Искусственный спутник Земли
С запуском первого искусственного спутника Земли, осуществлённого в СССР в 1957 г., началось освоение человечеством космоса. Космос — это относительно пустое пространство Вселенной, находящееся за пределами атмосфер небесных тел. Выйти за пределы атмосферы летательный аппарат может, только достигнув очень высоких скоростей для преодоления земного притяжения. Такие космические скорости стали доступны человечеству с появлением реактивных ракетных двигателей.
Военный заказ
Скорость самого быстрого современного реактивного самолёта — 3540 км/ч, а реактивные самолёты середины XX в. летали намного медленнее. Военных интересовало развитие больших скоростей для моментальной доставки на значительные расстояния боеголовок с различными видами снарядов. С 1930-х гг. учёные разных стран, выполняя военный заказ, изучали реактивное движение с целью конструирования ракет-носителей таких боеголовок. В своей работе они опирались в том числе и на труды К.Э. Циолковского, ещё в конце XIX в. заложившего основы теории реактивного движения.
Наибольших успехов в ракетостроении в начале 1940-х гг. добилась фашистская Германия. В 1942 г. группа учёных под руководством Вернера фон Брауна создала первую в мире баллистическую ракету — Фау-2. Фау-2 запускалась вертикально, при запуске ракету до 6100 км/ч разгонял жидкостной ракетный двигатель (ЖРД), работающий на готовой газовоздушной смеси и не нуждающийся в заборе воздуха из атмосферы. После отключения двигателя ракета по инерции летела по баллистической траектории (по дуге), плавно теряя высоту, и падала в расчётной точке. Фау-2 взлетала выше 100 км и преодолевала до 320 км (половина расстояния между Москвой и Петербургом).
Приумножая наследие
После Второй мировой войны немецкие материалы по ракетостроению достались странам-победительницам. СССР и США начали гонку ракетного вооружения. В 1946 г. в СССР создали ракетную отрасль науки. Главным конструктором баллистических ракет дальнего действия был назначен С.П. Королёв. В США после войны над созданием ракет трудился вывезенный из Германии В. фон Браун (создатель Фау-2).
Уже в 1948 г. на основе Фау-2 была создана первая советская баллистическая ракета Р-1. В дальнейшем конструкторы постоянно совершенствовали ракеты, увеличивая их скорость, дальность полёта и управляемость. Хотя главные усилия были направлены на достижение военных целей, иногда проводились и высотные пуски Р-1 для исследования космического пространства. В 1953 г. начались работы по созданию советской ракеты Р-7, которая смогла бы преодолевать расстояние до 8000 км для доставки ядерной боеголовки на территорию США.
С мыслью о космосе
Королёв ещё в 1954 г., когда работы по созданию Р-7 только начались, предложил помимо военной модели разрабатывать вариант ракеты для доставки на орбиту первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Но решение о начале работ по созданию на базе Р-7 ракеты-носителя для ИСЗ и конструированию самого спутника были приняты лишь в начале 1956 г., когда стало известно, что в США запустили свою программу по созданию ИСЗ. В августе 1957 г. после нескольких доработок на военном полигоне в Казахстане (сейчас космодром Байконур) был произведён первый успешный испытательный запуск баллистической ракеты Р-7.
Самый простой
Сразу после испытаний на базе Р-7 была создана ракета-носитель «Спутник» и для пробного запуска разработан простейший спутник — ПС-1. Это был металлический шар весом 83,6 кг, / диаметром 58 см, состоящий из двух герметично сомкнутых полусфер. Внутри шара располагались системы регулирования температуры и давления, радиопередатчик и аккумуляторные батареи к нему.
Снаружи шара располагались 4 радиоантенны, испускающие радиоволны. Передатчик должен был посылать на Землю короткие телеграфные посылки — сигналы «бип-бип». Диапазон радиочастот передатчика был выбран с таким расчётом, чтобы сигналы спутника мог уловить любой радиолюбитель мира.
Триумфальный запуск
4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. по московскому времени с научно-исследовательского полигона (испытательного участка) «Тюратам» (впоследствии космодрома Байконур) стартовала ракета «Спутник» со спутником ПС-1 в головном отсеке. Через 4 мин. 55 сек. центральный и головной отсек ракеты были выведены на заданную эллиптическую орбиту, удалённую от Земли в максимальной точке на 947 км, в минимальной — на 288 км. Ещё через 19 сек. головная часть раскрылась, спутник отделился от ракеты и начал подавать радиосигналы. На полигоне восторженные участники запуска ловили голос спутника в течение 2 минут. Запуск спутника стал триумфом советской науки и техники, всенародным праздником. Это было величайшее достижение человеческой мысли, первый шаг в освоении космоса.
ПС-1 совершил 1440 оборотов вокруг Земли, проведя в космосе 92 дня. Но его орбита была сравнительно низкой, и вследствие трения о верхние слои атмосферы спутник постепенно терял скорость и снижался. Войдя в плотные слои атмосферы, он сгорел от трения о воздух 4 января 1958 г.
Развитие идеи
В ноябре 1957 г. СССР запустил «Спутник — 2» (508 кг), снабжённый различной научной аппаратурой. В герметичной кабине «Спутника — 2» в космос поднялось первое живое существо — собака Лайка. Возвращение Лайки на Землю не планировалось, и она погибла от перегрева через 5 — 7 часов полёта. Первым космическим аппаратом со всеми системами, присущими современным спутникам, стал «Спутник — 3». Он продержался на орбите с 15 мая 1958 г. до 6 апреля 1960 г. США запустили свой первый спутник 1 февраля 1958 г.
Сейчас на орбитах находятся сотни беспилотных ИСЗ разных стран мира, различающихся по устройству, задачам и целям. Астрономические спутники исследуют космос — они посылают на Землю фотографии космических тел, фиксируют скорость их перемещения и многое другое.
Метеорологические спутники следят из космоса за состоянием воздушных масс, передавая данные для прогнозов погоды. Военные спутники ведут разведку, снимая из космоса объекты противника (могут «разглядеть» объект размером около 1 м), помогают настраивать пусковые системы ракет и решают иные военные задачи. Спутники дистанционного зондирования Земли исследуют природные ресурсы нашей планеты, следят за природными явлениями, помогают предсказывать землетрясения, цунами, извержения вулканов.
Спутники связи передают (ретранслируют) радиосигналы между двумя точками, не имеющими прямой видимости. Навигационные спутники предоставляют данные для работы разных навигаторов. На сегодняшний день действуют 2 системы глобальной спутниковой навигации, охватывающие весь мир, — это американская GPS и российская ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система). Множество малых спутников от 1 до 10 кг запущены в космос с образовательными целями, ради решения какой — то конкретной задачи, для наладки аппаратуры на Земле или постановки научного эксперимента.
