За годы космической эры, начавшейся 4 октября 1957 г. первым в мире запуском советского искусственного спутника Земли, возникли и развиваются новые методу изучения небесных тел и межпланетного пространства, получившие общее название космических методов исследования. Наибольший вклад в развитие и применение этих методов вносили Советский Союз и Соединенные Штаты Америки.
Не следует думать, что искусственные спутники Земли создаются только ради астрономических исследований. Наоборот, подавляющее большинство искусственных спутников имели сугубо народнохозяйственное назначение. Так, одни из них ведут метеорологические и геофизические наблюдения с целью предсказания погоды и предупреждения о надвигающихся стихийных бедствиях (ураганах, смерчах, наводнениях и т. п.), другие обеспечивают дальнюю радиосвязь, крайне необходимую для оперативного руководства и безопасности воздушной и морской навигации, третьи предназначены для телевизионных передач, четвертые — для геодезических измерений и изучения движения земных материков, пятые — для изучения природных ресурсов и т. д.
Для астрофизических исследований на околоземные (геоцентрические) орбиты выводятся искусственные спутники, представляющие собой научные станции, оборудованные автоматической аппаратурой, выполняющей поставленные задачи. К этим задачам относится исследование рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучений светил, космических лучей, источников гамма-излучения, концентрации ионов в магнитном поле Земли, метеорных частиц в ее окрестностях и другие.
Орбиты научных станций весьма разнообразны и зависят от их назначения. Так, например, советская автоматическая станция «Астрон» массой около 3,5 т, выведенная на орбиту 23 марта 1983 г., обращается в пределах от 2000 км (перигей) до 200 000 км (апогей) над земной поверхностью. Она исследовала излучение звезд в ультрафиолетовом и рентгеновском участках спектра и оборудована телескопом-рефлектором диаметром 80 см, с фокусным расстоянием 8 м. Советская станция «Прогноз-9», выведенная на орбиту 1 июля 1983 г., приближалась к поверхности Земли на 380 км, а удалялась от нее на 720000 км, т е. далеко за орбиту Луны.
«Прогноз» – наименование советских исследовательских ИСЗ для изучения процессов солнечной активности, их влияния на межпланетную среду и магнитосферу Земли. Масса ИСЗ «Прогноз» 850 – 900 кг. «Прогноз» состоит из герметичного корпуса цилиндрической формы (диаметром 2 м) со сферическими днищами. В корпусе (высота 0,925 м) размещается платформа с аппаратурой и оборудованием. На внешней поверхности корпуса установлены датчики и блоки научной аппаратуры, баллоны и другое. В полете «Прогноз» ориентирован продольной осью на Солнце. Приведение его в это положение обеспечивается системой ориентации, поддержание заданного положения – путем вращения вокруг продольной оси. Система ориентации включает солнечный датчик, блоки управления и управляющие реактивные сопла, работающие на сжатом азоте. Энергопитание бортовой аппаратуры от СБ (4 плоские панели, раскрываемые после выведения на орбиту; размах панелей 6 м) и буферной аккумуляторной батареи. Система терморегулирования – активная; в качестве радиационной поверхности используется боковая поверхность герметичного корпуса; остальная его часть закрыта экранно-вакуумной теплоизоляцией. Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием радиокоманд с Земли, измерение параметров орбиты и передачу телеметрической информации. Телеметрическая система имеет запоминающее устройство для регистрации информации в периодах между сеансами радиосвязи и последующей передачи ее на Землю в очередном сеансе связи.
Аппаратура этой станции регистрировала корпускулярное и коротковолновое излучение Солнца, источники космических гамма-лучей, магнитное поле межпланетного пространства.
По инициативе советских астрофизиков проводились международные космические исследования. Так, некоторые измерительные приборы станции «Астрон» были созданы французскими специалистами, а станции «Прогноз-9» — совместно учеными СССР, ЧССР и Франции.
По околоземным орбитам обращаются специальные солнечные обсерватории с телескопами и вспомогательной аппаратурой, а также небольшие по размерам астрономические спутники с регистрирующими приборами ограниченных возможностей. Например, европейский спутник ИРАС, запущенный в конце января 1983 г., обнаруживает небесные объекты только по их инфракрасному излучению. Результаты наблюдений всех астрономических спутников и автоматических научных станций передаются на Землю по каналам радио- и телевизионной связи.
Значительно более сложные и разносторонние исследования проводятся экипажами космонавтов с долговременных орбитальных пилотируемых научных станций. Такие станции имели большие размеры и массы, измеряемые десятками тонн, например советские станции серии «Салют» (первая была выведена на орбиту 19 апреля 1971 г.) и американская станция «Скайлэб» («Небесная лаборатория»), просуществовавшая с 14 мая 1974 г. до 11 июля 1979 г. Научные станции оборудуются самой совершенной аппаратурой, вплоть до мощных телекамер, электронно-вычислительных машин, специальных фотокамер и спектрографов и крупных оптических телескопов диаметром до 125 см. На станцию «Салют-6», выведенную на орбиту 29 сентября 1977 г., транспортный корабль «Прогресс-7» доставил 30 июня 1979 г. радиотелескоп КРТ-10 (космический радиотелескоп с 10-метровой сетчатой антенной), который с 18 июля до 9 августа 1979 г. успешно работал в паре с наземным 70-метровым радиотелескопом (под Евпаторией), т. е. впервые в истории был создан космический радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, около 13 000 км.
К Луне и планетам направлялись автоматические межпланетные станции, научное оборудование которых управлялось запрограммированной бортовой электронно-вычислительной машиной, а также радиокомандами с Земли. По пути к планетам эти станции исследуют межпланетное пространство.
Научное оборудование станций зависит от их назначения. Одни из них предназначаются для изучения планет с пролетных траекторий, другие становятся искусственными спутниками планет или опускаются на их поверхность. Эти станции оборудуются телескопическими системами, видеомагнитными и телевизионными установками, аккумуляторными и солнечными батареями, спектральными приемниками, радиопередающими устройствами и т. д. Искусственные спутники и их посадочные отсеки (блоки) снабжаются радарными и посадочными установками, оптическими и электронными фотометрами, анализаторами химического состава атмосферы и грунта и другим геофизическим, геологическим и даже биологическим оборудованием.
В связи с быстрым развитием методов космических исследований задачи изучения Луны и ближних планет перешли от астрономии к геофизике, геодезии- и геологии.
Космические исследования небесных светил настолько себя оправдали, что Европейское космическое агентство начало разрабатывать проект астрономического искусственного спутника Земли, на котором планировалось установить научное оборудование, позволяющее с высокой точностью измерять экваториальные координаты и параллактические смещения звезд. Этот спутник получил название Гиппаркос, по созвучию с именем знаменитого древнегреческого астронома Гиппарха Родосского.
Заключение
Мы рассмотрели первый этап освоения космоса, начиная с запуска первого спутника Земли 4 октября 1957 г. и заканчивая концом 80 годов прошлого столетия. С тех пор техника и технологии изучения и освоения космоса совершили огромный скачек, в первую очередь благодаря развитию вычислительной техники, позволяющей обрабатывать, систематизировать, оценивать и моделировать огромные массивы информации. О современном этапе освоения космоса в наших следующих статьях.