Книга Искусственный спутник Земли - Феликс Юрьевич Зигель

Вообразим себе теперь, что на спутнике, удаленном от поверхности Земли на расстояние 36 000 км и совершающем оборот вокруг Земли за 24 часа, установлена радиостанция, которая ретранслирует телепередачу с Земли. Тогда, послав из телецентра радиоволны на спутник, мы можем направить их на огромную территорию, почти равную площади полушария Земли.

Как видите, возможности телевидения сильно возрастут.

Заметим, что такая ретрансляционная космическая станция должна двигаться по орбите, лежащей в плоскости земного экватора.

Вполне мыслимо, что в будущем удастся построить не одну, а несколько подобных станций. Тогда можно будет из одного телевизионного центра обслужить передачей население всего земного шара.

Перейдем теперь к той части научной программы спутника, которая относится к области физики.

Для некоторых физических исследований безвоздушное пространство исключительно удобно. Здесь легко получить как очень низкие, так и чрезвычайно высокие температуры, между тем как в земных условиях достижение таких температур сопряжено с большими трудностями.

Вокруг спутника — мировое пространство, где получить температуру, близкую к абсолютному нулю (–273°C) очень просто. Для этого достаточно испытуемое тело поместить в тень от спутника. В безвоздушном пространстве нет перемешивания воздушных слоев (конвекции), которое в земных условиях сглаживает контраст температуры «на Солнце» и в тени. Поэтому, если небольшой покрытый сажей шар, выброшенный со спутника в пространство, нагреется солнечными лучами до +3°C, то его температура «в тени» упадет почти до абсолютного нуля. Физики непременно воспользуются этими удобствами.

Известно, что при температурах близких к абсолютному нулю у тел появляются необычные свойства. Так, например, проводники становятся сверхпроводниками, т. е. их сопротивление электрическому току падает практически до нуля. Другие вещества, как, например, жидкий гелий становятся сверхтекучими, т. е. пропадает их внутреннее трение, или вязкость.

Изучение свойств веществ при температурах, близких к абсолютному нулю, имеет огромное значение. Оно раскрывает перед наукой природу атомных и молекулярных сил. Оно, возможно, позволит в будущем передавать электроэнергию по «сверхпроводящей» сети без всяких потерь на сопротивление.

В земных условиях физики бьются над получением вакуума — искусственной «пустоты». Создание высоких степеней разрежения вещества — исключительно сложная техническая задача.

На спутнике к услугам физиков будет почти идеальный вакуум. Межпланетное пространство наполнено настолько разреженной средой, что плотность ее не превышает

Наряду с получением сверхнизких температур можно получить и очень высокие температуры. Для этого достаточно поместить тело в фокус какого-нибудь огромного вогнутого зеркала. Всем известная школьная забава — выжигание увеличительным стеклом — здесь будет воспроизведена в грандиозных масштабах.

В фокусе зеркала, поперечником в несколько метров, можно легко получить температуру в тысячи градусов. Это означает, что солнечные лучи расплавят, обратят в пар любой металл! Отсюда понятно, что на спутнике в широких масштабах будут применятся методы гелиосварки. Несомненно, что гелиосварка получит со временем распространение и в земном строительстве.

Рис. 28. Физическая лаборатория на спутнике.

Физическая лаборатория на спутнике поставит одной из своих основных задач изучение космических лучей. О значении подобных исследований мы уже говорили. Добавим к сказанному, что в отличие от современных ракет и первых спутников, большие космические лаборатории дадут возможность вести наблюдение за космическими лучами не кратковременно, а постоянно. К тому же отсутствие веса на стационарном спутнике позволит создать там грандиозные физические установки любой конструкции.

Разгадка природы космических лучей и источников их происхождения — вот что можно ожидать от «заатмосферных» физиков.

Как ни увлекательны возможности, которые раскроются в будущем для метеорологов, геофизиков, радиотехников и физиков, все же, пожалуй, самыми плодотворными исследованиями на спутнике будут работы в области астрономии.

Атмосфера для астрономических наблюдений является серьезной помехой. Во-первых, преломление в атмосфере лучей, идущих к нам от светил, так называемая рефракция, искажает их форму, размеры и цвет. Так, Солнце у горизонта кажется сплюснутым и красноватым, а в некоторых случаях и очень искаженным.

Во-вторых, движение отдельных струек воздуха изменяет направление лучей небесных светил. Этим объясняется мерцание звезд, а также дрожание и расплывчатость изображений светил в телескопах.

Чем сильнее увеличивает телескоп, тем более мелкие детали можно, как будто, обнаружить на поверхности небесных тел. Однако с ростом увеличения становится более заметными и движения воздуха. Поэтому при астрономических наблюдениях в земных условиях увеличение больше девятисот раз обычно не применяют.

В-третьих, в земной атмосфере лучи света испытывают дисперсию, т. е. они частично разлагаются на составные лучи. Этим вызваны красивые цветные переливы, которые можно наблюдать при мерцании ярких звезд, а также другие явления.

Наконец, земная атмосфера поглощает часть лучей, идущих к нам от светил, что заметно ослабляет их видимую яркость (минимум на 0,2 зв. величины).

На заатмосферной обсерватории астроном может позабыть обо всех этих неприятностях. Мир небесных тел предстанет перед ним, так сказать, в «чистом», неискаженном виде.

На совершенно черном небе ярко сияют Солнце, Луна, планеты и немерцающие звезды. Отсюда, со спутника, знакомые созвездия кажутся значительно ярче, четче. Среди тысяч звезд то в одном, то в другом участке неба глаз различает сравнительно яркие туманные пятнышки — далекие звездные скопления и облака разреженных газов.

Тщетно ожидали бы мы увидеть на небе падающую звезду или летящий метеорит. За атмосферой эти крохотные небесные тела дают знать о себе лишь в случае прямого столкновения с ними.

Астрономическая обсерватория на спутнике во многом не похожа на земные обсерватории. Ее помещение герметически изолировано от безвоздушного пространства. Следовательно, ни о каком вращающемся куполе с раздвижным люком не может быть и речи. Полусферическая крыша обсерватории сделана из прозрачного и в то же время прочного материала (например специальной пластмассы).

Обсерватория укреплена на оси спутника и вращается вместе с ним. Астроному на спутнике будет казаться, что он неподвижен, а все небо кружится вокруг него, как бы насаженное на ось спутника. Полярная звезда, вероятно, потеряет свое значение указателя небесного полюса и ее роль перейдет к какой-нибудь другой звезде.

Астрономическая обсерватория на спутнике состоит из двух половин, обращенных друг к другу своими основаниями. Таким образом, наблюдениями можно охватить любой участок небосвода.

Телескопы на заатмосферной обсерватории во многом будут отличаться от земных. Во-первых, в условиях пониженной тяжести (или полного ее отсутствия), конструкция телескопа может быть сильно облегчена. Отпадут заботы о прогибе трубы и осей инструмента, не понадобятся «противовесы», которые являются непременной частью земных телескопов. С другой стороны, размеры телескопа могут быть сколь угодно большими, что неизмеримо расширяет возможности