НИИЯФ МГУ отмечает 57-летие со дня запуска в космос первых научных приборов


Первый космический научный прибор. Разработан и изготовлен в НИИЯФ МГУ. Фото: Олег Баринов

3 ноября 1957-го года сотрудники НИИЯФ МГУ стали одними из первых в мире, кто отправил в космос научные приборы. Они были установлены на второй искусственный спутник Земли, на котором также полетело первое живое существо – собака Лайка.

Отметим, что кроме научных приборов НИИЯФ МГУ для измерения интенсивности космических лучей на спутник был установлен прибор ФИАН для регистрации ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца.

Для вывода на орбиту второго искусственного спутника Земли использовалась двухступенчатая ракета «Р-7» («Спутник»). Максимальное удаление спутника от поверхности Земли составляло 1670 километров, а минимальное - 225 километров. Время одного полного оборота спутника вокруг Земли составляло около 100 минут. Угол наклона орбиты к плоскости экватора был равен 65 градусам. Запас химических батарей для электропитания приборов спутника был рассчитан на 7-10 дней. Всего спутник совершил более 2300 оборотов вокруг Земли и в апреле 1958 года вошёл в плотные слои атмосферы и перестал существовать.

Научные приборы НИИЯФ МГУ для измерения интенсивности космических лучей разрабатывались под руководством С.Н.Вернова. Непосредственно созданием приборов занимался Юрий Иванович Логачёв, ныне он доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник НИИЯФ МГУ.

«На первом искусственном спутнике Земли научных приборов не было, что объяснялось соревнованием с США за первенство в запуске искусственного спутника Земли. В этой гонке было не до науки, пусть попроще, но первые… О подготовке к запуску первого спутника никто не знал, кроме узкого круга лиц, куда не входили учёные. Наш прибор к этому времени был полностью готов к полёту и, если бы С.Н.Вернов знал о подготовке первого запуска, наш прибор, наверняка, был бы там», - сказал Юрий Иванович Логачёв.

На втором спутнике было установлено два прибора НИИЯФ МГУ. Вес каждого - 2,5 килограмма. Это были первые в мире приборы, электроника которых была разработана и собрана целиком на полупроводниках, что обеспечило малый вес и малое энергопотребление прибора. Информация с приборов об интенсивности космических лучей передавалась по радиотелеметрическому каналу во время пролёта спутника над территорией СССР, то есть в области перигея орбиты, на высотах 250-500 километров. Измеренные потоки космических лучей для всех пролётов над территорией СССР, кроме одного - 7 ноября 1957 года, показали разумные значения. Это были первые в мире измерения космических лучей на таких высотах, в широком диапазоне долгот и широт. В пролёте 7 ноября 1957 года оба прибора показали повышенные скорости счёта космических частиц, что, как выяснилось позднее, было вызвано высыпанием электронов из внешнего радиационного пояса Земли, открытого сотрудниками НИИЯФ МГУ с помощью третьего советского искусственного спутника в мае 1958 года. Регистрация и открытие частиц внутреннего радиационного пояса была осуществлена под руководством Ван Аллена на американских спутниках - Эксплорер-1 и Эксплорер-3 - в феврале-марте 1958 года с прибором, аналогичным первым космическим приборам НИИЯФ МГУ.

В преддверии празднования 57-летия, когда впервые на орбите Земли с помощью научных приборов начали изучать космические лучи, Юрий Иванович поделился своим видением перспектив развития исследований в этом направлении:

«Космические лучи принято делить на галактические и солнечные. Галактические космические лучи приходят к нам из далёкого космоса, солнечные – от Солнца. Изучением космических лучей занимаются научные группы практически всех развитых стран мира.

Для галактических космических лучей наиболее актуальными сейчас являются исследования самого высокоэнергичного участка спектра, требующие огромных наземных установок или сложных и тяжёлых приборов на спутниках. Оба эти направления успешно развиваются.

Много и подробно говорится сейчас также о колонизации Луны и Марса. Полёты к Марсу очень длительные, только в одну сторону требуется около полугода. Главная опасность здесь – радиационное воздействие галактических и солнечных космических лучей на экипаж космических аппаратов. От галактических космических лучей защититься практически невозможно, от крупной вспышки на Солнце спрятаться также очень трудно. К Луне лететь не долго, но если находиться на лунной поверхности, то и там ждут те же неприятности, что и при полёте к Марсу. Перспектива этих полётов не очень близкая, но проблема защиты от космической радиации требует разработки уже сейчас. Здесь был бы очень полезен долгосрочный прогноз мощных солнечных вспышек, однако пока наших знаний для создания такого прогноза недостаточно. Максимум, что сейчас доступно - это предсказание при определённом расположении активных областей на видимой стороне Солнца того, что в ближайшие 3-4 дня больших вспышек не будет.

Солнечные вспышки очень яркие и достаточно частые явления. Солнечные космические лучи, в первую очередь, начали исследоваться после запуска спутников. Из-за поглощения частиц космических лучей в атмосфере Земли наземными средствами можно зарегистрировать только очень большие вспышки. Спутники позволили резко расширить наши возможности. При каждой даже сравнительно небольшой вспышке на Солнце генерируется большое число энергичных заряженных частиц, и после начала спутниковой эры число зарегистрированных вспышек резко возросло. Так, в каталогах солнечных протонных событий, создающихся в НИИЯФ МГУ, к настоящему времени представлено уже более 500 событий.

Распространение частиц от Солнца к Земле происходит в межпланетной среде, которая влияет на частицы, на их энергию и распределение в пространстве. Точное знание параметров межпланетной среды, состава её частиц, плотности, температуры, а самое главное - межпланетного магнитного поля, управляющего движением заряженных частиц, позволит перейти от измеренных вблизи Земли характеристик солнечных частиц к их характеристикам вблизи Солнца, к характеристикам в источниках. К сожалению, орбиты практически всех космических аппаратов лежат в плоскости эклиптики (плоскость вращения Земли вокруг Солнца. – Ред.) и наши знания о широтном распределении параметров гелиосферы до сих пор очень ограничены, мы плохо знаем особенности широтных изменений солнечного ветра, магнитного поля, солнечных и галактических космических лучей и других составляющих гелиосферы. До сих пор во внутренней гелиосфере было осуществлено только три пролёта аппарата Ulysses на высоких широтах на расстояниях свыше 1.5 астрономических единиц от Солнца, которые зарегистрировали существенно различные величины параметров гелиосферы.

Эта проблема является перспективной, так как представляет существенный научный интерес, и вполне доступна исследованию сравнительно недорогими средствами. Можно создать спутник Солнца с круговой орбитой радиусом 1 астрономическая единица, наклоненной к плоскости эклиптики на, скажем, 30 градусов. Другими словами, спутник Солнца с такой же орбитой, как у Земли, но под углом к плоскости эклиптики.
При такой орбите космический аппарат ежегодно будет 4 месяца находиться на гелиоширотах около плюс-минус 30 градусов, практически на той же гелиодолготе, что и Земля. Космический аппарат и Земля движутся синхронно с одинаковым периодом – 1 год. Такая орбита позволяет провести широтное измерение различных параметров внутренней гелиосферы. Общий охват более 40 процентов поверхности Солнца в течение длительного времени. Естественно, что такие же измерения нужно вести и в плоскости эклиптики, на одном из внемагнитосферных спутников Земли.

При запуске осенью или весной к наклону 30 градусов добавится ещё 7 градусов, из-за наклона оси вращения Солнца к плоскости эклиптики. Поясню: Земля пересекает плоскость солнечного экватора в начале июня и в начале декабря. В первую половину года к Земле обращено южное полушарие Солнца, во вторую – северное. В начале сентября и марта отклонение наибольшее – плюс-минус 7,25 градусов.

Все измерения будут проводиться длительное время как при спокойном Солнце, так и во время различных активных процессов. Только в течение одного года будет проведено измерение широтных распределений параметров гелиосферы за 13 оборотов Солнца вокруг своей оси. До сих пор были всего 2-3 широтных пролёта вблизи Солнца.

Наклон орбиты в 30 градусов определяется в настоящее время возможностями существующей ракетной техники. Но можно замахнуться и на больший наклон, если использовать гравитационные манёвры аппарата при его прохождении мимо Луны и Земли. Успешность данного проекта подвигнет науку и технику на создание орбит, которые позволят, наконец, увидеть и сфотографировать полюса Солнца».


Похожие материалы: