«Знання - сила» №10 1959 рік
В НЕБІ - РАКЕТААСТРОНОМИ
СПОСТЕРІГАЮТЬ
Ф. Юліїв
З того моменту, коли космічна ракета виведена на заздалегідь намічену орбіту і без витрати палива продовжує свій політ, вона перетворюється в небесне тіло. Освітлювана сонячними променями, ракета доступна для астрономічних спостережень, як рухається зірочка з поступово слабшає блиском.
Для спостережень космічної ракети астрономи користуються спеціальними телескопами, і при кожному зручному випадку намагаються сфотографувати штучне небесне тіло. Головна мета таких спостережень - визначення положення ракети в просторі для будь-якого моменту часу.
Подібно географам, астрономи користуються уявної сіткою сферичних координат.
Небо представляється нам величезною сферою, в центрі якої розташований земну кулю. На небі, як і на Землі, є уявна лінія, яку називають екватором. Небесний екватор і є тією основною лінією, від якої відраховуються небесні координати.
Положення кожного пункту на поверхні Землі визначається, як відомо, його географічними координатами - широтою і довготою. Нагадаємо, що перша з цих координат, географічна широта - є кут між напрямком з центру Землі на даний пункт земної поверхні і площиною земного екватора. Що ж стосується географічної довготи, то вона дорівнює куту між площиною початкового меридіана, що проходить через Гринвіч (поблизу Лондона), і площиною того меридіана, який проходить через даний пункт.
У дні сенсаційного польоту радянського «місячника» обидва ці терміни - схиляння і пряме сходження - неодноразово наводилися в пам'ятних усім повідомленнях ТАСС і газетних публікаціях.
В результаті спостережень ракети отримують її астрономічні координати, а потім обчислюють положення ракети в просторі. Чим точніше виміряні пряме сходження і схилення ракети, тим точніше можна визначити її рух і передбачити подальший шлях.
При видаленні від Землі яскравість ракети поступово слабшає. Для характеристики яскравості або, точніше, блиску небесних тіл, астрономи вводять умовні одиниці - зоряні величини. І цей термін ми не раз зустрічали в повідомленнях ТАСС. Що він означає?
Інтервал в одну зоряну величину відповідає різниці блиску в 2,5 рази. Найбільш яскраві з зірок вважаються зірками першої величини, найслабші з зірок, ледве доступні неозброєному оку - зірками шостої величини. При точному визначенні яскравості небесних тіл користуються не тільки цілими, а й дробовими зоряними величинами.
Таким чином роль астрономічних спостережень за космічними ракетами дуже велика. Разом з Радіоспостереження, вони дозволяють постійно стежити за польотом ракет і з дивовижною, чисто астрономічної точністю передбачати їх подальший рух.
Три послідовні фотографії натрієвої комети, отримані за допомогою електронного телескопа. Так поступово збільшувався розмір «космічного маяка».
В. КУРТ,
науковий співробітник
Державного Астрономічного інституту
ім. П. К. Штернберга
Космічна ракета, освітлена променями Сонця, настільки погано видно, що її можна спостерігати лише в гігантські телескопи, число яких на всій Землі не перевищує десятка. Адже навіть штучний супутник Землі розташований в тисячі разів ближче, ніж космічні ракети, важко розрізнити неозброєним оком. Для впевненого спостереження космічних ракет потрібно такий метод, який, нехай ненадовго, збільшив би яскравість ракети не менше ніж в тисячу разів. Вага подібного пристрою не повинен перевищувати декількох кілограмів, а джерело енергії зобов'язаний перебувати поза ракети. І найкращим джерелом енергії для нього може служити, зрозуміло, Сонце. Словом завдання зводилася до того, щоб зловити сонячну енергію, а потім перєїзлучить її.
Саме такий процес відбувається в хвостах комет.
Атоми газового хвоста комети «заковтують» кванти сонячної енергії і через короткий проміжок часу переизлучают їх в різних напрямках. У фізиці подібне явище називається резонансним розсіюванням. Його-то і вирішили використовувати астрономи для освітлення ракети, поставивши собі за мету створити штучну комету.
В першу чергу постало питання: який газ вибрати для штучного кометного хвоста? Цей газ повинен бути бачимо, повинен вивчати під впливом сонячного світла яскраву лінію в доступній нашому зору частини спектра. Разом з тим треба, щоб газ поучался прямо в космосі шляхом випаровування будь-якого твердого речовини.
Резонансне розсіювання натрію має виняткову потужністю. На відстані 150 000 000 км від Сонця (а на цій відстані знаходиться Земля) кожен атом натрію розсіює в одну секунду приблизно один квант світла. А загальна кількість світла від усього натрієвого хмари масою в один кілограм рівноцінно сяйву електричного прожектора потужністю в 70 000 кіловат з коефіцієнтом корисної дії 10 відсотків. Живити енергією такої прожектор повинна була б велика електростанція.
Але резонансно розсіювати помаранчевий сонячне світло можуть тільки атоми натрію. Молекули цією здатністю не володіють. Значить натрій повинен бути викинутий з ракети тільки у вигляді атомів - в атомарному стані. На щастя, натрій досить легко випаровується - і саме в вигляді атомів. Для цього він перемішується з термітом, який в потрібний момент запалюється від спеціального програмного пристрою електричним запалом. Навіть якби в пари переходило всього 10 відсотків натрію, а інші 90 відсотків викидалися з випарника у вигляді крапельок розплавленого металу, молекул і т. Д. То все ж виграш в яскравості в порівнянні з прямими спостереженнями ракети був би не менш, ніж в 1000 раз для одного кілограма металевого натрію.
Застосовуючи помаранчевий світлофільтр, можна виділити спектральну лінію натрію, а що заважає світло від Місяця або зайшов під горизонт Сонця зменшити в багато разів. Для спостережень штучної натрієвої комети довелося розробити і виготовити спеціальну фотографічну апаратуру.
Треба зауважити, що натрій все ж не є ідеальним матеріалом для утворення штучних комет. У нього є істотний недолік. Справа в тому, що надто вже багато натрію на Сонце. Тому в сонячному спектрі на місці ліній натрію знаходяться провали випромінювання. Сонячні атоми натрію в цих місцях спектра як би висмоктали енергію. Штучна комета використовує енергію Сонця лише з дна цих провалів, т. Е. Всього близько 5 відсотків від нормальної енергії безперервного спектра. Прикро мало!
Однак існують елементи, які на Сонце майже відсутні, але можуть служити матеріалом для «космічного маяка». Такий, наприклад, метал літій. Його на Сонце в 200 000 разів менше, ніж натрію, і, отже, викликаних літієм провалів в сонячному спектрі практично немає. Одне це дасть збільшення яскравості в порівнянні з натрієм в 20 разів.
Інша перевага літію в тому, що він в три рази легше натрію. Отже на один кілограм металу доводиться втричі більше атомів. Якщо точно врахувати всі чинники, то сумарний виграш для літію в порівнянні з натрієм складе 40 раз.
Літій має яскраву лінію в червоній частині спектра. Правда, оком її розрізнити важко, проте сучасні фотоматеріали мають в цій області дуже високу чутливість. Спостерігати літієвий комету можна тієї ж апаратурою, яка розроблена для натрієвої. Досить поставити інший світлофільтр.
Якщо здійснити випаровування літію невеликими порціями на всьому протязі шляху космічного корабля, цей шлях стане трассирующим.