Ключ на старт
Общие сведения
"газетное" название объекта: «Луна 1»,
другие названия объекта: «Луна 1D», «Луна Е 1 №4», «Мечта», «Лунник», «Космическая ракета»
принадлежность объекта: СССР
дата запуска: 1959 January 2 - . 16:41 GMT
стартовая площадка: Baikonur LC1
ракета-носитель: Vostok-L 8K72 B1-6
COSPAR: 1959-Mu-1
NSSDC ID: 1959-012A
USAF Sat Cat: 112
продолжительность активной работы: радиосвязь поддерживалась в течение 62 часов
продолжительность полета: находится на гелиоцентрической орбите
дата окончания полета: находится на гелиоцентрической орбите
масса объекта: 361 кг
Запуски в мире
предыдущий Atlas-Score следующий Vanguard-2
Запуски в СССР
предыдущий Luna-1С следующий Luna-2А
Космические аппараты аналогичного индекса
Краткая история
Смотри «Луна 1А»
Станция Е-1 №4 была запущена 2 января 1959 года. После подтверждения выхода на траекторию полёта к Луне она получила наименование «Космическая ракета», позже её стали именовать «Луна-1». (В некоторых сообщениях средств массовой информации ее также называли «Мечта»). 3 января в 03:59 по московскому времени на расстоянии 113 тыс.км. от Земли, с третьей ступени был испарен 1 кг натрия, который образовал облако размером в сотню километров, так называемую «натриевую комету», которая должна была наблюдаться обсерваториями, но в результате неправильного расчета по времени наблюдения были сорваны. 4 января в 6 часов по московскому времени блок «Е» и станция Е-1 №4 - название «Луна-1» относилось к обоим объектам - прошла на расстоянии около 5 995 км от поверхности Луны. При этом, «Луна-1» вышла из сферы действия земного тяготения и превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы с параметрами: перигелий 146,4 млн. км и афелий 197,2 млн. км.
В ходе полета станции были получены данные об интенсивности и составе космических лучей, метеорных частицах, корпускулярном изучении Солнца. Было также установлено, что Луна не имеет сильного магнитного поля. Радиосвязь со станцией поддерживалась в течение 62 ч, до 5 января, до тех пор, пока полностью не разрядились бортовые аккумуляторы. Последние сигналы со станции были приняты с расстояния 597 тыс. км.
Попадания в Луну не произошло, так как в циклограмму полёта закралась ошибка: при выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли, не было учтено уже довольно значительное время прохождения сигнала от командного пункта до станции.
Из-за ошибки по углу места в 2 градуса, допущенной при работе наземных радиотехнических средств пеленгации и управления ракетой, двигатель блока «Е» выключился позже назначенного момента, что и послужило причиной промаха.
Тем не менее, руками человека была создана первая в мире искусственная планета Солнечной системы. Конечная масса блока «Е» вместе с космическим аппаратом «Луна-1» составляла 1472 кг . Полезный груз (361.3 кг ) включал научную и измерительную аппаратуру, четыре радиопередатчика и источники электропитания, размещенные в отделяемом аппарате и на блоке «Е».
Для определения параметров траектории использовались измерения, проводимые радиотехническими станциями в Крыму. Астрономы И.С. Шкловский и В.Г. Курт предложили «оптическое» доказательство, что ракета летит к Луне, испарив на борту космического аппарата взрывом 1 кг натрия и создав искусственную комету. Облако металлического пара можно было видеть в солнечных лучах как образование, по яркости равное шестой звездной величине.
«Луна-1» несла вымпелы: сферический из стальных пятиугольных элементов с зарядом взрывчатого вещества внутри шара для их разброса и в виде капсулы, заполненной жидкостью, в которой размещались алюминиевые полоски. Оба имели обозначение, указывающее государственную принадлежность космического аппарата, месяц и год его запуска. К сожалению, доставить их на Луну в этот раз не удалось.
«Луна-1» представляла собой сферический контейнер из двух алюминиево-магниевых полусфер радиусом 400 мм , соединенных 48 болтами через шпангоуты диаметром 850 мм . На верхней полусфере размещались четыре стержневые антенны радиопередатчика, работающего на частоте 183.6 МГц, две протонные ловушки для обнаружения межпланетного газа и два пьезоэлектрических «микрофона» для регистрации ударов метеоритных частиц. Полый алюминиевый штырь на полюсе верхней полусферы нес датчик для измерения магнитного поля Луны. На нижней полусфере размещались еще две протонные ловушки и две ленточные антенны радиопередатчика, работающего на частоте 19.993 МГц.
Внутри контейнера на приборной раме размещались два радиопередатчика, блоки приемников и телеметрии, научная аппаратура, серебряно-цинковые аккумуляторы и окисно-ртутные батареи. Контейнер заполнялся азотом с давлением 1.3 атм. Температура приборов (20°С) поддерживалась путем циркуляции газа к оболочке-радиатору при помощи вентилятора.
По каналу на частоте 19.993 МГц передавалась основная научная информация, а также данные по температуре и давлению внутри контейнера. По каналу с частотой 183.6 МГц осуществлялся контроль орбиты и измерение элементов траектории.
Масса контейнера космического аппарата составляла 187 кг . При запуске он располагался сверху блока «Е» и был закрыт сбрасываемым коническим обтекателем. На корпусе ракетного блока размещались два радиопередатчика с антеннами, счетчик космических лучей, радиосистема определения траектории полета и аппаратура для создания искусственной натриевой кометы (образована 3 января 1959 г . на расстоянии 113000 км от Земли).
Поначалу в США усомнились в существовании «Лунника», поскольку даже крупнейшая радиообсерватория в Джодрелл-Бэнк (Англия) не «слышала» его. Однако антенна диаметром 26 метров лаборатории JPL все же нашла «Луну-1», приняв слабый сигнал через восемь часов после того, как аппарат пролетел мимо Луны!
Советская газета «Правда» в нескольких публикациях отразила академическим языком настроение советского народа того периода. Привожу эти публикации, найденные по ссылкам: http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/mater-luna1-3/01.html
СООБЩЕНИЕ ТАСС
О ЗАПУСКЕ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ
В СТОРОНУ ЛУНЫ
1957-1958 годы ознаменовались крупнейшими достижениями Советского Союза в области ракетостроения. Запуски советских искусственных спутников Земли позволили накопить необходимый материал для осуществления космических полетов и достижения других планет солнечной системы. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, проводимые в СССР, были направлены на создание больших по размерам и весам искусственных спутников Земли. Вес третьего советского искусственного спутника, как известно, составлял 1327 килограммов .
При успешном запуске 4 октября 1957 г . первого в мире искусственного спутника Земли и последующих запусках тяжелых советских спутников по программе Международного геофизического года была получена первая космическая скорость — 8 километров в секунду.
В результате дальнейшей творческой работы советских ученых, конструкторов, инженеров и рабочих в настоящее время создана многоступенчатая ракета, последняя ступень которой способна достигнуть второй космической скорости — 11,2 километра в секунду, обеспечивающей возможность межпланетных полетов.
2 января 1959 года в СССР осуществлен пуск космической ракеты в сторону Луны. Многоступенчатая космическая ракета по заданной программе вышла на траекторию движения в направлении к Луне. По предварительным данным, последняя ступень ракеты получила необходимую вторую космическую скорость. Продолжая свое движение, ракета пересекла восточную границу Советского Союза, прошла над Гавайскими островами и продолжает движение над Тихим океаном, быстро удаляясь от Земли.
В 3 часа 10 минут московского времени 3 января космическая ракета, двигаясь по направлению к Луне, пройдет над южной частью острова Суматра, находясь от Земли на расстоянии около 110 тысяч километров. По предварительным расчетам, которые уточняются прямыми наблюдениями, приблизительно в 7 часов 4 января 1959 года космическая ракета достигнет района Луны.
Последняя ступень космической ракеты весом 1472 килограмма без топлива оборудована специальным контейнером, внутри которого находится измерительная аппаратура для проведения следующих научных исследований:
— обнаружения магнитного поля Луны;
— изучения интенсивности и вариаций интенсивности космических лучей вне магнитного поля Земли;
— регистрации фотонов в космическом излучении;
— обнаружения радиоактивности Луны;
— изучения распределения тяжелых ядер в космическом излучении;
— изучения газовой компоненты межпланетного вещества;
— изучения корпускулярного излучения Солнца;
— изучения метеорных частиц.
Для наблюдения за полетом последней ступени космической ракеты на ней установлены:
— радиопередатчик, излучающий на двух частотах 19,997 и 19,995 мегагерц телеграфные посылки длительностью 0,8 и 1,6 секунды;
— радиопередатчик, работающий на частоте 19,993 мегагерц телеграфными посылками переменной длительности порядка 0,5-0,9 секунды, с помощью которого передаются данные научных наблюдений;
Вымпелы, находившиеся на борту первой советской космической ракеты. Вверху — сферический вымпел, символизирующий искусственную планету; внизу —
вымпел-лента (с лицевой и оборотной сторон).
— радиопередатчик, излучающий на частоте 183,6 мегагерц и используемый для измерения параметров движения и передачи на Землю научной информации;
— специальная аппаратура, предназначенная для создания натриевого облака — искусственной кометы.
Искусственная комета может наблюдаться и фотографироваться оптическими средствами, оборудованными светофильтрами, выделяющими спектральную линию натрия.
Искусственная комета будет образована 3 января примерно в 3 часа 57 минут московского времени и будет видима около 2-5 минут в созвездии Девы, приблизительно в центре треугольника, образованного звездами альфа Волопаса, альфа Девы и альфа Весов.
Космическая ракета несет на борту вымпел с гербом Советского Союза и надписью: «Союз Советских Социалистических Республик. Январь, 1959 год».
Общий вес научной и измерительной аппаратуры вместе с источниками питания и контейнером составляет 361,3 килограмма.
Научные измерительные станции, расположенные в различных районах Советского Союза, ведут наблюдения за первым межпланетным полетом. Определение элементов траектории осуществляется на электронных счетных машинах по данным измерений, автоматически поступающим в координационно-вычислительный центр.
Обработка результатов измерений позволит получить данные о движении космической ракеты и определить те участки межпланетного пространства, в которых производятся научные наблюдения.
Созидательный труд всего советского народа, направленный на решение важнейших проблем развития социалистического общества в интересах всего прогрессивного человечества, позволил осуществить первый успешный межпланетный полет.
Пуск советской космической ракеты еще раз показывает высокий уровень развития отечественного ракетостроения и вновь демонстрирует всему миру выдающееся достижение передовой советской науки и техники.
Величайшие тайны Вселенной сделаются более доступными человеку, который в недалеком будущем сам сможет ступить на поверхность других планет.
Коллективы научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро заводов и испытательных организаций, создавшие новую ракету для межпланетных сообщений, посвящают этот пуск XXI съезду Коммунистической партии Советского Союза.
Передача данных о полете космической ракеты будет производиться регулярно всеми радиостанциями Советского Союза.
«Правда» от 3 января 1959 г .
Ученым, инженерам, техникам, рабочим, всему коллективу работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты
Создание многоступенчатой космической ракеты и успешный ее запуск в сторону Луны 2 января 1959 года знаменуют собой величайшее достижение советской науки и техники.
Первый межпланетный полет советской космической ракеты открывает славную страницу в изучении космического пространства и демонстрирует человечеству творческий гений свободного советского народа и гигантский научно-технический прогресс, достигнутый трудящимися первой в мире страны победившего социализма.
Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров СССР горячо поздравляют ученых, инженеров, техников, рабочих, весь коллектив работников, участвовавших в создании и запуске космической ракеты.
Дорогие товарищи! Партия, Правительство и все советские люди высоко ценят ваш самоотверженный труд и выражают твердую уверенность в том, что вы еще не раз порадуете нашу любимую Родину и все прогрессивное человечество новыми открытиями и достижениями мирового значения.
Слава труженикам советской науки и техники, пролагающим новые пути к раскрытию тайн природы и покорению ее сил на благо человечества! Центральный Комитет КПСС Совет Министров СССР
«Правда», 4 января 1959 г .
О ПОЛЕТЕ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ В СТОРОНУ ЛУНЫ
СООБЩЕНИЯ ТАСС
На 3 часа московского времени
Советская космическая ракета продолжает полет в сторону Луны. 3 января в 3 часа московского времени ракета находилась над Индийским океаном, над точкой земной поверхности с координатами 3 градуса 12 минут южной широты и 108 градусов восточной долготы на расстоянии более ста тысяч километров от Земли.
Станции наблюдения, расположенные на территории СССР, ведут непрерывные регистрации сигналов, поступающих с борта космической ракеты. Передача радиосигналов ведется на частотах 19,997, 19,995, 19,993 и 183,6 мегагерц.
Аппаратура на борту космической ракеты работает нормально. По данным измерений, внутренняя температура и давление в контейнере с научной аппаратурой поддерживаются в заданных пределах.
На 6 часов московского времени
Советская космическая ракета продолжает полет в сторону Луны. Обработка результатов траекторных измерений показала, что ракета превысила вторую космическую скорость. Таким образом, впервые в истории человечества достигнута и превышена вторая космическая скорость, обеспечивающая выход в межпланетное пространство. В шесть часов московского времени ракета находилась над точкой земной поверхности с координатами 4 градуса 30 минут южной широты и 63 градуса 30 минут восточной долготы на расстоянии более 137 тысяч километров от земной поверхности. Все бортовые радиопередатчики продолжают устойчиво работать и обеспечивают уверенный прием их сигналов наземными станциями. Научная аппаратура ракеты работает нормально. Получаемая с борта ракеты информация обрабатывается и анализируется.
На 13 часов московского времени
3 января к 13 часам дня московского времени советская космическая ракета, продолжая полет в сторону Луны, удалилась от Земли на 209 тысяч километров. В указанное время ракета находилась над Южной Америкой, над точкой земной поверхности с координатами 40 градусов западной долготы и 7 градусов 33 минуты южной широты. Результаты обработки траекторных измерений подтверждают, что ракета пройдет вблизи Луны и превратится в первую искусственную планету, то есть станет искусственным спутником Солнца. Минимальное расстояние ракеты от поверхности Луны, при прохождении вблизи нее, по данным измерений траекторий, составит 6-8 тысяч километров, то есть примерно два ее поперечника.
Научная аппаратура космической ракеты работает нормально. Наземные приемные станции продолжают вести уверенный прием научной информации. По данным первых измерений, температура на поверхности ракеты составляет плюс 15-20 градусов Цельсия.
На 16 часов московского времени
3 января в 16 часов московского времени советская космическая ракета находилась над территорией Перу, над точкой земной поверхности с координатами 8 градусов 20 минут южной широты и 86 градусов западной долготы. В это время расстояние ее от Земли было 237 тысяч километров, а от Луны 131 тысяча километров. В 13 часов московского времени научные станции Советского Союза, ведущие наблюдения за космической ракетой и прием с нее научной информации, прекратили с ракетой радиосвязь, так как она вследствие вращения Земли зашла за горизонт.
Дальнейшее движение космической ракеты будет продолжаться в западном направлении над Тихим океаном, где она хорошо может наблюдаться из стран Северной и Южной Америки. По расчетам, основанным на данных прямых наблюдений, космическая ракета 3 января в последовательные моменты времени: в 19 часов, в 21 час, в 24 часа — пройдет над точками земной поверхности с координатами соответственно 8 градусов 57 минут, 9 градусов 18 минут, 9 градусов 45 минут южной широты, 131 градус, 160 градусов западной долготы и 155 градусов восточной долготы.
Расстояние ракеты от Земли составит соответственно 265 тысяч километров, 284 тысячи километров, 311 тысяч километров.
4 января в 1 час московского времени восточные наблюдательные станции Советского Союза вновь получат возможность наблюдать космическую ракету и начать прием научной информации. В указанное время ракета выйдет из-за горизонта с восточной стороны.
Вся научная аппаратура космической ракеты и ее радиопередатчики функционируют нормально.
Дальнейшие передачи о движении космической ракеты будут продолжены 4 января с 3 часов утра, когда она станет доступной для наблюдения с территории Советского Союза.
Измерения траектории советской космической ракеты с помощью радиотехнических систем позволили получить точные данные о параметрах ее движения. Это дало возможность надежно вычислять данные целеуказаний и выдавать долгосрочные прогнозы о движении ракеты. С их помощью были уточнены также элементы орбиты космической ракеты как искусственной планеты солнечной системы.
По данным предварительных расчетов, космическая ракета, выйдя на орбиту искусственного спутника Солнца, т.е. искусственной планеты, будет совершать движение, близкое к окружности. Наибольший диаметр орбиты искусственной планеты будет равен 343,6 миллиона километров, а период обращения составит около 15 месяцев. Эксцентриситет эллиптической орбиты будет равен 0,148, а большая ось орбиты искусственной планеты будет составлять с большой осью орбиты Земли угол, равный 15 градусам. Плоскость ее орбиты практически совпадает с плоскостью орбиты Земли.
Двигаясь по орбите, советская искусственная планета достигнет наиболее близкой к Солнцу точки (перигелий) 14 января 1959 года и будет находиться при этом от него на расстоянии около 146,4 миллиона километров. Наибольшего удаления от Солнца (афелий) — 197,2 миллиона километров искусственная планета достигнет в начале сентября 1959 года.
Координационно-вычислительный центр продолжает вести обработку обширного материала траекторных измерений и уточнять параметры движения космической ракеты.
На 3 часа 4 января
3 января с 20 часов 36 минут научные наблюдательные станции, расположенные в восточной части Советского Союза, возобновили прием радиосигналов советской космической ракеты на частотах 19,993; 19,995; 19,997 мегагерц. Прием начался значительно раньше, чем ракета вышла из-за горизонта, 4 января с 00 часов 30 минут возобновился прием радиосигналов на частоте 183,6 мегагерц. Научная аппаратура и радиопередатчики, установленные на борту ракеты, продолжают функционировать нормально. Получаемая информация свидетельствует о том, что ракета продолжает полет по заданной траектории в направлении к Луне.
4 января в 3 часа московского времени ракета находилась на расстоянии 336 тысяч 600 километров от Земли над Индийским океаном южнее острова Ява, над точкой земной поверхности с координатами 110 градусов восточной долготы и 10 градусов 7 минут южной широты. Ракета движется, приближаясь к Луне. В 5 часов 59 минут московского времени ракета пройдет в непосредственной близости от Луны, на расстоянии 7 с половиной тысяч километров от поверхности Луны. При этом ракета будет находиться на расстоянии 370 тысяч километров от центра Земли.
В дальнейшем движении ракета, удаляясь от Луны, будет постепенно выходить на свою орбиту планеты солнечной системы.
Научная информация с борта космической ракеты продолжает поступать в соответствии с намеченной программой измерений.
На 6 часов 4 января
4 января в 5 часов 59 минут московского времени советская космическая ракета прошла наиболее близкую к Луне точку своей траектории. Приборы и передатчики ракеты продолжают работать нормально и сообщают на Землю приемным станциям ценную научную информацию. Научные задачи, поставленные перед запуском космической ракеты, полностью выполнены.
В связи с возрастающим удалением от Земли, а также истощением источников питания радиосвязь с космической ракетой будет постепенно ухудшаться и, по-видимому, прекратится в течение ближайших суток.
В настоящее время космическая ракета медленно перемещается по небесному своду и находится по-прежнему в созвездии Девы.
В 7 часов 1 минуту московского времени склонение ракеты составит минус 10,8 градуса, а прямое восхождение — 14 часов 14 минут. В 9 часов утра космическая ракета будет находиться над Анголой (Южная Африка), над пунктом, имеющим координаты 20 градусов восточной долготы и 11 градусов 25 минут южной широты, на расстоянии 390 тысяч километров от Земли.
По мере удаления космической ракеты от Земли и Луны их влияние на движение ракеты ослабевает. Движение ракеты будет все в большей степени определяться лишь силой тяготения Солнца. Ракета выйдет на свою окончательную эллиптическую орбиту вокруг Солнца, став тем самым первой искусственной планетой солнечной системы. Практически это произойдет 7-8 января.
Результаты экспериментальных наблюдений, полученные при помощи советской космической ракеты, будут публиковаться по мере их обработки.
На 12 часов 4 января
Во время прохождения 4 января советской космической ракеты в непосредственной близости от Луны наблюдательные станции с территории Советского Союза продолжали измерять параметры ее движения.
Измерения радиальной скорости ракеты при прохождении около Луны позволили зафиксировать в 5 часов 57 минут 4 января местное максимальное значение радиальной скорости, равное 2,45 километра в секунду, что хорошо согласуется с данными других траекторных измерений, выполненных в период наибольшего сближения ракеты с Луной.
Таким образом, менее чем за полутора суток (34 часа) космическая ракета преодолела расстояние 370 тысяч километров от Земли до Луны.
Результаты произведенных траекторных измерений дали большой материал для определения элементов орбиты ракеты вблизи Луны и для пространственной привязки данных научных наблюдений. В настоящее время эти результаты подвергаются обработке на электронных вычислительных машинах.
На 12 часов московского времени 4 января космическая ракета, удаляясь от Луны и Земли, находилась на расстоянии 422 тысячи километров от центра Земли и 60 тысяч километров от центра Луны. В это время координаты ракеты были равны: прямое восхождение — 14 часов 15 минут и склонение — минус 12 градусов.
Космическая ракета продолжает полет, удаляясь от Луны и Земли, постепенно выходя на свою эллиптическую орбиту вокруг Солнца.
Температура поверхности ракеты составляет плюс 10 — плюс 15 градусов Цельсия. Температура оборудования и газа внутри контейнера с научной аппаратурой в различных точках находится в пределах плюс 10 — плюс 20 градусов Цельсия, обеспечивая нормальное функционирование приборов.
Наземные наблюдательные станции 4 января продолжали прием сигналов с борта ракеты.
На 19 часов 4 января
Советская космическая ракета продолжает свое движение, удаляясь от Земли и Луны.
На 19 часов по московскому времени ракета находилась от Земли на расстоянии 474 тысяч километров.
В это время координаты ракеты были равны: прямое восхождение — 14 часов 17 минут, склонение — минус 13 градусов 42 минуты.
На 22 часа 4 января
Советская космическая ракета продолжает удаляться от Земли и Луны. В 22 часа 4 января ракета находилась на расстоянии 510 тысяч километров от Земли. Координаты ракеты в это время были следующими: прямое восхождение — 14 часов 17 минут, склонение — минус 14 градусов 15 минут. Удаление ракеты от Луны в 22 часа 4 января составляло 180 тысяч километров.
В 13 часов 4 января ракета, вследствие вращения Земли, вышла из зоны видимости наблюдательных станций, расположенных на территории Советского Союза. Вновь войти в эту зону ракета должна 5 января в 1 час.
На 4 часа 5 января
5 января в 4 часа московского времени советская космическая ракета, продолжая свое движение, удалилась от Земли на 550 тысяч километров и от Луны на 235 тысяч километров.
5 января в 4 часа утра московского времени координаты ракеты были: прямое восхождение — 14 часов 18 минут и склонение — минус 15 градусов 11 минут.
На 10 часов 5 января
Советская космическая ракета продолжает полет.
5 января поступающие с ракеты радиосигналы значительно ослабли.
В связи с израсходованием ресурса источников питания надежная радиосвязь с ракетой прекратилась 5 января около десяти часов московского времени.
Космическая ракета за 62 часа своего полета с момента старта на 10 часов 5 января удалилась от Земли на 597 тысяч километров. На этом пути, через 34 часа после старта, она прошла вблизи Луны и, преодолевая притяжение Земли и Луны, выходит на свою орбиту вокруг Солнца.
В течение 62 часов, в соответствии с программой, осуществлялась надежная радиосвязь ракеты с Землей, позволившая наблюдать за движением ракеты и получать информацию о работе научной аппаратуры на борту ракеты.
Программа наблюдений за космической ракетой и программа научных исследований закончены.
Космическая ракета окончательно выйдет на периодическую орбиту искусственной планеты 7-8 января сего года.
Элементы этой орбиты были сообщены ранее.
Орбита искусственной планеты расположена между орбитами Земли и Марса.
Наименьшее расстояние между орбитами искусственной планеты и Марса составляет около 15 миллионов километров, что примерно в четыре раза меньше расстояния между Землей и Марсом во время великих противостояний Марса.
Двигаясь по своей орбите вокруг Солнца с периодом обращения в 450 земных суток, искусственная планета примерно через пять лет вновь приблизится к Земле, однако ее расстояние до Земли будет порядка десятков миллионов километров
Задачи, поставленные при пуске космической ракеты, выполнены.
Получены ценные материалы для дальнейшего развития конструкции межпланетных ракет, важные результаты по дальней космической радиосвязи, проведен ряд исследований большого научного значения по физическим проблемам космического пространства, расширяющих наши сведения о Вселенной.
По мере обработки наблюдений полученные научные результаты будут публиковаться.
После создания Советским Союзом первого искусственного спутника Земли запуск 2 января 1959 года советской космической ракеты, ставшей на вечные времена первой искусственной планетой нашей солнечной системы, является величественным событием эпохи построения коммунизма и открывает эру межпланетных полетов.
СОВЕТСКАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА
2 января 1959 г . в Советском Союзе был осуществлен успешный запуск космической ракеты в сторону Луны. Впервые в истории человечества создан летательный аппарат, не только достигший, но и превысивший вторую космическую скорость. Последняя ступень ракеты весом 1472 килограмма (без топлива) пролетела вблизи Луны и стала первой искусственной планетой солнечной системы.
Это событие знаменует собой новый этап на пути покорения космического пространства. Творческим трудом советских людей создано новое небесное тело, преодолевшее земное тяготение и движущееся по эллиптической орбите вокруг Солнца.
Создание космической ракеты явилось естественным продолжением работ по межконтинентальным ракетам и большим искусственным спутникам Земли, проводившихся в Советском Союзе. Как известно, вес третьего советского искусственного спутника равен 1327 килограммам. Эти работы позволили накопить необходимый опыт для создания крупных космических летательных аппаратов.
Полет ракеты в космическом пространстве позволил осуществить комплекс важнейших научных экспериментов по исследованию межпланетной среды. Впервые реализована возможность проведения прямых научных измерений по широкой программе на столь больших расстояниях от Земли.
Запуск космической ракеты является новым выдающимся успехом советской науки и техники. Для осуществления космического полета была создана многоступенчатая ракета, отличающаяся высоким конструктивным совершенством, с мощными высокоэффективными ракетными двигателями. Управление полетом космической ракеты при выведении ее на заданную траекторию с высокой точностью осуществлялось с помощью специальной автоматической системы.
Для осуществления программы научных экспериментов были созданы уникальная научная аппаратура и специальные радиоизмерительные системы. Общий вес научной и измерительной аппаратуры с источниками питания и контейнером, расположенных на борту последней ступени космической ракеты, составляет 361,3 килограмма. Контроль траектории движения ракеты в космическом пространстве производился с помощью комплекса радиотехнических средств, позволивших надежно определять координаты и скорость ракеты в каждый момент ее движения.
Запуск советской космической ракеты означает вступление человечества в эру межпланетных полетов. Следующими этапами на этом пути должны явиться: дальнейшие исследования космического околосолнечного пространства, исследование планет солнечной системы и полет человека на другие планеты.
Ученые, конструкторы, инженеры, техники, рабочие и испытатели, чей вдохновенный творческий труд вписал новую страницу в историю мировой науки и техники, посвятили запуск космической ракеты XXI съезду Коммунистической партии Советского Союза.
Весь советский народ обсуждает величественную программу построения коммунизма в нашей стране, выдвинутую в тезисах доклада товарища Н. С. Хрущева на XXI съезде Коммунистической партии Советского Союза. Осуществление этой программы под руководством Коммунистической партии и Советского правительства обеспечит новый, еще более бурный подъем народного хозяйства в нашей стране и приведет советский народ к завоеванию новых высот во всех отраслях науки и техники. Несомненно, мы явимся в ближайшие годы свидетелями новых выдающихся успехов нашей страны в освоении космического пространства и раскрытии новых тайн природы на благо советского народа и всего прогрессивного человечества.
Высокая оценка Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР работы ученых, инженеров, техников и рабочих, создавших многоступенчатую космическую ракету и осуществивших успешный ее запуск в сторону Луны 2 января 1959 года, воодушевляет коллективы научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро, заводов испытательных организаций на самоотверженный труд для достижения новых успехов в освоении космического пространства.
ПОЛЕТ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ
Космическая многоступенчатая ракета стартовала с поверхности Земли вертикально. Под действием программного механизма автоматической системы, управляющей ракетой, ее траектория постепенно отклонялась от вертикали. Скорость ракеты быстро нарастала. В конце участка разгона последняя ступень ракеты набрала скорость необходимую для своего дальнейшего движения. Автоматическая система управления последней ступени выключила ракетный двигатель и подала команду на отделение контейнера с научной аппаратурой от последней ступени. Контейнер и последняя ступень ракеты вышли на траекторию и начали движение по направлению к Луне, находясь на близком расстоянии друг от друга.
Чтобы преодолеть земное притяжение, космическая ракета должна набрать скорость, не меньшую, чем вторая космическая скорость. Вторая космическая скорость, называемая также параболической скоростью, у поверхности Земли составляет 11,2 километра в секунду. Эта скорость является критической в том смысле, что при меньших скоростях называемых эллиптическими, тело либо становится спутником Земли, либо, поднявшись на некоторую предельную высоту возвращается на Землю. При скоростях, больших второй космической скорости (гиперболических скоростях) или равных ей, тело способно преодолеть земное тяготение и навсегда удалиться от Земли.
Советская космическая ракета к моменту выключения ракетного двигателя последней ее ступени превысила вторую космическую скорость. На дальнейшее движение ракеты, до сближения ее с Луной, основное влияние оказывает сила притяжения Земли. Вследствие этого, согласно законам небесной механики, траектория движения ракеты относительно центра Земли очень близка к гиперболе, для которой центр Земли является одним из ее фокусов. Траектория наиболее искривлена вблизи Земли и распрямляется с удалением от Земли. На больших расстояниях от Земли траектория становится весьма близкой к прямой линии.
В начале движения ракеты по гиперболической траектории она движется весьма быстро. Однако, по мере удаления от Земли, скорость ракеты под действием силы земного тяготения уменьшается. Так, если на высоте 1500 км скорость ракеты относительно центра Земли была несколько более 10 километров в секунду, то на высоте 100 тысяч километров она равнялась уже примерно 3,5 километра в секунду.
Скорость поворота радиуса-вектора, соединяющего центр Земли с ракетой, убывает, согласно второму закону Кеплера, обратно пропорционально квадрату расстояния от центра Земли. Если в начале движения эта скорость составляла примерно 0,07 градуса в секунду, т. е. более чем в 15 раз превышала угловую скорость суточного вращения Земли, то примерно через час она стала меньше угловой скорости Земли. Когда же ракета приближалась к Луне, то скорость поворота ее радиуса-вектора уменьшилась более чем в 2000 раз и стала уже в пять раз меньше угловой скорости обращения Луны вокруг Земли. Скорость же обращения Луны составляет лишь 1/27 угловой скорости Земли.
Эти особенности движения ракеты по траектории определили характер ее перемещения относительно поверхности Земли.
На карте изображено перемещение проекции ракеты на поверхность Земли с течением времени. Пока скорость поворота радиуса-вектора ракеты была велика по сравнению со скоростью вращения Земли, эта проекция перемещалась на восток, постепенно отклоняясь на юг. Затем проекция стала перемещаться сначала на юго-запад и через 6-7 часов после старта ракеты, когда скорость поворота радиуса-вектора стала весьма мала, почти точно на запад.
Движение ракеты среди созвездий на небесной сфере изображено на схеме. Движение ракеты на небесной сфере было очень неравномерным — быстрое в начале и очень медленное к концу.
Примерно через час полета путь ракеты на небесной сфере вошел в созвездие Волосы Вероники. Затем ракета перешла на небесном своде в созвездие Девы, в котором и произошло ее сближение с Луной.
3 января в 3 часа 57 минут московского времени, когда ракета находилась в созвездии Девы, примерно в середине треугольника, образованного звездами Арктуром, Спикой и Альфой Весов, специальным устройством, установленным на борту ракеты, была создана искусственная комета, состоящая из паров натрия, светящихся в лучах Солнца. Эту комету можно было наблюдать с Земли оптическими средствами в течение нескольких минут. Во время прохождения около Луны ракета находилась на небесной сфере между звездами Спика и Альфа Весов.
Путь ракеты на небесном своде при сближении с Луной наклонен к пути Луны примерно на 50°. Вблизи Луны ракета двигалась на небесной сфере приблизительно в 5 раз медленнее, чем Луна.
Луна, двигаясь по своей орбите вокруг Земли, подходила к точке сближения с ракетой справа, если смотреть с северной части Земли. Ракета приближалась к этой точке сверху и справа. В период наибольшего сближения ракета находилась выше и немного правее Луны.
Время полета ракеты до орбиты Луны зависит от избытка начальной скорости ракеты над второй космической скоростью и будет тем меньше, чем больше этот избыток. Выбор величины этого избытка был произведен с учетом того, чтобы прохождение ракеты вблизи Луны можно было наблюдать радиосредствами, расположенными на территории Советского Союза и в других странах Европы, а также в Африке и в большей части Азии. Время движения космической ракеты до Луны составило 34 часа.
Во время наибольшего сближения расстояние между ракетой и Луной составляло, по уточненным данным, 5-6 тысяч километров, т. е. примерно полтора поперечника Луны.
Когда космическая ракета приблизилась к Луне на расстояние в несколько десятков тысяч километров, притяжение Луны начало оказывать заметное влияние на движение ракеты. Действие тяготения Луны привело к отклонению направления движения ракеты и изменению величины скорости ее полета вблизи Луны. При сближении Луна была ниже ракеты, и поэтому, вследствие притяжения Луны, направление полета ракеты отклонилось вниз. Притяжение Луны создало также местное увеличение скорости. Это увеличение достигло максимума в районе наибольшего сближения.
После сближения с Луной космическая ракета продолжала удаляться от Земли, скорость ее относительно центра Земли убывала, приближаясь к величине, равной примерно 2 километрам в секунду.
На расстоянии от Земли порядка 1 миллиона километров и более влияние притяжения Земли на ракету настолько ослабевает, что движение ракеты можно считать происходящим лишь под действием силы тяготения Солнца. Примерно 7-8 января советская космическая ракета вышла на свою самостоятельную орбиту вокруг Солнца, стала его спутником, превратившись в первую в мире искусственную планету солнечной системы.
Скорость ракеты относительно центра Земли в период 7-8 января была направлена примерно в ту же сторону, что и скорость Земли в ее движении вокруг Солнца. Так как скорость Земли равняется 30 километрам в секунду, а скорость ракеты относительно Земли — 2 километра в секунду, то скорость движения ракеты, как планеты, вокруг Солнца была равна приблизительно 32 километрам в секунду.
Точные данные о положении ракеты, направлении и величине ее скорости на больших расстояниях от Земли позволяют по законам небесной механики рассчитать движение космической ракеты как планеты солнечной системы. Расчет орбиты произведен без учета возмущений, которые могут вызвать планеты и другие тела солнечной системы. Вычисленная орбита характеризуется следующими данными:
- наклонение орбиты к плоскости орбиты Земли составляет около 1°, т. е. весьма мало;
- эксцентриситет орбиты искусственной планеты равен 0,148, что заметно больше, чем эксцентриситет земной орбиты, равный 0,017;
- минимальное расстояние от Солнца составит около 146 миллионов километров, т. е. будет лишь на несколько миллионов километров меньше расстояния Земли от Солнца (среднее расстояние Земли от Солнца составляет 150 миллионов километров);
- максимальное расстояние искусственной планеты от Солнца составит около 197 миллионов километров, т. е. космическая ракета при этом будет находиться от Солнца на 47 миллионов километров дальше, чем Земля;
- период обращения искусственной планеты вокруг Солнца будет 450 суток, т. е. около 15 месяцев. Минимальное расстояние от Солнца будет достигнуто впервые в середине января 1959 г ., а максимальное — в начале сентября 1959 года.
Интересно отметить, что орбита советской искусственной планеты подходит к орбите Марса на расстояние порядка 15 миллионов километров, т. е. примерно в 4 раза ближе, чем орбита Земли.
Расстояние между ракетой и Землей при их движении вокруг Солнца будет изменяться, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Наибольшее расстояние между ними может достигать величин 300-350 миллионов километров.
В процессе обращения искусственной планеты и Земли вокруг Солнца они могут сблизиться на расстояние порядка миллиона километров.
ПОСЛЕДНЯЯ СТУПЕНЬ КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ И КОНТЕЙНЕР С НАУЧНОЙ АППАРАТУРОЙ
Последняя ступень космической ракеты является управляемой ракетой, крепящейся посредством переходника к предшествующей ступени.
Управление ракетой осуществляется автоматической системой, стабилизирующей положение ракеты на заданной траектории и обеспечивающей расчетную скорость в конце работы двигателя. Последняя ступень космической ракеты после израсходования рабочего запаса топлива весит 1472 килограмма.
Кроме устройств, обеспечивающих нормальный полет последней ступени ракеты, в корпусе ее расположены:
- герметичный, отделяемый контейнер с научной и радиотехнической аппаратурой;
- два передатчика с антеннами, работающие на частотах 19,997 мгц и 19,995 мгц;
- счетчик космических лучей;
- радиосистема, с помощью которой определяется траектория полета космической ракеты и прогнозируется ее дальнейшее движение;
- аппаратура для образования искусственной натриевой кометы.
Контейнер расположен в верхней части последней ступени космической ракеты и защищен от нагрева при прохождении ракетой плотных слоев атмосферы сбрасываемым конусом.
Контейнер состоит из двух сферических тонких полуоболочек, герметично соединенных между собой шпангоутами с уплотнительной прокладкой из специальной резины. На одной из полуоболочек контейнера расположены 4 стержня антенн радиопередатчика, работающего на частота 183,6 мгц. Эти антенны закреплены на корпусе симметрично относительно полого алюминиевого штыря, на конце которого расположен датчик для измерения магнитного поля Земли и обнаружения магнитного поля Луны. До момента сброса защитного конуса антенны сложены и закреплены на штыре магнитометра. После сброса защитного конуса антенны раскрываются. На этой же полуоболочке расположены две протонные ловушки для обнаружения газовой компоненты межпланетного вещества и два пьезоэлектрических датчика для изучения метеорных частиц.
Полуоболочки контейнера выполнены из специального алюминиево-магниевого сплава. На шпангоуте нижней полуоболочки крепится приборная рама трубчатой конструкции из магниевого сплава, на которой расположены приборы контейнера.
Внутри контейнера размещена следующая аппаратура:
1. Аппаратура для радиоконтроля траектории движения ракеты, состоящая из передатчика, работающего на частоте 183,6 мгц, и блока приемников.
2. Радиопередатчик, работающий на частоте 19,993 мгц.
3. Телеметрический блок, предназначенный для передачи по радиосистемам на Землю данных научных измерений, а также данных о температуре и давлении в контейнере.
4. Аппаратура для изучения газовой компоненты межпланетного вещества и корпускулярного излучения Солнца.
5. Аппаратура для измерения магнитного поля Земли и обнаружения магнитного поля Луны.
6. Аппаратура для изучения метеорных частиц.
7. Аппаратура для регистрации тяжелых ядер в первичном космическом излучении.
8. Аппаратура для регистрации интенсивности и вариаций интенсивности космических лучей и для регистрации фотонов в космическом излучении.
Радиоаппаратура и научная аппаратура контейнера получают электропитание от серебряно-цинковых аккумуляторов и окисно-ртутных батарей, размещенных на приборной раме контейнера.
Контейнер наполнен газом при давлении 1,3 атм. Конструкция контейнера обеспечивает высокую герметичность внутреннего объема. Температура газа внутри контейнера поддерживается в заданных пределах (около 20°С). Указанный температурный режим обеспечивается приданием оболочке контейнера определенных коэффициентов отражения и излучения за счет специальной обработки оболочки. Кроме того, в контейнере установлен вентилятор, обеспечивающий принудительную циркуляцию газа. Циркулирующий в контейнере газ отбирает тепло от приборов и отдает его оболочке, являющейся своеобразным радиатором.
Отделение контейнера от последней ступени космической ракеты происходит после окончания работы двигательной установки последней ступени.
Отделение контейнера необходимо с точки зрения обеспечения теплового режима контейнера. Дело в том, что в контейнере расположены приборы, выделяющие большое количество тепла. Тепловой режим, как указано выше, обеспечивается сохранением определенного баланса между теплом, излучаемым оболочкой контейнера, и теплом, получаемым оболочкой от Солнца.
Отделение контейнера обеспечивает нормальный режим работы антенн контейнера и аппаратуры для измерения магнитного поля Земли и обнаружения магнитного поля Луны; в результате отделения контейнера устраняются магнитные влияния металлической конструкции ракеты на показания магнитометра.
Общий вес научной и измерительной аппаратуры с контейнером, вместе с источниками питания, размещенными на последней ступени космической ракеты, составляет 361,3 килограмма.
В ознаменование создания в Советском Союзе первой космической ракеты, ставшей искусственной планетой солнечной системы, на ракете установлены два вымпела с Государственным гербом Советского Союза. Эти вымпелы расположены в контейнере.
Один вымпел выполнен в виде тонкой металлической ленты. На одной стороне ленты имеется надпись: «Союз Советских Социалистических Республик», а на другой изображены гербы Советского Союза и надпись: «Январь 1959 Январь». Надписи нанесены специальным, фотохимическим способом, обеспечивающим длительное их сохранение
Второй вымпел имеет сферическую форму, символизирующую искусственную планету. Поверхность сферы покрыта пятиугольными элементами из специальной нержавеющей стали. На одной стороне каждого элемента вычеканена надпись: «СССР Январь 1959 г .», на другой — герб Советского Союза и надпись «СССР».
КОМПЛЕКС ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Для наблюдения за полетом космической ракеты, измерения параметров ее орбиты и приема с борта данных научных измерений был использован большой комплекс измерительных средств, расположенных по всей территории Советского Союза.
В состав измерительного комплекса входили: группа автоматизированных радиолокационных средств, предназначенных для точного определения элементов начального участка орбиты; группа радиотелеметрических станций для регистрации научной информации, передаваемой с борта космической ракеты; радиотехническая система контроля элементов траектории ракеты на больших удалениях от Земли; радиотехнические станции, используемые для приема сигналов на частотах 19,997, 19,995 и 19,993 мгц; оптические средства для наблюдения и фотографирования искусственной кометы.
Согласование работы всех измерительных средств и привязка результатов измерений к астрономическому времени производились с помощью специальной аппаратуры единого времени и систем радиосвязи.
Обработка данных траекторных измерений, поступающих из районов расположения станций, определение элементов орбиты и выдача целеуказаний измерительным средствам выполнялись координационно-вычислительным центром на электронных счетных машинах.
Автоматизированные радиолокационные станции использовались для оперативного определения начальных условий движения космической ракеты, выдачи долгосрочного прогноза о движении ракеты и данных целеуказаний всем измерительным и наблюдательным средствам. Данные измерений этих станций с помощью специальных счетно-решающих устройств преобразовывались в двоичный код, осреднялись, привязывались к астрономическому времени с точностью до нескольких миллисекунд и автоматически выдавались в линии связи.
Чтобы предохранить данные измерений от возможных ошибок при передаче по линиям связи, измерительная информация кодировалась. Применение кода позволяло находить и исправлять одну ошибку в передаваемом числе и находить и отбрасывать числа с двумя ошибками.
Преобразованная таким образом измерительная информация поступала в координационно-вычислительный центр. Здесь данные измерений с помощью входных устройств автоматически набивались на перфокарты, по которым электронные счетные машины производили совместную обработку результатов измерений и расчет орбиты. На основе использования большого числа траекторных измерений в результате решения краевой задачи с применением метода наименьших квадратов определялись начальные условия движения космической ракеты. Далее интегрировалась система дифференциальных уравнений, описывающая совместное движение ракеты, Луны, Земли и Солнца.
Телеметрические наземные станции производили прием научной информации с борта космической ракеты и ее регистрацию на фотопленках и магнитных лентах. Для обеспечения большой дальности приема радиосигналов были применены высокочувствительные приемники и специальные антенны с большой эффективной площадью.
Приемные радиотехнические станции, работающие на частотах 19,997, 19,995, 19,993 мгц, осуществляли прием радиосигналов с космической ракеты и регистрацию этих сигналов на магнитных пленках. При этом производились измерения напряженности поля и ряд других измерений, позволяющих проводить ионосферные исследования.
Изменением вида манипуляции передатчика, работающего на двух частотах 19,997 и 19,995 мгц, передавались данные о космических лучах. По каналу передатчика, излучающего на частоте 19,993 мгц, путем изменения длительности интервала между телеграфными посылками передавалась основная научная информация.
Для оптического наблюдения космической ракеты с Земли с целью подтверждения факта прохождения космической ракеты по данному участку ее траектории была использована искусственная натриевая комета. Искусственная комета была образована 3 января в 3 часа 57 минут по московскому времени на расстоянии 113 тысяч километров от Земли. Наблюдение искусственной кометы было возможно из районов Средней Азии, Кавказа, Ближнего Востока, Африки и Индии. Фотографирование искусственной кометы производилось с помощью специально созданной оптической аппаратуры, установленной на южных астрономических обсерваториях Советского Союза. Для повышения контрастности фотографических отпечатков использовались светофильтры, выделяющие спектральную линию натрия. С целью повышения чувствительности фотографической аппаратуры ряд установок был оборудован электронно-оптическими преобразователями.
Несмотря на неблагоприятную погоду в большинстве районов расположения оптических средств, ведущих наблюдение за космической ракетой, удалось получить несколько фотографий натриевой кометы.
Контроль орбиты космической ракеты вплоть до расстояний 400-500 тысяч километров и измерение элементов ее траектории производились с помощью специальной радиотехнической системы, работающей на частоте 183,6 мгц.
Данные измерений в строго определенные моменты времени автоматически выводились и фиксировались в цифровом коде на специальных устройствах.
Вместе со временем, в которое производился съем показаний радиотехнической системы, эти данные оперативно поступали в координационно-вычислительный центр. Совместная обработка указанных измерений вместе с данными измерений радиолокационной системы позволяла уточнять элементы орбиты ракеты и непосредственно контролировать движение ракеты в пространстве.
Использование мощных наземных передатчиков и высокочувствительных приемных устройств обеспечивало уверенное измерение траектории космической ракеты до расстояний порядка 500 тысяч километров.
Применение указанного комплекса измерительных средств позволило получить ценные данные научных наблюдений и надежно контролировать и прогнозировать движение ракеты в космическом пространстве.
Богатый материал траекторных измерений, выполненных при полете первой советской космической ракеты, и опыт автоматической обработки траекторных измерений на электронных счетных машинах будут иметь большое значение при запусках последующих космических ракет.
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучение космических лучей
Одной из главных задач научных исследований, проводимых на советской космической ракете, является изучение космических лучей.
Состав и свойства космического излучения на больших расстояниях от Земли определяются условиями возникновения космических лучей и структурой космического пространства. До настоящего времени сведения о космических лучах были получены путем измерения космических лучей вблизи Земли. Между тем, в результате действия целого ряда процессов состав и свойства космического излучения у Земли резко отличаются от того, что присуще самим «истинным» космическим лучам. Наблюдаемые на поверхности Земли космические лучи мало похожи на те частицы, которые приходят к нам из космоса.
При использовании высотных ракет и в особенности спутников Земли на пути космических лучей из космоса к измерительному прибору уже нет существенного количества вещества. Однако Земля окружена магнитным полем, которое частично отражает космические лучи. С другой стороны, это же магнитное поле создает своеобразную ловушку для космических лучей. Один раз, попав в эту ловушку, частица космических лучей блуждает там в течение очень долгого времени. В результате этого вблизи Земли накапливается большое число частиц космического излучения.
До тех пор, пока измеряющий космическое излучение прибор находится в сфере действия магнитного поля Земли, результаты измерений не дадут возможности изучать космические лучи, приходящие из Вселенной. Известно, что среди частиц, присутствующих на высотах порядка 1000 километров , лишь ничтожная часть (около 0,1 процента) приходит непосредственно из космоса. Остальные 99,9 процента частиц возникают, по-видимому, от распада нейтронов, испускаемых Землей (точнее, верхними слоями ее атмосферы). Эти нейтроны в свою очередь создаются космическими лучами, бомбардирующими Землю.
Лишь после того, как прибор будет находиться не только вне атмосферы Земли, но и вне магнитного поля Земли, можно выяснить природу и происхождение космических лучей.
На советской космической ракете установлены разнообразные приборы, позволяющие всесторонне изучать состав космических лучей в межпланетном пространстве.
С помощью двух счетчиков заряженных частиц определялась интенсивность космического излучения. С помощью двух фотоумножителей с кристаллами исследовался состав космических лучей.
Для этой цели измерялись:
1. Поток энергии космического излучения в широком диапазоне энергий.
2. Число фотонов с энергией выше 50 000 электрон-вольт (жесткие рентгеновские лучи).
3. Число фотонов с энергией выше 500 000 электрон-вольт (гамма-лучи).
4. Число частиц, обладающих способностью проходить сквозь кристалл йодистого натрия (энергия таких частиц больше 5000 000 электрон-вольт).
5. Суммарная ионизация, вызываемая в кристалле всеми видами излучения.
Счетчики заряженных частиц давали импульсы на специальные так называемые пересчетные схемы. С помощью таких схем оказывается возможным передать по радио сигнал — тогда, когда сосчитано определенное число частиц.
Фотоумножители, соединенные с кристаллами, регистрировали вспышки света, возникающие в кристалле при прохождении сквозь них частиц космического излучения. Величина импульса на выходе фотоумножителя в известных пределах пропорциональна количеству света, излученному в момент прохождения частицы космических лучей внутри кристалла. Эта последняя величина в свою очередь пропорциональна той энергии, которая была истрачена в кристалле на ионизацию частицей космических лучей. Выделяя те импульсы, величина которых больше определенного значения, можно исследовать состав космического излучения. Наиболее чувствительная система регистрирует все случаи, когда энергия, выделенная в кристалле, превосходит 50 000 электрон-вольт. Однако проникающая способность частиц при таких энергиях очень мала. В этих условиях в основном будут регистрироваться рентгеновские лучи.
Счет числа импульсов осуществляется с помощью таких же пересчетных схем, которые были использованы для счета числа заряженных частиц.
Аналогичным образом выделяются импульсы, величина которых соответствует энерговыделению в кристалле более 500 000 электрон-вольт. В этих условиях в основном регистрируются гамма-лучи.
Путем выделения импульсов еще большей величины (соответствующих энерговыделению более 5 000 000 электрон-вольт) отмечаются случаи прохождения сквозь кристалл частиц космических лучей, обладающих большой энергией. Следует отметить, что заряженные частицы, входящие в состав космических лучей и летящие практически со скоростью света, будут проходить сквозь кристалл. При этом энерговыделение в кристалле в большинстве случаев будет равно примерно 20 000 000 электрон-вольт.
Помимо измерения числа импульсов, производится определение суммарной ионизации, создаваемой в кристалле всеми видами излучений. Для этой цели служит схема, состоящая из неоновой лампочки, конденсатора и сопротивлений. Эта система позволяет путем измерения числа зажиганий неоновой лампочки определять суммарный ток, текущий через фотоумножитель, и тем самым измерять суммарную ионизацию, создаваемую в кристалле.
Исследования, проведенные на космической ракете, дают возможность определить состав космических лучей в межпланетном пространстве.
Изучение газовой составляющей межпланетного вещества и корпускулярного излучения Солнца
До недавнего времени предполагалось, что концентрация газа в межпланетном пространстве весьма мала и измеряется единицами частиц в кубическом сантиметре. Однако некоторые астрофизические наблюдения последних лет поколебали эту точку зрения.
Давление солнечных лучей на частицы самых верхних слоев земной атмосферы создает своеобразный «газовый хвост» Земли, который направлен всегда от Солнца. Свечение его, которое проектируется на звездный фон ночного неба в виде противосияния, называется зодиакальным светом. В 1953 году были опубликованы результаты наблюдений поляризации зодиакального света, которые привели некоторых ученых к выводу о том, что в межпланетном пространстве в районе Земли содержится около 600-1000 свободных электронов в кубическом сантиметре. Если это так, и так как среда в целом электрически нейтральна, то в ней должны содержаться и положительно заряженные частицы с такой же концентрацией. При некоторых предположениях из указанных поляризационных измерений была выведена зависимость электронной концентрации в межпланетной среде от расстояния до Солнца, а следовательно, и плотность газа, который должен быть полностью или почти полностью ионизирован. Плотность межпланетного газа должна убывать по мере увеличения расстояния от Солнца.
Другим опытным фактом, говорящим в пользу существования межпланетного газа с плотностью порядка 1000 частиц в кубическом сантиметре, является распространение так называемых «свистящих атмосфериков» — низкочастотных электромагнитных колебаний, вызываемых атмосферными электрическими разрядами. Для объяснения распространения этих электромагнитных колебаний от места их возникновения к месту, где они наблюдаются, приходится предполагать, что они распространяются по силовым линиям магнитного поля Земли, на расстояниях восьми-десяти земных радиусов (т. е. порядка 50-65 тысяч километров) от поверхности Земли, в среде с электронной концентрацией порядка тысячи электронов в 1 кубическом сантиметре.
Однако выводы о существовании в межпланетном пространстве столь плотной газовой среды отнюдь не являются бесспорными. Так, ряд ученых указывает на то, что наблюдаемая поляризация зодиакального света может вызываться не свободными электронами, а межпланетной пылью. Высказываются предположения о том, что в межпланетном пространстве газ присутствует только в виде так называемых корпускулярных потоков, т. е. потоков ионизированного газа, выбрасываемых с поверхности Солнца и движущихся со скоростью 1000-3000 километров в секунду.
По-видимому, при современном состоянии астрофизики вопрос о природе и концентрации межпланетного газа нельзя решить с помощью наблюдений, проводимых с поверхности Земли. Эта проблема, имеющая большое значение для выяснения процессов обмена газом между межпланетной средой и верхними слоями земной атмосферы и для изучения условий распространения корпускулярного излучения Солнца, может быть решена с помощью приборов, устанавливаемых на ракетах, движущихся непосредственно в межпланетном пространстве.
Целью установки приборов для изучения газовой составляющей межпланетного вещества и корпускулярного излучения Солнца на советской космической ракете является проведение первого этапа подобных исследований — попытки прямого обнаружения стационарного газа и корпускулярных потоков в области межпланетного пространства, находящейся между Землей и Луной, и грубой оценки концентрации заряженных частиц в этой области. При подготовке эксперимента на основании имеющихся в настоящее время данных принимались в качестве наиболее вероятных две следующие модели межпланетной газовой среды:
А. Имеется стационарная газовая среда, состоящая в основном из ионизированного водорода (т. е. из электронов и протонов — ядер водорода) с электронной температурой 5000-10 000°К (близкой к ионной температуре). Через эту среду временами проходят корпускулярные потоки со скоростью 1000-3000 километров в секунду с концентрацией частиц 1-10 в кубическом сантиметре.
Б. Имеются только спорадические корпускулярные потоки, состоящие из электронов и протонов со скоростями 1000-3000 километров в секунду, иногда достигающие максимальной концентрации 1000 частиц в кубическом сантиметре.
Эксперимент проводится с помощью протонных ловушек. Каждая протонная ловушка представляет собой систему из трех концентрически расположенных полусферических электродов с радиусами 60 мм , 22,5 мм и 20 мм . Два внешних электрода изготовлены из тонкой металлической сетки, третий — сплошной, служит коллектором протонов. Электрические потенциалы электродов относительно корпуса контейнера таковы, что электрические поля, образуемые между электродами ловушки, должны обеспечить как полное собирание всех протонов и выталкивание электронов, попадающих в ловушку из стационарного газа, так и подавление фототока с коллектора, возникающего под действием ультрафиолетового излучения Солнца и других излучений, действующих на коллектор.
Разделение протонного тока, создаваемого в ловушках стационарным ионизированным газом и корпускулярными потоками (если они существуют совместно), осуществляется одновременным использованием четырех протонных ловушек, отличающихся друг от друга тем, что у двух из них на оболочки (внешние сетки) подан положительный потенциал, равный 15 вольтам относительно оболочки контейнера. Этот тормозящий потенциал препятствует попаданию в ловушку протонов из стационарного газа (имеющих энергию порядка 1 электрон-вольта), но не может помешать попаданию на коллектор протонов корпускулярных потоков, обладающих гораздо большими энергиями. Две остальные ловушки должны регистрировать суммарные протонные токи, создаваемые как стационарными, так и корпускулярными протонами. Внешняя сетка у одной из них находится под потенциалом оболочки контейнера, а у другой имеется отрицательный потенциал, равный 10 вольтам относительно той же оболочки.
Токи в цепях коллекторов после усиления регистрируются с помощью радиотелеметрической системы.
Исследование метеорных частиц
Наряду с планетами и их спутниками, астероидами и кометами в солнечной системе присутствует большое количество мелких твердых частиц, движущихся относительно Земли со скоростями от 12 до 72 километров в секунду и называемых в комплексе метеорным веществом.
К настоящему времени основные сведения о метеорном веществе, вторгающемся в земную атмосферу из межпланетного пространства, получены астрономическими, а также радиолокационными методами.
Сравнительно крупные метеорные тела, влетая с огромными скоростями в атмосферу Земли, сгорают в ней, вызывая свечение, наблюдаемое визуально и при помощи телескопов. Более мелкие частицы прослеживаются радиолокаторами по следу заряженных частиц — электронов и ионов, образующихся при движении метеорного тела.
На основании этих исследований получены данные о плотности метеорных тел вблизи Земли, их скорости и массе от 10~4 грамма и больше.
Данные о мелких и самых многочисленных частицах с поперечником в несколько микрон получаются из наблюдения рассеяния солнечного света лишь на огромном скоплении таких частиц. Исследование индивидуальной микрометеорной частицы возможно только при помощи аппаратуры, установленной на искусственных спутниках Земли, а также на высотных и космических ракетах.
Изучение метеорного вещества имеет существенное научное значение для геофизики, астрономии, для решения проблем эволюции и происхождения планетных систем.
В связи с развитием ракетной техники и началом эры межпланетных полетов, открытой первой советской космической ракетой, изучение метеорного вещества приобретает большой чисто практический интерес для определения метеорной опасности для космических ракет и искусственных спутников Земли, находящихся длительное время в полете.
Метеорные тела при соударении с ракетой способны производить на нее разного рода воздействия: разрушить ее, нарушить герметичность кабины, пробив оболочку. Микрометеорные частицы, длительное время воздействуя на оболочку ракеты, могут вызвать изменение характера ее поверхности. Поверхности оптических приборов в результате столкновения с микрометеорными телами могут превращаться из прозрачных в матовые.
Как известно, вероятность столкновения космической ракеты с метеорными частицами, способными повредить ее, мала, но она существует, и важно правильно оценить ее.
Для исследования метеорного вещества в межпланетном пространстве на приборном контейнере космической ракеты — установлены два баллистических пьезоэлектрических датчика из фосфата аммония, регистрирующие удары микрометеорных частиц. Пьезоэлектрические датчики превращают механическую энергию ударяющей частицы в электрическую, величина которой зависит от массы и скорости ударяющей частицы, а число импульсов равно числу частиц, сталкивающихся с поверхностью датчика.
Электрические импульсы сдатчика, имеющие вид кратковременных затухающих колебаний, подаются на вход усилителя-преобразователя, разделяющего их на три диапазона по амплитуде и подсчитывающего число импульсов в каждом амплитудном диапазоне.
Магнитные измерения
Успехи советской ракетной техники открывают перед геофизиками большие возможности. Космические ракеты позволят производить непосредственные измерения магнитных полей планет специальными магнитометрами или обнаруживать поля планет благодаря их возможному влиянию на интенсивность космического излучения непосредственно в пространстве, окружающем планеты.
Полет советской космической ракеты с магнитометром в сторону Луны является первым таким экспериментом.
Помимо исследования магнитных полей космических тел, громадное значение имеет вопрос об интенсивности магнитного поля в космическом пространстве вообще. Напряженность магнитного поля Земли на расстоянии 60 земных радиусов (на расстоянии лунной орбиты) практически равна нулю. Есть основания полагать, что магнитный момент Луны невелик. Магнитное поле Луны, в случае однородного намагничивания, должно убывать по закону куба расстояния от ее центра. При неоднородном намагничивании интенсивность поля Луны будет убывать еще быстрее. Следовательно, оно может быть надежно обнаружено лишь в непосредственной близости от Луны.
Какова интенсивность поля в пространстве внутри орбиты Луны при достаточном удалении от Земли и Луны? Определяется ли оно значениями, вычисленными из магнитного потенциала Земли, или оно зависит и от других причин? Магнитное поле Земли измерено на третьем советском спутнике в диапазоне высот 230-1800 км , т. е. до 1/3 радиуса Земли. Относительный вклад возможной непотенциальной части постоянного магнитного поля, влияние переменной части магнитного поля, будет больше на расстоянии нескольких радиусов Земли, где интенсивность ее поля уже достаточно мала. На расстоянии пяти радиусов поле Земли должно составлять примерно 400 гамм (одна гамма — 10-5 эрстед).
Установка магнитометра на борту ракеты, летящей в сторону Луны, преследует следующие цели:
1. Измерить магнитное поле Земли и возможные поля токовых систем в пространстве внутри орбиты Луны.
2. Обнаружить магнитное поле Луны.
Вопрос о том, намагничены ли, подобно Земле, планеты солнечной системы и их спутники, является важным вопросом астрономии и геофизики.
Статистическая обработка большого числа наблюдений, выполненная магнитологами с целью обнаружения магнитных полей планет и Луны по их возможному влиянию на геометрию корпускулярных потоков, выбрасываемых Солнцем, не привела к определенным результатам.
Попытка установления общей связи между механическими моментами космических тел, известных для большинства планет солнечной системы, и их возможными магнитными моментами не нашла экспериментального подтверждения в целом ряде наземных экспериментов, которые следовали из этой гипотезы.
В настоящее время наиболее часто используется в различных гипотезах происхождения магнитного поля Земли модель регулярных токов, текущих в жидком проводящем ядре Земли и вызывающих основное магнитное поле Земли. Вращение Земли вокруг оси при этом привлекается для объяснения частных особенностей земного поля.
Таким образом, согласно этой гипотезе, существование жидкого проводящего ядра является обязательным условием наличия общего магнитного поля.
О физическом состоянии внутренних слоев Луны мы знаем очень мало. До недавнего времени полагали, исходя из вида поверхности Луны, что, если даже горы и лунные кратеры имеют вулканическое происхождение, вулканическая деятельность на Луне давно окончилась и Луна вряд ли имеет жидкое ядро. При такой точке зрения следовало бы полагать, что Луна не обладает магнитным полем, если верна гипотеза происхождения земного магнитного поля. Однако, если вулканическая деятельность на Луне продолжается, то не исключается возможность существования неоднородной намагниченности Луны и даже общей однородной намагниченности.
Чувствительность, диапазон измерения магнитометра и программа его работы для советской космической ракеты были выбраны, исходя из необходимости решения указанных выше задач. Так как ориентация измерительных датчиков относительно измеряемого магнитного поля непрерывно меняется из-за вращения контейнера и вращения Земли, для эксперимента используется трехкомпонентный магнитометр полного вектора с магнито-насыщенными датчиками. Три взаимно перпендикулярных чувствительных датчика магнитометра закреплены неподвижно относительно корпуса контейнера на специальной немагнитной штанге длиной более метра. При этом влияние магнитных частей аппаратуры контейнера все же составляет 50-100 гамм, в зависимости от ориентации датчика. Достаточно точные результаты при измерении магнитного поля Земли могут быть получены до расстояний 4-5 ее радиусов.
Научная аппаратура, установленная на борту ракеты, функционировала нормально. Получено большое количество записей результатов измерений, которые обрабатываются. Предварительный анализ показывает, что результаты исследований имеют большое научное значение. Эти результаты будут публиковаться по мере обработки наблюдений.
ИСКУССТВЕННАЯ НАТРИЕВАЯ КОМЕТА И АППАРАТУРА ДЛЯ ЕЕ ОБРАЗОВАНИЯ
Искусственная натриевая комета представляет собой облако паров натрия в атомарном состоянии, которое выбрасывается в космическое пространство с борта ракеты в определенный момент времени. Свечение натриевого облака происходит в результате резонансной флюоресценции. Сущность этого явления состоит в том, что атомы натрия рассеивают солнечный свет в узком интервале частот в желтой части солнечного спектра.
Свет, рассеиваемый натриевым облаком, обладает монохроматичностью, что делает возможным в значительной степени ослабить фон неба при наблюдении облака через специальные светофильтры.
Яркость натриевого облака, содержащего 1 килограмм натрия и образованного на расстоянии 113 000 километров от Земли, по расчету должна быть примерно равной шестой звездной величине, что соответствует предельной возможности наблюдения облака невооруженным глазом. Для сравнения следует указать, что яркость самой космической ракеты в полете на этом расстоянии равна примерно четырнадцатой звездной величине.
Следовательно, создание искусственной натриевой кометы позволяет осуществить оптическое наблюдение с Земли определенной точки траектории космической ракеты.
Наблюдение натриевой кометы возможно только в ночное время. Это обстоятельство определяет время и место образования натриевого облака при полете космической ракеты. Время образования искусственной кометы было выбрано с таким расчетом, чтобы ее могло видеть возможно большее число наблюдательных станций Советского Союза.
Для образования искусственной натриевой кометы использовалась специальная аппаратура, установленная на последней ступени космической ракеты. Основным узлом этой аппаратуры является испаритель натрия. Конструкция испарителя дает возможность осуществить испарение одного килограмма натрия в течение 5-7 секунд и выброс натриевого облака в условиях невесомости и глубокого вакуума космического пространства.
Команда, необходимая для срабатывания испарителя в строго определенный момент времени, подается от малогабаритного электронного командного устройства, основой которого являются кварцевые часы.
Успешный запуск советской космической ракеты в сторону Луны и создание первой искусственной планеты — выдающееся достижение советской науки и техники.
Уже недалеко то время, когда по космическим путям, начало которым положено запуском советской ракеты, будут двигаться межпланетные корабли к самым отдаленным уголкам солнечной системы. Человечество вступило в эпоху непосредственного проникновения во Вселенную.
«Правда» от 12 января 1959 г .
Запуск космического аппарата « Luna-1» осуществлялся Министерством обороны СССР.
Запуски в мире
предыдущий Atlas-Score следующий Vanguard-2
Запуски в СССР
предыдущий Luna-1С следующий Luna-2А
Космические аппараты аналогичного индекса
предыдущий Luna-1С следующий Luna-2А
Комментариев нет:
Отправить комментарий