Луноход‑1

В НПО им. С.А. Лавочкина, что в подмосковных Химках, в конце ушедшего тысячелетия торжественно отметили тридцатилетие первого советского лунного самоходного аппарата – «Луноход‑1». И только тогда впервые здесь рассказали, что советская программа из нескольких луноходов была лишь малой частью затеваемого обширного строительства лунной полувоенной базы Советского Союза. Хотя в те дни даже в документах с грифами «секретно» ее называли сугубо мирной.

Одним из немногих журналистов «Правды» и «Комсомолки», которым ЦК КПСС позволил писать на ракетно‑космическую тематику, был Владимир Губарев. Вот что он рассказывал:

«Ее экипаж должен был состоять из 12 человек. В Крыму, под Евпаторией, соорудили «лунодром» – полигон, имитировавший пересеченную местность Моря Дождей, на котором испытывали ходовые качества лунного трактора. Причем не только в автоматическом режиме. Никогда не забуду, как лихо управлял им, сидя верхом, космонавт Валерий Быковский. Отрабатывались поездки по Луне.

Из тех, кто готовился стать "лунными трактористами", удалось установить лишь несколько фамилий. Вот они, называемые впервые, овеянные несостоявшейся славой, – Алексей Леонов, Петр Колодин, Владимир Аксенов, Олег Макаров.

Рядом, едва ли не в прямой видимости с лунодромом, в крымскую землю был вкопан военный корабль, с которого сняли напалубные орудийные башни. Вместо них на поворотные механизмы поставили гигантские параболические антенны – так они могли, медленно вращаясь, следить за прохождением по небосводу советской и супостатской космической техники. Трюмы напичкали всевозможной электроникой, а в каютах вместо моряков поселились инженеры наземного комплекса управления. Там же во время командировок жил экипаж "Лунохода‑1".

Мало кто знает еще один любопытный факт из космической гонки. В то время как американцы, отыгрываясь за наш первый искусственный спутник и Гагарина, вышли на финишную прямую подготовки полета человека на Луну, в СССР уже был готов план лунной деревни. Было сделано четыре экземпляра "Лунохода‑1". И все они предназначались для работы в ней – можете представить себе масштабы?»

На том же юбилейном собрании выяснилось, что носитель класса «Протон» с первым «Луноходом‑1» стартовал 19 февраля 1969 года, но взорвался на пятьдесят второй секунде полета. Таким образом, Нил Армстронг стал первым на Луне. Это случилось в июле того же года. И только в ноябре состоялся успешный полет второго экземпляра советского «Лунохода‑1».

Он был доставлен на Луну космическим аппаратом «Луна‑17» и проработал на ее поверхности почти год – с 17 ноября 1970 года по 4 октября 1971 года.

«Если говорить точнее, то наш лунный робот, управляемый радиокомандами с Земли, "крутил колесами" по лунной пыли в Море Дождей 301 сутки 6 часов 37 минут, прекратив исследования ближайшего к нам небесного тела в силу выработки ресурсов изотопного источника теплоты, – рассказывал ведущий конструктор «Лунохода‑1» Ю. Дэльвин. – Представьте себе: на Луне аппарат был окружен космическим вакуумом, его «жалили» жесткие космические излучения, то есть радиация была такая же, как внутри атомного реактора, если не хуже. Да еще перепад температур: на освещенном Солнцем борту «трактора» плюс 150 по Цельсию, а на противоположном – минус 130! И при всем этом внутри герметичного корпуса для нормального функционирования научного оборудования за счет циркулирующего газа, подогреваемого все тем же изотопным источником, поддерживались «комнатная» температура, влажность и давление».

Масса первого лунохода составляла 756 килограммов, длина – 4,42 метра, ширина – 2,15 метра, высота – 1,92 метра. Корпус был сделан из магниевых сплавов. Невысокие, хрупкие с виду колеса несли на себе большой тяжелый контейнер с приборами. Но ведь на Луне все весит в шесть раз меньше, чем на Земле.

«Луноход‑1» и последовавший за ним «Луноход‑2» мало напоминали современные виды транспорта. Корпус, похожий на тележку, спицы в колесах… Зато каждое колесо вращалось собственным электродвигателем, каждое имело собственный тормоз. Так удалось добиться высокой маневренности аппаратов.

Электродвигатель использовали по той простой причине, что только для него на Луне есть «горючее». Его в неограниченных количествах поставляет Солнце. Солнечная батарея была укреплена на крышке приборного отсека. В систему энергопитания лунохода входили также химические буферные батареи.

Луноходы не только двигались вперед и назад, но и поворачивались, обходя глубокие кратеры и недоступные скалы. Как только угол наклона тележки превышал допустимый, аппараты автоматически останавливались.

«Глазами» луноходам служили телевизионные камеры. Все увиденное они передавали своему экипажу. И хотя командир, штурман и водитель лунохода находились на Земле, они отлично управляли им по радио. Конечно, это было нелегко. Ведь за время, которое радиосигнал шел к Луне и ответ автомата доходил до Земли, передвижная лаборатория успевала проехать несколько метров. Вести свою машину строго по намеченному маршруту экипажу помогали звезды, Солнце и Земля, хорошо различимые на вечно безоблачном лунном небе. Их экипаж видел тоже «глазами» лунохода.

Экспедиция лунохода не зря называлась научной. Более чем в 500 точках изучались физико‑механические свойства грунта, а в 25 точках был сделан его химический анализ. Луноход измерял магнитное поле различных участков лунной поверхности. Он был оснащен и астрофизическими приборами.

Луноход детально обследовал 80000 квадратных метров лунной поверхности. ТВ‑системы передали более 200 панорам и 20000 снимков поверхности. Пройденное расстояние – 10 километров 540 метров. Все вместе – это достижение даже по современным меркам.

На самоходной лаборатории был установлен специальный светоотражатель. По времени путешествия посланного с Земли лазерного луча до лунохода и обратно точно определяли расстояние, разделяющее нашу планету и ее естественный спутник.

Колесным транспортом пользовались на Луне и американские астронавты. Они уезжали на своих луноходах далеко от мест посадки лунных кабин. Машины не только сберегали силы первых лунопроходцев, но и существенно расширяли возможности научных исследований на поверхности Луны.

Луноходы стали первым инопланетным транспортом. Принципы их конструирования, большой опыт эксплуатации, несомненно, будут использованы впоследствии при изучении планет Солнечной системы.

Луноход был рассчитан на три месяца работы в экстремальных условиях открытого космоса. А функционировал раза в три дольше. Некоторые уфологи утверждают, что ему «помогли» представители внеземных цивилизаций, поддерживающих землян.

Говорили также, что в архивах лежат секретные панорамы Луны, зафиксировавшие некие искусственные строения, базы инопланетян и их средства передвижения – светящиеся плазменные шары разного диаметра…

«Про инопланетян – бред, – утверждает технический руководитель проекта Р. Мэнн. – Факт долговременной работы аппарата показывает тогдашний уровень надежности и технологического развития космической техники. Никаких секретных видеозаписей и фотоснимков с инопланетянами или с загадочными шарами‑плазмоидами луноходы не делали. Их в природе не существует».

Однако мелкие секреты были. Откуда‑то из кремлевских верхов поступил социальный заказ выписать по лунной пыли надпись «8 марта» и цифру «24», означающую верность решениям очередного, XXIV съезда КПСС.

Руководителю проекта «Луноход‑1» Георгию Бабакину за эту работу присвоили звание Героя Социалистического Труда, и он стал членом‑корреспондентом Академии наук. Весь коллектив участников проекта наградили орденами, все получили денежные премии.

После страшной аварии с ракетой‑носителем Н‑1 от проекта лунного поселения пришлось отказаться. В январе 1973 года в Море Ясности пять дней работал «Луноход‑2», прошедший по Селене 37 километров. Два остова «лунных тракторов» да затейливые следы их траков – все, что осталось от грандиозной затеи лунной базы Советского Союза.

Лунодром под Евпаторией сохранился до сегодняшнего дня. Сделав свое дело, «Луноход‑1» остался на Луне. Третий экземпляр занимает почетное место в музее НПО им. С.А. Лавочкина. Четвертый поначалу разместили в павильоне «Космос» на ВДНХ СССР, а затем, подменив макетом в натуральную величину, продали в один из космических музеев США.

Автоматические межпланетные станции «Вояджер»

В конце 1960‑х годов американское Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) решило провести эксперимент «Большой тур», идея которого состояла в следующем.

Обычно космический аппарат может достичь одной планеты. Но иногда, раз в несколько десятилетий, планеты Солнечной системы как бы выстраиваются друг за другом, и траекторию полета удается провести сразу мимо нескольких. Подобная ситуация должна была сложиться в конце 1970‑х – начале 1980‑х годов, и американцы задались целью осмотреть за один полет все планеты, начиная с Марса. Для этого они решили использовать так называемый гравитационный маневр, когда космический аппарат догоняет планету и та «подтягивает» его, ускоряя и поворачивая. Но на «Большой тур» не хватило средств, пришлось ограничиться планетами‑гигантами. Программа «Вояджер» за пять лет разработки и двенадцать лет оперативной работы потребовала девятьсот миллионов долларов.

В августе‑сентябре 1977 году стартовали две автоматические межпланетные станции «Вояджер» массой 798 килограммов каждая. Устроены они одинаково.

Наиболее заметная часть «Вояджеров» – чашка остронаправленной антенны диаметром 3,66 метра, с помощью которой обеспечивается связь с Землей. На тыльной стороне антенны находится герметичный отсек для служебных приборов, имеющий форму десятигранной призмы. В нем размещены радиосистемы, аппаратура управления с бортовой электронно‑вычислительной машиной, рулевые двигатели, преобразователи электропитания; на трех гранях отсека смонтированы радиаторы системы терморегулирования.

Электроэнергией станцию снабжают три радиоизотопных генератора, смонтированные на одной из трех штанг. Мощность генераторов в начале полета достигала 431 Вт.

Научные приборы находятся на двух других штангах. На одной из них установлено четыре магнитометра, на другой, на поворотной платформе, – две телекамеры с теле– и широкоугольным объективами, спектрометры ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, детекторы космического излучения, заряженных частиц и многое другое.

Станции когда‑нибудь выйдут за пределы Солнечной системы и могут быть обнаружены внеземными цивилизациями. Поэтому на аппаратах установили контейнер с записью обращения Курта Вальдхайма, в то время Генерального секретаря ООН, приветствий на 60 языках, звуков и шумов Земли общей продолжительностью 110 минут и 115 изображений.

«Вояджер‑1» стартовал 5 сентября 1977 года. С 10 декабря того же года по 8 сентября следующего он шел через пояс астероидов и 5 марта 1979 года сблизился с Юпитером, 12 ноября 1980 года – с Сатурном.

«Вояджер‑2» был запущен раньше – 20 августа 1974 года, но по другой, более «медленной» траектории. Юпитера он достиг 9 июля 1979 года, а 26 августа 1981 года «Вояджер‑2» вслед за своим предшественником пронесся на расстоянии 101 тысяча километров от Сатурна. Приборы станции позволили прояснить характер некоторых явлений, впервые обнаруженных «Вояджером‑1» и «Пионером‑11». Так, разрешение на снимках колец Сатурна удалось довести до 10 километров (вместо 70 километров при первой встрече), и выявились тончайшие структуры, из которых сотканы кольца. В день максимального сближения «Вояджер‑2» сфотографировал Узловатое и Эксцентричное кольцо «Ф». Снимки с разрешением в считанные километры выявили 4 компонента, составляющие кольцо. Можно было различить пряди, переплетенные в разных местах, а в других – вытягивающиеся параллельно. Через определенные промежутки в несколько тысяч километров обнаружены сгущения и узлы.

«Вояджер‑2» дал дополнительную информацию и о спутниках Сатурна. Станция прошла Титан, Рею и Тефию. В районе орбит Реи и Дионы он открыл плазменный тороид, раскаленный до самой высокой температуры, наблюдавшейся где‑либо в Солнечной системе. Плазма оказалась в триста раз горячее, чем солнечная корона, и в два раза горячее, чем окружение Юпитера.

Успешно встретившись с Сатурном, станции выполнили «программу‑минимум» проекта «Вояджер». Первый аппарат после пролета Сатурна «взвился» над плоскостью эклиптики, и ему больше не суждено было встретить на своем пути планет. Зато «Вояджер‑2» полем тяготения Сатурна был отклонен на траекторию, позволяющую достичь Урана и Нептуна. «Активисты» программы готовы были преодолеть все финансовые и технические проблемы ради осуществления идеи проекта «Большой Тур». Официально «бросок» к Урану был одобрен НАСА в январе 1981 года.

В декабре 1985 года возникли трудности с навигацией, заставившие заново вычислить массу надвигавшегося на станцию Урана, чтобы расчетная траектория стала вновь совпадать с реальной.

30 декабря станция обнаружила неизвестный ранее спутник Урана, находящийся между орбитой Миранды и внешней границей колец. До момента максимального сближения с Уралом было открыто 10 новых спутников. Их диаметры составляли 40‑80 километров, за исключением первого, 160‑километрового спутника.

14 января 1986 года, когда «Вояджер» находился на расстоянии 12,9 миллионов километров от цели, в течение четырех часов была сделана серия снимков диска Урана, на которых впервые в истории исследований планеты были замечены детали атмосферы – серповидное облако блестело вблизи лимба планеты.

17 января камера с длиннофокусным объективом с расстояния 9,1 миллионов километров показала гигантскую планету, которая выглядела зелено‑голубым шаром.

Пройдя Уран, станция благополучно «вырулила» на траекторию полета к Нептуну, и теперь мало кто сомневался в предстоящем успехе. Оценивая состояние станции, специалисты вносили коррективы в детали предстоящего рандеву. В первый числах декабря 1986 года НАСА объявило, что трасса «Вояджер» будет проложена дальше, чем предполагалось, от Нептуна и соответственно от его спутника Тритона. Опасность радиационных поясов, осколков неизвестных размеров, составляющих кольца, магнитных полей и другие подобные неприятности заставили отодвинуть предполагаемую точку пролета Нептуна на расстояние 29200 километров, а Тритона – на 40000 километров. С этой целью на 13 марта 1987 года была назначена коррекция траектории.

В течение 1987 года на «Вояджере» в очередной раз было заменено программное обеспечение бортовых компьютеров с расчетом на еще более пониженную освещенность и продленное время экспозиции при фотографировании. Специальные меры были приняты для повышения стабильности поворотной платформы с научными приборами. Решено было еще замедлить движение платформы для предотвращения смазывания изображений. Как и перед встречей с Ураном, опробование нового режима работы прошло на «Вояджере‑1».

Диаметр главных антенн станции дальней космической связи НАСА был увеличен с 64 до 70 метров. В свою очередь, в единый комплекс со станциями слежения НАСА были объединены антенны Национального научного фонда США, австралийские и японские радиотелескопы.

С января 1989 год, находясь на расстоянии 310 миллионов километров от цели, «Вояджер‑2» начал съемку Нептуна. В отличие от безликого диска Урана на снимках Нептуна с разрешением всего около шести тысяч километров уже были различимы облачные образования. 3 апреля 1989 года камеры станции выявили структуру в атмосфере Нептуна такой же формы и относительных размеров, как и Большое Красное Пятно Юпитера. Проведя повторный анализ снимков, ученые убедились, что признаки этого атмосферного явления присутствуют на фотографиях как минимум с 23 января 1989 года. Впоследствии оно получило наименование Большого Темного Пятна.

5 июня, одновременно с началом калибровки аппаратуры, «Вояджер» приступил к специальному сеансу съемки, в ходе которого изображение диска планеты передавалось через каждую пятую часть оборота вокруг ее оси. В середине июня на Землю были переданы фотографии, на которых был выявлен первый неизвестный спутник Нептуна, получивший временное наименование в 1989 году. В начале августа было объявлено уже об открытии четырех новых спутников. Все они были зафиксированы на фотографии, сделанной 30 июля. Новые спутники представляли собой темные бесформенные глыбы размером от 50 до 400 километров. Затем было открыто еще два спутника диаметром 50 и 90 километров. 6 августа начались исследования теплового баланса Нептуна и съемка диска планеты с высоким разрешением.

Следующие открытия были связаны с кольцами Нептуна. Снимки станции, полученные более чем за неделю до максимального сближения с планетой, первоначально подтвердили существование незамкнутых дуг вокруг Нептуна. Однако чем ближе станция оказывалась к цели, тем полнее вырисовывались на снимках нити дуг, в итоге превратившиеся в кольца разной плотности на разных участках. Всего было выявлено четыре кольца Нептуна.

Ночью 24 августа, огибая северный полюс Нептуна, «Вояджер‑2» прошел на минимальном расстоянии от планеты – 4895 километров от верхней границы облачного слоя. Всего двумя часами ранее станция сделала лучшие фотографии атмосферы Нептуна.

Через 4 часа 15 минут после встречи с Нептуном «Вояджер‑2» под действием поля тяготения планеты оказался на расстоянии 38600 километров от Тритона – наибольшего спутника Нептуна. Перед глазами землян возник неведомый мир хребтов и разломов, заполненных льдообразной вязкой лавой, котловин и озер жидкой грязи. Диаметр спутника оказался 2730 километров. 9 октября было объявлено об открытии на Тритоне действующего гейзера. На изображении, полученном 24 августа с расстояния 99920 километров, был выявлен выброс темного вещества, взметнувшегося на высоту восемь километров. Вещество, по предположению ученых, представляло собой азот с примесями органических молекул, придающих ему темную окраску.

Данные «Вояджера» позволили уточнить диаметр другого известного спутника Нептуна – Нереиды. Ее диаметр составил 340 километров.

В ходе встречи с Нептуном «Вояджер‑2» работал почти на пределе своих возможностей. Всего было выполнено около 80 различных маневров, в том числе 9 плавных разворотов платформы с научными приборами. Продолжительность экспозиции при съемках достигала десяти минут, при этом всякий раз удавалось избежать смазывания изображения.

После пролета семейства Нептуна станция «нырнула» под плоскость эклиптики и под углом пятьдесят градусов стала удаляться из Солнечной системы в направлении звезды Росс 248, которой он, видимо, достигнет в 42000 году. Планетная часть миссии «Вояджеров» закончилась, и их системы получения изображений после заключительной серии фотографировании были выключены. Тем не менее ресурсы электросистем обеих «Вояджеров» позволят в течение довольно длительного времени передавать научную информацию о состоянии теперь уже межзведной среды.

За это время на Земле принято более ста тысяч изображений и другой информации обо всех планетах‑гигантах и их окружении.

Научная информация, полученная «Вояджерами», была доступна не только ученым всего мира, но и всей международной общественности. Снимки планет, сделанные станциями, обошли обложки массовых журналов, познакомив человечество с самыми отдаленными уголками Солнечной системы.

Космический корабль многоразового использования «Шаттл»

Пока космические запуски были редкими, вопрос о стоимости ракет‑носителей особого внимания к себе не привлекал. Но по мере освоения космоса он стал приобретать все большее значение. Стоимость ракеты‑носителя в общей стоимости запуска космического аппарата бывает разная. Если носитель серийный, а космический аппарат, который он запускает, уникальный, стоимость носителя – около 10 процентов от общей стоимости запуска. Если космический аппарат серийный, а носитель уникальный – до 40 процентов и более. Высокая стоимость космической транспортировки объясняется тем, что ракета‑носитель применяется один‑единственный раз. Спутники и космические станции работают на орбите или в межпланетном пространстве, принося определенный научный или хозяйственный результат, а ступени ракеты, имеющие сложную конструкцию и дорогое оборудование, сгорают в плотных слоях атмосферы. Естественно, возник вопрос о снижении стоимости космических запусков за счет повторного запуска ракет‑носителей.

Существует много проектов таких систем. Один из них – космический самолет. Это крылатая машина, которая, подобно воздушному лайнеру, взлетала бы с космодрома и, доставив полезный груз на орбиту (спутник или космический корабль), возвращалась бы на Землю. Но создать такой самолет пока невозможно, главным образом из‑за необходимого соотношения масс полезного груза и полной массы машины. Экономически невыгодными или трудноосуществимыми оказывались и многие другие схемы летательных аппаратов многоразового использования.

Тем не менее в США все‑таки взяли курс на создание космического корабля многоразового использования. Многие специалисты были против столь дорогостоящего проекта. Но его поддержал Пентагон.

Разработка системы «Спейс Шаттл» («космический челнок») началась в США в 1972 году. В ее основу была положена концепция космического летательного аппарата многоразового использования, предназначенного для вывода на околоземные орбиты искусственных спутников и других объектов. Космический летательный аппарат «Шаттл» представляет собой связку из пилотируемой орбитальной ступени, двух твердотопливных ракетных ускорителей и большого топливного бака, расположенного между этими ускорителями.

Стартует «Шаттл» вертикально с помощью двух твердотопливных ускорителей (диаметр каждого 3,7 метра), а также жидкостных ракетных двигателей орбитальной ступени, которые питаются топливом (жидкий водород и жидкий кислород) от большого топливного бака. Твердотопливные ускорители работают только на начальном участке траектории. Время их работы чуть больше двух минут. На высоте 70‑90 километров ускорители отделяются, спускаются на парашютах на воду, в океан, и буксируются к берегу, с тем чтобы после восстановительного ремонта и зарядки топливом использовать их вновь. При выходе на орбиту топливный бак (диаметром 8,5 метра и длиной 47 метров) сбрасывается и сгорает в плотных слоях атмосферы.

Самый сложный элемент комплекса – орбитальная ступень. Она напоминает ракетный самолет с треугольным крылом. Помимо двигателей, в ней размещены кабина экипажа и грузовой отсек. Орбитальная ступень осуществляет сход с орбиты как обычный космический аппарат и производит посадку без тяги, только за счет подъемной силы стреловидного крыла малого удлинения. Крыло позволяет орбитальной ступени совершать некоторый маневр как по дальности, так и по курсу и в конечной счете производить посадку на специальную бетонную полосу. Посадочная скорость ступени при этом намного выше, чем у любого истребителя, – около 350 километров в час. Корпус орбитальной ступени должен выдерживать температуру 1600 градусов Цельсия. Теплозащитное покрытие состоит из 30922 силикатных плиток, приклеенных к фюзеляжу и плотно подогнанных друг к другу.

Космический летательный аппарат «Шаттл» – своего рода компромисс и в техническом, и в экономическом отношении. Максимальный полезный груз, доставляемый «Шаттлом» на орбиту, – от 14,5 до 29,5 тонны, а его стартовая масса – 2000 тонн, то есть полезная нагрузка составляет всего 0,8‑1,5 процента от полной массы заправленного корабля. В то же время этот показатель для обычной ракеты при том же полезном грузе составляет 2‑4 процента. Если же взять в качестве показателя отношение полезного груза к весу конструкции, без учета топлива, то преимущество в пользу обычной ракеты еще более возрастет. Такова плата за возможность хотя бы частично использовать повторно конструкции космического аппарата.

Один из создателей космических кораблей и станций, летчик‑космонавт СССР, профессор К.П. Феоктистов, так оценивает экономическую эффективность «Шаттлов»: «Что и говорить, создать экономичную транспортную систему непросто. Некоторых специалистов в идее «Шаттла» смущает еще и следующее. Согласно экономическим расчетам он оправдывает себя примерно при 40 полетах в год на один образец. Получается, что в год только один "самолет", чтобы оправдать свою постройку, должен выводить на орбиту порядка тысячи тонн разных грузов. С другой стороны, имеет место тенденция к снижению веса космических аппаратов, увеличению продолжительности их активной жизни на орбите и вообще к снижению количества запускаемых аппаратов за счет решения каждым из них комплекса задач».

С точки зрения эффективности создание транспортного корабля многоразового использования такой большой грузоподъемности дело преждевременное. Снабжать орбитальные станции гораздо выгоднее с помощью автоматических транспортных кораблей типа «Прогресс» Сегодня стоимость одного килограмма груза, выводимого в космос «Шаттлом» составляет 25000 долларов, а «Протоном» – 5000 долларов.

Без прямой поддержки Пентагона проект вряд ли удалось бы довести до стадии полетных экспериментов. В самом начале проекта при штабе ВВС США был учрежден комитет по использованию корабля «Шаттл». Было принято решение о строительстве стартовой площадки для челночного корабля на базе ВВС Ванденберг в Калифорнии, с которой осуществляются запуски космических аппаратов военного назначения. Военные заказчики планировали использовать «Шаттл» для выполнения широкой программы размещения в космосе разведывательных спутников, систем радиолокационного обнаружения и наведения на цель боевых ракет, для пилотируемых разведывательных полетов, создания космических командных постов, орбитальных платформ с лазерным оружием, для «инспекции» на орбите чужих космических объектов и доставки их на Землю. Корабль «Шаттл» также рассматривался как одно из ключевых звеньев общей программы создания космического лазерного оружия.

Так, уже в первом полете экипаж корабля «Колумбия» выполнял задание военного характера, связанное с проверкой надежности прицельного устройства для лазерного оружия. Размещенный на орбите лазер должен точно наводиться на ракеты, удаленные от него на сотни и тысячи километров.

С начала 1980‑х годов ВВС США готовили ряд несекретных экспериментов на полярной орбите с целью разработки перспективной аппаратуры для слежения за объектами, движущимися в воздушном и безвоздушном пространстве.

Катастрофа «Челленджера» 28 января 1986 года внесла коррективы в дальнейшее развитие космических программ США. «Челленджер» ушел в свой последний полет, парализовав всю американскую космическую программу. Пока «Шаттлы» стояли на приколе, сотрудничество НАСА с министерством обороны оказалось под вопросом. ВВС фактически распустили свою группу астронавтов. Переменился и состав военно‑научной миссии, получившей наименование СТС‑39 и перенесенной на мыс Канаверал.

Сроки следующего полета неоднократно отодвигались. Программа возобновилась только в 1990 году. С той поры «Шаттлы» регулярно совершали космические полеты. Они участвовали в ремонте телескопа «Хаббл», полетах на станцию «Мир», строительстве МКС.

Ко времени возобновления полетов «Шаттлов» в СССР уже был готов корабль многоразового использования, во многом превзошедший американский. 15 ноября 1988 года новая ракета‑носитель «Энергия» вывела на околоземную орбиту многоразовый корабль «Буран». Он, совершив два витка вокруг Земли, ведомый чудо‑автоматами, красиво приземлился на бетонную посадочную полосу Байконура, будто рейсовый лайнер «Аэрофлота».

Ракета‑носитель «Энергия» – базовая ракета целой системы ракет‑носителей, образуемых сочетанием разного количества унифицированных модульных ступеней и способных выводить в космос аппараты массой от 10 до сотен тонн! Ее основу, стержень, составляет вторая ступень. Ее высота – 60 метров, диаметр – около 8 метров. На ней установлено четыре жидкостных ракетных двигателя, работающих на водороде (горючее) и кислороде (окислитель). Тяга каждого такого двигателя у поверхности Земли – 1480 кН. Вокруг второй ступени у ее основания пристыкованы попарно четыре блока, образующие первую ступень ракеты‑носителя. На каждом блоке установлен самый мощный в мире четырехкамерный двигатель РД‑170 тягой в 7400 кН у Земли.

«Пакет» блоков первой и второй ступеней и образует мощную, тяжелую ракету‑носитель, имеющую стартовую массу до 2400 тонн, несущую полезную нагрузку 100 тонн. Общая тяга ее двигателей в начале полета достигает 36000 кН.

«Буран» имеет большое внешнее сходство с американским «Шаттлом». Корабль построен по схеме самолета типа «бесхвостка» с треугольным крылом переменной стреловидности, имеет аэродинамические органы управления, работающие при посадке после возвращения в плотные слои атмосферы – руль направления и элевоны. Он был способен совершать управляемый спуск в атмосфере с боковым маневром до 2000 километров.

Длина «Бурана» – 36,4 метра, размах крыла – около 24 метра, высота корабля на шасси – более 16 метров. Стартовая масса корабля – более 100 тонн, из которых 14 тонн приходится на топливо. В носовой отсек вставлена герметичная цельносварная кабина для экипажа и большей части аппаратуры для обеспечения полета в составе ракетно‑космического комплекса, автономного полета на орбите, спуска и посадки. Объем кабины – более 70 кубических метров.

При возвращении в плотные слои атмосферы наиболее теплонапряженные участки поверхности корабля раскаляются до 1600 градусов, тепло же, доходящее непосредственно до металлической конструкции корабля, не должно превышать 150 градусов. Поэтому «Буран» отличала мощная тепловая защита, обеспечивающая нормальные температурные условия для конструкции корабля при прохождении плотных слоев атмосферы во время посадки.

Теплозащитное покрытие из более 38 тысяч плиток изготовлено из специальных материалов: кварцевое волокно, высокотемпературные органические волокна, частично материал на основе углерода. Керамическая броня обладает способностью аккумулировать тепло, не пропуская его к корпусу корабля. Общая масса этой брони составила около 9 тонн.

Длина грузового отсека «Бурана» – около 18 метров. В его обширном грузовом отсеке мог разместиться полезный груз массой до 30 тонн. Туда можно было поместить крупногабаритные космические аппараты – большие спутники, блоки орбитальных станций. Посадочная масса корабля – 82 тонны.

«Буран» оснастили всеми необходимыми системами и оборудованием как для автоматического, так и для пилотируемого полета. Это и средства навигации и управления, и радиотехнические и телевизионные системы, и автоматические устройства регулирования теплового режима, и система жизнеобеспечения экипажа, и многое‑многое другое.

Основная двигательная установка, две группы двигателей для маневрирования расположены в конце хвостового отсека и в передней части корпуса.

«Буран» явился ответом американской военной космической программе. Потому после потепления отношений с США судьба корабля была предрешена.

Орбитальная станция «Мир»

Еще в начале XX века К.Э. Циолковский, мечтая об устройстве «эфирных поселений», наметил пути создания орбитальных станций.

Что же это такое? Как видно из названия, это тяжелый искусственный спутник, длительное время совершающий полет по околоземной, окололунной или околопланетной орбите. От обычных спутников орбитальную станцию отличают, прежде всего, ее размеры, оснащенность и универсальность: на ней можно проводить большой комплекс разнообразных исследований.

Как правило, она не имеет даже своей двигательной установки, поскольку коррекцию ее орбиты производят с помощью двигателей транспортного корабля. Зато на ней гораздо больше научного оборудования, она просторнее и уютнее, чем корабль. Космонавты прилетают сюда надолго – на несколько недель или даже месяцев. На это время станция становится их космическим домом, и для того чтобы сохранять в течение всего полета хорошую работоспособность, они должны чувствовать себя в ней комфортно и спокойно. В отличие от пилотируемых кораблей орбитальные станции не возвращаются на Землю.

Первой в истории орбитальной космической станцией стал советский «Салют», выведенный на орбиту 19 апреля 1971 года. 30 июня того же года к станции пристыковался корабль «Союз‑11» с космонавтами Добровольским, Волковым и Пацаевым. Первая (и единственная) вахта продолжалась 24 дня. Затем некоторое время «Салют» находился в автоматическом беспилотном режиме, пока 11 ноября станция не закончила свое существование, сгорев в плотных слоях атмосферы.

За первым «Салютом» последовал второй, затем третий и так далее. В течение десяти лет в космосе отработало целое семейство орбитальных станций. Десятки экипажей провели на них множество научных экспериментов. Все «Салюты» представляли собой космические многоцелевые исследовательские лаборатории для продолжительных исследований со сменным экипажем. В отсутствие космонавтов все системы станции управлялись с Земли. Для этого использовались малогабаритные ЭВМ, в память которых были заложены стандартные программы управления операциями полета.

Самым крупным стал «Салют‑6». Общая длина станции составляла 20 метров, а объем – 100 кубических метров. Масса «Салюта» без транспортного корабля – 18,9 тонны. На станции помещалось много разнообразной аппаратуры, в том числе крупногабаритные телескоп «Орион» и гамма‑телескоп «Анна‑111».

Вслед за СССР свою орбитальную станцию запустили в космос США. 14 мая 1973 года на орбиту была выведена их станция «Скайлэб» («Небесная лаборатория»). Основой для нее послужила третья ступень ракеты «Сатурн‑5», которая использовалась в прежних лунных экспедициях для разгона корабля «Аполлон» до второй космической скорости. Большой водородный бак был переоборудован в бытовые помещения и лабораторию, а меньший по размерам кислородный бак превращен в контейнер для сбора отходов.

«Скайлэб» включала в себя собственно блок станции, шлюзовую камеру, причальную конструкцию с двумя стыковочными узлами, две солнечные батареи и отдельный комплект астрономических приборов (в его состав входило восемь различных аппаратов и цифровая вычислительная машина). Общая длина станции достигала 25 метров, масса – 83 тонны, внутренний свободный объем – 360 кубических метров. Для ее выведения на орбиту использовалась мощная ракета‑носитель «Сатурн‑5», способная поднимать на околоземную орбиту до 130 тонн полезного груза. Собственных двигателей для коррекции орбиты «Скайлэб» не имела. Ее осуществляли с помощью двигателей космического корабля «Аполлон». Ориентация станции изменялась с помощью трех силовых гироскопов и микродвигателей, работавших на сжатом газе. За время функционирования «Скайлэб» на ней побывали три экипажа.

По сравнению с «Салютом» «Скайлэб» был значительно вместительнее. Длина шлюзовой камеры составляла 5,2 метра, а ее диаметр – 3,2 метра. Здесь в баллонах высокого давления хранились бортовые запасы газов (кислорода и азота). Блок станции имел длину 14,6 метров при диаметре 6,6 метров.

Российская орбитальная станция «Мир» была выведена на орбиту 20 февраля 1986 года. Разрабатывал и изготавливал базовый блок и модуль станции Государственный космический научно‑производственный центр имени М.В. Хруничева, а техническое задание готовила ракетно‑космическая корпорация «Энергия».

Общая масса станции «Мир» – 140 тонн. Длина станции – 33 метра. Станция состояла из нескольких относительно самостоятельных блоков – модулей. По модульному принципу построены также отдельные ее части и бортовые системы. За годы эксплуатации в состав комплекса дополнительно базовому блоку были введены пять крупных модулей и специальный стыковочный отсек.

Базовый блок по размерам и внешнему виду подобен российским орбитальным станциям серии «Салют». Его основу составляет герметичный рабочий отсек. Здесь расположены центральный пост управления и средства связи. Позаботились конструкторы и о комфортных условиях для экипажа: на станции были две индивидуальные каюты и общая кают‑компания с рабочим столом, устройствами для подогрева воды и пищи, беговая дорожка и велоэргометр. На наружной поверхности рабочего отсека размещались две поворотные панели солнечных батарей и неподвижная третья, смонтированная космонавтами в ходе полета.

Перед рабочим отсеком – герметичный переходный отсек, который мог служить шлюзом для выхода в открытый космос. Там пять стыковочных портов для соединения с транспортными кораблями и научными модулями. За рабочим отсеком располагался негерметичный агрегатный отсек с герметичной переходной камерой со стыковочным узлом, к которому впоследствии был подсоединен модуль «Квант». Снаружи агрегатного отсека на поворотной штанге установили остронаправленную антенну, обеспечивающую связь через спутник‑ретранслятор, который находился на геостационарной орбите. Подобная орбита означает, что спутник висит над одной точкой земной поверхности.

В апреле 1987 года к базовому блоку был пристыкован модуль «Квант». Он представляет собой единый герметический отсек с двумя люками, один из которых служил рабочим портом для приема транспортных кораблей «Прогресс‑М». Вокруг него располагался комплекс астрофизических приборов, предназначенных преимущественно для исследования недоступных наблюдениям с Земли рентгеновских звезд. На наружной поверхности космонавтами были смонтированы два узла крепления поворотных многоразовых солнечных батареи. Элементы конструкции международной станции – две крупногабаритные фермы «Рапана» и «Софора». На «Мире» они проходили многолетние испытания на прочность и долговечность в условиях космоса. На конце «Софоры» размещалась выносная двигательная установка крена.

«Квант‑2» был пристыкован в декабре 1989 года. Другое название блока – модуль дооснащения, поскольку в нем было расположено оборудование, необходимое для работы систем жизнеобеспечения станции и создания дополнительного комфорта для ее обитателей. В частности, шлюзовой отсек использовался как хранилище скафандров и в качестве ангара для автономного средства перемещения космонавта.

В модуле «Кристалл» (был пристыкован в 1990 году) размещалось преимущественно научное и технологическое оборудование для исследования технологии получения новых материалов в условиях невесомости. К нему через переходной узел присоединялся стыковочный отсек.

Аппаратура модуля «Спектр» (1995) позволяла вести постоянные наблюдения за состоянием атмосферы, океана и земной поверхности, а также проводить медико‑биологические исследования и т д. «Спектр» был оснащен четырьмя поворотными солнечными батареями, дающими электроэнергию для питания научной аппаратуры.

Стыковочный отсек (1995) – это сравнительно небольшой модуль, созданный специально для американского космического корабля «Атлантис». Он был доставлен на «Мир» американским многоразовым пилотируемым транспортным космическим кораблем «Спейс Шаттл».

В блоке «Природа» (1996) располагались высокоточные приборы для наблюдения за земной поверхностью. В состав модуля входило также около тонны американского оборудования для изучения поведения человека во время длительного космического полета.

25 июня 1997 года во время эксперимента по стыковке со станцией «Мир» с помощью дистанционного управления беспилотный грузовой корабль «Прогресс М‑34» своими семью тоннами повредил солнечную батарею модуля «Спектр» и пробил его корпус. Воздух из станции стал вытекать. При таких авариях предусмотрено досрочное возвращение экипажа станции на Землю. Однако мужество и грамотные согласованные действия космонавтов Василия Циблиева, Александра Лазуткина и астронавта Майкла Фоула спасли для работы станцию «Мир». Автор книги «Стрекоза» Брайан Берроу воспроизводит обстановку на станции во время этой аварии. Вот отрывок из этой книги, частично опубликованной в журнале «ГЕО» (июль 1999 года):

«…Фоул выбирается из отсека "Союза", чтобы направиться к базовому блоку и выяснить, в чем дело. Вдруг появляется Лазуткин и начинает возиться с люком "Союза". Фоул понимает, что начинается эвакуация. "Что я должен делать, Саша?" – спрашивает он. Лазуткин не обращает внимания на вопрос – или не слышит его; в оглушительном вое сирены трудно расслышать даже собственный голос. Обхватив, как борец на арене, толстую вентиляционную трубу, Лазуткин разрывает ее пополам. Он размыкает одно за другим соединения проводов, чтобы освободить «Союз» для старта. Не произнося ни слова, один за другим выдергивает штекеры. Фоул молча смотрит на все это. Через минуту все соединения разомкнуты – кроме трубы, которая отводит конденсированную воду из «Союза» в центральную цистерну. Лазуткин показывает Фоулу, как отвинчивается эта труба. Фоул пробирается в «Союз» и начинает изо всех сил торопливо орудовать ключом.

Только убедившись, что Фоул все делает правильно, Лазуткин возвращается в "Спектр". Фоул по‑прежнему считает, что утечка произошла в базовом блоке или в "Кванте". Но Лазуткину гадать ни к чему – он наблюдал, как все случилось, через иллюминатор и потому знает, где искать пробоину. Он ныряет головой вперед в люк «Спектра» и сразу же слышит свистящий звук – это воздух вытекает в космическое пространство. Невольно Лазуткина пронзает мысль: неужели все, конец?…

Чтобы спасти "Мир", нужно как‑то закрыть люк модуля "Спектр". Все люки устроены одинаково: сквозь каждый проходит толстая вентиляционная труба, а также кабель из восемнадцати белых и серых проводов. Чтобы разрезать их, нужен нож. Лазуткин возвращается в основной модуль, где, как он помнит, были большие ножницы, – к Циблиеву, который как раз выходит на сеанс связи с Землей. И тут Лазуткин с ужасом видит, что ножниц нет. Находится только небольшой нож для зачистки проводов ("которым впору не кабель резать, а сливочное масло", – вспомнит он впоследствии), Фоул, справившись наконец с трубой, выходит из «Союза» и видит, что Лазуткин работает с люком "Спектра". "Я был абсолютно уверен, что он перепутал люк, – рассказывал потом Фоул. – И решил, что пока не буду вмешиваться. Но все время думал: не следует ли остановить его?". Однако лихорадочность, с которой работал Лазуткин, подействовала на Фоула. Он схватил свободные концы отрезанного кабеля и стал связывать их резиновым жгутом, который нашел в базовом блоке. "Зачем мы отсоединяем „Спектр“? – прокричал он Лазуткину в самое ухо, чтобы тот услышал его сквозь вой сирены. – Чтобы перекрыть утечку, нужно начать с „Кванта“!" "Майкл! Я сам видел – пробоина в „Спектре“". Лишь теперь Фоул понимает, почему Лазуткин так торопится: он хочет изолировать разгерметизированный "Спектр", чтобы успеть спасти станцию. Всего за три минуты ему удается разъединить пятнадцать из восемнадцати проводов. У трех оставшихся нет никаких разъемов. Лазуткин пускает в ход нож и обрезает кабели датчиков. Остался последний. Лазуткин принимается изо всех сил кромсать ножом провод – в стороны летят искры, а его бьет током: кабель оказался под напряжением.

Фоул видит ужас на лице у Лазуткина. "Давай, Саша! Режь!" Лазуткин, кажется, не реагирует. "Режь быстрее!" Но электрический кабель Лазуткин резать не хочет…

…В каком‑то темном углу Лазуткин нащупывает соединительную часть электрокабеля – и, ориентируясь по ней, добирается до модуля "Спектр". Там он, наконец, находит разъем. Одним яростным рывком Лазуткин отсоединяет кабель.

Вместе с Фоулом они бросаются к внутреннему клапану "Спектра". Лазуткин хватается за него и хочет закрыть. Клапан не поддается. Причина ясна обоим: искусственная атмосфера станции, будто струя воды, с огромным напором вытекает сквозь люк и дальше, через пробоину, в космическое пространство… Конечно, Лазуткин мог бы перейти в «Спектр» и задраить клапан оттуда – но тогда он там навсегда останется и погибнет от удушья. Лазуткин не хочет героической смерти. Снова и снова вместе с Фоулом они пытаются закрыть люк «Спектра» со стороны станции. Но упрямый люк никак не поддается, не сдвигается ни на сантиметр…

…Клапан по‑прежнему не поддается. У него гладкая поверхность и ни одной рукоятки. Если закрывать его, схватившись за край, можно потерять пальцы. "Крышку! – кричит Лазуткин. – Нужна крышка!" Фоул сразу понимает, что, раз внутренний клапан модуля не поддается, придется закрывать люк со стороны базового блока. Все модули снабжены двумя круглыми, похожими на крышку от мусорного бака заслонками – тяжелой и легкой. Поначалу Лазуткин хватается за тяжелую крышку, но она крепится множеством бандажей, и он понимает: времени все их перерезать уже нет. Он бросается к легкой крышке, держащейся лишь на двух бандажах, и перерезает их. Вместе с Фоулом они начинают прилаживать крышку к отверстию люка. Ее нужно закрепить скобами. И тут им везет – как только удается закрыть отверстие, перепад давления помогает им: воздушная струя намертво прижимает крышку к люку. Они спасены…»

Так жизнь еще раз подтвердила надежность российской станции, возможность восстановить его функции при разгерметизации одного из модулей.

На станции «Мир» космонавты жили подолгу. Здесь они проводили научные эксперименты и наблюдения в реальных условиях космического пространства, испытывали технические устройства.

На станции «Мир» было установлено множество мировых рекордов. Самые продолжительные полеты совершили Юрий Романенко (1987–326 суток), Владимир Титов и Муса Манаров (1988–366 суток), Валерий Поляков (1995–437 суток). Самое большое суммарное время на станции у Валерия Полякова (2 полета – 678 суток), Сергея Авдеева (3 полета – 747 суток). Рекорды среди женщин – у Елены Кондаковой (1995–169 суток), Шеннон Люсид (1996–188 суток).

На «Мире» побывали 104 человека. 5 раз совершал полеты сюда Анатолий Соловьев, 4 раза – Александр Викторенко, 3 раза – Сергей Авдеев, Виктор Афанасьев, Александр Калери и астронавт США Чарлз Прекорт.

На «Мире» работали 62 иностранца из 11 стран и Европейского космического агентства. Больше других из США – 44 и из Франции – 5.

На «Мире» осуществлено 78 выходов в открытый космос. Больше других выходил за пределы станции Анатолий Соловьев – 16 раз. Общее время, проведенное им в открытом космосе, составило 78 часов!

На станции проведено множество научных экспериментов. «Разговоры о том, что в последние годы на «Мире» не занимались наукой – обман, – говорит генеральный конструктор космической корпорации «Энергия» им. Королёва Юрий Семенов. – Поставлены блестящие эксперименты. "Плазменный кристалл" под руководством академика Фортова тянет на Нобелевскую премию. А также «Пелена» – обеспечение второго контура жизнеобеспечения. «Рефлектор» – новое качество телекоммуникаций. Выведение модуля в точку либрации для предотвращения магнитных бурь. Новый принцип холодильной установки в невесомости…»

«Мир» – уникальная орбитальная станция. Многие из космонавтов просто влюбились в нее. Говорит летчик‑космонавт Анатолий Соловьев: «Пять раз летал в космос – и все пять раз на "Мир". Прибыв на станцию, ловил себя на мысли, что мои руки сами совершают привычные действия. Это подсознательная память тела, «Мир» вжился в подкорку. Отговаривала ли меня жена от полетов? Никогда. Сейчас могу признаться, что повод для ревности был: «Мир» забыть невозможно, как первую женщину. Стану стариком, но станцию не забуду».

Телескоп «Хаббл»

Приоритет изготовления телескопа оспаривается до сих пор. Согласно ряду документов, один из первых инструментов был сделан в Нидерландах Захарием Янсеном в 1604 году по итальянской модели 1590 года. Другие протоколы опросов свидетелей сообщают, что первые зрительные трубы были изобретены около 1605–1610 годов в Миддельбурге изготовителем очков Иоанном Лапреем. В любом случае уже в 1608 году телескопы делали многие мастера. В частности, Якоб Метциус.

В 1610 году Галилей создал телескоп с увеличением 32 раза! Астрономические исследования ученого принесли ему большую славу. Под впечатлением успехов Галилея Иоганн Кеплер вновь вернулся в 1610 году к прикладной оптике. Он предложил принципиально новую оптическую схему зрительной трубы. До этого в ней использовалась лишь одна комбинация линз – последовательное соединение рассеивающей (вогнутой) в качестве объектива и собирающей (выпуклой) в качестве окуляра.

Труба же Кеплера имела две выпуклые линзы, что помимо большего поля зрения впервые позволило получить прямое изображение наблюдаемого объекта. Такой телескоп мог служить визирным приспособлением, то есть из инструмента чисто наблюдательного становился еще и измерительным. А это значительно расширило область его применения.

Однако первые телескопы давали изображения заметно искаженные различными дефектами (аберрациями). Ученые – которые тогда и были главными телескопостроителями – пытались устранить их, увеличивая фокусное расстояние объектива.

Так было до 1668 года, когда Исаак Ньютон впервые построил инструмент совершенно нового типа – телескоп‑рефлектор (зеркальный), лишенный хроматической аберрации, свойственной линзовым устройствам (рефракторам). Объективом в нем служило вогнутое металлическое зеркало. От качества изготовления последнего и зависело совершенство изображения.

Через двадцать один год после Ньютона английский астроном и оптик Вильям Гершель отшлифовал зеркало диаметром 122 сантиметра. В то время это был величайший в мире рефлектор.

Поняв, что увеличение размеров телескопов – прямой путь к новым открытиям, астрономы ведущих обсерваторий мира вступили в настоящее соревнование. В 1917 году американец Д. Ричи построил новый рефлектор для обсерватории Маунт‑Вилсон, он много лет оставался самым большим в мире. Его 258‑сантиметровое зеркало весило пять тонн при общей массе инструмента сто тонн.

В 1931 году немецкий оптик Б. Шмидт, а затем его советский коллега Д.Д. Максутов (1941) разработали два варианта конструкции комбинированных, зеркально‑линзовых телескопов. Оба инструмента получили мировое признание и стали носить имена своих создателей.

В обычный зеркальный телескоп Максутов ввел корректирующую линзу, исправлявшую искажения, вносимые сферическим зеркалом. Уже первые подобные системы позволили получить уникальные по качеству фотографии звездного неба и выпустить фундаментальное астрономическое издание – атлас туманностей.

В истории телескопостроения рефракторы долго «боролись» с рефлекторами, пока, наконец, не победили последние. Самый большой из них, с шестиметровым главным зеркалом из стеклокристаллического материала – ситалла, был установлен в Специальной астрофизической обсерватории Российской АН на горе Семиродники возле станции Зеленчукской, на Северном Кавказе. Обработка семидесятитонного зеркала продолжалась до лета 1974‑го, а регулярные наблюдения начались в феврале 1976 года – в общей сложности после шестнадцати лет подготовительных работ. Грандиозное 42‑метровое сооружение в сборе весит 950 тонн. Этот телескоп «видит» небесные объекты до 26‑й звездной величины, находящиеся на границе наблюдаемой Вселенной.

Еще в 1940‑е годы астрономы осознали, что электромагнитное излучение космических объектов отнюдь не ограничивается видимым спектром, но распределяется практически по всем диапазонам – от радиоволн до гамма‑лучей и что наблюдение в новых областях спектра может принести ценнейшую информацию, ранее совершенно недоступную.

Первыми в ряду «неоптических» приборов стали радиотелескопы, благодаря которым еще в те же 1940‑е годы были открыты радиогалактики, невидимые даже для лучших тогдашних оптических инструментов. Исследователи сразу же оценили и то, что в отличие от последних новые приборы не зависят от капризов погоды. Что касается конструкции, то среди радиотелескопов, как и у оптических, царствуют рефлекторы. Зеркалом здесь служит металлический сетчатый параболоид, в фокусе которого установлена антенна. Наведенный в ней сигнал поступает на обработку в приемник, а из него – на регистрирующие приборы.

Крупнейший инфракрасный телескоп был построен на Мауна‑Кеа (Гавайи, США) на высоте 4200 метров над уровнем моря с зеркалом диаметром 374 сантиметра. Он настолько совершенен, что может использоваться также и для визуальных наблюдений. Снабженный компьютерной системой управления, он может автоматически наводиться на заданный объект и отслеживать его. Слева – главное зеркало, справа – узел системы.

А в 1985 году в обсерватории Мауна‑Кеа началась работа над десятиметровым составным рефлектором Кека, включающим 36 автономно управляемых шестиугольных зеркал поперечником 183 сантиметра каждое. Для более точной фиксации зеркал и общей фокусировки изображения разработано специальное разгрузочное устройство, ослабляющее напряжения в элементах конструкции.

Однако и возможности улучшения характеристик оптических телескопов не были исчерпаны. Стали использоваться электронные фотоумножители, позволяющие увеличить эффективность наблюдений почти на два порядка. Так, оснащенный ими 508‑сантиметровый рефлектор Хейла в обсерватории Маунт‑Паломар (Калифорния, США), построенный в 1948 году, обладает разрешающей способностью «простого» телескопа с зеркалом 25,4 метра. Сейчас это самый эффективный земной оптический инструмент.

За новой информацией телескопы отправились на околоземные орбиты. Так, космическая станция «Мир» была укомплектована модулем «Квант» с двумя специальными телескопами – ультрафиолетовым и инфракрасным. А приборы автоматической орбитальной обсерватории «Астрон» могли наблюдать космические объекты одновременно в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах.

24 апреля 1990 года с запуском космического телескопа «Хаббл» начался поистине золотой век астрономии.

К разработке проекта космического телескопа НАСА совместно с Европейским космическим агентством приступило в конце 1970‑х годов. Планировалось, что это будет космическая обсерватория, которую станут посещать каждые два‑три года корабли с Земли для технического обслуживания и устранения поломок.

Свое имя телескоп получил в честь одного из выдающихся астрономов XX века Эдвина Хаббла, подлинного классика науки. Он оставил грандиозное наследие – эволюционирующий мир галактик, управляемый законом его имени. Хаббл сделал столь выдающиеся открытия, что они дают бесспорное право назвать Хаббла величайшим астрономом со времен Коперника.

Эдвин Хаббл родился 20 ноября 1889 года. Его детство прошло в крепкой дружной семье, где росли восемь детей. Астрономией Эдвин заинтересовался рано, вероятно, под влиянием своего деда по матери, построившего себе небольшой телескоп. В 1906 году Эдвин окончил школу, после чего поступил в Чикагский университет. Там работал астроном Ф.Р. Мультон, автор известной теории происхождения Солнечной системы. Он оказал большое влияние на дальнейший выбор Хаббла.

После окончания университета Хабблу удалось получить стипендию Родса и на три года уехать в Англию для продолжения образования. Однако вместо естественных наук ему пришлось изучать в Кембридже юриспруденцию.

Летом 1913 года Эдвин возвратился на родину, но юристом он не стал. Хаббл стремился к науке и вернулся в Чикагский университет, где в Йеркской обсерватории под руководством профессора Фроста подготовил диссертацию на степень доктора философии.

Весной 1917 года, когда он заканчивал свою диссертацию, США вступили в Первую мировую войну. Молодой ученый отклонил приглашение и записался добровольцем в армию. Летом 1919 года Хаббл демобилизовался и поспешил в Пасадену, чтобы работать в новой обсерватории Маунт‑Вильсон. Хаббл работал здесь до своей смерти с четырехлетним перерывом во время Второй мировой войны.

В обсерватории он начал изучать туманности, сосредоточившись сначала на объектах, видимых в полосе Млечного Пути. Первое, что сделал Хаббл – это классифицировал их. Классификация эта продолжает служить науке, и все последующие модификации ее существа не затронули.

Уже одно установление истинной природы туманностей определило место Хаббла в истории астрономии. Но на его долю выпало и еще более выдающееся достижение – открытие закона красного смещения.

После войны в обсерватории, куда вернулся астроном, возобновилась разработка двухсотдюймового (508‑сантиметрового) телескопа. Хаббл возглавил комитет по созданию перспективных планов исследований на новом инструменте, был членом комитета по управлению объединившихся обсерваторий Маунт‑Вильсон и Маунт‑Паломар. Главную задачу обсерватории Хаббл видел в решении космологической проблемы. «Можно с уверенностью предсказать, – убежденно говорил он, – что 200‑дюймовик ответит нам, следует ли красное смещение считать свидетельством в пользу быстро расширяющейся Вселенной или оно обязано некоему новому принципу природы».

Хаббл умер от инсульта 28 сентября 1953 года. На Земле нет памятников Хабблу. Никому не известно даже, где он похоронен, такова была воля его жены. Его именем назван кратер на Луне, астероид № 2069 и космический телескоп – крупнейший в мире.

Телескоп весом в 11 тонн, при длине 13,1 метров и диаметре рефлектора 240 сантиметров, стоит 1,2 миллиардов долларов – больше ста миллионов долларов за тонну. По расчетам специалистов, «Хаббл» проработает на орбите до 2005 года.

На телескопе установлено несколько научных приборов. Широкоугольная камера предназначена для фотографирования поверхностей планет и их спутников. Камера для слабосветящихся объектов усиливает в сто тысяч раз попадающий на нее свет. Спектрограф для этого слабого света анализирует излучение и может выявить химический состав и температуру того, что его испустило. Так называемый спектрограф Годдарда определяет, как движется объект, испустивший свет.

«Хаббл» вывел на орбиту высотой 613 километров один из «Шаттлов» в апреле 1990 года. Началась работа телескопа с неудачи. Через два месяца после запуска стало ясно, что основное зеркало телескопа диаметром в два с половиной метра отклоняется у своих краев от расчетного размера на несколько микронов – пятидесятую часть толщины человеческого волоса. Но этого оказалось достаточным, чтобы практически перечеркнуть труд тысяч людей – изображение было неясным и расплывчатым.

Чтобы исправить последствия аберрации, были созданы сложные корректирующие программы, и изображение стали подправлять уже на Земле при помощи компьютеров. Но даже в таком виде телескоп «Хаббл» позволял сделать открытия: обнаружить черные дыры в центрах галактик, новый шторм на Сатурне, расходящиеся кольца вокруг сверхновой звезды. Тем не менее было очевидно, что без ремонта не обойтись. Менять зеркало в космических условиях невозможно, поэтому было решено на каждый из приборов телескопа «надеть очки»: добавить небольшие устройства для коррекции. По два маленьких зеркальца исправляли недостаток большого.

Ранним утром 2 декабря 1993 года семеро астронавтов отправились на космическом корабле многоразового использования ремонтировать телескоп. Они вернулись через одиннадцать дней, сделав все, что было запланировано, и установив рекорд по выходам в космос – их было пять.

Еще через четыре дня в комнате обработки данных Института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, собрались ученые, с нетерпением ждавшие первых картинок с исправленной обсерватории. Они появились на экране терминала в час ночи, и комната сразу наполнилась радостными воплями – теперь телескоп работал на все сто процентов. А его возможности таковы, что из любого города Америки он смог бы различить двух светлячков, порхающих на расстоянии вплоть до Токио, будь они не ближе трех метров друг от друга.

За годы своего полета за облаками космическая обсерватория совершила несколько десятков тысяч оборотов вокруг Земли, «накрутив» при этом миллиарды километров.

Телескоп «Хаббл» позволил наблюдать уже более восьми тысяч небесных объектов. Для сравнения – примерно столько же звезд видно с Земли невооруженным глазом. В его памяти хранятся «адреса» пятнадцати миллионов звезд, которые он может исследовать. Два с половиной триллиона байтов информации, набранной телескопом, хранится на 375 оптических дисках. Ученым около сорока стран он позволил опубликовать более тысячи научных работ.

Благодаря «Хабблу» были сделаны открытия, вошедшие в историю астрономии и даже в институтские учебники. Удалось выяснить, к примеру, что черные дыры действительно существуют и обычно расположены в центрах галактик. Или то, что первичная стадия зарождения планет одинакова для всех звезд, а темное пятно на Нептуне не стоит на месте: оно исчезает в одной полусфере и появляется в другой. Другой вывод – у спутника Юпитера, Европы, есть тонкая кислородная атмосфера. Еще открытие – пояс из сотен миллионов комет окружает Солнечную систему.

Телескоп помог найти новые спутники за внешним кольцом Сатурна, сделать первую карту поверхности астероида, пролетающего неподалеку от Земли, позволил обнаружить в межгалактическом пространстве гелий, оставшийся со времени Большого взрыва. «Хаббл» дал возможность заглянуть в самые удаленные уголки космоса, изменить наши воззрения на самые ранние стадии возникновения Вселенной.

«Хаббл» обнаружил новый класс гравитационных линз, которые будут использоваться в качестве «телескопов» для исследования Вселенной. С их помощью астрономы могут рассмотреть, как шел тогда процесс образования звезд в голубой галактике.

Телескоп помог ученым измерить скорость вращения газового диска эллиптической галактики М87 в созвездии Девы, удаленной от Земли на пятьдесят миллионов световых лет. Оказалось, что вращается он вокруг «чего‑то» с массой в три миллиарда солнечных масс. «Если это не черная дыра, тогда я вообще не представляю, что это такое, – считает профессор Форд из Института космического телескопа. – Мы абсолютно не ожидали увидеть вращающуюся спиральную структуру в центре эллиптической галактики».

Черные дыры – очень массивные и невероятно плотные объекты. Последние десятилетия о них много говорили, спорили, их искали, но лишь телескоп «Хаббл» подтвердил их существование. Давно было известно, что из центра галактики М87 выходит мощное оптическое и радиоизлучение. Только теперь, после обнаружения вращающегося диска, стало понятно, что это черная дыра, всасывая вещество, создает эффект «торнадо» – крутящегося вихря размером в сотни световых лет. Эту струю хорошо видно на снимке.

Удалось также установить, что пылевой диск разогрет до десяти тысяч градусов и внешние края его крутятся со скоростью более пятисот километров в секунду. Гигантские черные дыры могут выбрасывать в струи частицы, разогнанные практически до скорости света.

Из изображений же планет, полученных телескопом, впору составить небольшую выставку. Так, телескоп первым сфотографировал поверхность Плутона с таким разрешением, что можно стало говорить о карте планеты. До недавнего времени девятая планета Солнечной системы была скрыта от пристального взора исследователей космического пространства. Это уникальное небесное тело: оно не вписывается ни в какие классификации. Вращается Плутон вокруг Солнца, но его не относят ни к газовым гигантам, ни к твердым планетам. Он ведет себя как комета, периодически теряя свою атмосферу, но кометой не является. Он может быть последним оставшимся из ледяных карликов, населявших Солнечную систему на заре ее образования. Лишь Тритон – спутник Нептуна – годится ему в родственники.

«Результаты просто фантастические, – считает американский астроном Марк Буэ из Техаса. – «Хаббл» сделал Плутон из неясного пятнышка миром со своими горами, впадинами и временами года. Подобное ощущение я испытывал, глядя на Марс в телескоп». Эксперты различают на снимках полярные шапки, яркие перемещающиеся пятна и загадочные линии. По их мнению, все это либо просто снег, либо грязный снег, поскольку сейчас Плутон находится в ближнем к Солнцу положении и там теплый сезон, снег тает.

С Земли Плутон еле‑еле можно разглядеть, и ни о какой его поверхности речи никогда не шло. Теперь ученые делают вывод, что по разнообразию поверхностных особенностей Плутон занимает в Со