Вступ:
У другій половині XX ст. людство ступило на поріг Всесвіту - вийшло в космічний простір. Дорогу в космос відкрила наша Батьківщина. Перший штучний супутник Землі, який відкрив космічну еру, запущений колишнім Радянським Союзом, перший космонавт світу - громадянин колишнього СРСР.
Космонавтика - це величезний каталізатор сучасної науки і техніки, що став за небачено короткий термін одним з головний важелів сучасного світового процесу. Вона стимулює розвиток електроніки, машинобудування, матеріалознавства, обчислювальної техніки, енергетики та багатьох інших галузей народного господарства.
У науковому плані людство прагне знайти в космосі відповідь на такі принципові питання, як будова і еволюція Всесвіту, освіта Сонячної системи, походження і шляхи розвитку життя. Від гіпотез про природу планет і будову космосу, люди перейшли до всебічного і безпосереднього вивчення небесних тіл і міжпланетного простору за допомогою ракетно-космічної техніки.
В освоєнні космосу людству належить вивчить різні області космічного простору: Місяць, інші планети і міжпланетний простір.
Сучасний рівень космічної техніки і прогноз її розвитку показують, що основною метою наукових досліджень за допомогою космічних засобів, мабуть, в найближчому майбутньому буде наша Сонячна система. Головними при цьому будуть завдання вивчення сонячно-земних зв'язків і простору Земля - Місяць, а так само Меркурія, Венери, Марса, Юпітера, Сатурна і інших планет, астрономічні дослідження, медико-біологічні дослідження з метою оцінки впливу тривалості польотів на організм людини і його працездатність.
У принципі розвиток космічної техніки повинно випереджати «Попит», пов'язаний з вирішенням актуальних народногосподарських проблем. Головними завданнями тут є ракет-носіїв, рухових установок, космічних апаратів, а так само забезпечують засобів (командно-вимірювальних і стартових комплексів, апаратури тощо), забезпечення прогресу в суміжних галузях техніки, прямо або побічно пов'язаних з розвитком космонавтики.
До польотів у світовий простір потрібно було зрозуміти і використовувати на практиці принцип реактивного руху, навчитися робити ракети, створити теорію міжпланетних повідомлень і т.д.
Ракетна техніка - далеко не нове поняття. До створення потужних сучасних ракет-носіїв людина йшла через тисячоліття мрій, фантазій, помилок, пошуків у різних галузях науки і техніки, накопичення досвіду і знань.
Принцип дії ракети полягає в її русі під дією сили віддачі, реакції потоку частинок, відкидаємо від ракети. У ракеті. тобто апараті, забезпеченому ракетним двигуном, закінчуються гази утворюються за рахунок реакції окислювача і пального, що зберігаються в самій ракеті. Ця обставина робить роботу ракетного двигуна незалежної від наявності або відсутності газового середовища. Таким чином, ракета являє собою дивну конструкцію, здатну переміщатися в безповітряному просторі, тобто НЕ опорному, космічному просторі.
Особливе місце серед російських проектів застосування реактивного принципу польоту займає проект М. І. Кибальчича, відомого російського революціонера, який залишив незважаючи на коротке життя (1853-1881), глибокий слід в історії науки і техніки. Маючи великі і глибокі знання з математики, фізики та особливо хімії, Кибальчич виготовляв саморобні снаряди і міни для народовольців. «Проект повітроплавного приладу» був результатом тривалої дослідницької роботи Кибальчича над вибуховими речовинами. Він, по суті, вперше запропонував не ракетний двигун, пристосований до будь-якого існував літальному апарату, як це робили інші винахідники, а зовсім новий (ракетодінаміческій) апарат, прообраз сучасних пілотованих космічних засобів, у яких потяг ракетних двигунів служить для безпосереднього створення підйомної сили, що підтримує апарат у польоті. Літальний апарат Кибальчича повинен був функціонувати за принципом ракети!
Але тому Кибальчича посадили до в'язниці за замах на царя Олександра II, то проект його літального апарату був виявлений тільки в 1917 році в архіві департаменту поліції.
Отже, до кінця минулого століття ідея застосування для польотів реактивних приладів отримала в Росії великі масштаби. І першим, хто вирішив продовжити дослідження був наш великий співвітчизник Костянтин Едуардович Ціолковський (1857-1935). Реактивним принципом руху він почав цікавитися дуже рано. Вже в 1883 р. він дав опис корабля з реактивним двигуном. Вже в 1903 році Ціолковський вперше у світі дав можливість конструювати схему рідинної ракети. Ідеї Ціолковського отримали загальне визнання ще в 1920-і роки. І блискучий продовжувач його справи С. П. Корольов за місяць до запуску першого штучного супутника Землі говорив що ідеї і праці Костянтина Едуардовича будуть все більше і більше залучати до себе увагу в міру розвитку ракетної техніки, в чому виявився абсолютно правий!
Початок космічної ери
І так через 40 років після того як був знайдений проект літального апарату, створений Кибальчичем, 4 жовтня 1957 колишній СРСР здійснив запуск першого в світі штучного супутника Землі. Перший радянський супутник дозволив вперше виміряти щільність верхньої атмосфери, одержати дані про поширення радіосигналів в іоносфері, відпрацювати питання виведення на орбіту, тепловий режим і ін Супутник представляв собою алюмінієву сферу діаметром 58 см і масою 83,6 кг з чотирма штирові антенами довжиною 2, 4-2,9 м. У герметичному корпусі супутника розміщувалися апаратура та джерела електроживлення. Початкові параметри орбіти становили: висота перигея 228 км, висота апогею 947 км, нахил 65,1 гр. 3 листопада Радянський Союз повідомив про виведення на орбіту другого радянського супутника. В окремій герметичній кабіні перебували собака Лайка і телеметрична система для реєстрації її поведінку в невагомості. Супутник був також забезпечений науковими приладами для дослідження випромінювання Сонця і космічних променів.
6 грудня 1957 в США була зроблена спроба запустити супутник «Авангард-1» за допомогою ракети-носія, розробленої Дослідницької лабораторії ВМФ. Після запалювання ракета піднялася над пусковим столом, проте через секунду двигуни вимкнулися і ракета впала на стіл, вибухнувши від удару .
31 січня 1958 був виведений на орбіту супутник «Експлорер-1», американська відповідь на запуск радянських супутників. За розмірами і
масі він не був кандидатом в рекордсмени. Будучи довжиною менше 1 м і діаметром тільки ~ 15,2 см, він мав масу всього лише 4,8 кг.
Однак його корисний вантаж був прісоєденіте до четвертої, останньої ступені ракети-носія «Юнона-1». Супутник разом з ракетою на орбіті мав довжину 205 см і масу 14 кг. На ньому були встановлені датчики зовнішньої і внутрішньої температур, датчики ерозії і ударів для визначення потоків мікрометеоритів і лічильник Гейгера-Мюллера для реєстрації проникаючих космічних променів.
Важливий науковий результат польоту супутника складався у відкритті оточуючих Земля радіаційних поясів. Лічильник Гейгера-Мюллера припинив рахунок, коли апарат перебував у апогеї на висоті 2530 км, висота перигея становила 360 км.
5 лютого 1958 в США була зроблена друга спроба запустити супутник «Авангард-1», але вона також закінчилася аварією, як і перша спроба. Нарешті 17 березня супутник був виведений на орбіту. У період з грудня 1957 р. по вересень 1959 р. було зроблено одинадцять спроб вивести на орбіту «Авангард-1» тільки три з них були успішними.
У період з грудня 1957 р. по вересень 1959 р. було зроблено одинадцять спроб вивести на орбіту «Авангард
Обидва супутника внесли багато нового в космічну науку і техніку (сонячні батареї, нові дані про щільність верхній атмосфери, точне картування островів у Тихому океані і т.д.) 17 серпня 1958 р. в США була зроблена перша спроба послати з мису Канаверал в околиці Місяця зонд з науковою апаратурою. Вона виявилася невдалою. Ракета піднялася і пролетіла всього 16 км. Перший ступінь ракети вибухнула на 77 з польоту. 11 жовтня 1958 була зроблена друга спроба запуску місячного зонда "Піонер-1», також виявилася невдалою. Наступні кілька запусків також виявилися невдалими, лише 3 березня 1959 р. «Піонер-4», масою 6,1 кг частково виконав поставлене завдання: пролетів повз Місяця на відстані 60000 км (замість планованих 24000 км).
Так само як і при запуску супутника Землі, пріоритет у запуску першого зонда належить СРСР, 2 січня 1959 р. був запущений перший створений руками людини об'єкт, який був виведений на траєкторію, що проходить досить близько від Місяця, на орбіту супутника Сонця. Таким чином «Луна-1» вперше досягла другої космічної швидкості. «Луна-1» мала масу 361,3 кг і пролетіла повз Місяця на відстані 5500 км. На відстані 113000 км від Землі з ракетної ступені, пристикувався до «Місяці-1», було випущено хмара пари натрію, утворилось штучну комету. Сонячне випромінювання викликало яскраве світіння парів натрію та оптичні системи на Землі сфотографували хмара на тлі сузір'я Водолія.
«Луна-2» запущена 12 вересня 1959 р. зробила перший у світі політ на інше небесне тіло. У 390,2-кілограмової сфері розміщувалися прилади, які показали, що Місяць не має магнітного поля та радіаційного поясу.
Автоматична міжпланетна станція (АМС) «Луна-3» була запущено 4 жовтня 1959 р. Вага станції дорівнював 435 кг. Основною метою запуску був обліт Місяця і фотографування її зворотної, невидимою з Землі, сторони. Фотографування проводилося 7 жовтня в протягом 40 хв з висоти 6200 км над Місяцем.
Людина в космосі
12 квітня 1961 в 9 год 07 хв за московським часом у декількох десятках кілометрів на північ від селища Тюратам в Казахстані на радянському космодромі Байконур відбувся запуск міжконтинентальної балістичної ракети Р-7, в носовому відсіку якій розміщувався пілотований космічний корабель «Восток» з майором ВВС Юрієм Олексійовичем Гагаріним на борту. Запуск пройшов успішно. Космічний корабель був виведений на орбіту з нахилом 65 гр, висотою перигея 181 км і висотою апогею 327 км і зробив один виток навколо Землі за 89 хв. На 108-ій хвилині після запуску він повернувся на Землю, приземлившись в районі села Смеловка Саратовської області. Таким чином, через 4 роки після виведення першого штучного супутника Землі Радянський Союз вперше у світі здійснив політ людини в космічний простір.
Космічний корабель складався з двох відсіків. Апарат, який є одночасно кабіною космонавта, представляв собою сферу діаметром 2,3 м, покриту абляційних матеріалом для теплового захисту при вході в атмосферу. Керування кораблем здійснювалось автоматично, а також космонавтом. У польоті безперервно підтримувалася з Землею. Атмосфера корабля - суміш кисню з азотом під тиском 1 атм. (760 мм рт. Ст.). «Восток-1» мав масу 4730 кг, а з останньою ступенем ракети-носія 6170 кг. Космічний корабель «Восток» виводився в космос 5 разів, після чого було оголошено про його безпеку для польоту людини.
Через чотири тижні після польоту Гагаріна 5 травня 1961 капітан 3-го рангу Алан Шепард став першим американським астронавтом.
Хоча він і не досяг навколоземної орбіти, він піднявся над Землею на висоту близько 186 км. Шепард запущений з мису Канаверал у КК «Меркурій-3» за допомогою модифікованої балістичної ракети «Редстоун», провів у польоті 15 хв 22 с до посадки в Атлантичному океані. Він довів, що людина в умовах невагомості може здійснювати ручне управління космічним кораблем. КК «Меркурій» значно відрізнявся від КК «Восток».
Він складався тільки з одного модуля - пілотованої капсули у формі усіченого конуса довжиною 2,9 м і діаметром підстави 1,89 м. Його герметична оболонка з нікелевого сплаву мала обшивку з титану для захисту від нагрівання при вході в атмосферу.
Атмосфера всередині «Меркурія» складалася з чистого кисню під тиском 0,36 ат.
20 лютого 1962 США досягли навколоземної орбіти. З мису Канаверал був запущений корабель «Меркурій-6», пілотований підполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробув на орбіті тільки 4 год 55 хв, здійснивши 3 витка до успішної посадки. Метою польоту Гленна було визначення можливості роботи людини у КК «Меркурій». Останній раз «Меркурій» був виведений в космос 15 травня 1963
18 березня 1965 був виведений на орбіту КК «Восход» з двома космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Іваровічем Бєляєвим і другим пілотом підполковником Олексієм Архиповичем Леоновим. Відразу після виходу на орбіту екіпаж очистив себе від азоту, вдихаючи чистий кисень. Потім був розгорнутий шлюзової відсік: Леонов увійшов до шлюзової відсік, закрив кришку люка КК і вперше в світі здійснив вихід у космічний простір. Космонавт з автономною системою життєзабезпечення перебував поза кабіною КК протягом 20 хв, часом віддаляючись від корабля на відстань до 5 м. Під час виходу він був з'єднаний з КК тільки телефонним і телемеметріческім кабелями. Таким чином, була практично підтверджена можливість перебування і роботи космонавта поза КК.
3 червня був запущений КК «Джемені-4» з капітанами Джеймсом Макдівіттом і Едвардом Уайтом. Під час цього польоту, що тривав 97 год 56 хв Уайт вийшов з КК і провів поза кабіною 21 хв, перевіряючи можливість маневру в космосі за допомогою ручного реактивного пістолета на стиснутому газі.
На превеликий жаль, освоєння космосу не обійшлося без жертв. 27 січня 1967 екіпаж готувався здійснити перший пілотований політ за програмою «Аполлон» загинув під час пожежі всередині КК згорівши за 15 с в атмосфері чистого кисню. Вірджил Гріссом, Едвард Уайт та Роджер Чаффі стали першими американськими астронавтами, загиблими в КК. 23 квітня з Байконура був запущений новий КК «Союз-1», пілотований полковником Володимиром Комаровим. Запуск пройшов успішно.
На 18 витку, через 26 год 45 хв, після запуску, Комаров почав орієнтацію для входу в атмосферу. Всі операції пройшли нормально, але після входу в атмосферу і гальмування відмовила парашутна система. Космонавт загинув миттєво в момент удару «Союзу» про Землю зі швидкістю 644 км / год. Надалі Космос забрав не одне людське життя, але ці жертви були першими.
Потрібно зауважити, що в природничо і продуктивному планах світ стоїть перед низкою глобальних проблем, вирішення яких вимагає об'єднаних зусиль всіх народів. Це проблеми сировинних ресурсів, енергетики, контролю за станом навколишнього середовища і збереження біосфери та інші. Величезну роль в кардинальному їх рішенні буде грати космічні дослідження - одне з найважливіших напрямів науково-технічної революції.
Космонавтика яскраво демонструє всьому світу плідність мирної творчої праці, вигоди об'єднання зусиль різних країн у вирішенні наукових та народногосподарських завдань.
З якими ж проблемами стикається космонавтика і самі космонавти?
Почнемо з життєзабезпечення. Що таке життєзабезпечення? Життєзабезпечення в космічному польоті - це створення і підтримка протягом усього польоту в житлових та робочих відсіках К.К. таких умов, які забезпечили б екіпажу працездатність, достатню для виконання поставленого завдання, і мінімальну ймовірність виникнення патологічних змін в організмі людини. Як це зробити? Необхідно істотно зменшити ступінь впливу на людину несприятливих зовнішніх факторів космічного польоту - вакууму, метеоріческіх тіл, проникаючої радіації, невагомості, перевантажень; забезпечити екіпаж речовинами і енергією без яких не можлива нормальна життєдіяльність людини, - їжею, водою, киснем і сетом; видалити продукти життєдіяльності організму та шкідливі для здоров'я речовини, що виділяються при роботі систем і обладнання космічного корабля; забезпечити потреби людини в русі, відпочинок, зовнішньої інформації та нормальних умовах праці; організувати медичний контроль за станом здоров'я екіпажу та підтримання його на необхідному рівні. Їжа і вода доставляються в космос у відповідній упаковці, а кисень - в хімічно зв'язаному вигляді. Якщо не проводити відновлення продуктів життєдіяльності, то для екіпажу з трьох чоловік на один рік потрібно 11 тонн перерахованих вище продуктів, що, погодьтеся, становить чималу вагу, обсяг, та і як це все буде зберігається протягом року?!
У найближчому майбутньому системи регенерації дозволять майже повністю відтворювати кисень і вод на борту станції. Вже давно почали використовувати вода після умивання і душа, очищену в системі регенерації. Видихуваному волога конденсується в холодильно-сушильній агрегаті, а потім регенерується. Кисень для дихання витягується з очищеної води електролізом, а газоподібний водень, реагуючи з вуглекислим газом, що надходить з концентратора, утворює воду, яка живить електролізер. Використання такої системи дозволяє зменшити в розглянутому прикладі масу запасається речовин з 11 до 2т. Останнім часом практикується вирощування різноманітних видів рослин прямо на борту корабля, що дозволяє скоротити запас їжі який необхідно брати в космос, про це згадував ще в своїх працях Ціолковський.
Космос науці
Освоєння космосу багато в чому допомагає в розвитку наук:
18 грудня 1980 було встановлено явище стоку частинок радіаційних поясів Землі під негативними магнітними аномаліями.
Експерименти, проведені на перших супутниках показали, що навколоземний простір за межами атмосфери зовсім не «порожній». Воно заповнене плазмою, пронизане потоками енергетичних частинок. У 1958 р. в ближньому космосі були виявлені радіаційні пояси Землі - гігантські магнітні пастки, заповнені зарядженими частинками - протонами і електронами високої енергії.
Найбільша інтенсивність радіації в поясах спостерігається на висотах у декілька тисяч км. Теоретичні оцінки показували, що нижче 500 км. Не повинно бути підвищеної радіації. Тому зовсім несподіваним було виявлення під час польотів перших К.К. областей інтенсивної радіації на висотах до 200-300 км. Виявилося, що це пов'язано з аномальними зонами магнітного поля Землі.
Поширилося дослідження природних ресурсів Землі космічними методами, що багато в чому посприяло розвитку народного господарства.
Перша проблема яка стояла в 1980 році перед космічними дослідниками представляла перед собою комплекс наукових досліджень, що включають більшість найважливіших напрямів космічного природознавства. Їх метою були розробка методів тематичного дешифрування багатозональної відеоінформації та їх використання при вирішенні завдань наук про Землю і господарських галузей. До таких завдань належать: вивчення глобальних і локальних структур земної кори для пізнання історії її розвитку.
Друга проблема є однією з основоположних фізико-технічних проблем дистанційного зондування і має на меті створення каталогів радіаційних характеристик земних об'єктів і моделей їх трансформації, які дозволять виконати аналіз стану природних утворень на час зйомки і прогнозувати їх на динаміку.
Відмінною особливістю третин проблеми є орієнтація на випромінювання радіаційних характеристик великих регіонів аж до планети в цілому з залученням даних про параметри і аномаліях гравітаційного і геомагнітного полів Землі.
Вивчення Землі з космосу
Людина вперше оцінив роль супутників для контролю за станом сільськогосподарських угідь, лісів та інших природних ресурсів Землі лише через кілька років після настання космічної ери. Початок був покладений у 1960р., Коли за допомогою метеорологічних супутників «Тирос» були отримані подібні карті обриси земної кулі, що лежить під хмарами. Ці перші чорно-білі ТБ зображення давали дуже слабке уявлення про діяльність людини і тим не менше це було першим кроком. Незабаром були розроблені нові технічні засоби, що дозволили підвищити якість спостережень. Інформація витягалася з багатоспектральних зображень у видимому й інфрачервоному (ІЧ) областях спектру. Першими супутниками, призначеними для максимального використання цих можливостей були апарати типу «Лендсат». Наприклад супутник «Лендсат-D», четвертий із серії, здійснював спостереження Землі з висоти більше 640 км за допомогою вдосконалених чутливих приладів, що дозволило споживачам отримувати значно більш детальну та своєчасну інформацію. Однією з перших областей застосування зображень земної поверхні, була картографія. У доспутниковую епоху карти багатьох областей, навіть у розвинених районах світу були складені неточно. Зображення, отримані за допомогою супутника «Лендсат», дозволили скорегувати й оновити деякі існуючі карти США. У зображення отримані зі станції «Салют», виявилися незамінними для вивірення залізничної траси БАМ.
У середині 70-х років НАСА, міністерство сільського господарства США ухвалили рішення продемонструвати можливості супутникової системи в прогнозуванні найважливішої сільськогосподарської культури пшениці. Супутникові спостереження, які опинилися на рідкість точними в подальшому були поширені на інші сільськогосподарські культури. Приблизно в той же час в СРСР контролю за сільськогосподарськими культурами проводилися з супутників серій «Космос», «Метеор», «Мусон» і орбітальних станцій «Салют».
Використання інформації з супутників виявило її незаперечні переваги при оцінці обсягу стройового лісу на великих територіях будь-якої країни. Стало можливим керувати процесом вирубки лісу і при необхідності давати рекомендації щодо зміни контурів району вирубки з точки зору найкращою збереження лісу. Завдяки зображенням з супутників стало можливим швидко оцінювати межі лісових пожеж, особливо «коронообразних», характерних для західних областей Північної Америки, а так само районів Примор'я і південних районів Східного Сибіру в Росії.
Величезне значення для людства в цілому має можливість спостереження практично безперервно за просторами Світового Океану, цієї «кузні» погоди. Саме над товщами океанської води зароджуються жахливої сили урагани і тайфуни, які мають численні жертви і руйнування для жителів узбережжя. Раннє оповіщення населення часто має вирішальне значення для порятунку життів десятків тисяч людей. Визначення запасів риби та інших морепродуктів також має величезне практичне значення. Океанські течії часто викривляються, міняють курс і розміри. Наприклад, Ель Ніно, тепла течія в південному напрямку біля берегів Еквадору в окремі роки може поширюватися уздовж берегів Перу до 12гр. пд.ш. . Коли це відбувається, планктон і риба гинуть величезних кількостях, завдаючи непоправної шкоди рибним промислам багатьох країн і тому числі і Росії. Великі концентрації одноклітинних морських організмів підвищують смертність риби, можливо через які у них токсинів. Спостереження зі супутників допомагає виявити «капризи» таких течій і дати корисну інформацію тим, хто її потребує. За деякими оцінками російських і американських учених економія палива в поєднанні з «додатковим уловом» за допомогою використання інформації з супутників, отриманої в інфрачервоному діапазоні, дає щорічний прибуток в 2,44 млн. дол Використання супутників для цілей огляду полегшило завдання прокладання курсу морських суден . Так само супутниками виявляються небезпечні для суден айсберги, льодовики. Точне знання запасів снігу в горах та обсягу льодовиків - важливе завдання наукових досліджень, адже у міру освоєння посушливих територій потреба у воді різко зростає.
Неоціненною є допомога космонавтів у створенні найбільшого картографічного твору - Атласу сніжно-льодових ресурсів світу.
Також за допомогою супутників знаходять нафтові забруднення, забруднення повітря, корисні копалини.
Наука про космос
Протягом невеликого періоду часу після початку космічної ери людина не тільки послав автоматичні космічні станції до інших планет і ступив на поверхню Місяця, але також зробив революцію в науці про космос, рівної якій не було за всю історію людства. Поряд з великими технічними досягненнями, викликаними розвитком космонавтики, були отримані нові знання про планету Земля і сусідніх світах. Одним з перших важливих відкриттів, зроблених не традиційним візуальним, а іншим методом спостереження, було встановлення факту різкого збільшення з висотою, починаючи з деякої граничної висоти інтенсивності вважалися раніше ізотропними космічних променів. Це відкриття належить австрійцю В. Ф. Хесс, що запустила у 1946 г.газовий куля-зонд з апаратурою на великі висоти.
У 1952 і 1953 рр.. д-р Джеймс Ван Аллен проводив дослідження низько енергетичних космічних променів при запусках в районі північного магнітного полюса Землі невеликих ракет на висоту 19-24 км і висотних куль - балонів. Проаналізувавши результати проведених експериментів, Ван Аллен запропонував розмістити на борту перших американських штучних супутників Землі досить прості по конструкції детектори космічних променів.
За допомогою супутника «Експлорер-1» виведеного США на орбіту 31 січня 1958 р. було виявлено різке зменшення інтенсивності космічного випромінювання на висотах понад 950 км. В кінці 1958 р. АМС «Піонер-3», яка подолала за добу польоту відстань понад 100000 км, зареєструвала за допомогою тих, що були на борту датчиків другий, розташований вище першого, радіаційний пояс Землі, який також оперізує всю земну кулю.
У серпні та вересні 1958 р. на висоті більше 320 км було зроблено три атомні вибухи, кожен потужністю 1,5 к.т. Метою випробувань з кодовою назвою «Аргус» було вивчення можливості зникнення радіо і радіолокаційної зв'язку при таких випробуваннях. Дослідження Сонця - найважливіша наукова задача, вирішення якої присвячено багато запуски перших супутників і АМС.
Американські «Піонер-4» - «Піонер-9» (1959-1968гг.) З навколосонячних орбіт передавали по радіо на Землю найважливішу інформацію про структуру Сонця. У той же час було запущено понад двадцять супутників серії «Інтеркосмос» з метою вивчення Сонця і околосолнечного простору.
Чорні діри
Про чорні діри дізналися в 1960-х роках. Виявилося, що якщо б наші очі могли бачити тільки рентгенівське випромінювання, то зоряне небо над нами виглядало б зовсім інакше. Правда, рентгенівські промені, що випускаються Сонцем, вдалося виявити ще до народження космонавтики, але про інші джерела в зоряному небі і не підозрювали. На них натрапили випадково.
У 1962 році американці, вирішивши перевірити, чи не виходить чи від поверхні Місяця рентгенівське випромінювання, запустили ракету, забезпечену спеціальною апаратурою. Ось тоді-то, обробляючи результати спостережень переконалися, що прилади відзначили потужне джерело рентгенівського випромінювання. Він розташовувався в сузір'ї Скорпіон. І вже в 70-х роках на орбіту вийшли перші 2 супутники, призначені для пошуку досліджень джерел рентгенівських променів у всесвіті, - американський «Ухуру» і радянський «Космос-428».
До цього часу дещо вже початок прояснюватися. Об'єкти, що випускають рентгенівські промені, зуміли пов'язати з ледве видимими зірками, що володіють незвичайними властивостями. Це були компактні згустки плазми нікчемних, звичайно за космічними мірками, розмірів і мас, розпечені до декількох десятків мільйонів градусів. При вельми скромною зовнішності ці об'єкти володіли колосальною потужністю рентгенівського випромінювання, у кілька тисяч разів перевищує повну сумісність Сонця.
Ці крихітні, діаметром близько 10 км. , Останки повністю вигорілих зірок, зіщулена до жахливої щільності, повинні були хоч якось заявити про себе. Тому так охоче в рентгенівських джерелах «впізнавали» нейтронні зірки. І адже здавалося б все сходилося. Але розрахунки спростували очікування: щойно утворилися нейтронні зірки повинні були відразу охолонути і перестати випромінювати, а ці світилися рентгеном.
За допомогою запущених супутників дослідники виявили суворо періодичні зміни потоків випромінювання деяких з них. Був визначений і період цих варіацій - зазвичай він не перевищував декількох діб. Так могли вести себе лише дві обертаються навколо себе зірки, з яких одна періодично затьмарювала іншу. Це було доведено при спостереженні в телескопи.
Звідки ж черпають рентгенівські джерела колосальну енергію випромінювання, Основною умовою перетворення нормальної зірки на нейтронну вважається повне загасання в ній ядерної реакції. Тому ядерна енергія виключається. Тоді, може бути, це кінетична енергія швидко обертається масивного тіла? Дійсно вона у нейтронних зірок велика. Але і її вистачає лише ненадовго.
Більшість нейтронних зірок існує не поодинці, а в парі з величезною зіркою. У їх взаємодії, вважають теоретики, і прихований джерело могутньої сили космічного рентгена. Вона утворює навколо нейтронної зірки газовий диск. У магнітних полюсів нейтронного кулі речовина диска випадає на його поверхню, а придбана при цьому газом енергія перетворюється в рентгенівське випромінювання.
Свій сюрприз підніс і «Космос-428». Його апаратура зареєструвала нове, зовсім не відоме явище - рентгенівські спалаху. За один день супутник засік 20 сплесків, кожен з яких тривав не більше 1 сек. , А потужність випромінювання зростала при цьому в десятки разів. Джерела рентгенівських спалахів учені назвали барстери. Їх теж пов'язують з подвійними системами. Найпотужніші спалахи за вистрілюються енергії всього лише в декілька разів поступається повного випромінювання сотень мільярдів зірок які є в нашій Галлактке.
Теоретики довели: «чорні діри», що входять до складу подвійних зоряних систем, можуть сигналізувати про себе рентгенівськими променями. І причина виникнення та ж - акреція газу. Правда механізм у цьому випадку дещо інший. Осідають у «дірку» внутрішні частини газового диска повинні нагрітися і тому стати джерелами рентгена.
Переходом на нейтронну зірку закінчують «життя» тільки ті світила, маса яких не перевищує 2-3 сонячних. Більш великі зірки осягає доля «чорної діри».
Рентгенівська астрономія повідала нам про останній, може бути, самому бурхливому, етапі розвитку зірок. Завдяки їй ми дізналися про найпотужніших космічних вибухи, про газ з температурою в десятки і сотні мільйонів градусів, про можливість абсолютно незвичайного надщільного стану речовин в «чорні діри».
Що ж ще дає космос саме для нас? У телевізійних (ТВ) програмах вже давним-давно не згадується про те, що передача ведеться через супутник. Це є зайвим свідченням величезного успіху в індустріалізації космосу, що стала невід'ємною частиною нашого життя. Супутники зв'язку буквально обплутують світ невидимими нитками. Ідея створення супутників зв'язку народилася незабаром після другої світової війни, коли А. Кларк в номері журналу «Світ радіо» (Wireless World) за жовтень 1945р. представив свою концепцію ретрансляційної станції зв'язку, розташованої на висоті 35880 км над Землею.
Заслуга Кларка полягала в тому, що він визначив орбіту, на якій супутник нерухомий відносно Землі. Така орбіта називається геостаціонарній або орбітою Кларка. При русі по круговій орбіті заввишки 35880 км один виток відбувається за 24 години, тобто за період добового обертання Землі. Супутник, що рухається по такій орбіті, буде постійно перебувати над певною точкою поверхні Землі.
Перший супутник зв'язку «Телстар-1» був запущений все ж на низьку навколоземну орбіту з параметрами 950 х 5630 км це сталося 10 липня 1962р. Майже через рік пішов запуск супутника «Телстар-2». У першій телепередачі був показаний американський прапор у Новій Англії на тлі станції в Андовері. Це зображення було передано до Великої Британії, Франції і на американську станцію в шт. Нью-Джерсі через 15 годин після запуску супутника. Двома тижнями пізніше мільйони європейців і американців спостерігали за переговорами людей, що знаходяться на протилежних берегах Атлантичного океану. Вони не лише розмовляли а й бачили один одного, спілкуючись через супутник. Історики можуть вважати цей день датою народження космічного ТБ. Найбільша в світі державна система супутникового зв'язку створена в Росії. Її початок був покладений у квітні 1965р. запуском супутників серії «Блискавка», що виводяться на сильно витягнуті еліптичні орбіти з апогеєм над Північною півкулею. Кожна серія включає чотири пари супутників, що обертаються на орбіті на кутовій відстані один від одного 90 гр.
На базі супутників «Молния» побудована перша система далекого космічного зв'язку «Орбіта». У грудні 1975р. сімейство супутників зв'язку поповнилося супутником «Веселка», що функціонує на геостаціонарній орбіті. Потім з'явився супутник «Екран» з більш потужним передавачем і більш простими наземними станціями. Після перших розробок супутників настав новий період у розвитку техніки супутникового зв'язку, коли супутники стали виводити на геостаціонарну орбіту за якою вони рухаються синхронно з обертанням Землі. Це дозволило встановити цілодобовий зв'язок між наземними станціями, використовуючи супутники нового покоління: американські «Сінком», «Ерлі берд» і «Інтелсат» російські - «Веселка» і «Горизонт».
Велике майбутнє пов'язують з розміщенням на геостаціонарній орбіті антенних комплексів.
17 червня 1991, був виведений на орбіту геодезичний супутник ERS-1. Головним завданням супутників повинні були стати спостереження за океанами і покритими льодом частинами суші, щоб представити кліматологам, океанографам і організаціям з охорони навколишнього середовища дані про ці малодосліджених регіонах. Супутник був оснащений найсучаснішою апаратурою мікрохвильової, завдяки якій він готовий до будь-якої погоди: "очі" його радіолокаційних приладів проникають крізь туман і хмари і дають чітке зображення поверхні Землі, через воду, через сушу, - і через лід. ERS-1 був націлений на розробку льодових карт, які надалі допомогли б уникнути безліч катастроф, пов'язаних із зіткненням кораблів з айсбергами і т.д.
При всьому тому, розробка судноплавних маршрутів це, кажучи про-різним мовою, тільки верхівка айсберга, якщо тільки згадати про розшифрування даних ERS про океани і покритих льодом просторах Землі. Нам відомі тривожні прогнози загального потепління Землі, які призведуть до того, що розтануть полярні шапки і підвищиться рівень моря. Затоплені будуть всі прибережні зони, постраждають мільйони людей.
Але нам невідомо, наскільки правильні ці прогнози. Тривалі спостереження за полярними областями за допомогою ERS-1 і послідував за ним в кінці осені 1994 року супутника ERS-2 представляють дані, на підставі яких можна зробити висновки про ці тенденції. Вони створюють систему "раннього виявлення" у справі про танення льодів.
Завдяки знімкам, які супутник ERS-1 передав на Землю, ми знаємо, що дно океану з його горами і долинами як би "друкується" на поверхні води. Так вчені можуть скласти уявлення про те, чи є відстань від супутника до морської поверхні (з точністю до десяти сантиметрів виміряний супутниковими радарними висотоміром) вказівкою на підвищення рівня моря, або ж це "відбиток" гори на дні.
Хоча спочатку супутник ERS-1 був розроблений для спостережень за океаном і льодами, він дуже швидко довів свою багатогранність і по відношенню до суші. У сільському і лісовому господарстві, у рибальстві, геології та картографії фахівці працюють з даними, що представляються супутником. Оскільки ERS-1 після трьох років виконання своєї місії він все ще працездатний, вчені мають шанс експлуатувати його разом з ERS-2 для загальних завдань, як тандем. І вони збираються отримувати нові відомості про топографії земної поверхні і надавати допомогу, наприклад, у попередженні про можливі землетруси.
Супутник ERS-2 оснащений, крім того, вимірювальним приладом Global Ozone Monitoring Experiment Gome який враховує обсяг і розподіл озону та інших газів в атмосфері Землі. За допомогою цього приладу можна спостерігати за небезпечною озонової дірою і змінами, що відбуваються. Одночасно за даними ERS-2 можна відводити близьке до землі UV-B випромінювання.
На тлі безлічі загальних для всього світу проблем навколишнього середовища, для вирішення яких повинні надавати основну інформацію і ERS-1, і ERS-2, планування судноплавних маршрутів здається порівняно незначним підсумком роботи цього нового покоління супутників. Але це одна з тих сфер, в якій можливості комерційного використання супутникових даних використовуються особливо інтенсивно. Це допомагає при фінансуванні інших важливих завдань. І це має в області охорони навколишнього середовища ефект, який важко переоцінити: швидкі судноплавні шляхи вимагають меншої витрати енергії. Або згадаємо про нафтових танкерах, які в шторм сідали на мілину чи розбивалися і тонули, втрачаючи свій небезпечний для навколишнього середовища вантаж. Надійне планування маршрутів допомагає уникнути таких катастроф.
На закінчення справедливо буде сказати, що двадцяте сторіччя по праву називають «століттям електрики», «атомним століттям», «століттям хімії», «століттям біології». Але саме останнє і, мабуть, також справедливе його назва - «космічний століття». Людство вступило на шлях, що веде в загадкові космічні дали, підкоряючи які воно розширить сферу своєї діяльності. Космічне майбутнє людства - запорука його безперервного розвитку на шляху прогресу і процвітання, про яке мріяли і яке створюють ті, хто працював і працює сьогодні в галузі космонавтики та інших галузях народного господарства.
Список літератури
1. «Космічна техніка» під редакцією К. Гетланд. 1986 Москва.
2. «КОСМОС далекий і близький» А.Д. Коваль В.П. Сенкевич. 1977
3. «Освоєння космічного простору в СРСР» В.Л. Барсуков 1982