На пути осуществления первых полетов человека в космическое пространство, на Луну и ближайшие планеты — Марс и Венеру — стоит очень много серьезных препятствий. Нам известно далеко не все, с чем встретятся астронавты во время таких полетов, а поэтому мы пока не можем предусмотреть все необходимое для нормальной жизнедеятельности людей во время космического путешествия. Мы не знаем также всех опасностей и неожиданностей, какие ожидают человека при полете в космическом пространстве и пребывании его на других планетах, и, следовательно, не можем пока предусмотреть надежные способы и методы защиты космической ракеты и ее экипажа. Между тем, несмотря на серьезные трудности, еще совсем недавно первые межпланетные полеты мыслились как полеты ракет с людьми, находящимися в герметической кабине. Однако теперь, когда мы располагаем новыми возможностями благодаря достижениям радиотехники, радиолокации, автоматики и телемеханики, электроники, телевидения, техники полупроводников и многочисленных отраслей электротехники и, наконец, средствами радиотелеуправления, возможно быстро и несколько по-иному решить проблемы межпланетных полетов, чем это представлялось до последнего времени. О перспективах, которые открываются в этом случае в исследовании космического пространства и ближайших планет, и рассказывается в настоящей статье.
Космические лаборатории
Создание радиотелеуправляемых автоматических ракет началось с первых же шагов реактивного двигателя. Уже состоялись полеты таких ракет без людей на высоту свыше 400 километров. Эта высота, конечно, не предел. По мере развития реактивной техники потолок полета ракет будет расти. Одновременно будет возрастать и научная ценность сведений, получаемых по радио от специальных приборов со все больших и больших высот.
Дело в том, что современная техника позволяет на расстоянии по радио не только управлять летательными аппаратами, но и производить измерения интересующих ученых физических величин приборами, находящимися на их борту. Для этого физические величины преобразуются в электрические, зашифровываются в различные виды радиоимпульсов, передаются по радио и автоматически записываются па земле с помощью специальных регистрирующих устройств. При этом количество и качество таких измерении и записей их на земле таково, что для обычного осуществления аналогичной работы понадобился бы труд нескольких десятков человек, помещенных в самые благоприятные условия. В то же время применение телевидения дает возможность использовать совершенно новые методы и способы для изучения на расстоянии с Земли поведения подопытных животных при космическом полете, для наблюдения с больших высот поверхности нашей планеты и т. д. К тому же наблюдения можно будет производить и в тех частях солнечного спектра, которые не воспринимаются непосредственно человеческим глазом (инфракрасные и ультрафиолетовые лучи).
Таким образом, даже кратковременная отправка в верхние слои атмосферы и за ее пределы радиотелеуправляемых автоматических ракет (без людей) расширяет наши знания о природе, позволяет точнее изучить условия и особенности космических полетов. Однако всего этого становится уже недостаточно. Для дальнейшего успешного развития ряда наук и прежде всего для новых успехов на пути решения проблемы межпланетных сообщений' необходимо и возможно создание целой серии космических лабораторий, являющихся как бы «искусственными спутниками» Земли, вращающимися длительное время по различным орбитам вокруг нашей планеты. Это откроет новые, необозримые горизонты в области самых разнообразных научных исследований и одновременно явится первым этапом в овладении космическим пространством.
Космические лаборатории, весьма компактные, хорошо оснащенные приборами устройства (опять же без людей), радиотелеуправляемыми ракетами могут быть выведены на различные орбиты и в дальнейшем летать вокруг нашей планеты без расхода топлива. Программа научных работ лабораторий будет задаваться с Земли по радио. Осуществляющие эту программу приборы зафиксируют в определенном порядке и в определенные моменты времени на магнитной ленте данные о температуре и давлении в той или иной области космического пространства, об интенсивности солнечного излучения (по всему его спектру), а также космического излучения, о силе и направлении магнитного поля Земли, о пролетающих вблизи спутника метеорных частицах и т. д. Все эти данные по специальной радиокоманде в ускоренном темпе будут транслироваться с магнитной ленты на Землю и записываться соответствующим регистрирующим устройством во время пролета космической лаборатории над пунктом управления. Затем последуют расшифровка записи и обобщение полученных результатов. При таком методе достаточно иметь всего один пункт сбора данных и управления космическими лабораториями.
Разумеется, для работы приемопередаточной радиоаппаратуры спутника, как и всех других его приборов, понадобится электроэнергия. Получить ее можно будет от преобразователя солнечной энергии, используя технику полупроводников. Фотоэлектронное следящее устройство может обеспечить при движении космической лаборатории по круговой или эллиптической орбите постоянную установку поверхности преобразователя в направлении на Солнце. Когда же лаборатория будет попадать в затененную Землей область, питание ее аппаратуры будет осуществляться от специального аккумулятора, заряжаемого преобразователем. Необходимую концентрацию электролита и контроль за работой аккумулятора и преобразователя обеспечат специальные автоматические приборы. Влияние невесомости на работу аккумулятора может быть парализовано искусственно созданным давлением на электролит через гибкую перегородку. Такое устройство источника питания даст гарантию нормального действия аппаратуры космической лаборатории в течение нескольких лет.
Кроме проведения геофизических, астрофизических и других наблюдений, космические лаборатории будут использоваться и для того, чтобы изучить изменения, происходящие с различными конструкционными и иными материалами в условиях космического пространства. Это поможет в создании более совершенных по своим свойствам материалов и конструкций, необходимых для успешного строительства новых ракет и космических лабораторий.
Наконец, в некоторые космические лаборатории будут помещены обезьяны и другие подопытные животные. Наблюдение за ними даст много ценного для медиков, занимающихся биологией и физиологией космического полета. Приборы измерят температуру тела и кровяное давление у животных, произведут анализ крови, снимут кардиограммы и передадут полученные данные по радио.
Телевизор позволит увидеть поведение животных в полете. В результате можно будет успешно спроектировать специальное оборудование кабин космического корабля, создать особую одежду для межпланетных путешественников и разработать комплекс необходимых предохранительных и тренировочных мероприятий, способствующих приспособлению человеческого организма к условиям космического полета.
Весьма важно будет установить, какие факторы могут оказывать влияние на траекторию полета космической лаборатории. Этой цели могут служить специальные радиолокационные станции автоматического сопровождения, которые в момент пролета спутника в зоне их действия будут непрерывно измерять его координаты относительно Земли. Изучение результатов этих измерений позволит сделать определенные выводы о причинах изменения траектории космической лаборатории. Такие выводы будут очень полезны для развития межпланетных сообщений.
Другие космические лаборатории будут использованы также и для решения ряда народнохозяйственных задач. Например, телевизионная установка позволит видеть и фотографировать на Земле расположение облачности и грозовых фронтов на всей территории Советского Союза и определять направление их передвижения. Это даст возможность делать более правильные долгосрочные прогнозы погоды.
Перспективно использование космической лаборатории для радиотрансляционной установки, передающей телевизионные программы любого города нашей страны на всю территорию СССР.
Ракета на луне
Исследование космического пространства, несмотря на важное научное значение, не является самоцелью. Оно послужит подготовкой к следующему этапу в развитии межпланетных полетов — этапу изучении Луны с помощью радиотелеуправляемых ракет, оснащенных соответствующей аппаратурой.
Прежде чем отправиться на Луну, человек должен выяснить, с чем он может встретиться во время путешествия в совершенно неприспособленный для него мир. Только зная это, можно будет обеспечить безопасность взлета, полета и посадки космического корабля для жизни его пассажиров и гарантировать возвращение отважных исследователей на свою родную планету. При этом необходимо еще отработать посадку ракеты на Луне, взлет ее с лунной поверхности, посадку ракеты на Землю. Следует также проверить правильность расчетов, определяющих влияние притяжения Солнца и других планет на траекторию полета космического корабля, и выяснить физические свойства лунной атмосферы и лунной поверхности, чтобы учесть их при конструировании ракеты и оснащении ее соответствующим оборудованием.
Напомним далее, что полет ракеты на Луну и обратно с экипажем при современном состоянии реактивной техники возможен только в том случае, если трасса этого полета будет разбита на несколько промежуточных этапов с обеспечением заправки ракеты топливом на каждом этапе. Применение атомной энергии облегчает решение этой задачи, но зато выдвигает ряд дополнительных условий, связанных с обеспечением безопасности экипажа, и прежде всего защитой его от вредоносных радиоактивных излучений.
Полет на Луну требует, кроме того, весьма высоких точностей выдерживания расчетной траектории и графика полета. До сих пор на эти особенности космических полетов почти не обращалось внимания. Между тем ошибка в значении вектора начальной скорости отлета всего в +0,1 процента даст «недолет» или «перелет» ракеты, направляющейся на Луну, порядка + 12,5 процента от общей длины пути, или несколько десятков тысяч километров. Следовательно, космическому кораблю требуется еще дополнительный запас топлива на маневрирование.
Наконец, реальная опасность поражения ракеты метеоритами как в пути, так и на Луне весьма усугубляет трудности первоначального решения всех задач межпланетных путешествий с непосредственным участием в них людей.
Все перечисленные препятствия могут быть преодолены полностью в относительно короткие сроки и к тому же без жертв лишь в одном случае, если в первые полеты на Луну будут посланы автоматические радиотелеуправляемые ракеты без экипажа.
Управляемая по радио с Земли ракета «высадит» на Луну вместо экипажа подвижную лабораторию, внешним видом немного напоминающую танкетку. Эта танкетка-лаборатория, как далее мы будем ее называть, также будет управляться по радио с Земли. Передающая телевизионная камера, укрепленная на управляемой по радио штанге, имеющей несколько степеней свободы и расположенной на танкетке, позволит ученым, находящимся на Земле, осматривать лунную поверхность, лунное небо с видимым на нем диском нашей планеты (и фотографировать все это на Земле), определять наиболее безопасный путь для передвижения лаборатории. На ее борту будут размещены также разнообразные автоматические приборы, передающие свои показания о состоянии и свойствах лунной атмосферы и лунной поверхности на Землю. Для передвижения танкетки и работы ее аппаратуры будет иметься необходимый запас топлива и окислителя, нужных двигателю. Возможно и использование других известных источников энергии. Расчеты показывают, что при общем весе танкетки-лаборатории не более нескольких сот килограммов в принципе осуществимы серьезные первоначальные исследования Луны, достаточные для проведения следующего этапа — освоения Луны человеком,— тем более что при необходимости можно будет «высадить» и другие танкетки с учетом результатов, полученных ранее.
Вместе с учеными смогут «побывать» на спутнике нашей планеты и радиозрители Советского Союза, ибо передача изображения с борта лаборатории через телевизионный центр любого города на экраны телевизоров будет в некоторой степени аналогична обычной внестудийной передаче.
Применение в качестве первого «исследователя» Луны радиотелеуправляемой танкетки чрезвычайно упрощает еще и постройку несущей ее ракеты. Для танкетки-лаборатории не требуются особые условия, без которых невозможен вылет экипажа. Она и ее аппаратура могут выдержать значительно большие ускорения, перепады температур и давления, чем человек. Не нужно будет создавать средств защиты ракеты и танкетки от метеоритов. Наоборот, каждый случай поражения их метеоритами позволит сделать выводы, весьма ценные для проектирования космических кораблей, предназначенных для полетов с людьми. Наконец, и танкетку и ракету можно оставить на Луне, не возвращать их на Землю, в результате чего маршрут полета ракеты сокращается ровно вдвое и отпадает взлет с Луны и посадка на Землю. Все это даст реальную возможность значительно сократить количество топлива, которое нужно взять на борт ракеты, и позволит уменьшить вес полезной нагрузки. Последний при отправке танкетки составит приблизительно 500 килограммов, а при посылке экипажа из 3 человек с оборудованием, запасом продовольствия и защитной одежды, бронированием наиболее уязвимых мест космического корабля от метеоритов, посадочным и взлетным устройством ракеты на Луне составит минимум 5—10 тысяч килограммов. В итоге для отправки танкетки-лаборатории необходима будет составная ракета общим весом порядка нескольких сот тонн, а для посылки указанного экипажа с возвращением его обратно — многоступенчатая ракета общим весом в миллионы тонн. Разумеется, последний вариант при современном состоянии техники вряд ли является осуществимым.
Радиотелеуправление позволит к тому же практически осуществить разбивку маршрута полета ракеты на Луну и обратно на несколько этапов и обеспечить заправку космического корабля топливом посредством автоматических, также управляемых по радио, ракет-заправщиков на каждом промежуточном этапе полета. Как все это будет происходить?
Космический корабль с танкеткой-лабораторией стартует с Земли с помощью специальной крылатой ракеты-носителя. Для экономии топлива в ней использовано несколько типов реактивных двигателей. Летя по направлению вращения нашей планеты, ракета-носитель разгонит космический корабль до скорости 6—8 километров в секунду, после чего последний сам увеличит скорость до 10,3 километра в секунду и начнет двигаться без затраты топлива по эллиптической орбите в поле тяготения нашей планеты. Совершив полтора оборота по этой орбите, ракета в верхней точке эллиптической траектории получит радиокоманду на включение двигателя и, увеличив скорость на 1,6 километра в секунду, выйдет на так называемую стационарную круговую орбиту с радиусом в 42188 километров (считая от центра Земли). Выход этот совершится в точке, находящейся над наземной станцией радиотелеуправления, причем после прибавки скорости на 0,16 километра в секунду космический корабль, двигаясь по стационарной орбите, будет висеть в небе на одном месте, ибо угловая скорость движения по орбите будет равна угловой скорости вращения Земли. Так как к этому моменту ракета почти полностью израсходует свой запас топлива, к ней по тому же маршруту будут посланы радиотелеуправляемые автоматические ракеты-заправщики. Точное сближение их с космическим кораблем будет производиться посредством управления с наземной станции с использованием радиолокационных средств. При подходе заправщиков к ракете на дистанцию в несколько десятков метров в работу вступят телевизионные передающие камеры, что позволит зрительно контролировать и управлять с Земли процессом перекачки топлива. При этом будут использованы методы, уже освоенные в авиации, с тем отличием, что «пилот» будет находиться на наземном пункте радиотелеуправления.
После заправки космический корабль продолжит свой путь к Луне. По соответствующей радиокоманде он наберет дополнительную скорость в 1,02 километра в секунду и уйдет со стационарной круговой орбиты по эллиптической траектории к спутнику Земли. Затем в определенной точке по команде с Земли ракета, опять изменив скорость, начнет движение по круговой орбите, то есть полетит параллельно лунной орбите, и под действием силы притяжения станет постепенно падать на Луну. Скорость 2,3 километра в секунду, которую космический корабль приобретет к концу падения, будет погашена торможением с помощью реактивного двигателя ракеты.
Здесь наступит самый ответственный момент — автоматическая посадка космического корабля на поверхность Луны. Начнет действовать мощная земная радиолокационная станция, антенна которой будет нацелена на спутник нашей планеты. Импульсы этой станции, как прямые, так и отраженные от лунной поверхности, будут приняты бортовыми высотомерами ракеты, которые определят расстояние между нею и «посадочной площадкой», предварительно выбранной астрономами в центральном районе Луны. Автоматический прибор посадки, используя данные высотомера, своевременно повернет ракету хвостовой частью к Луне и по специальной программе проведет все необходимые операции управления реактивными двигателями в режиме торможения. Наконец космический корабль на лунной поверхности. От него отделяется компактная танкетка-лаборатория на гусеницах, которая, повинуясь радиокомандам, начинает свое путешествие по просторам спутника нашей планеты.
Однако можно ли управлять по радио ракетой при полете на Луну? Последние данные науки подтверждают это. Кроме оптического «окна» во Вселенную, которым до сих пор пользовалось человечество для изучения космического пространства, недавно в атмосфере было открыто еще и «радиоокно» в диапазоне ультракоротких волн. Это открытие привело к созданию новой отрасли науки — радиоастрономии. Уже осуществлена радиолокация Луны: радиоимпульс долетел до нее, отразился и был снова принят на Земле.
Используя это «окно», можно управлять по радио и космическими ракетами.
Поскольку путь космического корабля в межпланетном пространстве будет достаточно сложным, траектория его, как и весь график движения, должны быть строго рассчитаны заранее. Эти расчеты будут «закладываться» в основу специального электронного счетно-решающего прибора. После старта ракеты за ее полетом будут следить несколько радиолокационных станции автоматического сопровождения. Работая совместно с бортовой аппаратурой космического корабля, они с высокой точностью будут определять его координаты. Соответствующие данные поступят в счетно-решающий прибор, который при отклонении ракеты от траектории или от графика движения «высчитает» необходимые поправочные радиокоманды. Бортовая аппаратура управления, приняв эти команды, исправит отклонение.
При такой системе радиотелеуправления космическим кораблем с промежуточной заправкой его топливом на стационарной круговой орбите понадобится составная ракета общим весом порядка 100 тонн, постройка которой вполне возможна при современном состоянии реактивной техники. Применение радиотелеуправления существенно облегчит в будущем и использование атомной энергии для межпланетных полетов.
Освоение луны человеком
После посадки первых таких ракет на Луне и получения всесторонних данных о существующих там условиях станут возможны полет человека и создание на спутнике нашей планеты постоянно действующей научной станции. С помощью танкетки-лаборатории на Луне будет выбрано наиболее удобное место для посадки ракеты с людьми и развертывания научной станции. Ряд аналогичных ракет, управляемых той же системой радиотелеуправления, что и первый космический корабль, доставит на спутник Земли все необходимое для жизни и научной деятельности первых астронавтов: топливо для нужд станции и для возвращения ракеты с людьми на Землю, специальное и научное оборудование, запасы воды, воздуха, питания,— словом, все, вплоть до разборных герметических домиков с освещением и отоплением. Будет доставлено также специальное посадочное и взлетное устройство для космического корабля с экипажем, которое смонтируют специальные танкетки-автоматы, управляемые по радио с Земли и контролируемые с помощью телевизионных передающих камер. Все эти ракеты будут посажены на выбранное место по сигналам радиостанции танкетки-лаборатории, которая явится своего рода «радиомаяком». Всего же на подготовку и проведение всех этих операций потребуется немного времени после посадки первой ракеты на Луне. После этого можно будет на одной из ракет доставить на спутник нашей планеты персонал научной станции.
Следует подчеркнуть, что при таком варианте освоения Луны человеком постройка ракеты для полета людей уже не будет представлять каких-либо затруднений. Такому космическому кораблю не понадобится значительных количеств топлива, ибо запасы последнего могут пополняться как в пути (туда и обратно) ракетами-заправщиками, так и на Луне. Кроме того, первым астронавтам не потребуется брать с собой и слишком много продовольствия, воды и т. д., так как все это будет припасено на месте посадки заранее. Экипаж должен быть обеспечен всем необходимым лишь на время полета к Луне. В результате полезный груз ракеты с людьми будет минимальным и не превысит 500—1 000 килограммов, а самый полет космического корабля практически ничем не будет отличаться от полета первой ракеты в один конец.
Совершив посадку на Луне, первые ее исследователи смогут находиться там столько, сколько им потребуется, ибо все, что им еще понадобится во время пребывания на спутнике нашей планеты, будет привозиться автоматическими, управляемыми по радио ракетами. При этом благодаря отработанной и налаженной радио- и телевизионной связи отважные астронавты не только не почувствуют себя оторванными от Земли, но и окажутся под постоянным контролем ученых различных специальностей, в том числе i< врачей. В любой момент времени, при любых неожиданных событиях им будет дана необходимая консультация, совет, оказана действительная помощь ракетами без людей. В одежду первых исследователей Луны будут вмонтированы различные приборы, характеризующие их физиологическое состояние. Показания этих приборов по отдельному радиоканалу будут передаваться на Землю как во время полета, так и во время пребывания на Луне. Таким образом, ученые получат самые полные данные о поведении человеческого организма в необычных для него условиях, а врачи смогут контролировать состояние здоровья первых астронавтов. Смена научного персонала будет проводиться по той же схеме, что и его доставка.
Освоение Луны при помощи управляемых по радио ракет и танкеток-лабораторий откроет новые возможности и не встретит принципиальных затруднений ни со стороны реактивной техники, ни со стороны техники радиотелеуправления. Вот почему в ближайшие 5—10 лет покорение наиболее близкого к нам небесного тела может стать фактом.
Приступив к практическому освоению Луны и использованию всего полезного, что там есть, человек одновременно будет готовиться к полетам на другие планеты солнечной системы — Марс и Венеру. Дорогу в космос откроют ему автоматические, управляемые по радио ракеты.
