После запуска нашей страной первых искусственных спутников Земли начался
новый этап в развитии ракетно-космической техники — осуществление межпланетных
полетов.
Полеты к ближайшим от Земли небесным телам — Луне и планетам Солнечной системы Венере и Марсу — являются задачей огромной научно-технической трудности. Достижение большинства объектов Солнечной системы требует значительных энергетических затрат и продолжительных сроков полета. Проведение дополнительных операций, таких, как выведение космического аппарата на орбиту искусственного спутника исследуемой планеты, торможение для посадки на ее поверхность, разгон для обратного возвращения на Землю, приводит к дополнительным затратам энергии. Помимо соображений чисто энергетического характера, должны учитываться, конечно, и соображения иного рода: условия освещенности Солнцем исследуемого небесного тела, необходимость осуществления в полете астроориентации и т. д. Для каждого космического полета, образно говоря, существует свое «окно», период времени, когда возможен запуск аппарата на расчетную траекторию. Так, при запуске спутника Земли на заранее выбранную орбиту «окно» появляется один раз в сутки. Если сегодня запуск не состоялся, его можно повторить завтра в тот же час и добиться вывода спутника на запланированную орбиту. Для лунных стартов «окна» повторяются ежемесячно и бывают открытыми
в течение нескольких дней. При запусках же космических аппаратов к ближайшим
планетам «окна» открыты несколько недель, но повторяются они крайне редко.
Естественно, что в будущем, с развитием ракетно-космической техники, появятся более «скоростные» межпланетные маршруты и значительно сократятся сроки между очередными «окнами» для межпланетных перелетов. А сейчас выбираются такие траектории, которые обеспечивают доставку к планете имеющимися ракетами максимально возможной полезной нагрузки, пусть даже с относительно «малой» пока скоростью. Следовательно, для осуществления межпланетного перелета космического аппарата необходимо было решить такие принципиальные вопросы, как выбор оптимальных траекторий полета, создание высокоточных систем управления и ориентации, разработка надежных средств радиосвязи и многие другие. В результате творческой работы ученых, конструкторов, инженеров и рабочих в нашей стране была создана многоступенчатая ракета, последняя ступень которой способна достигнуть второй космической скорости—11,2 километра в секунду, что обеспечивало возможность проведения межпланетных полетов. С помощью этой ракеты-носителя 2 января 1959 года в СССР был осуществлен первый запуск автоматической межпланетной станции (АМС) в сторону Луны. Автоматические межпланетные станции предназначены для исследования небесных тел и для изучения межпланетного космического пространства. С этой целью они оснащаются соответствующей научной аппаратурой, информация которой передается с борта станции на Землю с помощью радио- или телевизионных систем. Энергопитание бортовой аппаратуры АМС обычно осуществляется с помощью солнечных батарей. Некоторые станции в зависимости от поставленных перед ними задач имеют специальные аппараты для достижения поверхности других планет или для возвращения на Землю после выполнения программы запланированных исследований. К настоящему времени в нашей стране осуществлено около сорока запусков автоматических межпланетных станций серий «Луна», «Венера», «Зонд» и «Марс». Остановимся подробнее на полетах этих станций и на полученных результатах. |
Цель запусков автоматических межпланетных станций этой серии заключается
в изучении космического пространства, отработке техники дальних космических
полетов с возвращением на Землю, а также в проведении разносторонних исследований
Луны и окружающего ее космического пространства.
Первая автоматическая станция «Зонд-1» была запущена 2 апреля 1964 года в целях отработки космической системы (ракета-носитель и АМС) для дальних межпланетных полетов. В процессе полета станции проведено две коррекции ее траектории соответственно на расстоянии 560 тысяч километров и 14 миллионов километров от Земли. В результате полета станции «Зонд-1» был получен большой объем научной информации о космическом пространстве и данные о работе ее бортовых систем. Запуск второй станции этой серии был произведен в ноябре 1964 года в направлении планеты Марс. Основной целью запуска являлась отработка бортовых систем станции в реальных условиях длительного космического полета. При полете «Зонда-2» впервые были испытаны шесть плазменных двигателей, которые в течение продолжительного времени обеспечивали необходимое положение станции относительно Солнца. В программе селенографических исследований важное место занял полет автоматической станции «Зонд-3», запуск которой в сторону Луны был осуществлен в июле 1965 года с целью отработки бортовых систем станции в условиях длительного космического полета и проведения разнообразных исследований в межпланетном космическом пространстве. Была сфотографирована та часть невидимой с Земли стороны Луны, которая осталась неохваченной при съемке, произведенной ранее с помощью АМС «Луна-3». Новые изображения отличались высоким качеством и дали возможность получить детальные сведения о рельефе обратной стороны Луны. Таким образом, после полета «Зонда-3» практически была завершена глобальная съемка всей поверхности естественного спутника нашей планеты. Однако развитие ракетно-космической техники ставило перед учеными все более и более сложные проблемы в исследованиях межпланетного пространства и планет Солнечной системы. Существо некоторых из этих проблем заключалось, например, в том, что на первых этапах развития космонавтики научная информация, поступавшая на Землю с борта автоматических межпланетных станций, передавалась только по радиотелеметрическим и телевизионным каналам. Ни одна межпланетная станция не была возвращена на Землю и непосредственно не доставила результаты своих исследований в руки ученых. Именно поэтому к концу 60-х годов на повестку дня был поставлен вопрос о создании космических аппаратов, способных осуществить доставку информации из межпланетного космического пространства непосредственно на Землю. Следует отметить, что возвращение космического аппарата из межпланетного полета представляет собой чрезвычайно сложную техническую задачу, которая является во много раз более сложной, чем осуществление возвращения на Землю ее искусственных спутников. Дело в том, что, возвращаясь из межпланетного космического пространства, космический аппарат входит в земную атмосферу со второй космической скоростью, составляющей более 11 километров в секунду, в то время как скорость возвращающихся спутников Земли составляет около 8 километров в секунду. Для решения задач по отработке средств и методов возвращения космических аппаратов после полетов их по межпланетным трассам, и в частности после облета Луны, в конце 60-х годов в нашей стране были созданы конструктивно новые автоматические межпланетные станции, которые продолжили серию «Зонд». Они состояли из двух отсеков: приборного и спускаемого аппарата. Приборный отсек с его системами и аппаратурой предназначается для обеспечения полета АМС по межпланетной трассе, а спускаемый аппарат с комплектующей его аппаратурой используется для проведения разнообразных научно-технических исследований в процессе полета станции и доставки результатов этих исследований на Землю. Первая такая станция «Зонд-4» была запущена в марте 1968 года. Основной целью ее полета было изучение дальних областей околоземного космического пространства, а также проведение отработки новых бортовых систем и агрегатов станции и проверка эффективности принятых конструктивных решений. Вторая станция этой конструкции «Зонд-5» стартовала с Земли 15 сентября 1968 года. Целью полета станции являлся облет Луны, проведение научных исследований на трассе «Земля—Луна—Земля» и возвращение со второй космической скоростью на Землю. В процессе полета «Зонд-5» осуществил облет Луны при минимальном расстоянии 1950 километров, а при подлете к Земле с расстояния 90 тысяч километров произвел ее фотографирование. 21 сентября спускаемый аппарат «Зонда-5» вошел через сравнительно узкий «коридор» в атмосферу Земли и достиг акватории Индийского океана. Ученые получили фотографии Земли, сделанные в космосе, и результаты научных исследований. Таким образом, в этом полете впервые в мире было осуществлено возвращение космического аппарата после облета Луны на Землю со второй космической скоростью. 10 ноября 1968 года была запущена в сторону Луны автоматическая станция «Зонд-6». Программа ее полета предусматривала облет Луны, научные исследования и возвращение на Землю с осуществлением управляемого спуска, который дает возможность выбрать район приземления, уменьшает перегрузки и нагрев аппарата во время его движения в атмосфере. Многие научно-технические проблемы были решены автоматическими станциями «Зонд-7» и «Зонд-8», которые в 1969— 1970 годах также облетели Луну и вернулись на Землю. «Зонд-7» доставил на Землю цветные фотографии Луны и Земли, а в процессе полета «Зонда-8» отрабатывался вариант возвращения станции на Землю со стороны северного полушария. Полеты автоматических межпланетных станций серии «Зонд» позволили получить большой объем разнообразной научной информации о ближайшем к Земле небесном теле, включая снимки лунной поверхности. |
Разгадка тайн строения и эволюции развития ближайших к Земле планет
Солнечной системы и полеты к этим планетам всегда были заветным желанием
ученых. Бурное развитие ракетно-космической техники позволило в начале
60-х годов осуществить полеты автоматических станций к ближайшим небесным
соседям Земли среди планет Солнечной системы.
В 1961 году человечество приступило к космическим исследованиям ближайшей к Земле планеты Венеры. Для осуществления исследований Венеры с помощью космических аппаратов необходимо было решить целый комплекс сложнейших проблем. Остановимся на некоторых из них. Во-первых, космический аппарат необходимо вывести на такую траекторию полета, чтобы он смог в заданной точке космического пространства встретиться с Венерой. Во-вторых, время полета аппарата должно быть минимальным, так как при увеличении продолжительности полета возрастают потребные ресурсы работы его бортовых систем, а также увеличивается вероятность столкновения с микрометеорами. И наконец, выбранная траектория должна обеспечить возможно меньшую скорость входа аппарата в атмосферу Венеры, что значительно уменьшает перегрузки и величину аэродинамического нагрева на конструкцию спускаемого аппарата. Первым исследовательским аппаратом, направленным людьми к другой планете Солнечной системы, была советская автоматическая межпланетная станция «Венера-1», запущенная 12 февраля 1961 года. Основными задачами запуска этой станции являлись: проверка методов вывода космического аппарата на межпланетную трассу, проверка сверхдальней радиосвязи и управления космической станцией, проведение ряда физических исследований в межпланетном космическом пространстве и т. д. Связь со станцией «Венера-1» поддерживалась до расстояния 23 миллионов километров от Земли, что в то время было рекордом дальности космической связи. В мае 1961 года межпланетная станция достигла района Венеры, прошла на расстоянии около 100 тысяч километров от ее поверхности и вышла на орбиту спутника Солнца. В ноябре 1965 года наша страна послала к Венере сразу две автоматические межпланетные станции. Перед каждой из них ставились различные задачи: «Венере-2» предстояло пролететь мимо Венеры на сравнительно близком расстоянии от поверхности, а «Венера-3» должна была достигнуть планеты. В соответствии с программой 27 февраля 1966 года «Венера-2» прошла на расстоянии 24 тысяч километров от Венеры и, как ее предшественница, стала спутником Солнца, а 1 марта 1966 года «Венера-3» достигла поверхности планеты Венера и доставила на нее вымпел с Гербом Советского Союза. Впервые в истории человечества аппарат, созданный руками людей, совершил межпланетный перелет и достиг поверхности другой планеты. Начался новый этап исследований Венеры. Эксперименты, выполненные с помощью станций «Венера-2» и «Венера-3», позволили решить ряд важных задач межпланетных полетов и получить новые научные данные о межпланетном космическом пространстве. 12 июня 1967 года, когда наступил новый благоприятный срок запуска станций к Венере, в дальний космический путь отправилась «Венера-4». Через 4 месяца, преодолев около 350 миллионов километров пути, станция вошла в верхние разреженные слои атмосферы Венеры. От станции отделился спускаемый аппарат, который затормозился и на парашюте совершил почти полуторачасовой спуск, во время которого велась передача научной информации о давлении, температуре, плотности и химическом составе газовой оболочки Венеры. Эти первые непосредственные измерения установили существование высоких давлений и температур на планете. Важные результаты были получены и по химическому составу атмосферы. «Венера-4» показала, что углекислый газ составляет около 90 процентов от общего состава атмосферы, азот — меньше 7 процентов, кислород — меньше 1,5 процента, вода — не более 1,6 процента. При снижении спускаемого аппарата на участке с перепадом высот порядка 28 километров температура среды повышалась от 25° до 270°С, а давление — от 1 до 18,5 атмосферы. Естественно, что полет станции «Венера-4» не мог дать ответы на все вопросы, волновавшие ученых, но он позволил более уверенно выбрать характеристики аппаратуры, предназначенной для более точных и детальных измерений, проводимых последующими станциями. С этой целью были продолжены исследования Венеры с помощью автоматических станций того же типа. В январе 1969 года мир узнал о новом научном эксперименте нашей страны. Советские межпланетные станции «Венера-5» и «Венера-6» стартовали к Венере. Благополучно миновав трудности многомесячного космического полета, обе станции в мае того же года прибыли в пункт назначения. Спускаемые аппараты станций «Венера-5» и «Венера-6» совершили спуск на «планету загадок» на ее ночной стороне и провели измерения химического состава, давления, плотности, температуры и освещенности атмосферы. В процессе снижения спускаемых аппаратов с ними поддерживалась устойчивая радиосвязь. Станции «Венера-5» и «Венера-6» полностью выполнили свои задачи и передали на Землю данные из более глубоких слоев атмосферы, чем «Венера-4». Однако станции «Венера-5» и «Венера-6» завершили измерения, когда до поверхности планеты оставалось еще около 20 километров. Анализ всех переданных станциями «Венера» данных показал, что у поверхности планеты можно было ожидать давлений порядка 100 атмосфер и температур около 500° С. Для получения ответа на все имевшиеся вопросы 17 августа 1970 года в Советском Союзе был произведен запуск автоматической межпланетной станции «Венера-7». Основной целью ее запуска было осуществление посадки на планету, изучение параметров атмосферы в процессе спуска и проведение измерений непосредственно на поверхности.
27 марта 1972 года был осуществлен запуск автоматической станции «Венера-8». 22 июля 1972 года АМС, преодолев за 117 суток расстояние более 300 миллионов километров, достигла окрестностей планеты Венера. При входе в атмосферу планеты от станции отделился спускаемый аппарат с научной аппаратурой на борту. После аэродинамического торможения спускаемый аппарат совершил плавное снижение на парашюте и произвел мягкую посадку на поверхность. Посадка космического аппарата впервые осуществлена на освещенную сторону планеты. Во время снижения спускаемого аппарата и в течение 50 минут после мягкой посадки на поверхность планеты осуществлялась передача информации о параметрах атмосферы (температуре, давлении, освещенности, скорости ветра, содержании аммиака) и о характеристиках грунта Венеры. Очень интересны научные результаты этого полета. Полученная научная информация позволила установить, что основные параметры атмосферы в месте посадки «Венеры-8» очень близки к их значениям, полученным в результате эксперимента на «Венере-7», осуществившей, как известно, посадку на ночной стороне планеты. Замеры освещенности в атмосфере планеты и на ее поверхности говорят о том, что определенная доля солнечных лучей проникает до поверхности Венеры, и там существуют различия по освещенности между днем и ночью, хотя атмосфера существенно ослабляет солнечный свет. В атмосфере планеты существует зональный (широтный) ветер, направленный от терминатора на дневную сторону планеты. На высотах более 45 километров его скорость составляет свыше 50 метров в секунду. Правда, на высотах ниже 10 километров она уменьшается до 2 метров в секунду. И наконец, станция «Венера-8» обнаружила на поверхности планеты породу, относительно богатую калием, ураном и торием, которая напоминает по своим характеристикам состав земных гранитных пород. Автоматические станции, проникшие в атмосферу и на поверхность Венеры, позволили многое узнать об этой планете. Но это пока первые успехи. Не следует думать, что интерес к изучению Венеры у ученых уменьшился. Осталось еще много других проблем. Дальнейшие исследования позволят человечеству открыть еще много интересного на этой планете, столь отличной от нашей Земли. |
Первым космическим аппаратом, стартовавшим к Марсу, была советская
автоматическая станция «Марс-1», запущенная 1 ноября 1962 года.
С этой станцией был проведен 61 сеанс радиосвязи и получен большой объем научной информации, в том числе о характере «солнечного ветра», сведения о магнитных полях и метеорных потоках. Радиосвязь поддерживалась до расстояния 106 млн. км, что для того времени было большим достижением. Сближение станции с Марсом наступило 19 июня 1963 года; она прошла от поверхности загадочной планеты на расстоянии 195 тысяч километров, после чего вышла на гелиоцентрическую орбиту. Таким образом, впервые была проложена межпланетная трасса к Марсу. Запуск станции «Марс-1» явился серьезным достижением советской науки и техники. Достаточно сказать, что при выведении станции на расчетную траекторию ошибка по направлению не превышала двух секунд, а в момент сближения минимальное расстояние от станции до планеты Марс было очень близко к расчетному. Это свидетельствовало о высокой точности выведения станции на расчетную траекторию. Трудный экзамен успешно выдержала отечественная радиоэлектроника — бортовые системы станции в течение длительного времени управлялись на расстоянии в десятки миллионов километров. Исследования Марса в течение столетий методами оптической астрономии, а в последние годы и с помощью радиоастрономии дали возможность получить много научной информации о составе атмосферы, физических условиях на поверхности, сезонных изменениях на ней и т. п. Как известно, 1971 год был годом великого противостояния Марса. 10 августа 1971 года расстояние между ним и Землей было наименьшим — 56,2 млн. км. 1971 год являлся также благоприятным и для запусков к Марсу автоматических станций. Для полета их по наивыгоднейшим траекториям необходимо определенное положение Марса относительно Солнца и Земли. Такое благоприятное с точки зрения энергетических затрат условие сложилось в мае 1971 года. Именно поэтому 19 и 28 мая в нашей стране был осуществлен запуск новых межпланетных станций «Марс-2» и «Марс-3». Автоматическая станция «Марс-2», преодолев расстояние около 470 млн. км, 27 ноября 1971 года вышла на орбиту искусственного спутника Марса. При подлете автоматической станции к планете от нее была отделена капсула, доставившая на поверхность Марса вымпел с изображением Герба Советского Союза. Таким образом, Марс стал третьим небесным телом, на которое после Луны и Венеры были доставлены вымпелы нашей страны.
Сигналы с аппарата, совершившего посадку на поверхность планеты в расчетное время, были приняты и записаны на борту искусственного спутника «Марс-3» и затем в сеансах радиосвязи переданы на Землю. Успешный полет советских автоматических межпланетных станций «Марс-2» и «Марс-3», ставших искусственными спутниками Марса, доставка вымпела и первая в истории космонавтики мягкая посадка на его поверхность, комплексные научные исследования планеты и окружающего ее космического пространства — все это явилось замечательным достижением советской науки и техники, открывшим широкие перспективы для дальнейшего изучения планет Солнечной системы с помощью автоматических космических аппаратов. Для изучения Марса с помощью искусственных спутников, находившихся на существенно различных ареоцентрических (околомарсианских) орбитах, на станциях «Марс-2» и «Марс-3» был установлен специальный комплекс научной аппаратуры, предназначенной для проведения разносторонних исследований физических характеристик атмосферы и поверхности планеты. В результате многомесячного успешного функционирования советских искусственных спутников Марса были получены ценные данные о таинственной планете. |
Наше время характеризуется величайшими достижениями во многих областях
человеческой деятельности. Научная мысль и труд людей оставили далеко позади
предположения, которые еще недавно казались несбыточными.
Мы, советские люди, гордимся тем, что нашими учеными, конструкторами, инженерами, техниками, рабочими, летчиками-космонавтами вписано немало ярких и славных страниц в летопись покорения космоса. Законное удовлетворение у нас вызывает и то обстоятельство, что большинство из этих страниц начинается словами «первые в мире». Наша страна первой запустила искусственный спутник Земли. Впервые на советском автоматическом аппарате отправилось в космический полет живое существо — собака Лайка. Первая автоматическая межпланетная станция «Луна-1» была также запущена нашей страной. За ней последовали «Луна-2», впервые проложившая космическую трассу «Земля—Луна» и достигшая поверхности естественного спутника нашей планеты, а также «Луна-3», первая сфотографировавшая обратную сторону Луны. Мы первыми запустили исследовательские космические аппараты к ближайшим планетам Солнечной системы — Венере и Марсу. Первым человеком, покинувшим Землю и облетевшим в пилотируемом космическом
корабле земной шар, был советский космонавт — Юрий Гагарин.
Первой женщиной, побывавшей в космосе, была славная дочь нашей Родины — Валентина Терешкова. В нашей стране был запущен первый многоместный космический корабль, экипаж которого состоял из летчика (командира корабля), ученого и врача. Первым человеком, вышедшим в космос, был советский космонавт Алексей Леонов. Советские автоматические станции серии «Луна» первыми осуществили мягкую посадку на Луну и были выведены на орбиты ее искусственных спутников. Наши космические станции серии «Зонд», облетев Луну, впервые проложили трассу «Земля—Луна—Земля» и успешно возвратились на Землю со второй космической скоростью, доставив ученым большой объем научной информации. Плавный спуск в атмосфере планеты Венера впервые совершили советские
межпланетные станции, передавшие на Землю ценнейшую научную информацию.
Первый переход через космос из одного пилотируемого корабля в другой совершили советские летчики-космонавты Евгений Хрунов и Алексей Елисеев. Первым в мире Советский Союз вывел на околоземные орбиты три пилотируемых космических корабля, на которых одновременно находились и работали семь летчиков-космонавтов. Впервые советские автоматические станции доставили на Землю образцы лунного грунта, а на Луну — первое в мире подвижное устройство «Луноход-1», управлявшееся с Земли и проведшее комплекс научно-технических исследований на поверхности естественного спутника Земли. Советский Союз первым создал в околоземном космическом пространстве пилотируемую орбитальную станцию. Советские автоматические межпланетные станции впервые осуществили мягкую посадку на ближайшие к Земле планеты Солнечной системы — Венеру и Марс. В настоящее время достижения в космосе являются важным показателем научного, технического и экономического развития страны. Развитие науки, народного хозяйства, потребность нашего социалистического общества в целом — вот те цели, которые лежат в основе всех научно-технических экспериментов, осуществляемых нашей страной в космосе. Наша страна будет и впредь последовательно и планомерно осуществлять исследования околоземного и межпланетного космического пространства и планет Солнечной системы во имя прогресса и мира на нашей родной планете. И мы по праву горды тем, что большинство этапных задач космонавтики Советский Союз выполнил первым. Это, несомненно, показатель высоких научно-технических и экономических возможностей нашей страны, первой страны в мире, строящей коммунистическое общество. |
|