Наши космические пути

Так, например, главйой осью первой автоматической межпланетной станции являлась ось, проходящая через ее центр инерции и чувствительную фотоследящую головку, располагавшуюся в центре верхнего днища автоматической космической станции. Оптическая ось объективов фотоаппаратов, установленных на космической станции, была параллельна главной оси станции.

Читателю нетрудно представить себе свободно летящее тело. Им может быть снаряд после выхода его из канала ствола орудия; самолет или ракета, летящие с выключенным двигатёлем; искусственный спутник Земли после выхода его на орбиту или высотный контейнер (после отделения его от ракеты-носителя), запускаемый в верхние слои атмосферы для геофизических наблюдений.

Как же происходит полет свободного тела? Если у тела нет начальной скорости и на него действует переменная сила сопротивления воздуха (или воды), то оно совершает свободное падение, направленное к центру Земли. Иначе говоря, такое падение обусловлено земным притяжением.

Если же свободное тело падает с небольшой по сравнению с радиусом Земли высоты, то движение его под действием постоянной силы тяжести и переменной силы сопротивления воздуха будет происходить по вертикальной прямой, соединяющей начальное положение тела с центром Земли.

В таких условиях как раз и находится сферический контейнер с приборами, забрасываемый геофизической ракетой в верхние слои атмосферы. В начале своего падения, в безвоздушном пространстве и затем при входе в плотные слои атмосферы он испытывает различное ускорение.

Полет советской межпланетной автоматической станции (MAC) вокруг Земли также был свободным. Он определялся в конечном счете параметрами движения в конце участка разгона последней ступени ракеты-носителя. Поэтому точность удержания во время полета станции на заранее рассчитанной траектории была возможна, как мы уже знаем, лишь при совершенной системе управления ракетойносителем.

Схема движения MAC под влиянием одновременно действующих на нее сил тяготения Земли, Луны и Солнца была весьма сложна. Таким образом свободное тело может испытывать в полете различные возмущения или толчки, которые будут влиять на условия его передвижения. К числу их можно отнести начальные возмущения (угловые скорости), получаемые при отделении, например, сферического контейнера или искусственного спутника Земли от ракеты-носителя; внешние импульсные возмущения: удары метеоритов, вращающие моменты от трения корпуса спутника о более плотные слои атмосферы и другие. Только имея точные данные о таких возмущениях, то есть зная, с какой скоростью будет вращаться ИСЗ или другой космический летательный аппарат относительно своего центра массы в пространстве под влиянием указанных причин, можно создавать надежную и экономичную систему его ориентации.

На третьем советском спутнике, был установлен магнитометр, измерительный датчик которого автоматически ориентировался, используя для этого влияние земного магнитного поля. Два других датчика позволяли определить положение корпуса спутника относительно земного поля и скорость вращения ИСЗ вокруг собственных осей. Эти весьма важные данные позволили построить затем ориентируемые спутники, ориентируемые космические корабли и ориентируемые межпланетные станции.

Для чего нужна ориентация?

Ответить на этот вопрос нетрудно. Угловая ориентация космических ракет, искусственных спутников Земли и геофизических контейнеров позволяет более полно и эффективно решить целый ряд научных и практических задач по исследованию Солнца, верхних слоев атмосферы, электрических полей, микрометеоритов, магнитного поля Земли. Ориентация необходима для фотографирования земной и лунной поверхности, для безопасных полетов межпланетных кораблей и возвращения их на землю, для будущей всемирной связи и всемирного телевизионного вещания и для многих других целей.

Известно, наиример, какое важное место среди этих проблем занимают исследования Солнца с помощью искусственных спутников Земли. Для решения такой задачи одна из осей ИСЗ должна быть постоянно ориентирована на Солнце. Например, при изучении рентгеновского участка солнечного спектра соответствующие приборы, размещенные на искусственном спутнике, должны быть ориентированы на Солнце в течение определенного времени с различной степенью точности. Если не ограничиваться получением некоторых интегральных характеристик этого излучения, а фотографировать весь солнечный спектр, то требуемая точность ориентировки ИСЗ на Солнце резко возрастает. Такая же высокая точность ориентировки приборов на Солнце нужна при фотографировании солнечной короны и зодиакального света. В этом случае необходима полная ориентация спутника: одна его ось должна точно смотреть на Солнце, в то время как другая ось должна быть постоянно направлена к центру Земли. Если бы мы могли знать положение этой оси по отношению к земной поверхности, то появилась бы возможность с борта спутника фотографировать облака и расположенные на нашей планете объекты.