«Циолковский вне Земли»

 

У коллектива Государственного музея истории космонавтики бывают свои торжества. В первую очередь они связаны с посещением музея государственными лидерами, летчиками-космонавтами, виднейшими российскими и зарубежными учеными, специалистами в области космонавтики. По-русски гостеприимно встречали сотрудники музея американских астронавтов.

 

К таким торжественным дням относились и те, когда распахивались настежь ангарного типа ворота в зале ракетно-космической техники. Это значило, что в музей прибыли новые экспонаты.

 

В октябре 1973 года эти ворота открылись, чтобы принять огромную, белоснежную, сверкающую серебристыми поверхностями баков и опор автоматическую станцию «Луна-16». Она совершила «мягкую» посадку в зале музея с помощью специалистов-монтажников, прибывших в Калугу с предприятия, создававшего станцию. Это была точная копия автомата, который в сентябре 1970 года стартовал к Луне.

 

Ракета-носитель, в верхней части которой под обтекателем была укрыта автоматическая станция, весившая около 2 тонн, вынесла аппарат на околоземную орбиту и здесь с ним рассталась.

 

Над самой поверхностью Луны были включены двигатели малой тяги, благодаря которым станция «Луна-16» мягко опустилась на еще неведомый грунт.

 

Удаленная от Центра дальней космической связи почти на 400 тысяч километров, автоматическая станция «Луна-16» была безупречно послушна управлявшим с Земли людям. Бур энергично вошел в лунную, рыхлую (как оказалось!) поверхность. Взятая проба этого грунта (его называют реголитом) была введена в герметичный контейнер, находившийся внутри огнеупорного «шарика» — возвращаемого аппарата, расположенного иа вершине похожей на пирамиду автоматической станции. И вот, оставив на поверхности молчаливой спутницы нашей планеты посадочную ступень, стартовала верхняя часть станции — ракета «Луна-Земля», которая понесла лунный грунт нетерпеливо ожидавшим землянам.

 

Сквозь толщу атмосферы пробился «шарик» — спускаемый аппарат. На высоте нескольких километров над землей включились его передатчики, которые помогли поисковым группам быстро обнаружить гостя с Луны. Контейнер с реголитом был доставлен в Москву, в Приемную лабораторию Академии наук СССР, где ученые извлекли бур, покрытый лунной пылью. Началось пристальнейшее изучение добытого вещества.

 

Запуск автоматической станции «Луна-16» имел огромный резонанс в мире: впервые в мировой практике была решена задача полета и посадки автоматического космического аппарата на другое небесное тело, извлечение образцов его грунта и возвращение на Землю.

 

Строй «лунников»

 

«Луна-16» существенно пополнила в Государственном музее истории космонавтики коллекцию «лунников».

 

Открыла эту коллекцию автоматическая станция, получившая название «Луна-1» — первый в истории человечества аппарат, пролетевший на близком расстоянии от Луны и ставший затем первой искусственной планетой солнечной системы. Это произошло в январе 1959 года.

 

Точная копия автоматической станции «Луна-3» напоминает о следующем важнейшем шаге: облетев вокруг Луны, станция сфотографировала невидимую с Земли обратную ее сторону. Огромный «Зонд-3» — следующий экспонат в коллекции — продолжил съемку обратной стороны Луны и позволил составить подробную карту всей ее поверхности. Один из лунных кратеров был назван в честь великого калужанина — К. Э. Циолковского.

 

Следующий экспонат — «Луна-9». Этот аппарат впервые в мире осуществил мягкую посадку на поверхность ночного светила и передал на Землю панораму лунной поверхности. «Луна-10» позволила нашему естественному спутнику возвыситься в ранге: благодаря советской космической программе одинокая Селена обзавелась собственным спутником, созданным руками землян.

 

Лунный грунт, доставленный на Землю советскими автоматическими станциями «Луна-16» (сентябрь 1970 г.), «Луна-20» (февраль 1972 г.) и американскими астронавтами — членами экипажей космических кораблей «Аполлон» (1969–1972 гг.), был подвергнут изучению в лабораториях академий наук многих стран. Результаты разочаровали романтически настроенных людей. Оказалось, что Луна состоит не из чистого золота, платины, урана или какого-либо другого «выгодного» металла. Состав лунных пород сложен, однако в подтверждение принципа «монизма Вселенной» К. Э. Циолковского, состоит из тех же элементов, что и земные породы, например, базальты.

 

Бесценный вклад в изучение природы Луны внесли советские автоматы «Луноход-1» и «Луноход-2», каждый из которых работал па поверхности нашего естественного спутника около года. Доставленные с Земли советскими автоматическими станциями «Луна-17» (стартовала 10 ноября 1970 года) и «Луна-21» (8 января 1973 года), оба лунохода прокладывали свои маршруты, ведомые экипажами, которые оставались на Земле, в Центре дальней космической связи. «Глаза» луноходов — телефотометры — передавали на Землю изображение лунных панорам, а экипажи, отделенные от своих «колесниц» расстоянием в 400 тысяч километров, оценивали обстановку по изображению на телевизионных экранах. И действовали столь безошибочно и оперативно, что за время работы обоих луноходов, передвигавшихся среди кратеров и каменных глыб, не произошло ни одной аварии.

 

С помощью «Лунохода-1», преодолевшего расстояние в 10,5 километра, ученые детально исследовали характер и особенности поверхности типичного лунного «моря» — Моря Дождей.

 

«Луноход-2» прошел путь длиной в 37 километров, причем в исключительно сложной обстановке гигантского кратера Лемонье. Полученные от обоих автоматов данные имеют значение не только для понимания процессов, происходящих на Луне, но и для развития представлений об истории Земли и других планет солнечной системы.

 

Помочь людям понять происхождение Земли и других планет должны и автоматические межпланетные станции (АМС), совершающие полеты к Марсу и Венере.

 

Глобальный Марс

 

Большой красный глобус, установленный в зале планетария, легко вращается — стоит только подтолкнуть его ладонью. Плывут перед глазами размытые пятна марсианских «морей» и полосы таинственных «каналов». Веками исследовали астрономы Марс, терпеливо приникая к окулярам телескопов. Но узнать удалось немногое. Марс и поныне остается «планетой загадок».

 

Но вот на глобусе Марса в районе с координатами 45° южной широты и 158° западной долготы появилась отчетливая отметка в виде звездочки. Именно здесь в начале декабря 1971 года произвел мягкую посадку спускаемый аппарат советской межпланетной станции «Марс-3».

 

Точная копия этой станции, проделавшей путь длиной в полмиллиарда километров и достигшей после полугодового странствия в открытом космосе «планеты загадок», есть в зале ракетно-космической техники музея.

 

Прежде всего станция впечатляет своими масштабами. Это, пожалуй, самый крупный экспонат в Музее истории космонавтики. Вес автоматической межпланетной станции «Марс-3» составляет 4650 килограммов. Она стартовала с Земли вслед за АМС «Марс-2» в конце мая 1971 года. Первый этап полета был довольно обычным: станция стала искусственным спутником Земли. Но затем был включен разгонный двигатель, сообщивший станции вторую космическую скорость (около 11 км/сек), и «Марс-3» по крутой параболе отправился в долгое путешествие к «красной планете».

 

Чтобы разыскать ее в безбрежном космосе (Марс по диаметру вдвое меньше Земли), конструкторы снабдили автоматическую станцию совершенной системой ориентации. Оптико-электронные приборы АМС «Марс-3» и «Марс-2» (по конструкции станции аналогичны) выполнены таким образом, что в поле их зрения постоянно находятся 3 космических объекта: Земля, Солнце и звезда Канопус, хорошо видимая на ночном небе в тропиках и в южном полушарии. Эту звезду по праву можно назвать «путеводной»: вторая по яркости после Сириуса, она находится в направлении оси мира (вокруг которой совершается видимое вращение звездного неба) и потому удобна для ориентировки космических кораблей и межпланетных станций.

 

В полете «Марс-3» двигался по инерции после ускорения, которое сообщил станции разгонный двигатель. Станция автоматически определяла свое местонахождение в космосе и сообщала координаты во время сеансов радиосвязи с Землей. Для выхода на связь «Марс-3» самостоятельно ориентировался таким образом, чтобы радиолуч его трехметрового зеркала остронаправленной антенны был направлен точно на Землю.

 

Кроме этой огромной чаши-антенны, на борту «Марса-3» были установлены малонаправленные антенны второго канала связи и антенны для выполнения совместного советско-французского эксперимента «Стерео».

 

Как же Земля контролировала точность полета станции к Марсу?

 

Во время сеансов связи (на завершающем участке полета сигнал с Земли доходил до станции лишь через 7,5 минуты) мощные радиолокаторы подсылали импульсы вдогонку станции. По времени возвращения к Земле отраженных АМС импульсов определялась удаленность «Марса-3» от Земли. По изменению частоты отраженных импульсов (допплеровский эффект) измерялась с большой точностью скорость полета АМС. Если при этом выявлялась ошибка, то есть отклонение станции от заранее вычисленной траектории, то по команде с Земли двигатели «Марса-3» отрабатывали корректирующий импульс, и АМС возвращалась на расчетную траекторию.

 

Пожалуй, самым удивительным в станции «Марс-3» была ее способность самостоятельно «мыслить». Ввиду того, что путь к Марсу очень далек, а расстояние до планеты было известно не слишком точно, конструкторы установили на борту АМС вычислительную машину (БЦВМ) и связанную с ней систему автономной космической навигации. При подлете к Марсу оптическое устройство этой системы «увидело» планету. Угловые размеры диска Марса, а также расстояние до планеты были преобразованы в данные, которые поступили в вычислительный блок станции. БЦВМ вычислила по этим данным величину необходимого корректирующего импульса, который был отработан двигателем. После такой автономной коррекции станция совершенно точно нацелилась на Марс и, приблизившись к планете, стала ее искусственным спутником.

 

Начался третий, завершающий и самый ответственный этап полета. При подлете к Марсу станция «разделилась» — после ее торможения основная часть вышла на орбиту искусственного спутника планеты, а спускаемый аппарат направился к поверхности Марса. Торможение в атмосфере осуществлялось специальным конусом-экраном; он же защищал спускаемый аппарат от перегрева. И когда скорость движения в атмосфере значительно уменьшилась (но еще превышала скорость звука), аэродинамический и тепловой экраны были отделены и введены в действие вытяжной, а затем и основной парашюты. На высоте 20–30 метров включились двигатели мягкой посадки, и посланец Земли плавно опустился на марсианскую поверхность. Уже через полторы минуты АМС была приведена в рабочее состояние и начала телерепортаж. Правда, он длился недолго. Есть предположение, что причиной обрыва связи была пылевая буря, бушевавшая в то время на планете.

 

За полгода работы в космосе станции «Марс-2» и «Марс-3» выполнили обширную программу научных исследований. Были получены новые данные о структуре межпланетного пространства, измерено содержание в нем различных частиц, а также компонентов солнечной плазмы. Целью советско-французского эксперимента «Стерео», успешно осуществленного, было исследование радиоизлучения Солнца.

 

Одновременно с советскими автоматическими станциями исследования Марса проводились американской автоматической станцией «Маринер-1Х». Эти экспедиции принесли человечеству много новых сведений о «красной звезде» — Марсе.

 

Космической «соседкой» Земли в солнечной системе является и Венера, которую астрономы называют внутренней планетой: ее орбита лежит внутри эллипса, описываемого Землей вокруг Солнца.

 

Загадки Венеры

 

В начале этой книги уже говорилось о том, что значительный вклад в изучение природы Венеры был сделан русской наукой — Михаил Васильевич Ломоносов открыл существование атмосферы у этой планеты. Советской наукой предпринималась попытка непосредственного изучения Венеры — об этом напоминает хранящаяся в Государственном музее истории космонавтики точная копия автоматической станции «Венера-1». Стартовав с Земли в феврале 1961 года, эта станция была в прямом смысле «разведчиком» — на ней отрабатывались методы выведения космических объектов на столь необычные для того времени трассы, проверялась возможность дальней радиосвязи и управления полетом станции. И хотя «Венера-1» не достигла планеты, пролетев мимо нее на расстоянии примерно 100 тысяч километров, станция оправдала надежды С. П. Королева, руководившего работами по ее созданию.

 

В ноябре 1965 года была запущена АМС «Венера-3», которая уже достигла цели и доставила на планету вымпел с гербом СССР. «Венера-4» (1967 г.), «Венера-5», «Венера-6» (1969 г.) дали ценные сведения о химическом составе атмосферы планеты, ее плотности и температуре. По этим данным было вычислено, что температура планеты у поверхности может достигать 500 градусов по Цельсию, а давление — порядка 100 атмосфер.

 

15 декабря 1970 года, преодолев расстояние 60 миллионов километров, спускаемый аппарат АМС «Венера-7» опустился на поверхность «утренней звезды». Оказалось, что температура на Венере всего на 20 градусов ниже вычисленной, а давление на 15 атмосфер меньше. «Венера-8» (июль 1972 г.) кратко рассказала о поверхностном слое планеты, в котором содержатся естественные радиоактивные вещества — калий, уран, торий, входящие также и в состав земных пород, например, гранитов.

 

И вот в конце октября 1975 года на орбиты вокруг «утренней звезды» одна за другой вышли советские автоматические межпланетные станции «Венера-9» и «Венера-10».

 

22 октября в советском Центре дальней космической связи были получены изображения панорамы Венеры, переданные фотометрами спускаемого аппарата АМС «Венера-9», который вел передачу (температура за бортом почти 500 градусов выше нуля, атмосферное давление в 90 раз большее, чем на Земле) в течение 53 минут. Эти фотоснимки — поверхность далекой чужой планеты, усеянной плоскими каменными глыбами,— обошли на следующий день газеты всего мира.

 

25 октября на околопланетную орбиту вышла и отделила спускаемый аппарат станция «Венера-10». Еще одна панорама планеты была передана в советский Центр дальней космической связи, на этот раз из точки, отдаленной от места посадки спускаемого аппарата «Венеры-9» на 2200 километров. И снова люди увидели камни с острыми кромками. Причем яркость этих камней была сравнима с яркостью посадочного полированного металлического кольца, что свидетельствовало о значительной твердости венерианских камней.

 

Каков химический состав этих глыб? Откуда взялись они в таком количестве на поверхности далекой планеты?

 

Результаты обработки данных АМС «Венера-9» и «Венера-10» подтвердили правоту Джордано Бруно, который почти 5 веков назад утверждал: Вселенная состоит из тех же самых веществ, что и Земля. Философски обосновал это предположение русский мыслитель Константин Циолковский. В этом убеждают исследования автоматов, работавших на поверхности Луны, Марса, Венеры. Об этом свидетельствуют и гости из более дальних областей космоса — метеориты.

 

Метеоритный «монизм»

 

Однажды в адрес Государственного музея истории космонавтики имени К. Э. Циолковского прибыл из Москвы очень странный груз. Неискушенный человек, узнав, с какими трудностями груз был доставлен, удивился бы: стоило ли возиться с этакой каменюгой!

 

Действительно, по форме груз напоминал камень. Однако даже самый плотный гранит равного объема оказался бы вдвое легче этой глыбы, весившей 40 с лишним килограммов. Камень был железным — об этом свидетельствовали не только его вес, но и тонкий налет ржавчины, покрывавшей испещренную округлыми вмятинами поверхность. Вмятины, похожие на оттиски пальцев на сырой глине (их называют регмаглиптами), выдавали происхождение груза — в музей прибыл метеорит. Как указывалось в его паспорте, данном метеоритной комиссией Академии наук СССР, это был индивидуальный целый (то есть не расколовшийся на земле) экземпляр Сихотэ-Алинского железного метеорита...

 

На протяжении первой половины нашего века дважды в атмосферу Земли вторгались мощнейшие космические «снаряды» — болиды.

 

Ранним утром 30 июня 1908 года в таежном массиве в районе реки Подкаменная Тунгуска произошел взрыв такой силы, что вековые деревья были повалены ударной волной на десятки километров вокруг и напоминали скошенную траву. Интерес к этому явлению не затихал многие годы. Выдвигались самые смелые предположения, вплоть до версии, будто в сибирской тайге потерпел катастрофу космический корабль инопланетян. Более трезвые ученые склонялись к тому, что причиной взрыва было падение очень крупного метеорита. Но не так просто оказалось разрешить «загадку Тунгусского метеорита».

 

Первый ученый секретарь метеоритной комиссии Академии наук СССР, созданной в 1939 году по инициативе академика Вернадского, Л. А. Кулик возглавлял несколько экспедиций в район Подкаменной Тунгуски, Он внес крупный вклад в развитие науки о метеоритах. Когда началась Великая Отечественная война, этот мужественный человек, руководивший десятками научных экспедиций в самые труднодоступные районы (метеориты не выбирают удобных мест для падения), добровольцем ушел на фронт и погиб в бою в феврале 1942 года на территории Калужской области, под Спас-Деменском.

 

В настоящее время большинство ученых считает, что Тунгусское «диво» не было метеоритом. По мнению академика В. Г. Фесенкова в то июньское утро произошла встреча Земли с небольшой кометой.

 

Зато второй болид, вторгшийся в атмосферу в феврале 1947 года над западными отрогами Сихотэ-Алинского хребта, оказался действительно метеоритом. Разбившись в воздухе на тысячи различных по размерам частей, он выпал железным метеоритным дождем на площади около 3 квадратных километров. Общая его масса составила почти 100 тонн.

 

Между метеоритами и астероидами — самая тесная связь. Дело в том, что небесные камни — метеориты, не успевшие сгореть в атмосфере и упавшие на Землю — это астероиды, захваченные полем тяготения нашей планеты. Сравнительно небольшим астероидом был и Сихотэ-Алинский метеорит.

 

...Иногда сугубо научный доклад, насыщенный терминами и математическими выкладками, может захватить воображение сильнее, чем самый яркий фантастический роман. Именно так был воспринят доклад «отца Первого спутника Земли» профессора М. К. Тихонравова на VII Чтениях, посвященных разработке научного наследия и развитию идеи К. Э. Циолковского. Он говорил об астероидах и о возможности их использования космонавтами для создания межпланетных станций. "Первое время мы пользуемся материалами с Земли. Но доставка с нее поглощает большую работу. Легче доставка с Луны и небольших планет. Еще легче воспользоваться астероидами с диаметром в несколько верст и еще меньшими телами, которым нет числа между планетными орбитами Марса и Юпитера«,— писал в 1929 году калужанин К. Э. Циолковский в статье «Цели звездоплавания».

 

Каким же образом можно использовать астероиды для постройки искусственных космических объектов — станции? Ответ на этот вопрос дают метеориты. Ведь большинство из этих небесных посланцев более чем на 95 процентов состоят из железа. Остальное — никель, кобальт, медь, фосфор, сера. Неучтенных периодической таблицей Д. И. Менделеева элементов в метеоритах нет. Это лишний раз доказывает материальное единство Вселенной.