Обитаемые космические станции

Бубнов Игорь

Нельзя забывать, что успехи советской космонавтики нередко опережают самые оптимистические планы людей, даже имеющих самое непосредственное отношение к науке и технике.

Пройдет еще немного лет, и человек уже не будет в космосе только гостем, а станет его хозяином. Пространство на многие сотни километров от поверхности нашей планеты перестанет быть необитаемым. Встречи людей вдали от Земли будут вполне обычными, как встречи в открытом море или на железнодорожном разъезде…

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ОРБИТАЛЬНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ?

Обитаемые космические станции как искусственные спутники Земли будут двигаться по орбитам вне атмосферы Земли. В связи с этим все научные и технические

задачи, которые будут решать околоземные орбитальные станции, можно условно разбить на три основные группы. К первой группе относятся такие задачи, при выполнении которых взоры обитателей ОКС будут направлены в сторону Земли. Имеются в виду исследования, связанные непосредственно с Землей и ее атмосферой, т. е. геофизические и метеорологические наблюдения, глобальная радио- и телесвязь, морская и воздушная навигация и т. д. Некоторые из этих исследований могут проводиться и с помощью наземных средств или исследовательских ракет и спутников с автоматической аппаратурой. Обитаемые космические станции расширят возможности и масштабы в решении этих «земных» задач. Научная космическая лаборатория сможет заменить десятки наземных обсерваторий или научных экспедиций и множество метеостанций. В некоторых случаях точные измерения, проводимые в космосе с помощью ОКС, будут значительно дешевле, чем такие же измерения, проведенные наземными средствами! Да и точность этих измерений повысится. Орбитальной научной станции могут оказаться под силу и такие технические задачи или исследовательские эксперименты, которые совершенно недоступны другим наземным средствам или исследовательским ракетам, запускаемым с Земли.

Вторая группа задач связана с использованием тех специфических условий, в которых находится орбитальная лаборатория, — глубокий вакуум и очень высокая прозрачность окружающей среды, невесомость, интенсивная солнечная и космическая радиация. Воссоздание этих факторов на Земле даже по отдельности довольно сложно, а некоторых из них, например постоянной, динамической невесомости, просто невозможно. Космической научно-исследовательской лаборатории будет доступен весь комплекс этих факторов,

К третьей группе относятся задачи, которые решают спутники и ОКС, выступая в роли связующего звена между Землей и другими планетами. Двигаясь по орбите вокруг Земли, обитаемая станция сможет облегчить решение сложных проблем полета космических кораблей-путешественников и подготовки экипажей для полетов на другие планеты солнечной системы.

Рассмотрим более конкретно некоторые проблемы, которые могут интересовать ученых в ближайшем или недалеком будущем и которые могут решаться с помощью орбитальных станций.

ФИЗИКА ЗЕМЛИ И КОСМОСА

Земля — это не только поверхность и вся масса нашей планеты. Атмосфера — эта гигантская воздушная оболочка земного шара — тоже Земля. И космос вокруг нас на многие сотни и даже тысячи километров для ученых — тоже Земля. Правда, до сих пор идут споры о том, где истинная граница Земли, где граница атмосферы, где кончается околоземной космос. И споры эти едва ли кончатся скоро — ведь все зависит от тех свойств, по которым будут определять границу атмосферы. По некоторым из них, например по возможности жизнедеятельности человека, атмосфера кончается на высоте 11–12 км, по другим, например по наличию молекул воздуха, границей атмосферы считают высоту 1000 км.

Так или иначе, но одна из древнейших наук — геофизика — распространяет свои владения далеко за пределы наших обычных представлений о планете Земля.

Основными разделами геофизики до сих пор считались физика Земли и физика атмосферы (метеорология). Физика Земли изучает происхождение, внутреннее строение планеты и различные процессы в ее массе и на ее поверхности (землетрясения, ледниковые явления и др.).

Как известно, главной задачей метеорологии является краткосрочное и дальнее прогнозирование погоды, а в будущем —

изыскание методов воздействия на атмосферные явления, т. е. управление погодой. Но с выходом человека в космос целый ряд проблем, бывших ранее предметом теоретических исследований физики Земли, выделился в самостоятельный раздел геофизики — физику космоса. С помощью ракет, искусственных спутников и космических кораблей уже сейчас ведется обширное изучение свойств околоземного космоса, в том числе различных полей Земли — гравитационного, магнитного, радиационного и др. Но это только начало. Создание орбитальных космических станций позволит значительно расширить исследовательские работы по изучению околоземного пространства и космоса. Так, например, орбитальные лаборатории позволят получить постоянно меняющуюся картину распределения температур и давлений, а также химического состава газа на различных высотах. Будут продолжаться исследование распределения электронной концентрации с высотой и изучение концентрации положительных ионов в ионосфере, магнитные измерения в различных частях околоземного пространства.

Атмосфера, изолирующая Землю от воздействия космического пространства и «дающая» нам погоду, сама по себе не является чем-то застывшим. В ней непрерывно происходят различные процессы, зависящие не только от свойств поверхности Земли, но и от явлений, происходящих в верхних слоях атмосферы и в космическом пространстве, а также от деятельности Солнца.

Для космических полетов человека особенно важно знать распределение радиационных поясов вокруг Земли и изменение интенсивности первичного космического излучения, а также корпускулярного и коротковолнового излучения Солнца, которые влияют на состав верхних слоев атмосферы и процессы, происходящие в них. Для тех же целей необходимо постоянно исследовать потоки метеорных тел в околоземном пространстве и их состав.

До сих пор человек наблюдал за атмосферными процессами главным образом с поверхности Земли, т. е. как бы с одной стороны. Служба погоды охватывала огромные площади поверхности Земли с помощью густой сети метеорологических станций и сложной системы оповещения, обработки и передачи информации. Правда, с помощью высокогорных метеорологических станций, шаров-зондов, самолетов, а также с помощью прожекторных, звукометрических и радиометодов исследователи уже давно «заглядывают» внутрь атмосферы.

В последнее время на службу метеорологии пришли ракеты. Особенно широко исследования атмосферы с помощью ракет проводились во время Международного геофизического года (1957–1958 гг.), когда только в Советском Союзе было запущено более 100 геофизических и метеорологических ракет.

Однако геофизические ракеты не могут дать полного представления о состоянии верхних слоев атмосферы. Такая задача по плечу лишь космической технике. Космические лаборатории позволят глубоко изучить облачный покров Земли, исследовать образование и движение различных видов облаков, оценить степень покрытия ими поверхности Земли в зависимости от различных факторов, провести изучение поведения ветров на различных высотах. Здесь предстоит раскрыть еще много белых пятен, утвердить или отвергнуть многие научные гипотезы. Так, быть может, удастся проверить гипотезу, согласно которой микрометеориты и космическая пыль, постепенно оседая к поверхности Земли, играют роль центров конденсации (дождь) или кристаллизации (снег) в атмосфере.

Предельно повысить точность прогнозирования погоды — вот главная задача будущих ОКС — геофизических обсерваторий в космосе.

Каковы же методы геофизических и метеорологических исследований, которые могут быть применены на орбитальной космической станции?

Прежде всего наблюдение и фотографирование, в том числе в инфракрасных лучах земной поверхности и облачного покрова с высоты оpбиты спутника. Это даст возможность обнаружить зарождение дождей, гроз, снегопадов, ураганов, бурь и т. д., а также следить за их развитием и перемещением. Накопленный опыт поможет в дальнейшем понять причины образования циклонов.