Виктор Петров - Искусственный спутник земли

В каждом случае представляет большой интерес выяснить природу тех частиц космического излучения, число которых в данном случае изменилось. Использование спутников позволяет это осуществить.

В частности, для этой цели можно регистрировать число первичных частиц и одновременно вызываемую ими ионизацию. Этим путем оказывается возможным отделить колебания интенсивности основной компоненты космических лучей, состоящей из ядер атомов водорода — протонов, от изменений числа ядер более тяжелых элементов. Приборы, расположенные на поверхности Земли, не могут провести такое разделение. С помощью же спутников осуществляется совершенно новый подход к анализу процессов, происходящих с космическими лучами.

Число первичных частиц может быть измерено с помощью счетчика заряженных частиц. Как показали опыты Н. Л. Григорова, Ю. И. Логачева, А. Н. Чарахчьяна и А. Е. Чудакова, в настоящее время можно сконструировать прибор, весьма экономичный в потреблении электроэнергии [8] С. Н. Вернов, Ю. И. Логачев, А. Е. Чудаков, Ю. Г. Шафер , Исследование вариаций космического излучения. Журнал «Успехи физических наук», сентябрь 1957 г., т. ⅬXⅢ, вып. 1б, стр. 160, Гостехиздат, Москва. .

Значительные трудности представляет измерение ионизации, создаваемой космическим излучением за пределами атмосферы. Однако это осуществимо с помощью метода, разработанного А. Е. Чудаковым: в приборе, летящем за пределами атмосферы, за счет ионизации накапливается электрический заряд. При снятии этого заряда возникает импульс, передаваемый по радио на Землю. По величине импульса можно судить об ионизации, создаваемой космическими лучами.

Орбиты искусственных спутников опоясывают почти весь земной шар. В связи с этим появляется возможность изучить зависимость интенсивности космического излучения от широты и долготы. Эта зависимость обусловлена отклонением первичных космических лучей в магнитном поле Земли. Поэтому, используя всю Землю как гигантский измерительный прибор, можно анализировать состав космического излучения. Вместе с тем распределение этого излучения по земному шару позволяет исследовать магнитное поле нашей планеты.

На втором искусственном спутнике Земли были установлены приборы для изучения космических лучей.

Как показала предварительная обработка полученных данных, приборы работали нормально. Получены данные о зависимости интенсивности космических лучей от геомагнитной широты.

Не подлежит сомнению, что со временем приборы, установленные на спутниках, дадут возможность непрерывно следить за первичным космическим излучением.

Этим путем космические лучи будут превращены в мощное средство исследования Вселенной.

Однако только длительное наблюдение космических лучей с помощью ИСЗ прольет некоторый свет на условия их прохождения и проблему происхождения. Окончательное решение вопроса, очевидно, будет возможно после того, как с помощью межпланетных и межзвездных кораблей будет исследовано межзвездное ионизированное вещество, электромагнитные поля, связанные со звездами, и турбулентное движение межзвездного ионизированного вещества.

ИСЗ запущены как раз во время максимума солнечной активности. Ученые давно обнаружили, что примерно через 11 лет на Солнце увеличивается число пятен, на нем происходят грандиозные взрывы, после которых через несколько часов (предполагают, что в это время к Земле летят потоки ядер гелия, водорода, нейтроны и другие частицы) в земной атмосфере наблюдаются электромагнитные бури, нарушается радиосвязь, увеличивается число полярных сияний. Последний максимум солнечной деятельности был в 1947–1949 гг., следующий ожидают в 1958–1959 гг. Счетчики, установленные на ИСЗ, помогут исследовать состав и интенсивность солнечной радиации. С помощью счетчиков фотонов можно будет обнаружить и исследовать сильно поглощаемое атмосферой и поэтому не доходящее до поверхности Земли коротковолновое ультрафиолетовое излучение, вплоть до мягкой рентгеновской области.

Исследование этого коротковолнового излучения чрезвычайно важно и для многих вопросов физики земной атмосферы, ибо это излучение ионизирует молекулы воздуха и ответственно за образование ионосферных слоев в атмосфере Земли.

Аппаратура ( см. рис. 42в), применявшаяся на втором искусственном спутнике для регистрации коротковолнового излучения Солнца, описывается в разделе «Радиооборудование спутника».

Поскольку спутники летают по эллиптическим орбитам, то расстояния между ними и Землей меняются, и, следовательно, их можно использовать для точного определения плотности атмосферы на различных высотах.

Этот вопрос имеет громадное значение как для развития современных реактивных управляемых снарядов, так и для освоения космоса вообще. Исследования проводятся путем наблюдения за изменением скорости полета ИСЗ. Дело в том, что даже на довольно значительной высоте имеются слои разреженных газов, которые хотя и в малой степени, но все же оказывают сопротивление движению спутника и тем самым постепенно замедляют его скорость.

С нескольких наземных станций одновременно производятся оптическим путем или с помощью радиолокации наблюдения за изменением скорости ИСЗ, причем самые незначительные изменения немедленно регистрируются точнейшими приборами наблюдения. Соответствующее сопоставление одновременно полученных отдельными станциями данных дает возможность по изменению орбиты ИСЗ судить о плотности атмосферы на данной высоте.

Искусственный спутник позволит также произвести ряд весьма важных аэродинамических измерений и наблюдений, необходимых для проектирования ракет и скоростных самолетов, которые невозможно осуществить ни в одной аэродинамической трубе.

Большое значение также имеет изучение вопроса о температурах в верхних слоях атмосферы.

Благодаря использованию исследовательских ракет уже получены некоторые данные о температуре тропосферы, стратосферы и нижних слоев ионосферы, однако вопрос о температуре в верхних слоях ионосферы и космосе выяснен далеко не полностью. Представление о температуре в этой зоне отличается от обычного. Дело в том, что хотя частицы воздуха или отдельных элементов ионосферы и обладают большой скоростью, соответствующей высокой температуре (свыше 2000°), но они летят на таком большом расстоянии друг от друга, что спутник или ракета, находящиеся в соприкосновении с ними, нагреваться почти не будут. Температура спутника или ракеты будет зависеть исключительно от количества тепла, получаемого от Солнца. Это последнее в свою очередь будет зависеть как от материала, из которого они изготовлены, так и от окраски их наружной поверхности, а также от того, будут ли они вращаться, поочередно подставляя то одну, то другую сторону солнечным лучам, или к ним будет обращена все время одна и та же их сторона.