Наши космические пути

Коллектив авторов

Первые радиолокационные измерения расстояния до Венеры были сделаны в периоды наибольшего приближения Венеры к Земле в 1958 году в США и в 1959 году в Англии. Однако полученные результаты из-за весьма слабого сигнала были недостаточно надежными. Изменение частоты отраженных сигналов из-за вращения Венеры при использовавшейся тогда аппаратуре наблюдать было нельзя.

Проведенная в СССР радиолокация Венеры благодаря мощным передатчикам, большим антеннам и чувствительным приемникам позволила надежно зарегистрировать отраженные от Венеры посылаемые с Земли радиоволны.

Мощность радиоволн, попадавшая при этих измерениях на поверхность Венеры,

несмотря на колоссальное расстояние до нее, достигала 15 ватт. Это дало возможность измерить расстояния до Венеры с большой точностью и надежностью и уточнить масштабы солнечной системы, о чем будет сказано ниже. По изменению частоты отраженных сигналов от Венеры удалось получить сведения о ее вращении.

Оказалось, что разность радиальных скоростей отдельных отражающих участков поверхности Венеры примерно равна 80 метрам в секунду.

Отсюда можно сделать вывод, что период ее вращения близок к 11 суткам (при предположении о перпендикулярности оси вращения Венеры направлению Земля — Венера и при условии, что все части поверхности Венеры отражают). При других предположениях период будет несколько короче.

Так, если принять наклон оси Венеры согласно результатам Койпера, о которых говорилось выше, то период вращения Венеры следует считать близким к 9 суткам.

Полученное радиолокационным методом расстояние до Венеры в моменты ее наблюдений позволило значительно уточнить среднее расстояние от Земли до Солнца (или, что то же, большую полуось эллипса, по которому Земля движется вокруг Солнца), так называемую астрономическую единицу. Это название возникло не случайно, так как среднее расстояние от Земли до Солнца по существу является масштабом всех космических расстояний. Так, например, расстояния до звезд и галактик, в конечном итоге, определяются через эту единицу.

До последнего времени астрономы знали, чему равна астрономическая единица, с точностью вполне достаточной для подавляющего большинства астрономических задач. Однако для целей астронавтики такая точность является недостаточной. Какими же способами определялась раньше величина астрономической единицы? Многие из этих способов имеют уже почтенный возраст, исчисляемый столетиями. Заметим, что в большинстве случаев задача сводилась к определению расстояния до какой-нибудь планеты, а затем, путем вычислений, по хорошо известным законам небесной механики, определялась сама астрономическая единица.

Расстояние до планеты можно определить, если одновременно наблюдать ее положение на небе с двух разных пунктов на поверхности Земли. Зная с большой точностью величину радиуса Земли и координаты пунктов наблюдения, путем вычислений можно определить расстояние до планеты. Этот метод в принципе такой же, как и принятый в топографии при определении расстояния до недоступных предметов, только точность наблюдений и вычислений должна быть значительно более высокой. Наилучпше результаты дают наблюдения близких к Земле малых планет — астероидов.

Та же задача может быть решена, если планету наблюдать с одного пункта Земли по крайней мере три раза в разные моменты времени.

Для определения астрономической единицы пользовались также очень редкими явлениями прохождения Венеры через диск Солнца. С двух точек земной поверхности наблюдались с большой точностью моменты вступления планеты на солнечный диск. Хорошие результаты, например, были получены еще в XVIII и XIX веках при четырех прохождениях Венеры по диску Солнца.

Существуют и другие методы определения астрономической

единицы. Можно, например, использовать явление аберрации света. По причине этого явления каждая звезда в течение года описывает на небе некоторый эллипс. Большие оси таких эллипсов у всех звезд одинаковы и равны очень малой величине (около 40 угловых секунд), в то время как малые оси у разных звезд сильно различаются в зависимости от положения звезды на небе.

Из теории аберрации известно, что величина большой оси описываемого звездой в течение года эллипса зависит только от скорости движения Земли на ее орбите. Зная скорость этого движения и продолжительность периода обращения Земли вокруг Солнца (год), можно найти искомое расстояние от Земли да Солнца.

Можно упомянуть и про другой способ, заключающийся в анализе небольших, имеющих годичную периодичность, изменений длин волн линий в спектрах звезд. Эти изменения вызваны явлением Допплера по причине орбитального движения Земли. Наконец, существуют способы, основанные на тонком анализе особенностей движения Луны.

Все эти методы дают довольно согласные между собой значения астрономической единицы. Среднее расстояние от Земли до Солнца, получаемое этими методами, оказывается около 149 500 000километров. Возможная ошибка в этом расстоянии, однако, достигает сотни тысяч километров.

Согласно советским радиолокационным наблюдениям величина астрономической единицы равна149 457 000 километрам, с возможной ошибкой меньше 5000 километров.

Конечно, при определении расстояния до звезд ошибка в значении астрономической единицы, даваемая старыми астрономическими наблюдениями, совершенно несущественна. Другие ошибки несравненно более важны, и неточность в принятом значении астрономической единицы в них как бы «тонет». Но совершенно другая обстановка возникает при расчетах траекторий межпланетных ракет. В этом случае неуверенность в знании астрономической единицы может привести к тому, что нельзя будет гарантировать попадание ракеты на планету. Неуверенность в знании астрономической единицы приводила к тому, что отклонение рассчитанной траектории от центра планеты могло достигать многих десятков тысяч километров, что, конечно, совершенно недопустимо.

Новое, весьма точное значение астрономической единицы, полученное радиолокационным методом, значительно улучшает надежность расчетов траекторий межпланетных ракет.

Радиолокация Венеры, которая привела к существенному уточнению значения астрономической единицы и впервые с надежностью определила основные характеристики вращения Венеры, является выдающимся достижением советской науки.

 МЫ СЛУШАЕМ ГОЛОС ВСЕЛЕННОЙ

В. ГИНЗБУРГ, член-корреспондент Академии наук СССР

Неспециалисты вспоминают о космических лучах тогда, когда заходит речь об опасностях, поджидающих отважных астронавтов. Часто в популярных книжках пишут, что ими, этими «злыми духами» Вселенной, пронизаны «черные, холодные и мрачные» межзвездные пространства. Безусловно, космические лучи могут оказаться опасными для будущего космического путешественника. Но не потому с таким захватывающим интересом изучают их ученые всех стран мира. Космические лучи — это один из самых мощных способов познания Вселенной и ее законов. И кто знает, может быть, между космическими лучами и развитием звездных систем, а также развитием жизни на нашей планете существует гораздо более тесная связь, чем это принято считать.