Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Спутники первого класса крайне разнообразны. Некоторые из них специализированы, другие универсальны и служат интересам различных наук (геофизики, астрофизики, астрономии, ядерной физики, биологии). Спутники прикладного назначения (метеорологические, связные, навигационные, военные и др.) также иногда обслуживают разные ведомства. В ряде случаев они несут на себе и некоторую исследовательскую аппаратуру.
Указанное деление спутников в какой-то мере условно, так как сами научные исследования имеют прикладное значение.
Многообразие областей исследования должно, вообще говоря, приводить к многообразию конструкций спутников, что, увы, не способствует удешевлению космических программ. В Советском 152 ГЛ. 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Союзе, однако, большинство спутников серии «Космос» (на 31 декабря 1979 г. было запущено уже 1148 спутников этой серии) имеет унифицированную в главных чертах конструкцию, несмотря на то, что они предназначены для совершенно разных целей. Поэтому дальше, о чем бы ни говорилось, приходится постоянно добавлять «... и спутники серии «Космос»».
§ 2. Исследовательские спутники
Информация, поставляемая исследовательскими спутниками (рис. 52, 53), дает информацию: а) о Земле как планете; б) о Солнце; в) о звездах и галактиках; г) о межпланетной и даже о межзвездной среде. В значительно меньшей степени спутники Земли могут изучать планеты солнечной системы. Пункты б, в, г возможны потому, что аппаратура спутников может быть вынесена за пределы мешающих наземным обсерваториям преград — атмосферы и земного магнитного поля.
Из огромного числа исследовательских спутников можно условно выделить две большие группы — геофизические спутники, предназначенные для исследования Земли *), верхней атмосферы и околоземного космического пространства (в частности возмущений, производимых движущейся Землей в межпланетной среде), и астрономические и астрофизические спутники, задача которых — изучение далеких объектов: Солнца, звезд, галактик, межпланетной и межзвездной среды. Одни из спутников представляют собой универсальные орбитальные лаборатории, другие бывают узко специализированы.
Первым универсальным геофизическим спутником был третий советский спутник (1958 г.). К подобным же спутникам относятся часть советских спутников серии «Космос» и спутников социалистических стран «Интер космос», американские — серий «Эксп-лорер», OGO («Орбитальная геофизическая обсерватория») и другие.
Невозможно перечислить все спутники, занимавшиеся или занимающиеся сейчас исследованием атмосферы: с них началась космическая эра. Позднее к Советскому Союзу и США присоединились другие страны, например в 1964 г., был запущен итальянский спутник «Сан-Марко», а в 1972 и 1974 гг. выведены спутники ФРГ серии «Аэрос» (во всех случаях использовались американские ра-кеты-носители). Иногда атмосферные спутники запускаются на орбиты, довольно далеко «высовывающиеся» из газовой оболочки Земли, что гарантирует более долгую продолжительность их существования. Например, у американских «Эксплорер-51, -55» (третьего
Сюда не включаются метеорологические и тому подобные наблюдения, о которых будет говориться в следующем параграфе. § 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ СПУТНИКИ
153
Рнс. 52 Советские исследовательские спутники: 1 — третий спутник, 2 — «Протон-1», 3 — «Интеркосмос 1», 4 — спутник серии «Космос» для магнитных измерений, 5 — снутннк серии «Космос» для изучения верхней атмосферы, ? — «Электрон-1», 7 — «Электрон-2». 154 ГЛ. 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Рис. 53. Иностранные исследовательские спутники: 1 — «Эксплорер-28» (США), 2 — «Экспло-рер-42» (США), 3 — «Ариэль-4» (Великобритания), 4 — OGO-I (США), 5 — OSO-I (США), а — ОАО-1, 7 — «Сан-Марко» (Италия), 8 — ANS (Нидерланды), 9 — «Снег-3» (Франция), tO — ТЕМ, // — ISEEr2 (западноевропейские). §2. йссЛёДовательскйе сґіутнйкй
155
и четвертого из специальных «Атмосферных Эксплореров») апогеи были на высотах 4300 км и 3200 км; имея бортовой двигатель, «Эк-Сплорер-51» примерно 1—2 раза в месяц погружался в перигее на несколько дней до высоты 120 км.
Большая часть геофизических спутников занята исследованием земной магнитосферы [2.28, 2.291 — области межпланетного про-
магнитному полю Солнца, а магнитному полю Земли (рис. 54). Магнитосфера имеет ширину в 60 земных радиусов и простирается на 600 млн. км в сторону, противоположную Солнцу (как хвост кометы). Постоянно истекающий из Солнца поток частиц — солнечный ветер1), наталкиваясь на магнитное поле, образует ударную волну. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли между Землей и Солнцем проходит магнитопауза — граница, Енутри которой господствует магнитное поле Земли. Через воронки на дневной стороне («полярные каспы») заряженные частицы проникают в верхнюю атмосферу над полюсами Земли и служат причиной полярных сияний.
Магнитосферу исследовали многие спутники серии «Космос». Прохождение радиоволн в ионосфере исследовалось на спутниках «Кос-мос-2, -142, -259, -378». Магнитную съемку проводили «Космос-26, -49, -321». Полярные сияния изучались спутниками «Космос-261,
