Историческая серия "ТМ"

Подробнее в комментариях.

Конструктивно спутники этой серии состоят из двух герметичных отсеков. В одном из них - приборном, находящемся в нижней части спутника, расположена аппаратура для метеонаблюдений. В другом - энергоаппаратном - размещены основные служебные системы: радиотелеметрическая, приборы системы терморегулирования, химические батареи системы электропитания. На этом отсеке установлены снаружи большие плоские панели солнечных батарей (СБ), которые раскрываются после отделения спутника от ракеты-носителя. В отличие от СБ, которые обычно жестко закрепляются на корпусе спутника или автоматической межпланетной станции, панели солнечных систем "Метеоров" - подвижные, они могут поворачиваться так, чтобы Солнце постоянно освещало чувствительные элементы батарей (за исключением, конечно, тех периодов времени, когда весь спутник находится в тени Земли). Такая поворотная система и большая площадь этих батарей в сочетании с химическими буферными батареями позволяют обеспечивать энергопитание всей аппаратуры в различных режимах в течение многих месяцев.

Для ведения качественных наблюдений за поверхностью Земли продольная ось спутника, вдоль которой расположены и оси регистрирующей аппаратуры, постоянно направлена к центру планеты. Но этого недостаточно - при этом спутник должен быть стабилизирован по двум осям. Начальное его успокоение после отделения от ракеты-носителя и ориентация его осей происходят с помощью микродвигателей газореактивной системы. В дальнейшем полете ориентация и стабилизация спутника осуществляются с помощью комбинированной электромаховичной системы в сочетании с моментным магнитоприводом, использующим магнитное поле Земли. Для контроля ориентации оси спутника применяются датчики теплового излучения Земли, которые могут работать независимо от того, находится спутник над дневной или ночной стороной нашей планеты.

Метеорологическая аппаратура спутника "Метеор" состоит из телевизионной (ТВ), инфракрасной (ИК) и актинометрической (АК) аппаратур. Она может работать циклами различной продолжительности; включение и выключение проводятся как по заданной программе, так и по командам из центра управления. При этом метеоинформация регистрируется бортовыми устройствами с запоминанием и затем передается на наземные станции системы "Метеор".

С помощью ТВ-аппаратуры проводятся наблюдения облачного покрова на дневной стороне Земли. Съемку ведут две камеры, одна из которых снимает правую, а другая - левую сторону полосы вдоль трассы спутника. Ширина полосы захвата ТВ-камерами - около 1000 км.

ИК-аппаратура используется для наблюдений облачности в основном на ночной стороне. Она настроена на регистрацию теплового излучения облаков или поверхности Земли. Диапазон, в котором работает ИК-аппаратура (8-12 мк), позволяет проводить наблюдения как на ночной, так и на дневной стороне планеты. При наблюдении охватывается полоса шириной также около 1000 км.

Снимки, полученные с помощью ТВ- и ИК-аппаратуры, позволяют выявлять такие особенности структуры облачных образований, которые недоступны наблюдениям с наземных метеостанций, а совместная ТВ- и ИК-информация позволяет более надежно оценивать синоптическую обстановку и характер развития атмосферных процессов.
Актинометрическая аппаратура регистрирует потоки радиации, уходящей от Земли, в диапазонах 0,3 - 3 мк, 3-30 мк и 8 - 12 мк. При этом "осматривается" полоса шириной около 2500 км. Эти наблюдения позволяют рассчитывать тепловой "бюджет" нашей планеты, определять температуру поверхности суши и океанов, устанавливать границы ледяного покрова, рассчитывать содержание влаги в атмосфере...

За один оборот вокруг Земли спутник получает ТВ- и ИК-информацию с территории около 8% и о радиационных потоках - с 20% поверхности земного шара. Система из двух спутников, находящихся на круговых околополярных орбитах высотой 625-630 км, плоскости которых пересекаются под углом около 95°, дает в течение суток информацию с половины Земли, при этом каждый из районов планеты наблюдается с интервалом в 6 часов.
В Советском Союзе создана наземная система сбора, обработки и распространения метеоинформации. Для обеспечения оперативного ее использования на наземных пунктах, естественно, применяются электронно-вычислительные машины.

Процессы в атмосфере, как известно, носят глобальный характер. Поэтому люди объединяют свои усилия, направленные на изучение воздушного океана. При Организации Объединенных Наций действует Всемирный метеорологический союз, создается Всемирная служба погоды. Уже действуют три ее главных мировых центра: в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. Сюда стекается информация со спутников, наземных измерительных средств, воздушных шаров, зондирующих ракет.
Вот уже больше десяти лет свой вклад в дело, нужное всему человечеству, вносят метеорологические спутники "Метеор" - труженики космоса, созданные талантливыми руками советских людей.

Сотрудничество социалистических стран в изучении космоса началось еще в октябре 1957 года, когда велись наблюдения за полетом первого в мире советского искусственного спутника Земли. Исследования с помощью ракет и космических аппаратов пока еще доступны не всем странам из-за их сложности и стоимости. Но освоение космоса, возможность непосредственного изучения межпланетного пространства должны быть достоянием всех народов.

В апреле 1967 года специалистами социалистических стран была принята Программа по совместным работам в области исследования и использования космического пространства в мирных целях. Эта дата считается началом практической реализации программы "Интеркосмос", получившей свое официальное наименование в 1970 году. В каждой из девяти стран - участниц программы - НРБ, ВНР, ГДР, Кубе, МНР, ПНР, ЧССР, СРР, СССР - был создан координационный орган, отвечающий за выполнение программы сотрудничества в целом. Недавно в исследования "Интеркосмоса" включились и ученые СРВ.

В соответствии с программой Советский Союз безвозмездно предоставил для космических исследований свою технику - ракеты и спутники, на которые устанавливалась научная аппаратура, созданная учеными и специалистами государств-участников.

Искусственные спутники Земли, созданные для совместных исследований, так же как и программа, получили название "Интеркосмос". Базовая ракета для выведения спутников этой серии была создана в КБ, которым руководил академик М. К. Янгель.

14 октября 1969 года был запущен "Интеркосмос-1". Спутники этой серии отличаются друг от друга и внешним видом, и составом научной аппаратуры, хотя в их основу была положена унифицированная конструкция. По комплексу научных задач спутники можно разбить на три основные группы: для изучения Солнца, для ионосферных исследований и для изучения магнитосферы Земли. Именно различие в изучаемых вопросах и сделало спутники такими несхожими внешне - по компоновке научной аппаратуры, по наличию или отсутствию солнечных батарей и их конфигурации.

Конструктивно все спутники серии "Интеркосмос" (исключая последние) выполнены из трех основных частей - цилиндра и двух полусфер, в каждой из которых монтируется определенная аппаратура; в центральной цилиндрической части спутника установлены служебные системы, обеспечивающие его нормальную работу на орбите и работу научной аппаратуры. В задней полусфере расположены буферные аккумуляторы, так как основными источниками электроэнергии всех спутников (кроме "Интеркосмос-2 и -8") служат солнечные батареи, которые крепятся к внешней части корпуса. Снаружи передней полусферы находится специальная платформа, на которой установлены датчики научной аппаратуры, внутри полусферы размещены электронные блоки научных приборов.

Спутники "Интеркосмос-1, -4, -7, -11, -16" (одна из модификаций) были специальными космическими обсерваториями для изучения коротковолнового излучения Солнца. Выполнение этой программы, естественно, потребовало направить датчики научной аппаратуры на Солнце, поэтому на ИСЗ установлена система ориентации и стабилизации, обеспечивающая солнечную ориентацию на освещенной части орбиты с точностью 1-2°. Кроме того, с помощью программного устройства трижды на каждом витке проводилось сканирование аппаратуры по всему солнечному диску.

Спутники с номерами 3, 5, 10, 12, 13, 14 и "Интеркосмос-Коперник-500", запуск которого был посвящен 500-летию со дня рождения великого польского астронома, - следующая модификация аппаратов этой серии. Для их работы солнечная ориентация была не нужна, и солнечные батареи делались не плоскими (как в предыдущей модификации), а всенаправленными, установленными по всему корпусу (аналогично "Луне-3").

"Интеркосмос-Коперник-500", научная аппаратура которого была изготовлена в ПНР, изучал спорадическое радиоизлучение Солнца. Спутники "Интеркосмос-3, -5 и -13" проводили исследование магнитосферы, радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве и электромагнитные процессы в ионосферной плазме. Значительное место в программе измерений "Интеркосмоса-14" занимали масс-спектрометрические исследования.

На "Интеркосмосе-10" изучалась электромагнитная связь магнитосферы и ионосферы. Научная аппаратура спутника, изготовленная учеными ГДР, СССР и ЧССР, позволила получить характеристики геофизических процессов, происходящих в высокоширотных областях околоземного пространства. "Интеркосмос-12" оснастили аппаратурой для исследования химического состава верхних слоев атмосферы, характеристик твердой компоненты межпланетного вещества и корреляции химического состава атмосферы в зависимости от интенсивности метеорных потоков. Здесь уже действовали приборы, изготовленные в НРБ, ВНР, ГДР, СРР; СССР, ЧССР.

Спутники "Интеркосмос-2 и -8", созданные для тонких исследований параметров ионосферы по трассе полета, представляли по своей конструкции, третью модификацию. В отличие от других собратьев они совсем не имели солнечных батарей (чтобы свести к минимуму возможное воздействие на ионосферу), а энергопитание аппаратуры велось только от химических источников тока.

Четвертая модификация (представлена "Интеркосмосом-6") предназначена для изучения космических лучей высоких энергий. Измерения проводились с помощью ионизационного калориметра и фотоэмульсионного блока, который через шесть дней полета был возвращен в капсуле на Землю. Специальная система ориентации научных приборов, имевшихся на ИСЗ, позволила получить качественные результаты.
Для "Интеркосмоса" пришлось разработать единую телеметрическую систему, которая позволяет принимать и обрабатывать научную информацию наземными станциями стран - участниц этой программы.

Исследования околоземного космического пространства с помощью спутников "Интеркосмос" имеют важное значение. Ведь те явления, что происходят в верхней атмосфере, определяя в конечном счете условия формирования погоды на Земле, и влияют на распространение радиоволн. На смену первому поколению ИСЗ серии "Интеркосмос" пришли более совершенные комплексные лаборатории - автоматические универсальные орбитальные станции (АУОС), значительно отличающиеся от своих предшественников размерами и насыщенностью научной аппаратурой. Первым представителем этого нового поколения "Интеркосмосов" стал "Интеркосмос-15".

В рамках программы "Интеркосмос" проводятся также эксперименты на геофизических ракетах, а в 1978-1979 годах мы стали свидетелями начала нового периода в осуществлении этой программы: на советских космических кораблях на орбиту поднялись космонавты - представители братских стран социализма.

Первые полеты спутников привели к открытию новых, неизвестных до тех пор науке радиационных поясов Земли. Это - две зоны, наполненные интенсивными потоками заряженных частиц, весьма сложные как по своей природе, так и по строению. Естественно, они привлекали к себе самое пристальное внимание ученых, вызвали у них большой интерес.

Для комплексного изучения вновь открытых образований потребовалось создание специальной космической системы из нескольких спутников, выводимых на существенно различные орбиты. Первая такая система была создана 30 января 1964 года, когда на орбиты ИСЗ одной ракетой-носителем были выведены сразу две научные станции - "Электрон-1" и "Электрон-2", разработанные КБ С. П. Королева. Высота орбиты в апогее первого из них составила 7100 км, второго - 68 200 км. Спутники должны были проводить одновременно изучение внутреннего и внешнего радиационных поясов и связанных с ними физических явлений.

Выведение сразу двух спутников на разные орбиты технически сложная задача. Трудности состоят в том, что отделение первого ИСЗ должно производиться во время работы последней ступени ракеты-носителя, продолжающей полет и после отделения. При этом возникающие после этой операции возмущения не должны повлиять на работу системы управления и точность выведения второго спутника, а сам он не должен попасть под огненные струи работающего двигателя. Эти проблемы были решены: конструкторы создали специальную реактивную систему, которая могла отделить "Электрон-1" со строго заданной скоростью и практически без всяких возмущений.

Внешне "Электрон-1" и "Электрон-2" отличаются друг от друга. Так, если солнечные батареи второго жестко закреплены на внешней поверхности корпуса, то у первого их панели крепятся на штангах и во время выведения находятся в сложенном положении, раскрываясь лишь после отделения ИСЗ. Основная аппаратура спутников размещена внутри герметичных корпусов. Это приборы радиотелеметрической системы с запоминающим устройством, радиопередатчик "Маяк", агрегаты системы терморегулирования, химические буферные батареи, часть научной аппаратуры для регистрации частиц достаточно высоких энергий.

Снаружи, кроме солнечных батарей, находятся антенны, часть научной аппаратуры, датчики солнечной ориентации и вращающиеся жалюзи системы терморегулирования.

Как уже говорилось, основной задачей спутников было изучение радиационных поясов Земли. Для этого на обоих ИСЗ была установлена идентичная научная аппаратура для измерения электронов и протонов различных энергий. Полученные данные позволили ученым нарисовать пространственную картину поясов.

Частицы, обладающие незначительной энергией, не могут проникать внутрь корпуса, поэтому на его наружной поверхности для их регистрации были установлены детекторы излучений. Регистрация частиц еще меньших энергий на "Электроне-2" производилась так называемым сферическим анализатором, позволявшим "улавливать" частицы, начиная от ста электрон-вольт (для сравнения скажем, что внутренняя аппаратура ИСЗ регистрировала электроны, обладающие энергией свыше 2 млн. электрон-вольт, протоны с энергией больше 30 млн. электрон-вольт и фотоны с энергией больше 50 килоэлектрон-вольт). На спутнике "Электрон-1" частицы малых энергий регистрировались специальным счетчиком в комбинации с ускорительной трубкой.

Движение частиц в радиационных поясах определяется прежде всего магнитным полем Земли, поэтому сведения о поясах должны дополнять данные и о магнитных полях. Для регистрации полей на "Электроне-2" установили 2 магнитометра различной чувствительности. Один из них мерил слабые магнитные поля, другой, менее чувствительный, измерял достаточно интенсивное магнитное поле.

На спутниках были установлены и масс-спектрометры для изучения химического состава верхних слоев атмосферы. "Электрон-1" был оснащен приборами, регистрирующими микрометеоры и рентгеновское излучение Солнца, а на "Электроне-2", который выходил за пределы магнитного поля Земли, разместили приборы для изучения космических лучей. Кроме того, на этих ИСЗ регистрировались идущие из космоса радиоволны с длиной 200 и 400 м, для которых земная атмосфера непреодолимая преграда.
Исследования, начатые первыми "Электронами", были продолжены на спутниках "Электрон-3" и "Электрон-4", появившихся в космосе 11 июля 1964 года.

В потоке космических лучей, которыми пронизано мировое пространство, имеются частицы (протоны и атомные ядра элементов), обладающие такими энергиями - в сотни тысяч и даже миллиарды миллиардов электрон-вольт, которые не могут быть получены на Земле даже на самых мощных ускорителях. И конечно, для ученых очень заманчивой была идея послать в космос приборы, способные регистрировать такие сверхэнергичные частицы. Изучение природы частиц, их взаимных связей и превращений - основная задача новой науки физики элементарных частиц, которая ищет наиболее элементарные "кирпичики" материи.
В Советском Союзе была создана новая мощная ракета-носитель, с помощью которой на орбиты была выведена серия тяжелых научных станций "Протон" для исследования частиц сверхвысоких энергий. Первая из них, "Протон-1", весом 12,2 т была запущена 16 июля 1965 года.

Внутри герметичного корпуса станции была размещена научная аппаратура, электро- и радиооборудование, аппаратура системы индикации станции в пространстве, агрегаты системы терморегулирования и телеметрическая аппаратура. Корпус "Протона-1" с внешней стороны был закрыт теплоизоляцией. Снаружи к нему крепились раскрывающиеся панели солнечных батарей, чувствительные датчики системы индикации станции в пространстве, антенны, газовые сопла н баллоны системы демпфирования (выбор колебаний объекта).
На станции была установлена уникальная научная аппаратура для изучения солнечных космических лучей и их радиационной опасности, для исследования энергетического спектра и химического состава частиц первичных космических лучей, взаимодействия космических частиц сверхвысоких энергий, определения абсолютной интенсивности и энергетического спектра электронов галактического происхождения и гамма-лучей Галактики.

На "Протоне-1" впервые непосредственно был измерен энергетический спектр первичных частиц космических лучей до энергий в 100000 млрд. электрон-вольт, были получены неожиданные результаты об аномально большой интенсивности потоков электронов высокой энергии (в сотни миллионов электрон-вольт в окрестностях Земли). Любопытно и то, что до запуска этой станции совместными усилиями советских н зарубежных ученых было зарегистрировано в первичных космических лучах всего несколько ядер с зарядом порядка 40 единиц.

Запуск "Протона-2", осуществленный 2 ноября 1965 года, прежде всего преследовал цель проверки и уточнения тех новых и во многом неожиданных результатов, которые были получены на первой станции. Дальнейшие исследования были продолжены "Протоном-3" н "Протоном-4".

Кроме этих двух серий специализированных научных спутников Земли, в Советском Союзе создана и успешно работает серия спутников "Прогноз" - солнечных лабораторий, постоянно следящих за нашей звездой.