Американские космические аппараты «Вояджер. Космические разведчики.Американские спутники-шпионы

Приходько Валентин Иванович

«Черная тема».

Все, что не подлежит огласке, на языке американского разведсообщества называется «черной темой». Таковой в течение долгих десятилетий являлась космическая разведка, которой в США начали заниматься еще до того, как научились запускать спутники. Не удивляйтесь, но это именно так.

Правда, документы о своих первых спутниках-шпионах американцы рассекретили лишь в 1995 году. С тех пор эта история обросла массой подробностей, что позволяет достаточно детально рассказать о первых шагах в данном направлении, а также о том, что из этого получилось.

Я не намерен изобретать велосипед, поэтому в своем рассказе воспользуюсь материалами известного американского историка космонавтики Дуэйна Дея (Dwayne A. Day). Он исследовал рассекреченные документы и поведал всему миру и о том, как все начиналось, и как дальше развивались события, и каких успехов достигла спутниковая разведка в США, и какие неудачи были на этом пути. Однако обо всем по-порядку.

В 1954 году из недр организации, носившей название «РЭНД» (о ее деятельности я уже рассказывал в этой книге), вышел отчет под заголовком «Обратная связь» (Feed Back). Он содержал результаты исследований, проведенных в предшествующие восемь лет. В отчете утверждалось, что спутник, использующий телевизионную камеру, может дать полезные фотографии Советского Союза и выявить большие структуры, такие как аэродромы, заводы и порты.

Но этот документ мог бы еще долго пылиться в архивах с грифом «Совершенно секретно», если бы в Центре авиационных разработок имени Райта на авиабазе Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо, с ним не ознакомились младшие офицеры Квентин Рип (Quentin Riepe) и Джеймс Кулбау (James Coolbaugh). Материалы отчета так их заинтересовали, что они загорелись идеей реализовать содержащиеся в отчете идеи на практике. Им удалось собрать некоторое количество денег с различных лабораторий электроники на базе и приступить к разработке технологий, необходимых для спутника.

Рип, Кулбау и еще несколько человек, которых дали им в помощь, считали, что идея спутника с телевизионной камерой на борту жизнеспособна – в частности потому, что уже полным ходом шла разработка межконтинентальной баллистической ракеты Atlas, мощности которой хватало для запуска аппарата на околоземную орбиту.

К 1956 году над проектом спутника, который теперь назывался Weapons System 117L (WS-117L, «Система оружия»), работало с полдюжины офицеров военно-воздушных сил во главе с подполковником Биллом Кингом (Bill King). Они провели конкурс для выбора подрядчика по разведывательному спутнику. Победила компания Lockheed, инженеры которой заявили, что телевизионная камера недостаточно хороша для разведывательной съемки. У них также были опасения, что при записи телевизионных сигналов на магнитную ленту могут возникнуть проблемы, так как бобины с лентой будут вращаться с высокой скоростью.

Вместо этого сотрудники Lockheed предложили использовать фотокамеру с пленкой, делавшей длинный и узкий снимок, который проявлялся прямо на борту. Далее фотографии планировалось сразу же сканировать и передавать изображение на Землю по радио. Такой спутник получил название фототелевизионного (film-readout satellite).

Несмотря на привлекательность этой идеи, ВВС США отказали проекту спутника в финансировании. Они не посчитали нужным тратить деньги на то, что не имеет крыльев и не может сбрасывать атомные бомбы.

Проект Lockheed не получил поддержки и в других правительственных структурах США. Сами понимаете, что такого понятия как частные инвестиции в космическую отрасль тогда еще просто не было.

Однако уже в 1957 году два эксперта по разведке из «РЭНДа» – Мертон Дэвис (Merton Davies) и Амром Катц (Amrom Katz) – выдвинули предложение о доставке пленки на Землю с помощью возвращаемой капсулы. Они считали, что применение новых материалов для покрытия капсулы поможет сохранить ее содержимое от губительного воздействия высоких температур при прохождении плотных слоев атмосферы. По их мнению, пленка содержала намного больше информации, чем можно было передать по радиоканалу.

Дэвису и Катцу удалось убедить в своей правоте руководителей программы WS-117L. Но так как денег у программы было очень мало, решили обратиться к ЦРУ за средствами для разработки этого нового полезного груза.

Вероятно, работа по созданию разведывательного спутника продолжалась бы в таком неспешном режиме еще достаточно долго, если бы не первый советский спутник. Он все изменил.

Командование американских военно-воздушных сил вдруг решило, что космос жизненно необходим, и резко увеличило финансирование программы WS-117L. Фототелевизионный спутник вскоре получил наименование Sentry («Часовой»). В ВВС планировали построить «пионерный» вариант, чтобы проверить технологию, а затем и усовершенствованную версию, которая бы производила разведку для практического использования.

Но эту разработку, по самым скромным подсчетам, можно было завершить не ранее 1960 года. В то время как малый возвращаемый спутник с фотопленкой можно было сделать намного быстрее и запускать меньшей ракетой Thor.

По рекомендации своих научных советников, президент США Дуайт Эйзенхауэр утвердил эту новую спутниковую программу в феврале 1958 года и распорядился, чтобы она разрабатывалась скрытно. Имелось в виду, что программа настолько секретна, что лишь несколько человек должны были знать, что она вообще существует. Программой стало заведовать Центральное разведывательное управление, которое платило за камеру и за космический аппарат; ВВС предоставляли ракету и всевозможное обеспечение.

Во главе работ по фоторазведывательному спутнику встал кадровый сотрудник ЦРУ Ричард Бисселл (Richard Bissell). Разработка современных технических средств для слежения за территорией СССР была для него не в новинку. Несколькими годами ранее именно Бисселл возглавлял работы по разведывательному самолету U-2, выполнявшему секретные полеты над СССР, Китаем и другими социалистическими странами.

Проект получил название Corona («Корона»). Правда, это имя, как и большинство кодовых имен разведывательных спутников, обычно писалось одними заглавными буквами: CORONA. Любопытно, как родилось это название. Бисселл диктовал технические требования к спутнику офицеру, который тут же печатал их на печатной машинке Smith-Corona. И когда потребовалось имя для спутниковой программы, именно этот офицер и пред ожил Corona. Простенько, и никто не догадается. Так и получилось.

В самом начале разработки Бисселл сделал важное изменение в конструкции космического аппарата. Первоначально проектом предусматривалась установка небольшой камеры внутри маленького вращающегося спутника. Однако Бисселл узнал о разработке более мощной камеры в молодой компании Itek. Эта камера, созданная по проекту Уолтера Левисона (Walter Levison), качалась взад и вперед, давая изображение на длинной полосе пленки с высоким разрешением. В дальнейшем она получила название панорамной камеры, но требовала стабильной платформы.

Как нельзя лучше для этих целей подходила верхняя ступень ракеты-носителя Agena, которую сначала хотели отделять от спутника после запуска, но потом решили сделать частью конструкции разведывательного аппарата. На ней предполагалось устанавливать камеру, а экспонированную пленку можно было направлять на приемную катушку в отделяемом возвращаемом аппарате. Бисселл посчитал такое решение оптимальным, и предоставил компании Itek контракт на разработку такой камеры.

В конце 1950-х годов спутник CORONA считался «промежуточным» вариантом. Планировалось, что ЦРУ построит 20 таких аппаратов и, начиная с 1959 года, будет с интервалом около месяца выводить их в космос. К моменту запуска последнего из этих аппаратов, должен был появиться более крупный и сложный спутник ВВС Samos. О нем я расскажу чуть позже.

Однако этим планам не суждено было сбыться. Все оказалось не так просто, и космос еще не раз и не два показывал свой норов.

Первый испытательный запуск CORONA состоялся в феврале 1959 года с космодрома на базе ВВС США Ванденберг в Калифорнии. Он был неудачен. Как и второй пуск, и третий. При четвертом запуске аппарат нес первую разведывательную камеру, но так и не вышел на орбиту.

Возникали и другие проблемы. К лету 1960 года CORONA потерпела двенадцать неудач подряд. Бывало, возвращаемые аппараты уходили на неправильные орбиты. Бывало, сгорали в атмосфере. Участники программы всерьез опасались ее закрытия, но президент Эйзенхауэр считал CORONA слишком важной и продолжал поддерживать.

Наконец в августе 1960 года первая возвращаемая капсула успешно опустилась на Землю. Американцы всего на несколько часов опередили в этом вопросе своих главных конкурентов – Советский Союз. Правда, советским конструкторам удалось возвратить с орбиты живых существ, собак Белку и Стрелку.

Несколько слов о том, как американцы возвращали пленку с орбиты. Капсула с разведывательными материалами после отделения от основного аппарата входила в атмосферу, где и происходило ее торможение. При этом корпус капсулы обгорал в плотных слоях. Когда скорость снижалась до разумных пределов, происходил отстрел теплозащитного экрана и оставался округлый контейнер, называемый «ведром». На большой высоте выпускался маленький парашют, который вытягивал основной купол. На нем капсула и опускалась к северо-западу от Гавайских островов. Когда «ведро» спускалось над океаном, над ним пролетал транспортный самолет ВВС и тянул за собой трос, удерживаемый двумя длинными шестами. Трос был усажен крючками, и один или несколько из них должны были зацепить и прочно держать стропы парашюта. Затем экипаж самолета втягивал трос и маленькую капсулу.

Первые фотографии территории СССР американцы получили во время полета четырнадцатой CORONA (открытое наименование спутника – Discoverer-14). Снимки были не очень хороши, но выявили множество военных объектов на обширной советской территории, о которых руководители американской разведки даже не подозревали.

Вскоре запуски CORONA стали регулярными. Поначалу их надежность оставляла желать лучшего: 25 % успешных миссий в 1960 году, 50 % – в 1961 году, 75 % – в 1962 году.

Как вы помните, к этому времени CORONA должна была уже смениться спутниками Samos, более мощными и более совершенными космическими аппаратами, разработку которых вели ВВС США. К лету 1960 года эта программа сильно разрослась. Теперь она состояла из фототелевизионных спутников Samos Е-1 и Samos Е-2, а также спутника с возвращаемым аппаратом Samos Е-5. Samos Е-1 был оснащен камерой низкого разрешения, предназначенной главным образом для демонстрации технологии. Samos Е-2 имел камеру более высокого разрешения и претендовал на звание рабочего спутника. Внутри большой герметичной возвращаемой капсулы спутника Samos Е-5 устанавливался сильно увеличенный вариант базовой камеры CORONA.

Название Samos Е-3 относилось к закрытому проекту фототелевизионного спутника, использующего технологию, отличную от аппаратов E-1 и E-2. Наконец, Samos Е-4 был картографическим спутником, разработка которого была прекращена после того, как в 1959 году стартовала другая программа, известная как KH-5 ARGON (КН – Key Hole – «замочная скважина»). Этот аппарат использовал ракету Thor и оборудование CORONA, в частности возвращаемый аппарат.

Как я уже отмечал, программа CORONA рассматривалась как временная. Предполагалось, что когда она закончится, ЦРУ уйдет из области спутниковой разведки, полностью передав это поле деятельности ВВС. Однако у летчиков дела с Samos не ладились. К лету 1960 года были закрыты проекты Samos Е-1 и Samos Е-2, хотя три испытательных запуска аппаратов этих типов все же состоялись. Затем утвердили проекты двух новых спутников, которые, как и CORONA, использовали возвращаемые капсулы. Одним из них был аппарат, названный Samos Е-6, другим – спутник особо высокого разрешения GAMBIT.

Samos Е-6 использовал большой возвращаемый аппарат и две панорамные камеры, разработанные компанией Eastman Kodak. Первый его запуск состоялся в 1962 году и был неудачным. Еще четыре запуска также были неудачны, и к 1963 году проект был закрыт.

А CORONA тем временем продолжала работать. Она стала очень надежной и успешной разведывательной системой. Тем более что непрерывно шли работы по совершенствованию как самого спутника, так и камер, которые на него ставились.

Первые модели, известные как KH-1, KH-2 и KH-3, вскоре заменили на КН-4, обладавшие большими возможностями. В этом аппарате, известном как MURAL, было две камеры вместо одной. Каждая камера была слегка наклонена в сторону другой, и они делали снимки поверхности под разными углами. Так получали стереофотографии, которые позволяли экспертам делать точные измерения наземных объектов.

Сначала самые малые объекты, которые можно было обнаружить на пленке, имели размер 10 метров. Но к 1963 году этот показатель был улучшен до 4 метров, а к 1968 году – до 2 метров. Однако фотографии были недостаточно хороши для того, чтобы определить технические характеристики объекта, к примеру, сколько топлива может нести данная ракета или самолет.

Спутники типа Samos Е-5, которые могли бы внести некоторую ясность в эти вопросы, запускались в начале 1960-х годов трижды. Ни один из стартов не был успешным, поэтому программа была закрыта, а мощную фотокамеру от Samos адаптировали для использования на космическом аппарате типа CORONA и его возвращаемой капсуле. Такой аппарат получил название KH-6 LANYARD.

В 1963 году были предприняты три попытки запуска аппаратов нового типа, но лишь один из них был успешным. Поэтому, как только началась разработка другого аппарата, известного как GANBIT, проект LANYARD был закрыт.

Спутник типа GAMBIT нес мощный телескоп, который использовал зеркало для фокусирования изображения на небольшую полоску пленки. Другое зеркало смотрело с аппарата вбок и отражало Землю в камеру. По мере того, как спутник двигался над Землей, изображение поверхности двигалось сквозь камеру. Пленка же протягивалась мимо небольшой щели с той же самой скоростью, с какой двигалось изображение. Такая стрип-камера (strip camera) давала фотографии очень высокого качества, которые можно было использовать для получения технических данных.

Первый GAMBIT, известный как KH-7, был запущен в 1963 году, и этот полет был признан частично успешным. В течение нескольких следующих миссий происходило совершенствование космического аппарата. Первые снимки от GAMBIT показывали объекты на Земле размером около 1,1 метра, но уже через несколько лет камеры спутников делали фотографии, выявляющие объекты поперечным размером около 0,6 метра. Отражающее зеркало могло также слегка двигаться, чтобы изменить угол изображения и получить стереоснимки, а спутник можно было наклонить в одну или другую сторону, чтобы навести на цели, расположенные не непосредственно под ним.

Однако более высокое разрешение досталось спутнику GAMBIT не просто: его камера могла фотографировать лишь небольшие области земной поверхности. Поэтому разведывательные спутники работали, как правило, в паре: CORONA выявляла цели, а GAMBIT производил съемку важнейших из них.

К середине 1960-х годов в США ежемесячно запускались по одному спутнику CORONA и по одному GAMBIT. Каждый спутник работал примерно четверо суток, прежде чем отстрелить свою возвращаемую капсулу и вернуть пленку на Землю.

Приблизительно тогда же появилась новая модель космических аппаратов, известная как КН-4А, со вторым возвращаемым аппаратом, что удвоило возможности спутника. Теперь CORONA делала снимки вскоре после запуска и спускала первый возвращаемый аппарат в течение четырех суток. Затем она переходила на несколько дней в спящий режим, а потом включалась и снимала вновь. Новые снимки доставлялись затем на Землю во второй капсуле, и это удваивало количество возвращаемой пленки при минимальных дополнительных затратах.

Успех CORONA и проблемы со спутниками других типов привел к тому, что ЦРУ осталось вовлеченным в спутниковую разведку дольше, чем планировалось первоначально. Участие цэрэушников продолжалось даже после того, как в начале 1960-х годов было создано Национальное разведывательное управление (National Reconnaissance Office, NRO), чтобы оно руководило спутниковыми разведывательными программами.

В 1962 году отношения между двумя разведывательными ведомствами резко ухудшились. В свете этого ЦРУ начало несколько новых программ спутниковой разведки самостоятельно, без согласия NRO. Одна из них первоначально была названа FULCRUM, а потом переименована в КН-9 HEXAGON. Космический аппарат, созданный в рамках этого проекта, был массивным спутником, размером со школьный автобус. Он оснащался двумя мощными камерами, четырьмя или пятью возвращаемыми аппаратами и требовал для запуска на орбиту мощной ракеты Titan-3.

HEXAGON предназначался для замены CORONA, и уже во время своего первого полета в июле 1971 года он достиг успеха. Его камеры позволяли делать фотоснимки с разрешением всего 20 сантиметров. До середины 1980-х годов было запущено 20 спутников HEXAGON. Каждый из них, в отличие от спутников CORONA с их коротким временем жизни, оставался на орбите помногу месяцев.

В 1967 году состоялась замена спутников КН-7 GAMBIT более совершенной моделью, известной как КН-8. Новый космический аппарат имел более мощную камеру, и в 1970-е годы он уже мог фотографировать объекты размером менее 10 сантиметров.

КН-7 и ранние модели КН-8 имели всего лишь один возвращаемый аппарат, но к 1969 году в эксплуатацию была принята новая модель KH-8, которая несла два возвращаемых аппарата.

Последняя модель CORONA известна как KH-4B, и до 1972 года включительно было запущено 17 таких аппаратов. После этого они были окончательно списаны и заменены на HEXAGON.

Спутники КН-8 GAMBIT продолжали летать до середины 1980-х годов и получали фотографии самого высокого качества, непревзойденные ни одним летавшим аппаратом.

Несмотря на очевидные преимущества, у всех вышеназванных спутников был один существенный недостаток – они работали недостаточно быстро. Точнее, недостаточно быстро на Земле можно было получить результаты разведывательной деятельности, то есть фотопленку. В среднем сделанные с орбиты фотографии могли попасть на стол аналитикам в Пентагоне не раньше чем через неделю после проведения съемки. За эти дни обстановка могла в корне измениться. К примеру, во время вторжения стран – членов Организации Варшавского договора в Чехословакию в 1968 году, один из спутников CORONA сделал хорошие фотографии, которые показывали, что ввод войск вот-вот начнется. Однако они попали на Землю лишь тогда, когда ввод войск уже начался.

В 1960-1970-е годы ЦРУ и NRO исследовали различные технологии обеспечения космической разведки в режиме реального времени. Однако все они оставались непригодны, пока не были созданы чувствительные устройства, которые могли превращать свет непосредственно в электрическую энергию. Первый аппарат нового типа был запущен в 1976 году. Спутник получил обозначение КН-11 KENNAN. Он имел массивное зеркало, в фокусе которого находилась ПЗС-матрица (сокращение от «прибор с зарядовой связью»). Она превращала свет в электрические сигналы, а они преобразовывались в радиосигналы, которые затем передавались на Землю.

Теперь не было необходимости в возвращаемых капсулах, но KH-11 не делал ни снимков больших площадей, как HEXAGON, ни снимков исключительно высокого качества, как KH-8. Поэтому оба этих спутника с доставкой пленки оставались на службе еще более 10 лет после того, как начал работать КН-11.

Сегодняшние американские разведывательные спутники являются наследниками проекта KH-11. Но до того как мы узнаем подробности их устройства, пройдет еще около тридцати лет...

Капитан К. Маршалов

В долгосрочной перспективе космическая разведка будет играть роль одного из ключевых элементов в системе военной разведки вооруженных сил США. Она призвана своевременно обеспечивать военно-политическое руководство (ВПР) страны достоверной информацией.

Основную часть космической разведки страны составляют системы, обеспечивающие получение видовой разведывательной информации с использованием оптикоэлектронных средств (ОЭС). Эти системы являются источником получения в мирное время детальных изображений интересующих объектов и территорий, расположенных в любой точке Земли, или предприятий оборонных отраслей промышленности.

Количество аппаратов видовой разведки, оснащенных ОЭС, по состоянию на август 2013 года достаточно большое и продолжает увеличиваться. Кроме того, возрастает роль коммерческих космических аппаратов (КА) съемки земной поверхности.

По состоянию на июль 2013 года в США разведка из космоса ведется с помощью космических аппаратов (КА) двойного назначения, таких как "Уорлдвью" (WorldView), "ГеоАй" (GeoEye), "ЛэндСат" (LandSat), а также военного назначения-"КиХоул" (KeyHole) и "ОРС" (ORS). В конце 2013 года планируется запуск нового КА военного назначения -"КестрелАй" (KestrelEye).

Космический аппарат "WorldView-1" был выведен на солнечно-синхронную орбиту (ССО) высотой 496 км 18 сентября 2007 года. Он способен обеспечивать ежедневную съемку площадью 750 тыс. км 2 .

КА оснащен телескопом с апертурой 0,6 м для съемки только в панхроматическом режиме с пространственным разрешением до 0,5 м. Данный аппарат может вести съемку различного вида: кадровую, маршрутную (вдоль береговых линий, дорог и других линейных объектов) и площадную (зоны размером 60х60 км), а также стереосъемку Расчетный срок его активного пребывания на орбите не менее семи лет; масса КА около 2,5 % ширина полосы захвата 17,6 км.

Информация, полученная с "Уорлдвью-1", применяется для выполнения таких задач, как: составление и обновление топографических и специальных карт и планов вплоть до масштаба 1:2 000; создание цифровых моделей рельефа с точностью 1-3 м по высоте; контроль строительства объектов инфраструктуры транспортировки и добычи нефти и газа; обновление топографической подосновы для разработки проектов генпланов перспективного развития городов, схем территориального планирования районов; мониторинг состояния транспортных, энергетических и информационных коммуникаций.

КА "WorldView-2" массой 2,8 т был запущен 8 октября 2009 года на солнечно-синхронную орбиту (ССО) высотой 770 км, обеспечивающую его прохождение над любым районом Земли каждые один-два дня (в зависимости от широты). Владельцем КА является компания "ДиджиталГлоуб" (DigitalGlobe). Это средство разрабатывалось параллельно с "Уорлдвью-1". В проекте создания нового КА участвовали такие фирмы, как "Болл аэроспейс" (Ball Aerospace), "Истмен Кодак" (Eastman Kodak), ITT и "БАэ системз" (BAE Systems).

"Уорлдвыо-2" оснащен оптоэлектронной аппаратурой для съемки земной поверхности в панхроматическом (с пространственным разрешением 0,46 м) и многоспектральном (с разрешением 1,8 м) режиме. Ширина полосы захвата составляет 16,4 км, скорость передачи данных достигает 800 Мбит/с.

Аппарат оснащен восьмиканальным спектрометром высокого разрешения, который включает традиционные спектральные каналы в четырех диапазонах: красном, зеленом, синем и ближнем инфракрасном-1 (NIR-1), а также четыре дополнительных спектральных канала тоже в четырех диапазонах: фиолетовом, желтом, "крайнем красном", ближнем ин-фракрасном-2 (NIR-2).

Спектральные каналы могут обеспечить более высокую точность при детальном анализе состояния растительности, выделении объектов, анализе береговой линии и прибрежной акватории. Расчетный срок активного пребывания на орбите не менее семи лет.

Области применения данных дистанционного зондирования, полученные с КА "Уорлдвью-2", такие же, как у предыдущего варианта.

В 2014 году предполагается вывести на ССО третий по счету космический аппарат типа "WorldView". Его орбита будет проходить на высоте 617 км. Ожидается, что разрешение аппаратуры разведки, установленной на КА, составит около 0,3 м в панхроматическом режиме. Запуск "WorldView-3" позволит компании "Диджитал-Глоуб" закрепить лидирующие позиции в качестве крупнейшего мирового производителя в сфере поставки изображений из космоса на коммерческой основе.

КА "GeoEye-1" был запущен 6 сентября 2008 года. Он оснащен оборудованием, которое способно получать панхроматические (с разрешением 0,41 м) и многоспектральные (1,65 м) изображения. Для коммерческого использования доступны панхроматические (с разрешением 0,5 м) и многоспектральные (2 м) снимки. Масса аппарата составляет около 2 т, ширина полосы захвата достигает 15,2 км, срок активного существования - семь лет с возможностью продления до 15 лет.

КА "ГеоАй" способен получать изображения земной поверхности площадью до 700 тыс. км 2 в сутки в панхроматическом режиме съемки и до 350 тыс. км2 - в многоспектральном режиме. Кроме того, он может осуществлять повторную съемку любой точки Земли каждые три дня.

Аппарат находится на ССО высотой около 700 км и совершает 15 витков вокруг Земли в сутки. Он имеет возможность быстрого перенацеливания камеры для съемки в разных направлениях на одном витке. Также на одном витке КА способен получать стереоизображения.

Информация, полученная с КА "GeoEye-1", применяется в следующих областях: создание и обновление топографических и специальных карт и планов вплоть до масштаба 1: 2000; создание цифровых моделей рельефа с точностью 1-2 м по высоте; инвентаризация и контроль строительства объектов инфраструктуры, транспортировки и добычи нефти и газа; обновление топографической подосновы для разработки проектов генеральных планов перспективного развития городов, схем территориального планирования районов; инвентаризация и мониторинг состояния транспортных и информационных коммуникаций.

По состоянию на июль 2013 года в законсервированном состоянии находится КА "GeoEye-2", который может быть выведен на орбиту по мере необходимости. Предполагается, что данный аппарат способен делать снимки с разрешением 0,34 м на местности в панхроматическом режиме.

КА "LandSat-7", предназначенный для съемки земной поверхности со средним разрешением, является совместным проектом управлений НАСА, NOAA и USGS. Он снабжен аппаратурой ЕТМ (Enhanced Thematic Mapper), которая обеспечивает съемку земной поверхности в четырех режимах - VNIR (Visible and Near Infrared), SWIR (Shortwave Infrared), PAN (Panchromatic) и TIR (Thermal Infrared).

На КА "LandSat-8" (проект LDCM - Landsat Data Continuity Mission), выведенном на ССО 11 февраля 2013 года, установлены два приемника: оптико-электронный и тепловой.

Оба космических аппарата решают следующие задачи: создание и обновление топографических и специальных карт масштаба 1: 200 000; обновление топографической подосновы для разработки проектов схем территориального планирования; сельскохозяйственное картографирование; автоматизированное создание карт растительности, ландшафтов и природопользования; мониторинг и прогнозирование процессов заболачивания, засоления, эрозии, степных пожаров и т. п.

Космический аппарат "KeyHole-11" является основным средством оптико-злектронной разведки (ОЭР) США. По состоянию на июль 2013 года она включает три усовершенствованных КА данного типа, выведенных на орбиту в 2001, 2005 и 2011 годах с расчетным сроком активного существования не менее семи-восьми лет.

Эта система решает задачи планово-периодической разведки, а также используется для обеспечения разведывательной информацией контингента ВС США, участвующего в военных конфликтах.

Засекреченность работ в области создания космических средств разведки позволяет лишь предположительно оценивать достигнутый уровень развития системы "KeyHole-11".

Орбитальное построение аппаратов ОЭР "KeyHole11", их маневрирование и установленное бортовое оборудование обеспечивают выполнение таких задач, как: беспропускной просмотр всей земной поверхности в течение суток в полосе обзора 1 250-3 600 км (в зависимости от высоты орбиты КА); ведение разведки любого объекта с 9.30 до 12.30 ч и с 12.30 до 15.30 ч по местному времени и получение его стереоизображений в видимом диапазоне волн; ведение разведки в ИК-дипазоне волн в ночное время с 20.00 до 02.00 ч по местному времени; получение изображений объектов с высоким разрешением и оперативная передача их в центр обработки информации (г. Вашингтон) по радиоканалам через КА-ретрансляторы SDS в масштабе времени, близком к реальному; оперативная дешифровка и передача полученной развединформации в зависимости от ее важности высшему ВПР страны, командованию вооруженных сил на ТВД и т. д. (через 1-2 ч после съемки объектов).

Предположительно КА оснащен телескопом диаметром 2,4 м, который обеспечивает линейное разрешение на местности до 0,15 м в панхроматическом режиме; масса КА достигает 13-17 т. 28 августа 2013 года на орбиту выведен очередной аппарат этой серии.

КА оперативно-тактического назначения "ORS-1" производит съемку в панхроматическом и многоспектральном режиме. Основное назначение данного КА - вскрытие боевого состава и положения группировок войск, выявление объектов в интересах применения средств поражения (целеуказания), сбор данных о системах управления войсками и оружием противника, вскрытие инженерного оборудования местности, контроль результатов нанесения ударов средствами поражения.

КА "ORS-1" массой около 450 кг был выведен на низкую околоземную орбиту ракетой-носителем "Минотавр-1" 30 июня 2011 года. Срок активной эксплуатации аппарата составляет до трех лет.

Отправка аппаратов к Марсу и Венере стали обыденностью для исследователей NASA и ЕКА. СМИ всего мира, последнее время подробно освещают приключения марсоходов Curiosity и Opportunity. Однако исследования внешних планет требуют намного большего терпения от учёных. Ракеты-носители пока не имеют достаточной мощности, чтобы отправить массивные космические аппараты непосредственно к планетам-гигантам. Поэтому учёным приходится довольствоваться компактными зондами, которые должны использовать так называемые гравитационные манёвры по облёту Земли и Венеры, чтобы получить достаточный импульс для полёта к поясу астероидов и за его пределы. Преследование астероидов и комет является ещё более сложной задачей, так как у этих объектов нет достаточной массы, чтобы удержать на своей орбите быстро движущиеся космические аппараты. Проблемой также являются источники энергии, обладающие достаточной ёмкостью, чтобы питать аппарат.

В общем, все эти миссии, целью которых является изучение внешних планет, очень амбициозны и поэтому заслуживают особого внимания. Look At Me рассказывает о тех, которые действуют в настоящее время.

New Horizons
(«Новые горизонты»)

Цель: изучение Плутона, его спутника Харона и пояса Койпера
Продолжительность: 2006-2026
Дальность полёта: 8,2 млрд км
Бюджет: около $650 млн

Одна из самых интересных миссий NASA нацелена на изучение Плутона и его спутника Харона. Специально для этого космическое агентство 19 января 2006 года запустило аппарат New Horizons. Автоматическая межпланетная станция в 2007 году пролетела Юпитер, сделав около него гравитационный манёвр, который позволил ускориться благодаря полю притяжения планеты. Ближайшая точка сближения аппарата с системой Плутон - Харон произойдёт 15 июля 2015 года - в этот же момент New Horizons окажется в 32 раза дальше от Земли, чем Земля от Солнца.

В 2016-2020 годах аппарат, вероятно, изучит объекты пояса Койпера - области Солнечной системы, похожей на пояс астероидов, но примерно в 20 раз шире и массивнее его. Из-за очень ограниченного запаса топлива эта часть миссии до сих пор под вопросом.

Разработка автоматической межпланетной станции New Horizons Pluto-Kuiper Belt стартовала ещё в начале 90-х, но вскоре проект оказался под угрозой закрытия из-за проблем с финансированием. Власти США отдали приоритеты миссиям к Луне и Марсу. Но из-за того что атмосфера Плутона находится под угрозой замерзания (из-за постепенного удаления от Солнца), конгресс предоставил необходимые средства.

Масса аппарата - 478 кг , включая около 80 кг топлива. Размеры - 2,2×2,7×3,2 метра

New Horizons оборудован комплексом зондирования PERSI , включающим оптические приборы для съёмки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, анализатор космического ветра SWAP, радиоспектрометр энергичных частиц EPSSI, блок с двухметровой антенной для изучения атмосферы Плутона и «студенческий счётчик пыли» SDC для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера.

В начале июля 2013 года камера аппарата сфотографировала Плутон и его крупнейший спутник Харон с расстояния 880 млн километров. Пока фотографии нельзя назвать впечатляющими, но специалисты обещают, что 14 июля 2015 года, пролетая мимо цели на расстоянии 12500 километров, станция отснимет одно полушарие Плутона и Харона с разрешением около 1 км, а второе - с разрешением около 40 км. Также будут проведены спектральные съёмки и создана карта температур поверхности.

«Вояджер-1»

Voyager-1
и её окрестностей

«Вояджер-1» - Космический зонд NASA, запущенный 5 сентября 1977 года для изучения внешней части Солнечной системы. Вот уже 36 лет аппарат регулярно связывается с Сетью дальней космической связи NASA, удалившись на расстояние 19 млрд километров от Земли. На данный момент он является самым далёким рукотворным объектом.

Основная миссия «Вояджера-1» завершена 20 ноября 1980 года, после того как аппарат изучил систему Юпитера и систему Сатурна. Это был первый зонд, представивший подробные изображения двух планет и их спутников.

Последний год СМИ пестрили заголовками о том, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему. 12 сентября 2013 года NASA, наконец, официально объявило, что «Вояджер-1» пересёк гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство. Как ожидается, аппарат продолжит свою миссию до 2025 года.

JUNO («Юнона»)

Цель: исследование Юпитера
Продолжительность: 2011-2017
Дальность полёта: более 1 млрд км
Бюджет: около $1,1 млрд

Автоматическая межпланетная станция НАСА Juno («Юнона») была запущена в августе 2011 года. Из-за того что ракета-носитель обладала недостаточной мощностью, чтобы вывести аппарат прямо на орбиту Юпитера, Juno пришлось сделать гравитационный манёвр вокруг Земли. То есть сначала аппарат долетел до орбиты Марса, а затем вернулся обратно к Земле, закончив её облёт лишь в середине октября этого года. Манёвр позволил аппарату набрать необходимую скорость, и в данный момент он уже находится на пути к газовому гиганту, исследовать который он начнёт 4 июля 2016 года. В первую очередь учёные надеются заполучить информацию о магнитном поле Юпитера и о его атмосфере, а также проверить гипотезу о наличии у планеты твёрдого ядра.

Как известно, Юпитер не имеет твёрдой поверхности, а под его облаками лежит слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной фазы к жидкой. Затем слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. В центре него, по теории, может скрываться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км

На борту Juno имеется микроволновый радиометр (MWR) , фиксирующий излучения, он позволит исследовать глубокие слои атмосферы Юпитера и узнать о количестве аммиака и воды в ней. Магнитометр (FGM) и прибор для регистрации положения относительно магнитного поля планеты (ASC) - эти приборы помогут изучить магнитосферу, динамические процессы в ней, а также представить её трёхмерную структуру. Также у аппарата имеются спектрометры и прочие датчики для исследования полярных сияний на планете.

Внутреннюю структуру планируется изучить путём измерения гравитационного поля в ходе программы Gravity Science Experiment

Основная камера космического корабля JunoCam, которая позволит отснять поверхность Юпитера во время максимальных сближений с ним (на высотах 1800-4300 км от облаков) с разрешением 3-15 км на пиксель. Остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение (около 232 км на пиксель).

Камера уже была успешно протестирована - она сфотографировала Землю
и Луну во время облёта аппарата. Изображения были выложены в Сеть для изучения любителями и энтузиастами. Полученные изображения также будут смонтированы вместе в ролик, который продемонстрирует вращение Луны вокруг Земли с беспрецедентной точки обзора - прямо из глубокого космоса. По словам специалистов из NASA, «это будет очень отличаться от всего, что когда-либо раньше видели обычные люди».

«Вояджер-2»

Voyager-2
Исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства

«Вояджер-2» - космический зонд, запущенный NASAА 20 августа 1977 года, который исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства в конечном итоге. Фактически аппарат был запущен до «Вояджера-1», но тот набрал скорость и в итоге обогнал его. Зонд действует в течение 36 лет, 2 месяцев и 10 дней. Космический аппарат по-прежнему получает и передаёт данные через Сети дальней космической связи.

По состоянию на конец октября 2013 года, он находится на расстоянии 15 млрд километров от Земли. Его основная миссия закончилась 31 декабря 1989 года, после того как он успешно исследовал системы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Ожидается, что «Вояджер-2» продолжит передавать слабые радиограммы как минимум до 2025 года.

DAWN
(«Доун», «Заря»)

Цель: исследование астероида Веста и протопланеты Церера
Продолжительность: 2007-2015
Дальность полёта: 2,8 млрд км
Бюджет: более $500 млн

DAWN - автоматическая космическая станция, которая была запущена в 2007 году для изучения двух самых больших объектов в поясе астероидов - Весты и Цереры. Уже 6 лет аппарат бороздит пространства космоса очень и очень далеко от Земли - между орбитами Марса и Юпитера.

В 2009 году он провёл манёвр в гравитационном поле Марса, набрав дополнительную скорость, и уже к августу 2011 года при помощи ионных двигателей вышел на орбиту астероида Весты, где провёл 14 месяцев, сопровождая объект на его пути вокруг Солнца.

На борту DAWN установлены две чёрно-белые матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами и цветными фильтрами. Также имеется детектор нейтронов и гамма-квантов (GraND) и спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов (VIR) , анализирующий состав поверхности астероидов.

Веста - один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады

Несмотря на то что аппарат имеет довольно скромное оснащение (по сравнению с вышеописанными), он отснял поверхность Весты с максимально возможным разрешением - до 23 метров на пиксель. Все эти изображения будут использованы для создания карты Весты высокого разрешения.

Одно из любопытных открытий DAWN состоит в том, что Веста имеет базальтовую кору и ядро из никеля и железа, также как Земля, Марс или Меркурий. Это значит, что в ходе формирования тела произошло разделение его неоднородного состава под влиянием гравитационных сил. То же самое происходит со всеми объектами на пути их превращения из космического камня в планету.

Dawn также подтвердил гипотезу о том, что Веста является источником метеоритов, обнаруженных на Земле и Марсе. Эти тела, по мнению учёных, образовались после древнего столкновения Весты с другим крупным космическим объектом, после чего она чуть не разлетелась на куски. Об этом событии свидетельствует глубокий след на поверхности Весты, известный как кратер Реясильвия.

В данный момент DAWN находится на пути к своему следующему пункту назначения - карликовой планете Церера, на орбите которой он окажется только в феврале 2015 года. Сначала аппарат приблизится на расстояние 5900 км от её поверхности, покрытой льдом, а в течение следующих 5-ти месяцев сократит его до 700 км.

Более подробное изучение двух данных «зародышей планет» позволит глубже понять процесс формирования Солнечной системы.

«Кассини-Гюйгенс»

отправлен в систему Сатурна

«Кассини-Гюйгенс» - космический аппарат, созданный nASA и Европейским космическим агентством, был отправлен в систему Сатурна. Стартовавший в 1997 году, аппарат дважды облетел Венеру (26 апреля 1998 г. и 24 июня 1999 г.) , один раз - Землю (18 августа 1999 г.) , один раз - Юпитер (30 декабря 2010 г.) . Во время сближения с Юпитером Кассини проводил скоординированные наблюдения совместно с «Галилеем». В 2005 году аппарат спустил зонд «Гюйгенс» на спутник Сатурна - Титан. Высадка прошла успешно, и аппарат открыл странный новый мир метановых каналов и бассейнов. Станция Кассини при этом стала первым искусственным спутником Сатурна. Её миссия была расширена, и прогнозируется, что она закончится 15 сентября 2017 года, после 293 полных оборотов вокруг Сатурна.

Rosetta («Розетта»)

Цель: исследование кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и нескольких астероидов
Продолжительность: 2004-2015
Дальность полёта: 600 млн км
Бюджет: $1,4 млрд

Rosetta - это космический аппарат, запущенный в марте 2004 года Европейским Космическим Агентством (ЕКА) для исследования кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и понимания того, как выглядела Солнечная система до формирования планет.

Rosetta состоит из двух частей - зонда Rosetta Space Probe и спускаемого аппарата Philae («Фила») . За 9 лет, проведённых в космосе, он облетел Марс, затем вернулся, чтобы совершить манёвр вокруг Земли, и в сентябре 2008 года приблизился к астероиду Штейнс, сделав снимки 60 % его поверхности. Затем аппарат снова вернулся к Земле, облетел её, чтобы набрать дополнительную скорость, и в июле 2010 года «встретился» с астероидом Лютеция.

В июле 2011 года Rosetta был переведён в «спящий» режим, а его внутренний «будильник» установлен на 20 января 2014 года, на 10:00 по Гринвичу. После пробуждения Rosetta будет находиться на расстоянии 9 млн километров от своей конечной цели - кометы Чурюмова - Герасименко.

после приближения к комете аппарат должен отправить к ней спускаемый аппарат Philae

Как говорят специалисты ЕКА, в конце мая следующего года Rosetta выполнит свои основные манёвры перед «встречей» с кометой в августе. Первые снимки далёкого объекта учёные получат уже в мае, что значительно поможет рассчитать положение кометы и её орбиту. В ноябре 2014 года, после приближения к комете, аппарат должен запустить к ней спускаемый аппарат Philae, который зацепится за ледяную поверхность при помощи двух гарпунов. После высадки аппарат соберёт образцы материала ядра, определит его химический состав и параметры, а также изучит другие особенности кометы: скорость вращения, ориентацию и изменения активности кометы.

Так как большая часть комет сформировались в одно время с Солнечной системой (примерно 4,6 миллиарда лет назад), они являются важнейшими источниками информации о том, как формировалась и как будет развиваться наша Система дальше. Также Rosetta поможет ответить на вопрос, возможно ли то, что именно кометы, которые сталкивались с Землёй в течение миллиардов лет, принесли на нашу планету воду и органические вещества.

Международный Кометный Исследователь (ICE)

Исследование Солнечной системы
и её окрестностей

Международный Кометный Исследователь (ICE) (ранее известный, как «Эксплорер-59») - аппарат, запущенный 12 августа 1978 года в рамках программы сотрудничества NASA и ЕКА. Первоначально программа была нацелена на изучение взаимодействия между магнитным полем Земли и солнечным ветром. В ней принимали участие три космических аппарата: пара ISEE-1 и ISEE-2 и гелиоцентрический космический аппарат ISEE-3 (позже переименованный в ICE) .

«Эксплорер-59» сменил название на «Международный Кометный Исследователь» 22 декабря 1983 года. В этот день, после гравитационного манёвра вокруг Луны, космический аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, чтобы перехватить комету 21P/ Джакобини - Циннера . Он пролетел через хвост кометы 11 сентября 1985 года, после чего сблизился с кометой Галлея в марте 1986 года. Таким образом, он стал первым космическим аппаратом, исследовавшим сразу две кометы. После окончания миссии в 1999 году с аппаратом не связывались, однако 18 сентября 2008 года с ним удалось успешно установить контакт. Специалисты планируют вернуть ICE на орбиту Луны 10 августа 2014 года, после чего он, возможно, ещё раз исследует какую-нибудь комету.

Американский космический аппарат, покинувший Солнечную систему

В России до XIX в. - солдат и офицер саперных войск, предназначавшихся для сопровождения армии в походе, для наведения или разрушения мостов и гатей

Заморский первопроходчик

Кинотеатр в Москве, Кутузовский проспект

Название периодического издания

Остров в архипелаге Северная Земля

Первый исследователь, первопроходец

Человек, который одним из первых пришел и поселился в новой неисследованной стране, местности

Человек, который положил начало чему-нибудь новому в области науки, культуры

Член детской организации в СССР

Японская фирма аудио- и видеоаппаратуры

Сорт крыжовника

Первопроходец в США, устремлявшийся на Запад осваивать необжитые земли

Его честное слово когда-то очень ценилось

Именно это слово в толковом словаре Даля определено как «французское слово, воин для земляных работ, в чьи обязанности входило пролагать дорогу войскам»

Тот, кто всегда готов

Юный ленинец

Первый колонист

Он октябрятам был примером

Всем ребятам пример (сов.)

Первооткрыватель

Сорт сыра

Советский скаут

Американский космический корабль

Московский кинотеатр

Красногалстучник

Красногалстучник в СССР

Павлик Морозов

Всем ребятам был пример

Остров Северной Земли

Первопроходец

Всегда готов!

Марат Казей

Советский журнал для подростков

Ученик с красным галстуком

Всегда готов или всем ребятам пример

Пацан с красным галстуком

Зачинатель или советский скаут

Остров в Карском море

Старший товарищ октябренка

После октябренка

Всем ребятам пример (совет.)

Скаут времен СССР

Межпланетные станции США

Им ученик становился после октябренка

Носил красный галстук

Всегда «готовый» мальчик

Член детской организации

Первопроходец, зачинатель нового

Кто «Всегда готов!»?

Пацан, который« всегда готов!»

Сорт сирени

Подросток в красном галстуке

Кто всем ребятам пример?

С горном, но не кузнец

Советский скаут или первопроходец

В красном галстуке честь отдает

Всем советским ребятам пример

Первопроходец

Американский космический аппарат, покинувший Солнечную систему

Первый исследователь, первопроходец

Сапёр в армиях 18-19 вв.

Остров в архипелаге Северная Земля

Человек, который одним из первых пришел и поселился в новой неисследованной стране, местности

Всегда "готовый" мальчик

Всегда готов

Кто "Всегда готов!"

Кто всем ребятам пример

М. франц. воин для земляных работ; пионеры, как и саперы, принадлежат к инженерам: их обязанность пролагать дороги. Есть и конные пионеры. Пионерный заступ

Пацан, который" всегда готов!"

Скаут по-советски

Шкет в красном галстуке

Кто с горном и барабаном в руках?

Следующая стадия после октябрёнка

Следующая стадия после октябренка

Оценка 1 Оценка 2 Оценка 3 Оценка 4 Оценка 5

Покинуть Солнечную систему и улететь к звездам очень сложно. Сначала, истратив немало топлива, надо взлететь над Землей в космос. При этом ваша скорость относительно Земли может оказаться нулевой, но если вы взлетели вовремя и в нужном направлении, то относительно Солнца вы будете лететь вместе с Землей, с ее орбитальной скоростью относительно Солнца 30 км/с.

Вовремя включив дополнительный двигатель и увеличив скорость еще на 17 км/с относительно Земли, относительно Солнца вы получите скорость 30 + 17 = 47 км/с, которая называется третьей космической. Она достаточна, чтобы безвозвратно покинуть Солнечную систему. Но топливо для рывка в 17 км/с доставлять на орбиту дорого, и ни один космический аппарат до сих пор не развивал третью космическую скорость и не покидал Солнечную систему таким способом. Самый быстрый аппарат «Новые горизонты» полетел к Плутону, включив дополнительный двигатель на орбите Земли, но развил скорость только в 16,3 км/с.

Более дешевый способ покинуть Солнечную систему - разогнаться за счет планет, сближаясь с ними, используя их как буксиры и постепенно наращивая скорость около каждой. Для этого нужна определенная. конфигурация планет - по спирали - чтобы, расставаясь с очередной планетой, лететь именно к следующей. Из-за медлительности самых далеких Урана и Нептуна такая конфигурация возникает редко, примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы. Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты: «Пионер-10» (Pioneer 10, стартовал 3 марта 1972 года), «Пионер-11» (Pioneer 11, стартовал 6 апреля 1973), «Вояджер-2» (Voyager 2, стартовал 20 августа 1977) и «Вояджер-1» (Voyager 1, стартовал 5 сентября 1977).

Все четыре аппарата к началу 2015 года удалились от Солнца на границу Солнечной системы. «Пионер-10» имеет скорость 12 км/с относительно Солнца и находится от него на расстоянии около 113 а. е. (астрономических единиц, средних расстояний от Солнца до Земли), что составляет приблизительно 17 млрд км. «Пионер-11» - со скоростью 11,4 км/с на расстоянии 92 а.е., или 13,8 млрд км. «Вояджер-1» - со скоростью около 17 км/с на расстоянии 130,3 а.е., или 19,5 млрд км (это самый далекий от Земли и Солнца объект, созданный людьми). «Вояджер-2» - со скоростью 15 км/с на расстоянии 107 а. е„ или 16 млрд км. Но до звезд этим аппаратам лететь еще очень далеко: соседняя звезда Проксима Центавра находится дальше аппарата «Вояджер-1» в 2 000 раз. И не забывайте, что звезды маленькие, а расстояния между ними большие. Поэтому все аппараты, не запущенные специально к конкретным звездам (а таких пока нет), вряд ли вообще когда-нибудь пролетят рядом со звездами. Конечно, по космическим меркам «сближениями» можно считать: пролет «Пионера-10» через 2 миллиона лет в будущем на расстоянии несколько световых лет от звезды Альдебаран, «Вояджера-1» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды АС+79 3888 в созвездии Жирафа и «Вояджера-2» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды Росс 248.

Важно знать:

Третья космическая скорость - минимальная скорость, которую надо придать объекту около Земли для того, чтобы он покинул Солнечную систему. Равна 17 км/с относительно Земли и 47 км/с относительно Солнца.

Солнечный ветер - поток энергичных протонов, электронов и других частиц от Солнца в космическое пространство.

Гелиосфера - область пространства около Солнца, где солнечный ветер, двигаясь со скоростью порядка 300 км/с, является наиболее энергичной составляющей космической среды.

Все, что мы знаем о космосе за пределами Солнечной системы, мы узнаем, анализируя излучение (свет) и гравитацию космических объектов. При этом приходится делать много допущений. Например, массу черной дыры мы определяем, предполагая массы кружащих вокруг нее звезд. Их массы предполагаем, считая, что эти звезды похожи на Солнце.

«Пионеры» и «Вояджеры» - единственные пока эксперименты безо всяких допущений, организованные нами на краю (а в будущем - и за пределами) Солнечной системы. Прямой эксперимент - это совсем другое дело! Мы знаем массы этих аппаратов - мы их изготовили, поэтому мы точно вычисляем массу любого объекта, который влияет на аппараты. Вы скажете: «Таких нет, аппараты летят в межпланетной и межзвездной пустоте». Но оказалось, что это не пустота: даже пылинки, стучащие по аппаратам, существенно меняют их траекторию. В уникальных экспериментах всегда много мистики, ее полно и в истории «Пионеров» и «Вояджеров».

Первая странность: 15 августа 1977 года, за несколько дней до запуска максимально далеких аппаратов, был пойман самый загадочный радиосигнал «Wow!». Может быть, с его помощью инопланетяне сообщили друг другу о важном событии - готовящемся выходе людей за пределы Солнечной системы?

Каких успехов достигли «Вояджер» и «Пионер» в пути на край Солнечной системы

По дороге на край Солнечной системы «Пионер-10» исследовал астероиды и стал первым аппаратом, пролетевшим около Юпитера. И сразу озадачил ученых: энергия, излучаемая Юпитером в космос, оказалась в 2,5 раза больше энергии, получаемой Юпитером от Солнца. А крупнейшие спутники Юпитера оказались состоящими не из камней, а преимущественно изо льда. После 2003 года связь с «Пионером-10» потеряна. «Пионер-11» также исследовал Юпитер, а затем стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Сатурн. В 1995 году связь с «Пионером-11» потеряна.

Аппараты «Вояджер » работают до сих пор и сообщают ученым о состоянии космоса вокруг них. После 37 лет полета! Это также можно считать мистикой, поскольку никто не рассчитывал на столь долгую работу: пришлось даже перепрограммировать счет времени внутри бортовых компьютеров «Вояджеров» - он не был рассчитан на даты после 2007 года. Внутри аппаратов энергию вырабатывают радиоизотопные генераторы, использующие ядерную реакцию распада плутония-238 - как в атомных электростанциях. Этой энергии должно хватить еще на десятки лет.

Основная аппаратура оказалась надежнее, чем предполагали создатели. Главная проблема - угасание радиосигналов связи с удалением аппаратов. Сейчас сигнал от аппаратов до Земли идет (со скоростью света) более 16 часов! Но антенны дальней космической связи, гигантские «тарелки» размером почти с футбольное поле, умудряются ловить сигналы «Вояджеров». Мощность передатчика «Вояджера» 28 Вт, примерно в 100 раз мощнее мобильного телефона. А падает мощность сигнала пропорционально квадрату расстояния. Легко сосчитать, что слышать сигнал «Вояджеров» - это как слышать мобильник с Сатурна (безо всяких станций сотовой связи!).

По пути на край Солнечной системы «Вояджеры» пролетели мимо Юпитера и Сатурна и получили детальные снимки их спутников. «Вояджер-2» пролетел, кроме того, мимо Урана и Нептуна, став первым и единственным пока аппаратом, посетившим эти планеты. «Вояджеры» подтвердили загадки, открытые «Пионерами»: многие спутники Юпитера и Сатурна оказались не только ледяными, но и, видимо, содержащими водоемы подо льдом.

Граница Солнечной системы

Границу Солнечной системы можно определять по-разному. Гравитационная граница проходит там, где притяжение Солнца уравновешивается притяжением Галактики - на расстоянии примерно 0,5 парсека, или 100000 а.е. от Солнца. Но изменения начинаются гораздо ближе. Мы точно знаем, что дальше Нептуна нет больших планет, но есть множество карликовых, а также кометы и прочие малые тела Солнечной системы, состоящие в основном изо льда. Видимо, на расстоянии от 1000 до 100000 а.е. от Солнца Солнечную систему со всех сторон окружает рой комочков снега, комет - так называемое Облако Оорта . Возможно, оно простирается до соседних звезд. И вообще снежинки, пылинки и газы, водород и гелий, вероятно, являются типичными составляющими межзвездной среды. Это значит, что между звездами - не пусто!

Важно знать:

Граница ударной волны - граничная поверхность внутри гелиосферы вдали от Солнца, где происходит резкое замедление солнечного ветра из-за его столкновения с межзвездной средой.

Гелиопауза - граница, на которой солнечный ветер полностью тормозится галактическим звездным ветром и другими компонентами межзвездной среды.

Галактический звездный ветер (космические лучи) - аналогичные солнечному ветру потоки энергичных частиц (протонов, электронов и других), возникающие в звездах и пронизывающие нашу Галактику.

Еще одну границу определяет солнечный ветер, поток энергичных частиц от Солнца: область, где он господствует, называется гелиосферой. Такой ветер создают и другие звезды, поэтому где-то солнечный ветер должен встречаться с налетающим на Солнечную систему объединенным ветром звезд Галактики - галактическим звездным ветром, или по-другому космическими лучами. В столкновении с галактическим звездным ветром солнечный тормозится и теряет энергию. Куда она девается, не совсем ясно. В этом столкновении ветров должны возникать загадочные явления, с которыми в последние годы как раз встречаются аппараты «Вояджер» .

Как и ожидали ученые, на некотором расстоянии от Солнца солнечный ветер начал стихать - это так называемая граница ударной волны, граница гелиосферы. Аппарат «Вояджер-1» пересекал ее несколько раз, т.к. она оказалась очень запутанной. К декабрю 2010 года на расстоянии 17,4 млрд км от Солнца для «Вояджера-1» солнечный ветер стих совершенно. Вместо него почувствовалось мощное дуновение межзвездного, галактического ветра: к 2012 году в 100 раз возросло число электронов, сталкивающихся с аппаратом со стороны межзвездного пространства. Соответственно, проявился мощный электрический ток и создаваемое им магнитное поле. Видимо, «Вояджер-1» достиг гелиопаузы. Однако, вопреки ожиданиям, аппарат обнаруживает не четкую границу двух сталкивающихся потоков частиц, а хаотическое нагромождение огромных пузырей. Потоки частиц на их поверхностях создают мощные электрические токи и магнитные поля.

«Вояджер» и «Пионер» - послания инопланетянам

Все упомянутые аппараты несут послания для инопланетян. На борту «Пионеров» закреплены металлические пластины, на которых схематически изображены: сам аппарат; в том же масштабе - мужчина и женщина; два атома водорода как мера времени и длины; Солнце и планеты (еще включая Плутон); траектория аппарата с Земли мимо Юпитера и своеобразная космическая карта, на которой показаны направления с Земли, 14 пульсаров и центр Галактики. Пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звезды, в Галактике довольно редки, а частота их излучения является уникальной характеристикой, своеобразным «паспортом» каждого из них. Эта частота закодирована на табличке «Пионеров». Следовательно, космическая карта с пульсарами однозначно покажет инопланетянам, где в Галактике находится Солнечная система. Более того, со временем частота пульсара меняется вполне закономерно, и, сверив текущую частоту с указанной на карте, инопланетяне смогут определить, сколько времени прошло с момента запуска найденного ими аппарата «Пионер».

На борту аппаратов «Вояджер» установлены золотые пластинки в футлярах. На пластинках записаны звуки Земли (ветер, гром, сверчки, птицы, поезд, трактор и т.д.), приветствия на разных языках (по-русски «Здравствуйте, приветствую вас»), музыка (Бах, Чак Берри, Моцарт, Луи Армстронг, Бетховен, Стравинский и фольклор) и 122 изображения (по математике, физике, химии, планетам, анатомии человека, жизни людей и т. д. - полный список можно найти на сайте НАСА http://уоуаеег.ipl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html. Прилагается устройство для воспроизведения этих звуков и изображений. На футляре пластинок - рисунок, в котором закодированы: два атома водорода для масштаба времени и длины; та же космическая карта с пульсарами и объяснение, как воспроизвести звуки и изображения.

Аномалия «Пионеров»

В 1997 году, через несколько месяцев после исчезновения сигнала «Пионера-11», один из ученых, анализируя данные, вскочил с кресла с криком: «Нас не пускают за пределы Солнечной системы!». Он обнаружил торможение аппарата после пересечения им орбиты Юпитера. У «Пионера-10» и долетавших до Юпитера аппаратов «Улисс» (Ulysses) и «Галилео» (Galileo) нашли такое же торможение. Только «Вояджеры» торможения не испытывали, поскольку при малейшем отклонении от графика полета разгонялись двигателями. Особый ажиотаж вокруг торможения «Пионеров» поднялся, когда выяснилось, что оно равно постоянной Хаббла, умноженной на скорость света. Выходит, что аппараты теряют энергию (тормозятся) точно так же, как частицы излучения (фотоны). И версия № 1: если фотоны теряют энергию из-за расширения Вселенной, значит, и «Пионеры» по той же причине. Другие объяснения: 2) ученые не учли какой-то вполне прозаичный источник потерь энергии (тогда, правда, совпадение с постоянной Хаббла чисто случайное) или 3) Вселенная наполнена субстанцией, отнимающей энергию при движении сквозь нее как у «Пионеров», так и у фотонов.

По космическим меркам «торможение «Пионеров» - очень маленькая величина: 1/1 ООО ООО ООО м/с2. Каждые сутки аппарат пролетает на 1,5 километра меньше, чем положенный миллион километров! Чтобы это объяснить, ученые 15 лет пытались учесть все остальные потери энергии и вещества, все силы, действующие на аппараты. Но поиски объяснения № 2 провалились. Правда, американский ученый Слава Турищев обнаружил, что тепло рассеивается аппаратами преимущественно в сторону от Солнца, т.е. в тень,- это и является непосредственной причиной торможения «Пионеров». Частица теплового излучения (фотон) имеет импульс, следовательно, покидая объект, излучение создает реактивную тягу в противоположном направлении (на этом основаны проекты аннигиляционных фотонных двигателей для межзвездных ракет). Но загадкой осталось, ЧТО именно заставляет аппараты так рассеивать тепло? И главное - аппараты разной конструкции!

Анализируя, с чем вообще в, казалось бы, пустом космосе взаимодействуют аппараты, ученые обнаружили, что по ним довольно часто стучат космические пылинки и льдинки. Приборы смогли определять направление и силу этих ударов. Оказалось, что Солнечную систему пронизывают мелкие твердые частицы двух сортов: одни летят вокруг Солнца, другие - к Солнцу из межзвездных далей. Именно вторые тормозят космические аппараты. При ударе кинетическая энергия пылинки становится внутренней, т.е.- теплом. Если пылинка остановлена аппаратом (что логично), то весь ее импульс передается аппарату. А ее энергия рассеивается в направлении ее прилета, т.е. в направлении от Солнца. Аппараты зарегистрировали немало ударов сравнительно крупными пылинками - порядка 10 микрон. И для объяснения торможения «Пионеров» им достаточно стукаться о такие пылинки в среднем каждые 10 км пути. Именно такую плотность пыли в межзвездном космосе увидели современные инфракрасные телескопы.

Вообще внешние области Солнечной системы (за Сатурном) оказались запылены, заснежены и загазованы гораздо сильнее, чем внутренние. Около Солнца пылинки, снежинки и газ когда-то слиплись в планеты, спутники и астероиды. Немало вещества осело и на Солнце. Но большинство пылинок, льдинок и атомов газов было изгнано Солнцем на периферию системы. К тому же, на периферию проникает межзвездная пыль, рождающаяся в оболочках других звезд. Значит, за Нептуном и далее в межзвездном и межгалактическом пространстве пылинок, льдинок и газа должно быть еще больше. Вполне возможно, что межзвездная среда, равномерно заполняющая Вселенную, действительно отнимает энергию как у космических аппаратов, так и у фотонов. Основную роль при этом играют крупные (10 микрон) пылинки и льдинки, а также молекулы водорода, которые другим образом себя не проявляют.

Please enable JavaScript to view the