Радиопередатчики первого Советского спутника

Введение
Человек всегда мечта взмыть в небо, как птица, подняться за облака и достигнуть Солнца. Наверное поэтому в музее космонавтики, каждого входящего встречает скульптура Икара, который символизирует мечту человека о покорении воздуха.Вселенная настолько огромна, что астрономы до сих пор не смогли установить, насколько она велика! Однако благодаря последним достижениям науки и техники мы узнали много нового о космосе и нашем месте в нем.Стремительное развитие космонавтики, успехи в изучении и исследовании околоземного и межпланетного космического пространства в огромной степени расширили наши представления о Солнце и Луне, о Марсе, Венере и других планетах. Очень результативным оказалось изучение верхних слоев атмосферы, ионосферы, магнитосферы. Вместе с тем выявилась весьма высокая эффективность использования околоземного космоса и космической техники в интересах многих наук о Земле.Использование искусственных спутников Земли для связи и телевидения, оперативного и долгосрочного прогнозирования погоды и гидрометеорологической обстановки, для навигации на морских путях и авиационных трассах, для высокоточной геодезии, изучения природных ресурсов Земли и контроля среды обитания становится все более привычным.Первый советский искусственный спутник ЗемлиЗапуск первого в мире советского искусственного спутника Земли был осуществлен 4 октября 1957 г.Спутник имел форму шара. Диаметр его был равен 580 млн., вес - 83,6 кг. На внешней поверхности спутника были установлены антенны радиопередатчиков в виде четырех стержней. Длина двух из них составляла 2,4 м, двух других - 2,9 м. Стержни соединялись с антенными изоляторами, закрепленными на корпусе спутника с помощью шарнирных узлов, обеспечивающих их поворот на некоторый угол после отделения спутника от ракеты-носителя.Вся аппаратура, вместе с источниками ее энергопитания, размещалась в герметичном корпусе, изготовленном из алюминиевых сплавов. Корпус состоял из двух тонкостенных полуоболочек, соединяемых при сборке спутника. Конструкция стыка полуоболочек обеспечивала полную ее герметичность.Поверхность корпуса спутника полировалась и подвергалась специальной обработке, чтобы придать ей необходимые значения коэффициента поглощения солнечной радиации и коэффициента собственного излучения. Перед пуском спутник был заполнен газообразным азотом.Для поддержания достаточно стабильного внутреннего температурного режима на спутнике была установлена специальная система терморегулирования, изменявшая принудительную циркуляцию газообразного азота в корпусе спутника в зависимости от температуры в нем. Соответственно этому изменялось тепловое сопротивление между аппаратурой и оболочкой спутника и отвод тепла от аппаратуры к оболочке.История созданияИстория первого космического спутника и космических полетов в целом начинается с первой баллистической ракеты – Фау-2 (Vergeltungswaffe-2). Ракета была разработана известным немецким конструктором — Вернером фон Брауном в конце Второй мировой войны. Первый тестовый запуск прошел в 1942-м году, а боевой – 1944-м., всего было выполнено 3225 запусков в основном по территории Великобритании. После войны Вернер фон Браун сдался армии США, в связи с чем возглавил Службу проектирования и разработки вооружения в США. Еще в 1946-м году немецкий ученый представил Минобороны США доклад «Предварительная конструкция экспериментального космического корабля, вращающегося вокруг Земли», где отметил, что в течение пяти лет может быть разработана ракета, способная вывести на орбиту подобный корабль. Однако финансирование проекта не было одобрено.13-го мая 1946-го года Иосиф Сталин принял постановление о создании ракетной отрасли в СССР. Главным конструктором баллистических ракет был назначен Сергей Королев. Следующие 10 лет учеными были разработаны межконтинентальные баллистические ракеты Р-1, Р2, Р-3 и др.В 1948-м году ракетный конструктор Михаил Тихонравов провел доклад для научных кругов о составных ракетах и результатах расчетов, согласно которым разрабатываемые 1000-киллометровые ракеты могут достигать больших расстояний и даже вывести на орбиту искусственный спутник Земли. Однако, подобное заявление подверглось критике и не было воспринято всерьез. Отдел Тихонравова в НИИ-4 был расформирован в связи с неактуальными работами, однако позже усилиями Михаила Клавдиевича вновь собран в 1950-м году. Тогда Михаил Тихонравов уже прямо заговорил о миссии по выводу спутника на орбиту.РадиопередатчикиНа спутнике были установлены два радиопередатчика, работавшие на частотах 20,005 и 40,002 Мгц (длины волн соответственно 15 и 7,5 м). Сигналы, излучаемые радиопередатчиками на каждой из частот, имели вид телеграфных посылок. Посылка сигнала одной частоты производилась во время паузы сигнала другой частоты. В среднем длительность сигналов на каждой из частот составляла 0,2÷0,3 сек. Типичная форма радиосигналов приведена на рис. 1.Рисунок 1Радиопередатчики спутника обеспечивали возможность систематических наблюдений за его орбитой. Для регистрации процессов, происходящих на спутнике, на нем были установлены чувствительные элементы, меняющие частоты телеграфных посылок и соотношения между длительностью этих посылок и пауз между ними при изменении некоторых параметров внутри спутника (температуры, давления).При приеме радиосигналов наземными станциями производилась их регистрация для последующей расшифровки и анализа.Наличие на спутнике радиопередатчиков, работавших на двух различных частотах, создало возможность проведения исследований по распространению радиоволн в ионосфере. При этом выбор длины волн (7,5 и 15 м) позволил производить радионаблюдения за спутником не только специальным станциям, но и самым широким кругам радиолюбителей во всех частях земного шара. Мощность радиопередатчиков оказалась вполне достаточной для уверенного приема радиосигналов обычными любительскими приемниками на весьма больших расстояниях. На волне 15 м радиосигналы спутника принимались на расстояниях, достигающих 10-12 тыс. км.Источники энергопитания, размещенные на спутнике, обеспечили работу всей его аппаратуры в течение трех недель.Спутник был установлен в передней части ракеты-носителя. Для защиты от тепловых и аэродинамических воздействии на участке выведения, при полете ракеты в плотных слоях атмосферы, он предохранялся защитным конусом. После выведения на орбиту спутник был отделен от последней ступени ракеты-носителя с помощью специального толкателя. Одновременно с отделением спутника был сброшен защитный конус, после чего спутник начал двигаться по орбите самостоятельно.Внутри сферы, сделанной из двух полусфер, скрепленных 36 болтами, располагались 50-киллограмовые серебряно-цинковые аккумуляторы, радиопередатчик, вентилятор, термостат, датчики давления и температуры. Общая масса устройства составила 83,6 кг. Примечательно, что радиопередатчик вещал в диапазоне 20 МГц и 40 МГц, то есть следить за ним могли и обычные радиолюбители.История запускаВ феврале 1955-го года высшее руководство утвердило создание Научно-исследовательского испытательного полигона №5 (позже Байконур), который должен был располагаться в Казахстанской пустыне. На полигоне проводились испытания первых баллистических ракет типа Р-7, но по результатам пяти опытных запусков стало ясно, что массивная головная часть баллистической ракеты не выдерживает температурной нагрузки и требует доработки, что займет около полугода. По этой причине С. П. Королев запросил от Н. С. Хрущева две ракеты для экспериментального запуска ПС-1. В конце сентября 1957-го года на Байконур прибыла ракета Р-7 с облегченной головой частью и переходом под спутник. Была снята лишняя аппаратура, в результате чего масса ракеты была уменьшена на 7 тонн.2-го октября С. П. Королев подписал приказ о летных испытаниях спутника и направил уведомление о готовности в Москву. И хотя от Москвы не пришло никаких ответов, Сергей Королев решил произвести вывод ракеты-носителя «Спутник» (Р-7) с ПС-1 на стартовую позицию.Причина, по которой руководство потребовало вывод спутника на орбиту именно в этот период заключается в том, что с 1 июля 1957 по 31 декабря 1958 проводился так называемый Международный геофизический год. Согласно нему, в указанный период 67 стран совместно и по единой программе проводили геофизические исследования и наблюдения.Дата запуска первого искусственного спутника — 4 октября 1957-й год. Кроме того, в тот же день проходило открытие VIII международного конгресса астронавтики в Испании, Барселона. Руководители космической программы СССР не раскрывались общественности по причине секретности проводимой работы, о сенсационном запуске спутника конгрессу сообщил академик Леонид Иванович Седов. Поэтому именно советского физика и математика Седова мировая общественность долго считала «отцом Спутника».Интересные факты* Расчёты траектории вывода на орбиту Спутника-1 сначала проводились на электромеханических счётных машинах, по устройству аналогичных арифмометрам. Только для последних этапов расчётов применили ЭВМ БЭСМ-1. (Из воспоминаний Г.М. Гречко)* День запуска первого искусственного спутника Земли совпал с открытием очередного международного конгресса по астронавтике в Барселоне. Академик Леонид Иванович Седов под овации зала сделал сенсационное объявление о выводе на орбиту Спутника-1. Многие из руководителей советской космической программы, в силу закрытости проводимой работы, оставались неизвестными в широких кругах, в связи с чем Леонид Иванович стал известен мировой общественности как «отец Спутника».* Первыми смогли нанести на карту звездного неба траекторию полета Спутника-1 наблюдатели из Лаборатории космических исследований Ужгородского национального университета -- что и послужило причиной создания данной организации 6 октября 1957 года.* В честь этого события в 1964 году в Москве на проспекте Мира, возле станции метро ВДНХ был сооружен 99-метровый обелиск «Покорителям космоса» в виде взлетающей ракеты, оставляющей за собой огненный шлейф.* 4 октября 2007 года, в день 50-летия запуска ПС-1, в городе Королёве открылся памятник первому искусственному спутнику Земли.
Заключение
О запуске спутника писала пресса во всем мире. Ученый Бениамино Сегре публично выразил восхищение прорывом СССР, поскольку видел в этом новые перспективы и возможности. Газета New York Times писала, что приступить к освоению космоса могла только страна, обладающая передовыми технологиями. Конструктор Герман Оберт из Германии выразил свое почтение советским ученым. По его мнению, отправить объект на орбиту могли только лучшие умы, которые несомненно были в СССР. Жолио-Кюри, являющийся лауреатом Нобелевской премии, утверждал, что теперь человек больше не привязан к Земле. На протяжении долгого времени мировая пресса не переставала писать о данном событии и восхвалять достижение СССР.
Список литературы
В.П. Глушко “Космонавтика”. Издательство “Советская энциклопедия” 1970 г.Талызин Н.В. «Спутники связи - Земля и Вселенная».Академия наук СССР «Космос-Земле» Изд. «Наука», Москва 1981г.