"Луна-1"
2 января 1959 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя "Восток-Л" была запущена автоматическая межпланетная станция "Луна-1" - первый в мире аппарат, достигший второй космической скорости (достиг скорости 11,4 км/сек, вторая космическая - 11,2 км/сек), и преодолевший, таким образом, гравитационное притяжение Земли.
"Луна-1" - советская межпланетная станция, предназначенная для изучения Луны и космического пространства. Одной из целей станции было достижение поверхности Луны. Однако попадания не произошло из-за ошибки в работе наземного радиопеленгатора. АМС "Луна-1" прошла на расстоянии 5000-6000 км от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту (т. е. стала искусственным спутником Солнца). Тем не менее носитель и вся бортовая аппаратура станции отработали корректно, на выполнении исследований ошибка никак не сказалась.
В результате полёта АМС "Луна-1" были сделаны новые научные открытия, в частности:
- открыт внешний радиационный пояс Земли;
- впервые осуществлены прямые измерения параметров солнечного ветра;
- установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.
Также был успешно проведён эксперимент по созданию искусственной кометы - 3 января в 3:56:20 мск на расстоянии 119500 км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия (1 кг); рассеиваясь, облако светилось оранжевым светом в течение нескольких минут и наблюдалось с Земли как звезда 6-й величины. Ну и кроме того, станции суждено было стать первым искусственным спутником Солнца.
Миссия "Луны-1" позволила отработать технологию полёта к Луне для последующих космических аппаратов. И уже 14 сентября 1959 года АМС "Луна-2" впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Дождей вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик (район получил наименование Залив Лунника).
"2 января 1959 г. в СССР была запущена многоступенчатая космическая ракета, которая впервые в мире превысила вторую космическую скорость и, пройдя вблизи Луны, превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы.
Космическая ракета стартовала вертикально. Во время полёта программный механизм автоматически изменял направление тяги двигателя таким образом, что в конце участка разгона направление скорости имело с горизонтом заданный угол. Через определённое время после старта двигатель последней ступени был выключен и произошло отделение контейнера с научной аппаратурой.
АМС "Луна-1" с последней ступенью ракеты-носителя (макет)
Вес последней ступени ракеты после израсходования рабочего запаса топлива составлял 1472 кг, в т. ч. научная аппаратура и источники питания весили 361,3 кг.
На высоте 1500 км скорость ракеты относительно центра Земли несколько превышала 10 км/сек, на высоте 100 000 км она равнялась примерно 3,5 км/сек.
3 января в 3 часа 56 мин. 20 сек. московского времени ракета была на высоте 119 500 км и находилась в созвездии Девы, примерно в середине треугольника, образованного звёздами Арктуром, Спикой и α Весов. В этот момент специальным устройством ракеты была создана искусственная "комета" - облако паров натрия, светящихся в лучах Солнца. "Комету", имевшую шестую звёздную величину, можно было в течение нескольких минут наблюдать с ночной стороны Земли. Искусственная комета была сфотографирована на Горной станции Главной астрономической обсерватории АН СССР вблизи Кисловодска М. Н. Гневышевым.
4 января в 5 час. 57 мин. московского времени расстояние между Луной и ракетой достигло минимума ок. 5000 км, а затем стало возрастать. В период наибольшего сближения ракета находилась на небесной сфере выше Луны и несколько правее её, если смотреть с Северного полушария Земли. В этот момент ракета находилась на небесной сфере между звездами Спика и α Весов.
Время вспышки "кометы" и время сближения ракеты с Луной были выбраны с таким расчетом, чтобы эти явления могли быть наблюдаемы с территории СССР, Западной Европы, Азии, Африки и Австралии.
После прохождения около Луны космическая ракета продолжала удаляться от Земли, скорость её относительно центра Земли продолжала убывать, приближаясь к 2,1 км/сек.
7-8 января и позже, когда ракета находилась на расстояниях порядка 1 миллиона км и более, влияние Земли на ракету стало настолько слабым, что движение ракеты стало в основном определяться силой тяготения Солнца. Ракета стала самостоятельным телом Солнечной системы - искусственной планетой, движущейся вокруг Солнца по эллиптической орбите.
Наклон орбиты искусственной планеты к плоскости эклиптики составляет ок. 1 градуса, эксцентриситет 0,148, минимальное и максимальное расстояние от Солнца соответственно 146 млн. км и 197 млн. км. Период обращения искусственной планеты - примерно 450 суток. В начале сентября 1959 г., когда ракета будет в афелии, она приблизится к орбите Марса на расстояние порядка 15 млн. км, т. е. примерно в 4 раза ближе, чем Земля в периоды великих противостояний.
На космической ракете, кроме герметического отделяемого контейнера с научной и измерительной аппаратурой, были расположены два радиопередатчика, работавших на частотах 19,997 и 19,995 мгц, счётчик космических лучей, аппаратура для образования искусственной кометы и радиосистема, с помощью которой определялась траектория полёта ракеты и прогнозировалось её дальнейшее движение.
Контейнер был расположен в верхней части последней ступени ракеты под конусом, защищавшим его от аэродинамического нагрева. После прохождения плотных слоев атмосферы этот конус был сброшен. Внутри контейнера размещалась следующая аппаратура: 1) Радиопередатчик, работавший на частоте 183,6 мгц, и блок приёмников, служивший для радиоконтроля траектории движения. 2) Радиопередатчик, работавший на частоте 19,993 мгц. 3) Телеметрическая аппаратура для радиопередачи на Землю результатов научных измерений и данных о температуре и давлении в контейнере. 4) Аппаратура для изучения межпланетного газа и корпускулярного излучения Солнца. 5) Магнитометр для измерения магнитного поля. 6) Аппаратура для измерения количества и силы ударов микрометеоров. 7) Счётчик тяжелых ядер в космическом излучении. 8) Аппаратура для измерения интенсивности космического излучения и его вариаций, а также для регистрации фотонов в космической радиации. Источниками электропитания приборов были серебряно-цинковые и окисно-ртутные батареи.
компоновка АМС "Луна-1" с последней ступенью ракеты-носителя (кликабельно)
Контейнер имел сферическую форму и состоял из двух тонкостенных полуоболочек. На одной из них снаружи был расположен полый алюминиевый штырь датчика магнитометра, четыре антенны, раскрывающиеся после сбрасывания защитного конуса, две протонные ловушки и два пьезоэлектрических датчика для изучения метеорных частиц. На другой полуоболочке снаружи были расположены две протонные ловушки, а внутри укреплена приборная рама с аппаратурой. Контейнер был наполнен газом с давлением 1,3 атм. Принудительная циркуляция газа, обеспечиваемая вентилятором, позволила поддерживать в контейнере температуру ок. 20 градусов Цельсия.
[...] Данные радиолокационных траекторных измерений с помощью специальных счётно-решающих устройств преобразовывались в двоичный код, осреднялись, привязывались к астрономическому времени с точностью до нескольких миллисекунд и поступали по линиям связи в координационно-вычислительный центр, где автоматически вводились в электронные счётные машины, производящие совместную обработку результатов, измерений, расчёт начальных данных и прогнозирование движения ракеты. Впервые в истории техники была осуществлена радиосвязь на расстоянии порядка 500 000 км.
Научные исследования, выполненные с помощью космической ракеты, дали ряд результатов фундаментального значения. Был исследован ореол излучения вокруг Земли. По современным представлениям, этот ореол имеет две концентрические зоны повышенной интенсивности: внутреннюю и внешнюю. Ранее с помощью искусственных спутников Земли удалось исследовать прилегающую к Земле часть внутренней зоны, а также обнаружить в районе 55 градуса геомагнитной широты постоянное электронное излучение с энергией в несколько килоэлектронвольт (кэв). С помощью космической ракеты было установлено, что внешняя зона радиации состоит из электронов и что излучение, обнаруженное в районе 55 градуса геомагнитной широты, есть не что иное, как примыкающая к атмосфере часть этой зоны. Энергия частиц внешней зоны гораздо меньше, чем энергия частиц внутренней зоны, и находится в диапазоне от нескольких электронвольт до 100 кэв. Область максимальной интенсивности внешней зоны радиации, исследованная при полёте ракеты, находится вблизи плоскости геомагнитного экватора на расстоянии 4-5 земных радиусов от центра Земли. С дальнейшим ростом расстояния от центра Земли интенсивность радиации монотонно убывает, приближаясь к интенсивности первичного космического излучения, составляющей примерно 2 частицы на кв. см в сек., что касается тяжёлых ядер (тяжелее ядер железа) в первичном космическом излучении, то их поток оказался весьма малым.
Ореол радиации вокруг Земли
Результаты изучения космической радиации показывают, что для экипажей космических ракет будущего области повышенной интенсивности излучения могут представлять известную опасность. Однако при пересечении ореола радиации в полярных широтах и во время полёта в межпланетном пространстве при спокойном состоянии Солнца эта опасность значительно снижается.
С помощью космической ракеты был впервые непосредственно обнаружен ионизованный газ в межпланетном пространстве. На расстояниях 20-25 тыс. км от поверхности Земли измеренная концентрация его составила ок. 700 частиц в куб. см, а на расстояниях 100-150 тыс. км - ок. 300-400 частиц в куб. см.
Исследование магнитного поля с помощью космической ракеты показало, что замеренная напряжённость поля убывает с высотой быстрее расчётной, достигая минимума 400 γ (I γ = 10^-5 эрстеда) на расстоянии 20 800 км от центра Земли; затем она возрастает до 800 γ на расстоянии 22 000 км и далее медленно убывает. Наличие максимума напряжённости приводит к важному выводу о том, что даже при спокойном состоянии Солнца на расстоянии 21000-22000 км находится внеионосферная токовая система.
Изменение напряжённости магнитного поля Земли с расстоянием от центра Земли
Счётчики ударов микрометеоров на космической ракете могли регистрировать частицы с массой от 3 · 10^-10 г и выше. Результаты исследования показывают, что метеорная опасность при полётах в межпланетном пространстве невелика" - из Ежегодника БСЭ за 1959 год.
Интересный документальный фильм 1959 года о "Луне-1":
Или здесь - со звуком лучше:
Сюжет из 175-го выпуска "Космической среды":
"Луна-1" - советская межпланетная станция, предназначенная для изучения Луны и космического пространства. Одной из целей станции было достижение поверхности Луны. Однако попадания не произошло из-за ошибки в работе наземного радиопеленгатора. АМС "Луна-1" прошла на расстоянии 5000-6000 км от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту (т. е. стала искусственным спутником Солнца). Тем не менее носитель и вся бортовая аппаратура станции отработали корректно, на выполнении исследований ошибка никак не сказалась.
В результате полёта АМС "Луна-1" были сделаны новые научные открытия, в частности:
- открыт внешний радиационный пояс Земли;
- впервые осуществлены прямые измерения параметров солнечного ветра;
- установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.
Также был успешно проведён эксперимент по созданию искусственной кометы - 3 января в 3:56:20 мск на расстоянии 119500 км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия (1 кг); рассеиваясь, облако светилось оранжевым светом в течение нескольких минут и наблюдалось с Земли как звезда 6-й величины. Ну и кроме того, станции суждено было стать первым искусственным спутником Солнца.
Click to viewМиссия "Луны-1" позволила отработать технологию полёта к Луне для последующих космических аппаратов. И уже 14 сентября 1959 года АМС "Луна-2" впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Дождей вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик (район получил наименование Залив Лунника).
"2 января 1959 г. в СССР была запущена многоступенчатая космическая ракета, которая впервые в мире превысила вторую космическую скорость и, пройдя вблизи Луны, превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы.
Космическая ракета стартовала вертикально. Во время полёта программный механизм автоматически изменял направление тяги двигателя таким образом, что в конце участка разгона направление скорости имело с горизонтом заданный угол. Через определённое время после старта двигатель последней ступени был выключен и произошло отделение контейнера с научной аппаратурой.
АМС "Луна-1" с последней ступенью ракеты-носителя (макет)
Вес последней ступени ракеты после израсходования рабочего запаса топлива составлял 1472 кг, в т. ч. научная аппаратура и источники питания весили 361,3 кг.
На высоте 1500 км скорость ракеты относительно центра Земли несколько превышала 10 км/сек, на высоте 100 000 км она равнялась примерно 3,5 км/сек.
3 января в 3 часа 56 мин. 20 сек. московского времени ракета была на высоте 119 500 км и находилась в созвездии Девы, примерно в середине треугольника, образованного звёздами Арктуром, Спикой и α Весов. В этот момент специальным устройством ракеты была создана искусственная "комета" - облако паров натрия, светящихся в лучах Солнца. "Комету", имевшую шестую звёздную величину, можно было в течение нескольких минут наблюдать с ночной стороны Земли. Искусственная комета была сфотографирована на Горной станции Главной астрономической обсерватории АН СССР вблизи Кисловодска М. Н. Гневышевым.
4 января в 5 час. 57 мин. московского времени расстояние между Луной и ракетой достигло минимума ок. 5000 км, а затем стало возрастать. В период наибольшего сближения ракета находилась на небесной сфере выше Луны и несколько правее её, если смотреть с Северного полушария Земли. В этот момент ракета находилась на небесной сфере между звездами Спика и α Весов.
Время вспышки "кометы" и время сближения ракеты с Луной были выбраны с таким расчетом, чтобы эти явления могли быть наблюдаемы с территории СССР, Западной Европы, Азии, Африки и Австралии.
После прохождения около Луны космическая ракета продолжала удаляться от Земли, скорость её относительно центра Земли продолжала убывать, приближаясь к 2,1 км/сек.
7-8 января и позже, когда ракета находилась на расстояниях порядка 1 миллиона км и более, влияние Земли на ракету стало настолько слабым, что движение ракеты стало в основном определяться силой тяготения Солнца. Ракета стала самостоятельным телом Солнечной системы - искусственной планетой, движущейся вокруг Солнца по эллиптической орбите.
Наклон орбиты искусственной планеты к плоскости эклиптики составляет ок. 1 градуса, эксцентриситет 0,148, минимальное и максимальное расстояние от Солнца соответственно 146 млн. км и 197 млн. км. Период обращения искусственной планеты - примерно 450 суток. В начале сентября 1959 г., когда ракета будет в афелии, она приблизится к орбите Марса на расстояние порядка 15 млн. км, т. е. примерно в 4 раза ближе, чем Земля в периоды великих противостояний.
На космической ракете, кроме герметического отделяемого контейнера с научной и измерительной аппаратурой, были расположены два радиопередатчика, работавших на частотах 19,997 и 19,995 мгц, счётчик космических лучей, аппаратура для образования искусственной кометы и радиосистема, с помощью которой определялась траектория полёта ракеты и прогнозировалось её дальнейшее движение.
Контейнер был расположен в верхней части последней ступени ракеты под конусом, защищавшим его от аэродинамического нагрева. После прохождения плотных слоев атмосферы этот конус был сброшен. Внутри контейнера размещалась следующая аппаратура: 1) Радиопередатчик, работавший на частоте 183,6 мгц, и блок приёмников, служивший для радиоконтроля траектории движения. 2) Радиопередатчик, работавший на частоте 19,993 мгц. 3) Телеметрическая аппаратура для радиопередачи на Землю результатов научных измерений и данных о температуре и давлении в контейнере. 4) Аппаратура для изучения межпланетного газа и корпускулярного излучения Солнца. 5) Магнитометр для измерения магнитного поля. 6) Аппаратура для измерения количества и силы ударов микрометеоров. 7) Счётчик тяжелых ядер в космическом излучении. 8) Аппаратура для измерения интенсивности космического излучения и его вариаций, а также для регистрации фотонов в космической радиации. Источниками электропитания приборов были серебряно-цинковые и окисно-ртутные батареи.
компоновка АМС "Луна-1" с последней ступенью ракеты-носителя (кликабельно)
Контейнер имел сферическую форму и состоял из двух тонкостенных полуоболочек. На одной из них снаружи был расположен полый алюминиевый штырь датчика магнитометра, четыре антенны, раскрывающиеся после сбрасывания защитного конуса, две протонные ловушки и два пьезоэлектрических датчика для изучения метеорных частиц. На другой полуоболочке снаружи были расположены две протонные ловушки, а внутри укреплена приборная рама с аппаратурой. Контейнер был наполнен газом с давлением 1,3 атм. Принудительная циркуляция газа, обеспечиваемая вентилятором, позволила поддерживать в контейнере температуру ок. 20 градусов Цельсия.
[...] Данные радиолокационных траекторных измерений с помощью специальных счётно-решающих устройств преобразовывались в двоичный код, осреднялись, привязывались к астрономическому времени с точностью до нескольких миллисекунд и поступали по линиям связи в координационно-вычислительный центр, где автоматически вводились в электронные счётные машины, производящие совместную обработку результатов, измерений, расчёт начальных данных и прогнозирование движения ракеты. Впервые в истории техники была осуществлена радиосвязь на расстоянии порядка 500 000 км.
Научные исследования, выполненные с помощью космической ракеты, дали ряд результатов фундаментального значения. Был исследован ореол излучения вокруг Земли. По современным представлениям, этот ореол имеет две концентрические зоны повышенной интенсивности: внутреннюю и внешнюю. Ранее с помощью искусственных спутников Земли удалось исследовать прилегающую к Земле часть внутренней зоны, а также обнаружить в районе 55 градуса геомагнитной широты постоянное электронное излучение с энергией в несколько килоэлектронвольт (кэв). С помощью космической ракеты было установлено, что внешняя зона радиации состоит из электронов и что излучение, обнаруженное в районе 55 градуса геомагнитной широты, есть не что иное, как примыкающая к атмосфере часть этой зоны. Энергия частиц внешней зоны гораздо меньше, чем энергия частиц внутренней зоны, и находится в диапазоне от нескольких электронвольт до 100 кэв. Область максимальной интенсивности внешней зоны радиации, исследованная при полёте ракеты, находится вблизи плоскости геомагнитного экватора на расстоянии 4-5 земных радиусов от центра Земли. С дальнейшим ростом расстояния от центра Земли интенсивность радиации монотонно убывает, приближаясь к интенсивности первичного космического излучения, составляющей примерно 2 частицы на кв. см в сек., что касается тяжёлых ядер (тяжелее ядер железа) в первичном космическом излучении, то их поток оказался весьма малым.
Ореол радиации вокруг Земли
Результаты изучения космической радиации показывают, что для экипажей космических ракет будущего области повышенной интенсивности излучения могут представлять известную опасность. Однако при пересечении ореола радиации в полярных широтах и во время полёта в межпланетном пространстве при спокойном состоянии Солнца эта опасность значительно снижается.
С помощью космической ракеты был впервые непосредственно обнаружен ионизованный газ в межпланетном пространстве. На расстояниях 20-25 тыс. км от поверхности Земли измеренная концентрация его составила ок. 700 частиц в куб. см, а на расстояниях 100-150 тыс. км - ок. 300-400 частиц в куб. см.
Исследование магнитного поля с помощью космической ракеты показало, что замеренная напряжённость поля убывает с высотой быстрее расчётной, достигая минимума 400 γ (I γ = 10^-5 эрстеда) на расстоянии 20 800 км от центра Земли; затем она возрастает до 800 γ на расстоянии 22 000 км и далее медленно убывает. Наличие максимума напряжённости приводит к важному выводу о том, что даже при спокойном состоянии Солнца на расстоянии 21000-22000 км находится внеионосферная токовая система.
Изменение напряжённости магнитного поля Земли с расстоянием от центра Земли
Счётчики ударов микрометеоров на космической ракете могли регистрировать частицы с массой от 3 · 10^-10 г и выше. Результаты исследования показывают, что метеорная опасность при полётах в межпланетном пространстве невелика" - из Ежегодника БСЭ за 1959 год.
Интересный документальный фильм 1959 года о "Луне-1":
Или здесь - со звуком лучше:
Сюжет из 175-го выпуска "Космической среды":