Искусственный спутник Земли - Феликс Юрьевич Зигель
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
С другой стороны, поместив в спутник небольшую камеру, наполненную воздухом под давлением, близким к нормальному, можно будет выяснить изменение температуры воздуха, что важно для конструирования пассажирских ракет.
На современных ракетах устанавливают приборы для взятия проб воздуха. Очевидно, на заатмосферных искусственных спутниках ни эти приборы, ни измерители атмосферного давления не понадобятся, зато остальные приборы современных ракет на спутнике очень пригодятся.
Известно, что воздушная оболочка Земли играет роль фильтра. Она прозрачна далеко не для всех лучей, приходящих к нам из космоса.
Первое «окно прозрачности» расположено в области видимых лучей. Атмосфера пропускает лучи света с длиной волны от 0,29 микрона до 0,76 микрона. Большая часть этого «окна» доступна для наших глаз, которые чувствительны к лучам, имеющим длины волн от 0,40 до 0,76 микрона. Что же касается ультрафиолетовых лучей с длиной волны меньшей 0,29 микрона, то для них, как и для некоторых инфракрасных лучей, земная атмосфера совершенно непрозрачна.
Установлено, что преградой для большей части ультрафиолетовых лучей является слой озона, расположенный на высоте 25–30 километров над Землей. Не будь этого слоя, ультрафиолетовые лучи Солнца убили бы все живые организмы нашей планеты. Разрушительная сила ультрафиолетовых лучей, несущих с собой большое количество энергии, общеизвестна. Вспомните, как мучительны ожоги, полученные от Солнца в жаркий летний день. А ведь вызваны они лишь самой слабой, ничтожной долей ультрафиолетового излучения Солнца.
Что касается инфракрасных лучей, то их задерживают водяные пары атмосферы. И все же, в инфракрасной части спектра есть еще одно «окно прозрачности». В него проникают лучи с длиной волны от 1,25 см до 30 м.
Такие лучи глаз не воспринимает — их мы называем радиоволнами. Принципиально они не отличаются от лучей видимого света. Известно, что как те, так и другие представляют собой электромагнитное излучение, но различной длины волны. Радиоволны, приходящие к нам из космоса, мы не видим, но изучить их с помощью специальных радиоприемников вполне возможно.
Спутник Земли оставит под собой земную атмосферу с ее «окнами прозрачности». Приборы спутника смогут воспринять любое излучение, пронизывающее космос. Одним из таких приборов несомненно будет спектрограф. Он имеет следующее устройство. Луч света попадает в трубку, называемую коллиматором. На одном ее конце имеется узкая щель, а на другом — двояковыпуклая линза. Так как щель коллиматора помещена в фокусе его линзы, лучи света, пройдя через коллиматор, выходят из него параллельным пучком. Далее они направляются на трехгранную стеклянную призму, которая разлагает белый пучок света на составляющие его разноцветные лучи. Получающийся при этом спектр фотографируется обычной фотокамерой.
Таково устройство «земных» спектрографов. Для фотографирования солнечного спектра со спутника конструкция спектрографа будет несколько изменена.
Так как обычное стекло непрозрачно к ультрафиолетовым лучам, исследовать которые особенно интересно, оптическая часть спектрографа (линзы) должна быть изготовлена из так называемого увиолевого стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи. Разложение солнечного света на спектр иногда лучше производить не призмой, а так называемой дифракционной решеткой. В школьном физическом кабинете можно увидеть простейшую дифракционную решетку. Она представляет собой прозрачную целлулоидную пластинку с нанесенными на нее многочисленными порезами — штрихами. Число штрихов в школьных решетках доходит до 250 на 1 см. Если посмотреть сквозь решетку на зажженную лампочку, можно увидеть несколько радужных спектральных ее изображений.
Межпланетное пространство пронизывается множеством стремительно летящих мельчайших частиц, которые образуют так называемые космические лучи. Взаимодействуя с атмосферой, космические лучи порождают новые частицы, ливнем обрушивающиеся на Землю. В космических лучах обнаружены протоны, электроны, а также мезоны — частицы с массой, промежуточной между массой протона и электрона. Обладая массой в 200 раз большей, чем масса электронов, мезоны бывают как положительными и отрицательными, так и нейтральными. Удивительна скорость движения мезонов — она сравнима со скоростью света.
При такой энергии движения мезоны обладают огромной пробивной способностью. Они не только свободно пронизывают наше тело, но и способны пробить броневую плиту толщиной в метр. Даже спускаясь под Землю в метрополитен, мы не всегда спасаемся от мезонов — они проникают в Землю на глубину до ста метров!
Исследование космических лучей за пределами атмосферы в их «чистом», неизмененном виде — такова одна из интереснейших научных проблем, решить которую помогут уже первые спутники Земли.
На спутнике будут помещены счетчики, которые зарегистрируют число летящих космических частиц и определят направление их полета. Простейший счетчик представляет собой стеклянную трубку, наполненную воздухом, со вставленным внутрь ее металлическим острием. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой металла, изолированный от острия. Между острием и металлом создается электрическое напряжение, близкое к разрядному. Когда космическая частица влетит внутрь счетчика, она, сталкиваясь с молекулами воздуха, превращает некоторые из них в ионы. Благодаря присутствию ионов проводимость воздуха сильно возрастает — между острием и трубкой проскакивает электрическая искра.
Так каждая космическая частица дает знать о себе, о своем пролете через счетчик.
Современные счетчики настолько совершенны, что они не только автоматически фиксируют пролетающие частицы, но и определяют направление их полета.
На некоторых из стратосферных ракет были установлены киноаппараты. Когда ракета взлетала на высоту в 50, 100, 200 километров, киноаппараты автоматически производили снимок земной поверхности с данной высоты.
Интересно заметить, что на некоторых снимках хорошо видна шарообразность Земли — искривленность ее «края».
Фотографирование земной поверхности и атмосферных образований войдет в программу научных работ спутника. Оно поможет в частности заснять движение облачных массивов над всей Землей. Интересно сфотографировать со спутника полярные сияния. Как известно, последние представляют собой холодное свечение разреженных слоев воздуха на высотах от 65 до 1100 км. По своей природе они сходны со свечением газов в рекламных трубках и вызываются бомбардировкой земной атмосферы мельчайшими частицами, испускаемыми Солнцем.
Фотографирование полярных сияний в непосредственной близости от них раскроет перед наукой природу этого пока еще плохо изученного явления.
Особое значение в работе спутника принадлежит радиоаппаратуре.
Роль современной радиотехники огромна. В самых различных областях жизни, начиная от обычных радиопередач и кончая «радиотелескопами» астрономических обсерваторий, радиоволны помогают человеку познавать и покорять природу.
На искусственных спутниках Земли наибольшее применение получит, по-видимому, тот раздел радиотехники, который называется радиотелемеханикой.
Управление механизмами на расстоянии — это не мечты, а давно разрешенная техническая задача. Ею и занимается радиотелемеханика.
Всякая радиоволна переносит с собой от передатчика к приемнику некоторое количество энергии. Если удастся энергию радиосигнала превратить в механическую работу, задача управления на расстоянии будет разрешена. Принцип действия всех радиотелемеханических устройств — это воздействие полученного радиосигнала на
