дились в контейнере, который по своей конструкции был
подобен первому советскому искусственному спутнику
Земли.
Общий вес аппаратуры, источников электроэнергии, а
также подопытного животного и необходимого питания
составлял 508,3 килограмма.
Рис. 10. Собака Лайка в герметичной кабине
перед установкой на спутник.
В вечерние часы 31 января 1958 года по американско-
му времени (то есть в первые часы суток 1 февраля по ев-
ропейскому времени) был выведен на орбиту первый аме-
риканский спутник Земли «Эксплорер I» (или 1958 а).
Спутник представлял собой цилиндр диаметром 15 сан-
тиметров, длиной 2 метра и общим весом около 14 кило-
граммов. Это — отработавшая четвертая ступень орби-
тальной ракеты, к которой прикреплен контейнер дли-
ной 90 сантиметров, содержащий два радиопередатчика и
другие приборы. Вес самих приборов составлял около
5 килограммов, а стальной обшивки — 3,4 килограмма.
Спутник оснащен измерителями внешней и внутрен-
ней температуры, микрофонами, регистрирующими по-
падание микрометеоритов, а также двумя радиопередат-
чиками с источником электропитания. Для регистрации
29
космических лучей на спутнике используется счетчик
заряженных частиц. Однако, поскольку счетчик поме-
щен внутри спутника, он регистрирует только те ча-
стицы, которым удалось проникнуть сквозь оболочку.
Оболочка спутника, как и всей ракеты, изготовлена из
стали. Теплоизолирующая прослойка из стеклянного во-
локна предохраняет приборы от резких колебаний темпе-
ратуры.
17 марта 1958 года был запущен второй американский
спутник «Авангард I» (1958	2). Спутник представляет
собой шар диаметром 16,25 сантиметра и весом 1,8 ки-
лограмма. Несмотря на небольшой вес спутника, на нем
удалось поместить два радиопередатчика, две солнечные
батареи и два регистрирующих прибора.
Третий и четвертый американские спутники «Экспло-
рер III» и «Эксплорер IV» (или 1958 Y и 1958 s) были
запущены 26 марта и 26 июля 1958 года. Третий спут-
ник своим весом лишь незначительно превышал первый.
Хотя по форме четвертый американский спутник анало-
гичен предыдущим «Эксплорерам», его вес несколько
больше— 17,3 килограмма.
На третьем и четвертом американских спутниках, как
и на первом американском спутнике, имеется по два пере-
датчика. В качестве антенны используется цилиндрическая
оболочка спутника, разделенная на две части кольцевым
электрическим изолятором из стеклянного волокна.
15 мая 1958 года в СССР был запущен (рис. И, 12, 13)
третий спутник (1958 S 2), по своим данным намного
превосходящий своих предшественников. Вес спутника
равен 1327 килограммам, а общий вес установленной на
нем научной и измерительной аппаратуры вместе с источ-
никами питания составляет 968 килограммов. Спутник
имеет форму, близкую к конусу. Длина спутника 3,57 мет-
ра, наибольший диаметр 1,73 метра, без учета выступаю-
щих антенн. На спутнике установлена разнообразная ап-
паратура для проведения сложнейших научных опытов.
В основном эти опыты преследуют цель изучения явлений
и процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы.
Совершенная измерительная аппаратура, которой осна-
щен спутник, обеспечивает непрерывное автоматическое
получение сведений о движении спутнике! но своей орбите,
например, о скорости, ее направлении, местонахожде-
нии спутника в каждый определенный момент. Другие
го
Рис. 11. Общий вид третьего советского искусственного спутника Земли.
Рис. 12. Схема размещения научной аппаратуры на третьем советском' спутнике. 1 — магнитометр,
2 — фотоумножители для регистрации корпускулярного излучения Солнца, 3 — солнечные батареи,
4 — прибор для регистрации фотонов в космических лучах, 5 — магнитный и ионизационный манометры,
6 — ионные ловушки, 7 — электростатические флюксметры, 8—масс-спектрометрическая трубка, 9—
прибор для регистрации тяжелых ядер в космических лучах, 10 — прибор для измерения интенсивности
первичного космического излучения, 11 — датчики для регистрации микрометеоров.
Внутри корпуса спутника расположены электронные блоки научной аппаратуры, радиоизмери-
тельные системы, программно-временное устройство и электрохимические источники питания.
приборы «запоминают» записанные результаты измере-
ний и передают их на Землю. Передача зарегистриро-
ванных данных производится по условному коду (шиф-
ру) в определенное время таким образом, чтобы был
обеспечен их прием специальными станциями, располо-
женными на территории СССР.
Научная и измерительная аппаратура спутника рабо-
тает автоматически по заранее установленной программе.
Для этого на спутнике имеется специальное полупровод-
никовое устройство. Вся остальная аппаратура спутника,
включая радиотехническую установку, также частично вы-
полнена на полупроводниках (их имеется несколько ты-
сяч). Энергопитание аппаратуры обеспечивается химиче-
Рис. 13. Схема отделения спутника от ракеты-носителя. 1 — спут-
ник, 2 — ракета-носитель, <3 — отделяющийся защитный конус,
4 — отделяемые от спутника щитки.
скими элементами и полупроводниковыми кремниевыми
батареями, преобразующими энергию солнечных лучей в
электрическую (солнечная батарея).
С помощью аппаратов, установленных на спутнике,
изучаются: давление, состав и концентрация положитель-
ных ионов в верхних слоях атмосферы, напряженность
магнитного поля Земли, интенсивность корпускулярного
излучения Солнца, состав и изменения первичного косми-
ческого излучения, микромстеоры, температура внутри и
на поверхности спутника и его электрический заряд, а так-
же другие особенности той крайне разреженной материи,
которая заполняет космическое пространство.
Внутри контейнера поддерживается температура,
необходимая для нормальной работы аппаратов. Это
U А, Штернфельд
33
осуществляется с помощью жалюзи, пластинки которой
автоматически меняют свой наклон по отношению к сол-
нечным лучам. Таким образом, величина тени и количе-
ство отражаемого пластинками солнечного света меня-
ются и, как показали измерения, температура внутри
контейнера удерживается в пределах 15—22 градусов
Цельсия. (Это — комнатная температура, весьма подхо-
дящая для будущих астронавтов.)
* *
*
По своему принципу устройство искусственных пла-
нет лишь немногим отличается от устройства искус-
ственных спутников. Рассмотрим устройство первой ис-
кусственной планеты. Контейнер ее был расположен в
верхней части последней ступени космической ракеты
и защищен от нагрева при прохождении ракетой! плот-
ных слоев атмосферы сбрасываемым конусом.
Контейнер из специального алюминиево-магниевого
сплава имеет форму шара, состоящего из двух соеди-
ненных полусфер (рис. 14Х Герметичность соединения
обеспечивается уплотнительной прокладкой из специ-
альной резины. На внутренней стенке нижней полусфе-
ры прикреплена приборная рама (трубчатой конструк-
ции) из магниевого сплава, на которой расположены
приборы контейнера. Совершенно герметичный контей-
нер наполнен газом при давлении 1,3 атмосферы. В кон-
тейнере установлен вентилятор, обеспечивающий при-
нудительную циркуляцию газа. Циркулирующий газ
отбирает тепло от приборов и отдает его оболочке, являю
щейся своеобразным радиатором. В контейнере поддер
живается температура около 20° С. Тепловой режим
обеспечивается сохранением определенного баланса ме
жду теплом, излучаемым оболочкой контейнера, и теп
лом, получаемым оболочкой от Солнца.
Внутри контейнера находится: аппаратура для ра
диоконтроля траектории движения ракеты, состоящая
из передатчика, работающего на частоте 183,6 мегагер
ца, и блока приемников; радиопередатчик, работающий
па частоте 19,993 мегагерца; телеметрический блок,
предназначенный для передачи по радиосистемам на
Землю данных научных измерений, а также данных о
температуре и давлении в контейнере; аппаратура для
изучения газовой компоненты межпланетного вещества
34
и корпускулярного излучения Солнца; аппаратура для
измерения магнитного поля; аппаратура для изучения
метеорных частиц; аппаратура для регистрации тяжелых
Рис. 14. Контейнер с научной и измерительной аппара-
турой, установленный на первой советской космической
ракете (контейнер установлен на монтажной тележке).
ядер в первичном космическом излучении; аппаратура
для регистрации интенсивности и изменений интенсив-
ности космических лучей и для регистрации фотонов,
содержащихся в космическом излучении,
2*
35
На одной из полусфер контейнера расположены че-
тыре стержня антенны радиопередатчика, работающего
на частоте 183,6 мегагерца. Эти антенны закреплены
Рис. 15. I [риборпая рама контейнера, установленного
uti советской космической ракете, с аппаратурой и
источниками питания (па монтажной тележке).
на корпусе симметрично относительно полого алюмини-
евого штыря, на конце которого расположен датчик
для измерения магнитного поля. До момента сброса за-
щитного конуса антенны сложены и закреплены на шты-
зе
pe Mririiu тометра. После сброса защитного конуса ан-
।сипы раскрываются.
Радиоаппаратура и научная аппаратура контейнера
получают электропитание от серебряно-цинковых акку-
муляторов и окиснортутных батарей, размещенных на
приборной раме контейнера (рис. 15),
Рис. 16. Вымпел, установленный на первой
советской космической ракете.
В ознаменование создания в Советском Союзе пер-
вой космической ракеты, ставшей искусственной плане-
той солнечной системы, на ракете установлены два вым-
пела с Государственным гербом Советского Союза
(рис. 16). Эти вымпелы расположены в контейнере.
? *
Ч:
Автоматические искусственные спутники применяют-
ся для решения большого круга вопросов, имеющих
первостепенное научное и практическое значение (см.
гл. III) Как мы видели, размеры и конструкция таких
спутников самые разнообразные.
Со временем, несомненно, будут созданы также обитае-
мые летающие обсерватории и межпланетные станции.
На пути создания обитаемого искусственного спут-
ника стоит еще много трудностей. Самой сложной проб-
37
лемой является необходимость обеспечить экипажу воз-
можность возвращения на Землю. Пока эта проблема
не решена, построить обитаемый искусственный спутник
невозможно. Однако опыт и научные данные, которые
будут получены при запуске и эксплуатации первых
автоматических искусственных спутников, послужат
основой для постройки впоследствии обитаемых спутни-
ков, когда это потребуется для осуществления тех или
иных задач по изучению Земли и космоса.
Очертания больших искусственных спутников еще не-
достаточно разработаны, но совершенно ясно, что их кон-
структоры не будут стеснены необходимостью придавать
спутникам обтекаемую форму. Ввиду отсутствия сопро-
тивления внешней среды, тормозящего движение спутни-
ка, последний может иметь любые очертания. Так, напри-
мер, спутнику можно будет придать торообразную фор-
му *) в виде огромного полого кольца, внутри которого
будут созданы все необходимые условия для жизни и
работы экипажа. На внешних стенках сооружения могут
быть сделаны поручни, захваты, а также палубы и при-
способления, необходимые для швартовки и монтажа
космических ракет. Кабины будут не очень просторны:
конструкторы искусственных спутников вынуждены эко-
номить вес, а стало быть, частично и объем.
Если тор будет состоять из отдельных «вагонов»,
соединенных эластическими тамбурами, то легко будет
увеличить его размеры, вставляя новые «вагоны».
Кабины спутника должны быть, конечно, герметиче-
ски отделены от наружного пространства, а внутренние
тамбуры, двери и перегородки должны обеспечивать
герметичность отдельных помещений. Люки будут при-
жиматься запорными приспособлениями с эластичными
прокладками. Входные двери, обрамленные, например,
резиной, должны открываться внутрь, а не наружу.
Благодаря этому давление микроатмосферы **) будет
способствовать еще более плотному закрыванию две-
рей, по другую сторону которых находится безвоздуш-
ное пространство. Обшивка спутника должна быть
цельной, без швов. Особо плотным будет соединение ме-
*) Тором называется тело вращения, имеющее форму автомо-
бильной шипы.
**) Микроатмосфера — воздух, заключенный в кабине космиче-
ского летательного аппарата,
38
жду металлическим каркасом и оконными стеклами.
Стекла эти должны быть небьющимися и иметь прибли-
зительно такой же коэффициент теплового расширения,
как и металл, в который они вделаны или впаяны.
Утечка газа из кабины космического корабля не име-
ет большого значения при кратковременных полетах, во
время которых испорченная микроатмосфера все равно
периодически выпускается в безвоздушное пространст-
во и заменяется новой. Однако проникновение газа на-
ружу весьма нежелательно в случае непрерывного очи-
щения микроатмосферы, что будет иметь место во вре-
мя длительных перелетов или в кабинах постоянных
искусственных спутников.
Остекление и обшивка искусственного спутника бу-
дут подобно земной атмосфере задерживать ультрафио-
летовые лучи Солнца, пронизывающие межпланетное
пространство и в больших количествах вредные для
человеческого организма. В случае надобности можно
будет также задвинуть особые занавески на иллюминато-
рах. Может оказаться, что вследствие метеорной опас-
ности и из-за вредных излучений в помещениях искус-
ственного спутника нельзя будет делать окон, непосред-
ственно выходящих наружу. Тогда для ввода световых
лучей придется пользоваться узким каналом с системой
линз и зеркал. Вести наблюдения в этом случае можно
будет с помощью перископа, как в подводных лодках.
Предлагалось сделать искусственный спутник в ви-
де надуваемого воздухом тора из прорезиненного ма-
териала, из стеклянной пряжи или из непроницаемой
нейлоно-пластмассовой ткани. Но вряд ли удастся най-
ти материал, способный служить зашитой от космиче-
ских лучей (о вредных излучениях см. стр 118). Более
вероятно, что для этой цели обшивку придется сделать
из нескольких слоев различных материалов.
На спутнике благодаря его стремительному движению
вокруг Земли сила земного притяжения не ощущается,
точно так же как на Земле благодаря ее орбитальному
движению не ощущается сила притяжения Солнца. Сила
же притяжения самого спутника практически неощутима
вследствие его ничтожной массы. Поэтому находящиеся
на спутнике люди (и предметы) будут невесомы.
Спутники могут строиться с искусственной тяже-
стью: заставив спутник вращаться вокруг собственной
39
оси, мы создадим на нем центробежную силу, которая
и заменит силу тяжести (стр. 109). Можно также стро-
ить комбинированные спутники: в одной из частей со-
оружения будет царить невесомость, в то время как в
другой — искусственная тяжесть.
Рис. 17. Примерная конструкция большого 'обитаемого искусственного
спутника. В нижней части его царит невесомость; в верхней — благо-
даря вращательному движению ощущается искусственная тяжесть.
На рис. 17 показано такое сооружение, на котором
имеются вращающиеся кабины с искусственной тяже-
стью. В основном спутник смонтирован из баков и Дру-
40
гих частей головной ступени орбитальных ракет. Такая
схема искусственного спутника обеспечивает возмож-
ность постоянного увеличения размеров конструкции.
На спутнике не будет, конечно, ощущаться недостат-
ка в солнечной энергии. Как известно, эта энергия уже
используется на искусственных спутниках, оснащенных
солнечными батареями, работающими безотказно. Ог-
ромные потоки этой энергии К- Э. Циолковский предла-
гал улавливать и использовать для выращивания во вне-
земных оранжереях растений, которые обитатели
небесного острова могли бы употреблять в пищу. Тем са-
мым одновременно был бы решен вопрос естественно-
го круговорота воздуха. Однако такая оранжерея дол-
жна была бы иметь огромные размеры. Если довольст-
воваться только одним назначением оранжереи — осве-
жением воздуха — и выращивать несъедобные растения,
то можно было бы, правда, уменьшить площадь
оранжереи. Но и в этом случае она представляла бы со-
бой огромное сооружение. Так, например, для беспре-
рывной регенерации «порции» воздуха на одного чело-
века требовалось бы 28 квадратных метров поверхно-
сти листьев светолюбивой катальпы (род кустарников),
хорошо освещенных солнечными лучами. Для возобнов-
ления микроатмосферы может также оказаться очень
выгодным применение особого типа водорослей — хло-
реллы, которая жадно поглощает углекислый газ и в
солнечных лучах в течение часа выделяет кислород в
количестве в 50 раз большем своего объема. Однако по-
скольку растения могут завянуть, нельзя полностью по-
лагаться на естественный круговорот воздуха и воды, и
поэтому на обитаемом спутнике необходимо иметь ав-
томатическую кондиционирующую установку.
В начале 1956 года Ромик (США) предложил соз-
дать искусственный спутник в виде целого города с на-
селением в 20 000 человек. Насколько можно судить по
опубликованным статьям, проект Ромика основан на
данных, уже неоднократно публиковавшихся в литера-
туре по астронавтике, и не содержит чего-либо такого,
что сделало бы его практически неосуществимым. Что
касается размеров спутника, на котором проживают
20 000 человек, то необходимо подчеркнуть, что эти
размеры не влияют па осуществимость проекта; если
можно создать спутник на 100 человек, то можно
41
создать его и на 1000, и на 20 000 человек. Вызывает
лишь сомнение вопрос о том, нужен ли практически' та-
кой большой спутник. Возможно, что, указывая числен-
ность населения космического острова в 20 000 человек,
автор проекта предполагал таким образом легче найти
дорогу к умам и сердцам своих соотечественников. Нас
может только радовать, что идея «отца астронавтики»
К. Э. Циолковского о создании в мировом пространстве
целых «городов» с искусственной силой тяжести про-
должает оплодотворять техническую мысль.
4.	МОНТАЖ СПУТНИКА
Строительство больших искусственных спутников по-
требует применения совершенно новых методов монтажа.
Представим себе, что ракета, запущенная с круговой
скоростью, достаточно велика для того, чтобы в ней од-
ной могли находиться жилища для людей, лаборатории,
мастерские, склады, причалы для космических кораб-
лей и многое другое. Это и будет искусственный спут-
ник— летающая обсерватория или пересадочная стан-
ция для космонавтов, отправляющихся с. Земли к Лу-
не и планетам. Создание крупного искусственного спут-
ника будет, по-видимому, осуществляться следующим
образом. Через некоторое время после запуска первой
ракеты к ней подлетит вторая и с помощью радиоуправ-
ления приблизится вплотную к первой. Затем точно та-
ким же способом будут запущены третья, четвертая и
следующие ракеты, пока не образуется небесное тело
достаточных размеров, чтобы на нем могли жить люди
и размещаться все необходимые приборы, механизмы и
запасы.
В связи со сказанным напомним, что переброска го-
рючего на самолеты во время полета осуществляется
уже давно. При постройке искусственных спутников,
очевидно, удастся использовать этот опыт, несмотря на
то, что скорости и высоты здесь значительно больше.
Местонахождение и скорость искусственного спутника
в любой момент можно заранее определить с большей
точностью, чем для самолета. В самом деле, маршрут и
скорость самолета зависят от погоды и работы двига-
теля, искусственный же спутник совершенно свободен
42
от влияния метеорологических условий и движется при
выключенном двигателе.
Ю. В. Кондратюк считал, что «желательно было бы
установить доставку заряда и всех предметов..., способ-
ных переносить без вреда для себя ускорения в несколь-
ко тысяч метров в секунду за секунду (при соответст-
вующей упаковке — все, кроме тонких приборов), в меж-
планетное пространство ракето-артиллерийским спосо-
бом отдельно от человека...».
Итак, искусственный спутник можно будет сначала
построить на Земле и испытать до мельчайших подроб-
ностей надежность его конструкции и возможность со-
здания на нем необходимых условий для жизни экипа-
жа. Затем демонтированный на составные части спут-
ник можно будет переправить на запроектированную
заранее орбиту, где эти части будут вновь собраны в од-
но целое. Очевидно, все детали искусственных спутни-
ков должны быть спроектированы таким образом, что-
бы они не превышали габаритов «трюмов» орбиталь-
ных ракет.
Для того чтобы прибывшие с Земли пересылочные
ракеты пришвартовались к искусственному спутнику,
можно будет воспользоваться морским опытом. Со спут-
ника на ракету будут переброшены швартовы (напри-
мер, цепной канат), что позволит летательным аппара-
там подтянуться друг к другу.
Не исключен также следующий вариант. Вместо то-
го чтобы отправлять ракеты на строящийся спутник
последовательно, вес ракеты отправляются одновремен-
но— в виде эскадрильи. В этом случае отпадут трудно-
сти отыскивания отдельными ракетами ранее запущен-
ных ракет; монтаж искусственного спутника сможет
быть произведен за более короткое время, так как не
придется дожидаться переброски с Земли отдельных
частей. Это в свою очередь уменьшит для монтажни-
ков метеорную опасность (см. также стр. 115).
5.	УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКИХ РАКЕТ
Космический корабль на термохимическом топливе,
предназначенный для перелета на искусственный спут-
ник, будет представлять собой многоступенчатую раке-
ту размерами с дирижабль. При старте такая ракета
43
12
| -11
jb
ii
-'4
при полезном грузе в одну тонну должна ве-
сить несколько сотен тонн. Плотно примыкаю-
щие друг к другу ступени будут заключены в
обтекаемый корпус для лучшего преодоления
сопротивления воздуха при полете в атмосфе-
ре. Сравнительно небольшая кабина для эки-
пажа и контейнер для остального полезного
груза разместятся, по-видимому, в носовой
части корабля. Так как экипажу придется про-
вести на борту такого корабля лишь непро-
должительное время (меньше часа), отпадет
необходимость в сложном оборудовании, ко-
торым будут оснащены межпланетные кораб-
ли, предназначенные для длительного полета.
Управление полетом и все измерения будут
осуществляться автоматически.
Отработавшие ступени ракеты можно бу-
дет спускать обратно на Землю либо на пара-
шюте, либо с помощью выдвижных крыльев,
превращающих ступень в планер.
Простейшая орбитальная ракета изобра-
жена на рис. 18.
Как же устроены современные ракеты,
предназначенные для запуска спутников?
Первый американский спутник был запу-
щен с помощью четырехступепчатой орбиталь-
ной ракеты «Юпитер С», общей длиной 20,9
метра при максимальном диаметре 1,78 мет-
ра; стартовый вес ракеты — 29,5 тонны.
Первая ступень орбитальной ракеты была
оснащена жидкостным двигателем. Вторая
ступень состояла из связки 11 ракет, работаю-
Рис. 18. Олин из возможных вариантов орбитальной ракеты.
1—головная ступень ракеты, II—средняя ступень, III —
хвостовая ступень. 1 — искусственный спутник, 2—поро-
ховые шашки, 3—камера сгорания, 4—сопло, 5—бак
для горючего, 6 — бак для окислителя, 7 — бак со сжатым
газом для подачи топлива в камеру сгорания, 8—насос
для горючего, 9 — насос для окислителя, 10 — турбина,
И — трубопровод для горючего, 12 — трубопровод для
окислителя, 13— шарнирное крепление двигателя, 14—
автопилот, 15 — рычаги автопилота для поворачивания
двигателя.
44
щих на твердом топливе и расположенных на окружно-
сти. Каждая из этих ракет диаметром 15 сантиметров
имела высоту 1,4 метра. На третьей ступени размеща-
лись четыре ракеты такого же типа, на четвертой сту-
пени— одна ракета, укороченная до 1,2 метра.
Для устранения неслаженности в работе отдельных
ракет связки (ступени) еще до старта все ступени при-
водились в быстрое вращательное движение вокруг про-
дольной оси всей системы (такое движение сохраняет-
ся на всем протяжении полета ракеты). Таким образом
была достигнута стабильность направления силы тяги
ракеты. Без этого достаточно было бы, чтобы одна раке-
та из всей связки не загорелась или выбыла из строя
и орбитальная ракета не только сошла бы с курса, но
и начала беспорядочно двигаться в пространстве. Не-
желательные последствия повлекло бы за собой также
запаздывание в загорании или, наоборот, преждевремен-
ное воспламенение отдельных ракет связки или пере-
рывы в горении.
Трехступенчатая орбитальная ракета, выведшая на
орбиту второй американский спутник «Авангард», име-
ла высоту 21,6 метра при поперечнике в 1,14 метра и
напоминала по своей форме скорее карандаш, чем клас-
сическую ракету. Стартовая и средняя ступени рабо-
тали на жидком топливе, головная же — на твердом
топливе.
Управление двумя первыми ступенями ракеты осу-
ществлялось при помощи автомата. Устойчивость дви-
жения головной ступени ракеты по прямой обеспечива-
лась путем придания ракете вращательного движения
вокруг продольной оси (аналогичный метод применяет-
ся в артиллерии). Из этой (головной) ступени ракеты
с помощью пружинного механизма и был выброшен
спутник «Авангард».
* *
*
Конструкция космического корабля будет зависеть
от его назначения. Корабль для посадки на Луну ока-
жется во многом не похожим на корабль, предназначен-
ный для полета вокруг нее; корабль для полета
на Марс должен быть построен иначе, чем корабль,
отправляющийся на Венеру; ракетный корабль на
45
термохимическом топливе будет существенно отличаться
от атомного корабля.
Рассмотрим возможный вариант космического ко-
рабля (см. рис. 29 в центре, на стр. 112—113). Корабль
отправится с искусственного спутника в полет вокруг
Луны для продолжительного обследования ее поверхно-
сти без посадки. Выполнив задание, он вернется прямо
на Землю. Как видим, этот корабль может состоять в
основном из двух спаренных ракет с тремя парами ци-
линдрических баков, наполненных горючим и окислите-
лем, и двух космических планеров с выдвижными крыль-
ями, предназначенных для спуска на поверхность Земли.
Корабль не нуждается в обтекаемой обшивке, так как
старт производится за пределами атмосферы.
Можно думать, что такой корабль будет полностью
построен и испытан на Земле, а затем переброшен на
межпланетную станцию в разобранном виде. Отдель-
ными партиями туда доставят топливо, снаряжение, за-
пасы продовольствия и кислорода для дыхания.
После того как корабль соберут на межпланетной
станции, он отправится дальше в мировое пространство.
Горючее и окислитель будут поступать в двигатель
из центральных цилиндрических баков, которые пред-
ставляют собой основные кабины космического корабля,
временно залитые топливом. Они опорожняются спустя
несколько минут с момента взлета. Временно экипаж
располагается в менее удобной кабине планера.
Подлетев к Луне, корабль превращается в ее искус-
ственный спутник. Для этого используются горючее и
окислитель, находящиеся в задних боковых баках. После
использования топлива баки отцепляются. Когда насту-
пит время возвращения на Землю, астронавты снова
включат двигатель. Топливо для этой цели хранится
в передних боковых баках. Перед погружением в земную
атмосферу экипаж пересаживается в космические пла-
неры, которые отцепляются от остальной части корабля,
продолжающей кружить вокруг Земли. Планер входит
в атмосферу Земли и, маневрируя выдвижными крыль-
ями, снижается.
* *
*
В некотором отношении космический летательный
аппарат, и в частности искусственный спутник, напоми-
46
нает подводную лодку: и здесь, и там экипаж вынужден
жить в герметической кабине, полностью изолированной
от внешней среды. Состав, давление, температура и влаж-
ность воздуха внутри кабины будут регулироваться спе-
циальными аппаратами. Но космический корабль по срав-
нению с подводной лодкой будет иметь то преимущество,
что для него будет меньше разность между давлениями
внутри кабины и снаружи. Для космического аппарата
эта разность составляет всего одну атмосферу (снаружи
давление равно нулю), а для подводной лодки — часто
несколько атмосфер.
Вопрос о поддержании нужного давления в кабине
космического аппарата имеет большое значение. Воз-
можно, что при определенным образом подобранных со-
ставных элементах воздуха астронавты смогут нормально
дышать при давлении в кабине ниже одной атмосферы.
Между тем, чем меньше будет давление в кабине искус-
ственного спутника, тем тоньше смогут быть стенки его
корпуса, тем проще будет конструкция кабины и ска-
фандров и тем меньше опасность утечки воздуха в миро-
вое пространство в случае недостаточно плотных соеди-
нений оболочки или сквозь пробоину, образовавшуюся
в оболочке вследствие попадания метеорита.
В земной атмосфере недостаток кислорода обычно
дает себя чувствовать при давлении 430 миллиметров
ртутного столба, что соответствует высоте над уровнем
моря 4,5 километра. Опытами установлено, что при
уменьшении давления вдыхаемого воздуха следует уве-
личить содержание в нем кислорода, так как иначе может
наступить удушье.
При давлении газов ниже 47 миллиметров ртутного
столба организм человека, как и любой другой организм,
не может существовать даже в чистом кислороде, так как
при таком давлении (оно соответствует давлению на вы-
соте 19 километров) вода, которая содержится в орга-
низме человека, начинает кипеть (при 37°С). Такое
явление, конечно, связано с опасностью для жизни: появ-
ляются разрывы кожи, клеток и т. д. При низком давле-
нии также ухудшается работа органов слуха и ощу-
щается зубная боль. Решение вопроса о наиболее целе-
сообразном выборе давления может быть найдено только
опытным путем,
47
Микроатмосфера кабины космического корабля не
должна состоять из чистого или почти чистого кислорода.
Опытами установлено, что чистый кислород при давлении
190 миллиметров ртутного столба вызывает те же физио-
логические реакции, как и воздух на уровне моря. Од-
нако при длительном вдыхании чистый кислород оказы-
вает на организм расслабляющее действие. Следует
заметить, что при большом количестве кислорода уве-
личивается пожарная опасность, быстро окисляются
и портятся пищевые продукты; поэтому микроатмо-
сфера должна также содержать другие газы. В связи
с этим неоднократно обсуждалась возможность заме-
ны азота в микроатмосфере космического корабля или
искусственного спутника каким-нибудь инертным
газом.
Воздух в кабине может непрерывно очищаться путем
охлаждения в специальном конденсаторе до температуры
сжижения углекислого газа, то есть до —78° С. При этом
сначала будет осаждаться вода, а затем и жидкая угле-
кислота. К очищенному воздуху должны прибавляться
нужные количества кислорода и водяных паров, причем
содержание воды в микроатмосфере должно в результате
уменьшиться. После этого смесь должна быть нагрета
до нормальной температуры.
Вряд ли окажется целесообразным переправить на
искусственный спутник с непродолжительным сроком
использования тяжеловесную установку для возобновле-
ния состава воздуха. Проще, по-видимому, будет заме-
нить испорченную микроатмосферу свежей путем «про-
ветривания» кабины. Выделение углекислоты из ми-
кроатмосферы может производиться также с помощью
химических средств. Так, например, в погруженной под-
водной лодке удается с помощью поглотителей устранять
углекислоту в течение многих суток.
Необходимый запас кислорода удобно взять с собой
в жидком виде. Переброску кислорода с Земли на искус-
ственный спутник можно осуществить даже в твердом
виде, что потребует самой легкой тары. Кислородом для
дыхания можно запастись также, взяв его в составе
перекиси натрия, которая поглощает углекислый газ
и излишнюю влагу и выделяет кислород. Еще более
подходящей была бы перекись водорода в твердом
виде.
48
В условиях невесомости в микроатмосфере искусствен-
ного спутника отсутствует явление конвекции (воздухо-
обмена между нижними и верхними слоями), что может,
в частности, привести к удушью: воздух застаивается,
причем образуются углекислые «мешки», делающие не-
возможным процесс дыхания (а также процесс горения).
Поэтому в кабинах следует с помощью вентиляторов или
других средств постоянно перемешивать воздух и одно-
временно производить принудительную одностороннюю
циркуляцию воздуха.
II. ДВИЖЕНИЕ И НАБЛЮДЕНИЯ
ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
1.	ДВИЖЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
Искусственным спутником Земли мы называем искус-
ственно созданное небесное тело, обращающееся во-
круг Земли по инерции, то есть без помощи какого-либо
двигателя, благодаря накопленной энергии движения и
под действием силы притяжения нашей планеты.
Искусственный спутник в отличие от самолета не
может летать над Землей по любому маршруту. Нет, на-
Рис. 19. Искусственный
спутник может двигаться
только в плоскости, прохо-
дящей через центр Земли.
пример, ни малейшей возможно-
сти заставить искусственный спут-
ник летать вдоль тропиков или,
тем более, вдоль полярных кру-
гов; нет возможности заставить
спутник летать по ломаной ли-
нии; невозможно значительно со-
кратить или удлинить время пе-
релета спутника от одного города
до другого и т. д.
Подчиняясь неумолимым за-
конам небесной механики, искус-
ственный спутник может обра-
щаться только по круговой или
эллиптической орбите. Кроме то-
го, подобно телу, брошенному под
углом к горизонту, он может двигаться лишь в плоскости,
проходящей через центр Земли (рис. 19), то есть в пло-
скости большого круга. Поэтому, в частное ги, искусст-
венный спутник не может следовать вдоль какой-либо
параллели земного шара; единственное исключение пред-
ставляет экватор, то есть нулевая параллель. Плоскость
50
орбиты искусственного спутника остается неподвижной
по отношению к небосводу. (Мы здесь не принимаем во
внимание отклонений от движения по данной орбите,
возникающих вследствие сжатия Земли, притяжения
Луны и действия других сил, могущих нарушить орбиту
спутника.)
Звездное время обращения искусствен-
ного спутника. Высота полета искусственного спут-
ника обусловливает скорость его движения и тем самым
длительность периода его обращения вокруг Земли.
Если бы не было сопротивления воздуха, то искусст-
венный спутник, запущенный у самой поверхности Земли
с указанной выше скоростью 7912 метров в секунду, со-
вершал бы полный оборот по отношению к звездам, воз-
вращаясь в прежнее положение относительно звезд и
центра Земли, через 1 час 24 минуты 25 секунд. Это —
так называемый звездный период обращения.
С увеличением высоты запуска искусственного спут-
ника его орбита станет длиннее, а сила земного притяже-
ния— слабее. Следовательно, и центробежная сила смо-
жет быть меньше, а движение спутника — более мед-
ленным.
Период обращения искусственного спутника увели-
чивается с удалением от планеты. На высоте, равной двум
радиусам Земли, звездный период обращения составляет
7 часов 17 минут, а на высотах, вдвое и втрое больших,—
15 часов 44 минуты и 1 сутки 2 часа 3 минуты.
Период обращения спутника можно вычислить сле-
дующим образом. Зная высоту полета спутника и радиус
земного шара, мы определяем длину круговой орбиты,
то есть путь, пройденный спутником за время одного об-
ращения, и затем делим полученный результат на кру-
говую скорость. Например, радиус орбиты спутника,
парящего на высоте 6378 километров, равен 12 756 ки-
лометрам, а длина соответствующей окружности —
80 152 километрам. Разделив эту величину на круговую
скорость, равную 5,595 километра в секунду, мы получим
14 327 секунд, или 3 часа 58 минут 47 секунд.
Периоды обращения первых восьми искусственных
спутников колеблются от 96,17 до 134 минут (подробнее
см. Приложение).
Период обращения искусственного
спутника относительно наблюдателя. Как
51
было сказано выше, звездный (или, что то же, сидериче-
ский) период обращения спутника, летящего около самой
земной поверхности, составляет 1 час 24 минуты 25 се-
кунд. Таким является период обращения спутника отно-
сительно небосвода или относительно наблюдателя, на-
ходящегося на одном из земных полюсов. Но представим
себе, что орбита спутника находится в плоскости эква-
тора и спутник, как и Земля, обращается с запада на во-
сток. К тому времени, когда спутник сделает полный
оборот относительно небосвода, наблюдатель на эква-
торе повернется вместе с Землей на довольно большой
угол относительно небосвода и вследствие этого окажется
на большом расстоянии впереди спутника. Лишь спустя
5 минут 16 секунд спутник нагонит наблюдателя.
Таким образом, время обращения так называемого
нулевого искусственного спутника относительно наблю-
дателя составит 1 час 29 минут 41 секунду. Спустя это
время спутник возвращается в прежнее положение отно-
сительно наблюдателя. Иными словами, наблюдатель
видит теперь искусственный спутник на небе в прежнем
положении относительно себя, например в зените.
Если бы спутник двигался в плоскости экватора
по круговой орбите с востока на запад, то наблюдатель
на экваторе двигался бы навстречу ему. Для искусствен-
ного спутника, движущегося с востока на запад у самой
поверхности Земли, период обращения относительно на-
блюдателя был бы на 4 минуты 41 секунду короче звезд-
ного периода обращения и составлял бы 1 час 19 минут
44 секунды.
О движении первых искусственных
спутников. Первый советский искусственный спут-
ник Земли двигался по орбите, наклоненной к плоскости
экватора под углом в 65 градусов. При перигее в 227 ки-
лометров максимальная высота его полета доходила
примерно до 950 километров.
Орбита спутника представляла эллипс с незначитель-
ным сжатием: разница в длине между его большой и
малой осями составляла менее четверти процента. Как
видно, это почти окружность. Однако центр этой «окруж-
ности» был несколько смещен по отношению к центру
Земли.
Период обращения спутника составлял вначале 96 ми-
нут 12 секунд, а затем вследствие сопротивления атмо-
62
сферы (хотя и весьма незначительного) стал сокращать-
ся. В течение первых трех недель период обращения
уменьшался примерно на 2,3 секунды в сутки и спустя
23 суток составлял 95 минут 18 секунд. Таким образом,
количество обращений спутника за этот период увеличи-
лось с 14,97 оборота в сутки до 15,11 оборота.
С сокращением периода обращения уменьшались
также размеры орбиты. Расчет показывает, что за пер-
вые 18 суток большая ось сократилась примерно на
70 километров (полпроцента).
Плоскость орбиты спутника, не меняя наклона по
отношению к плоскости экватора, медленно поворачива-
лась вокруг оси Земли. Это движение составляло при-
мерно одну четверть градуса по долготе за один оборот
спутника в направлении, обратном вращательному дви-
жению Земли.
По данным официальных сообщений легко вычислить,
что средняя скорость движения спутника за первые три
недели его существования составляла 7,58 километра в
секунду. Однако орбитальная скорость движения спут-
ника не являлась постоянной: она была несколько боль-
ше в северном полушарии, где спутник летел ниже, и
несколько меньше в южном полушарии, где высота по-
лета достигала максимального значения.
Ракета-носитель, доставившая спутник на его орбиту,
сначала отставала от него, так как толчок, которым был
выброшен спутник из ракеты-носителя, несколько за-
медлил движение самой ракеты. Кроме того, ракета-
носитель сильнее тормозилась воздухом, чем сам спутник.
Через четыре дня после запуска спутника ракета-носи-
тель отставала от него на одну тысячу километров.
Затем ракета-носитель догнала спутник и даже опереди-
ла его. Произошло это по следующим причинам: умень-
шение орбитальной скорости движени'я ракеты привело
к тому, что уменьшилась длина орбиты, и период обра-
щения ракеты-носителя стал короче соответствующего
периода спутника. Угловая скорость перемещения раке-
ты по небосводу стала, таким образом, больше скорости
перемещения спутника, и поэтому для наблюдателя с
Земли ракета-носитель обогнала спутник.
Начиная с того момента, когда ракета-носитель обо-
гнала спутник (с 10 октября 1957 года), она начала про-
ходить восточнее спутника по долготе, то есть стала
53
пересекать данную параллель восточнее спутника, и угол
пересечения становился изо дня в день все больше и
больше. Поэтому у многих возникал вопрос, не обраща-
ются ли эти два тела в разных плоскостях, пересекаю-
щихся под все большим и большим углом. В действитель-
ности же обе орбиты лежали в одной и той же плоскости.
Прохождение ракеты-носителя восточнее спутника
объясняется вращением Земли и опережением ракетой-
носителем спутника. Так, например, 24 октября 1957 года
в 18 часов ракета-носитель пересекла определенную па-
раллель и ушла дальше, двигаясь все время в плоскости,
неподвижной относительно звезд. Движущийся за ней
спутник подошел к той же параллели спустя один час.
Но за это время Земля повернулась на запад вокруг
своей оси на 360°: 24 (часа) = 15°. Следовательно, спут-
ник пересек упомянутую параллель па 15 градусов запад-
нее точки пересечения параллели ракетой-носителем.
Иными словами, ракета-носитель проходила на 15° вос-
точнее спутника по долготе, несмотря на то, что оба ис-
кусственных небесных тела обращались в одной и той же
плоскости.
Перигей второго искусственного спутника проходил
примерно на той же высоте, что и перигей первого спут-
ника в начале его существования (см. Приложение). Но
по сравнению с первым спутником второй двигался по
более высокой орбите, апогей которой пролегал на высо-
те 1671 километра, то есть на 700 с лишним километров
выше апогея первой орбиты. Время одного полного обо-
рота спутника составляло 1 час 43,7 минуты. Это на 7,5
минуты больше, чем период обращения первого спутни-
ка в самом начале его движения. Поскольку длина
большой оси орбиты спутника равнялась примерно
14 700 километрам, а период обращения составлял 6222
секунды, то получается, что средняя орбитальная ско-
рость спутника была равна 7,41 километра в секунду.
Третий советский спутник выведен на орбиту с высо-
той апогея 1880 километров. В начале своего движения
он делал в сутки 13,59 оборота вокруг Земли.
У второго и третьего советских искусственных спут-
ников угол наклона орбиты к плоскости экватора при-
мерно тот же, что и у первого спутника (65°).
Заметим, что наклон плоскости орбит первых трех
американских искусственных спутников к плоскости эква-
54
тора колеблется от 34 до 36°,5. Соответствующий наклон
орбиты четвертого американского спутника значительно
больше и составляет около 51°. Вследствие этого спутник
облетает более широкий пояс земного шара, располо-
женный севернее и южнее экватора, включая значитель-
ную часть территории Советского Союза.
Характеристики движения искусственных спутников
даются в Приложении.
2.	ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ жизни ИСКУССТВЕННОГО
СПУТНИКА
Искусственные спутники, летающие на больших вы-
сотах в безвоздушном пространстве, будут иметь неогра-
ниченный срок жизни (если не считать таких случайно-
стей, как столкновение с более или менее крупными ме-
теоритами, разрушение космической пылью и т. п.). Если
же орбита искусственного спутника, или хотя бы часть
ее, пролегает в атмосфере, то вследствие сопротивления
воздуха скорость спутника и высота его орбиты с тече-
нием времени постепенно уменьшаются.
Вместе с потерей высоты сокращается период обра-
щения спутника. В конце концов спутник погибает:
спустившись в плотные слои атмосферы, он сгорает
вследствие трения о воздух.
Продолжительность жизни спутника увеличивается с
увеличением его поперечной нагрузки *), улучшением его
обтекаемости.
Как известно, первый советский искусственный спут-
ник состоял из трех частей, отражающих солнечные
лучи: ракеты-носителя, собственно спутника и защитного
конуса. Первым из этой тройки, на 52-е сутки своей
жизни, погиб защитный колпак.
Ракета-носитель первого спутника просуществовала
как спутник Земли около 58 дней, пролетев за это время
расстояние примерно 39 миллионов километров.
Первый искусственный спутник совершил пример-
но 1440 оборотов вокруг Земли и пролетел около
60 миллионов километров. По данным наблюдений и
*) Поперечной нагрузкой называется вес тела, разделенный на
площадь наибольшего поперечного сечения тела.
55
траекторных расчетов установлено, что 5 января 1958 го-
да, на 94-й день после запуска, он прекратил свое суще-
ствование.
Второй спутник продержался в мировом пространстве
дольше первого, и его период обращения лишь незначи-
тельно уменьшался. Ведь он поднимался на такие вы-
соты, где практически уже не ощущается сопротивление
воздуха. Если бы вся орбита спутника пролегала на
высоте его апогея, то продолжительность его жизни ис-
числялась бы годами. Сколько-нибудь ощутимое сопро-
тивление среды, хотя и очень незначительное, спутник
испытывал лишь на участке пути, пролегающем вблизи
перигея. Под влиянием этого фактора ко времени тысяч-
ного оборота спутника максимальная высота его орбиты
снизилась на 370 километров и составляла 1300 километ-
ров над поверхностью Земли. Утром 14 апреля 1958 года
второй спутник вошел в плотные слои атмосферы и раз-
рушился, прекратив свое существование на 163-и сутки
своей жизни. За пять с лишним месяцев своего полета
он совершил около 2370 оборотов вокруг Земли, пройдя
путь более ста миллионов километров.
Запушенный 26 марта 1958 года американский спут-
ник «Эксплорер III» при апогее в 2785 километров имел
перигей на высоте 187 километров. Как видно, последний
был ниже перигеев ранее запущенных спутников, что и
явилось причиной недолговечности этого спутника.
28 июня 1958 года «Эксплорер III» сгорел, продержав-
шись в космическом пространстве 63 суток.
Наименее долговечным оказался американский спут-
ник «Атлас», закончивший существование 22 января
1959 года, «прожив» немногим больше одного месяца.
Причиной его недолговечности явилось то обстоятель-
ство, что его перигей оказался даже несколько ниже пе-
ригея «Эксплорера III», а апогей — в два раза ниже.
Из погибших искусственных небесных тел наиболее
долговечной была ракета-носитель третьего советского
искусственного спутника, которая просуществовала
202 суток: с 15 мая по 3 декабря 1958 года. Сам же спут-
ник будет продолжать обращаться вокруг Земли до конца
1959 года.
Перигей и апогей американского спутника «Аван-
гард» гораздо выше, чем у других семи спутников, и до-
стигают соответственно 650 и 3968 километров. Всдедст-
56
вне этого он будет существовать очень долго, быть мо-
жет, около двухсот лет.
Что касается искусственных планет, то они движутся
в безвоздушном пространстве, не встречая никакого со-
противления окружающей среды. Поэтому длительность
их существования неограниченна, если, разумеется, они
случайно не столкнутся с каким-нибудь небесным телом.
3.	СТАЦИОНАРНЫЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК
Ввиду того, что небесные тела взаимно притягивают-
ся, нельзя построить спутник, который оставался бы не-
подвижным в межпланетном пространстве: такой спут-
ник обречен на гибель. Но можно создать спутник,
который, двигаясь по отношению к звездам, будет все же
неподвижен по отношению к наблюдателю на Земле.
В самом деле, как уже было сказано выше, период
обращения спутника вокруг Земли увеличивается с уве-
личением расстояния спутника от Земли. Если спутнику,
движущемуся на высоте 265 километров, потребуется для
одного обращения вокруг Земли полтора часа, то Луне,
отдаленной от Земли почти на 400 тысяч километров, тре-
буется для этого около четырех недель. Очевидно, имеет-
ся и такое расстояние, на котором обращение спутника
будет совершаться точно в одни сутки.
Если, кроме того, такой спутник будет двигаться в
плоскости экватора и при этом с запада на восток, то его
угловая скорость будет равна угловой скорости враще-
ния Земли вокруг своей оси, и, таким образом, он ока-
жется неподвижным по отношению к земному наблюда-
телю. Такой спутник — будем называть его стационар-
ным искусственным спутником — должен находиться,
как это можно подсчитать, на высоте 35 800 километров
над экватором. Правда, притяжение Луны будет вызы-
вать некоторые возмущения орбиты спутника, что со вре-
менем нарушит его «неподвижность», по эти возмущения
могут быть ликвидированы соответствующим корректи-
рованием орбиты.
Чтобы более наглядно представить себе возможность
создания «неподвижного» искусственного спутника, пред-
положим, что на экваторе построена башня высотой
35 800 километров. По мере восхождения по этой баш-
не центробежная сила постепенно возрастает (из-за
57
увеличения радиуса вращения вокруг земной оси), в то
время как сила притяжения к Земле, напротив, умень-
шается. На самой вершине обе эти силы уравновесятся.
Представим себе, что на вершине башни имеется гондола.
Если убрать башню, то, как ясно из сказанного выше, гон-
дола не упадет. Она будет вращаться вместе с Землей,
оставаясь на одинаковом от нее расстоянии. Наблюда-
телю на Земле гопдола будет казаться неподвижной;
она станет стационарным искусственным спутником.
Стационарный искусственный спутник по сравнению
с другими спутниками имел бы ряд преимуществ. В са-
мом деле, с борта такого спутника вся наша планета
казалась бы неподвижной, причем видимый диаметр на-
шей планеты был бы примерно в сорок раз больше, чем
видимый с Земли диаметр Луны, а площадь видимого
диска — в 1600 раз больше. Экипажу стационарного
спутника легче было бы связаться с Землей при помощи
направленных радиоволн или световых сигналов. Пере-
лет на спутник можно было бы совершать в любое время,
не дожидаясь необходимого расположения спутника от-
носительно взлетной площадки.
Для охвата наблюдениями всего земного шара по-
требуются по крайней мере три стационарных спутника,
Но, поскольку орбита стационарного спутника может
лежать только в плоскости экватора, с таких станций не
будет видно полярных зон.
Такие пересекаемые экватором страны, как Индоне-
зия, Бразилия, Колумбия и другие, могли бы построить
спутники, висящие «неподвижно» над территорией стра-
ны или же «качающиеся» над ней (в случае, когда плос-
кость орбиты образует небольшой угол с плоскостью
экватора). Но если понадобится соорудить спутник-обсер-
ваторию для обследования территории одной из европей-
ских стран или всей Европы, то такой спутник непремен-
но должен будет пролетать и над другими странами и
материками.
4.	НАБЛЮДЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
Видимость искусственного спутника зависит не толь-
ко от его величины, отражательной способности, расстоя-
ния до него и т. п., но также от светового контраста по
отношению к небесному фону. Поэтому такую «звезду»
58
можно наблюдать только на рассвете и в сумерках вече-
ром, когда спутник залит солнечными лучами, а на по-
верхности Земли, где ведутся наблюдения, темно*). Во-
дяные пары и взвешенная в атмосфере пыль значительно
ухудшают видимость спутника. Главная же трудность
заключается в малом периоде его видимости.
Для облегчения наблюдений искусственного спутника
можно было бы покрыть его поверхность фосфоресцирую-
щим веществом. Той же цели можно достигнуть освещени-
ем спутника изнутри. В США предпринимались попыт-
ки запуска надувных оболочек (спутник «Маяк», не вы-
шедший на орбиту, и в одной из попыток запуска «Аван-
гарда»),
Заметим, что в случае выхода из строя радиоаппарату-
ры на искусственном спутнике визуальные и радиолока-
ционные наблюдения остаются единственными средства-
ми для определения движения спутника.
Вследствие большой высоты полета искусственного
спутника за его движением можно следить со значитель-
ной части поверхности Земли, а со спутника будут видны
огромные пространства земного шара.
Первые искусственные спутники легко узнать среди
других блистающих на небе светил, так как в отличие от
них они быстро перемещаются по небу в северном, севе-
ро-восточном, восточном и юго-восточном направлениях,
а не на запад (или северо- и юго-запад). Это объясняется
тем, что первые искусственные спутники запускались в на-
правлении вращения Земли.
Со временем, когда будут применяться более мощные
ракеты, окажется возможным запуск спутников и в обрат-
ном направлении, так что указанный отличительный при-
знак искусственного спутника тогда исчезнет.
Для того чтобы вести наблюдения за искусственными
спутниками из разных точек земного шара, нет надобно-
сти запускать много спутников в различных направле-
ниях. Достаточно, например, чтобы спутник один раз по-
явился над Северным полюсом, и он, естественно, должен
будет пролетать и над Южным полюсом. Путь такого спут-
ника будет и в дальнейшем всегда пролегать над полюса-
ми. Представим себе искусственный спутник, облетающий
*) Продолжительность сумерек может превысить период обраще-
ния спутника по отношению к наблюдателю, поэтому не исключена
возможность увидеть спутник дважды в течение одних сумерек.
69
по окружности земной шар шестнадцать раз в сутки на
высоте 287 километров над полюсами (265 километров
над экватором). С такой высоты Земля представится на-
блюдателю в виде огромного диска, занимающего боль-
шую часть небосвода: видна будет как бы «шапочка» на-
шей планеты диаметром 3700 километров. Эта «шапочка»
будет все время перемещаться. За время одного обраще-
ния спутника Земля сделает одну шестнадцатую оборота
около своей оси и «шапочка» переместится на экваторе
на 40 000: 16 = 2500 километров. Таким образом, после
16 оборотов спутника в течение одних суток весь земной
шар проплывает перед глазами наблюдателей как в днев-
ном освещении, так и под покровом ночи.
Для земного наблюдателя искусственный спутник, дви-
жущийся на высоте 200 километров, в момент прохожде-
ния его в зените перемещается на небе с такой же угло-
вой (видимой) скоростью, как и самолет, летящий на вы-
соте 7130 метров со скоростью тысячи километров в час,
или как самолет, летящий на высоте 3065 метров со ско-
ростью 500 километров в час. Отсюда видно, что нетрудно
держать движущийся искусственный спутник в поле зре-
ния. Видимая скорость движения искусственных спутни-
ков, летящих выше 200 километров, будет еще меньше.
Как правило же, спутники будут летать именно на боль-
ших высотах.
Если искусственный спутник находится не в зените, а
ниже на небе, ближе к горизонту, то скорость его видимо-
го движения по небосводу меньше и следить за ним легче.
В момент восхода (и захода) искусственный спутник дви-
жется по отношению к наблюдателю с самой малой ско-
ростью. Но по мере восхождения спутника его угловая ско-
рость относительно наблюдателя (кажущаяся скорость
движения спутника па небесной сфере) быстро растет,
причем нарастание скорости тем стремительнее, чем ниже
пролегает орбита спутника (рис. 20). Если, например, вы-
сота движения экваториального спутника равна радиусу
Земли, то скорость его углового движения относительно
наблюдателя в зените вдвое больше, чем на горизонте.
Для экваториального спутника же, движущегося на вы-
соте 300 километров, скорость углового движения в мо-
мент его наблюдения в зените уже в 22 раза больше угло-
вой скорости относительно наблюдателя на горизонте.
Пройдя в зените над наблюдателем, искусственный спут-
60
ник начнет замедлять свое движение относительно него,
и в момент захода угловая скорость его движения упа-
дет до величины, которую она имела при восходе.
Чем больше высота полета спутника, тем с большей
части поверхности Земли он виден (рис. 21); Так, напри-
Рис. ‘20 В момент восхода искусственный спутник
будет двигаться по отношению к наблюдателю с самой
малой скоростью. Но по мерс восхождения спутника
его угловая скорость относительно наблюдателя (ско-
рость кажущегося движения спутника по небосводу)
будет быстро расти. Пройдя в зените над наблюдате-
лем, искусственный спутник начнет замедлять свое дви-
жение относительно наблюдателя и в момент захода его
угловая скорость упадет до величины, которую она
имела при восходе.
мер, спутник, летящий на высоте 200 километров, виден
с территории радиусом 1500 километров. При высоте же
полета 1000 километров радиус видимости расширяется
вдвое.
Продолжительность наблюдения искусственного спут-
ника с определенного пункта Земли тоже тем больше, чем
61
больше высота полета спутника. Так, например, спутник,,
летящий на высоте 200 километров, виден в течение 7 ми-
нут, на высоте 500 километров — в течение 11 минут, а на
высоте 2000 километров — в течение 28,5 минуты.
Рис. 21. Увеличение диаметра (точнее, измеренной по
большому кругу длины дуги) видимого шарового сегмента
Земли с высотой парения спутника. С высоты 500 километров
диаметр видимого шарового сегмента составляет 4900 кило-
метров (/), с высоты 2000 километров — 9000-километров (2),
а с высоты 7000 километров возрастает до 13 700 километ-
ров (.?).
Может ли раз замеченный искусственный спутник по-
том неожиданно появиться над какой-либо территорией?
Нет, не может. Достаточно установить в некоторый момент
координаты спутника, отметить в этот момент скорость и
направление его движения, чтобы впредь для любого мо-
мента времени можно было определить с помощью расче-
та местонахождение спутника и предсказать, когда и над
62
какими местностями он будет пролетать в будущем. В ча-
стности, можно выяснить, появится ли спутник вновь над
данной местностью и, если появится, то когда именно. При
этом, конечно, предполагается, что направление или ско-
рость движения спутника не будут изменяться с помощью
ракетного двигателя.
Один и тот же искусственный спутник может проле-
тать над данной местностью то с юга на север, то с севе-
ра на юг, но не потому, что спутник вдруг изменяет на-
правление своего движения по орбите — это невозмож-
но,— а потому, что если за время, отделяющее одно на-
блюдение от другого, Земля сделала пол-оборота, то на-
правление прохождения спутника по небосводу изменится
на противоположное.
Точное определение орбит искусственных спутников
и их изменений имеет не только чисто теоретический инте-
рес, но и важное практическое значение. Поэтому неуди-
вительно, что определение элементов орбит спутников про-
изводится с максимальной тщательностью.
О наблюдениях первых искусственных
спутников. Благодаря тому, что первые советские
искусственные спутники обращались по орбитам, накло-
ненным к плоскости экватора под большим углом, они
облетали почти все континенты и водные пространства
земного шара (за исключением заполярных пространств
и узких поясов, расположенных южнее Северного и се-
вернее Южного Полярных кругов), что составляет около
90 процентов поверхности нашей планеты.
Прохождение первого советского искусственного спут-
ка было зарегистрировано во всех уголках земного шара.
Спутник наблюдали простым глазом как звезду пятой-ше-
стой величины, а ракету-носитель — как звезду первой
величины. Как видно, в отличие от его ракеты-носителя
сам спутник было весьма трудно наблюдать.
На рис. 22 изображен след, оставленный ракетой-но-
сителем (первого спутника) на фотопластинке при дли-
тельной экспозиции. На снимке видно, насколько стре-
мительнее звезд (в их суточном движении) проносится
по небосводу ракета-носитель: соответствующие скоро-
сти пропорциональны длине черточек, оставленных на
фотопластинке (астрограф, с помощью которого по-
лучен снимок, оставался неподвижным). На снимке
видно также, что ракета-носитель движется под углом
63
к направлению суточного движения звезд. Перерыв
в следе ракеты-носителя указывает на время и продол-
жительность ее прохождения по небосводу.
Как уже упоминалось, первый искусственный спут-
ник обращался по эллипсу, очень близкому к кругу.
Однако вследствие вращения Земли проекция спутника
на поверхности земного шара представляет собой весьма
Рис. 22. След, оставленный ракетой-поснтелем первого спутника
на фотопластинке при длительной экспозиции (рисунок по фото-
графии Г. П. Киселевой, полученной на Пулковской обсерватории
10 октября 1957 г.). Хорошо заметно, во сколько раз быстрее
суточного движения звезд проносится по небосводу ракета-носи-
тель (сравните длину черточек). Перерыв в следе помогает уста-
новить точное время и продолжительность прохождения по небо-
своду ракеты-носителя.
сложную кривую. На рис. 23 изображена проекция
спутника на поверхность нашей планеты за время не-
многим больше одного его обращения. После одного
полного обращения спутника он находится в зените не
над прежней местностью, а над другой точкой этой же
параллели, расположенной примерно в 24 градусах за-
паднее первой. (Если бы это перемещение было равно
точно 24 градусам, то спустя одни сутки можно было
бы наблюдать спутник с той же местности и в том же
64
.. Штернфсльд
Рис. 23. Схема прохождения над земной поверхностью первого советского искусственного спут-
ника за время одного (с лишним) его обращения вокруг Земли.
положении. В действительности же имеются небольшие
отклонения.) На рис. 24 приводится схема движения спут-
ника в течение суток. Как видно, между территориями,
которые облетает спутник, остаются не охваченные им
пояса, над которыми спутник никогда не появляется
в зените (его можно наблюдать оттуда под некоторым
углом к горизонту). Но при достаточно длительной жиз-
ни спутника он все же может оказаться в зените и над
этими местностями. Уже в первые дни существования
спутника наблюдались некоторые смещения точек его
проекции по сравнению с предыдущими сутками. К кон-
цу ноября 1957 года спутник совершил уже столько
оборотов, что вся карта земного шара была бы испещ-
рена проекциями его траектории.
За движением первых двух искусственных спутников
сразу после их запуска в Советском Союзе следили
66 станций визуальных наблюдений и 26 станций радио-
наблюдений. К весне 1959 года количество станций ви-
зуальных наблюдений, расположенных на территории
СССР, превысило 80, а число зарубежных станций —
ПО. Кроме того, ведутся наблюдения с помощью радио-
локаторов, радиопеленгаторов и других приборов. Наи-
более распространенным видом наблюдений являются,
естественно, радионаблюдения, которые ведутся мно-
гими радиолюбителями в разных уголках земного шара.
Два радиопередатчика, находившихся на борту пер-
вого и второго спутников, излучали радиоволны длиной
7,5 и 15 метров. Это представляло большое удобство
для радиолюбителей, многие из которых не располагают
приемниками, способными принимать очень короткие
волны. Радиопередатчики спутника излучали сигналы
в виде телеграфных посылок длительностью около 0,3
секунды с паузой такой же длительности. Посылка сиг-
налов одной частоты производилась во время паузы
сигнала другой частоты.
Радиосигналы спутников принимались на расстоянии
до нескольких тысяч километров, а в исключительных
случаях до десяти — пятнадцати тысяч километров.
После трехдневной беспрерывной работы радиопере-
датчиков запасы электроэнергии па первом спутнике
исчерпались. Дальнейшие наблюдения за этим спутни-
ком и за ракетой-носителем, значительно более яркой,
велись главным образом визуальными методами.
66
Рис. 24. Схема прохождения над земной поверхностью первого советского искусственного спут-
ника за сутки.
Второй советский искусственный спутник имел при-
мерно такую же яркость, как и ракета-носитель первого
спутника. Однако яркость спутника менялась вследст-
вие вращения его вокруг оси, проходящей через центр
его тяжести (точнее, через центр масс), так как при
этом менялись форма и величина поверхности, отра-
жающей свет в направлении Земли.
Для обнаружения спутника вооруженные оптиче-
скими приборами наблюдатели располагались двумя
группами: одна группа вела наблюдения вдоль мери-
диана, другая — вдоль большого круга, расположенного
перпендикулярно плоскости орбиты спутника. Таким об-
разом создавалось два «оптических барьера», дававших
уверенность в том, что спутник не пройдет незамеченным.
Эфемериды *) спутников и ракеты-носителя сообща-
лись ежедневно в печати, что облегчало работу наблю-
дателей: для отыскания на небосводе искусственных не-
бесных тел астрономические приборы направлялись за-
ранее в «точки ожидания».
За время полного оборота спутника наблюдатель-
ный пункт на поверхности Земли перемещался вследст-
вие ее суточного движения на 1100—2600 километров,
в зависимости от того, находился ли этот наблюдатель-
ный пункт на 65-й параллели или на экваторе. Однако
уже с высоты 200 километров диаметр площади, с ко-
торой виден искусственный спутник, превышает 3000 ки-
лометров. Поэтому примерно спустя полтора часа после
захода спутника в данной местности он часто опять по-
падал в поле зрения данного наблюдателя.
Ввиду того, что второй спутник обращался на боль-
шей высоте, чем первый, расширился также радиус
площади, с которой можно было его наблюдать.
Уже упоминалось, что наклон орбиты второго спут-
ника в плоскости экватора такой же, как и у первого
спутника. И проекции двух орбит на земной шар в опре-
деленный момент одни и те же. Поэтому на первый
взгляд может показаться, что схема движения двух спут-
ников одна и та же. Между тем эти схемы различны, так
как отличаются периоды обращения спутников, и поэто-
му Земля, вращаясь вокруг оси, занимает разное положе-
ние относительно них.
') Эфемериды — Заранее вычисленные положения небесных тел.
68
Втрой спутник совершал 13,9 оборота в сутки. По-
тому, если допустить, что плоскость орбиты спутника
остается неподвижной относительно звезд, то после
каждого оборота спутник пересекал бы параллели зем-
ного шара, смещенные на 25,9 градуса на запад. Однако,
как нам известно, плоскость орбиты спутника медленно
поворачивается относительно звезд. Поэтому расстояния
между точками очередного пересечения спутником зем-
ной параллели составляли примерно 26,3 градуса.
На третьем советском искусственном спутнике был
установлен радиопередатчик, непрерывно излучающий
на частоте 20,005 мегагерца телеграфные посылки с боль-
шой мощностью излучения. С расстояния трехсот кило-
метров спутник виден как звезда четвертой величины.
При фотографировании советских спутников был
применен новый метод, использующий специальные
электронные приборы — электронно-оптические преоб-
разователи. Такой метод не нуждается в больших фото-
камерах. С его помощью момент прохождения спутника
удавалось определить сначала с точностью до 0,1—0,2 се-
кунды. В дальнейшем засечка времени при наблюдении
советских спутников производилась с точностью, пре-
вышающей одну сотую секунды.
Спустя год после запуска третьего советского искус-
ственного спутника бортовой передатчик «Маяк», пере-
давший за это время около ста тысяч радиопеленгов,
все еще надежно работал, несмотря на то, что питаю-
щая передатчик солнечная полупроводниковая батарея
непрерывно «бомбардировалась» потоком микрометео-
ритов. Продолжали работать и химические источники
питания. Это вселяет надежду на то, что будущие эки-
пажи искусственных спутников смогут держать беспе-
ребойную связь с Большой Землей.
Некоторое влияние на продолжительность видимости
искусственного спутника имеет явление рефракции —
преломления световых лучей в земной атмосфере. Как из-
вестно, вследствие этого явления небесные тела кажутся
выше своего действительного положения на небе. Поэтому
наблюдатель видит восход светила раньше, а заход позже,
чем это было бы, если бы не было атмосферы. Таким об-
разом, общая продолжительность видимости искусствен-
ного спутника вследствие рефракции увеличивается.
69
Аналогично рефракции света в атмосфере существует
также рефракция радиоволн при их прохождении через
ионосферу, которая обычно даже более значительна, чем
рефракция света. Вследствие этого радиосигналы со спут-
ника могут быть восприняты раньше, чем спутник станет
видимым на горизонте, и зарегистрированы после его оп-
тического захода. Такие явления «радиовосхода» и «ра-
диозахода», значительно удлиняющие продолжительность
приема радиосигналов по сравнению с периодом визуаль-
ных наблюдений, и были отмечены при исследованиях
первых советских спутников на длине волны 7,5 метра.
«Преждевременные» радиовосходы могут быть вы-
званы и другими причинами. Так, в Англии были зареги-
стрированы радиосигналы, исходящие со спутника, проле-
тающего ниже линии оптической видимости (горизонта),
например над Индией. Такое явление вызвано последо-
вательным отражением радиоволн от двух ионизован-
ных слоев атмосферы.
Средства и методика наблюдений за третьим спутни-
ком значительно усовершенствованы.
Данные о координатах спутника, измеренных радиоло-
кационными устройствами на Земле, автоматически запи-
сываются с указанием точного времени. Затем по специ-
альным линиям связи эти данные передаются в общий
вычислительный центр. В этом центре данные измерений,
поступившие с различных станций, автоматически вво-
дятся в быстродействующие электронные счетные машины,
которые вычисляют основные характеристики орбиты. На
основании этих расчетов предвычисляется дальнейшее
движение спутника и составляются таблицы, указываю-
щие положение спутника в определенные дни года.
Такая сложнейшая измерительная аппаратура позво-
ляет определить координаты спутника и данные о его ор-
бите с точностью, намного превосходящей точность изме-
рений движения первых спутников.
5.	ДВИЖЕНИЯ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ, НАБЛЮДАЕМЫЕ
С ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ
Как только орбитальная ракета вылетает за пределы
сколько-нибудь ощутимой атмосферы, то есть через одну-
две минуты после взлета, небесный свод теряет свой обыч-
ный голубой цвет и становится черным. На Зе.мле и в за-
70
тененных от Солнца местах абсолютная темнота не насту-
пает, так как солнечный свет, рассеиваясь в атмосфере,
в той или иной мере попадает в полосу тени. В противо-
положность этому космические области, погруженные
в тень какого-нибудь несветящегося небесного тела, ока-
зываются почти в полном мраке. Небесный свод не оза-
ряют там яркие, рассеиваемые атмосферой солнечные
лучи; он светится лишь слабым светом звезд и туманно-
стей. Звезды не мерцают и все время отчетливо видны,
если только защищать глаза от непосредственного дей-
ствия солнечных лучей; в противном случае глаз, приспо-
собившись к яркому свету Солнца, теряет способность
различать звезды.
Вид неба с искусственного спутника будет совсем
иной, чем с поверхности Земли. Нашим глазам, глазам
людей, живущих в северном полушарии, недоступна
большая часть небосвода южного полушария, точно так
же как жителям южного полушария не видна большая
часть северного небосвода.
С искусственного спутника независимо от направле-
ния его движения можно будет в течение местных «су-
ток» (то есть в течение одного обращения вокруг Зем-
ли) наблюдать всю небесную сферу.
За местные звездные сутки наблюдателю с искусствен-
ного спутника покажется, что Земля сделала полный обо-
рот вокруг спутника. Если искусственный спутник будет
двигаться в плоскости земной орбиты, то наблюдатель уви-
дит, как Земля перемещается вдоль зодиакального поя-
са, проходя последовательно через созвездия Близнецов,
Рака, Льва и т. д. Если же спутник будет пролетать над
полюсами, то в течение местных суток наблюдатель непре-
менно увидит созвездия Хамелеона, Райской Птицы, Сто-
ловой Горы и другие, невидимые с северного полушария,
а также хорошо знакомые ему Малую Медведицу с По-
лярной звездой и др.
Если орбита спутника будет круговой, то видимое на
небесной сфере движение Земли будет равномерным.
В случае же эллиптической орбиты вследствие неравно-
мерности движения самого спутника, а также из-за изме-
нения расстояния до Земли наблюдателю на спутнике бу-
дет казаться, что Земля то ускоряет, то замедляет свое
движение по небу. Вместе с этим непрерывно будет изме-
няться кажущаяся величина земного диска, так как чем
71
больше расстояние, Отделяющее наблюдателя от видимого
предмета, тем меньше угол, под которым виден данный
предмет.
Наблюдателю, находящемуся на искусственном спут-
нике, будет казаться, что Луна также постоянно движется
По небосводу. Это движение частично вызывается собст-
венным перемещением спутника в пространстве. Но в то
время как видимое движение Земли по большому кругу
небесной сферы всегда прямолинейно (что объясняется
прохождением плоскости орбиты спутника через центр
Земли), путь Луны может казаться также круговым и эл-
липтическим.
Мы видели, как должно будет сказываться на видимом
движении небесных тел орбитальное движение искусствен-
ного спутника вокруг Земли. Представим себе теперь, что
мы находимся на борту искусственного спутника, на кото-
ром с помощью его вращения создана искусственная тя-
жесть. Каким мы увидим в этом случае движение небес-
ной сферы? Прежде всего, нам будет казаться, что небес-
ный свод вместе с Землей, Луной, Солнцем и звездами
вращается вокруг спутника. Один полный такой оборот
небесной сферы будет совершаться за промежуток време-
ни, в течение которого искусственный спутник сделает
один оборот вокруг своей собственной оси вращения, т. е.
в течение нескольких минут или даже доли минуты.
Если ось вращения искусственного спутника будет
горизонтальна, то астронавтам будет казаться, что
Земля то опрокидывается у них над головой, то уходит
из-под ног. Если же ось вращения спутника в некоторый
момент совпадет с осью вращения нашей планеты *), то
будет казаться, будто бы Земля вращается вокруг своей
оси с неимоверной скоростью (в сотни раз превышаю-
щей действительную) и с такой же огромной скоростью
вращаются вокруг Земли Солнце и звезды. Это враще-
ние Земли в зависимости от направления движения
искусственного спутника может показаться прямым или
обратным.
Если ось вращения искусственного спутника (опа, как
мы знаем, должна проходить через его центр масс), не
совпадая с осью Земли, будет все же проходить через
центр нашей планеты, то будет казаться, что Земля вра-
*) Поскольку искусственный спутник не может «стоять», над по-
люсом такое совпадение продолжается одно мгновение.
72
щается не вокруг своей действительном оси, а вокруг оси
вращения спутника. Астронавтам покажется, что полю-
сом Земли является та точка на ее поверхности, с кото-
рой искусственный спутник виден в зените. Следовательно,
для астронавтов, движущихся вокруг Земли, этот мнимый
земной полюс покажется кочующим, но в течение одного
кажущегося оборота Земли вокруг своей «оси» послед-
няя может переместиться лишь очень незначительно.
В частном случае кажущийся полюс вращения Зем-
ли может оказаться и неподвижным. Это будет иметь
место при наблюдении Земли со стационарного искус-
ственного спутника, вращающегося вокруг собственной
оси, проходящей через центр масс спутника и центр
Земли. Таким полюсом может, например, оказаться гор-
ный массив Кения в экваториальной Африке с его план-
тациями бананов и кофейных деревьев. С точки зрения
внеземных наблюдателей в этом случае лежащий за
Полярным кругом Кольский полуостров и расположен-
ная на экваторе Суматра будут находиться на одной
кажущейся параллели.
Как мы видим, астронавтам на искусственном спут-
нике небесный свод представится как какой-то гигант-
ский калейдоскоп и им придется затратить определенные
усилия, чтобы овладеть искусством космической навига-
ции и использовать практическую астрономию, напри-
мер, для корректирования орбиты спутника.
Заметим, что данные о движении небесных тел по
отношению к автоматическим искусственным спутникам
могут также быть полезны при обработке результатов
измерений приборов, установленных на этих летающих
обсерваториях.
6.	ДНИ И НОЧИ И ВРЕМЕНА ГОДА НА ИСКУССТВЕННЫХ
СПУТНИКАХ
Когда за автоматическими разведчиками вселенной
в космос отправятся люди и когда они окажутся обита-
телями нового небесного тела — искусственного спутни-
ка Земли, они увидят много непривычного: новым будет
движение небесного свода, необычной смена времен го-
да, странными покажутся и другие явления.
На искусственном спутнике, как и на Земле, будут
чередоваться дни и ночи. Но здесь они не будут похожи
73
на земные. Так как число обращений искусственного спут-
ника вокруг Земли в течение суток может достигать
шестнадцати (это число изменяется в зависимости от
высоты полета), то за одни земные сутки день и ночь
на спутнике могут столько же раз сменять друг друга.
Ночь на спутнике — это своего рода солнечное затмение:
Земля заслоняет Солнце. Спутник входит в тень Земли,
закрывающую только небольшую часть его орбиты; по-
этому ночь на спутнике всегда короче дня (рис. 25).
Так, например, на искусственном спутнике, совершаю-
Рис. 25. Рассвет, день, вечерние сумерки и ночь на искусствен-
ном спутнике Земли, а — угол наклона плоскости орбиты спут-
ника относительно направления солнечных лучей.
щем 16 оборотов в звездные сутки, местные сутки длят-
ся 1 час 29 минут 45 секунд, а самая длинная «зимняя»
ночь — 37 минут.
На искусственном спутнике, как и на Земле, наступ-
лению ночи будут предшествовать сумерки (рис. 25).
Сумерки будут на спутнике и перед наступлением дня.
Но вечерняя полутьма и предрассветный полумрак
будут вызваны совсем другими причинами, чем на
Земле (где свет рассеивается верхними слоями атмос-
феры), а именно, прохождением спутника через полу-
тень нашей планеты. Искусственный спутник входит
сначала в полутень Земли и лишь потом погружается
в се полную тень. В то время как поперечник полной
тени Земли постепенно уменьшается и, наконец, схо-
дит на нет, поперечник полутени Земли непрерывно
увеличивается. Если в течение местной ночи Солнца
71
па спутнике совсем не будет видно, то в сумерки оно
будет видно частично.
Мы всегда восторгаемся чудесным видом восходя-
щего и заходящего Солнца. Эти чудесные краски вос-
хода и захода объясняются прохождением солнечных
лучей сквозь толстый слой воздуха. При наблюдении
восхода и захода Солнца на искусственном спутнике
влияние земной атмосферы еще более усилится, так
как солнечный луч, прежде чем попасть в глаз наблю-
дателя, будет проходить удвоенный путь сквозь ат-
мосферу.
Вращение искусственного спутника вокруг своей
оси также будет влиять на освещенность отдельных
его частей, тем более, что на спутник будут падать не
только прямые солнечные лучи, но и лучи, отражен-
ные Землей и Луной.
На искусственном спутнике будут также свои вре-
мена года, обусловленные, как и на Земле, изменени-
ем длительности дня и ночи, но это последнее явление
будет вызываться не теми причинами, что на нашей
планете. Если на Земле изменения длительности дня
и ночи в течение года вызваны наклоном оси земного
шара к эклиптике, то на искусственном спутнике они
объясняются различной продолжительностью погруже-
ния спутника в тень Земли. Условная зима на спутни-
ке наступит в период самых продолжительных ночей,
а лето — самых длинных дней.
Ввиду того, что искусственные спутники даже са-
мых больших размеров будут крохотными небесными
телами, температура освещенной стороны как в север-
ной, так и в южной части спутника, в отличие от Зем-
ли, будет практически одной и той же. На спутниках,
быстро вращающихся вокруг своей оси, практически
постоянная температура может установиться на всей
их поверхности.
Весь ход календаря на спутнике определяется тем,
что круговой путь последнего лежит всегда в одной и
той же плоскости, неподвижной относительно звезд.
Возьмем для примера искусственный спутник, проле-
тающий над полюсами на высоте 210 километров.
Плоскость орбиты такого спутника, как и земная ось,
будет наклонена к эклиптике под углом 66°33'. Допу-
стим, что во время сентябрьского равноденствия эта
75
плоскость параллельна солнечным лучам. В тот мо-
мент, когда спутник попадет в тень Земли, на нем на-
ступит ночь. Это произойдет через четыре минуты пос-
ле того, как спутник пройдет над Северным полюсом,
и в течение этих четырех минут спутник еще будет за-
лит солнечными лучами, хотя лежащую под ним мест-
ность в это время уже окутает ночь. Когда же на
спутнике взойдет Солнце, поверхность Земли все еще
будет находиться в тени, и это снова продлится четы-
ре мину!ы, пока спутник не достигнет Южного полю-
са. Таким образом, день на спутнике будет на
4X4=16 минут дольше ночи, причем его общая
продолжительность составит 52 минуты. В это время
на спутнике будет самая долгая ночь, и поэтому на
нем будет господствовать зима.
На описанном спутнике в июне и декабре — самый
разгар лета, а в конце марта и сентября — середина
зимы. Таким образом, в течение одного земного года
на спутнике сменяются две зимы и два лета.
Если же искусственный спутник будет двигаться в
той же плоскости, в которой Земля движется вокруг
Солнца, то продолжительность местного дня и ночи не
будет изменяться и смена времен года будет отсут-
ствовать.
Знание продолжительности дня и ночи и времен
года на искусственном спутнике имеет важное значе-
ние для определения условий и времени его освещен-
ности солнечными лучами, то есть для его наблюде-
ния с Земли, и для изучения солнечной радиации
с помощью аппаратуры, помещенной на спутнике, а
также для использования этой радиации в солнечных
батареях, которыми оснащаются искусственные спут-
ники.
III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ
спутников
1.	ЛЕТАЮЩИЕ ОБСЕРВАТОРИИ И ЛАБОРАТОРИИ
Вто время как исследования, проводимые с помо-
щью высотных ракет, ограничены как во времени (не-
сколько минут), так и в пространстве, с помощью
спутников можно в течение длительного времени ис-
следовать неограниченные пространства. Таким обра-
зом, искусственный спутник соединяет в себе качества
воздушных шаров, способных продержаться над зем-
лей длительное время, и ракет, способных поднимать-
ся очень высоко.
Искусственные спутники полезны, прежде всего, в
качестве летающих обсерваторий для наблюдения зем-
ной поверхности. На искусственном спутнике можно
установить точные приборы, которые автоматически
ведут наблюдения над природными явлениями, проис-
ходящими в верхних слоях атмосферы и во вселенной.
Эти автоматы записывают результаты своих измере-
ний и с помощью радио передают их на Землю. Наши
познания о мировом пространстве обогатятся, таким
образом, многими данными, которых не удается сей-
час получить с помощью приборов, запускаемых на
высотных ракетах. Именно такими летающими лабо-
раториями являются, например, второй и третий со-
ветские искусственные спутники.
Уже первые научные данные, полученные с помо-
щью спутников, показали, что исследование мировых
пространств с их помощью принесет человечеству
большую пользу.
Исследование земного шара. С искусствен-
ного спутника, с высоты 200 километров в призменный
77
бинокль с увеличением в 15 раз видны наземные объек-
ты диаметром 4 метра. Однако вследствие быстрого
движения спутника изображение необходимо фиксиро-
вать с помощью специального механизма. Весьма труд-
но также различать детали земной поверхности на гори-
зонте.
С искусственного спутника земпой шар предста-
вится человеку висящим в пространстве. Но мы уже
Рис. 26. Вид земной поверхности с высоты 225 километров (ри-
сунок воспроизводит фотографию, сделанную с ракеты).
давно знаем, как выглядит Земля с высоты полета та-
кого спутника. Рис. 26, сделанный по фотографии, за-
снятой с ракеты, показывает вид участка земной по-
верхности с высоты 225 километров. Ввиду того, что
съемки производились почти сквозь всю толщу атмос-
феры, применялся инфракрасный фильтр. На рисунке
отражены разные детали земной поверхности, скопле-
ния облаков, слои атмосферы на горизонте, выпук-
лость Земли. Примерно то же самое увидит наблюда-
тель с внеземной обсерватории.
В настоящее время очень точная картография ма-
териков выполнена только для 7 процентов поверхно-
78
сти земной суши. Между тем с искусственного спутни-
ка можно будет без особого труда посредством фото-
съемки картографировать труднодоступные местности
и производить уточнения устаревших карт в связи
с изменениями, происшедшими вследствие строитель-
ства аэродромов, дорог, плотин и т. п. Правда, для
этого потребовался бы безопасный автоматический
спуск заснятой пленки на землю, и пока еще не ясно,
как может быть разрешена эта задача.
Количество аэрофотоснимков, необходимых для кар-
тографирования всего земного шара, уменьшается с уве-
личением высоты полета спутника. Со спутника, обра-
щающегося на высоте, колеблющейся в пределах
нескольких тысяч километров, вся земная поверхность
может быть заснята в дневном освещении быстрее чем
за 12 часов.
Правда, большие пространства всегда будут за-
крыты облаками, но в этом случае фотосъемка может
производиться в невидимых инфракрасных лучах, а
также с помощью радиолокационных установок. Но
даже в случае полного отсутствия облаков, при совер-
шенно чистом небе, воздух остается все же весьма мут-
ным. Тем не менее фотоснимки земной поверхности,
заснятые с искусственного спутника, будут очень точны,
причем искажения, вызванные атмосферой при наблю-
дении в телескоп, практически не будут сказываться,
подобно тому как легко читать текст печатного листа
через плотно приложенную вощеную бумагу, в то
время как очертания букв полностью расплываются,
если вощеную бумагу приблизить к глазу. Заметим,
что наличие космических, а также рентгеновских лучей
в заатмосферном пространстве весьма осложняет тех-
нику фотографирования с искусственного спутника, так
как обыкновенные кассеты не дают гарантии от прежде-
временной порчи фотопластинок.
Телевизионные передатчики, помещенные на искус-
ственных спутниках Земли (или Луны), смогут переда-
вать в наблюдательные станции простые или стере-
оскопические изображения поверхности Земли (или
Луны), видимой с высоты орбиты спутника. В случае
стереоскопических изображений две передающие ка-
меры ввиду небольших размеров искусственных спут-
ников должны будут находиться на двух спутниках,
79
движущихся приблизительно на одном и том же рас-
стоянии друг от друга. (Можно также получить стерео-
скопические фотоснимки земной поверхности с одного
спутника, соответственно сопоставив снимки, сделанные
одной камерой в разное время.)
С помощью искусственного спутника возможно бу-
дет также измерять радиацию и альбедо *) Земли. По-
следнее колеблется в очень широких пределах глав-
ным образом из-за изменчивости облачного покрова
Земли. С искусственного спутника нетрудно будет оп-
ределить эту величину для разных широт и времен года.
Некоторые специалисты считают, что точные наблю-
дения за движением искусственных спутников даже
минимальных размеров дадут возможность производить
разные измерения, как, например, триангуляцию зем-
ного шара**) (особенно водных пространств), измере-
ние расстояний между континентами и т. д. В самом
деле, пока еще не известны ни точные размеры Земли,
ни точные расстояния между материками. Одновре-
менное наблюдение спутника с разных точек земного
шара позволит решить эту задачу С помощью искус-
ственного спутника, ширина, например, Атлантического
океана может быть измерена с точностью до 30 метров.
Таким образом, с помощью искусственных спутников
удастся окончательно подтвердить или опровергнуть
гипотезу об относительном перемещении материков.
При наблюдении за движением спутников могут
быть обнаружены гравитационные аномалии (отклоне-
ния величины силы тяжести от нормальной), связанные
с неоднородным строением земной коры, что позволило
бы открыть новые местонахождения нефти и других по-
лезных ископаемых.
Известно, что депрессии на поверхности океанов
(понижение истинного уровня водоема по сравнению
с теоретическим) доходят до нескольких сот метров.
Имеются также основания полагать, что сама форма
Земли постоянно меняется. Все эти изменения можно
будет заметить со спутников-обсерваторий.
*) Альбедо — число, показывающее, какую часть света, получае-
мого от Солнца, отражает планета (или спутник).
**) Триангуляцией называется метод измерения земной поверх-
ности путем построения сети треугольников,
8Q
Хотя полярная авиация постоянно наблюдает за
движением льдов в арктических морях и океанах, а над
лесными массивами патрулируют на самолетах наблю-
датели лесной противопожарной охраны, значительно
эффективнее можно вести такие наблюдения с искус-
ственных спутников. Установленные на них приборы
будут предупреждать мореплавателей о ледяных зато-
рах Все более или менее крупные айсберги «станут на
учет» и не будут больше причиной гибели судов при
столкновениях с ними. Орбитальные обсерватории смо-
гут сообщать па Землю о возникновении лесных пожа-
ров в глубине тайги, точно указывая, где именно рас-
положен очаг огня.
Не исключено, что искусственные спутники приго-
дятся также для дозорно-спасательной службы, для
обезвреживания минных полей на морских простран-
ствах и т. п. Быть может, будут найдены способы пред-
сказания хода косяков рыбы. С искусственного спут-
ника будут определять местонахождение утонувших
судов и потерпевших аварию самолетов, а может быть,
и затерявшихся экспедиций.
Высказываются мнения, что в дальнейшем с по-
мощью искусственного спутника можно будет прово-
дить океанографические, гляциологические (леднико-
вые) и сейсмологические (относящиеся к колебаниям
земной коры) исследования. Гляциологи, например, на-
деются, что наблюдения с искусственного спутника под-'
твердят гипотезу о постепенном изменении климата
Земли в сторону его смягчения и связанным с этим
медленным таянием ледяного покрова нашей планеты.
Исследование атмосферы. Искусственные
спутники будут полезны для метеорологических наблю-
дений. Обычно облака покрывают большую часть зем-
ной поверхности (от 33 до 50 процентов). Поэтому для
прогноза погоды весьма важно знать характер распре-
деления облачного покрова. Искусственные спутники
позволят .следить за распространением и передвиже-
нием облаков, определять границы теплых и холодных
воздушных масс и распространения бурь. Даже на
суше, которая занимает менее 30 процентов земной по-
верхности, ощущается недостаток в метеорологических
станциях: десятки тысяч этих станций оказываются не-
способными воссоздать, например, полную картину
81
облачного покрова Земли не только на огромных водных
пространствах земного шара, но даже над материками.
Однако, по мнению специалистов, определение движе-
ния больших облачных масс с высоты искусственного
спутника все же затруднительно, поскольку очертания
материков, которые необходимо знать для этого, сами
не видны сквозь облака. Поэтому будет трудно опре-
делить, насколько переместились облачные массивы и
в какой степени изменились их размеры за время од-
ного обращения спутника.
Запущенный в США в январе 1959 года «метеоро-
логический» спутник «Авангард II» предназначался
для съемки и передачи на Землю изображений облач-
ного покрова в тропических и умеренных зонах земного
шара.
Новейшие методы позволяют измерять давление воз-
духа даже в том случае, когда оно составляет лишь
миллиардную долю давления воздуха на уровне моря.
Зная давление воздуха на разных высотах, нетрудно
определить и его плотность.
Плотность верхних слоев атмосферы можно также
определять косвенным образом при помощи искусствен-
ных спутников, даже не снабженных какой-либо аппа-
ратурой. Для этого достаточно визуального или радио-
локационного наблюдения за движением такого спут-
ника и степенью его торможения внешней средой.
В частности, на основании степени торможения совет-
ских спутников и ракет-носителей удалось заключить,
что на высоте около 225 километров плотность воздуха
равна трем десятитысячным миллиграмма в одном ку-
бическом метре. Произведенные на спутнике прямые
измерения показали, что плотность воздуха на высоте
266 километров в 10 миллиардов, а на высоте 366 ки-
лометров в 100—120 миллиардов раз меньше, чем на
уровне моря.
Таким образом, плотность воздуха на высотах двух-
сот-трехсот километров оказалась в 10—20 раз больше,
чем это считалось раньше. Верхняя граница атмосферы
тоже оказалась дальше. Поэтому, чтобы сопротивление
воздуха не слишком сильно препятствовало движению
искусственных спутников, их орбиты (и особенно пе-
ригей) придется поднять на большую высоту.
82
Новые данные о строении верхних слоев атмо-
сферы позволят более точно прогнозировать продолжи-
тельность жизни будущих искусственных спутников.
Спутник может периодически выбрасывать пары
натрия, которые сильно светятся в1 солнечных лучах.
По процессу распространения натриевого следа на-
блюдатели будут судить о температуре верхних слоев
атмосферы, а изменение формы натриевого «облака»
послужит основанием для определения скорости ветра
на данной высоте.
Таким образом, с помогйью искусственных спутни-
ков можно определять температуру, давление, плот-
ность воздуха на разных высотах. В частности, полюс-
ный спутник позволит быстро определить величины,
характеризующие состояние атмосферы и другие дан-
ные на постоянной большой высоте вдоль меридиана.
Все сказанное показывает, какое большое значение
имеют искусственные спутники для правильного про-
гноза погоды.
Установлено, что земная атмосфера на больших вы-
сотах светится. Днем даже на высоте 120 километров
небосвод не представляется черным. Свечение неба не
прекращается и ночью.
С борта спутника, обращающегося вокруг нашей
планеты, можно исследовать изменения собственного
излучения земной атмосферы в зависимости от времени
суток, а также года, и географических координат.
Исследование ионосферы и распро-
странения радиоволн. При помощи искусствен-
ных спутников можно изучить ионизацию атмосферы
(распределение ионов и электронов) на разных высотах,
что, в частности, очень полезно для прогноза условий
радиосвязи.
Ввиду того, что расстояние между искусственным
спутником и приемной земной радиостанцией постоян-
но меняется и толщина разделяющего их слоя воздуха
то увеличивается, то уменьшается, меняется также ко-
личество ионов, расположенных между радиопередатчи-
ком и радиоприемником. Соответственно с этим также
меняется характер радиосигналов, получаемых с искус-
ственного спутника при разных его положениях отно-
сительно приемной станции, что и позволяет судить о со-
стоянии ионосферы.
83
В программе научных иследоваНий, осуществляемых
при помощи третьего советского спутника Земли, боль-
шое место уделено прямому изучению ионосферы с по-
мощью установленной на спутнике аппаратуры. Преоб-
ладающей составной частью верхних слоев атмосферы,
на высотах 200—400 километров, оказались ионы ато-
марного кислорода. Ионов азота обнаружено значитель-
но меньшее количество: на каждые 15—30 ионов атомар-
ного кислорода попадается лишь один ион атома азота.
Как известно, в еще более высоких слоях атмосферы,
наоборот, азота имеется значительно больше, чем кисло-
рода.
Из советских комплексных исследований при помощи
ракет и искусственных спутников вытекает, что концент-
рация ионов является самой большой на высоте около
трехсот километров. При этом она резко уменьшается
с уменьшением высоты (в десять раз при снижении на
200 километров), при увеличении же высоты уменьше-
ние концентрации менее значительно (в два раза при
подъеме на высоту около шестисот километров). В част-
ности, с помощью особого прибора, помещенного на тре-
тьем советском спутнике, удалось установить, что при
солнечном освещении на высоте 242 километров в одном
кубическом миллиметре ионосферы имеется около пяти
тысяч положительных ионов, а на высоте 795 километ-
ров — 1600.
До сих пор, естественно, допускалось, что темпера-
тура входящих в состав ионосферы электронов равна
температуре окружающих их ионов и нейтральных ча-
стиц, точно так же как температура атмосферного кис-
лорода или аргона равна местной температуре азота.
Но неожиданно температура частиц, составляющих
ионосферу, оказалась неоднородной, причем темпера-
тура электронов намного превышает температуру
ионов и нейтральных частиц.
Напряженность электростатического поля в верхних
слоях атмосферы, то есть величина силы, действующей на
пробный электрический заряд, внесенный в эту область,
оказалась в 10—100 раз больше, чем это предполагалось.
Результаты исследования ионосферы представляют
не только теоретический интерес: они могут быть при-
менены также для радиосвязи. Так, например, судовые
радиостанции со сравнительно небольшим радиусом
84
действия сумеют держать связь с Большой Землей
с помощью искусственного спутника, который будет
ежедневно появляться над горизонтом. Заметим, что
такая связь осуществима и при помощи световых сигна-
лов, которые гораздо легче пробивают атмосферу, когда
они направлены вверх (или вниз), так как они сокра-
щают себе таким образом путь в поглощающей среде.
Искусственные спутники смогут также служить
для ретрансляции ультракоротких волн, в частности,
телевизионных передач на большие расстояния. Правда,
из-за сложности аппаратуры и потребности в мощных
источниках электроэнергии такое применение на пер-
вых порах еще не предусматривается, но не исключено,
что в дальнейшем искусственные спутники окажутся
рентабельными для передачи телевизионных программ
с одного материка на другой.
Исследование магнитного поля Земли.
Магнитное поле нашей планеты довольно хорошо ис-
следовано у ее поверхности, и результаты этих иссле-
дований издавна используются в мореплавании, ави-
ации, геодезии и других областях. Магнитное поле
Земли слагается из потоянного поля, создаваемого
источниками Земли, и переменного поля, создаваемого
электрическими токами, циркулирующими в ионосфере
и внеатмосферном пространстве. Периодические плав-
ные колебания магнитного поля Земли бывают суточ-
ные, 27-дневные (связанные с периодом вращения
Солнца вокруг своей оси), годовые, 11-летние (связан-
ные с периодом солнечной «активности») и вековые.
Наблюдаются и резкие колебания магнитного поля
Земли (магнитные бури). Предполагают, чю магнитное
поле Земли оказывает отклоняющее действие на дви-
жущиеся вокруг Земли заряженные частицы. С другой
стороны, считают, что вследствие проникновения в ат-
мосферу заряженных частиц, идущих от Солнца, возни-
кают колебания магнитного поля Земли.
С помощью искусственных спутников, оснащенных
магнитометрами, особенно спутников, обращающихся
по эллиптическим орбитам, можно производить магнит-
ную съемку пространства, окружающего Землю, изу-
чить причины магнитных аномалий — отклонений на-
пряженности магнитного поля Земли от средних («нор-
мальных») величин для данной местности. Можно
85
Исследовать влияние, которое оказывают на магнитное
поле Земли электрические токи, возникающие на очень
больших высотах, изучить влияние изменения интен-
сивности космических лучей на протекание магнитных
бурь и другие. Исследование магнитного поля Земли
с помощью искусственных спутников имеет не только
научное, по и практическое значение. Такие исследова-
ния могут позволить, например, обнаружить залежи по-
лезных ископаемых и определить их запасы.
Напряженность магнитного поля на поверхности
Земли колеблется в пределах 0,3—0,7 эрстеда (эр-
стед— единица измерения напряженности магнитного
поля). С помощью третьего советского спутника маг-
нитное поле Земли измерялось на высотах от 230 до
1800 километров. Самое большое значение напряжен-
ности магнитного поля оказалось на высоте примерно
500 километров. Эти измерения дают также возмож-
ность рассчитывать интенсивность магнитного поля
Земли на значительно больших высотах. Так, на рас-
стоянии пяти радиусов оно должно составлять при-
мерно 0,004 эрстеда.
Биологические исследования. Искусствен-
ный спутник представляет интерес с точки зрения изу-
чения перспектив межпланетных полетов. На нем мож-
но изучить влияние невесомости на физиологические и
психические процессы, а также действие космических,
солнечных и других излучений на живые организмы,
не защищенные земной атмосферой. Такие опыты про-
изводились на втором советском спутнике. Со време-
нем на искусственном спутнике можно будет проверить
высказанное К- Э. Циолковским предположение, что
в условиях невесомости растения и организмы от самых
простых до самых сложных будут расти и развиваться
гораздо быстрее, чем при существовании тяжести.
Метеориты, м и к р о м е т е о р и т ы и «косми-
ческая пыль». Всестороннее исследование метеор-
ного вещества помогает нам познавать не только стро-
ение вселенной, но и историю ее развития. Изучение
этих частиц имеет, очевидно, также практическое зна-
чение для астронавтики (с точки зрения метеорной
опасности) и геофизики. Предполагается, что микро-
метеориты в какой-то степени влияют на состояние
ионосферы и тем самым на распространение радиолучей.
86
На спутниках можно не только поставить счетчики
микрометеоритов, но и установить распределение этих
частиц, их импульс и электрический заряд в зависимости
от географической широты. Треск от попадания микро-
мстеоритов в обшивку спутника может восприниматься
кристаллическим микрофоном, помещенным на спутнике,
и передаваться на Землю после предварительного усиле-
ния радиосигнала. На третьем советском спутнике уста-
новлены специальные датчики для регистрации микро-
метеоритов (результаты соответствующих исследований
изложены па стр. 115 и сл.).
От попадания микрометеоритов в хорошо отполи-
рованную оболочку искусственного спутника последняя
постепенно тускнеет. И это явление может оказаться су-
щественным подспорьем в изучении особенностей мик-
рометеоритов.
Искусственный спутник может быть сделан полностью
герметическим и наполнен перед запуском газом под
давлением. Это придаст ему жесткость, необходимую
при больших перегрузках, возникающих при запуске.
Во время же полета по инерции падение давления газа
косвенно укажет на пробоину, сделанную метеоритом
в обшивке спутника. Продолжительность безаварийного
полета укажет на частоту попадания метеоритов, а
скорость падения давления косвенно расскажет о ве-
личине метеорита и скорости его движения.
С искусственного спутника метеоры будут видны
не на фоне небосвода, а на фоне Земли, погруженной
в ночную тьму. Эти новые условия наблюдения мете-
оров расширят возможность их исследования. На спут-
нике можно было бы собрать образцы метеорной пыли
и выяснить ее влияние на формирование погоды.
В межпланетном пространстве наблюдается также
«космическая пыль». Иногда удается ее обнаружить и
на самой поверхности Земли. Искусственные спутники
могут быть использованы и для изучения космической
пыли. Частицы межпланетной пыли практически не
представляют препятствия для движения искусствен-
ного спутника.
Искусственные метеоры. Со спутника можно
будет сбрасывать искусственные метеоры определенной
формы и определенного состава, что даст богатый ма-
териал для изучения как естественных метеоров, так и
87
условий торможения космических кораблей при помощи
атмосферы. С искусственных спутников, обращающихся
на высоте от 200 до 1000 километров, достаточно запу-
стить метеорное тело со скоростью 50—250 метров
в секунду (в направлении, обратном движению искус-
ственного спутника), чтобы оно врезалось в атмосферу
со скоростью около восьми километров в секунду. И, что
очень важно, в каждом отдельном случае будет изве-
стна не только скорость вторжения метеорного тела
в атмосферу, по и путь его следования с момента за-
пуска до проникновения в атмосферу. Обо всех этих
данных и о времени запуска метеоров земные обсерва-
тории будут заблаговременно оповещаться. Уже дела-
лись попытки регистрации фотографическим методом
пути, пройденного искусственными метеорами, получен-
ными с помощью сбрасывания металлических шариков
с высотных ракет.
Астрономические наблюдения. За преде-
лами атмосферы легче изучать полярные сияния, а
также зодиакальный свет *),поскольку свечение верхних
слоев атмосферы искажает нормальную картину этих
явлений. Станет возможным подробное исследование
так называемого «газового хвоста Земли» — длинного
выступа самых верхних слоев атмосферы на стороне
Земли, приблизительно противоположной Солнцу.
Даже ночью атмосфера мешает производить фо-
тографирование очень слабых небесных объектов с
помощью астрографов, днем же воздушная оболочка
Земли делает полностью невозможным наблюдение
звездного неба. Но на высоте полета искусственного
спутника атмосфера уже не вносит искажений. Это соз-
дает особенно благоприятные условия для астрономи-
ческих наблюдений. Немерцающис звезды значительно
легче наблюдать и фотографировать. В таких условиях
можно получать снимки планет и их спутников с очень
большим увеличением, в то время как в земных обсер-
ваториях тысячекратное увеличение уже затруднительно
вследствие вызываемых атмосферой оптических «завих-
рений». Кроме того, на искусственном спутнике астро-
*) Зодиакальный свет наблюдается в виде слабо светящегося
Конуса на фойе ночного неба в определенное время года перед вос-
ходом или после захода Солнца в области зодиакальных созвез-
дий, то есть вдоль эклиптики.
88
комические оптический наблюдения йе йавИсйт от ка-
призов погоды.
Значительно расширяются также возможности ра-
диоастрономии, так как многие радиолучи из мирового
пространства, не доходящие до поверхностей Земли,
будут улавливаться до их проникновения в атмосферу.
Искусственные спутники можно было бы оснастить
электронным оборудованием с телевизионными пере-
датчиками, благодаря которым наблюдатели, находясь
на Земле, могли бы «смотреть» на небо в телескопы,
установленные на спутнике.
Искусственный спутник окажется полезен также для
изучения космических лучей в заатмосферном про-
странстве.
Подбор необходимых орбит. Как мы ви-
дим, искусственные спутники могут иметь самое раз-
нообразное применение. Однако для изучения разных
явлений должны, очевидно, применяться спутники, дви-
жущиеся по особо подобранным орбитам. Ясно, напри-
мер, что экваториальные спутники непригодны для
изучения полярных сияний, а полюсные — для исследо-
вания зодиакального света.
Особое применение могли бы найти разновысокие
искусственные спутники. Такие спутники, движущиеся
по эллиптическим орбитам, будут то подниматься в бо-
лее разреженные слои ионосферы, то опускаться в бо-
лее плотные слои воздуха. Это позволит вести наблю-
дения на разных высотах и заполнить пробелы, име-
ющиеся в наших знаниях о солнечной радиации, составе
атмосферы на разных высотах, распределении озона,
магнитном поле Земли и ионосферных бурях и т. п.
В южном полушарии мало суши и много водных
пространств. Поэтому интересно будет так подобрать
орбиту искусственного спутника, чтобы он дольше за-
держивался над северным полушарием, а меньше —
над южным. Этого можно достичь, удлинив северную
часть орбиты и уменьшив, таким образом, скорость
движения спутника на этом участке. Иными словами,
нужно, чтобы спутник имел эллиптическую орбиту с пе-
ригеем над южным полушарием. При этом, чем выше
апогей орбиты, тем меньше время пребывания спут-
ника над южным полушарием и тем больше — над се-
верным.
89
Перспективы. Исследование всех перечисленных
выше проблем потребует, очевидно, для своего осуще-
ствления многих лет. Естественно, что первые искус-
ственные спутники используются для изучения более
узкого круг^ вопросов.
Несомненно, что с помощью искусственных спутни-
ков будут со временем обнаружены явления, о суще-
ствовании которых в настоящее время мы даже не по-
дозреваем.
2.	ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК КАК МЕЖПЛАНЕТНАЯ
СТАНЦИЯ
Мы часто встречаемся с высказываниями, что по-
леты на планеты с посадкой на их поверхность неосу-
ществимы в близком будущем, если стартовать с по-
верхности Земли, и что с точки зрения астронавтики
главное предназначение искусственных спутников — это
их использование в качестве межпланетных станций.
Для достижения Луны, Венеры, Марса — наших
ближайших небесных соседей — межпланетный корабль
должен при взлете развить скорость, в тридцать с лиш-
ним раз большую скорости звука. Постройка такого
корабля превосходит возможности современной тех-
ники. Чтобы облегчить решение этой задачи, можно,
используя искусственный спутник Земли в качестве
своего рода пересадочной станции, разделить космиче-
ское путешествие на этапы, как это предлагал в девя-
ностых годах прошлого столетия К. Э. Циолковский.
В земных условиях при остановках на станциях,
в портах, на аэродромах корабли и паровозы попол-
няются запасами угля и воды, самолеты заправляются
бензином, пассажиры пополняют свои продовольствен-
ные запасы. При этом иногда к железнодорожному
составу присоединяют другой паровоз, заменяют один
самолет другим. Для полета в мировое пространство со-
оружение межпланетной станции будет иметь анало-
гичное значение. Такая станция служила бы трампли-
ном для дальнейшего проникновения человека в миро-
вое пространство. Здесь космонавты запасались бы
всем, что необходимо для продолжения и завершения
длительного космического рейса: топливом, которое
межпланетный корабль не мог увезти, стартуя с по-
верхности Земли, снаряжением, продовольствием и т. д.
90
Космический корабль, а также различный полезный
груз, необходимые для достижения конечной цели пу-
тешествия, могут быть предварительно доставлены на
такую станцию отдельными частями. Это облегчит кон-
струкцию космического корабля, так как при взлете
с платформы спутника понадобится значительно мень-
ший запас топлива, чем при отлете непосредственно
с Земли.
В отличие от людей, путешествующих по Земле
с остановками на промежуточных станциях, космо-
навты, отправляющиеся с межпланетной станции, как
бы закрепляют за собой не только пройденный путь,
но и приобретенную скорость.
Некоторые авторы предлагают использовать в каче-
стве промежуточной станции для полета на Луну или
на планеты стационарный искусственный! спутник. Од-
нако такой спутник имеет большой недостаток: он очень
удален от Земли и для его достижения потребовались
бы слишком большие взлетная и посадочная скоро-
сти *) (в сумме они составляли бы скорость большую,
чем скорость, необходимая для облета Луны). А боль-
шие скорости означают и более сложную конструкцию
ракеты.
Межпланетная станция в отличие от стационарного
спутника должна обращаться на небольшой высоте
над земной поверхностью или, по крайней мере, на не-
котором участке своей орбиты пролетать невдалеке от
Земли.
Спутники, проходящие над полюсами и удобные
для наблюдательных целей, как правило, непригодны
в качестве межпланетных станций, и вот почему. Не-
обходимо, чтобы межпланетная станция двигалась вме-
сте с Землей в плоскости, в которой наша планета дви-
жется вокруг Солнца (так называемая плоскость эк-
липтики; примерно в этой же плоскости движутся и все
остальные планеты нашей солнечной системы). Только
в этом случае направление движения космического ко-
рабля, покидающего межпланетную станцию, может
быть более или менее параллельным направлению
*) Посадочной скоростью мы называем скорость, с которой ра-
кета, двигаясь с выключенным двигателем, прибывает к искусст-
венному спутнику.
91
движения Земли по ее орбите. А это весьма важно при
отлете со станции в мировое пространство, так как орби-
тальная скорость Земли будет тогда складываться со
взлетной скоростью корабля, помогая ему преодолеть
силы притяжения Земли и Солнца.
Для осуществления космических полетов подвиж-
ность промежуточной станции является основным ее
преимуществом. Благодаря этому при посадке на стан-
цию ракета сохраняет свою скорость, которую она ис-
пользует при отлете в дальнейший путь. Так, например,
как показывают расчеты, отправляясь с искусственного
спутника Земли на Луну, Венеру, Марс, ракета должна
будет развить скорость всего от 3,1 до 3,6 километра
в секунду вместо 11,7—11,6 километра в секунду при
взлете с поверхности Земли, поскольку сама станция
уже обладает скоростью около восьми километров в се-
кунду. Это означает, что ракета, способная подняться
с поверхности Земли на высоту 1000 километров (а та-
кие полеты уже совершались), могла бы уже достиг-
нуть Венеры или Марса, если бы стартовала с межпла-
нетной станции.
В большей части предлагаемых проектов межпланет-
ных полетов предусматривается, что на межпланетной
станции космонавты пересядут в корабль, смонтирован-
ный в мастерских станции из частей, доставленных
с Земли. Для снаряжения межпланетного корабля
можно будет использовать двигатели, а также другие
части, снятые с прибывших на станцию ракет. Условия
полета с Земли на искусственный спутник и дальней-
шего полета с искусственного спутника в межпланетное
пространство совершенно различны. Поэтому и ракеты
для этих полетов должны иметь различные конструкции.
Космический корабль для полета с Земли на искус-
ственный спутник должен иметь обтекаемую форму, так
как ему предстоит пересечь всю толщу атмосферы.
Он должен быть снабжен мощным двигателем, способ-
ным сообщить ему скорость около восьми километров
в секунду, а следовательно, и относительно большим
запасом топлива для питания двигателя. Космический
же корабль для полета с искусственного спутника
в межпланетное пространство может иметь необтека-
емую форму, так как в межпланетном пространстве он
не встретит сопротивления среды. Благодаря этому топ-
93
ливные баки могут быть сделаны шарообразными, что
уменьшит при заданном объеме их вес.
Для старта с искусственного спутника потребуются
ракеты значительно меньшей мощности, чем при взлете
с поверхности Земли. В самом деле, при старте с по-
верхности Земли сила тяги должна быть больше веса
ракеты, в то время как при взлете с искусственного'
спутника это условие не должно соблюдаться. Даже
при силе тяги намного меньшей, чем вес ракеты на
Земле, ракета сможет постепенно набрать нужную ско-
рость. При взлете с Земли большая часть энергии дви-
гателя уходит не только на полезную работу по пре-
одолению земного тяготения, но и на разные потери (на-
пример, сопротивление воздуха), а при прекращении
работы двигателя ракета вообще упадет обратно на
Землю. Кораблю же, улетающему с межпланетной стан-
ции, не грозит такая опасность: если даже ракетный
двигатель прекратит работу, то корабль не упадет ни
обратно на отправную внеземную станцию, ни на
Землю. Поэтому корабль должен будет захватить не-
сравненно меньшее количество топлива, чем при старте
с Земли. Вот еще одна причина, делающая выгодным
использование искусственного спутника в качестве меж-
планетной станции.
Заметим, что при взлете с искусственного спутника
физические условия на борту космического корабля
будут совершенно иными, чем во время взлета с по-
верхности Земли. Так, например, астронавты смогут
без усилия стоять, свободно передвигаться. Их вес,
обусловленный исключительно силой тяги маломощного
ракетного двигателя, будет незначителен.
Согласно некоторым проектам ракета, прибывшая
с Земли на межпланетную станцию, будет сама слу-
жить для дальнейшего полета в мировое пространство,
но на межпланетной станции она будет освобождена
от обтекаемой обшивки. Не нужны ей будут больше и
воздушные стабилизаторы с рулями. Если понадобится
изменить направление полета в межпланетном про-
странстве, из ракеты будет выброшена струя газа
в нужном направлении. После заправки топливом на
межпланетной станции ракета отправится в дальней-
ший путь. Чем больше топлива уносит с собой ракета,
покидающая межпланетную станцию, тем, естественно,

ез
больше будет развитая ею конечная скорость. Однако
при взлете с поверхности Земли это не всегда так: в то
вре'мя как при взлете с межпланетной станции доба-
вочное топливо всегда дает положительный результат,
при старте с самой Земли вследствие чрезмерной на-
грузки ракеты результат может оказаться и отрица-
тельным (меньшие скорость и высота).
Еще задолго до того, как человек устремится в по-
лет в безграничные просторы вселенной, можно будет
проверить условия таких полетов на межпланетной
станции и установить, безвредна ли длительная невесо-
мость для человеческого организма, как действует на
него искусственная тяжесть и т. д. На этом небесном
острове удастся также испытать средства защиты от ме-
теорной опасности. Опираясь на межпланетную стан-
цию как на базу, астронавты смогут невдалеке от на-
шей планеты проходить сложную практику корабле-
вождения в безвоздушном пространстве, а также овла-
деть искусством торможения космической скорости
в планирующем полете при спуске на Землю.
На межпланетной станции можно будет также опре-
делить многие данные, необходимые для создания на-
иболее рациональной конструкции космического ко-
рабля и планера.
В некоторых вариантах конструкции космического
корабля межпланетная станция пригодится также при
возвращении: здесь экипаж пересядет в космический
планер, на котором и совершится приземление.
Однако искусственный спутник не является необхо-
димым этапом на пути к осуществлению полета к Луне
и планетам. Такой полет может быть предпринят
также без остановки па межпланетной станции. В этом
случае взлет будет совершаться несколько по-иному.
Ракета взлетит с поверхности Земли и, развив скорость
около восьми километров в секунду, превратится на вы-
соте 200—300 километров в искусственный спутник.
Постепенно вспомогательные ракеты доставят на такую
ракету-спутник дополнительные грузы и топливо, необ-
ходимые для осуществления дальнейшего полета. По-
лучив «подкрепление», межпланетная ракета отпра-
вится в путь к намеченной цели. Такое решение пред-
ставляет интерес с точки зрения уменьшения метеор-
94
ной опасности, которой временный искусственный спут-
ник подвергается только непродолжительное время.
Заметим, что использование искусственного спутника
в качестве межпланетной станции, или, что в принципе
то же самое, превращение космического корабля вре-
менно в спутник Земли, будет, по-видимому, приме-
няться только в некоторых вариантах космических оби-
таемых ракет, предназначенных для спуска на пла-
неты. Как показал опыт запуска первых советских кос-
мических ракет, посылка небольших составных управ-
ляемых ракет к Луне и планетам может оказаться
проще осуществимой при взлете непосредственно с по-
верхности Земли. Мощным же атомным кораблям буду-
щего, вообще, не потребуется на пути к Луне или плане-
там переходить на круговую или эллиптическую орбиту
и получать «подкрепление» с Земли.
3.	ПРОБЛЕМА ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕЖПЛАНЕТНЫХ
СТАНЦИЙ
В литературе по астронавтике встречаются утверж-
дения о возможности использования Луны в качестве
межпланетной станции. Луна, однако, непригодна для
этой цели: она расположена слишком далеко от Земли.
Кроме того, поскольку ее масса, а следовательно, и
притяжение сравнительно велики, приходилось бы тра-
тить немало топлива сначала для торможения при
спуске межпланетного корабля на ее поверхность, а за-
тем для взлета. Пусть, например, направляется экспе-
диция к Марсу. Расчет показывает, что если исполь-
зовать в качестве пересадочной станции искусствен-
ный спутник, расположенный на небольшом расстоянии
от Земли, то в общей сложности при перелете с Земли
на станцию и со станции на Марс космическому ко-
раблю придется развить меньшую суммарную скорость
(и, следовательно, затратить меньше топлива), чем для
одного только перелета к Луне. Это объясняется тем,
что при спуске на поверхность Марса торможение ко-
рабля может быть произведено с помощью сопротив-
ления газовой оболочки планеты, в то время как на
Луне для этой цели необходимо будет использовать
энергию ракетного двигателя, поскольку там нет ат-
мосферы.
95
Использование Луны как межпланетной станций
имело бы некоторый смысл лишь в том случае, если
бы на Луне были найдены особенно высококачественное
топливо и конструктивные материалы.
Итак, в качестве промежуточной межпланетной
станции искусственный спутник имеет ряд преимуществ
по сравнению с Луной. Во-первых, его можно располо-
жить достаточно близко от Земли, что разрешит совер-
шать перелеты гораздо быстрее и с меньшей затратой
топлива. Во-вторых, отсутствие собственного поля тяго-
тения искусственного спутника позволит сэкономить то
топливо, которое оказалось бы необходимым затратить
для совершения посадки на Луну и последующего
взлета с ее поверхности.
Но нет ли у Земли второй луны или даже несколь-
ких естественных спутников, которые расположены
ближе к Земле, чем единственный известный нам спут-
ник— Луна, подо настоящего времени остаются неза-
меченными? Ведь некоторые планеты имеют помногу
спутников. Например, Юпитер имеет 12, а Сатурн—
9 спутников. Размеры многих спутников других планет
весьма малы; диаметры спутников Марса — Фобоса и
Деймоса — равны соответственно 16 и 8 километрам.
Второй естественный спутник Земли, даже если бы и
был чрезвычайно мал, представлял бы собой серьезную
опору на пути проникновения человека в мировое про-
странство. Открытие подобного спутника (или несколь-
ких таких спутников) значительно облегчило бы реше-
ние задачи полета на Луну и на планеты, сделав из-
лишним сооружение искусственного спутника. На есте-
ственном спутнике сравнительно легко было бы обору-
довать и летающую обсерваторию, и межпланетную
станцию.
Разумеется, если такие спутники и имеются, то они
могут быть лишь совсем крохотными, и обнаружить их
чрезвычайно сложно. Вследствие большой скорости дви-
жения такой крохотный спутник нельзя уловить в те-
лескоп, тем более, если он расположен вблизи Земли.
При достаточной близости к Земле он может, вообще,
не оставлять следов на фотопластинке из-за слишком
короткой экспозиции. Кроме того, такой спутник, попа-
дая в тень Земли, не светится, и поэтому его наблюде-
ние можно было бы вести только в течение небольшого
96
промежутка времени. Астрономы допускают возмож-
ность, что такой спутник когда-нибудь и наблюдался,
но был принят за метеор. Разработанные в последние
годы методы радиоастрономии, применяемые для ис-
следования метеоров, могут быть полезны для решения
этой задачи. Наблюдения в этом направлении велись,
например, Метеоритным институтом в Нью-Мексико
(США) под руководством Томбо, который в 1930 году
открыл планету Плутон.
Разработанные в последнее время аппаратура и ме-
тоды для наблюдения искусственных спутников позво-
лят окончательно решить вопрос о существовании дру-
гих естественных спутников Земли.
Очевидно, что если и будут открыты новые луны, то
они будут находиться вне пределов атмосферы. Иначе
они давно уже упали бы на поверхность Земли или
сгорели вследствие сопротивления воздуха.
Для астронавтики большой интерес представляют
также естественные межпланетные станции других тел
солнечной системы. Так, например, путешествию на
Марс со спуском на его поверхность будут, очевидно,
предшествовать разведывательные полеты вокруг этой
планеты (аналогично, видимо, обстоит дело и с поле-
том на Луну). Для этой цели ракетные корабли пре-
вратятся на время в искусственные спутники Марса.
В самом деле, посадка на планету с последующим
взлетом будет на первых порах сопряжена с огромными
трудностями, тем более, что все топливо, необходимое
для возвращения, придется привозить с собой с Земли.
4 А. Штернфсльд
IV. ЧЕЛОВЕК в МИРОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ
1.	БЕЗВРЕДНОСТЬ ДЛЯ ОРГАНИЗМА БОЛЬШИХ СКОРОСТЕЙ
ДВИЖЕНИЯ
Рассмотрим сейчас вопрос о том, сможет Ли Человек пе-
ренести физиологические явления, связанные с по-
летом в мировое пространство и, в частности, с пере-
летом на искусственный спутник, пребыванием на нем
и последующим спуском на поверхность Земли.
Во время такого космического путешествия недомо-
гания могут быть вызваны главным образом наруше-
нием нормального ощущения силы тяжести. Прежде
всего, заметим, что нет такой скорости, которой челове-
ческий организм не мог бы перенести, если только она
не сопровождается чрезмерным ускорением. В самом
деле, тревожит ли нас, хотя бы в малейшей мере, вра-
щение Земли вокруг своей оси? А ведь скорость дви-
жения точек экватора вследствие вращения Земли до-
стигает 1675 километров в час. Беспокоит ли нас дви-
жение Земли вокруг Солнца, скорость которого пре-
вышает 100 000 километров в час? Замечаем ли мы,
наконец, движение всей нашей солнечной системы в ми-
ровом пространстве, происходящее со скоростью
70000 километров в час? Имея в виду эти факты, мы
можем утверждать, что человеческий организм в со-
стоянии безопасно переносить любую скорость.
Полет с Земли в космос и обратно можно сравнить
с гигантским прыжком в космос, во время которого
астронавты будут временами подвергаться действию
увеличенной силы тяжести, а временами пребывать в со-
стоянии невесомости. Аналогичные явления мы наблю-
даем при обычном прыжке в длину или в высоту. Когда
мы толчком отделяемся от почвы, мы ощущаем увели-
98
чснпый вес нашего тела. Этот этап прыжка аналоги-
чен взлету ракеты с поверхности Земли. С момента,
когда наша подошва отделилась от земли и наше тело
перебрасывается на некоторое расстояние, мы летим
по инерции, не ощущая своего веса. Этот этап прыжка
сходен с движением ракетного корабля с выключенным
двигателем. Когда, наконец, наши ноги опять коснутся
почвы, начнется торможение нашей скорости и мы
вновь почувствуем вес. Этот третий этап прыжка ана-
логичен периоду торможения при спуске на Землю.
2.	В МИРЕ УВЕЛИЧЕННОЙ ТЯЖЕСТИ
При резком трогании поезда с места пассажир
испытывает толчок назад, и если сзади имеется стенка,
то пассажир прижимается к ней. Возникает так назы-
ваемая перегрузка, имеющая своим источником уско-
ренное движение. Действие перегрузки на организм
совершенно такое же, как и действие силы тяжести.
Именно действие перегрузки, вызванное тягой ракет-
ного двигателя, и будет ощущать астронавт в кабине
ракеты. При старте эта сила, естественно, больше силы
земного притяжения,— иначе ракета не сдвинулась бы
с места,— поэтому она и получила название «пере-
грузки» (говорят о трехкратной, пятикратной и т. д.
перегрузке, имея в виду сравнение ее с обычной на
Земле силой тяжести).
При взлете самолета с помощью катапульты летчик
переносит четырехкратную перегрузку, то есть он чув-
ствует себя в четыре раза тяжелее обычного; летчики
при фигурных полетах переносят часто восьмикратную
перегрузку, а для спортсменов, совершающих прыжки
в воду, шестнадцатикратная перегрузка во время по-
гружения является обычным явлением. Необходимо,
однако, иметь в виду, что па катапульте длительность
действия перегрузки измеряется немногими секундами,
а при прыжке в воду (точнее, при торможении в воде
после падения) —лишь ничтожными долями секунды.
Известно также, что па обычных средствах транспорта
можно наращивать скорость в течение продолжитель-
ного времени, если ускорение небольшое. Приведенные
примеры отнюдь не доказывают, что человек сможет
в течение достаточно продолжительного времени
4*
99
переносить перегрузку, необходимую для достижения
круговой скорости.
Этот биологический фактор (перегрузка) предва-
рительно изучался и продолжает изучаться на жи-
вотных.
Как известно, в Советском Союзе в течение ряда лет
собаки с приборами, автоматически регистрирующими
жизненные функции организма, поднимались на ра-
кетах на высоты от ста до четырехсот пятидесяти кило-
метров. Во время падения ракеты обратно на Землю
собаки в скафандрах с соответствующей установкой
выбрасывались с помощью катапульты: одна собака
была выброшена с высоты 90—85 километров, а дру-
гая— с высоты 50—35 километров; начиная с высоты
4 километров собаки спускались на парашютах на
Землю.
Во время работы двигателя частота дыхания и пульса
у собак, а также кровяное давление обычно повыша-
лись, но не выходили за пределы нормы.
В некоторых случаях после приземления у животных
были обнаружены незначительные кровоизлияния, не
имевшие все же серьезных последствий. Допускается,
что эти явления имели место в период спуска, при
проникновении в плотные слои атмосферы, когда пара-
шютное торможение очень интенсивно и, кроме того,
положение тела животного, перенесшего всякие пери-
петии с момента старта, значительно отклонялось от
наиболее благоприятного.
Анализы крови животных после полета по сравне-
нию с анализом до эксперимента показали колебания,
не выходящие за пределы нормы. Все же у некоторых
собак значительно увеличилось количество лейкоцитов,
причем лейкоцитоз удерживался несколько дней.
Температура тела после эксперимента у одних жи-
вотных оказалась на 0,8° С более высокой, а у других
животных — на 0,5° С более низкой. Как видно, с этой
точки зрения реакции животных были разные, однако
температура не выходила за пределы нормальной. Во-
обще, животные хорошо перенесли влияние перегрузок.
Имеется ли возможность установить до осуществле-
ния космического полета, какую перегрузку способен
без опасности для жизни вынести человек и в течение
какого времени?
100
Центробежная сила, возникающая при вращатель-
ном движении, тоже вызывает перегрузку. Таким об-
разом, можно получить любые по величине перегрузки
с большой продолжительностью. Человек помещается
в кабину ротативной машины, своего рода карусели, ко-
торая приводится в очень быстрое вращательное дви-
жение. Подбором радиуса машины и скорости ее вра-
щения можно вызвать точно такое же ощущение, как
в данной ракете во время взлета. Полученные с по-
мощью такого эксперимента результаты свидетель-
ствуют о том, что экипаж ракеты сможет перенести
ускорения (и перегрузки), связанные с развитием аст-
ронавтических скоростей: четырех-пятикратная пере-
грузка, действующая в течение нескольких минут, как
правило, обычно переносится безвредно большинством
людей.
Степень выносливости человека по отношению к пе-
регрузке весьма существенно зависит от положения тела
во время работы двигателя. Человек, например, иначе
реагирует на перегрузку лежа навзничь или ничком,
чем сидя. Стоя человек больше всего ощущает тяжесть
в ногах. В других же положениях ощущение тяжести,
а также общая усталость тела будут иными. Так, мы
утомляемся меньше сидя, чем стоя, а меньше всего —
лежа. Наиболее действенным средством для уменьше-
ния усталости при перегрузке является помещение че-
ловека в специальный индивидуально пригнанный фут-
ляр*). Опыты показали, что даже менее совершенные
«антигравитационные» костюмы, в которых обеспечи-
вается усиленное давление в области ног и нижней ча-
сти туловища с целью замедления оттока крови от го-
ловы и облегчения питания мозга кровью, позволяют
человеку легко перенести трехкратную перегрузку в те-
чение промежутка времени, превышающего период ра-
боты двигателя орбитальной ракеты.
Заметим, что способность переносить большие пере-
грузки зависит от индивидуальных особенностей орга-
низма и отчасти от тренировки. Перегрузки, переноси-
мые сравнительно легко одним человеком, для другого
могут оказаться губительными.
*) Такое предложение выдвигалось автором в 1933 году в ра-
боте, представленной Комитету астронавтики в Париже.
101
3.	жизнь В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ
Когда корабль движется в безвоздушном простран-
стве по инерции, люди, находящиеся на его борту, чув-
ствуют себя невесомыми. И вот почему: ощущение
веса получается в результате давления опоры (пола,
стула, кровати и т. д.) на тело и взаимного давления
одних частей тела на другие. Если же убрать опору,
исчезнет и ощущение веса.
Поясним это на примере.
Возьмем три кирпича и положим их друг на друга.
Верхний кирпич давит на средний с определенной си-
лой, а средний кирпич на нижний — с силой вдвое
большей. Но если мы те же три кирпича выбросим
вместе через окно, то, падая, кирпичи не будут давить
друг на друга: ни один из кирпичей не представляет
опоры для другого.
В литературе по астронавтике под понятием «вес»
обычно подразумевается сила, которая действует на
предметы и людей в кабинете космического корабля,
прижимая их к полу, а не сила притяжения к Земле,
которая, разумеется, никогда не исчезает. Именно дей-
ствие этой прижимающей силы, а не силы земного
притяжения ощущают астронавты; эта сила натягивает
пружину весов (безмена), нить отвеса. При ее отсут-
ствии предметы не давят друг на друга, люди не ощу-
щают никакой силы, прижимающей их к полу, то есть
теряют вес.
Организм человека в условиях невесо-
мости. Влияние невесомости на человека может изу-
чаться в лабораторных условиях и в полете. Подопытные
люди помещались, например, в специальном лифте,
кабина которого подбрасывалась вверх при помощи на-
тянутых эластических кабелей. Затем кабина двигалась
по инерции, и возникшее в связи с этим в кабине со-
стояние невесомости продолжалось до четырех секунд.
Установлено, что подопытные сначала теряли самооб-
ладание, однако со временем привыкали к обстановке.
Действие невесомости на человека удалось отчасти
изучить во время высотных полетов реактивных само-
летов. Для проведения опытов самолет набирает боль-
шую высоту, и в момент, когда он, поднимаясь, дости-
гает максимальной скоростщ двигатели выключаются,
11)2
Самолет движется тогда по параболе в очень разре-
женных слоях атмосферы, как подброшенный камень,
испытывая только незначительное сопротивление воз-
духа («парабола невесомости»). В этих условиях сила
тяжести почти совсем исчезает («почти», поскольку все
же имеется некоторое сопротивление среды).
Для увеличения размеров «параболы невесомости»
и тем самым продолжительности проводимого опыта
ракетный самолет может быть брошен в пикирующий
полет с поднявшего его на большую высоту самолета-
авиаматки. При получении «параболы невесомости» по
описанному методу предварительное пикирование зна-
чительно поднимает достигаемый потолок*).
Таким образом, на реактивном истребителе можно
создать состояние невесомости примерно в течение од-
ной минуты. На усовершенствованном самолете удается
продлить это время до двух-трех минут.
Влияние невесомости (правда, неполной) на людей
и животных можно изучать и во время вертикального
падения самолета или затяжного прыжка с парашютом
(до его раскрытия).
Опыты в США показали, что ощущение неполной не-
весомости в течение одной минуты безвредно для чело-
века, хотя в первые моменты времени он теряет всякий
контроль над своими движениями (они становятся очень
резкими). Другие опыты, наоборот, оказались менее
удачными: у летчика уже спустя 8—10 секунд пребы-
вания в состоянии невесомости была нарушена способ-
ность ориентировки, ему показалось, что он вращается
в неопределенном направлении и, наконец, что он поте-
рялся в пространстве, вследствие чего пришлось прекра-
тить испытания, хотя имелась техническая возможность
продления состояния невесомости до полминуты.
На VII Международном астронавтическом кон-
грессе Гератеволь (США) сделал сообщение о резуль-
татах трехсот опытов по изучению воздействия кратко-
временной невесомости, которым подверглись 16 чело-
век во время специальных экспериментальных полетов,
производимых в 1955—1956 годах,
*) Этот метод повышения потолка был предложен и рассчитан
автором в 1935 году. Он описан в книге автора «Введение в кос-
монавтику», 1937, стр. 223—225.
103
Чувствительность к физиологическому воздействию
невесомости оказалась чрезвычайно различной не толь-
ко у разных лиц, но даже у одного и того же человека
в зависимости от обстоятельств. В то время как многие
лица ощущали потерю тяжести даже с удовольствием,
другие более или менее тяжело заболевали. Некото-
рые испытывали тошноту, последствия которой давали
себя чувствовать в течение многих часов после призем-
ления. Во время кратковременной невесомости патоло-
гических процессов в кровообращении не наблюдалось,
а волевые движения головой в условиях невесомости
не вызывали неприятных ощущений. Влияние невесомо-
сти во многом зависит от тренировки и длительности
пребывания в состоянии невесомости. Очень рискованно
распространять результаты кратковременного воздейст-
вия невесомости на влияние невесомости в течение дли-
тельного периода времени.
Как уже говорилось, ощущения людей во время не-
весомости оказались весьма субъективными.
Так, 35-летний пилот, налетавший тысячу часов на
реактивном самолете и подвергавшийся свыше двух-
сот раз воздействию невесомости (главным образом на
самолете, который он сам пилотировал), сообщает,что
для движения конечностей не требовалось усилий и
мускульная координация нисколько не нарушалась.
Не представляет трудности ориентировать самолет по
отношению к земной поверхности. Направления «верх»
и «низ» не подвергаются изменениям. Состояние неве-
сомости вызвало у испытуемого пилота приятное ощу-
щение: он не заметил никаких неблагоприятных симп-
томов в отношении зрения, слуха, дыхания в условиях
невесомости.
Гератеволь приводит слова 22-летнего юноши, испы-
тавшего на себе действие невесомости, который охарак-
теризовал свои ощущения следующим образом: «Я ни-
когда в жизни не чувствовал себя так хорошо, и если
я мог бы выбирать род отдыха, мой выбор пал бы, не-
сомненно, на состояние невесомости».
Другой испытуемый, 46 лет, имеющий богатый опыт
полетов на планерах, напротив, рассказывает, что во
время невесомости он терял представление о «верхе»
и «низе». Среди испытуемых, заболевших от воздейст-
вия невесомости, были и 20-летние новички и летчики
104
в возрасте тридцати с лишним лет, налетавшие 1000 —
1500 часов.
Значительно дольше человека (до нескольких ми-
нут) переносили состояние неполной, правда, невесо-
мости мыши и обезьяны (США).
Произведенные во время полета высотных ракет
киносъемки, электрокардиограммы, измерения темпе-
ратуры собак, их пульса и т. д. показали, что в основ-
ном животные могут хорошо приспособиться к услови-
ям невесомости, реагируя на нее по-разному, в зависи-
мости от индивидуальных особенностей. Правда,
у ненаркотизированных животных влияние невесомости
вызывало в начале его действия кратковременные фи-
зиологические расстройства длительностью до трех ми-
нут, но после этого животное быстро (в течение двух-
трех минут) возвращалось к норме. Если же животное
находилось под наркозом, то никаких отступлений от
нормы не наблюдалось (СССР).
Мы видим, таким образом, что кратковременное со-
стояние невесомости не вредно для организма чело-
века; во всяком случае оно безвредно для многих лю-
дей. Пребывание на искусственном спутнике или кос-
мическом корабле может, однако, длиться многие сутки
или даже целые недели и месяцы, и поэтому пока мы
можем строить лишь более или менее обоснованные
предположения о самочувствии космонавтов. Некото-
рые исследователи предполагают, что и при длительной
невесомости сердце будет действовать нормально, по-
скольку деятельность его сходна с механической рабо-
той насоса с замкну и.тм циклом: сердцу приходится
только преодолевать трепне крови о стопки сосудов.
Однако на такие рассуждения нельзя опираться, так
как сердечная деятельность тесно связана с централь-
ной нервной системой.
Вопросы дыхания в условиях невесомости представ-
ляются более сложными. Например, при кратковре-
менном падении (в частности, во время парашютных
прыжков) обычно наблюдается задержка дыхания.
Если же полет на искусственном спутнике, который
вследствие отсутствия веса будет восприниматься че-
ловеком именно как падение, будет длиться долго, то
возможно, что потребуется применение приборов для
искусственного дыхания.
105
Прием пищи может производиться и при отсутствии
тяжести, так как прохождение пищи обусловливается
сокращением мускулов пищевода (глотание жидких
веществ может производиться даже в том случае, когда
голова опущена ниже туловища).
В обычных условиях физиологические процессы со-
вершаются при любых положениях тела: стоячем, сидя-
чем и лежачем. Следовательно, изменение положения
органов тела относительно направления силы тяжести
не оказывает существенного влияния на их работу.
Правда, очень трудно долгое время держать голову
опущенной ниже туловища. Это показывает, что при
некоторых необычных положениях тела сила тяжести
вредно действует на организм. Но это вовсе не озна-
чает, что для других нормальных положений тела нали-
чие силы тяжести необходимо. Наоборот, основываясь
на том, что большая часть физиологических функций
совершается под действием мускульных сил, осмоти-
ческих процессов (просачивание сквозь полупроница-
емые перепонки) и т. п., мы можем надеяться, что от-
сутствие веса не внесет существенного расстройства
в деятельность организма.
Таковы результаты исследования влияния невесомо-
сти на живой организм в земных условиях. Запуск вто-
рого советского искусственного спутника с подопытным
животным открыл совершенно новые возможности изу-
чения приспособляемости организмов к миру без тяже-
сти. На втором советском искусственном спутнике впер-
вые проведена опытная проверка действия длительной
невесомости на живой организм. Этот опыт оказался
ободряющим: физиологическое поведение находящейся
на борту спутника собаки, помещенной в специально
оборудованной герметической кабине, было удовлетво-
рительным не только в течение первых часов, но и не-
скольких суток.
Это дает нам основание полагать, что астронавт не
потеряет самообладания, по крайней мере в начале по-
лета, с ощущением потери веса и сможет за это время
принять соответствующие меры, чтобы создать на борту
корабля приемлемые условия жизни (см. стр. ПО).
Все же вопрос о возможности безвредного перенесения
человеком невесомости в течение длительного времени
остается пока открытым.
.106
Работа и быт в условиях невесомости.
Остановимся теперь на физических явлениях, которые
будут иметь место в условиях невесомости во время
повседневной жизни на искусственном спутнике и кото-
рые, естественно, будут существенно отличаться от при-
вычных явлений, имеющих место на Земле.
При отсутствии тяжести представление о «верхе» и
«низе» в обычном их понимании исчезнет. Выпущенный
из руки предмет не будет падать вниз, и «низом»
условно будет считаться направление к центру Земли.
Люди смогут отдыхать в любом положении. Ходьба
станет невозможной, так как давление стопы на опору
будет отсутствовать, а следовательно, не будет и тре-
ния, необходимого для передвижения. Передвигаться
внутри искусственного спутника или межпланетного ко-
рабля можно будет, подтягиваясь к стенкам или не-
подвижно укрепленным предметам и отталкиваясь
от них.
Следует заметить, что хотя, например, на искус-
ственном спутнике тела и будут невесомы, но для того,
чтобы привести их в движение или, наоборот, остановить
или хотя бы замедлить, придется действовать на них
с определенной силой в течение какого-то промежутка
времени, так как они не потеряют, разумеется, свой-
ства инерции, присущего любой массе.
При выходе во внеатмосферное пространство из
искусственного спутника астронавт, очевидно, должен
будет сохранять с ним связь с помощью троса. Он мо-
жет взять с собой привязанный к топкому тросу мас-
сивный предмет, отбросив который в одном направле-
нии, он сам переместится в противоположном направ-
лении (на основании закона о сохранении положения
центра масс при действии одних внутренних сил).Того
же эффекта можно будет достичь с помощью малень-
кой ракеты или пистолета, по эти способы связаны
с безвозвратной для астронавтов потерей массы.
Обычной мебелью и инструментами нельзя будет
пользоваться. Для удержания любого предмета на оп-
ределенном месте его придется укреплять. Например,
фляги с жидкостью придется прикреплять к стене. При
приготовлении пищи кастрюли нужно будет закрывать
крышками и приводить их во вращательное движение
с помощью специальной центрифуги с тем, чтобы их
107
содержимое прилегало к стенкам. Очень удобными
окажутся электромагнитные приборы, которые должны
хорошо действовать в условиях невесомости.
При выливании из сосуда жидкость обратится в шар
вследствие действия поверхностного натяжения. При
соприкосновении с твердым телом силы сцепления мо-
гут превысить силы поверхностного натяжения, и тогда
жидкость растечется по поверхности тела. Вообще об-
ращение с жидкостями будет довольно неудобным.
Умываться придется только с помощью смоченной губки
или полотенца. Для опорожнения бутылки нужно бу-
дет буквально «стянуть» ее с заключенной в ней жид-
кости, либо использовать центробежный эффект, дви-
гая бутылку по большой дуге, либо, наконец, восполь-
зоваться насосом или резиновой грушей.
Если в условиях невесомости чиркнуть спичкой
о коробок, то головка вспыхнет, но спичка не заж-
жется. Не будут гореть ни свеча, ни газовая горелка,
Дело в том, что в земных условиях продукты сгора-
ния — горячие газы, как более легкие, поднимаются
вверх (явление конвекции) и дают доступ новым пор-
циям кислорода, необходимого для поддержания пла-
мени. Но в условиях невесомости газы не легче окру-
жающего их воздуха. Скопляясь около пламени, они
будут гасить его. Для поддержания пламени придется
подводить к горелке непрерывную струю кислорода.
Удобное, конечно, пользоваться электрическими нагре-
вательными приборами, не связанными с потреблением
кислорода.
В условиях невесомости содержащаяся в воздухе
пыль не будет оседать на пол и другие поверхности,
что представит угрозу для здоровья. Для борьбы с пылью
можно применять электрофильтры. Одежда астронав-
тов должна быть изготовлена так, чтобы она удержива-
лась на теле независимо от силы тяготения. Таким об-
разом, управление многими явлениями и функциями на
космическом корабле будет несколько затруднено. Не-
которые же функции (например, передвижение массив-
ных предметов) при состоянии невесомости сущест-
венно облегчатся.
Сделаем, наконец, одно важное замечание. Иногда
говорят о «кажущемся» увеличении веса или о «кажу-
щейся» потере веса на летящей ракете. Такой взгляд
108
сугубо ошибочен: увеличение и потеря веса — это совер-
шенно реальные явления и их можно установить с по-
мощью приборов.
На рис. 27 показано, как меняется вес тела на про-
тяжении космического полета. На земле гиря в один ки-
лограмм, подвешенная к
пружинным весам, натя-
гивает стрелку до деле-
ния «1 кг». Однако при
взлете вес гири, как и вес
всех тел, находящихся в
ракете, увеличивается в
несколько раз, например
в четыре раза, и стрелка
весов показывает 4 кг. Во
время же полета по инер-
ции все предметы на кос-
мическом корабле теряют
вес; поэтому и стрелка ве-
сов переходит на «О».
ВО ВРЕМЯ
РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
4.	ИСКУССТВЕННАЯ
ТЯЖЕСТЬ
Итак, мы пока еще не
располагаем опытными
доказательствами того,
что человек будет чувст-
вовать себя вполне нор-
мально в условиях неве-
сомости. Возможно, что Рис. 27. Как меняется вес тела во
придется применять сне- время космического полета,
циальные медицинские
средства для поддержания нормальной деятельности че-
ловеческого организма.
На первый взгляд проще всего создать искусственное
поле тяготения, поддерживая непрерывную работу
двигателя хотя бы на пониженной мощности, как это
предлагал Эсно-Пельтри (1912 г.). Однако такой спо-
соб повлек бы за собой чрезмерно большой расход
топлива.
Между тем существует чрезвычайно простой способ
создания искусственной тяжести, а именно, вращение
109
искусственного спутника. Согласно идее К- Э. Циолков-
ского, выдвинутой им еще в конце прошлого века
(1895 г.), космический аппарат (например, корабль,
изображенный на рис. 29), должен состоять из двух со-
единенных между собой частей. В нужный момент эти
части отделяются друг от друга, оставаясь, однако, свя-
занными тросами, и затем при помощи небольших ра-
кетных двигателей приводятся в круговое движение во-
круг их общего центра тяжести (рис. 28). Очевидно, что
в безвоздушной среде, где всякое сопротивление прак-
тически отсутствует, после достижения системой требуе-
мой угловой скорости дальнейшее вращение будет про-
должаться без участия двигателей.
*
В итоге мы видим, что с точки зрения физиологии не
будет непреодолимых препятствий к пребыванию людей
на искусственных спутниках и межпланетных корабЛях.
Во время работы двигателя космонавты, несомненно,
смогут перенести четырехкратную перегрузку в течение
нескольких минут. Это позволит сообщить ракете необ-
ходимую скорость при достаточно экономичных условиях
работы двигателя.
Что же касается полета по инерции на ракете после
выключения двигателя и на искусственном спутнике, то
мы не вполне уверены, что отсутствие тяжести в течение
длительного периода времени будет безвредным для че-
ловеческого организма.
Но если бы даже вред и был, то это не должно стать
препятствием на пути создания обитаемых искусствен-
ных и космических кораблей, так как технически вполне
возможно создать ощущение тяжести при помощи вра-
щения.
Обнадеживающий опыт полета подопытного живот-
ного на борту второго советского искусственного спут-
ника говорит о том, что после прекращения работы дви-
гателя астронавты не потеряют самообладания и, по-
видимому, будут в состоянии создавать искусственную
тяжесть; во всяком случае, они смогут пассивно до-
ждаться того момента, когда автоматы приведут спутник
(или космический корабль) во вращение.
110
Рис 28. Создание искусственной тяжести на космическом корабле.
Рис. 29. В центре рисунка — примерная конструкция космического корабля для ।
с искусственного спутника Земли, //— корабль превращается в искусственны!
Луны, V — отд еление планеров от корабля при его приблпип
112
(следования Лупы с «птичьего полета». 1 — отправление космического корабля
спутник Луны, 111—путь корабля вокруг Луны, IV—корабль улетает от
1ии к Земле, VI — посадка на Землю космических планеров.
ПЗ
5.	ВОПРОСЫ ПИТАНИЯ И ДЫХАНИЯ
Хотя вопросы обеспечения астронавтов кислородом,
водой и продуктами питания в герметически закрытой ка-
бине космического летательного аппарата разрешимы
уже в наши дни, специалистам придется еще немало по-
трудиться над их уточнением. А вопросы эти не второ-
степенные, если учесть, что, например, межпланетная
экспедиция может продлиться несколько лет. Слабо раз-
работаны пока и вопросы возможности кондициониро-
вания воздуха и кругооборота воды на борту космиче-
ского летательного аппарата.
Имеется большое расхождение в мнениях у разных
авторов относительно рационов питания и дыхания, не-
обходимых для снабжения астронавтов: одни определяют
этот рацион ниже 4 килограммов, другие даже 10 кило-
граммов в сутки на человека. Рацион сухих продуктов
питания колеблется от 0,5 до 1,2 килограмма. Для со-
вершенно сухих, обезвоженных, продуктов нижняя гра-
ница кажется более близкой к истине. Для окисления
этих продуктов хватит немногим больше 1 килограмма
кислорода (не следует забывать, что дыхательный про-
цесс тесно связан с пищеварительным: чем больше мы
едим, тем больше поглощаем и кислорода). Ввиду того,
что углеводы в сочетании с кислородом дают меньше
калорий, чем белки и жиры, последние должны преоб-
ладать в пище астронавтов.
Однако в высококачественных пищевых продуктах
углеводы в сочетании с кислородом могут успешно кон-
курировать в отношении теплотворной способности с жи-
рами. Благодаря этому меню астронавтов может быть
разнообразным при минимальном весе продовольствен-
ных запасов. В частности, любимая еда североамерикан-
ских индейцев — пеммикан (паста из сушеного мяса,
жира и соков ягод) ввиду его высокой калорийности и
способности долго сохраняться будет, вероятно, высоко
цениться на искусственном спутнике.
Рацион воды для человека в сутки определяют в 2 ки-
лограмма. Разумным кажется предложение захватить
воду и кислород в виде перекиси водорода. Это позволит
уменьшить объем кислородных баков, так как кислород
окажется как бы упакованным в воде. К тому же при
разложении перекиси водорода на воду и кислород вы-
114
деляется опредленное количество тепла, которое может
быть использовано для отопления жилых помещений.
Установка для осуществления круговорота воды мо-
жет оказаться выгодной только для межпланетных ко-
раблей и для постоянных спутников. При этом общее
количество воды на борту будет все время увеличиваться
за счет синтетической воды, которая постоянно произво-
дится в организме при окислении водорода, содержаще-
гося в сухих продуктах питания.
6.	ОПАСНОСТИ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
Метеорная опасность. Часто высказываются
опасения, что космический летательный аппарат рискует
встретиться с крупными метеорными телами. Насколько
велика эта опасность и каковы способы защиты от нее?
Земля постоянно подвергается бомбардировке ме-
теорными телами. В течение года на поверхность нашей
планеты падают тысячи метеоритов. Эти железные или
каменные тела до их проникновения в земную атмосферу
имеют различные размеры.
Скорость проникновения метеорных тел в земную
атмосферу составляет от 10 до 70 километров в секунду.
Пересекая атмосферу, метеорные тела раскаляются от
трения и сопротивления воздуха и светятся иногда
с яркостью Солнца.
Попадание более или менее крупного метеорного тела
в космический корабль может быть причиной его гибели.
Метеориты размером с песчинку вызвали бы испарение
металла на месте удара, оставляя отверстие значительно
больших размеров, чем поперечник метеорита. Малейшая
пробоина нарушит воздухонепроницаемость кабины, и
воздух улетучится из нее. Однако, как показали опыты,
при резком падении давления человек сохраняет само-
обладание примерно 15 секунд, а этого достаточно, чтобы
включить кислородный аппарат скафандра.
Даже микроскопические метеорные тела могут посте-
пенно разрушить обшивку корабля. Эта опасность осо-
бенно велика для искусственных спутников, продолжи-
тельное время обращающихся вокруг Земли. «Капля
долбит камень не своей силой, а частым падением»,— го-
ворит древняя пословица.
115
В одном опыте, произведенном в США в 1953 году,
на высотах от 40 до 140 километров было зарегистриро-
вано 66 столкновений с метеорными телами за 144 се-
кунды. На квадратный метр в течение секунды прихо-
дилось 4,9 столкновения. В других опытах на отполи-
рованных металлических плитках после пребывания
на больших высотах были обнаружены под микроскопом
ямочки от попадания микрометеоритов.
Новые данные относительно метеорной опасности
были получены с помощью третьего искусственного спут-
ника. Из этих данных вытекает, что спутник не подвер-
гался опасной бомбардировке со стороны метеорных тел.
Если рассчитать вероятность попадания на единицу по-
верхности, то получится, что в среднем на 1 квадратный
метр поверхности спутника приходится 1 грамм метеор-
ного вещества за триста с лишним лет. Опасность усили-
валась, правда, в периоды «метеорных дождей», когда
на 1 квадратный метр приходилось несколько десятков
ударов в секунду. Тем не менее обшивка спутника не по-
страдала и от этих невзгод.
Действенные способы предохранения космического
корабля от метеорной опасности пока не найдены. Од-
нако, как это подтвердили данные, полученные с третьего
советского спутника, распределение метеорных тел в про-
странстве и во времени неравномерно. Подробно иссле-
дованы орбиты многих роев метеорных тел. И астронавты
учтут эти данные при выборе траектории и времени по-
лета. Имеется возможность во время «метеорного штиля»
слетать на Луну и вернуться обратно, почти не подвер-
гаясь опасности встречи со сколько-нибудь значительным
метеорным телом. В этом убедил нас опыт первых искус-
ственных спутников, которые без всякой «метеорной
аварии» проделали путь, во много раз превосходящий
такой маршрут.
Когда космический корабль выйдет за пределы орбиты
Марса, астронавтам будет еще угрожать опасность столк-
новения с малыми планетами. Астрономы знают пока
около 1600 таких небесных тел и пути их следования.
Эти астероиды вращаются вокруг Солнца преимущест-
венно между орбитами Марса и Юпитера.
Масса известных малых планет приблизительно равна
массе всей метеорной материи солнечной системы (около
одной тысячкой массы Земли). Совершенно ясно, что
116
Столкновение даже с наименьшим из этих тел, с попереч-
ником почти в один километр, означало бы катастрофу
для космического корабля.
Обычная обшивка космического корабля будет слу-
жить защитой от метеорной пыли, а двойная или много-
слойная — от мелких метеорных тел, которые могут встре-
титься на его пути.
Что касается более крупных метеоритов, то возможно,
что для борьбы с ними удастся пользоваться радиолока-
ционными установками, автоматически отклоняющими
путь космического летательного аппарата. Все же следует
отметить, что космические корабли вследствие колоссаль-
ной скорости их движения лишены той «гибкости», кото-
рой обладают наземные транспортные средства. Если
пешеходу нетрудно обойти препятствия, встречающиеся
на его пути, то автомобилисту, мчащемуся на большой
скорости, это дается труднее, а ракетному самолету еще
труднее быстро повернуть в сторону. Естественно, что
возможность быстрого отклонения космического корабля
от своей орбиты будет очень трудной. В этой области
научной мысли предстоит еще большая работа.
Не исключено, что проблему защиты от метеорной
опасности удастся решить путем обстрела метеорных тел.
Разумеется, радиолокация угрожающих спутнику метео-
ров, а также наводка противометеорных пулеметов и
обстрел должны вестись автоматически. Метеорное тело,
которое «нацеливалось» на спутник или космический
корабль, ударившись о пулю, взорвется на некотором
расстоянии от него, и только ничтожная доля «брызг»
может попасть на летательный аппарат. Эти частицы,
по-видимому, не будут опаснее метеорной пыли, против
которой достаточной защитой может служить обшивка
корабля.
Искусственный спутник несколько легче защищать
от метеорной опасности, чем межпланетный корабль.
В самом деле, для спутника частичной защитой от метео-
ров могут служить также верхние слои атмосферы, если
он будет двигаться достаточно низко над поверхностью
Земли на такой высоте, где, с одной стороны, воздух уже
настолько разрежен, что почти не препятствует движе-
нию спутника, а с другой стороны, достаточно плотен
для предохранения от самых «быстроходных» мелких
метеоров. Такой высотой можно считать примерно
117
200 километров. Хотя на этой высоте плотность воздуха
в десятки миллионов раз меньше, чем у поверхности
Земли, большая часть мелких метеорных тел не прони-
кает до этого уровня.
Возможно, что на время прохождения «звездных дож-
дей», когда метеорные тела падают на Землю целыми
потоками, искусственным спутникам придется погружать-
ся в более плотные слои атмосферы (но не ниже 100 ки-
лометров), которые и послужат им частичной защитой.
Чтобы преодолеть сопротивление воздуха, необходимо
будет на это время включить небольшой ракетный дви-
гатель, а также принять меры для предохранения обо-
лочки спутника от перегрева. Во время «сезона звездных
дождей» экипаж спутника мог бы также укрыться в соот-
ветствующим образом оборудованном «метеоритоубе-
жище» (при этом от попадания метеоритов необходимо
было бы предохранять только самые нужные приборы).
Вредные излучения. Как известно, атмосфера
нашей планеты является надежной защитой всего жи-
вого на Земле от вредных излучений Солнца, поглощае-
мых кислородом, содержащимся в верхних слоях атмо-
сферы, при его превращении в озон.
Озон расположен в стратосфере на переменной высоте
от 16 до 50 километров. Следовательно, даже совсем
низко летящий искусственный спутник не будет защищен
от действия ультрафиолетовых лучей Солнца. Правда,
в последнее время при помощи высотных ракет удалось
установить, что ультрафиолетовое излучение Солнца зна-
чительно менее интенсивно, чем предполагалось на осно-
вании наблюдений, проводившихся с Земли. Поэтому
возможно, что сама обшивка космического летательного
аппарата окажется достаточной защитой от этих излу-
чений. В противном случае пространство между стенками
обшивки можно будет заполнить слоем кислорода, кото-
рый, действуя аналогично атмосферному кислороду, пре-
вращаясь в озон, создаст барьер против ультрафиолето-
вых лучей Солнца.
Что касается иллюминаторов искусственных спутни-
ков или космических кораблей, то, как известно, даже
обыкновенное стекло в большой степени поглощает
ультрафиолетовые лучи.
Заметим, что небольшое количество этих лучей необ-
ходимо для нормального функционирования организма
118
(гигиенисты считают, что следовало бы окна жилищ снаб-
жать стеклом, пропускающим ультрафиолетовые лучи).
Солнечный спектр содержит также вредоносные рент-
геновские лучи, но борьба с этими излучениями на кос-
мических летательных аппаратах не представит никаких
затруднений, так как они легко поглощаются почти всеми
строительными материалами.
Внеатмосферное пространство пронизывается также
космическими лучами (большей частью задерживаемыми
земной атмосферой), которые состоят главным образом
из протонов и альфа-частиц (ядра водорода и гелия).
Если принять во внимание, что эти частицы обладают
скоростью, близкой к скорости света, и что квадратный
метр поверхности искусственного спутника за каждые
10 минут будет обстреливаться миллионом (а быть
может, и несколькими миллионами) таких снарядов, то
станет понятно, насколько серьезна опасность, угрожаю-
щая астронавтам со стороны космических лучей. Но не
только это так называемое первичное излучение опасно
для человеческого организма. При столкновении косми-
ческих лучей с обшивкой корабля (или скафандра) будет
образовываться так называемое вторичное излучение,
точно так же как оно образуется при попадании космиче-
ских лучей в земную атмосферу.
С другой стороны, на космическом летательном аппа-
рате человек не будет больше подвергаться действию из-
лучения, происходящего от распада радиоактивных ми-
нералов в земной коре, которое на поверхности Земли
вдвое больше дозы космических лучей, проникающих
сквозь атмосферу.
О влиянии космических лучей на организм человека
мы знаем еще очень мало. Лабораторные опыты в этом
направлении находятся лишь в зачаточном состоянии.
С этой точки зрения большой интерес представляют про-
деланные в США опыты с мелкими животными, которые
поднимались стратостатами на высоту 30 километров
примерно на 30 часов. В результате поражения первич-
ными космическими лучами черных мышей на их коже
появлялись седые пятна значительно больших размеров,
чем это предполагалось. В других опытах даже после
24-часовой экспозиции никаких заболеваний не заме-
чалось.
119
Для проверки действия космических лучей на чело-
веческий организм швейцарским ученым Эйгстером был
проделан такой опыт. Небольшой кусок консервирован-
ной человеческой кожи подвергался действию космиче-
ских лучей, будучи поднят ракетой на высоту в несколько
десятков километров. После спуска ракеты эту кожу
удавалось привить человеку; она, следовательно, не по-
теряла жизнеспособности. В более широком масштабе
аналогичные опыты были затем проделаны в СССР
и США.
В 1957 году в США был совершен 32-часовой полет
на высоте до 30,5 километра в герметизированной ка-
бине, в которой микроатмосфера очищалась и охлажда-
лась с помощью специальной аппаратуры. Хотя во время
полета летчик подвергался воздействию частиц космиче-
ских лучей с высокой энергией, пока не удалось обнару-
жить их биологических проявлений.
Но как будут действовать космические лучи на людей,
находящихся на борту искусственных спутников или кос-
мических кораблей длительное время? Этот вопрос
остается еще пока открытым.
Вообще же последние результаты исследований кос-
мических лучей при помощи советских и американских
искусственных спутников являются малоутешительными.
На. высоте около тысячи километров эти лучи неожи-
данно оказались особенно интенсивными и намного пре-
вышающими дозу облучения, допустимую для человече-
ского организма. Таким образом, возникает необходи-
мость более тщательного экранирования астронавтов, чем
это предполагалось до сих пор. Увеличение веса защитной
брони ставит проектировщиков обитаемых космических
летательных аппаратов в весьма затруднительное поло-
жение.
На атомной ракете астронавтам будет еще угрожать
опасность со стороны радиоактивных излучений ядер-
ного горючего. Некоторые части такой ракеты, воз-
можно, приобретут искусственную радиоактивность и
будут оказывать вредное действие на живой организм
в течение долгого времени после прекращения работы
двигателя.
Поэтому необходимо разработать специальные (осо-
бо легкие) защитные преграды против этих вредных из-
лучений.
120
7.	ПОДГОТОВКА К КОСМИЧЕСКОМУ ПОЛЕТУ
ЧЕЛОВЕКА
Хотя управление космической ракетой будет пол-
ностью автоматизировано, минуты полета с включенным
двигателем окажутся самыми напряженными для эки-
пажа: достижение необходимой скорости на определен-
ной высоте и точное направление движения в этот мо-
мент в большой степени решают успех запуска искусст-
венного спутника в целом. Шофер, штурман или пилот
всегда могут исправить всякое отклонение автомобиля,
судна, самолета (даже управляемого автоматически)
от намеченного пути. В отличие же от управления назем-
ными видами транспорта возможные исправления работы
автоматов во время взлета представляют огромные труд-
ности не только вследствие воздействия перегрузки на пи-
лота, но и потому, что он должен будет действовать
мгновенно.
Совершенно естественно поэтому, что астронавты
должны получить соответствующую физическую подго-
товку. Ведь они должны обладать повышенной выносли-
востью организма на перегрузку и отсутствие тяжести,
на низкое барометрическое давление микроатмосферы
в космическом корабле, на большие колебания темпера-
туры. Пилотирование космического корабля и другие
операции, несмотря на крайнюю автоматизацию всех про-
цессов, потребуют не только глубоких знаний, но и боль-
шой ловкости, серьезной предварительной тренировки.
В осуществлении космического полета обитаемого лета-
тельного аппарата и биологический фактор — человек,
его здоровье и выносливость — сыграет не последнюю
роль.
Готовясь к полету на космической ракете, экипаж
может тренироваться на центрифуге, вращающейся та-
ким образом, чтобы центробежная сила возросла так же,
как будет в реальных условиях расти сила тяги ракет-
ного космического корабля. Однако тренироваться в пере-
несении длительной невесомости в земных условиях со-
вершенно невозможно.
Продолжительная тренировка астронавтов, а также
всесторонняя проверка разных устройств космического
летательного аппарата в лабораторных условиях, сход-
ных с летными условиями, является обязательным
121
этапом на пути к осуществлению обитаемых межпла-
нетных ракет и искусственных спутников. Такая под-
готовка может проводиться в так называемом дуб-
лере— модели летательного аппарата. Согласно мнению
Амико (США), дублер космического летательного ап-
парата должен быть оснащен научно-измерительными,
контрольными и другими приборами и агрегатами, а
также аварийным оборудованием. Все приборы должны
быть введены в действие и создать точную картину фи-
зических условий «полета». Кабина дублера должна
с предельной точностью воспроизводить кабину запроек-
тированной космической ракеты (или искусственного
спутника). В ней следует создать соответствующие давле-
ние воздуха, температуру, ускорение, освещение, разные
излучения и т. д. Автоматы должны регулировать услов-
ные скорости движения, наклон аппарата по отношению
к небосводу, давление в баках и трубопроводах, расход
топлива.
Во время условного полета с предельной скоростью
будут также решаться навигационные вопросы, связан-
ные со следованием по условной траектории. Опытная
установка должна включать и систему радиотелеуправ-
ления.
При воспроизведении активного участка траектории,
на котором работает двигатель, необходимы уменьшение
с высотой силы тяжести и плотности воздуха, изменение
аэродинамического сопротивления, изменение массы ра-
кеты, в частности, при последовательном сбрасывании
вспомогательных ступеней.
Любое давление воздуха может быть получено в ба-
рокамере, действие реактивной силы может быть заме-
нено центробежной силой и т. д., но создать, например,
состояние невесомости в лабораторных условиях невоз-
можно. Дублер, несомненно, будет страдать и другими
недостатками, так как трудно создать эквивалент раз-
личных опасностей, угрожающих космонавтам в полете,—
таких, как космические излучения, попадание метеор-
ных тел,— а эти недостатки могут свести на нет весь
опыт.
При исполнении своих обязанностей во время «взле-
та», космонавты должны быть одеты в защитные «анти-
гравитационные» костюмы (см. стр. 101) для проверки
возможности работать в таких условиях. Экипаж должен
122
не только освоить нормальную систему обслуживания
аппаратуры космической ракеты, но и быть способен
с предельной быстротой воспользоваться спасательными
устройствами *).
Следует испытать эффективность спасательных средств
в случае пробоины, образовавшейся от удара метеорного
тела, в случае сильного нагрева обшивки, а также глу-
бокого охлаждения, в случае отказа кислородной уста-
новки, системы управления или связи, электрической
сети и т. д.
Исправность автоматов в полете будет постоянно кон-
тролироваться экипажем, и поэтому астронавты должны
научиться следить за показаниями приборов и соответст-
вующим образом реагировать на них.
В свою очередь действия космонавтов в дублере
должны контролироваться и записываться извне. Это
даст возможность проанализировать допущенные ими
ошибки.
Под руководством инструкторов-контролеров экипаж
должен сначала освоить отдельные операции (навига-
ционные, спасательные и т. д.), и лишь после тщательной
подготовки будет производиться генеральное испытание
комплексного «космического аппарата», например орби-
тальной ракеты или искусственного спутника. Действия
экипажа, находящегося в кабине дублера, будут на этот
раз контролироваться уже не отдельными инструкторами,
а штабом специалистов по разным областям знаний.
Такая программа действий необходима не только для
достижения конечной цели — рационального проектиро-
вания космических аппаратов и подготовки квалифици-
рованных кадров для его обслуживания, но и для по-
вседневного прогресса в данной области. Заметим, что
подготовка, например, летчиков-испытателей реактив-
ных самолетов проводится обычно в течение несколь-
ких лет.
Описанные приспособления и методы могут служить
не только для тренировки, но и для отбора экипажей для
космических летательных аппаратов.
*) Тренировка по использованию спасательных средств весьма
важна; в авиации, например, подготовка летчиков включает про-
грамму преодоления всевозможных несчастных случаев, которые в
действительности могут произойти лишь один раз в течение 20 лет
службы.
123
Необходимость тщательной проверки поведения че-
ловеческого организма во время длительного пребывания
в герметизированной кабине появилась не только с тре-
бованиями астронавтики; она возникла уже в авиации.
В США проводились опыты на выдержку пилотов, за-
ключенных в герметизированной кабине в течение не-
скольких суток. Результаты испытаний оказались об-
надеживающими.
Подобные опыты проделываются и в настоящее время
в более широких масштабах и являются серьезной под-
готовкой к космическому полету человека.
V. НА БОРТУ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
1.	ВЗЛЕТ
Автомобиль, поезд или парусное судно движутся до тех
пор, пока действует движущая сила: пока работает
двигатель или пока ветер надувает паруса. Но достаточно
остановить двигатель, свернуть паруса, перестать топить
котел паровоза, чтобы движение прекратилось.
Правда, каждый из этих видов транспорта останавли-
вается не сразу после исчезновения движущей силы,
а проходит еще некоторое расстояние по инерции.
Но это — сравнительно небольшой пробег, так как на-
копленная энергия быстро поглощается трением и сопро-
тивлением воздуха.
Другое дело — межпланетный корабль. Его двигатель
за несколько минут сообщает ракете большую скорость.
После этого корабль движется в межпланетном про-
странстве по инерции: там он не встречает ни трения,
ни сопротивления воздуха.
Чем быстрее космическая ракета достигнет необхо-
димой скорости, тем меньше времени двигателю придется
бороться с силой тяжести и тем меньше потребуется топ-
лива. И наоборот. Это видно хотя бы из следующего.
Если истечение газов будет происходить при таком ре-
жиме, когда тяга двигателя будет меньше «мгновенного»
веса ракеты (вес, конечно, непрерывно уменьшается),
то все топливо, очевидно, выгорит без малейшего эф-
фекта; ракета не тронется с места (подобно тому как
вертолет не оторвется от Земли, если его винты вра-
щаются недостаточно быстро).
Огромную экономию топлива можно получить, если
мгновенно разогнать ракету до нужной скорости, а за-
тем продолжать полет по инерции, с выключенным
125
двигателем. Но это практически неосуществимо: ракета,
естественно, может набирать скорость только постепенно,
по мере сгорания топлива. Кроме того, когда на борту
корабля находятся люди, темп набирания скорости при
взлете ограничен выносливостью человеческого орга-
низма. Поэтому ускорение движения космической ракеты
при ее запуске осуществляется вдоль более или менее
длинного участка пути, но все же небольшого по срав-
нению с размерами Земли.
Часто на обложках книг о межпланетных полетах изо-
бражают такую картину: по прямой, соединяющей
Землю с Луной, летит ракета. Она уже на полпути или
даже совсем близко к цели полета, а ее двигатель все
еще работает. Такое представление не верно. В действи-
тельности траектория космического корабля не будет
прямой, а его двигатель перестанет работать спустя не-
сколько минут с момента взлета, еще вблизи Земли.
Только при этом условии корабль сможет унести необхо-
димое ему количество топлива.
Если ракета взлетает более или менее вертикально,
то плотность воздуха на ее пути быстро падает, вслед-
ствие чего сопротивление воздуха уменьшается. С другой
стороны, сопротивление растет из-за увеличения ско-
рости ракеты при взлете. Влияние какого же фактора
преобладает? Увеличивается или уменьшается в конечном
счете сопротивление воздуха по мере подъема ракеты?
Расчет показывает, что на первом участке пути преоб-
ладает влияние ускорения движения и сопротивление
воздуха увеличивается. Но затем сопротивление среды,
достигнув максимального значения, начинает падать
(фактор разрежения воздуха берет верх) и постепенно
сходит на нет.
При пересечении атмосферы обшивка ракеты сильно
нагревается. Несмотря на это, явление нагрева не вы-
зывает особых опасений, поскольку оно кратковременно.
Теоретические и экспериментальные данные говорят
о том, что при скорости порядка 2,5 километра в секунду
космическая ракета находится уже на такой высоте, где
сопротивление воздуха практически не сказывается боль-
ше на скорости ракеты, ее температуре и устойчивости
движения. Затраты на преодоление сопротивления воз-
духа космическими ракетами составят только несколько
процентов всей энергии, затраченной на разгон ракеты.
126
Во время подъема ракеты ей приходится одновре-
менно преодолевать земное притяжение и сопротивление
воздуха. С точки зрения экономии топлива оба фактора
ставят прямо пртивоположные требования. С одной сто-
роны, как уже было сказано, чем больше ускорение ра-
кеты, тем быстрее она достигнет необходимой скорости
и высоты и тем меньше нужный запас топлива. Но с дру-
гой стороны, чем больше ускорение ракеты, тем больше
сопротивление воздуха и тем больше требуется топлива
для его преодоления. Далее, хотя при вертикальном по-
лете притяжение Земли значительно тормозит скорость
ракеты, но зато по мере вертикального подъема быстрее
всего уменьшается плотность воздуха, а следовательно,
и его сопротивление.
Эти противоречивые условия весьма осложняют ре-
шение вопроса о выборе наиболее выгодной траектории
взлета.
Траектории взлета, при которых расход топлива ми-
нимален, очень сложны. Летя по ним, ракета должна
постоянно менять направление и ускорение движения.
Если же лететь по упрошенной траектории (например,
подняться вертикально), то расход топлива окажется
в несколько раз больше.
От правильного выбора траектории взлета зависит
судьба всего полета.
Посмотрим для примера, как осуществлялся вывод
на орбиту первой советской космической ракеты.
Космическая многоступенчатая ракета стартовала
с поверхности Земли вертикально. Под действием про-
граммного механизма автоматической системы, управ-
ляющей ракетой, ее траектория постепенно отклонялась
от вертикали. Скорость ракеты быстро нарастала. В конце
участка разгона последняя ступень ракеты набрала ско-
рость, необходимую для своего дальнейшего движения.
На всех ступенях ракеты автоматическое устройство ста-
билизировало положение ракеты на заданной траектории
и обеспечивало ее нормальный полет. В нужный момент
автоматические приборы управления выключили также
ракетный двигатель последней ступени и подали команду
на отделение контейнера с научной аппаратурой от по-
следней ступени. Контейнер и последняя ступень ракеты
вышли па траекторию по направлению к Луне, находясь
на близком расстоянии друг от друга.
127
По мере удаления космической ракеты от Земли ее
траектория на расстоянии первых сотен тысяч километ-
ров опять приблизилась к вертикали по отношению
к центру нашей планеты.
Несколько иначе происходил запуск искусственных
спутников.
Запуск первого американского искусственного спут-
ника, например, производился по траектории, поднимаю-
щейся сначала вертикально, а затем постепенно перехо-
дящей в горизонталь. На высоте 80 километров
первая ступень была сброшена. Вторая ступень начала
работать после достижения ракетой потолка на высоте
483 километров, и вместе с двумя остальными ступенями
она разогнала спутник до горизонтальной скорости
в 8047 метров в секунду. Вывод спутника на орбиту
длился 7 минут 5 секунд.
Стартовая ступень орбитальной ракеты была снаб-
жена устройством для автоматического управления.
Управление остальными ступенями ракеты осуществля-
лось с командного поста на поверхности Земли. По дан-
ным, полученным от наблюдательных станций, следящих
за ракетой, вычислительные машины устанавливали ко-
ординаты ракеты, ее скорость и направление последней,
что определяло момент подачи команды вступления в
действие каждой из трех последующих ступеней ракеты.
При запуске всех космических ракет соблюдается одно
общее правило: направление взлета выбирается на во-
сток, северо-восток или юго-восток. Например, в сооб-
щении ТАСС о запуске первой искусственной планеты
говорилось, что «ракета пересекла восточную границу
Советского Союза». Почему именно восточную?
Самолету, совершающему кругосветный перелет, тре-
буется одинаковое количество горючего, чтобы облететь
Землю как с востока на запад, так и в обратном направ-
лении (если, конечно, отвлечься от метеорологических
условий и т. п.). Иначе обстоит дело при космических
полетах. Снаряду легче вырваться в межпланетное про-
странство с запада на восток. Дело в том, что окружная
скорость вращения земного шара в точке старта скла-
дывается со скоростью самой ракеты. Поэтому ее запуск
в направлении вращения Земли представляет собой как
бы космическое плавание по течению. А при этом, есте-
ственно, требуется меньше топлива.
128
Решающее значение для всего полета имеет также
точный выбор момента взлета: ведь не только Земля, но
и небесное тело, к которому направляется корабль, по-
движно. Нечто похожее бывает при стрельбе из пушки
с раскачиваемого морскими волнами судна. Орудие за-
ряжено. Наводчик застыл у прицельной трубки. Вот
на мгновение мелькнула в ней цель. Быстро производится
выстрел: опоздай он на миг — и снаряд зароется в волны
у самого борта или же, наоборот, полетит высоко в небо.
Следовательно, взлет на космическом корабле коренным
образом отличается от взлета самолета.
2.	В ПОЛЕТЕ
...И вот двигатель выключен.
Теперь на участке пути, превышающем 99 процентов
протяженности всего маршрута, космический корабль
движется по инерции. Так, например, при полете на бли-
жайшие небесные тела ракетный двигатель будет ра-
ботать на участке длиной примерно 2000 километров,
в то время как расстояние до Лупы выражается сотнями
тысяч километров, а до планет — миллионами.
В земных условиях только рельсовый транспорт дви-
жется по точно определенным путям; все же иные сред-
ства передвижения постоянно отклоняются от геометри-
ческой линии маршрута. Тут влияют неровности пути,
движение ветра и воды, неровная работа двигателей и
многие другие факторы. Другое дело — межпланетный
корабль. Почти па всем пути на него практически дейст-
вует одно лишь притяжение Солнца, и он движется
по строго определенному маршруту, словно по невиди-
мым рельсам.
Казалось бы, поскольку в межпланетном простран-
стве хватает простора и космическому кораблю не угро-
жает столкновение со встречным кораблем, отклонение
от правильного пути не так уже страшно. Между тем
космические полеты требуют большей точности в управ-
лении кораблем и большей бдительности, чем морепла-
вание или авиация. Малейшее отклонение в скорости по-
лета или в направлении движения чревато серьезной
опасностью. Это видно из следующих примеров.
При отлете на Лупу с минимальным разгоном
уменьшение скорости отлета на одну сотую процента
5 А. Штернфельд
129
сокращает радиус действия ракеты в сто раз больше
(на 1 процент). Еще более серьезно обстоит дело при
полете на планеты: в этом случае уменьшение скорости
на один метр в секунду изменяет радиус действия на
десятки и сотни тысяч километров.
Допустим, например, что мы отправляемся на Юпи-
тер по траектории, требующей самой малой скорости от-
лета — 14 226 метров в секунду. Если уменьшить эту
скорость всего лишь на один метр в секунду, то корабль
не долетит до цели на 400 000 километров. Если же
ошибка в скорости будет составлять одну десятую про-
цента, то перелет или недолет выразится величиной, пре-
вышающей 5 миллионов километров. Происходит это
потому, что на большом расстоянии от Земли или от
Солнца сила притяжения совсем неощутима и малейшее
увеличение скорости значительно увеличивает дальность
полета ракеты. Отклонение в угле взлета на одну деся-
тую градуса может повлечь за собой пролет мимо цели
на расстоянии сотен тысяч километров от нее.
Поэтому пилотам придется постоянно проверять курс
корабля и корректировать его траекторию при помощи
миниатюрного ракетного двигателя.
Как будет измеряться пройденный кораблем путь?
При полете на Луну расстояние корабля как от Зем-
ли, так и от Луны можно будет определять, измеряя
угол, под которым видна Земля или Луна: чем меньше
этот угол, тем расстояние больше. Однако при значи-
тельном удалении от Земли, как это будет иметь место
при межпланетных полетах, изменение угла видимости
в зависимости от расстояния от планеты весьма незна-
чительно, и применение данного метода оказалось бы не-
целесообразным.
Как же определить местонахождение космического
корабля в межпланетном пространстве?
Очевидно, местонахождение космического корабля
будет известно, если будут определены расстояние ко-
рабля от Солнца и угол, образуемый лучом Солнца, осве-
щающим корабль в данный момент, и лучом Солнца,
освещающим корабль в начале полета (полярный угол).
Определение расстояния до Солнца можно произвести
при помощи термометра. В самом деле, известно, что тем-
пература изолированного в межпланетном пространстве
тела зависит от его расстояния от Солнца. Абсолютная
130
температура совершенно черного шара, находящегося,
например, на расстоянии 100 миллионов километров
от Солнца, равна 338°; на расстоянии 400 миллионов ки-
лометров от Солнца она будет в два раза меньше, т. е.
равна 169°, а на расстоянии 900 миллионов километров —
в три раза меньше, и т. д. Следовательно, измеряя темпе-
ратуру тела, подвергающегося на космическом корабле
прямому действию солнечных лучей, мы можем опреде-
лить расстояние до Солнца. Современные электрические
термометры отмечают колебания температуры до одной
миллионной градуса. С их помощью можно будет обна-
ружить перемещение корабля относительно Солнца уже
на 2—3 километра.
Что касается полярного угла, то его нетрудно опре-
делить при помощи гироскопа (массивного вращающе-
гося волчка), подвешенного в кардановом подвесе. Как
известно, вращающийся гироскоп, подвешенный в карда-
новом подвесе, сохраняет неизменным направление своей
оси относительно звезд, совершенно независимо от того,
как движется космический корабль; поэтому, наблюдая
изменение угла между осью гироскопа и направлением
солнечного луча, можно легко определить полярный
угол *).
Можно определить местонахождение космического
корабля также путем наблюдения за положением светил
солнечной системы, но этот способ менее точен и тре-
бует более сложной аппаратуры.
3.	СПУСК
Наиболее важной проблемой после запуска искусст-
венных спутников и искусеiвенной планеты является
приземление приборов с космических летательных аппа-
ратов. Что же касается астронавтов, го их вылет в миро-
вое пространство немыслим раньше, чем будет обеспе-
чено их безопасное возвращение па Землю.
Как будет происходить спуск корабля, возвращаю-
щегося из космического полета?
Теоретически можно было бы использовать для этой
цели ракетный двигатель. Повернутый «задом наперед»
*) Этот способ определения местонахождения космического ко-
рабля был предложен автором в 1934 году в докладе, представлен-
ном Французской Академии паук.

131
двигатель не увеличивал бы скорость, а уменьшал ее, так
как выхлопные газы толкали бы ракету в обратную сто-
рону. Но ракета не в силах унести то огромное количе-
ство топлива, которое потребовалось бы для этого.
Можно использовать для торможения корабля сопро-
тивление воздуха. Однако неизбежное нагревание лета-
тельного аппарата при движении в атмосфере с косми-
ческой скоростью не может не вызывать опасений. При-
мер метеоров—«падающих звезд», раскаляющихся при
проникновении в атмосферу, показывает, что спуск аппа-
рата из космического пространства на Землю является
сложной задачей. Во всяком случае применение парашю-
тов для торможения космического аппарата при спуске
кажется нецелесообразным: они сгорели бы мгновенно.
Кроме того, такое торможение было бы слишком резким.
Операцию торможения космического аппарата можно
разделить на два основных этапа. Первый этап —это по-
гружение аппарата в более или менее плотные слои атмо-
сферы и погашение его скорости до местной круговой
путем многократных вылетов из атмосферы; второй —
окончательное погашение скорости аппарата без выхода
за пределы атмосферы.
Рассмотрим сначала первый этап торможения косми-
ческого аппарата.
Громоздкий и необтекаемый межпланетный корабль,
вообще, не приспособлен для посадки на Землю. При по-
гружении в атмосферу Земли он, несомненно, раскалился
бы добела.
Поэтому перед спуском, еще до погружения в верхние
слои земной атмосферы, экипаж перейдет в аппарат спе-
циальной конструкции. А судьба корабля может быть
двоякой: либо он сгорит в атмосфере как метеор, либо,
если будет запушен двигатель на короткое время, ко-
рабль превратится в спутника Земли.
Приблизившись к Земле, аппарат, чтобы снизить ско-
рость, превышающую 11 километров в секунду, погру-
жается в верхние слои атмосферы, а затем опять выхо-
дит из них и удаляется в безвоздушное пространство.
За время пребывания в атмосфере аппарат частично за-
медлит свое движение и вынырнет из нее с меньшей ско-
ростью. Повторив несколько раз такие вылеты за пределы
атмосферы, он постепенно снизит скорость до местной
круговой в верхних слоях атмосферы. При такой посадке
132
обшивка аппарата не успеет нагреться до высокой тем-
пературы.
В случае спуска с искусственного спутника аппарат
«сбрасывается» с него против его движения при помощи
миниатюрного ракетного двигателя. Вследствие этого
скорость аппарата уменьшается и он постепенно погру-
жается в атмосферу.
Перейдем сейчас ко второму этапу торможения кос-
мических летательных аппаратов.
Для осуществления этой цели среди многих проектов
в настоящее время наибольшее распространение полу-
чили шарообразные и планерообразные аппараты.
Тонкая оболочка шара, выброшенного, например,
с искусственного спутника, должна быть сделана из ма-
териала, выдерживающего высокие температуры. Тепло-
изоляционная прослойка предохраняла бы внутреннюю
сгенку от чрезмерного нагрева.
Торможение можно было бы начать на высоте около
ста километров при первоначальном движении шара па-
раллельно к поверхности Земли. При пологом проникно-
вении шара в плотные слои атмосферы в течение не-
скольких минут максимальная внешняя температура
шара превысила бы точку плавления многих металлов,
но не превысила бы точки плавления особо жароупорных
материалов. При несколько наклонном входе темпера-
тура спускающегося аппарата значительно возросла бы.
Однако и при первоначально горизонтальном полете
шара по инерции в верхних слоях атмосферы вследствие
сопротивления атмосферы аппарат начал бы падать на
Землю по весьма крутой линии. При этом тормозящая
сила воздуха в несколько раз превысит силу тяжести,
резко замедляя скорость падения шара. Спустя какую-
нибудь сотню секунд шар достигнет верхней границы
тропосферы. Здесь автоматически раскроется парашют,
который опустит его невредимым на Землю. Для увели-
чения маневренности можно было бы снабдить шар не-
большими крылышками и ракетным тормозом.
Изучение условий спуска шара на Землю кажется
более простой задачей, чем для тела любой другой фор-
мы. Все же, по мнению специалистов, самым подходя-
щим аппаратом при возвращении из космоса является
особый планер, поскольку он может менять высоту и на-
правление полета, позволяя подбирать подходящую
5* А. Штернфельд
133
плотность воздуха и более выгодный маршрут. Однако
сооружение космического планера связано с предвари-
тельным решением ряда сложных вопросов.
Какую, например, форму должен иметь нос косми-
ческого планера? Возможно, он должен быть идеально
острым для того, чтобы планеру легче было врезаться
в воздух. Однако некоторые опыты говорят о том, что
тупая носовая часть нагревается значительно меньше,
чем заостренная головка при том же эффекте торможе-
ния. Обеспечение устойчивости движения планера яв-
ляется также нелегкой задачей.
По мере уменьшения скорости планера поверхность
его небольших «зачаточных» крыльев становится недо-
статочной для планирования, и тогда вступают в дей-
ствие выдвижные крылья. Постепенно планер погру-
жается во все более плотные слои атмосферы. Таким
образом, торможение в планирующем полете произво-
дится постепенно, благодаря чему температура в кабине
не поднимается слишком высоко. Длительный спуск об-
легчает также маневрирование летательным аппаратом.
При надлежащем пилотировании планер сумеет со-
вершить посадку в любом месте на Земле, независимо
от того, в какой точке произошло его погружение в ат-
мосферу.
VI. ПОЛЕТ к ЛУНЕ
1.	ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ЛУНЕ
После изумивших весь мир достижений последних
двух лет астронавтика подвела нас вплотную к
осуществлению в самом ближайшем будущем полета
ракет и искусственных спутников вокруг Луны и, воз-
можно, перелета автоматически управляемых ракет на
Луну.
Как известно, Луна — наш ближайший сосед в кос-
мосе. Она находится па расстоянии всего 384 тысяч ки-
лометров от нас, то есть в сто раз ближе, чем ближай-
шая из планет — Венера во время ее прохождения мимо
Земли. Даже в земных масштабах это сравнительно не-
большое расстояние. Многие железнодорожники и моря-
ки преодолели такое расстояние. Многие летчики нале-
тали значительно больше километров, чем расстояние
от Земли до Луны и обратно.
Диаметр Луны равен около 3500 километров, а ее
масса составляет ’/bi массы Земли. Ускорение свобод-
ного падения на поверхности Луны в шесть раз меньше,
чем на Земле. Вследствие этого и вес предметов, пере-
несенных на поверхность Луны, будет во столько же раз
меньше, чем на Земле. В то же время масса их останет-
ся прежней. Поэтому не все функции легче будет выпол-
нять астронавтам на Луне, чем на Земле. Так, напри-
мер, на Лупе легче поднять глыбу, по чтобы сообщить
ей определенную скорость, потребуется затрата такой
же энергии, как и на Земле.
Сутки на Луне равняются периоду смены лунных
фаз, то есть 29 земным суткам 12 часам 44 минутам. Из
них более двух недель приходится на лунный день, в
течение которого под влиянием солнечных лучей поверх-
ность Луны нагревается в экваториальном поясе до
5**
135
105—120° С. Во время же длинной лунной ночи темпера-
тура почвы падает до 150—160° ниже нуля.
С Земли нам видно только одно полушарие Луны.
Одной из целей полета вокруг естественного спутника
нашей планеты явится, несомненно, исследование дру-
гого полушария, недоступного для наблюдения с Земли.
Полет над этим полушарием Луны можно приурочить
к такому времени, когда оно полностью освещено сол-
нечными лучами. Это соответствует периоду новолуния
на Земле.
Надо полагать, что сторона Луны, невидимая с Зем-
ли, не отличается ничем существенным от обращенного
к нам полушария: она также лишена сколько-нибудь
плотной атмосферы, суха и безводна. Взорам астронав-
тов откроются большие темные пятна равнин («морей»);
горные хребты, перерезанные глубокими расщелинами;
яркоосвещенные вершины гор, подножия которых погру-
жены в темноту; цепи кратеров — кольцевых гор с цен-
тральными горками — и «цирков»; сияющие полосы за-
гадочных светлых лучей, тянущихся во все стороны от
некоторых кратеров.
На Луне астронавты должны будут находиться в не-
проницаемых для воздуха помещениях. Выходить нару-
жу можно будет лишь в специальных скафандрах.
Смогут ли они там пользоваться магнитным компа-
сом — покажут ближайшие исследования.
2.	ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ПОЛЕТА К ЛУНЕ
Для полета на Луну, прежде всего, необходимо пре-
одолеть силу притяжения Земли.
Человек способен взбираться на высочайшие горы.
Но хватило ли бы у него сил, чтобы добраться до Луны,
если бы можно было построить лестницу от Земли до
Луны?
Многочисленными опытами установлено, что за пол-
ный рабочий день можно подняться на высоту
1550 метров. Таким образом, если разделить среднее
расстояние от Земли до Луны на путь, который прошел
бы за первый день «лунный альпинист», окажется, что
для достижения Луны потребовалось бы 680 лет.
Но такой расчет был бы верен, если предположить,
что весь «переход» будет совершаться в условиях и тем-
136
пами первого дня. Между тем такое предположение не-
верно: поскольку с высотой сила тяжести уменьшается,
с каждым днем идти было бы все легче и легче и темпы
неуклонно возрастали бы, так что уже спустя одинна-
дцать лет «альпинист» мог бы оказаться у цели своего
путешествия.
Описанный мысленный эксперимент показывает, что
преодоление силы притяжения Земли не превосходит
физических возможностей человека. Разное же увели-
чение скорости подъема «альпиниста» в зависимости от
высоты приводит нас к выводу, что в астронавтике рас-
ширение радиуса действия космического корабля явля-
ется задачей все более и более легкой.
Полеты на Луну и вокруг Луны особенно облегчены
вследствие того, что Солнце оказывает почти одинако-
вое воздействие на Землю, Луну и космическую ракету,
сообщая им одинаковые скорости и ускорения. Ракета
обращается вместе со всей системой Земля — Луна во-
круг Солнца, так что путь ракеты по отношению к Зем-
ле почти не зависит от влияния поля тяготения Солнца.
Значит, космической ракете приходится, по существу,
преодолеть только силу притяжения Земли. Для этого,
как мы знаем, достаточно развить вторую космическую
скорость—11,2 километра в секунду. Но оказывается,
что при полете на Луну ракета может даже и не осво-
бождаться полностью от поля тяготения Земли, так как
на расстоянии Лупы притяжение Земли еще весьма ощу-
тимо, то есть для полета на Луну достаточно развить
скорость, несколько меньшую второй космической ско-
рости.
Допустим, что Земля и Луна неподвижны одна по
отношению к другой и что полет происходит по прямой,
соединяющей оба небесных тела при среднем их рас-
стоянии друг от друга. Космическая ракета, находящая-
ся на прямой, соединяющей центры Земли и Луны, при-
тягивается этими небесными телами в противоположных
направлениях. Простой расчет показывает, что в точке,
отстоящей от центра Земли на 346 000 километров, или,
что то же, на расстоянии 38 000 километров от центра
Луны, в так называемой нейтральной точке, силы при-
тяжения Земли и Луны равны по величине и направле-
ны в противоположные стороны.
137
Разумеется, по ту сторону нейтральной точки, пре-
обладают силы притяжения Луны. Поэтому, чтобы до-
лететь до Луны, достаточно сообщить космической pa*
кете такую скорость, которая позволила бы ей проле-
теть чуть дальше нейтральной точки между обоими
небесными телами. При среднем расстоянии Земли и
Луны для этого нужно развить скорость, равную
11 075 метрам в секунду. Миновав нейтральную точку,
ракета начнет падать на Луну под действием ее при-
тяжения.
Скорость ракеты при падении на поверхность Луны
составит 2271 метр в секунду при среднем расстоянии
Луны от Земли. Такую же скорость необходимо сооб-
щить ракете при отлете с поверхности Луны обратно на
Землю.
Расчеты показывают, что в случае полета по прямо-
линейной траектории с Земли па Луну работа, совер-
шаемая полем тяготения Луны, чрезвычайно мала по
сравнению с энергией, затраченной на преодоление поля
тяготения Земли: отношение первой ко второй состав-
ляет 0,2 процента. Аналогично, при возвращении с Луны
на Землю работа, совершаемая полем тяготения Земли,
мала по сравнению с энергией, затрачиваемой на пре-
одоление притяжения Луны, но все же она составляет
более 4 процентов последней.
Однако прямолинейный полет на Луну в отличие от
почти прямолинейных маршрутов трудно осуществим.
И расчет такой траектории представляет скорее теоре-
тический интерес, поскольку он дает возможность оце-
нить влияние поля тяготения Луны на скорость отлета
с Земли, а также влияния поля тяготения Земли при
возвращении. Изучение взаимодействий полей тяготения
Земли и Луны при полетах по другим траекториям —
задача гораздо более сложная и кропотливая. И вместе
с этим влияние притяжения Луны па скорость отлета
с Земли (и наоборот) будет еще меньше, чем в случае
приведенного примера.
При начальной скорости 11 километров в секунду
ракета может долететь до полпути между Землей и Лу-
ной. Еще один небольшой шаг — увеличение скорости
па 0,1 километра в секунду, и Лупа окажется в радиусе
досягаемости космической ракеты. Заметим, что если
138
на поверхности Земли запустить ракету со скоростью
0,1 километра в секунду, то она поднимется всего толь-
ко на высоту 0,5 километра.
Возможно, лунные ракеты будут снабжены установ-
кой, самонаводящейся на какую-нибудь определенную
точку Луны. Передаваемые с борта ракеты радиосигна-
лы позволят следить за полетом. О достижении цели мы
можем узнать, например, по вспышке светового заряда
при падении ракеты на поверхность Луны. Особенно
хорошо будет видна такая вспышка на неосвещенной
Солнцем части диска Луны. Ракета может также рас-
сыпать на достаточно большом пространстве какое-ни-
будь порошкообразное вещество, хорошо отражающее
солнечные лучи. Оставленное пятно будет казаться свет-
лым на фоне освещенной поверхности Луны, которая
отражает всего семь процентов падающего на нее сол-
нечного света (меньше, чем любая из планет).
Для того чтобы ракета «прилунилась» плавно, без
всякого удара, необходимо погасить скорость ее паде-
ния. Это можно сделать, включив задний ход ракетного
двигателя. Однако поднятые истекающими газами об-
лака пыли будут весьма затруднять посадку: ведь осе-
дание облака пыли может длиться от получаса до шести
с половиной часов.
В отличие от межпланетных полетов, требующих оп-
ределенного взаимного расположения планет, полет на
Луну может быть предпринят в любое время. Однако
траектория взлета должна быть избрана в зависимости
от точки старта.
Положение Луны относительно какой-либо точки на
поверхности Земли повторяется через каждые 24 часа
50 минут 38 секунд. Следовательно, через такие проме-
жутки времени можно будет повторять полет на Луну,
взлетая на одну и ту же траекторию с того же космо-
дрома. Точно так же во вращающуюся в тире цель мож-
но стрелять после каждого ее полного оборота, не пере-
мещая ствола ружья.
Луна движется вокруг Земли по эллипсу, а не по
окружности. Поэтому опа то приближается к нам, то
удаляется. Но несмотря па то, что расстояние от Земли
до Луны колеблется в шачительных пределах (до
10 процентов), минимальная скорость отлета с Земли в
связи с этим меняется лишь на 0,1 процента.
В отличие от путешествия на планеты полет на Луну
будет длиться недолго: при самой малой стартовой ско-
рости всего несколько суток. Поэтому необходимые за-
пасы продуктов и кислорода для дыхания могут быть
сравнительно небольшими.
3.	ВОКРУГ ЛУНЫ
Прежде чем отправиться в полет на Луну с посад-
кой на ее поверхность, автоматически управляемые ра-
кеты, а затем ракеты с астронавтами, несомненно, со-
вершат облет вокруг Луны. Для таких рейсов потребу-
ются ракеты несравненно меньших размеров и более
простые по конструкции, чем для полета с посадкой.
С помощью вмонтированных в ракету специальной
аппаратуры, телевизоров и других приборов с Земли
можно будет вести постоянные наблюдения Луны и ок-
ружающего ее пространства. Связь с Землей будет пре-
рвана только в течение непродолжительного времени,
когда между Землей и ракетой будет находиться сама
Луна. Заснятые за это время кадры и результаты раз-
личных измерений впоследствии могут быть переданы
на Землю. Эти данные нужны не только для научных
целей. Предварительное изучение топографии Луны и
составление точной карты ее поверхности перед спуском
совершенно необходимы хотя бы для выбора посадоч-
ной площадки для будущих астронавтов.
Полет вокруг Луны можно осуществить по эллипти-
ческой или почти эллиптической траектории. Получив
разгон при взлете с предельно точно выдержанными
скоростью и направлением полета, ракета, оснащенная
аппаратурой для корректирования траектории, может
обогнуть Луну и, не спускаясь на ее поверхность, ав-
томатически вернуться па Землю. Кроме того, ракету,
совершающую облет Луны, можно запустить и с искус-
ственного спутника. Для этого потребуется меньшая
стартовая скорость.
Как показывает расчет, при скорости истечения га-
зов в 4 километра в секунду ракета весом, например,
10 тонн, отправляющаяся с искусственного спутника в
полет вокруг Луны, должна унести всего 12 тонн топ-
лива. При отлете же с поверхности Земли ей понадоби-
лось бы 150 тонн топлива. Если принять скорость исте-
140
чения газов равной 2,5 километра в секунду, то ракете
понадобилось бы в первом случае 20 тонн, а во втором
случае — 840 тонн топлива. При этом не учитывается то
количество топлива, которое необходимо для преодоле-
ния сопротивления воздуха, и допускается, что ракета
разгоняется мгновенно до нужной скорости.
Из приведенных характеристик вытекает, что если
при старте с Земли необходимы составные ракеты, то
с искусственного спутника можно взлететь на простой
ракете.
Забросить ракету по ту сторону Лупы — задача, труд-
ная не столько с точки зрения энергетической, столько
с точки зрения управления, «дозировки» работы ракет-
ного двигателя, уточнения скорости ракеты и ее направ-
ления. Например, в случае неуправляемых ракет доста-
точно при взлете с Земли развить скорость, на одну де-
сятую процента меньше расчетной, чтобы радиус дося-
гаемости ракеты уменьшился более чем на четыре тыся-
чи километров, что превышает диаметр Луны. Это оз-
начает, что если запланированная высота облета Луны
равнялась трем тысячам километров (или меньше), то
ракета разобьется о поверхность Луны. Поэтому для
того, чтобы избежать аварии, придется корректировать
траекторию перелета Земля — Луна или Земля —
Луна — Земля на всем ее протяжении.
Длительность перелетов Земля — Луна — Земля по
эллипсам, проходящим через перигей и апогей Луны,
будет составлять соответственно 9 дней 5 часов 4 мину-
ты и 10 дней 19 часов 49 минут.
Как же будет происходить облет Луны и как будут
меняться ее фазы для наблюдателей с борта космиче-
ского корабля?
Предположим, корабль взлетит с Земли за пять дней
до новолуния, то есть когда серп Луны немногим мень-
ше четверти ее диска. По мере приближения корабля
к Луне диаметр ее диска будет все время увеличивать^
ся, а освещенный Солнцем серп — постепенно убывать.
Корабль обгонит Луну, подлетев к ее полушарию, неви-
димому с Земли. Луна очень быстро растет на глазах
у путешественников и скоро становится видна половина
ее диска. Наблюдаемая с борта корабля Луна находит-
ся в первой четверти, а для земных наблюдателей
141
только еще наступает новолуние: тонкий серп Луны еле
различим.
Луна продолжает быстро прибывать, и ее диск не-
прерывно увеличивается. Все крупнее становятся детали
ее поверхности. Наконец, все огромное «тыльное» полу-
шарие Луны предстает перед взором астронавтов.
При прохождении вблизи Лупы необходимо правиль-
ное маневрирование небольшим корректирующим ракет-
ным двигателем. В противном случае кораблю угрожает
опасность быть «захваченным в плен» силой притяже-
ния Луны, вследствие чего он может разбиться о ее
поверхность.
Описанные траектории представляют собой в основ-
ном эллипсы, один из фокусов которых расположен
в центре Земли. В этом случае скорость ракеты при
взлете все больше нарастает при ее наклонном, а затем
горизонтальном движении.
Согласно другому варианту ракета взлетает верти-
кально, огибает Луну и возвращается на Землю по сим-
метрической кривой, не имеющей пока названия. На
первый взгляд может показаться, что этот вариант
предпочтительнее первого, так как ракета направляется
на Луну почти по прямой. Но на самом деле это
не так.
При вертикальном старте сила притяжения Земли в
значительно большей степени тормозит ракету, чем в слу-
чае горизонтального или наклонного взлета. К тому же
при вертикальном спуске слой атмосферы, который
должна пересечь ракета, окажется недостаточно толст,
что не позволяет тормозить аппарат постепенно и предо-
хранить, таким образом, астронавтов от чрезмерной пе-
регрузки, а аппарат от перегрева. В первом варианте
аппарат погружается в атмосферу параллельно поверх-
ности Земли. А в таких условиях, как мы видели, он
может планировать в течение продолжительного време-
ни до тех пор, пока его скорость не упадет почти до
нуля и не станет возможной безопасная посадка.
Описанные перелеты не представляют на первый
взгляд ничего особенного, но они все же кроют в себе
характерные черты космического полета в отличие от
земного. Так, например, легче совершить воздушный
рейс Москва—Владивосток — Москва с остановкой на
владивостокском аэродроме, чем, вылетев из Москвы,
142
описать круг над Владивостоком и, не приземлившись,
вернуться обратно в Москву. В космических полетах
дело обстоит иначе. Легче облететь Луну и, не спустив-
шись на ее поверхность, вернуться на Землю, чем сде-
лать остановку на Луне. Объясняется это следующими
причинами. Двигатель самолета работает в течение все-
го полета, и самолет, опустившись во Владивостоке, мо-
жет запастись горючим и вернуться в Москву. Космиче-
ская же ракета, в частности лунная, не требует для
возвращения никаких затрат топлива. Обогнув Луну,
она падает обратно на Землю. И наоборот, для посад-
ки на Луне ракете потребовалась бы заправка огром-
ным количеством топлива для торможения при спуске
и разгона при взлете.
Искусственные спутники Луны. Мы уже
свыклись с мыслью об искусственных спутниках Земли,
которые, можно сказать, прочно вошли в нашу жизнь.
Но ведь не только Земля может иметь своих спутников:
со временем будут, несомненно, созданы искусственные
спутники других планет. Вероятно, в будущем первой
получит такой «подарок» от Земли Луна.
Искусственные спутники Луны могут быть использо-
ваны для более продолжительных исследований поверх-
ности и крайне разреженной атмосферы Луны. Движе-
ние таких спутников, обращающихся на высотах до не-
скольких сот километров над ее поверхностью, будет
почти в пять раз более медленным, чем спутников Зем-
ли, летящих на такой же высоте над поверхностью Зем-
ли (вследствие малых размеров Луны и небольшой ее
массы). Это создаст благоприятные условия для наблю-
дения поверхности Луны с «птичьего полета». С помо-
щью сильных оптических установок можно будет наблю-
дать мельчайшие детали. Одновременно будут изучать-
ся магнитное поле Луны, ее радиоактивность и другие
характеристики окололунного пространства.
Для исследования Луны очень удобными были бы
спутники, орбита которых проходила бы через лунные
полюсы. И вот почему. В этом случае, когда спутник за-
вершит полный круг по своей орбите, то он не очутится
уже над той же точкой поверхности Луны. Ведь Луна,
хотя и весьма медленно, вращается вокруг своей оси.
Поэтому, если спутник будет облегать лунные полюсы,
то мало-помалу с его борта можно будет обозреть
143
и сфотографировать всю поверхность Луны. Для этого
понадобится менее одного месяца: за 27 суток 8 ча-
сов — продолжительность лунного месяца — спутники,
летящие на высоте от двухсот до десяти километров над
Луной, совершат от 308 до 363 оборотов вокруг нее, а
сама Луна — один оборот относительно звезд. Таким
образом, в течение этого промежутка времени вся по-
верхность Луны, освещенная солнечными лучами, пред-
станет перед глазами наблюдателей.
Но и то полушарие Луны, которое освещается отра-
женными Землей солнечными лучами (так называемый
пепельный свет), будет отлично видно с борта ракеты,
так как этот свет (с зеленовато-серым оттенком) для
спутника Луны будет в десять раз ярче лунного света
на Земле в период полнолуния. Если использовать и это
освещение, то окажется возможным засиять всю поверх
ность Луны в течение только двух недель.
Чтобы еще ускорить обозрение всей поверхности Луны,
не нужно будет пассивно выжидать, пока Луна сделает
полуоборот (или полный оборот) вокруг своей оси. Со-
вершив одно обращение вокруг Луны с включенным
двигателем и обозрев полосу определенной ширины,
можно будет в момент перелета над полюсами включить
двигатель, чтобы повернуть плоскость орбиты спутника
вокруг оси Луны на определенный угол по отношению
к звездам. Таким образом, при последующем обращении
спутника вокруг Луны по новой орбите видны будут со-
вершенно новые территории. Применяя этот метод вме-
сто пассивного двухнедельного выжидания, удастся обо-
зреть всю поверхность Луны с высоты 10 километров за
1 сутки 3 часа 20 минут, а с высоты 200 километров —
почти за восемь с половиной часов.
Подлетевшим с Земли ракетам вряд ли удастся без
риска врезаться в поверхность Луны сразу же прибли-
зиться к ней на расстояние ближе двухсот километров.
На такой высоте и можно было бы превратить ракету
в искусственный спутник. Для этого нужно путем тормо-
жения ракетными двигателями придать ей такую гори-
зонтальную скорость, при которой падение спутника
будет уравновешиваться движением вперед по инерции.
Величина этой скорости—1590 метров в секунду, что
примерно в пять раз меньше, чем орбитальная скорость
спутника у поверхности Земли.
144
За 2 часа 7 минут 38 секунд (свои сутки) такой спут-
ник Луны пролетит по кругу 12 177 километров и воз-
вратится к исходной точке. За этот период обращения
вокруг Луны он может на некоторое время попасть в ее
тень, и тогда на нем настанет ночь, которая, как и в слу-
чае искусственного спутника Земли, будет всегда короче
местного дня. «Сутки» на спутнике, находящемся на вы-
соте 122 километров над Луной, будут длиться ровно
2 часа. Увеличение высоты на каждые 10 километров по-
влечет за собой удлинение «суток» примерно на 1 минуту,
а уменьшение высоты — такое же укорочение суток.
Из-за крайней разреженности предполагаемой газо-
вой оболочки Луны контуры кратеров, хребтов и морей
будут резкими как с далекого, так и близкого расстоя-
ния, на горизонте и под «ногами» наблюдающих. Кино-
камеры зафиксируют местный колорит лунного пейза-
жа: красноватые и зеленоватые оттенки низменностей с
желтыми и коричневыми пятнами, вершины горных хреб-
тов и многие, многие пока не известные подробности.
Если потребуется изучить с близкого расстояния
какую-либо деталь поверхности Лупы, то ценой неболь-
шого расхода топлива искусственный спутник сможет
снизиться и перейти на эллиптическую орбиту с невысоко
расположенным периастром*), а затем вернуться на
прежнюю круговую орбиту.
Горные вершины на Луне возвышаются до высоты
около 9 километров. Это значит, что опускать спутник
ниже 10 км уже опасно.
* *
*
Представим себе, что для обследования Луны с меж-
планетной станции отправляется корабль, конструк-
ция которого была описана ранее (см. рис. 29, I на
стр. 112—113).
Во время полета по инерции скорость космического
корабля меняется. Он подобно подброшенному камню
постепенно замедляет ход. Спустя пять суток корабль
подлетает к Луне и, попав в сферу ее притяжения, вновь
начинает набирать скорость.
*) Периастром мы называем точку орбиты, наиболее близкую
к светилу, около которого обращается рассматриваемое тело.
145
Для превращения корабля в искусственный спутник
Луны приходится частично затормозить его скорость до
местной круговой скорости.
Корабль может обращаться вокруг Луны сколь
угодно долго без расхода топлива (рис. 29, III).
Перед возвращением на Землю включаются двига-
тели, скорость корабля увеличивается и корабль отде-
ляется от круговой орбиты, по которой продолжают кру-
жить отцепленные баки (рис. 29, IV). В таких баках
можно установить автоматические приборы, которые бу-
дут систематически передавать по радио на Землю ре-
зультаты различных измерений. Спуск корабля произво-
дится так, как это описывалось выше (рис. 29, V). По-
садка космического планера совершается при полностью
выдвинутых крыльях (рис. 29, VI).
Орбита 1ьные корабли «Земля— Луна».
Существуют и другие способы полета на Луну. Ведь не
все искусственные спутники будут обращаться вокруг
Земли в непосредственной близости от нее. Можно
будет создать такие искусственные спутники или так
называемые орбитальные корабли, которые будут обра-
щаться по вытянутым эллиптическим орбитам и совер-
шать регулярные рейсы в глубь вселенной, проходя
периодически вблизи Земли. Эти своего рода «космиче-
ские маршрутные такси» будут служить транзитным
средством сообщения, например, между нашей планетой
и Луной. Долетев на небольшой ракете до такого ко-
рабля, астронавты пересядут на него и последуют даль-
ше. Затем, приблизившись к Луне, путешественники
снова перейдут в небольшую ракету, чтобы высадиться
на лунную поверхность.
Орбиту такого корабля можно рассчитать так, чтобы
он пролетал над невидимым с Земли полушарием Луны.
Траекторию можно запроектировать с таким расчетом,
чтобы искусственный спутник пересек орбиту Луны
на желаемом расстоянии от ее поверхности. Таким об-
разом, наблюдатели смогут обследовать широкий пояс
скрытого от наших глаз полушария Луны с близкого
расстояния (рис. 30).
Если этот орбитальный корабль в своем перигее бу-
дет пролетать на высоте 200 километров над экватором,
то его полет до Луны продлится всего 3 суток 3 часа
20 минут. После пересечения лунной орбиты корабль уда-
Н6
лится от Луны еще на 93 332 километра, а затем начнет
возвращаться к Земле и спустя 7 суток 9 часов 11 минут
вновь пересечет орбиту Луны на расстоянии 13°21' от пер-
вой точки пересечения. Затем орбитальный корабль
вернется к Земле, сделает один оборот «вхолостую», не
встретив Луны, и через 27 суток 7 часов 43 минуты после
взлета весь цикл повторится с той только разницей, что
теперь для наблюдателей с борта корабля фаза Луны
будет иной. На таком корабле астронавты в течение года
тринадцать (а иногда четырнадцать) раз подлетят к Луне,
W+314 км
Рис. 30. Эта траектория орбитального корабля позволяет наблю-
дать широкий пояс скрытого от нас полушария Луны. Иссле-
дователи б}'дут встречаться с Луной через каждый сидери-
ческий месяц.
которая каждый раз будет находиться в измененной
фазе. Каждые две недели астронавты смогут «сходить»
с орбитального корабля на Землю. В то же время будут
доставляться с Земли па корабль различные грузы,
в частности продовольствие.
Однако такой орбитальный корабль имеет один не-
достаток: он слишком удаляется от Лупы и проходит
мимо нее с очень большой скоростью. С этой точки зре-
ния предпочтительнее орбитальный корабль, движущий-
ся по другой орбите. Он будет пролетать на высоте всего
3600 километров над Луной во время ее прохождения
через наиболее отдаленную от Земли точку своей орбиты
(рис. 31), Но такой орбитальный корабль имеет другой
недостаток: он пролетает вблизи Луны лишь один раз
в два месяца, правда, огибая за это же время Землю
пять раз.
Для обследования видимого с Земли полушария
Луны со сравнительно небольшой высоты можно будет
147
запустить орбитальный корабль, совершающий три обо-
рота вокруг Земли в месяц и подлетающий к Луне на
более близкое расстояние, чем предыдущие.
Траектории лунных орбитальных кораблей изобра-
жены на рис. 30 и 31. Но так они будут выглядеть, когда
корабль будет.пролета гь «вхолостую», не встретив на
своем пути Луну. При приближении к апогею его ско-
рость будет постепенно падать, уменьшаясь в апогее
до 150—200 метров в секунду. Пройдя апогей, корабль
Рис. 31. По такой траектории орбитальный корабль будет
проходить вблизи Луны, на расстоянии 3600 километров. Но это
будет происходить только один раз в два сидерических месяца;
за это же время корабль пройдет вблизи Земли пять раз.
снова начнет набирать скорость. Когда же после одного
или нескольких «холостых» оборотов орбитальный ко-
рабль попадет в сферу притяжения Луны, то при под-
ходе к апогею его скорость не будет уменьшаться, а,
наоборот, вследствие притяжения Луны начнет увеличи-
ваться. После прохождения через апогей, когда корабль
опять начнет приближаться к Земле, поле тяготения
Луны будет тормозить его движение и только па боль-
шом расстоянии от Луны, наконец, даст себя чувствовать
притяжение Земли, ускоряющее движение спутника.
Естественно, что при этом эллиптическая форма траек-
тории корабля значительно исказится.
На движение орбитального корабля, как и на дви-
жение спутника, несколько влияет также сжатие Земли,
вследствие чего перемещаются перигей и апогей орбиты
и изменяется ориентация ее плоскости. Некоторое влия-
ние оказывают также так называемые неравенства лун-
ного движения (отклонение от законов Кеплера).
В результате всех этих причин орбитальный корабль,
148
который в течение ряда месяцев пролетал мимо Луны
даже на большом расстоянии от нее, мог бы через неко-
торый промежуток времени даже столкнуться с ней. По-
этому орбитальные корабли будут снаряжаться неболь-
шими ракетными двигателями, с помощью которых
можно будет постоянно корректировать их траектории.
4.	ПОЛЕТ С ПОСАДКОЙ НА ЛУНЕ
Полет на Луну при среднем ее удалении по полу-
эллиптической траектории, со стартовой скоростью
11 098 метров в секунду продлился бы 5 суток 5 минут.
Очевидно, возможны также ускоренные полеты на
Луну и обратно. Чтобы пересечь Атлантический океан
на обычном пассажирском судне требуется 5 суток. Если
увеличить скорость судна на 0,81 процента, то поездка
продлится 4 суток 23 часа.
Полет с Земли на Луну по полуэллиптической траек-
тории должен длиться примерно столько же, сколько
упомянутая здесь трансатлантическая поездка. На пер-
вый взгляд может показаться, что если при полете
на Луну при среднем ее удалении по эллиптической
траектории минимальную стартовую скорость (11 098 мет-
ров в секунду) увеличить всего на 0,81 процента, то
продолжительность перелета также сократится лишь не-
значительно. Но это не так: в данном случае перелет
будет происходить уже по параболической траектории и
продлится всего 2 суток 2 часа 39 минут, то есть время
полета сократится почти па 58 процентов Это объяс-
няется тем, что скорость раком в момент пересечения
ею лунной орбиты возрасте! примерно па 700 процен-
тов (с 0,18 до 1,44 километра в секунду).
Незначительное увеличение скороеiи разгона раке-
ты — сравнительно легкая задача, а сокращение длитель-
ности перелета является большим и несомненным пре-
имуществом. Но все же полет по параболической (и тем
более, гиперболической) траектории имеет ряд недостат-
ков. Как уже говорилось, при большей скорости отлета
увеличивается также скорость встречи с Луной, а ведь
эту скорость придется погасить при посадке. Вдобавок,
если при перелете по полуэллипсу направления движения
корабля и Луны были параллельны, то теперь они будут
почти перпендикулярны, что осложняет навигацию. Если,,
149
наконец, почему-либо двигатель окажется в неисправ-
ности или иссякнут запасы топлива, тогда нельзя будет
вернуться на Землю. При движении же по эллиптической
орбите корабль, спустя некоторое время, автоматически
возвращается на Землю.
Увеличив минимальную эллиптическую скорость от-
лета на 8 процентов, мы почти в шесть раз сократим дли-
тельность перелета. А если начальную скорость корабля
удастся довести до 15 километров в секунду, то можно
будет достичь Луны за 10 с небольшим часов, то есть
посетить естественный спутник нашей планеты и вер-
нуться на Землю в течение одних суток. Траектории по-
лета в этих случаях будут представлять собой дуги ги-
пербол.
Как видно, малейшее отклонение в заданной скорости
ракеты в момент выключения двигателя значительно из-
менило бы продолжительность полета. Но если бы даже
расчетная скорость и была выдержана с предельной точ-
ностью, но высота, на которой эта скорость была достиг-
нута, оказалась бы несколько иной, то и тогда значи-
тельно изменилась бы длительность перелета.
Нельзя надеяться, что Луна приветливо встретит
пришельцев с Земли, и потребуются большие усилия
астронавтов, чтобы создать на ее поверхности условия
для проведения регулярных исследований.
Проведя необходимые исследования, временные оби-
татели Луны начнут подготовку к возвращению на
Землю.
Чтобы освободиться от притяжения Луны, придется
затратить в двадцать раз меньше энергии, чем для пре-
одоления притяжения Земли. Следовательно, скорость
взлета, необходимая для возвращения на Землю, зна-
чительно (примерно в четыре раза) меньше той скоро-
сти, которая требуется для полета с Земли на Луну.
Современные жидкостные ракеты (не составные) способ-
ны развить гораздо большую скорость.
5.	ПЕРВЫЕ ЗАПУСКИ РАКЕТ В СТОРОНУ ЛУНЫ
И октября 1958 года, в И часов 42 минуты по мо-
сковскому времени, с мыса Канаверал во Флориде
(США) в сторону Луны была запущена четырехступен-
чатая ракета «Пионер I»,
150
Вся ракета имела 26,9 метра высоты при стартовом
весе 52,2 тонны. Из них около 50 тонн приходилось на
первую ступень, 2 тонны на вторую и 180 килограммов
на третью. Полезный груз ракеты весил 38,5 килограм-
ма и представлял собой четвертую ступень ракеты, ра-
ботающую на твердом топливе. Эта ступень была снаб-
жена телевизионной камерой и приборами. Она должна
была вступить в действие лишь после достижения раке-
той сферы притяжения Луны и затормозить скорость
движения ракеты.
После выгорания трех ступеней ракета поднялась
на высоту 127 600 километров, покрыв одну треть рас-
стояния между Землей и Луной.
Когда «Пионер I» находился в апогее на упомянутой
высоте, были предприняты попытки превратить его в ис-
кусственный спутник Земли с очень вытянутой эллипти-
ческой орбитой. Для этого достаточно было сообщить
ракете горизонтальную скорость около одного километ-
ра в секунду. Однако предусмотренная для этой цели
четвертая ступень ракеты не выполнила поданную с Зем-
ли команду. (Не удалось также привести в действие эту
ступень для частичного погашения скорости при па-
дении.) 13 октября, в 6 часов 46 минут по московскому
времени, ракета «Пионер I» вошла в плотные слои ат-
мосферы над Тихим океаном на расстоянии около трех
тысяч километров от берегов ближайшего материка —
Южной Америки и погибла.
В течение 43 часов, с момента запуска до момента
падения па Землю, с бор га «Пионера I» принимались
радиосигналы.
Легко рассчитать, что если бы при взлете «Пионер!»
развил скорость всего на 2,5 процента больше, го он мог
бы достигнуть Луны.
6 декабря 1958 года с того же ракетодрома в сто-
рону Луны была запущена четырехступенчатая ракета
«Пионер III». Ракета поднялась на высоту 107246 кило-
метров, также не достигнув цели.
Второго января 1959 года, в 8 часов вечера по мо-
сковскому времени, с территории Советского Союза в
сторону Луны была запущена первая космическая со-
ставная ракета. После короткого периода взлета, кото-
рый описывался выше, ракета перешла на гиперболи-
ческую траекторию с фокусом в центре Земли, Радио-
151
локационные станции передали в вычислительный
центр координаты ракеты в момент выключения дви-
гателя, ее скорость и направление последней. В это вре-
мя судьба космической ракеты была уже предопреде-
лена: мгновенно вычислительный центр сделал точный
прогноз местонахождения ракеты на любом участке ее
траектории протяженностью в десятки тысяч километ-
ров.
Ракета летела более или менее перпендикулярно
солнечным лучам, не удаляясь от Солнца и не прибли-
Рис. 32.Траектория сближения советской космической ракеты с Луной.
жаясь к нему. Таким образом, Солнце не возмущало ее
траектории. Что касается Луны, то ее притяжение вбли-
зи Земли было исключительно слабо. Сопротивление
среды тоже отсутствовало. Вот факторы, которые об-
легчали прогнозирование трассы ракеты на первом
участке траектории, где ее скорость относительно Земли
была самой большой. На основании данных наблюда-
тельных станций этот прогноз все время уточнялся.
3 января 1959 года, в 3 часа по московскому вре-
мени, ракета находилась уже на расстоянии ста тысяч
километров от Земли (рис. 32).
По указаниям координационно-вычислительного
центра астрографы с особыми светофильтрами и элект-
152
ронно-телескопические камеры были направлены на
определенную точку небосвода между тремя самыми
яркими звездами созвездий Девы, Весов и Волопаса.
В 3 часа 56 минут, когда ракета находилась на расстоя-
нии 113 тысяч километров от Земли, из многих точек
Советского Союза была дана «очередь» телескопиче-
ских камер.
Полученные фотоснимки образованной в это время
искусственной кометы (см. стр. 161) засвидетельствова-
ли прохождение ракеты через этот контрольный пункт,
подтверждая тем самым данные о координатах ракеты,
полученные радионаблюдениями.
Приблизившись к сфере тяготения Луны, ракета под
влиянием притяжения естественного спутника Земли все
более отклонялась от гиперболической траектории, а ее
скорость — от скорости, свойственной движению по этой
траектории. Но все же сила притяжения Луны оказа-
лась слишком слабой, чтобы захватить ракету. 4 янва-
ря 1959 года, в 5 часов 59 минут, когда ракета находи-
лась на расстоянии 370 тысяч километров от Земли,
произошло наибольшее ее сближение с Луной, от по-
верхности которой ее отделяло 5—6 тысяч километров.
Затем ракета удалилась в межпланетное пространство.
6 А. Штернфельд
VII. МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПОЛЕТЫ
1.	ПЕРВЫЕ ПОЛЕТЫ В МЕЖПЛАНЕТНОЕ ПРОСТРАНСТВО
Первая искусственная планета. Как изве-
стно, головная ступень первой советской космиче-
ской ракеты, запущенной в сторону Луны, вышла на
орбиту вокруг Солнца, превратившись в искусственную
планету. Таким образом, 2 января 1959 года было по-
ложено начало эры межпланетных полетов.
Вес искусственной планеты составлял 1472 килограм-
ма. Такой вес имела последняя ступень ракеты с по-
лезным грузом до заправки ее топливом на поверхно-
сти Земли.
Однако в виде цельной головной ступени искусствен-
ная планета просуществовала недолго: вскоре из этой
ступени был автоматически выброшен контейнер с на-
учной и измерительной аппаратурой и с источниками
питания, общим весом 361,3 килограмма. Естественно,
по сходным орбитам обращаются вокруг Солнца все
части сооружения, образовавшие первоначально «боль-
шую» искусственную планету.
Отделение контейнера, внутри которого при работе
приборов выделялось большое количество тепла, от
последней ступени ракеты позволило улучшить темпе-
ратурный режим в приборном контейнере. Этим обеспечи-
вался также нормальный режим работы антенн, кото-
рые до отделения были прижаты друг к другу, и, нако-
нец, устранялись влияния металлической конструкции
ракеты на показания магнитометров.
Чтобы преодолеть силу притяжения Земли и выйти
на самостоятельную планетную орбиту, космическая
ракета должна была развить скорость больше парабо-
лической. С удалением от Земли' скорость выгоревшей
154
ракеты, как и любого подброшенного тела, естественно,
уменьшалась. Вместе с тем вторая космическая (пара-
болическая) скорость также уменьшается по мере уда-
ления от центра Земли. Что же касается разницы меж-
ду этими двумя скоростями, то она постоянно возра-
стала. Например, на расстоянии ста тысяч километров,
когда скорость ракеты упала до 3,5 километра в секун-
ду, а местная параболическая скорость была равна
всего 2,8 километра в секунду, эта разница составляла
уже 0,7 километра в секунду. Максимальной величи-
ны— около, двух километров в секунду — достигла эта
разница при выходе космической ракеты из сферы при-
тяжения Земли.
Итак, несмотря на то, что абсолютная скорость ра-
кеты убывала по мере ее удаления от Земли, разрыв
между скоростью ракеты и местной параболической
скоростью возрастал.
Поскольку ракета получила разгон, превышающий
параболическую скорость, она взвилась на дуге ги-
перболы по отношению к центру Земли (см. рис. 5 на
стр. 19).
На рис. 33 изображено перемещение проекции раке-
ты по поверхности Земли с течением времени. Как
видно, сначала ракета, движущаяся на восток, опере-
жала Землю, оставляя за собой азиатский материк. Но
затем ее скорость начала резко уменьшаться, и одно-
временно подъем ракеты стал более крутым. Вслед-
ствие этого для воображаемого наблюдателя в центре
Земли поверхность нашей планеты начала передвигать-
ся на восток с гораздо большей скоростью, чем ракета.
Этим и объясняется поворот проекции трассы космиче-
ской ракеты на поверхности Земли.
Заметим, что кривую на рис. 33 можно также рас-
сматривать как след перемещения такой точки на по-
верхности Земли, из которой планета была бы последо-
вательно видна в зените, если бы опа была достаточ-
но яркой.
Движение ракеты среди созвездий па небесной сфе-
ре изображено на рис. 34. Движение ракеты на небо-
своде было очень неравномерным — быстрое вначале и
очень медленное к концу периода ее радионаблюдения
На расстоянии от Земли порядка 1 миллиона кило-
метров и более влияние притяжения Земли на ракету
6*
155
Рис. 33. Схема прохождения над земной поверхностью советской кос-
мической ракеты. 1— 3 часа 3 января, 100 тысяч километров от Земли;
2 — образование искусственной кометы; 3—6 часов, 137 тысяч кило-
метров; 4—13 часов, 209 тысяч километров; 5—19 часов, 265 тысяч
километров; 6 — 21 час, 284 тысячи километров; 7—5 часов 59 минут
4 января, 370 тысяч километров; момент наибольшего сближения с Лу-
ной; 8— 12 часов, 422 тысячи километров; 9— 22 часа, 510 тысяч кило-
метров; 10 — 10 часов 5 января, 597 тысяч километров.
Рис. 34. Путь советской космической ракеты и Луны на карте
звездного неба.
156
настолько Ослабевает, что единственной силой, влияю*
щей на движение ракеты, можно считать силу тяготе-
ния Солнца. Под действием этой силы гиперболическая
дуга с фокусом в центре Земли, по которой двигалась
первоначально ракета, искривилась, и ракета начала
следовать по эллипсу с фокусом в центре Солнца. При-
мерно 7—8 января 1959 года советская космическая
ракета вышла на свою самостоятельную эллиптическую
Рис. 35. Орбита первой искусственной планеты. Положения
планет указаны для момента максимального сближения
ракеты с Лупой.
орбиту вокруг Солнца, стала его спутником, превра-
тившись в первую в мире искусственную планету сол-
нечной системы.
Искусственная планета обращается по орбите с боль-
шой полуосью, равной 1,149 астрономической единицы
(рис. 35), что примерно на 15 процентов больше полу-
оси земной орбиты и составляет 171,8 миллиона кило-
метров. В перигелии искусственная планета проходит
на расстоянии 0.979 астрономической единицы, а в афе-
лии— на расстоянии 1,319 астрономической единицы от
Солнца (146,4 и 197,2 миллиона километров). Орбита
новой планеты представляет собой более сплюснутый
7 А, Штерифсльд
157
эллипс, чем орбита Земли и других планет, кроме Плу-
тона и Меркурия.
Малая ось эллиптической орбиты искусственной
планеты на 3,78 миллиона километров меньше ее боль-
шой оси. Эта разница, равная десятикратному расстоя-
нию Земля — Луна, составляет все же не более 1,1 про-
цента поперечника орбиты искусственной планеты. По-
этому орбита последней может быть принята за окруж-
ность без значительной погрешности. Однако Солнце
смещено относительно центра этой окружности на
25,4 миллиона километров. Вследствие этого орбита
искусственной планеты подходит к орбите Марса на
расстояние порядка 15 миллионов километров, то есть
примерно в четыре раза ближе, чем орбита Земли.
Новая планета движется вокруг Солнца примерно
в той же плоскости, что и Земля (точнее, эти плоско-
сти пересекаются под углом всего в одни градус).
Период обращения планеты вокруг Солнца состав-
ляет 450 земных суток — местный год на планете. В те-
чение этого времени искусственная планета покрывает
в среднем за каждую секунду 27,75 километра. Таким
образом, ее орбитальная скорость на 6,8 процента
меньше орбитальной скорости Земли (29,77 километра
в секунду). Однако орбитальная скорость планеты не
постоянна. В перигелии планета движется с наиболь-
шей скоростью 32,2 километра в секунду. Затем ее ско-
рость постепенно уменьшается и в афелии падает до
наименьшей величины в 23,9 километра в секунду. На
полпути между перигелием и афелием ее фактическая
скорость равна средней орбитальной скорости (27,75 ки-
лометра в секунду).
В периоды прохождения новой планеты через пе-
ригелий интенсивность солнечной радиации на ее борту
будет самой большой, а во время пребывания ее в афе-
лии— наименьшей. Эти периоды условно можно принять
за середину лета и середину зимы.
Представим себе, чю межпланетные туристы посе-
тили самую младшую сестру Земли. Как им предста-
вится Солнце с ее борта?
Летом, в перигелии, размеры Солнца кажутся та-
кими же, как и на Земле. Но затем диск Солнца посто-
янно уменьшается и в середине местной зимы, в афелии,
его поперечник кажется в 1,35 раза меньше.
158
Встретится ли новая планета в бесконечном стран-
ствии по вселенной со своей матерью Землей? Это про-
изойдет, но не так скоро.
Основываясь на упомянутом периоде обращения ис-
кусственной планеты в 450 земных суток, можно рассчи-
тать, что 8 января 1975 года, совершив 13 полных обра-
щений вокруг Солнца, планета вернется к месту стар-
та. Однако она не встретит здесь Земли, которая про-
ходила мимо этой точки шестью днями раньше. За это
время Земля удалилась на сравнительно небольшое
(в астрономических масштабах) расстояние — пример-
но на 15 миллионов километров. После 56 и 69 полных
обращений искусственной планеты (31 декабря 2027 го-
да и 5 января 2044 года) Земля подойдет на вдвое
меньшее расстояние. Но если пренебречь влиянием не-
значительных возмущений Луны и планет, межпланет-
ная ракета вернется более или менее точно к месту
старта на Земле в начале января 2113 года.
Указанные здесь сближения планеты с Землей рас-
считаны для случаев, когда искусственная планета воз-
вращается к месту старта, совершив полное число обра-
щений. Однако наибольшее сближение может произойти
и в других точках планетных орбит*).
Для наблюдения за полетом космической ракеты,
измерения параметров ее орбиты и приема результатов
измерений был использован большой комплекс измери-
тельных средств, расположенных по всей территории
Советского Союза.
В состав измерительного комплекса входили: группа
автоматизированных радиолокационных устройств, пред-
назначенных для точного определения элементов на-
чального участка траектории; радиотехническая систе-
ма контроля элементов траектории ракеты на больших
удалениях от Земли.
Научная информация передавалась с борта ракеты
на частотах 19,997, 19,995 и 19,993 мегагерца. Радио-
техническая система контроля работала на частоте
*) Заметим, что параметры аналогичной орбиты искусственной
планеты и необходимые скорости для ее запуска, вычисленные ав-
тором еще в 1932 году и представленные Комитету астронавтики
в Париже в 1933 году, были опубликованы в книге «Введение в
космонавтику», 1937 (см. стр. 163, траектория № 41).
7s	159
183,6 мегагерца. Получаемые с ракеты радиосигналы
регистрировались на фотопленках и магнитных лентах.
Вся радиоинформация поступала в координационно-
вычислительный центр, в котором производились авто-
матическая обработка этих данных на электронных
счетных машинах, определение элементов траектории
ракеты и автоматическая выдача указаний измеритель-
ным базам. Время поступления радиоинформации опре-
делялось с точностью до нескольких миллисекунд.
Наблюдения полета космической ракеты были про-
ведены и оптическими средствами, благодаря тому, что
яркость ее удалось на короткое время во много раз уве-
личить. Сделали это путем создания искусственной ко-
меты. На боргу ракеты была установлена специальная
аппаратура, с помощью которой было образовано ог-
ромное облако атомарного натрия, поперечником около
100 километров Испарение натрия производилось тер-
митом, воспламенявшимся по команде малогабаритно-
го электронного командного устройства, основой кото-
рого являются кварцевые часы.
Облако атомарного натрия обладает способностью
интенсивно рассеивать солнечный свет благодаря яв-
лению так называемой резонансной флуоресценции
(вызывающему, в частности, свечение хвостов комет).
Это яркое облако было сфотографировано 3 января
1959 года, в 3 часа 56 минут 20 секунд московского
времени, когда ракета находилась на расстоянии
113 000 километров от Земли.
Правда, пары натрия не удержались вблизи выбро-
сившего их «ядра» и быстро рассеялись в межпланет-
ном пространстве. Поэтому продолжительность жизни
кометы не превзошла нескольких минут: в начале чет-
вертого часа того же дня ее свечение прекратилось.
Вспышка кометы произошла в созвездии Девы, при-
мерно в середине треугольника, образованного звезда-
ми Арктуром, Спикой и Альфой Весов (рис. 36).
Время образования кометы было выбрано с таким
расчетом, чтобы ее могло видеть возможно большее
число наблюдательных станций Советского Союза, рас-
положенных в Средней Азии, на Кавказе и в Крыму.
Комету можно было наблюдать также из районов Аф-
рики, Ближнего Востока и Индии.
160
Яркость искусственной кометы (шестая звездная ве-
личина) позволяла заметить ее простым глазом, правда,
на пределе видимости. В то же время яркость самой
космической ракеты на этом расстоянии была примерно
в 1600 раз меньше (четырнадцатая звездная величина).
Рис. 36. Положение на звездном небе нскус< тонной ко
меты, вспыхнувшей 3 января 1959 г.
Сквозь светофильтры, выделяющие спектральную
линию натрия и задерживающие посторонние излуче-
ния, исходящие от Луны и звезд (во время образо-
вания кометы Луна находилась в последней четверти),
натриевое облако легко было сфотографировать и на-
блюдать.
Фотографирование производилось с помощью специ-
ально созданной оптической аппаратуры, установлен-
ной на южных астрономических обсерваториях Совет-
161
ского Союза. Использовались также электронно-теле-
скопические камеры, более чувствительные, чем обычно.
Вторая искусственная планета. Утром
3 марта 1959 года в США была запущена в космос
первая американская искусственная планета «Пионер
IV». Космическая ракета стартовала с мыса Канаверал
(Флорида). Вскоре после выгорания всего топлива но-
совой конус, представляющий собой искусственную пла-
нету, отделился от головной ступени четырехступенчатой
составной ракеты.
Максимальная скорость удаления ракеты от Земли
вблизи ее поверхности составляла 11,07 километра в
секунду и немногим превышала местную вторую астро-
навтическую скорость. Когда ракета находилась на рас-
стоянии 116 500 километров от поверхности Земли, она
летела со скоростью 2910 метров в секунду. Легко рас-
считать, что вторая астронавтическая скорость на этой
высоте составляет 2550 метров в секунду. Таким обра-
зом, избыток скорости составляет в это время 360 мет-
ров в секунду. Когда же расстояние «Пионера IV» от
Земли увеличилось до 334 тысяч километров и его ско-
рость упала до 2100 метров в секунду, избыток скоро-
сти по сравнению с местной второй астронавтической
скоростью достиг величины 550 метров в секунду.
Спустя 41 час 14 минут с момента старта «Пионер
IV» пролетел мимо Луны на расстоянии 59 200 километ-
ров от нее. От Земли его отделяло расстояние 385 ты-
сяч километров, в то время как протяженность пройден-
ной дуги составляла 420 тысяч километров. Скорость
ракеты по отношению к Земле превышала в это время
полтора километра в секунду.
Наблюдательные станции потеряли связь с планетой
6 марта 1959 года. Радиосигналы постепенно станови-
лись все более слабыми, и, наконец, спустя 82 часа
с момента старта, на расстоянии 660 тысяч километров
от Земли искусственная планета окончательно замолкла.
Вырвавшись из поля тяготения Земли, «Пионер IV»
вышел на орбиту вокруг Солнца, став, таким образом,
второй — после советской — искусственной планетой.
Самое близкое расстояние планеты от Солнца состав-
ляет 146 790 400 километров, а самое далекое —
169 326 400 километров. Период обращения планеты во-
круг Солнца равен примерно 392 земным суткам,
162
17 марта планета проходила через свой перигелий, а
29 августа 1959 года она пройдет свой афелий.
По своему устройству ракета «Юнона II», при по-
мощи которой была запущена искусственная планета,
похожа на ракету, выведшую на орбиту первый амери-
канский искусственный спутник. Стартовый вес ее со-
ставлял 53,6 тонны, в 900 раз больше ее полезного гру-
за. Сама планета весит 5,89 килограмма.
Искусственная планета представляет собой конус
высотой 50,8 сантиметра. Ее оболочка сделана из стек-
лянной пряжи, покрытой тонким слоем золота, который
служит в качестве антенны. Для регистрации ионизи-
рующего излучения в космическом пространстве на ис-
кусственной планете имеются два счетчика заряженных
частиц величиной с папиросу.
При прохождении ракеты мимо Луны счетчиками не
было отмечено никаких колебаний, могущих возникнуть
вследствие воздействия предполагаемого особого пояса
излучений вокруг Луны; это объясняется, по-видимому,
большим расстоянием, отделявшим ракету от Луны.
Все же были зарегистрированы изменения интенсивно-
сти ионизирующей радиации на всем протяжении пути
от Земли до Луны.
Следует иметь в виду, что прежде чем приступить к
исследованию Луны (и других небесных тел), необходи-
мо будет принять меры против возможности заражения
поверхности и атмосфер этих тел радиоактивными отхо-
дами, а также земными микроорганизмами.
2.	ПОЛЕТ К МАРСУ
С точки зрения космической навигации полеты к пла-
нетам во многом отличаются от полетов на Луну.
Как известно, чтобы преодолеть земное притяжение
и отправиться в межпланетный полет, необходимо со-
общить ракете определенную начальную стартовую ско-
рость. Какую? Это во многом зависит от выбранной
траектории. Так, например, если для достижения Марса
при полете по полуэллипсу требуется развить скорость
11,6 километра в секунду, то для достижения этой же
цели при движении по симметричному полуэллипсу
с такой же затратой времени требуется уже скорость
не менее 63,5 километра в секунду.
163
В межпланетном плавании иногда огромное увели-
чение скорости отлета очень мало сокращает длитель-
ность путешествия, в другом случае, наоборот, незначи-
тельное увеличение этой скорости дает огромный выиг-
рыш во времени. Вот почему правильно разработан-
ная траектория может зачастую иметь не меньшее прак-
тическое значение, чем то или иное техническое усовер-
шенствование космической ракеты.
Среди бесчисленных межпланетных маршрутов са-
мый большой интерес представляет, пожалуй, полет на
Марс. Благодаря близости к Земле и сходству с ней в
отношении физических условий Марс привлекает к
себе исключительное внимание астрономов и других
ученых.
Путешествию на Марс со спуском на его поверх-
ность, как и полегу на Луну, будут, очевидно, предше-
ствовать разведывательные и исследовательские полеты
вокруг этой планеты. В самом деле, посадка на планету
с последующим взлетом сопряжена с огромными труд-
ностями, одна из которых состоит в том, что все топливо,
необходимое для возвращения, придется захватить с со-
бой с Земли.
Облет Марса может осуществляться с однократным
приближением к этой планете, вроде того, которое име-
ло место при прохождении первой искусственной пла-
неты мимо Луны. При этом нужно будет держаться на
таком расстоянии от его поверхности, чтобы не быть
захваченным полем тяготения этой планеты.
Ракетные зонды или корабли могут также превра-
титься на время в искусственные спутники Марса, вы-
сота полета которых, как и в случае обследования Луны,
может постепенно уменьшаться.
Подробное изучение поверхности Марса с такого вре-
менного спутника позволит наметить подходящие райо-
ны для посадки последующих экспедиций. Можно будет
также собрать ряд данных, которые нельзя получить
в земных обсерваториях и которые необходимы, прежде
чем предпринять экспедицию со спуском на Марс.
Как установлено, атмосфера Марса почти не со-
держит озона, поглощающего ультрафиолетовые лучи
Солнца. Поэтому возможно, что они проникают до са-
мой поверхности планеты, а это предъявляет особые
требования к конструкции скафандров.
164
Тщательное изучение атмосферы Марса поможет
окончательно выяснить два важных вопроса: во-первых,
имеется ли на этой планете среда, в которой человек
может существовать при применении соответствующей
аппаратуры (повышающий, например, только давление
марсианской атмосферы), и, во-вторых, является ли ат-
мосфера Марса достаточной защитой от бесчисленных
«падающих звезд», проникающих в нее, и космических
лучей, пронизывающих межпланетное пространство.
Можно будет также установить, позволит ли строе-
ние и состав атмосферы Марса использовать ее для тор-
можения при спуске космического корабля.
Полет вокруг Марса сможет совершаться по различ-
ным траекториям.
Для того чтобы космический корабль, пройдя вбли-
зи Марса, мог автоматически, то есть без включения
двигателя, вернуться на Землю, необходимо, чтобы к мо-
менту возвращения и Земля и корабль совершили це-
лое число обращений вокруг Солнца. Для получения
подобного сочетания имеется целый ряд возможных
решений, которые отличаются друг от друга продолжи-
тельностью полета, скоростью разгона корабля.
Когда мы едем в автомобиле или летим на самоле-
те, то их моторы расходуют одно и то же количество
топлива, независимо от того, трогаемся ли мы в путь
угром или вечером, днем или ночью. При межпланет-
ном полете действуют другие законы. Конструкция ра-
кеты, которая унесет нас к Марсу, во многом будет
зависеть как от времени, так и от точки взлета.
Возьмем траекторию, перелег по которой вместе с
возвращением на Землю продлится два года (рис. 37).
Предположим, наш космический корабль стартует
с искусственного спутника Земли, который обращается
на высоте в несколько сот километров, в полночь по
местному времени, когда центр Земли находится на
прямой, соединяющей спутника с Солнцем. Это — са-
мый удобный момент, так как направления движений
стартующей ракеты и спутника совпадают. Поэтому
можно, используя скорость движения спутника, старто-
вать с относительно малой скоростью 4,3 километра в се-
кунду. При отлете же непосредственно с Земли на Марс
кораблю понадобилось бы развить скорость 12,3 кило-
метра в секунду.
165
Если вес ракеты с экипажем принять равным 10 тон-
нам, то при скорости истечения газов 4 километра в се-
кунду корабль, взлетая с межпланетной станции, дол-
жен унести 19,6 тонны топлива, а при взлете с Земли —
216 тонн.
Приблизившись к Марсу на предусмотренное рас-
стояние, корабль пролетит мимо него и уйдет дальше
в межпланетное пространство. Во время полета мимо
Рис. 37. Облет Марса в два года. Сверху показан старт ракеты
с межпланетной станции.
Марса астронавты смогут благодаря вращению плане-
ты вокруг своей оси сфотографировать всю его поверх-
ность.
Спустя год с момента вылета корабль достигнет са-
мой удаленной точки своей траектории на расстоянии
2,175 астрономической единицы. Здесь его скорость бу-
дет самой малой.
Далее корабль вновь начнет со все возрастающей
скоростью приближаться к орбите Марса. Но при вто-
ричном пересечении этой орбиты он больше не встретит
на ней планеты. Замкнув эллиптическую траекторию
полета, ровно через два года корабль вернется на Зем-
лю с такой же скоростью, с какой он ее покинул.
166
В приведенном примере полета вокруг Марса ко-
рабль фактически совершает также путешествие вокруг
Солнца.
Облет Марса можно осуществить и при меньшей
стартовой скорости, но это удлинит сроки экспедиции.
Так, например, если космическому кораблю, отправ-
ляющемуся с искусственного спутника Земли, сооб-
щить скорость 3,721 километра в секунду по касатель-
ной к орбите Земли в сторону ее движения, то корабль
не только достигнет орбиты Марса, но и пересечет ее,
а затем, совершив два полных обращения по эллипсу
вокруг Солнца, встретит на своем пути Землю. Все пу-
тешествие будет длиться три года. За это время косми-
ческий корабль четыре раза пересечет орбиту Марса.
Для совершения такого же путешествия при старте
с Земли начальная скорость должна составлять при-
мерно 11,7 километра в секунду.
Очень любопытна еше одна траектория — эллипс
с большей осью, равной оси земной орбиты. В этом слу-
чае межпланетный корабль должен взлететь под значи-
тельным углом по отношению к направлению движения
Земли.
Если увеличить взлетную скорость с межпланетной
станции до 8,2 километра в секунду, то продолжитель-
ность полета вокруг Марса по этой траектории можно
сократить до одного года. Корабль, следующий по та-
кой траектории, дважды пересечет также орбиту Ве-
неры.
До сих пор мы говорили о «свободном полете», без
включения в пути двигателей, когда космический ко-
рабль, запущенный в межпланетное пространство, слов-
но бумеранг возвращается обратно к месту запуска.
Более систематическое изучение Марса с высоты
«птичьего полета» станет возможным, когда ракета,
пролетая мимо Марса, с помощью двигателя сойдет
с первоначальной траектории и на определенное время
превратится в искусственный спутник этой планеты.
Межпланетные ракеты смогут также спуститься на
спутники Марса — Фобос и Деймос, с которых будут
производиться продолжительные наблюдения за Мар-
сом. Деймос находится в 23 тысячах километров от
Марса, что в 17 раз ближе, чем расстояние от Луны до
Земли. Фобос же парит на высоте 9 тысяч километров
167
от Марса; Эти спутники очень быстро вращаются во-
круг своей планеты. Фобос завершает одно обращение
примерно в 8 часов, а Деймос — в 30 часов.
Размеры и массы этих небесных тел невелики, сила
их притяжения ничтожна. Поэтому опуститься на эти
спутники и впоследствии взлететь обратно — задача бо-
лее легкая, чем посещение самой планеты.
По данным современной астрофизики можно пред-
полагать, что на поверхности Марса человек найдет
условия, более сходные с земными, чем на других пла-
нетах. Возможно, что па Марсе существует раститель-
ность По-видимому, атмосфера Марса содержит кисло-
род и лишена вредных для человеческого организма
газов. Но она очень разрежена даже у самой поверх-
ности планеты. Поэтому космонавтам придется там
жить в герметически закрытых помещениях, где можно
регулировать давление воздуха и его температуру. Для
выхода наружу нужно будет надевать скафандры. Веро-
ятно, человек найдет на Марсе также воду. Интенсив-
ность солнечного излучения здесь в два раза меньше,
чем на Земле, вследствие чего климат Марса значи-
тельно более суров.
Какие траектории можно считать наиболее подходя-
щими для экспедиции, направляющейся на Марс с по-
садкой на его поверхность, так чтобы при спуске при-
шлось затормозить не слишком большую скорость?
Расстояние от Земли до Марса колеблется от 55
до 400 миллионов километров. Ближе всего планеты
подходят друг к другу во время великих противостоя-
ний, которые повторяются каждые 15—17 лет. Казалось
бы, выгодней всего лететь на Марс именно в это вре-
мя— по кратчайшему прямолинейному маршруту.
Однако маршрут космического корабля, как пра-
вило, не может быть прямолинейным. Как притяжение
Земли искривляет траекторию брошенного камня, так
и притяжение Солнца изгибает траекторию корабля
в межпланетном пространстве.
Конечно, при непрерывной работе ракетных двига-
телей траектория может быть выпрямлена, но это чрез-
мерно увеличило бы расход топлива. Лишь в том ис-
ключительном случае, когда полет совершается по вер-
тикали относительно Солнца (то есть вдоль солнечного
луча), сила его притяжения не искривляет прямоли-
168
нейной траекторий корабля. Но для осуществления та-
кого полета потребовалось бы непомерная затрата топ-
лива, так как корабль должен был бы погасить ту огром-
ную скорость, с которой он вместе с Землей движется во-
круг Солнца,— около 30 километров в секунду. А эта
скорость и уводит корабль в сторону от намеченного
пути, подобно тому как течение реки сносит лодку при
переправе перпендикулярно к берегу.
Допустим все же, что перелет к Марсу совершается
по кратчайшей прямой траектории при наименьшей
скорости отлета. Он продлился бы тогда 85 суток. Но
Рис. 38. Полет на Марс по полуэллиптический траектории.
для этого потребовалось бы разогнать корабль до ско-
рости 39 километров в секунду, что вызвало бы огром-
ный расход топлива.
Минимальная скорость разгона при старте с Земли
потребуется кораблю, следующему по полуэллиптиче-
ской траектории. Скорость, которую в этом случае
придется погасить при спуске на поверхность планеты,
также будет минимальной (рис. 38). Следовательно,
с точки зрения расхода топлива полуэллиптическую
траекторию можно считать самой выгодной.
169
Какую же скорость должен развить корабль, сле-
дующий на Марс по описанному полуэллипсу? Можно
сначала для освобождения корабля от притяжения
Земли сообщить ему скорость 11,2 километра в се-
кунду, а затем, когда он очутится практически вне ее
поля тяготения, еще добавочную скорость, равную трем
километрам в секунду.
Можно также сразу при взлете разогнать ракету до
такой скорости, которая направит ее по данному марш-
руту (11,6 километра в секунду). Такой путь более вы-
годен потому, что в этом случае необходимая скорость
окажется на 2,6 километра в секунду меньше, что даст
экономию топлива, а это в свою очередь облегчит соору-
жение корабля.
При спуске на Марс корабль будет обладать ско-
ростью 5,7 километра в секунду, которую и придется
затормозить работой двигателей в обратном направ-
лении.
Длина маршрута в этом случае будет равна
586 миллионам километров. Это в семь с половиной раз
больше среднего расстояния Марса от Земли во время
его противостояния. Продолжительность перелета —
259 суток.
Старт межпланетной ракеты, следующей по опре-
деленному маршруту, как говорилось, не может совер-
шиться в любой момент. Для того чтобы ракета, до-
стигнув орбиты Марса, встретила на ней планету, не-
обходимо определенное положение Марса относительно
Земли. Такое взаимное положение этих двух планет
повторяется в среднем через каждые 780 суток.
Каким же путем можно заранее определить этот
момент?
С помощью математических расчетов, которыми мы
не хотим утруждать читателей, можно установить, что
старт корабля с поверхности Земли должен произойти
за 96 суток до противостояния Марса.
Выжидание наивыгоднейшего взаимного положения
планет не является существенным неудобством при от-
лете с Земли, но зато при возвращении не исключено,
чго придется долго выжидать момента отлета.
Для возвращения с Марса на Землю по полуэллип-
тической траектории следует выжидать соответствую-
щего расположения планет в течение 454 суток. Таким
170
образом, экспедиция туда и обратно должна про-
длиться 972 суток.
Но все же, подводя итог сказанному, мы приходим
к выводу, что легче совершить полет на Марс при его
наибольшем удалении от Земли, чем тогда, когда он
подходит на самое малое от нее расстояние.
Как мы видим, полет по полуэллипсу довольно дли-
телен. А нельзя ли сократить время перелета на Марс?
Мы уже говорили о полете по кратчайшей прямой
траектории. Но такая траектория потребует значитель-
ного увеличения стартовой скорости и, следовательно,
очень больших запасов топлива на межпланетном ко-
рабле.
Оказывается, более целесообразно лететь по эллип-
тической траектории, касательной к орбите Земли, и пе-
ресечь орбиту Марса под небольшим углом. На обрат-
ном пути корабль должен следовать соответственно по
эллипсу, касательному к орбите Марса и пересекаю-
щему орбиту Земли под небольшим углом. Для такого
сокращенного перелета требуется незначительно увели-
чить скорость ракеты при старте с Земли и с Марса.
Допустим, например, что мы увеличим эту скорость на
3,2 процента. Казалось бы, и выигрыш во времени будет
порядка трех процентов. Но, как мы уже убедились,
в межпланетных путешествиях действуют свои законы:
в нашем случае продолжительность перелета сократится
на 42 процента (!) и полет к Марсу продлится всего
150 суток.
Полуэллиптическая траектория имеет еще и тот не-
достаток, что при полете по ней небольшое уменьше-
ние начальной скорости ракеты значительно сокращает
радиус ее досягаемости. Так, например, если скорость
отлета к Марсу по полуэллиптической траектории
уменьшить на 2,3 процента, то корабль не долетит и
до полпути между орбитами Земли и Марса. А ведь
известно, какую трудность составляет точное регулиро-
вание скорости ракеты при отлете и направление ее
точно в нужную сторону.
При возвращении с Марса также предпочтительнее
увеличить скорость отлета, например, с 5,7 до 6,4 ки-
лометра в секунду, то есть на 12,3 процента. Тогда про-
должительность перелета сократится с 260 до 173 су-
ток— па целую треть.
171
В предположенном нами варианте экспедиции мы
увеличиваем суммарную скорость отлета межпланет-
ного корабля с Земли и с Марса всего на 1,1 километра
в секунду, получая при этом огромные выгоды.
Наша экспедиция на межпланетном корабле — на-
зовем ее МК-2 — улетает с Земли на неделю позже той,
которая летит по полуэллипсу и которую назовем
МК-1; МК-2 быстро нагонит МК-1 и прибудет на Марс
на 102 суток раньше нее. Вторая экспедиция имеет воз-
можность оставаться на поверхности Марса на 16 суток
дольше МК-1 и, несмотря на это, вернуться на 70 су-
ток раньше.
В более далеком будущем космонавты, несомненно,
смогут еще больше сократить время перелета за счет
дальнейшего увеличения стартовой скорости. Тогда им
представится возможность лететь, например, по пара-
болической траектории. При стартовой скорости 16,7 ки-
лометра в секунду полет на Марс по этой траектории
будет продолжаться всего 70 суток.
Это — одна из замечательных особенностей косми-
ческой навигации: при увеличении начальной скорости
лишь в 1,4 раза продолжительность полета уменьшится
в 3,7 раза.
В конце прошлого века было широко распростра-
нено мнение о существовании на Марсе высокоразвитых
существ. 11а эту тему было написано немало научно-
фантастических произведений. Их авторы, рассказывая
о путешествии на Марс, обычно не особенно задумыва-
ются над выбором траектории полета космического ко-
рабля, а еще меньше — о времени его старта.
Если бы описанные полеты происходили в действи-
тельности, незадачливые путешественники скорее всего
никогда не попали бы на Марс, а пронеслись бы мимо
него в космическое пространство.
Дело в том, что при полетах с планеты на планету,
в частности с Земли на Марс, возможны только строго
определенные «разумные» маршруты. Как уже говори-
лось, астронавигаторы должны учитывать положение
планет в космическом пространстве относительно друг
друга. Поэтому даты возможных стартов космических
кораблей строго определены.
То же самое относится и к обратным перелетам
с Марса на Землю,
172
Если составить «расписание» возможных полетов
с Земли на Марс и обратно, то получится поразитель-
ный результат: в этих графиках будут перерывы, «мерт-
вые сезоны», длительностью от нескольких месяцев до
полутора лет и больше, в течение которых ни один ко-
рабль не может подняться с поверхности Земли или
приземлиться: неподходящее расположение планет ис-
ключает возможность полета.
В связи с этим интересно упомянуть о распростра-
нявшихся в течение последних лет рассказах, будто бы
над территорией некоторых стран парили загадочные
летательные аппараты, так называемые «летающие та-
релки», «блюдца» и «зеленые огненные шары». О них
были даже написаны книги. По мнению ряда «экспер-
тов», летающие тарелки прибыли с Марса.
Убедительным доказательством вздорности этих вы-
мыслов является, в частности, тот факт, что эти «по-
сланцы марсиан» прибывали на Землю в самый раз-
гар «мертвых сезонов».
То же можно сказать и об упавшем 30 июня 1908
года огромном тунгусском метеорите и о высказанной
гипотезе, что это был прилетевший с Марса и потер-
певший аварию атомный космический корабль. Ре-
зультаты расчетов показали, что ни при каких до-
пущениях марсианский корабль не смог бы достигнуть
Земли не только 30 июня, по и вообще в любой день
1908 года.
3.	ПОЛЕТ К ВЕНЕРЕ
Когда, проводив заходящее Солнце, мы смотрим на
темнеющий небосвод, нам часто бросается в глаза
особенно яркая «звезда». Временами она появляется и
перед рассветом, а иногда видна даже при дневном
свете. Это — Венера.
Выбирая объекты для исследования и изучения, аст-
ронавты вслед за Луной и Марсом, несомненно, обра-
тят свои взоры и на эту планету.
Венера — соседка Земли. Из планет солнечной си-
стемы она ближе всех расположена к нам. Иногда опа
может приближаться к Земле па расстояние 39 милли-
онов километров.
173
Из всех планет нашей солнечной системы Венера
наиболее похожа на Землю. Ее размеры и масса только
немногим меньше, чем у нашей планеты. Поэтому и
сила тяжести на ее поверхности почти одинакова с зем-
ной. Многие ученые предполагают, что астронавты
встретят на Венере и другие сходные с земными
условия. Однако Венера—хотя и самая близкая, но и
самая загадочная планета. Решить ее загадки смогут
прямые исследования с помощью ракет.
О некоторых тайнах, которые придется раскрыть
исследователям Венеры, мы и расскажем на следующих
страницах.
* *
❖
Яркость Венеры объясняется ее близостью к Солнцу
и тем, чго она отражает до 60 процентов света, полу-
чаемого от дневного светила. Свечение же ночного неба
на Венере в пятьдесят раз ярче, чем на Земле. За кра-
соту и яркость планету и назвали в честь Венеры —
богини красоты.
Говоря о том, что мы знаем сейчас о Венере и о тех
ее тайнах, которые предстоит разгадать астронавтам,
прежде всего стоит сказать об атмосфере планеты, от-
крытой еще в 1761 году М. В. Ломоносовым. Из каких
элементов опа состоит, какова ее высота и плотность?
Разрешение этих вопросов представляет не только на-
учный, по и чисто практический интерес для астронав-
тов. Наличие достаточно плотной атмосферы позволило
бы использовать ее сопротивление для торможения
космической ракеты при посадке.
Астронавты должны также знать, пригоден ли воз-
дух планеты для дыхания или, наоборот, ее атмосфера
ядовита для человека. И наконец, можно ли будет ис-
пользовать хотя бы составные части венерианской ат-
мосферы для создания пригодной для дыхания смеси.
Строение, давление и плотность атмосферы повли-
яют также на выбор наиболее подходящих конструкций
жилищ и скафандров.
Судя по наблюдениям, производимым во время суме-
рек па Венере, атмосферное давление у ее поверхно-
сти должно быть в два-три раза больше, чем на Земле.
Это облегчит торможение корабля при его спуске на
поверхность планеты.
174
Спектрографические исследования атмосферы не об-
наружили в ней водяных паров, зато установили на-
личие большого количества углекислого газа. Воз-
можно, что атмосфера полностью или частично (но не
менее чем на 40 процентов) состоит из углекислого
газа.
Все это заставляет предполагать, что атмосфера
Венеры, по-видимому, не пригодна для дыхания. В та-
ком случае астронавты должны будут захватить с со-
бой необходимые запасы кислорода.
Некоторые астрономы приходят к заключению о су-
ществовании активного вулканизма на планете.
Относительно строения поверхности планеты, ее ра-
стительного и животного мира было высказано немало
научных гипотез и фантастических предположений. Со-
ветский астроном Г. А. Тихов допускает, что на Венере
имеется растительность и что она красного, оранжевого
и желтого цвета. Но никаких наблюдений поверхности
этой планеты пока провести не удалось, так как Венера
постоянно окутана густым облачным покровом.
Какова продолжительность венерианского года?
Сколько времени длятся сутки па Венере? Другими сло-
вами, каковы периоды вращения планеты вокруг
Солнца и вокруг своей оси? И если на первый вопрос
ответить довольно просто, то по второму существуют
самые разнообразные гипотезы.
По мнению итальянского астронома Скиапарелли,
американского астронома Лоуэлла и других, период
вращения Венеры вокруг своей оси равен периоду об-
ращения планеты вокруг Солнца, то есть 225 суткам.
Если это действительно так, то астронавты, прибыв-
шие на Венеру, смогут наблюдать редкое зрелище:
Солнце будет неподвижно стоять на небе!
Некоторые астрономы предполагают, что период об-
ращения Венеры составляет всего 68 часов. Другие
склонны считать его равным периоду вращения Земли
вокруг своей оси, то есть 24 часам. Не установлена
также величина угла наклона экватора Венеры к ее
орбите, а от этого зависит изменение длительности дня
и ночи в течение года.
Возможно, что только будущим исследователям, ко-
торые совершат полет вокруг Венеры, удастся решить
эти вопросы со всей точностью. Располагая такими дан-
175
ними, можно будет также установить, на какой высоте
и в каком направлении космические корабли должны
будут погрузиться в атмосферу Венеры, чтобы произве-
сти наиболее безопасную посадку. В самом деле, чем
меньше скорость корабля относительно газовой обо-
лочки планеты, тем легче и безопаснее осуществить по-
садку. А эта скорость весьма различна в зависимости
от того, погружается ракета в атмосферу планеты в на-
правлении ее движения вокруг оси или же против этого
движения.
* *
*
Возможно, с помощью новых методов фотографиро-
вания в инфракрасных лучах с борта космического ко-
рабля удастся заснять поверхность Венеры сквозь об-
лака. Однако для изучения в деталях подробностей
строения планеты и тех физических, химических и био-
логических процессов, которые на ней происходят, по-
требуются длительные исследования на самой поверх-
ности Венеры.
* *
*
Однажды угром вы развернете газету и на первой
полосе прочтете сообщение ТАСС: «Сегодня запущена
ракета в сторону Венеры. Советский космический ко-
рабль вышел на заданную траекторию...».
Управляемые по радио и снабженные различными
приборами для научных исследований космические ла-
боратории принесут нам сведения о строении Венеры.
По каким же траекториям следует направлять та-
кие ракеты, а впоследствии и экспедиции?
В предыдущих главах уже рассказывалось о неко-
рых общих закономерностях и особенностях космиче-
ских полетов. Эти закономерности, естественно, дейст-
вуют и при полете на Венеру.
Минимальное расстояние, отделяющее Землю от
Венеры, более чем в шесть раз короче максимального.
И если бы эти небесные тела были неподвижны отно-
сительно друг друга, как, например, один город по
отношению к другому, то выгодней всего было бы ле-
теть по кратчайшей прямой траектории. Ведь никто
не сомневается в том, что из Москвы в Киев не следует
176
лететь, например, через Свердловск. Однако в космосе
действуют другие законы: Земля не стоит на месте, а
движется по отношению к Вейере со скоростью не ме-
нее пяти километров в секунду (во время прохождения
Венеры через нижнее соединение), затем эта скорость
увеличивается, достигая шестидесяти пяти километров
в секунду (во время верхнего соединения). Кроме того,
Земля никогда не движется по направлению к Венере.
Все это усложняет установление прямолинейного сооб-
щения с Венерой
Полет по прямой продолжался бы всего 41,2 суток.
Однако для того, чтобы осуществить его, потребуется
огромная стартовая скорость ракеты: не менее 31,8 ки-
лометра в секунду.
Более удобными окажутся траектории, в которых
будет использоваться «бесплатная» скорость движения
Земли в космическом пространстве. Такие траектории
представляют собой дуги эллипса, тем более прибли-
женные к орбите Вейеры, чем больше будет скорость
ракеты при старте. При скорости, равной 11,48 кило-
метра в секунду, копен эллиптической траектории кос-
нется орбиты Венеры. Наименьшая протяженность та-
кого маршрута будет равна 401 миллиону километров.
Каковы же должны быть исходные технические ха-
рактеристики ракеты, способной развить требуемую
скорость 11,48 километров в секунду?
Примерно такую скорость развила уже наша первая
космическая ракета, имевшая, естественно, огромный
стартовый вес. Со временем, однако, скорость истече-
ния газов из ракеты, несомненно, удастся увеличить, и
соответственно с этим уменьшится и стартовый вес
космической ракеты.
Если допустить, что скорость истечения газов из
термохимической (обычной) ракеты доведена до четы-
рех километров в секунду, то получить нужную ско-
рость движения ракеты можно будет при помощи трех-
или четырехступепчатой ракеты сравнительно неболь-
шого веса. Вопрос решался бы примерно следующим
образом. Полезный груз — контейнер с научной и из-
мерительной аппаратурой весом в 1 тонну — поме-
щается в ракете, способной унести, например, такое
количество топлива, которое весит в пять раз больше,
чем сама ракета. Это соотношение масс вполне ре-
177
ально, но такая ракета способна развить лишь одну
четверть взлетной скорости, необходимой для достиже-
ния Венеры. Выход из положения можно найти, исполь-
зовав еще три вспомогательные ракеты. Общий вес та-
кой четырехступенчатой ракеты составлял бы примерно
50—55 тонн.
Вопрос будет решаться значительно проще, если
удастся создать атомные ракеты со скоростью истече-
ния газов 10 километров в секунду. Тогда на каждую
тонну веса ракеты потребуется всего 2,2 тонны атом-
ного топлива, содержащего ничтожное количество ядер-
ного горючего, и ракета сможет быть одноступенчатой.
Преодолев силу земного притяжения, весь осталь-
ной путь до Венеры ракета пролетит по инерции. Од-
нако скорость ее движения в межпланетном простран-
стве будет сильно изменяться. Вначале ракета полетит
по своей орбите вокруг Солнца со скоростью 27,3 ки-
лометра в секунду. По мере приближения к Венере
ракета под влиянием притяжения Солнца увеличит
скорость почти на 10 километров в секунду. Ведь Ве-
нера находится на расстоянии более близком к Солнцу,
чем Земля, и любое тело, двигаясь в ее направлении
в межпланетном пространстве, увеличивает свою ско-
рость, словно камень, падающий на поверхность Земли.
Потом на ракету начнет действовать еще и сила при-
тяжения Вейеры.
Через 146 дней наша пробная ракета на большой
скорости, около сорока километров в секунду, войдет
в атмосферу Венеры. До того, как она упадет на по-
верхность Венеры, ее приборы успеют передать на
Землю много ценных сведений.
Можно также на близком расстоянии от Венеры
превратить ракету в ее искусственный спутник.
* *
*
По расположению планет астрологи брались пред-
сказывать судьбу человека или исход события. Они ри-
совали чертеж в виде концентрических кругов. Он не-
много похож на схемы, помещенные в настоящей книге.
Мы, конечно, не верим в гороскопы, однако рас-
положение планет действительно имеет решающее
влияние на исход межпланетного полета. И если вме-
178
сто абсурдных правил «науки» астрологии пользоваться
точными законами астронавтики, мы сможем составлять
«гороскопы», имеющие подлинное научное значение.
Как же это делается?
По какой бы траектории ни направлялась ракета,
ее отлет нужно приурочить к такому моменту, чтобы
она, подлетев к орбите Венеры, встретила на ней
планету.
Для этого необходимо определенное взаимное рас-
положение Земли и Венеры в момент отлета космиче-
ского корабля.
Рассмотрим самый простой случай, когда перелет
совершается по прямой. Как уже говорилось, продол-
жительность такого перелета составит всего 41,2 суток.
Следовательно, по отношению к Солнцу Венера дол-
жна находиться позади Земли на угол, дугу которого
она опишет за это время. Поскольку Венера обращается
вокруг Солнца за 225 суток, то за одни земные сутки
она пройдет 1,6 градуса. Следовательно, за 41,2 суток
Венера опишет дугу в 66 градусов. Значит, в момент
взлета ракеты Земля должна находиться впереди Ве-
неры именно на такой угол.
В случае полета межпланетной ракеты по дуге эл-
липса или другой кривой расчет необходимой конфи-
гурации планет несколько усложняется, однако прин-
цип расчета остается тот же.
Нужное взаимное положение планет бывает в строго
определенный момент, поэтому и старт космической ра-
кеты должен состояться точно в назначенное время.
* *
*
Запуск автоматически управляемой ракеты на Ве-
неру позволит получить ценные научные сведения. Од-
нако гораздо больше данных принесут полеты вокруг
Венеры, в особенности ракет с экипажем.
При определенной траектории космическая ракета
после облета вокруг небесного тела автоматически
возвратится к точке отлета, двигаясь по инерции, без
всякого расхода топлива. Поэтому полеты людей во-
круг Венеры можно будет осуществить легче и раньше,
чем перелет с посадкой на поверхность Венеры с воз-
вращением на Землю.
179
Однако облет Венеры — задача значительно более
сложная, чем полет вокруг Луны. В последнем случае
ракета находится преимущественно в поле тяготения
Земли. Поэтому, обогнув Луну, она упадет обратно на
Землю. Когда же космическая ракета полетит в сто-
рону Венеры, то на сравнительно небольшом расстоя-
нии от Земли она попадет в поле тяготения Солнца,
которое полностью подчинит себе движение ракеты.
Вернуться на Землю она сможет только в том слу-
чае, если ее орбита пересечется с орбитой Земли и
продолжительность обращения ракеты по ее орбите
будет составлять целое число лет: ведь Земля совершает
полный оборот вокруг Солнца в течение одного года.
Среди возможных траекторий этого рода имеется
маршрут продолжительностью в три года.
Вырвавшись из сферы притяжения Земли, ракета
станет двигаться по эллиптической траектории вокруг
Солнца. Период ее обращения будет равен девяти ме-
сяцам, и после четырех оборотов произойдет встреча
с Землей.
Облет Венеры можно осуществить и в более крат-
кий срок — за один год. При этом ракета должна бу-
дет улетать не по направлению касательной к орбите
Земли, а под некоторым углом к ней и с большей стар-
товой скоростью, чем в первом варианте.
Можно также облететь Венеру по спиральной тра-
ектории, начало и конец которой находятся на Земле.
Однако читатели могут задать справедливый вопрос:
разве бывают спирали, начинающиеся и заканчиваю-
щиеся в одной и той же точке? Нет, таких спиралей не
бывает. Но в данном случае Земля и не будет нахо-
диться в одной и той же точке в моменты старта и фи-
ниша ракеты, а в двух разных точках, диаметрально
противоположных по отношению к Солнцу.
Такие спирали, состоящие из дуг различных эллип-
сов, могут быть очень разнообразны. Однако во время
такого полета двигатель ракеты должен включаться
несколько раз.
Дальнейшим этапом исследования Венеры будет вы-
садка научной экспедиции на се поверхность.
Подходящей траекторией для такого полета может
быть полуэллиптическая траектория, о которой рас*
сказывалось выше.
18Q
Представим себе, что мы находимся на борту ко-
рабля, взявшего курс на Венеру (рис. 39). После
взлета с Земли со скоростью 11,5 километра в секунду
пилот выключил ракетный двигатель, и корабль, как
брошенный из пращи камень, полетел по инерции.
Ощущение тяжести исчезло, пассажиры устремились
к иллюминаторам. Совсем недалеко, в черном про-
странстве, висит зеленовато-голубой, медленно пово-
рачивающийся шар — паша планета. В прорывах ме-
жду облаками на освещенной Солнцем части земного
Рис. 39. Полет на Венеру но эллиптическим траекториям.
диска вырисовываются очертания материков. Корабль
вырвался из поля тяготения Земли; расстояние между
планетой и космическим кораблем постепенно увели-
чивается.
Проходят месяцы. Давно превратилась в яркое го-
лубое светило далекая Земля. Стало более ощутимо
горячее лучистое дыхание Солнца. И за окнами, стре-
мительно вырастая, возник новый неведомый мир—*
сверкающая голубовато-снежным отливом Вейера. Ее
стремительно приближающийся диск закрывает все
181
больше и больше звезд. Надо уравнять скорости и за-
тормозить падение, иначе корабль, подобно гигант-
скому метеориту, врежется в кору Венеры. При этом
энергия движения перейдет в тепловую и взрыв испа-
рит металл, так что не останется и следа от корабля —
ничего, кроме гигантской воронки.
Но пилот корабля применил все свое искусство,
чтобы избежать удара о планету. Он вошел в атмо-
сферу Венеры почти параллельно ее поверхности и,
пользуясь сопротивлением атмосферы, постепенно сни-
зил скорость корабля. Остаточную скорость полета га-
сит небольшой ракетный двигатель, помещенный в пе-
редней части корабля. Еще несколько мгновений —-
замедленный плавный спуск, и земной корабль садится
на почву ближайшей к нам планеты.
Астронавты смогут пробыть на Венере 467 дней,
так как только через такой срок взаимное расположе-
ние Венеры и Земли будет благоприятно для обрат-
ного полета. За это время ученые успеют основательно
исследовать таинственную планету.
Стремительно бегут дни, заполненные наблюдени-
ями, опытами, сборами разных коллекций и другими
научными работами. И вот настал день отлета на
Землю. При взлете корабль развил скорость 10,7 ки-
лометра в секунду и полетел по полуэллипсу, каса-
тельному к орбитам Венеры и Земли. В земную атмо-
сферу корабль влетел со скоростью 11,5 километра
в секунду. Планирующий полет сначала в высоких,
разреженных слоях атмосферы, а затем в более плот-
ных погасил эту скорость.
Космический корабль благополучно доставил на
родную Землю путешественников по вселенной.
По какому же маршруту описанная здесь экспе-
диция будет возвращаться на Землю? Может ли ко-
рабль следовать по той же «проторенной дорожке»,
по которой летел к Венере? Если на Земле при полете
в какой-нибудь город мы следовали с запада на во-
сток, то при возвращении мы движемся по тому же
пути с востока на запад.
Другое дело при межпланетных путешествиях. Уле-
тая с Земли или возвращаясь на Землю, космические
корабли всегда будут двигаться в одном направлении
с запада на восток. Только в этом случае можно
182
будет целесообразно использовать огромную скорость
орбитального движения планет.
Обратно с Венеры на Землю целесообразнее всего
вернуться по траектории, симметричной той, по кото-
рой первоначально летел корабль. В таком случае при
взлете с Венеры потребуется минимальная скорость,
равная 10,7 километра в секунду; если же полететь по
первоначальной траектории, то потребуется значительно
большая стартовая скорость.
Как видите, в отличие от земных условий в межпла-
нетных полетах при возвращении невыгодно следовать
по пройденному маршруту в обратном направлении.
Как говорилось выше, полет на Венеру по описан-
ной выше траектории продлится 146 суток. Можно со-
кратить срок этого перелета, например, до 81 или
60 суток и даже больше. Как известно, в земных усло-
виях для этой цели следовало бы увеличить скорость;
действительно, чем с большей скоростью бросить ка-
мень, тем быстрее он полетит. Но для межпланетных
полетов это не всегда так. В данном случае чем боль-
ше будет начальная скорость корабля по отношению
к Земле, тем медленнее он будет двигаться в межпла-
нетном пространстве по отношению к Солнцу, так как
разгон его производится в направлении, противополож-
ном движению Земли. Так, чем быстрее человек пере-
мещается внутри поезда в направлении, обратном его
движению, тем медленнее он движется относительно
Земли.
Почему же, несмотря на меньшую скорость движе-
ния ракеты в межпланетном пространстве, сокращается
длительность перелета?
Разгадку дает рис. 39. Как видим, путь корабля
в каждом из следующих вариантов маршрута перелета
значительно короче предыдущего Это позволяет со-
кратить длительность путешествия, несмотря на мень-
шую скорость полета.
Рассмотрим сейчас один из вариантов использова-
ния орбитального корабля для полета на Венеру.
Стартуя с Земли, большая ракета с научной экспе-
дицией на борту выйдет па орбиту, касательную и
к орбите Земли, и к орбите Вейеры. С помощью не-
большой дополнительной ракеты экспедиция высажи-
183
вается на Венеру (в тог момент, когда до нее будет
самое кратчайшее расстояние), а сам орбитальный ко-
рабль продолжает свое движение вокруг Солнца.
Десантная экспедиция сможет в течение полутора
лет исследовать планету. Через 568 дней «космическое
такси» будет снова пролетать вблизи Венеры, и кос-
монавты, пересев на него с маленькой ракеты, отпра-
вятся в обратное путешествие Экспедиция высажи-
вается на Землю, а корабль продолжает свое беско-
нечное движение в космосе. Спустя 6 лет после
возвращения на Землю первой экспедиции «космиче-
ское такси» может увезти следующую.
4.	ПОЛЕТЫ К ДРУГИМ НЕБЕСНЫМ ТЕЛАМ
Мы описали условия полета к трем ближайшим не-
бесным светилам: Луне, Венере и Марсу. Полеты на дру-
гие планеты солнечной системы сопряжены со значи-
тельно большими трудностями.
Как мы видели выше, скорости отлета с Земли на
другие планеты зависят от избранного маршрута, и
с этой точки зрения самой экономной является полуэл-
липтическая траектория. Какие же минимальные ско-
рости нужны для достижения других планет нашей
солнечной системы и как долго будут длиться такие
перелеты?
Ответ на этот вопрос содержится в Приложении II
на стр. 198, составленной по расчетным данным.
Интересно отметить одно на первый взгляд пара-
доксальное явление.
Несмотря на то, что Венера ближе подходит
к Земле, чем Меркурий, полет на Меркурий по полуэл-
липтическому маршруту займет значительно меньше
времени, чем полет на Венеру. Почему это так, станет
понятным, если посмотреть на рис. 40, где видно, что
маршрут Земля—Меркурий короче маршрута Зем-
ля — Венера.
Следующая за Марсом планета, Юпитер, в не-
сколько раз дальше от Земли, чем Марс. Между Мар-
сом и Юпитером имеется пояс бесчисленных мелких
астероидов, опасных для космического корабля. К тому
же на Юпитере параболическая скорость в пять с лиш-
ним раз больше, чем на Земле, а сила тяжести почти
184
в три раза болыпе. Это сковывало бы движения астро-
навтов и, быть может, сделало бы их пребывание на
этой планете невозможным. Имеются и другие обсто-
ятельства, затрудняющие спуск на Юпитер (холод,
ядовитые газы). Однако со временем можно будет про-
изводить обследование Юпитера с борта космического
корабля, превращенного в искусственный спутник
этой планеты.
Рис. 40. По полуэллиптическому маршруту полет на Венеру продолжи-
тельнее, чем на более отдаленный Меркурий.
Затем экспедиции смогут спуститься, например, на
ближайший к планете пятый спутник Юпитера, обраща-
ющийся на высоте, меньшей, чем поперечник этой пла-
неты.
При полетах на Меркурий нужно будет учитывать
следующие обстоятельства. Время одного полного обо-
рота Меркурия вокруг Солнца равно периоду его вра-
щения вокруг своей оси (88 дней). Таким образом,
одно полушарие планеты постоянно подвержено дей-
ствию солнечных лучен, а другое погружено в вечный
мрак, вследствие чего температура па нем очень низка.
На границе освещенной и темной поверхностей имеется
узкий полуосвещенный пояс с умеренным климатом.
185
Впрочем, о климате па Меркурии можно говорить лишь
условно, так как эта планета, по-видимому, лишена ат-
мосферы.
Энергия солнечных лучей на Меркурии в среднем
почти в семь раз интенсивнее, чем на Земле. Темпера-
тура почвы на освещенном полушарии доходит до
400° С. Поэтому необходимо, чтобы обшивка корабля,
приближающегося к этой жаркой планете, отражала
в пространство большую долю падающих на нее сол-
нечных лучей.
Спуск на Меркурий можно будет, по-видимому, про-
извести только при помощи ракетного двигателя, что
затрудняет осуществление такого путешествия.
Полеты на Сатурн, Уран, Нептун, Плутон по тра-
екториям, требующим минимальной скорости взлета,'
были бы слишком длительны. Поэтому для достиже-
ния всех этих планет потребуются сверхмощные «ско-
рые» и «курьерские» ракеты. Так, например, если уве-
личить скорость отлета на Плутон на 5 процентов и
улететь с Земли с третьей астронавтической скоростью
(16,7 километра в секунду), то длительность перелета
сократилась бы больше чем наполовину. Траектория
перелета представляла бы тогда дугу параболы, каса-
тельной в вершине к орбите Земли, с фокусом в центре
Солнца. Продолжительность полета по такой траекто-
рии к планетам, более далеким от Солнца, чем Земля,
приведена в последнем столбце таблицы на стр. 198.
Хотя сила тяжести на замарсианских планетах,
кроме Юпитера, примерно такая же, как и на Земле,
их природные условия непригодны для жизни человека.
Установлено, что атмосферы Сатурна, Урана, Нептуна
и Плутона содержат главным образом метан («болот-
ный газ») и аммиак. Температура на них очень низка.
Некоторый интерес представляет также посещение
астероидов — малых планет, обращающихся вокруг
Солнца преимущественно между орбитами Марса и
Юпитера. Вследствие их отдаленности и малых разме-
ров нет возможности до конца исследовать природу
этих небесных тел. Это удастся только тогда, когда
астронавты ступят на поверхность астероидов.
В будущем эти малые планеты смогут также слу-
жить в качестве трамплинов для наступления человека
на замарсианские планеты и их спутники.
186
Со временем будут также осуществлены полеты
к кометам. Космическая ракета сначала достигнет хво-
ста или головы кометы, избегая столкновения с се яд-
ром. Уравняв затем скорости космической ракеты и
кометы, астронавты будут сопровождать светило в не-
посредственной близости, на расстоянии, удобном для
наблюдений.
Как же обстоит дело с перелетами на ближайшие
звезды?
Когда мы смотрим на небосвод невооруженным
глазом или в телескоп, мы не в состоянии оценить раз-
ницы в расстоянии светил от Земли: планеты и звезды
кажутся одинаково отдаленными. В действительности
же огромное расстояние отделяет планеты от звезд. От
самой далекой планеты нашей солнечной системы —
Плутона — световой луч идет к нам не дольше 7 часов
(скорость света равна 300000 километров в секунду),
в то время как от ближайшей видимой звезды он «пу-
тешествует» до Земли свыше 4 лет. Вот почему полеты
к звездам в противоположность межпланетным полетам
кажутся делом очень далекого будущего.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В этой небольшой книжке мы попытались заглянуть
в ближайшее будущее астронавтики.
Усилиями советских ученых и техников были соз-
даны первые искусственные спутники Земли. Опираясь
на этот опьп, можно создавать спутники все больших
и больших размеров, оснащенные все более сложной и
разнообразной аппаратурой.
Первые искусственные спутники облетают Землю
по эллипсам, более или менее близким к поверхности
нашей планеты. Используя более мощные ракеты, мо-
жно создать стационарный искусственный спутник, ор-
бита которого, как известно, расположена на сравни-
тельно большом расстоянии от Земли.
Начатая с запуском второго советского искусствен-
ного спутника с собакой на борту проверка влияния
космического полета на живой организм будет, несом-
ненно, продолжена.
После получения достаточно убедительных данных
о безвредности такого полета для человеческого орга-
низма, а также о возможности обеспечения безопасного
возвращения на Землю можно приступить к сооруже-
нию искусственных спутников таких размеров, чтобы на
них могли поместиться не только приборы, но и люди.
Затем на повестку дня станет вопрос сооружения меж-
планетных обитаемых ракет.
Для достижения Луны и всех планет нашей солнеч-
ной системы ракета должна развить минимальную ско-
рость or II,1 до 16,3 километра в секунду. По мере
увеличения стартовой скорости продолжительность пе-
редо юн будет, естественно, все более и более сокра-
щаться.
188
С запуском в СССР первой искусственной планеты
была превышена вторая космическая скорость, и, та-
ким образом, советскими людьми был начат штурм
межпланетных пространств.
Один из возможных вариантов решения проблемы
полета на другие планеты — это сооружение межпла-
нетной станции. Благодаря этому начальную скорость
можно будет сообщить космическому кораблю не сразу:
при взлете с Земли корабль разгоняется до орбиталь-
ной скорости межпланетной станции, а при отлете со
станции ему сообщается необходимая дополнительная
скорость.
Полет на планеты может быть осуществлен при по-
мощи ракеты, работающей на термохимическом топ-
ливе. Но нет сомнения, что применение атомной энер-
гии откроет перед астронавтикой новые возможности
и что со временем будет построен и атомный космиче-
ский корабль, который своими летными и другими ка-
чествами превюпдсг самые совершенные термохимиче-
ские ракеты.
В случае использования атомной ракеты отпадает
надобность в остановке па промежуточной межпла-
нетной станции. Торможение корабля при посадке на
планеты и на спутники, лишенные атмосферы, будет
успешно осуществляться с помощью такой ракеты. На
атомном корабле можно вернуться на Землю с любого
тела пашей солнечной системы. Наконец, отлет атом-
ного корабля удастся производить, благодаря его боль-
шой скорости, не дожидаясь наиболее благоприятного
взаимного расположения планет.
Космический корабль, получив первоначальный раз-
гон, совершает полет за счет накопленной энергии, без
расхода топлива: такой полет наиболее экономичен. Из
этих же соображений космические ракеты в отличие от
других видов транспорта не направляются к цели по
кратчайшему, прямому пути; их траектории представ-
ляют собой дуги эллипсов, а затем это будут параболы
и гиперболы.
Прежде чем па Луну и на планеты отправятся экс-
педиции, туда, несомненно, будут посланы ракегы, ав-
томатически управляемые по радио. Они помогут уста-
новить все данные, необходимые для обеспечения даль-
нейших этапов изучения этих небесных тел, в том числе
8 А. Штернфельд
18Я
и полетов человека на них, если это, конечно, окажется
возможным по физическим условиям в космосе и на той
или иной планете.
Для того чтобы облететь земной шар, искусствен-
ному спутнику требуется немногим более полутора ча-
сов. При минимальной стартовой скорости полет во-
круг Луны с возвращением на Землю продлится 10 су-
ток, а путешествие по эллиптической траектории, пере-
секающей орбиты Венеры и Марса и обеспечивающей
возвращение на Землю, потребует по меньшей мере
одного года. Экспедиции к более отдаленным планетам
продлятся несколько лет.
Как мы убедились, современная радиотехника спо-
собна обеспечить связь с космическим летательным ап-
паратом. А поскольку отправляющиеся в мировое про-
странство корабли подчиняются тем же законам, что и
небесные тела, можно в любое время определить их
местонахождение по отношению к земным радиостан-
циям.
Как показали первые опыты, с физиологической
точки зрения, по-видимому, не будет препятствий
к осуществлению межпланетных путешествий. Вовремя
работы ракетного двигателя человек сумеет, по всей
вероятности, перенести в течение нескольких минут пе-
регрузку, в четыре-пять раз превышающую его вес.
Это позволит сообщить ракете космическую скорость
при достаточно экономных условиях работы ракет-
ного двигателя.
Что же касается невесомости, то пока мы еще не уве-
рены, что ее действие в течение длительного времени
будет безвредным для человеческого организма. Но и
отрицательный результат не явится помехой для за-
воевания космического пространства, так как техниче-
ски вполне возможно создать ощущение тяжести при
помощи вращательного движения.
Температуру внутри кабины можно будет регулиро-
вать в широких пределах путем более или менее ин-
тенсивного поглощения солнечных лучей обшивкой
корабля.
Создание микроатмосферы в кабине космического
корабля с подходящими для человеческого организма
составом и влажностью, снабжение астронавтов про-
дуктами питания, защита от ультрафиолеювых лучей
190
Солнца не представляют затруднений для современной
техники. Вопрос влияния космических лучей и других
излучений на человеческий организм находится в стадии
изучения. Серьезную опасность представляют попадание
в космический корабль метеорных тел и столкновение
с астероидами.
* *
*
Короткий срок — немногим более года — отделяет
4 октября 1957 года, когда взмыл в небо первый совет-
ский искусственный спутник Земли, от 2 января 1959
года — даты, открывающей эру межпланетных полетов.
Если и дальше наступление на космос будет про-
должаться такими же стремительными темпами,— а нет
никаких оснований сомневаться в этом,— то в скором
времени мы станем свидетелями полетов на Луну, а
также на Марс, Венеру и другие планеты солнечной
системы.
Дорога в космос открыта. Перед нами открывается
безграничный и непознанный мир. Что сулит нам его по-
знание? Пожалуй, рискованно пытаться делать исчерпы-
вающие прогнозы.
Межпланетные путешествия дадут возможность от-
ветить на волнующий человечество вопрос о существо-
вании жизни и о стадиях ее развития на других плане-
тах нашей солнечной системы.
Наряду с большим научным интересом межпланет-
ные полеты со временем приобретут, очевидно, и прак-
тическое значение, хотя пока трудно предугадать, в ка-
ких конкретных формах оно выразится. Можно указать,
например, на то, что планеты и их спутники по-види-
мому представляют собой огромные хранилища природ-
ных богатств, которые необходимо исследовать и ис-
пользовать на благо человечесгва.
Советский парод, использующий науку в интересах
мира, строит искусственные спутники и межпланетные
ракеты с единственной целью — все глубже и глубже
познавать тайпы вселенной и расширять власть челове-
ческого разума над силами природы.

8’
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ
Номер по порядку запуска	1	2	3	4	5
Название				Спутник 1	Спутник 2	Эксплорер I	Авангард I	Эксплорер III*)
Обозначение	. .	1957 а2	1957 }	1958 а	1958	1958 '
Дата запуска ....	4 октября 1957	3 ноября 1957	31 января 1958 **)	17 марта 1958	26 марта 1958
Где запущен ....	СССР	СССР	США	США	США
Вес спутника (кг)	83,6	—	13,86	1,8	14,17
Полезный груз	2 передатчи- ка + хим. батарея	Собака «Лай- ка» + аппара- тура + хим. батарея	2 передатчи- ка - хим. батарея - г + 2 регистр, прибора	2 передатчи- ка + 2 солн. батареи-р2 ре- гистр. при- бора	2 передатчи- ка + 2 регистр, прибора и др. аппаратура
Вес приборов (кг)	—	508,3	4,5	—	5,2
Форма спутника	Шаровая	Конусообраз- ная	Цилиндриче- ская	Шаровая	Цилиндриче- ская
Размеры (см) 		Диаметр 58,3		Общая длина 203, длина контейнера 90, диаметр 15	Диаметр 16.25	Общая длина 203, длина конт-йнера 90. диаметр 15
*) «Эксплорер II» не вышел на орбиту.
**) По европейскому времени «Эксплорер 1» был запущен 1 февраля 1958 года.
Продолжение
Номер по порядку запуска	1	2	3	4	5
Период обращения ***) . "	(.мин.)	96,17	103,74	114,95	134	115,9
Наклон орбиты к плоско- сти экватора ***) . . .	65°12'	65° 17'	33,58°	34,1°	33,3°
Высота перигея (юи)***)	227	225	350	650	187
Высота апогея (км) ***)	947	1671	2539	3968	2785
Скорость в перигее . . (м/сек)	—	—	8225	8234	8382
Скорость в апогее . . . (м-сек)	—	—	6196	5583	5978
Тип ракеты 		—	—	4-ступенчатая	3-ступенчатая	4-ступенчатая
Длина ракеты (.и)	. . .	—	—	20,91	21,60	20,3
Стартовый вес ракеты (т)	—	—	28,458	10,250	—
Полная механическая энергия спутника	100	633	18,1	2,1	17,9
5	***) Данные относятся к начальному периоду существования спутника.
Продолжение
Номер по порядку запуска	1	2		4	5
Дата гибели 		Защитный конус 25 ноября 1957 г., ракета-носитель 1 декабря 1957 г., спутник—5 января 1958 г.	15 апреля 1958 г.	—	—	28 июня 1958 г.
Продолжительность жизни	Защитный конус — 52 сут.; ракета- носнтель — 58 сут., спутник — 94 сут.	163 сут.		—	63 сут.
Количество совершенных оборотов 		Ракета-носи- тель — ок. 900, спутник — 1440	2370	—	—	—
Пройденный путь ....	Ракета-носитель— 39 млн. км спутник — ок. 60 млн. км	Ок. 100 млн. км	—	—	—
ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ (продолжение)
Номер по порядку запуска	6	7	8	9	10	11
Название	.	Спутник III	Эксплорер IV	Атлас	Авангард II	Дискаверер I	Дискаверер II
Обозначение ....	1958 о 2	1958 е	1958 С	1959 а	1959 ₽	1959 т
Дата запуска . . .	15 мая	26 июля	19 декабря	17 февраля	28 февраля	13 апреля
	1958	1958	1958	1959	1959 *)	1959
Где запущен	СССР	США	США	США	США	США
Вес спутника (кг)	1327	17,295	3915 (вместе с ракетой- носителем)	10,0	590 (вместе с ракетой- носителем)	200 (вместе с ракетой- носителем)
Полезный груз .	.	Научная аппаратура. Передатчи- ки, хим. и солн. батар.	2 передат- чика -j- на- учная аппа- ратура		2 rteредат- чик а		
Вес приборов (кг)	965	—	67,5	—	18,14	—
*) По европейскому времени «Дискаверер I» был запущен 1 марта 1959 года.
to	Продолжение
Номер по порядку запуска	6	7	8	9	10	11
Форма спутника ....	Конусооб- разная	Цилиндри- ческая	—	Шаровая	Цилиндри- ческая	—
Размеры (см) 		Высота 357, на ибо л ып. диаметр 173	Общая длина 203, длина кон- тейнера 90, диаметр 15		Диаметр 51	Длина 580, диаметр 152	
Период обращения (мин.)**)	105,95	110,2	101,2	126	—	—
Наклон орбиты к плоско- сти экватора **) . . .	65°	51°	—	34°	90°	—
Высота перигея (км) **)	230	262	184	540	—	—
Высота апогея (км) **)	1880	2196	1493	3280	—	—
Скорость в перигее . . . (м/сек)	—	—	—	—	—	—
Скорость в апогее (м/сек)						
**) Данные относятся к начальному периоду существования спутника.
Продолжение
Номер по порядку запуска	6	7	8	9	10	11	1
Тип ракеты		—	—	—	3-ступен- чатая	3-ступен- чатая	—
Длина ракеты (лт)	—	21,1	—	—	—	—
Стартовый вес ракеты (га)	—	—	—	—	—	—
Полная механическая	1671	21,1	83,0	13,1	—	—
энергия спутника						
Дата гибели	Ракета- носитель 3 декабря 1958 г.	-—	22 января 1959 г.	—	17 марта 1959 г.	27 апреля 1959 г.
Продолжительность жизни 		Ракета- носитель — 202 сут.	—	34 сут.	—	17 сут	14 сут
Количество совершенных оборотов 		Ракета- носитель — 2907	—	Ок. 500	—	—	—
Пройденный путь			Ок. 22 млн. км			
ПРИЛОЖЕНИЕ II
ПОЛЕТЫ К ПЛАНЕТАМ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Планета, к которой направляется космический корабль	Минимальная скорость отлет а в километрах в секунду	Продолжи- тельность п олета в одном направлении		Скорость отлета в километрах в секунду	Продолжи- тельность полета в одном направлении	
		лет	суток		лет	суток
Меркурий	13,5		105				—-
Венера . .	11,5	—	146	—	—	-—-
Марс . . .	11,6	—	259	16,7	-—	70
Юпитер . .	14,2	2	267	16,7	1	39
Сатурн . .	15,2	6	18	16,7	2	194
Уран . . .	15,9	16	14	16,7	6	282
Нептун . .	16,2	30	225	16,7	12	343
Плутон . .	16,3	45	149	16,7	19	91
ДОПОЛНЕНИЕ В КОРРЕКТУРЕ
Сообщение ТАСС
О ПУСКЕ В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ
ВТОРОЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ
В соответствии с программой исследования космического прост-
ранства и подготовки к межпланетным полетам 12 сентября 1959 го-
да в Советском Союзе осуществлен второй успешный пуск космиче-
ской ракеты.
Пуск ракеты произведен с целью исследования космического
пространства при полете к Луне.
Запуск произведен с помощью многоступенчатой ракеты.
Последняя ступень ракеты, превысив вторую космическую ско-
рость— 11,2 км в секунду, движется к Луне.
На 15 часов московского времени 12 сентября советская косми-
ческая ракета удалилась на 78,5 тыс. км от Земли и находилась
к этому времени над пунктом, расположенным севернее острова Но-
вая Гвинея.
Последняя ступень космической ракеты представляет собой управ-
ляемую ракету весом 1511 кг (без топлива). Она несет на себе контей-
нер с научной и радиотехнической аппаратурой. Контейнер, имеющий
форму шара, герметизирован и заполнен газом. В нем предусмотрена
система автоматического регулирования теплового режима.
После выхода на орбиту контейнер с научно-измерительной ап-
паратурой был отделен от последней ступени ракеты.
С помощью второй советской космической ракеты должны быть
осуществлены:
—	исследование магнитного поля Земли и магнитного поля
Луны;
—	исследование поясов радиации вокруг Земли;
—	исследование интенсивности н вариаций интенсивности кос-
мического излучения;
—	исследование тяжелых ядер в космическом излучении;
—	исследование газовой компоненты межпланетного вещества;
—	изучение метеорных частиц.
Общий вес научной и измерительной аппаратуры с источниками
питания и контейнером составляет 390,2 кг.
199
Для передачи на Землю всей научной информации, измерения
параметров движения и контроля за полетом ракеты на ней уста-
новлены:
— Радиопередатчик, работающий на двух частотах — 20,003 и
19,997 мегагерц.
Передатчик излучает сигналы в виде телеграфных посылок дли-
тельностью от 0,8 до 1,5 секунды и работает таким образом, что
во время пауз в излучении первой частоты 20,003 мегагерц переда-
ются импульсы на второй частоте'— 19,997 мегагерц.
— Радиопередатчик, работающий на частотах 19,993 мегагерц и
39,986 мегагерц.
Сигналы передатчика представляют собой импульсы переменной
длительности от 0,2 до 0,8 сек. Частота повторения импульсов 1 плюс,
минус 0,15 герц;
— Радиопередатчик, работающий на частоте 183,6 мегагерц.
На космической ракете имеются вымпелы с гербом Союза Со-
ветских Социалистических Республик и надписью — сентябрь,
1959 год.
Для визуального наблюдения за космической ракетой на ней
имеется специальная аппаратура для создания натриевого облака —
искусственной кометы. Искусственная комета будет образована 12
сентября в 21 час 39 минут 42 секунды московского времени. Она
будет наблюдаться в созвездии Водолея приблизительно на линии,
соединяющей звезды Альфа созвездия Орел и Альфа созвездия Юж-
ная Рыба.
Экваториальные координаты кометы будут равны: прямое
восхождение — 20 часов 41 минута, склонение — минус 7,2 гра-
дуса.
Искусственная комета может наблюдаться и фотографироваться
оптическими средствами (со светофильтрами, выделяющими спект-
ральную линию натрия) с территории Средней Азии, Кавказа, Укра-
ины, Белоруссии, центральной части европейской территории СССР,
а также Европы, Африки, стран Ближнего Востока, Индии и запад-
ной части Китая.
Все радиопередатчики, установленные на космической ракете,
работают нормально. Наземные радиотехнические станции ведут при-
ем научной информации с борта ракеты.
С помощью специального автоматизированного измерительного
комплекса, станции которого размещены в различных точках Совет-
ского Союза, непрерывно производится измерение параметров дви-
жения ракеты. Обработка результатов измерений и определение эле-
ментов ее орбиты осуществляются на быстродействующих электрон-
но-вычислительных машинах.
Передачи информации о движении космической ракеты будут
вестись всеми радиостанциями Советского Союза.
По предварительным данным ракета движется по траектории,
близкой к расчетной. Ожидается, что космическая ракета достигнет
Луны 14 сентября в 00 часов 05 минут московского времени.
Успешный пуск второй советской космической ракеты — новый
важный этап в исследовании и завоевании космоса человеком Этим
расширяются перспективы международного сотрудничества в обла-
сти освоения космического пространства, что будет способствовать
дальнейшему смягчению международной напряженности и укрепле-
нию дела мира.
200
Сообщение ТАСС
Сегодня, 14 сентября, в 0 часов 02 минуты 24 секунды московско-
го времени вторая советская космическая ракета достигла поверх-
ности Луны. Впервые в истории осуществлен космический полет с
Земли на другое небесное тело. В ознаменование этого выдающего-
ся события на поверхность Луны доставлены вымпелы с изображе-
нием герба Советского Союза и надписью «Союз Советских Социали-
стических Республик. Сентябрь, 1959 год».
Для обеспечения сохранности вымпелов при встрече с Луной
были приняты конструктивные меры.
Программа научных измерений завершена.
Работа радносредств, установленных в контейнере с научной
и измерительной аппаратурой, в момент встречи с Луной пре-
кратилась.
Достижение Луны советской космической ракетой является вы-
дающимся успехом науки и техники. Открыта новая страница в ис-
следовании космического пространства.
Сообщение ТАСС
О ПУСКЕ В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ
ТРЕТЬЕЙ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ
В соответствии с программой исследования космического про-
странства и подготовки к межпланетным полетам 4 октября 1959 го-
да в Советском Союзе успешно осуществлен третий пуск космиче-
ской ракеты. На борту ракеты установлена автоматическая меж-
планетная станция.
Запуск осуществлен с помощью многоступенчатой ракеты. По-
следняя ступень ракеты, получив заданную скорость, вывела авто-
матическую межпланетную станцию на требуемую орбиту.
Орбита автоматической межпланетной станции выбрана таким
образом, чтобы обеспечить прохождение станции вблизи Луны и об-
лет Луны.
Автоматическая межпланетная станция пройдет от Луны на
расстоянии около 10 тысяч километров и, обогнув Луну, при своем
дальнейшем движении пройдет в районе Земли. Выбранная орбита
обеспечивает возможность наблюдения станции с северного полуша-
рия Земли.
Последняя ступень третьей советской космической ракеты имеет
вес, равный 1553 кг (без топлива).
Автоматическая межпланетная станция была установлена на
последней ступени ракеты. После выхода на орбиту станция была
отделена от ракеты. Последняя ступень ракеты движется по орбите,
близкой к орбите станции. Автоматическая межпланетная станция
предназначена для широких научных исследований в космическом
пространстве. На борту станции установлены научная и радиотех-
ническая аппаратура, а также система автоматического регулирова-
ния теплового режима. Электропитание бортовой научной и радио-
технической аппаратуры осуществляется от солнечных батарей и
химических источников тока. Общий вес станции составляет 278,5 кг.
Кроме того, на последней ступени ракеты размещена измеритель-
ная аппаратура с источниками питания весом 156,5 кг. Таким обра-
зом, суммарный вес полезной нагрузки составляет 435 кг.
Передача научной информации и результатов измерения пара-
метров движения автоматической межпланетной станции будет осу-
ществляться при помощи двух радиопередатчиков, работающих на
частотах 39,986 мегагерц и 183,6 мегагерц. Одновременно по радио-
202
Линии С частотой 183,6 мегагерц будет производиться контроль
элементов орбиты межпланетной станции.
Сигналы передатчика на частоте 39,986 мегагерц представляют
собой импульсы переменной длительности от 0,2 до 0,8 сек. Частота
повторения импульсов 1 плюс, минус 0,15 герц.
Передача информации с борта автоматической межпланетной
станции будет происходить сеансами, ежедневно по 2—4 часа, в со-
ответствии с программой наблюдений. Управление работой борто-
вой аппаратуры автоматической межпланетной станции производит-
ся с Земли, из координационно-вычислительного центра.
Измерение параметров ракеты осуществляется автоматизиро-
ванным измерительным комплексом, наземные станции которого
расположены в различных пунктах Советского Союза.
Передачи о движении третьей космической ракеты будут ве-
стись всеми радиостанциями Советского Союза.
Очередной сеанс работы радиотехнических средств начнется
4 октября в 13 часов московского времени. В это время ракета бу-
дет находиться над пунктом в Индийском океане с координатами
80 градусов восточной долготы, 5 градусов южной широты на рас-
стоянии 108 тыс. км над Землей. Сеанс работы радиотехнических
средств будет продолжаться около 2 часов.
Радионаблюдения за ракетой могут вестись с территории Ев-
ропы, Азии, Африки и Австралии.
Запуск третьей советской космической ракеты и создание авто-
матической межпланетной станции позволит получить новые данные
о космическом пространстве и явится дальнейшим вкладом совет-
ского народа в международное сотрудничество по освоению кос-
моса.
Штернфельд Apuo Абрамович.
От искусственных спутников
к межпланетным полетам.
Редактор /7. Е. Рахлин.
Техн, редактор Н. Я. Мурашова.
Корректор JI. Е. Андрианова.
* * *
Сдано в набор 27/VI 1959 г. Подл, к печ. 15/X 1959 г.
Бумага 81 X 108*/з2. Физ. печ. л. 6,375. Условн.
печ. л. 10,46. Уч.-мзд. л. 10,48. Тираж 75 000 экз.
Т-11017. Цена книги 3 р. 15 к. Заказ № 3323.
* * *
Госуд арствснное издательство
физико-математической литературы.
Москва, В-71, Ленинский проспект, 15.
* * *
Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова
Московского городского Совнархоза.
Москва, Ж-54, Валовая, 28.

Книжная
иллюстрация
СОВЕТСКОГО ВРЕМЕНИ
Музей детских книг DjVu/PDF
sh eba.spb.pu/bi в