«Вояджер» и «Пионер» - спутники покинувшие Солнечную систему. Большая энциклопедия нефти и газа

Отправка аппаратов к Марсу и Венере стали обыденностью для исследователей NASA и ЕКА. СМИ всего мира, последнее время подробно освещают приключения марсоходов Curiosity и Opportunity. Однако исследования внешних планет требуют намного большего терпения от учёных. Ракеты-носители пока не имеют достаточной мощности, чтобы отправить массивные космические аппараты непосредственно к планетам-гигантам. Поэтому учёным приходится довольствоваться компактными зондами, которые должны использовать так называемые гравитационные манёвры по облёту Земли и Венеры, чтобы получить достаточный импульс для полёта к поясу астероидов и за его пределы. Преследование астероидов и комет является ещё более сложной задачей, так как у этих объектов нет достаточной массы, чтобы удержать на своей орбите быстро движущиеся космические аппараты. Проблемой также являются источники энергии, обладающие достаточной ёмкостью, чтобы питать аппарат.

В общем, все эти миссии, целью которых является изучение внешних планет, очень амбициозны и поэтому заслуживают особого внимания. Look At Me рассказывает о тех, которые действуют в настоящее время.

New Horizons
(«Новые горизонты»)

Цель: изучение Плутона, его спутника Харона и пояса Койпера
Продолжительность: 2006-2026
Дальность полёта: 8,2 млрд км
Бюджет: около $650 млн

Одна из самых интересных миссий NASA нацелена на изучение Плутона и его спутника Харона. Специально для этого космическое агентство 19 января 2006 года запустило аппарат New Horizons. Автоматическая межпланетная станция в 2007 году пролетела Юпитер, сделав около него гравитационный манёвр, который позволил ускориться благодаря полю притяжения планеты. Ближайшая точка сближения аппарата с системой Плутон - Харон произойдёт 15 июля 2015 года - в этот же момент New Horizons окажется в 32 раза дальше от Земли, чем Земля от Солнца.

В 2016-2020 годах аппарат, вероятно, изучит объекты пояса Койпера - области Солнечной системы, похожей на пояс астероидов, но примерно в 20 раз шире и массивнее его. Из-за очень ограниченного запаса топлива эта часть миссии до сих пор под вопросом.

Разработка автоматической межпланетной станции New Horizons Pluto-Kuiper Belt стартовала ещё в начале 90-х, но вскоре проект оказался под угрозой закрытия из-за проблем с финансированием. Власти США отдали приоритеты миссиям к Луне и Марсу. Но из-за того что атмосфера Плутона находится под угрозой замерзания (из-за постепенного удаления от Солнца), конгресс предоставил необходимые средства.

Масса аппарата - 478 кг , включая около 80 кг топлива. Размеры - 2,2×2,7×3,2 метра

New Horizons оборудован комплексом зондирования PERSI , включающим оптические приборы для съёмки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, анализатор космического ветра SWAP, радиоспектрометр энергичных частиц EPSSI, блок с двухметровой антенной для изучения атмосферы Плутона и «студенческий счётчик пыли» SDC для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера.

В начале июля 2013 года камера аппарата сфотографировала Плутон и его крупнейший спутник Харон с расстояния 880 млн километров. Пока фотографии нельзя назвать впечатляющими, но специалисты обещают, что 14 июля 2015 года, пролетая мимо цели на расстоянии 12500 километров, станция отснимет одно полушарие Плутона и Харона с разрешением около 1 км, а второе - с разрешением около 40 км. Также будут проведены спектральные съёмки и создана карта температур поверхности.

«Вояджер-1»

Voyager-1
и её окрестностей

«Вояджер-1» - Космический зонд NASA, запущенный 5 сентября 1977 года для изучения внешней части Солнечной системы. Вот уже 36 лет аппарат регулярно связывается с Сетью дальней космической связи NASA, удалившись на расстояние 19 млрд километров от Земли. На данный момент он является самым далёким рукотворным объектом.

Основная миссия «Вояджера-1» завершена 20 ноября 1980 года, после того как аппарат изучил систему Юпитера и систему Сатурна. Это был первый зонд, представивший подробные изображения двух планет и их спутников.

Последний год СМИ пестрили заголовками о том, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему. 12 сентября 2013 года NASA, наконец, официально объявило, что «Вояджер-1» пересёк гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство. Как ожидается, аппарат продолжит свою миссию до 2025 года.

JUNO («Юнона»)

Цель: исследование Юпитера
Продолжительность: 2011-2017
Дальность полёта: более 1 млрд км
Бюджет: около $1,1 млрд

Автоматическая межпланетная станция НАСА Juno («Юнона») была запущена в августе 2011 года. Из-за того что ракета-носитель обладала недостаточной мощностью, чтобы вывести аппарат прямо на орбиту Юпитера, Juno пришлось сделать гравитационный манёвр вокруг Земли. То есть сначала аппарат долетел до орбиты Марса, а затем вернулся обратно к Земле, закончив её облёт лишь в середине октября этого года. Манёвр позволил аппарату набрать необходимую скорость, и в данный момент он уже находится на пути к газовому гиганту, исследовать который он начнёт 4 июля 2016 года. В первую очередь учёные надеются заполучить информацию о магнитном поле Юпитера и о его атмосфере, а также проверить гипотезу о наличии у планеты твёрдого ядра.

Как известно, Юпитер не имеет твёрдой поверхности, а под его облаками лежит слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной фазы к жидкой. Затем слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. В центре него, по теории, может скрываться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км

На борту Juno имеется микроволновый радиометр (MWR) , фиксирующий излучения, он позволит исследовать глубокие слои атмосферы Юпитера и узнать о количестве аммиака и воды в ней. Магнитометр (FGM) и прибор для регистрации положения относительно магнитного поля планеты (ASC) - эти приборы помогут изучить магнитосферу, динамические процессы в ней, а также представить её трёхмерную структуру. Также у аппарата имеются спектрометры и прочие датчики для исследования полярных сияний на планете.

Внутреннюю структуру планируется изучить путём измерения гравитационного поля в ходе программы Gravity Science Experiment

Основная камера космического корабля JunoCam, которая позволит отснять поверхность Юпитера во время максимальных сближений с ним (на высотах 1800-4300 км от облаков) с разрешением 3-15 км на пиксель. Остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение (около 232 км на пиксель).

Камера уже была успешно протестирована - она сфотографировала Землю
и Луну во время облёта аппарата. Изображения были выложены в Сеть для изучения любителями и энтузиастами. Полученные изображения также будут смонтированы вместе в ролик, который продемонстрирует вращение Луны вокруг Земли с беспрецедентной точки обзора - прямо из глубокого космоса. По словам специалистов из NASA, «это будет очень отличаться от всего, что когда-либо раньше видели обычные люди».

«Вояджер-2»

Voyager-2
Исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства

«Вояджер-2» - космический зонд, запущенный NASAА 20 августа 1977 года, который исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства в конечном итоге. Фактически аппарат был запущен до «Вояджера-1», но тот набрал скорость и в итоге обогнал его. Зонд действует в течение 36 лет, 2 месяцев и 10 дней. Космический аппарат по-прежнему получает и передаёт данные через Сети дальней космической связи.

По состоянию на конец октября 2013 года, он находится на расстоянии 15 млрд километров от Земли. Его основная миссия закончилась 31 декабря 1989 года, после того как он успешно исследовал системы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Ожидается, что «Вояджер-2» продолжит передавать слабые радиограммы как минимум до 2025 года.

DAWN
(«Доун», «Заря»)

Цель: исследование астероида Веста и протопланеты Церера
Продолжительность: 2007-2015
Дальность полёта: 2,8 млрд км
Бюджет: более $500 млн

DAWN - автоматическая космическая станция, которая была запущена в 2007 году для изучения двух самых больших объектов в поясе астероидов - Весты и Цереры. Уже 6 лет аппарат бороздит пространства космоса очень и очень далеко от Земли - между орбитами Марса и Юпитера.

В 2009 году он провёл манёвр в гравитационном поле Марса, набрав дополнительную скорость, и уже к августу 2011 года при помощи ионных двигателей вышел на орбиту астероида Весты, где провёл 14 месяцев, сопровождая объект на его пути вокруг Солнца.

На борту DAWN установлены две чёрно-белые матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами и цветными фильтрами. Также имеется детектор нейтронов и гамма-квантов (GraND) и спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов (VIR) , анализирующий состав поверхности астероидов.

Веста - один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады

Несмотря на то что аппарат имеет довольно скромное оснащение (по сравнению с вышеописанными), он отснял поверхность Весты с максимально возможным разрешением - до 23 метров на пиксель. Все эти изображения будут использованы для создания карты Весты высокого разрешения.

Одно из любопытных открытий DAWN состоит в том, что Веста имеет базальтовую кору и ядро из никеля и железа, также как Земля, Марс или Меркурий. Это значит, что в ходе формирования тела произошло разделение его неоднородного состава под влиянием гравитационных сил. То же самое происходит со всеми объектами на пути их превращения из космического камня в планету.

Dawn также подтвердил гипотезу о том, что Веста является источником метеоритов, обнаруженных на Земле и Марсе. Эти тела, по мнению учёных, образовались после древнего столкновения Весты с другим крупным космическим объектом, после чего она чуть не разлетелась на куски. Об этом событии свидетельствует глубокий след на поверхности Весты, известный как кратер Реясильвия.

В данный момент DAWN находится на пути к своему следующему пункту назначения - карликовой планете Церера, на орбите которой он окажется только в феврале 2015 года. Сначала аппарат приблизится на расстояние 5900 км от её поверхности, покрытой льдом, а в течение следующих 5-ти месяцев сократит его до 700 км.

Более подробное изучение двух данных «зародышей планет» позволит глубже понять процесс формирования Солнечной системы.

«Кассини-Гюйгенс»

отправлен в систему Сатурна

«Кассини-Гюйгенс» - космический аппарат, созданный nASA и Европейским космическим агентством, был отправлен в систему Сатурна. Стартовавший в 1997 году, аппарат дважды облетел Венеру (26 апреля 1998 г. и 24 июня 1999 г.) , один раз - Землю (18 августа 1999 г.) , один раз - Юпитер (30 декабря 2010 г.) . Во время сближения с Юпитером Кассини проводил скоординированные наблюдения совместно с «Галилеем». В 2005 году аппарат спустил зонд «Гюйгенс» на спутник Сатурна - Титан. Высадка прошла успешно, и аппарат открыл странный новый мир метановых каналов и бассейнов. Станция Кассини при этом стала первым искусственным спутником Сатурна. Её миссия была расширена, и прогнозируется, что она закончится 15 сентября 2017 года, после 293 полных оборотов вокруг Сатурна.

Rosetta («Розетта»)

Цель: исследование кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и нескольких астероидов
Продолжительность: 2004-2015
Дальность полёта: 600 млн км
Бюджет: $1,4 млрд

Rosetta - это космический аппарат, запущенный в марте 2004 года Европейским Космическим Агентством (ЕКА) для исследования кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и понимания того, как выглядела Солнечная система до формирования планет.

Rosetta состоит из двух частей - зонда Rosetta Space Probe и спускаемого аппарата Philae («Фила») . За 9 лет, проведённых в космосе, он облетел Марс, затем вернулся, чтобы совершить манёвр вокруг Земли, и в сентябре 2008 года приблизился к астероиду Штейнс, сделав снимки 60 % его поверхности. Затем аппарат снова вернулся к Земле, облетел её, чтобы набрать дополнительную скорость, и в июле 2010 года «встретился» с астероидом Лютеция.

В июле 2011 года Rosetta был переведён в «спящий» режим, а его внутренний «будильник» установлен на 20 января 2014 года, на 10:00 по Гринвичу. После пробуждения Rosetta будет находиться на расстоянии 9 млн километров от своей конечной цели - кометы Чурюмова - Герасименко.

после приближения к комете аппарат должен отправить к ней спускаемый аппарат Philae

Как говорят специалисты ЕКА, в конце мая следующего года Rosetta выполнит свои основные манёвры перед «встречей» с кометой в августе. Первые снимки далёкого объекта учёные получат уже в мае, что значительно поможет рассчитать положение кометы и её орбиту. В ноябре 2014 года, после приближения к комете, аппарат должен запустить к ней спускаемый аппарат Philae, который зацепится за ледяную поверхность при помощи двух гарпунов. После высадки аппарат соберёт образцы материала ядра, определит его химический состав и параметры, а также изучит другие особенности кометы: скорость вращения, ориентацию и изменения активности кометы.

Так как большая часть комет сформировались в одно время с Солнечной системой (примерно 4,6 миллиарда лет назад), они являются важнейшими источниками информации о том, как формировалась и как будет развиваться наша Система дальше. Также Rosetta поможет ответить на вопрос, возможно ли то, что именно кометы, которые сталкивались с Землёй в течение миллиардов лет, принесли на нашу планету воду и органические вещества.

Международный Кометный Исследователь (ICE)

Исследование Солнечной системы
и её окрестностей

Международный Кометный Исследователь (ICE) (ранее известный, как «Эксплорер-59») - аппарат, запущенный 12 августа 1978 года в рамках программы сотрудничества NASA и ЕКА. Первоначально программа была нацелена на изучение взаимодействия между магнитным полем Земли и солнечным ветром. В ней принимали участие три космических аппарата: пара ISEE-1 и ISEE-2 и гелиоцентрический космический аппарат ISEE-3 (позже переименованный в ICE) .

«Эксплорер-59» сменил название на «Международный Кометный Исследователь» 22 декабря 1983 года. В этот день, после гравитационного манёвра вокруг Луны, космический аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, чтобы перехватить комету 21P/ Джакобини - Циннера . Он пролетел через хвост кометы 11 сентября 1985 года, после чего сблизился с кометой Галлея в марте 1986 года. Таким образом, он стал первым космическим аппаратом, исследовавшим сразу две кометы. После окончания миссии в 1999 году с аппаратом не связывались, однако 18 сентября 2008 года с ним удалось успешно установить контакт. Специалисты планируют вернуть ICE на орбиту Луны 10 августа 2014 года, после чего он, возможно, ещё раз исследует какую-нибудь комету.

В 1955-1956 годах в СССР и США начали активно разрабатываться спутники-шпионы. В США это была серия аппаратов "Корона", а в СССР серия аппаратов "Зенит". Космические разведчики первого поколения (американская Corona и советский Зенит) проводили фотосъёмку, а потом выпускали контейнеры с отснятой фотоплёнкой, которые спускались на землю. Капсулы Corona подбирались в воздухе во время спуска на парашюте. Более поздние космические аппараты оснащались фототелевизионными системами и передавали изображения с помощью зашифрованных радиосигналов.

16 марта 1955 года Военно-воздушные силы США официально заказали разработку передового разведывательного спутника для обеспечения непрерывного наблюдения за "предварительно выбранными областями Земли" с целью определения готовности к войне потенциального противника.

28 февраля 1959 года в США был запущен первый спутник-фоторазведчик, созданный по программе CORONA (открытое название Discoverer). Он должен был вести разведку прежде всего над СССР и Китаем. Фотографии, полученные его аппаратурой, разработанной фирмой Itek, возвращались на Землю в спускаемой капсуле. Разведывательная аппаратура впервые была отправлена в космос летом 1959 года на четвёртом аппарате серии, а первое успешное возвращение капсулы с отснятой пленкой было выполнено со спутника Discoverer 14 в августе 1960-го года.

CORONA - американская космическая программа оборонного назначения . Была разработана Управлением по науке ЦРУ при поддержке ВВС США. Предназначалась для слежения за наземными объектами потенциального противника, в основном, СССР и КНР. Действовала с июня 1959 до мая 1972.
В рамках программы были запущены спутники моделей: KH-1, KH-2, KH-3, KH-4, KH-4A и KH-4B (от англ. KeyHole - замочная скважина). Спутники были оснащены длиннофокусными широкоформатными фото-камерами и другими приборами наблюдения. Всего в рамках программы CORONA было запущено 144 спутника, 102 из которых сделали полезные снимки.
В целях дезинформации, о первых спутниках «Key hole» сообщали, как о части мирной космической программы «Discoverer» (буквально «Исследователь», «первооткрыватель»). С февраля 1962 года программа «Corona» стала особо секретной и перестала скрываться под названием Discoverer. Дискаверер-2 без фотооборудования упал на Шпицберген и, как предполагают в США, скорее всего был подобран советской поисковой группой.

Последняя ступень ракеты "Аджена" со спутником KH-1 запущенным под названием Дискаверер-4.

Впервые название «Key Hole» встречается в 1962 году для KH-4, позднее его ретроспективно назвали всю серию спутников, запущенных к этому году. Спутники серии КН-1 являются первыми спутниками военного назначения и видовой разведки в частности. Снимки с KH-5 Argon впервые запечатлели Антарктиду из космоса.

Всего было запущено 144 спутника, 102 спускаемые капсулы вернулись с приемлемыми фотоснимками. Последний запуск спутника по программе «Corona» был осуществлён 25 мая 1972 года. Проект был остановлен в связи с обнаружением советской подводной лодки, ждущей в районе приводнения капсул с фотоплёнкой в Тихом океане. Наиболее удачным периодом съёмок были 1966-1971 года, когда были осуществлены 32 удачных запуска с возвращением пригодной фотоплёнки.

Схема показывающая процесс отделения спускаемого аппарата от спутника, вход в атмосферу и подхватывание парашютируемой капсулы специальным самолетом.

Из всех запусков серии КН-1 только один был полностью удачным. Капсула спутника Дискаверер -14 с отснятыми фотоматериалами удовлетворительного качества была подхвачена самолетом и доставлена по назначению.

Запуск Дискаверера-4 28 февраля 1959 года прошёл неудачно. Из-за недостаточного ускорения 2-й ступени спутник не смог достичь орбиты.

Дискаверер-5 был успешно запущен 13 августа 1959 года. 14 августа от аппарата была отделена спускаемая капсула. При помощи тормозного двигателя она была спущена над Тихим океаном. Однако с капсулы не было молучено сигналов радиомаяка, найти её так и не удалось.
Дискаверер-6 был успешно запущен ракетой Тор-Аджена с базы Ванденберг 19 августа 1959 года. Сбой тормозного двигателя спускаемой капсулы вызвал её потерю.
Дискаверер-7 был успешно запущен ракетой Тор-Аджена с базы Ванденберг 7 ноября 1959 года. Источник питания не смог обеспечить нормальную работу системы управления и стабилизации, и аппарат начал кувыркаться на орбите. Отделение спускаемой капсулы произвести не удалось.
Дискаверер-8 был успешно запущен ракетой Тор-Аджена с базы Ванденберг 20 ноября 1959 года. После 15 витков вокруг Земли была отделена спускаемая капсула. Однако во время спуска не раскрылся парашют, капсула приземлилась вне планируемой зоны спуска, и найти её не удалось.
Запуск Дискаверера-10 прошёл неудачно. Сбой системы управления ракеты-носителя.
Дискаверер-11 был предназначен для оценки, насколько быстро СССР производит бомбардировщики дальнего действия и баллистические ракеты, а также места их развёртывания. Запуск Дискаверера-11 прошёл удачно. Однако вернуть на Землю капсулу с отснятой плёнкой не удалось из-за сбоя системы контроля высоты.

Улавливание спускаемой капсулы Discoverer 14 специальным самолетом С-119 "Летающий боксер".

Первый спутник серии CORONA KH-2 - Дискаверер-16 (CORONA 9011) был запущен 26 октября 1960 в 20:26 UTC. Запуск закончился аварией ракеты-носителя. Следующими спутниками серии «KH-2 CORONA» стали «Дискаверер-18», «Дискаверер-25» и «Дискаверер-26» успешно выполнившие свои миссии в 1960-1961 году, а также «Дискаверер-17», «Дискаверер-22» и «Дискаверер-28», миссии которых также были неудачными.

Характеристики спутников серии КН-2:

• Масса аппаратов - около 750 кг,
• Плёнка - 70-мм,
  • Длина плёнки в кассете - 9600 метров,
• Фокусное расстояние объектива - около 60 см.

Спутники-шпионы серии CORONA (KH-1, KH-2, KH-3, KH-4) радикально улучшили представления США о деятельности и потенциале СССР и других государств. Пожалуй, первый успех пришел уже через 18 месяцев после первого успешного запуска спутника по программе CORONA. Собранный фотографический материал позволил американцам развеять страх об отставании в ракетной гонке. Если ранее существовали оценки о появлении сотен советских МБР к 1962 году, то к сентябрю 1961 году количество ракет оценивалось лишь от 25 до 50 единиц. К июню 1964 спутники CORONA сфотографировали все 25 советских комплексов межконтинентальных баллистических ракет. Снимки, полученные со спутников CORONA, также позволили американцам каталогизировать советские позиции ПВО и ПРО, атомные объекты, базы подводных лодок, тактических баллистических ракет, авиабазы. То же самое относится к военным объектам на территории Китая, стран Восточной Европы и других странах. Космическая съемка также помогала отслеживать подготовку и ход военных конфликтов, таких как семидневная война 1967 года, а также осуществлять мониторинг соблюдения СССР договоров по ограничению и сокращению вооружений.

KH-5 - серия спутников «Key Hole», предназначавшаяся для съёмки низкого разрешения в дополнение к другим разведывательным КА, для создания картографической продукции

KH-6 Lanyard (англ. Lanyard - шнур, ремешок) - серия короткоживущих спутников видовой разведки, создаваемых в США с марта по июль 1963 года. Первые запуски планировалось использовать для съёмки участка поверхности вблизи Таллина. В 1963 году американская разведка предполагала, что там могут быть размещены советские противоракеты.

Масса КА - 1500 кг. Спутник оснащался камерой с объективом с фокусным расстоянием в 1,67 метра и разрешающей способностью на местности в 1,8 метра. Всего было осуществлено три запуска, один из них неудачный, другой запуск был без плёнки и только один удачный. Съёмка производилась на 127-милиметровую (5-дюймовую) плёнку. Капсула содержала 6850 метров плёнки, было отснято 910 кадров.

KH-7 - серия спутников «Кey Hole», с очень высоким (для своего времени) разрешением. Предназначались для съёмки особо важных объектов на территории СССР и Китая. Спутники этого типа запускались с июля 1963 года по июнь 1967 года. Все 38 спутников KH-7 запускались с авиабазы Ванденберг, 30 из низ вернулись с фотоснимками удовлетворительного качества.

Изначально разрешение на местности составляло 1,2 метра, но было улучшено до 0,6 метра в 1966 году.

KH-8 (также - Gambit-3) - серия американских разведывательных спутников детальной оптической фоторазведки. Другое использовавшееся название «Низкоорбитальная наблюдательная платформа» (англ. Low Altitude Surveillance Platform). Серия стала одной из самых долгоживущих космических программ США. С июля 1966 по апрель 1984 года состоялось 54 пуска. Для съемки поверхности Земли использовалась фотопленка, отснятый материал возвращался на землю в специальных контейнерах. После входа в плотные слои атмосферы должен был раскрываться парашют для обеспечения мягкой посадки. По сообщениям официальных структур, реально достигнутое разрешение аппарата было не хуже полуметра. Аппарат массой 3 тонны производился кампанией Локхид и выводился в космос РН «Титан 3» с космодрома Ванденберг. Аппаратура для съемки производилась подразделением A&O кампании «Истман Кодак». Наименование «Gambit» так же использовалось для обозначения предшественника KH-8 аппарата KH-7.

Трехтонный спутник-шпион КН-8. Изображение рассекречено в сентябре 2011 года.

Пленка, используемая в спутниках «Гамбит» производилась кампанией «Истман-Кодак». Впоследствии «космическая» пленка развилась в целое семейство успешно применявшихся фотоматериалов с высокими характеристиками. Первой была пленка «Тип 3404» с разрешающей способностью 50 на 100 линий на один квадратный миллиметр. Далее последовало несколько модификации с высокой разрешающей способностью «Тип 1414» и «SO-217». Появилась и серия плёнок сделанных с применением мелкодисперсных зёрен из галогенидов серебра. Последовательно уменьшая размер последних от 1,550 арнгстрем в «SO-315» до 1200 арнгстрем в «SO-312» и до 900 ангстрем в модели «SO-409», компании производителю удалось добиться высоких характеристик по разрешающей способности и однородности плёнки. Последнее важно для неизменности качества получаемого изображения.
В идеальных условиях, разведчики «Гамбит», по официальным данным, были способны различать на земной поверхности объекты от 28 до 56 см (при использовании плёнки «Тип 3404») и даже 5-10 см (при использовании более совершенной плёнки «Тип 3409» с разрешающей способностью 320 на 630 линий на кв. мм). В реальности идеальные условия встречаются очень редко. На качество съемки из космоса влияет большое число факторов. Серьезно ухудшить качество могут и неоднородности в атмосфере, вызванные, например, нагревом поверхности (эффект марева) и промышленный смог и пыль в приповерхностном слое, поднятая ветром, и угол падения солнечного света и, конечно, слишком большая высота орбиты. Возможно поэтому фактическая разрешающая способность снимков, полученных спутниками серии KH-8, до сих пор (2012 год) остается засекреченной.

Аппараты серии KH-8 имели возможность фотографировать спутники на орбите. Данная возможность разрабатывалась для контроля деятельности советских спутников, но впервые была использована для съемки поврежденной станции «Скайлэб» в 1973 году.

Программа KH-9 была задумана в начале 1960-х в качестве замены для спутников слежения CORONA. Предназначалась для слежения за большими областями земной поверхности камерой среднего разрешения. Аппараты KH-9 были оборудованы двумя главными камерами, а некоторые миссии также были оборудованы картографической камерой. Пленка из камер перегружалась в капсулы возвращаемых аппаратов и отправлялась на Землю, где их перехватывал в воздухе самолёт. На большинстве миссий было четыре возвращаемых аппарата. Пятая капсула была на миссиях которые имели картографическую камеру.

Шестиугольник (англ. KH-9 Hexagon), другое название Большая птица (англ. Big Bird) - серия фотографических спутников видовой разведки запущенных США между 1971 и 1986 годами.

Из двадцати запусков произведённых ВВС США, успешными были все кроме одного. Отснятая фотоплёнка для обработки и анализа с борта спутника отсылалась назад на Землю в возвращаемых капсулах на парашютах в Тихий океан, где с помощью специальных крюков их подбирали военные самолёты C-130. Наилучшее достигнутое разрешение главных камер составляло 0,6 метров.
В сентябре 2011 года рассекречены материалы о проекте спутника-шпиона «Шестиугольник» и на один день один из космических аппаратов (КА) был выставлен для всех желающих.

Капсула с "Большой птицы" возвращается домой.

КН -10 Dorian - пилотируемая орбитальная лаборатория (англ. Manned Orbiting Laboratory, MOL) - орбитальная станция, часть программы пилотируемых полётов министерства обороны США. Астронавты на станции должны были заниматься разведывательной деятельностью и иметь возможность снимать с орбиты или уничтожать спутники в случае необходимости. Работы над ней были прекращены в 1969 году, так как новая стратегия Министерства обороны предусматривала использование для нужд разведки беспилотных аппаратов.
В 1970-х годах в СССР проводились запуски схожих по назначению станций «Алмаз».
Планировалось, что станция MOL будет доставляться на орбиту ракетой-носителем Титан IIIC вместе с космическим кораблём «Джемини B», на борту которого должен был находиться экипаж из двух военных астронавтов. Астронавты в течение 30 дней проводили бы наблюдения и эксперименты, затем покидали бы станцию. MOL была рассчитана на работу только одного экипажа.

Изображение спускаемого аппарата «Джемини B», отчаливающего от MOL.

По программе пилотируемой орбитальной лаборатории был произведён один тестовый запуск 3 ноября 1966 года. Для проведения испытаний использовались макет MOL и космический корабль «Джемини-2», который был повторно использован после его первого 18-минутного суборбитального полёта в 1965 году. Запуск был произведён с помощью ракеты носителя «Титан IIIC» с пусковой площадки LC-40 базы ВВС США на мысе Канаверал.
Первый пилотируемый полёт после многочисленных задержек был назначен на декабрь 1970 года, однако президент Никсон отменил программу MOL из-за затягивания работ, превышения сметы по ним, а также потому что программа морально устарела, так как разведывательные спутники могли выполнить большую часть возложенных на неё задач.
KH-11 KENNAN, так же известный под кодовыми названиями 1010 и Crystal (Кристалл) и обычно называемый «Key Hole» («Замочная Скважина») - тип разведывательных спутников, которые запускались Национальным управлением военно-космической разведки США с 1976 по 1990 год. Изготовленный Lockheed Corporation в Саннивейл (Калифорния), KH-11 стал первым американским спутником-шпионом, который использовал оптико-электронную цифровую фотокамеру и передавал полученные изображения практически сразу после фотографирования.
Девять спутников KH-11 были запущены между 1976 и 1990 годами на борту ракет-носителей Титан-IIID и −34D, с одним аварийным пуском. Аппарат KH-11 заменил фотографические спутники KH-9 Hexagon, последний из которых был потерян при взрыве ракеты-носителя в 1986 году. Предполагается, что KH-11 напоминают по размерам и форме космический телескоп «Хаббл», так как их отправляли в космос в одинаковых контейнерах. Кроме того, НАСА, описывая историю телескопа «Хаббл», в описании причин перехода от 3-метрового главного зеркала к 2,4-метровому, утверждает: «Кроме того, переход к 2,4-метровому зеркалу позволял снизить затраты на изготовление, используя производственные технологии, разработанные для военных спутников-шпионов.»
При условии, что на KH-11 размещено 2,4-метровое зеркало, его теоретическая разрешающая способность при отсутствии атмосферных искажений и 50 % частотно-контрастной характеристике будет приблизительно 15 см. Рабочее разрешение будет хуже из-за влияния атмосферы. Версии KH-11 различаются массой от 13,000 до 13,500 кг. Предполагаемая длина спутников - 19,5 метров, диаметр - 3 метра. Данные передавались через спутниковую систему передачи данных (Satellite Data System), принадлежащую вооружённым силам США.
В 1978 году, молодой сотрудник ЦРУ Уильям Кампайлс продал СССР за $3,000 техническое руководство, описывающее конструкцию и принцип действия KH-11. Кампайлс был осужден за шпионаж на 40 лет тюрьмы (был выпущен после 18 лет заключения).

Я поделился с Вами информацией, которую "накопал" и систематизировал. При этом ничуть не обеднел и готов делится дальше, не реже двух раз в неделю. Если Вы обнаружили в статье ошибки или неточности - пожалуйста сообщите. Мой электронный адрес: [email protected]. Буду очень благодарен.

Американские космические аппараты «Вояджер»

«Вояджер» (путешественник) — наименование американских космических аппаратов для исследования Юпитера, Сатурна и их спутников, а возможно, Урана с пролетной траектории с использованием поля тяготения Юпитера и Сатурна для пертурбационного маневра.

Масса космического аппарата 798 кг. Герметичный корпус (имеет форму многогранной призмы с центральным проемом) смонтирован на обратной стороне отражателя остронаправленной антенны. Большинство приборов вынесены на специальном кронштейне, причем часть их установлена на сканирующей платформе.

Электропитание от трех (вынесенных на кронштейне) изотопных генераторов, имеющих в период полета около Юпитера общую мощность 421 Вт, а в период пролета около Сатурна — 384 Вт. Ресурс установок 10 лет. В трехосной системе ориентации используются датчики Солнца и Канопуса, а также инерциальный измерительный блок. Исполнительными органами системы служат 12 микродвигателей (4 по каждой оси) тягой по 0,9 Н. Еще 4 таких микродвигателя обеспечивают коррекции траектории. Запас гидразина для микродвигателей рассчитан на 7 лет.

Система терморегулирования использует жалюзи на пяти гранях корпуса и на сканирующей платформе с научными приборами, многослойную теплоизоляцию, теплозащитные экраны из полированного алюминия, металлические и пластмассовые солнечные бленды, а также радиоизотопные нагреватели с тепловой мощностью 1 Вт.

Радиотехническая система включает остронаправленную антенну с отражателем диаметром 3,66 м и ненаправленную антенну. Частота приема для обеих антенн 2113 МГц, частота передачи 2295 МГц (диапазон S). Сдублированная бортовая цифровая вычислительная машина имеет основную память емкостью 4096 18-разрядных слов, а также резервную такой же емкости. В состав научной аппаратуры входят телевизионная камера с широкоугольным объективом (фокусное расстояние 200 мм), камера с телеобъективом (1500 мм), детекторы космических лучей, оборудование для регистрации радиоизлучения Юпитера и Сатурна в диапазоне 10 Гц — 56,2 кГц, детекторы заряженных частиц низкой энергии, фотополяриметр с 150-миллиметровым телескопом системы Кассегрена, детекторы плазмы (две чаши Фарадея), ультрафиолетовый спектрометр и другое.

На космических аппаратах «Вояджер» установлены идентичные медные граммофонные пластинки в комплекте с вращающимся диском, звукоснимателем и наглядной инструкцией по проигрыванию. На пластинках записаны «звуки Земли», которые должны дать представление о нашей планете представителям внеземной цивилизации, если к ним попадут космические аппараты. Продолжительность звучания пластинки 110 мин. На ней записаны обращения Генерального секретаря ООН Вальдхайма, приветствия на 60 языках, включая мертвые, азбука Морзе, музыкальные отрывки, крик ребенка, звуки прибоя, дождя, извержения вулкана и т. д. Пластинка несет также видеозапись 115 изображений.

Запущены два космических аппарата «Вояджер» с помощью ракеты носителя «Титан-3Е», снабженных дополнительным разгонным блоком: «Вояджер-2» 20.8.1977 по «медленной» траектории к Юпитеру, «Вояджер-1» 5.9.1977 по «быстрой» траектории. 10.12.1977 «Вояджер-1» вошел в пояс астероидов, 15.12.1977 обогнал на траектории «Воядж-2», а 8.9.1978 вышел из пояса астероидов. 5.3.1979 «Вояджер-1» совершил пролет около Юпитера на расстоянии 280000 км, а 12.11.1980 прошел около Сатурна на расстоянии 124000 км от вершин его облачного покрова и около его спутника Титана (минимальное расстояние от Титана ~4500 км). Космический аппарат «Воядж-2» вошел в пояс астероидов 10.12.1977, вышел из него 21.10.1978. 9.7.1979 совершил пролет около Юпитера на расстоянии 648000 км. Траекторию пролета около Сатурна космического аппарата «Воядж-2» предполагалось выбрать за несколько месяцев до пролета. Первый вариант предусматривал пролет около Сатурна по траектории, обеспечивающей оптимальные условия для исследования спутника этой планеты Титана и околопланетного пространства, в частности проход за кольцами Сатурна для их радиозатменного зондирования. Второй вариант предусматривал пролет космического аппарата «Воядж-2» около Сатурна по траектории, обеспечивающей пертурбационный маневр в поле тяготения планеты с переходом на трассу полета к Урану (в этом случае аппарат пройдет на расстоянии 353000 км от Титана). Был выбран второй вариант. Космический аппарат «Воядж-2» 26.8.1981 совершил пролет около Сатурна на расстоянии 101 тыс. км и перешел на траекторию полета к Урану. Он совершил пролет около Урана в январе 1986 года и под влиянием тяготения этой планеты перешел на трассу полета к Нептуну, около которого прошел в 1989 году. Вероятность сохранения работоспособности космического аппарата до Урана оценивается в 65% до, Нептуна — не более 40%.

Приходько Валентин Иванович

«Черная тема».

Все, что не подлежит огласке, на языке американского разведсообщества называется «черной темой». Таковой в течение долгих десятилетий являлась космическая разведка, которой в США начали заниматься еще до того, как научились запускать спутники. Не удивляйтесь, но это именно так.

Правда, документы о своих первых спутниках-шпионах американцы рассекретили лишь в 1995 году. С тех пор эта история обросла массой подробностей, что позволяет достаточно детально рассказать о первых шагах в данном направлении, а также о том, что из этого получилось.

Я не намерен изобретать велосипед, поэтому в своем рассказе воспользуюсь материалами известного американского историка космонавтики Дуэйна Дея (Dwayne A. Day). Он исследовал рассекреченные документы и поведал всему миру и о том, как все начиналось, и как дальше развивались события, и каких успехов достигла спутниковая разведка в США, и какие неудачи были на этом пути. Однако обо всем по-порядку.

В 1954 году из недр организации, носившей название «РЭНД» (о ее деятельности я уже рассказывал в этой книге), вышел отчет под заголовком «Обратная связь» (Feed Back). Он содержал результаты исследований, проведенных в предшествующие восемь лет. В отчете утверждалось, что спутник, использующий телевизионную камеру, может дать полезные фотографии Советского Союза и выявить большие структуры, такие как аэродромы, заводы и порты.

Но этот документ мог бы еще долго пылиться в архивах с грифом «Совершенно секретно», если бы в Центре авиационных разработок имени Райта на авиабазе Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо, с ним не ознакомились младшие офицеры Квентин Рип (Quentin Riepe) и Джеймс Кулбау (James Coolbaugh). Материалы отчета так их заинтересовали, что они загорелись идеей реализовать содержащиеся в отчете идеи на практике. Им удалось собрать некоторое количество денег с различных лабораторий электроники на базе и приступить к разработке технологий, необходимых для спутника.

Рип, Кулбау и еще несколько человек, которых дали им в помощь, считали, что идея спутника с телевизионной камерой на борту жизнеспособна – в частности потому, что уже полным ходом шла разработка межконтинентальной баллистической ракеты Atlas, мощности которой хватало для запуска аппарата на околоземную орбиту.

К 1956 году над проектом спутника, который теперь назывался Weapons System 117L (WS-117L, «Система оружия»), работало с полдюжины офицеров военно-воздушных сил во главе с подполковником Биллом Кингом (Bill King). Они провели конкурс для выбора подрядчика по разведывательному спутнику. Победила компания Lockheed, инженеры которой заявили, что телевизионная камера недостаточно хороша для разведывательной съемки. У них также были опасения, что при записи телевизионных сигналов на магнитную ленту могут возникнуть проблемы, так как бобины с лентой будут вращаться с высокой скоростью.

Вместо этого сотрудники Lockheed предложили использовать фотокамеру с пленкой, делавшей длинный и узкий снимок, который проявлялся прямо на борту. Далее фотографии планировалось сразу же сканировать и передавать изображение на Землю по радио. Такой спутник получил название фототелевизионного (film-readout satellite).

Несмотря на привлекательность этой идеи, ВВС США отказали проекту спутника в финансировании. Они не посчитали нужным тратить деньги на то, что не имеет крыльев и не может сбрасывать атомные бомбы.

Проект Lockheed не получил поддержки и в других правительственных структурах США. Сами понимаете, что такого понятия как частные инвестиции в космическую отрасль тогда еще просто не было.

Однако уже в 1957 году два эксперта по разведке из «РЭНДа» – Мертон Дэвис (Merton Davies) и Амром Катц (Amrom Katz) – выдвинули предложение о доставке пленки на Землю с помощью возвращаемой капсулы. Они считали, что применение новых материалов для покрытия капсулы поможет сохранить ее содержимое от губительного воздействия высоких температур при прохождении плотных слоев атмосферы. По их мнению, пленка содержала намного больше информации, чем можно было передать по радиоканалу.

Дэвису и Катцу удалось убедить в своей правоте руководителей программы WS-117L. Но так как денег у программы было очень мало, решили обратиться к ЦРУ за средствами для разработки этого нового полезного груза.

Вероятно, работа по созданию разведывательного спутника продолжалась бы в таком неспешном режиме еще достаточно долго, если бы не первый советский спутник. Он все изменил.

Командование американских военно-воздушных сил вдруг решило, что космос жизненно необходим, и резко увеличило финансирование программы WS-117L. Фототелевизионный спутник вскоре получил наименование Sentry («Часовой»). В ВВС планировали построить «пионерный» вариант, чтобы проверить технологию, а затем и усовершенствованную версию, которая бы производила разведку для практического использования.

Но эту разработку, по самым скромным подсчетам, можно было завершить не ранее 1960 года. В то время как малый возвращаемый спутник с фотопленкой можно было сделать намного быстрее и запускать меньшей ракетой Thor.

По рекомендации своих научных советников, президент США Дуайт Эйзенхауэр утвердил эту новую спутниковую программу в феврале 1958 года и распорядился, чтобы она разрабатывалась скрытно. Имелось в виду, что программа настолько секретна, что лишь несколько человек должны были знать, что она вообще существует. Программой стало заведовать Центральное разведывательное управление, которое платило за камеру и за космический аппарат; ВВС предоставляли ракету и всевозможное обеспечение.

Во главе работ по фоторазведывательному спутнику встал кадровый сотрудник ЦРУ Ричард Бисселл (Richard Bissell). Разработка современных технических средств для слежения за территорией СССР была для него не в новинку. Несколькими годами ранее именно Бисселл возглавлял работы по разведывательному самолету U-2, выполнявшему секретные полеты над СССР, Китаем и другими социалистическими странами.

Проект получил название Corona («Корона»). Правда, это имя, как и большинство кодовых имен разведывательных спутников, обычно писалось одними заглавными буквами: CORONA. Любопытно, как родилось это название. Бисселл диктовал технические требования к спутнику офицеру, который тут же печатал их на печатной машинке Smith-Corona. И когда потребовалось имя для спутниковой программы, именно этот офицер и пред ожил Corona. Простенько, и никто не догадается. Так и получилось.

В самом начале разработки Бисселл сделал важное изменение в конструкции космического аппарата. Первоначально проектом предусматривалась установка небольшой камеры внутри маленького вращающегося спутника. Однако Бисселл узнал о разработке более мощной камеры в молодой компании Itek. Эта камера, созданная по проекту Уолтера Левисона (Walter Levison), качалась взад и вперед, давая изображение на длинной полосе пленки с высоким разрешением. В дальнейшем она получила название панорамной камеры, но требовала стабильной платформы.

Как нельзя лучше для этих целей подходила верхняя ступень ракеты-носителя Agena, которую сначала хотели отделять от спутника после запуска, но потом решили сделать частью конструкции разведывательного аппарата. На ней предполагалось устанавливать камеру, а экспонированную пленку можно было направлять на приемную катушку в отделяемом возвращаемом аппарате. Бисселл посчитал такое решение оптимальным, и предоставил компании Itek контракт на разработку такой камеры.

В конце 1950-х годов спутник CORONA считался «промежуточным» вариантом. Планировалось, что ЦРУ построит 20 таких аппаратов и, начиная с 1959 года, будет с интервалом около месяца выводить их в космос. К моменту запуска последнего из этих аппаратов, должен был появиться более крупный и сложный спутник ВВС Samos. О нем я расскажу чуть позже.

Однако этим планам не суждено было сбыться. Все оказалось не так просто, и космос еще не раз и не два показывал свой норов.

Первый испытательный запуск CORONA состоялся в феврале 1959 года с космодрома на базе ВВС США Ванденберг в Калифорнии. Он был неудачен. Как и второй пуск, и третий. При четвертом запуске аппарат нес первую разведывательную камеру, но так и не вышел на орбиту.

Возникали и другие проблемы. К лету 1960 года CORONA потерпела двенадцать неудач подряд. Бывало, возвращаемые аппараты уходили на неправильные орбиты. Бывало, сгорали в атмосфере. Участники программы всерьез опасались ее закрытия, но президент Эйзенхауэр считал CORONA слишком важной и продолжал поддерживать.

Наконец в августе 1960 года первая возвращаемая капсула успешно опустилась на Землю. Американцы всего на несколько часов опередили в этом вопросе своих главных конкурентов – Советский Союз. Правда, советским конструкторам удалось возвратить с орбиты живых существ, собак Белку и Стрелку.

Несколько слов о том, как американцы возвращали пленку с орбиты. Капсула с разведывательными материалами после отделения от основного аппарата входила в атмосферу, где и происходило ее торможение. При этом корпус капсулы обгорал в плотных слоях. Когда скорость снижалась до разумных пределов, происходил отстрел теплозащитного экрана и оставался округлый контейнер, называемый «ведром». На большой высоте выпускался маленький парашют, который вытягивал основной купол. На нем капсула и опускалась к северо-западу от Гавайских островов. Когда «ведро» спускалось над океаном, над ним пролетал транспортный самолет ВВС и тянул за собой трос, удерживаемый двумя длинными шестами. Трос был усажен крючками, и один или несколько из них должны были зацепить и прочно держать стропы парашюта. Затем экипаж самолета втягивал трос и маленькую капсулу.

Первые фотографии территории СССР американцы получили во время полета четырнадцатой CORONA (открытое наименование спутника – Discoverer-14). Снимки были не очень хороши, но выявили множество военных объектов на обширной советской территории, о которых руководители американской разведки даже не подозревали.

Вскоре запуски CORONA стали регулярными. Поначалу их надежность оставляла желать лучшего: 25 % успешных миссий в 1960 году, 50 % – в 1961 году, 75 % – в 1962 году.

Как вы помните, к этому времени CORONA должна была уже смениться спутниками Samos, более мощными и более совершенными космическими аппаратами, разработку которых вели ВВС США. К лету 1960 года эта программа сильно разрослась. Теперь она состояла из фототелевизионных спутников Samos Е-1 и Samos Е-2, а также спутника с возвращаемым аппаратом Samos Е-5. Samos Е-1 был оснащен камерой низкого разрешения, предназначенной главным образом для демонстрации технологии. Samos Е-2 имел камеру более высокого разрешения и претендовал на звание рабочего спутника. Внутри большой герметичной возвращаемой капсулы спутника Samos Е-5 устанавливался сильно увеличенный вариант базовой камеры CORONA.

Название Samos Е-3 относилось к закрытому проекту фототелевизионного спутника, использующего технологию, отличную от аппаратов E-1 и E-2. Наконец, Samos Е-4 был картографическим спутником, разработка которого была прекращена после того, как в 1959 году стартовала другая программа, известная как KH-5 ARGON (КН – Key Hole – «замочная скважина»). Этот аппарат использовал ракету Thor и оборудование CORONA, в частности возвращаемый аппарат.

Как я уже отмечал, программа CORONA рассматривалась как временная. Предполагалось, что когда она закончится, ЦРУ уйдет из области спутниковой разведки, полностью передав это поле деятельности ВВС. Однако у летчиков дела с Samos не ладились. К лету 1960 года были закрыты проекты Samos Е-1 и Samos Е-2, хотя три испытательных запуска аппаратов этих типов все же состоялись. Затем утвердили проекты двух новых спутников, которые, как и CORONA, использовали возвращаемые капсулы. Одним из них был аппарат, названный Samos Е-6, другим – спутник особо высокого разрешения GAMBIT.

Samos Е-6 использовал большой возвращаемый аппарат и две панорамные камеры, разработанные компанией Eastman Kodak. Первый его запуск состоялся в 1962 году и был неудачным. Еще четыре запуска также были неудачны, и к 1963 году проект был закрыт.

А CORONA тем временем продолжала работать. Она стала очень надежной и успешной разведывательной системой. Тем более что непрерывно шли работы по совершенствованию как самого спутника, так и камер, которые на него ставились.

Первые модели, известные как KH-1, KH-2 и KH-3, вскоре заменили на КН-4, обладавшие большими возможностями. В этом аппарате, известном как MURAL, было две камеры вместо одной. Каждая камера была слегка наклонена в сторону другой, и они делали снимки поверхности под разными углами. Так получали стереофотографии, которые позволяли экспертам делать точные измерения наземных объектов.

Сначала самые малые объекты, которые можно было обнаружить на пленке, имели размер 10 метров. Но к 1963 году этот показатель был улучшен до 4 метров, а к 1968 году – до 2 метров. Однако фотографии были недостаточно хороши для того, чтобы определить технические характеристики объекта, к примеру, сколько топлива может нести данная ракета или самолет.

Спутники типа Samos Е-5, которые могли бы внести некоторую ясность в эти вопросы, запускались в начале 1960-х годов трижды. Ни один из стартов не был успешным, поэтому программа была закрыта, а мощную фотокамеру от Samos адаптировали для использования на космическом аппарате типа CORONA и его возвращаемой капсуле. Такой аппарат получил название KH-6 LANYARD.

В 1963 году были предприняты три попытки запуска аппаратов нового типа, но лишь один из них был успешным. Поэтому, как только началась разработка другого аппарата, известного как GANBIT, проект LANYARD был закрыт.

Спутник типа GAMBIT нес мощный телескоп, который использовал зеркало для фокусирования изображения на небольшую полоску пленки. Другое зеркало смотрело с аппарата вбок и отражало Землю в камеру. По мере того, как спутник двигался над Землей, изображение поверхности двигалось сквозь камеру. Пленка же протягивалась мимо небольшой щели с той же самой скоростью, с какой двигалось изображение. Такая стрип-камера (strip camera) давала фотографии очень высокого качества, которые можно было использовать для получения технических данных.

Первый GAMBIT, известный как KH-7, был запущен в 1963 году, и этот полет был признан частично успешным. В течение нескольких следующих миссий происходило совершенствование космического аппарата. Первые снимки от GAMBIT показывали объекты на Земле размером около 1,1 метра, но уже через несколько лет камеры спутников делали фотографии, выявляющие объекты поперечным размером около 0,6 метра. Отражающее зеркало могло также слегка двигаться, чтобы изменить угол изображения и получить стереоснимки, а спутник можно было наклонить в одну или другую сторону, чтобы навести на цели, расположенные не непосредственно под ним.

Однако более высокое разрешение досталось спутнику GAMBIT не просто: его камера могла фотографировать лишь небольшие области земной поверхности. Поэтому разведывательные спутники работали, как правило, в паре: CORONA выявляла цели, а GAMBIT производил съемку важнейших из них.

К середине 1960-х годов в США ежемесячно запускались по одному спутнику CORONA и по одному GAMBIT. Каждый спутник работал примерно четверо суток, прежде чем отстрелить свою возвращаемую капсулу и вернуть пленку на Землю.

Приблизительно тогда же появилась новая модель космических аппаратов, известная как КН-4А, со вторым возвращаемым аппаратом, что удвоило возможности спутника. Теперь CORONA делала снимки вскоре после запуска и спускала первый возвращаемый аппарат в течение четырех суток. Затем она переходила на несколько дней в спящий режим, а потом включалась и снимала вновь. Новые снимки доставлялись затем на Землю во второй капсуле, и это удваивало количество возвращаемой пленки при минимальных дополнительных затратах.

Успех CORONA и проблемы со спутниками других типов привел к тому, что ЦРУ осталось вовлеченным в спутниковую разведку дольше, чем планировалось первоначально. Участие цэрэушников продолжалось даже после того, как в начале 1960-х годов было создано Национальное разведывательное управление (National Reconnaissance Office, NRO), чтобы оно руководило спутниковыми разведывательными программами.

В 1962 году отношения между двумя разведывательными ведомствами резко ухудшились. В свете этого ЦРУ начало несколько новых программ спутниковой разведки самостоятельно, без согласия NRO. Одна из них первоначально была названа FULCRUM, а потом переименована в КН-9 HEXAGON. Космический аппарат, созданный в рамках этого проекта, был массивным спутником, размером со школьный автобус. Он оснащался двумя мощными камерами, четырьмя или пятью возвращаемыми аппаратами и требовал для запуска на орбиту мощной ракеты Titan-3.

HEXAGON предназначался для замены CORONA, и уже во время своего первого полета в июле 1971 года он достиг успеха. Его камеры позволяли делать фотоснимки с разрешением всего 20 сантиметров. До середины 1980-х годов было запущено 20 спутников HEXAGON. Каждый из них, в отличие от спутников CORONA с их коротким временем жизни, оставался на орбите помногу месяцев.

В 1967 году состоялась замена спутников КН-7 GAMBIT более совершенной моделью, известной как КН-8. Новый космический аппарат имел более мощную камеру, и в 1970-е годы он уже мог фотографировать объекты размером менее 10 сантиметров.

КН-7 и ранние модели КН-8 имели всего лишь один возвращаемый аппарат, но к 1969 году в эксплуатацию была принята новая модель KH-8, которая несла два возвращаемых аппарата.

Последняя модель CORONA известна как KH-4B, и до 1972 года включительно было запущено 17 таких аппаратов. После этого они были окончательно списаны и заменены на HEXAGON.

Спутники КН-8 GAMBIT продолжали летать до середины 1980-х годов и получали фотографии самого высокого качества, непревзойденные ни одним летавшим аппаратом.

Несмотря на очевидные преимущества, у всех вышеназванных спутников был один существенный недостаток – они работали недостаточно быстро. Точнее, недостаточно быстро на Земле можно было получить результаты разведывательной деятельности, то есть фотопленку. В среднем сделанные с орбиты фотографии могли попасть на стол аналитикам в Пентагоне не раньше чем через неделю после проведения съемки. За эти дни обстановка могла в корне измениться. К примеру, во время вторжения стран – членов Организации Варшавского договора в Чехословакию в 1968 году, один из спутников CORONA сделал хорошие фотографии, которые показывали, что ввод войск вот-вот начнется. Однако они попали на Землю лишь тогда, когда ввод войск уже начался.

В 1960-1970-е годы ЦРУ и NRO исследовали различные технологии обеспечения космической разведки в режиме реального времени. Однако все они оставались непригодны, пока не были созданы чувствительные устройства, которые могли превращать свет непосредственно в электрическую энергию. Первый аппарат нового типа был запущен в 1976 году. Спутник получил обозначение КН-11 KENNAN. Он имел массивное зеркало, в фокусе которого находилась ПЗС-матрица (сокращение от «прибор с зарядовой связью»). Она превращала свет в электрические сигналы, а они преобразовывались в радиосигналы, которые затем передавались на Землю.

Теперь не было необходимости в возвращаемых капсулах, но KH-11 не делал ни снимков больших площадей, как HEXAGON, ни снимков исключительно высокого качества, как KH-8. Поэтому оба этих спутника с доставкой пленки оставались на службе еще более 10 лет после того, как начал работать КН-11.

Сегодняшние американские разведывательные спутники являются наследниками проекта KH-11. Но до того как мы узнаем подробности их устройства, пройдет еще около тридцати лет...

Интересно посмотреть, как разные люди решают одну и ту же задачу. У каждого есть свой опыт, свои начальные условия, но, когда цель и требования схожие, решения этой задачи функционально похожи друг на друга, хотя могут различаться в конкретной реализации. В конце 50-х годов и СССР и США стали разрабатывать пилотируемые корабли для первых шагов в космос. Требования были схожими - экипаж один человек, время нахождения в космосе - до нескольких суток. Но вот аппараты получились разные, и, как мне кажется, было бы интересно их сравнить.

Введение

Ни СССР, ни США не знали, что ждет человека в космосе. Да, в полётах на самолёте можно воспроизвести невесомость, но длительностью всего ~30 секунд. Что будет с человеком при длительной невесомости? Врачи пугали невозможностью дышать, пить, видеть (якобы глаз должен потерять свою форму из-за неверной работы глазных мышц), соображать (пугали сумасшествием или потерей сознания). Знание о космических частицах высокой энергии приводило к мыслям о радиационных поражениях (и даже после полётов регулярно в газетах всплывали жуткие версии о лучевой болезни летавших космонавтов). Поэтому первые корабли были рассчитаны на небольшое время нахождения в космосе. Длительность первых полётов измерялась минутами, последующих - часами, или витками вокруг Земли (один виток - примерно 90 минут).

Средства выведения

Главным фактором, влияющим на дизайн корабля была грузоподъемность ракеты-носителя. И двухступенчатая Р-7, и «Атлас» могли вывести на низкую околоземную орбиту примерно 1300 кг. Но для «семерки» успели отработать в лунных пусках 1959 года третью ступень - блок «Е», повысив грузоподъемность трехступенчатой ракеты до 4,5 тонн. А США всё никак не могли отработать базовый двухступенчатый «Атлас», и первый теоретически возможный вариант «Атлас-Аджена» полетел только в начале 1960 года. В результате получился анекдот - советские «Востоки» весили 4,5 тонны, а масса «Меркурия» была сравнима с массой «Спутника-3» - 1300 кг.

Внешние элементы конструкции

Рассмотрим сначала наружную часть кораблей:

«Восток»

«Меркурий»

Форма корпуса

«Восток» на участке выведения находился под сбрасываемым обтекателем. Поэтому конструкторов не волновала аэродинамичность форм корабля, а также можно было спокойно размещать антенны, баллоны, жалюзи терморегуляции и прочие хрупкие элементы на поверхности аппарата. А особенности конструкции блока «Е» определили характерный конический «хвост» корабля.

«Меркурий» же не мог позволить себе тащить на орбиту тяжелый обтекатель. Поэтому корабль имел аэродинамическую коническую форму, и все чувствительные элементы типа перископа были убираемыми.

Теплозащита

При создании «Востока» конструкторы исходили из решений, дающих максимальную надежность. Поэтому форму спускаемого аппарата выбрали в виде шара. Неравномерность распределения веса обеспечивала эффект «ваньки-встаньки», когда спускаемый аппарат самостоятельно, без какого-либо управления, устанавливался в правильное положение. А теплозащита наносилась на всю поверхность спускаемого аппарата. При торможении о плотные слои атмосферы воздействие на поверхность шара было неравномерным, поэтому слой теплозащиты имел различную толщину.

Слева: обтекание сферы на гиперзвуковой скорости (в аэродинамической трубе), справа: неравномерно обгоревший спускаемый аппарат «Восток-1».

Коническая форма «Меркурия» означала, что теплозащита потребуется только снизу. С одной стороны, это экономило вес, с другой стороны, неверная ориентация корабля при входе в плотные слои атмосферы означала высокую вероятность его разрушения. На верхней части корабля стоял специальный аэродинамический спойлер, который должен был перевернуть «Меркурий» кормой вперед.

Слева: конус на гиперзвуковой скорости в аэродинамической трубе, справа: теплозащита «Меркурия» после посадки.

Что любопытно, материал теплозащиты был схожим - на «Востоке» пропитанная смолой асбестовая ткань, на «Меркурии» - стекловолокно и резина. В обоих случаях тканеподнобный материал с наполнителем сгорал послойно, а наполнитель испарялся, создавая дополнительный слой теплозащиты.

Тормозная система

Тормозной двигатель «Востока» был недублированным. С точки зрения безопасности это было не очень хорошим решением. Да, «Востоки» запускались так, чтобы в течение недели затормозиться естественным образом об атмосферу, но, во-первых, уже в полёте Гагарина орбита была выше расчетной, что фактически «выключало» эту резервную систему, а во-вторых, естественное торможение означало посадку где угодно от 65 градуса северной широты до 65 градуса южной широты. Причина этого конструктивная - два ЖРД в корабль не влезали, а твердотопливные двигатели тогда не были освоены. Надежность ТДУ повышала максимальная простота конструкции. Бывали случаи, когда ТДУ давала чуть меньший импульс, чем нужно, но полного отказа не было ни разу.

ТДУ «Востока»

На «Меркурии» за теплозащитным щитом стоял блок двигателей разделения и торможения. Оба типа двигателей были установлены в трех экземплярах для большей надежности. Двигатели разделения включались сразу после выключения двигателей ракеты-носителя для того, чтобы корабль отошёл от ракеты-носителя на безопасное расстояние. Тормозные двигатели включались для схода с орбиты. Для того, чтобы вернуться с орбиты, было достаточно одного сработавшего тормозного двигателя. Блок двигателей крепился на стальных лентах и сбрасывался после торможения.

ТДУ «Меркурия»

Система посадки

На «Востоках» пилот садился отдельно от корабля. На высоте 7 км космонавт катапультировался и садился самостоятельно на парашюте. Для большей надежности, парашютная система была дублирована.

На «Меркуриях» использовалась идея посадки на воду. Вода смягчала удар, а большой флот США не испытывал трудностей с поиском капсулы в океане. Для смягчения удара о воду раскрывался специальный воздушный мешок-амортизатор.

История показала, что посадочные системы оказались самыми опасными в проектах. Гагарин чуть не сел в Волгу, Титов приземлился рядом с поездом, Попович чуть не поломался на камнях. Гриссом чуть не утонул вместе с кораблем, а Карпентера искали больше часа и уже начали считать погибшим. В последующих кораблях не было ни катапультирования пилота, ни подушки-амортизатора.

Системы аварийного спасения

Штатная система катапультирования космонавта на «Востоке» могла работать как система спасения на начальном участке траектории. В обтекателе было отверстие для посадки космонавта и аварийного катапультирования. Парашют мог не успеть раскрыться в случае аварии на первых секундах полёта, поэтому справа от стартового стола была натянута сетка, которая должна была смягчить падение.

Сетка внизу на переднем плане

На большой высоте корабль должен был отделиться от ракеты, используя штатные средства разделения.
На «Меркуриях» стояла система аварийного спасения, которая должна была увести капсулу от разрушающейся ракеты начиная от старта и до конца плотных слоёв атмосферы.

В случае аварии на большой высоте использовалась штатная система разделения.
Катапультируемые кресла в качестве системы спасения использовались на «Джемини», а также испытательных полётах «Спейс Шаттла». САС в стиле «Меркурия» стояла на «Аполлонах» и до сих пор ставится на «Союзы».

Двигатели ориентации

В качестве рабочего тела для ориентации на корабле «Восток» использовался сжатый азот. Главным достоинством системы была простота - газ содержался в шар-баллонах и выпускался с помощью простой системы.
На корабле «Меркурий» использовалось каталитическое разложение концентрированной перекиси водорода. С точки зрения удельного импульса это выгоднее сжатого газа, но запасы рабочего тела на «Меркуриях» были крайне малы. Активно маневрируя, можно было потратить весь запас перекиси меньше чем за один виток. А ведь её запас нужно было сохранить для операций по ориентации при посадке… Астронавты негласно соревновались между собой, кто потратит меньше перекиси, а увлекшийся фотографией Карпентер попал в серьезную переделку - он неэкономно тратил рабочее тело на ориентацию и перекись закончилась в процессе посадки. К счастью, высота была ~20 км и катастрофы не случилось.
В дальнейшем перекись как рабочее тело использовалась на первых «Союзах», а затем все перешли на высококипящие компоненты НДМГ/АТ.

Система терморегуляции

На «Востоках» использовались жалюзи, которые то открывались, увеличивая излучающую площадь корабля, то закрывались.
На «Меркуриях» стояла система, использующая испарение воды в вакууме. Она была компактней и легче, но проблем с ней было больше, например, в полёте Купера она знала только два состояния - «жарко» и «холодно».

Внутренние элементы конструкции

Внутренняя компоновка корабля «Восток»:

Внутренняя компоновка корабля «Меркурий»:

Панель инструментов

Панели инструментов нагляднее всего показывают разницу подходов в проектировании. «Восток» делали проектировщики ракет, поэтому его панель инструментов отличается минимумом элементов управления:

Фотография

Левая панель.

Основная панель.

«Меркурий» же делали бывшие конструкторы самолётов, да и астронавты прилагали усилия к тому, чтобы кабина была для них привычной. Поэтому элементов управления гораздо больше:

Фотография.

Схема.

В то же время схожесть задач породила одинаковые приборы. И на «Востоке» и на «Меркурии» был глобус с часовым механизмом, показывающий текущее положение аппарата и расчетное место посадки. И на «Востоках» и на «Меркуриях» были индикаторы этапов полёта - на «Меркуриях» это «Управление полётными операциями» на левой панели, на «Востоках» - индикаторы «Спуск-1», «Спуск-2», «Спуск-3» и «Приготовиться к катапультированию» на центральной панели. На обоих кораблях была система ручной ориентации:

«Взор» на «Востоках». Если на периферийной части со всех сторон горизонт, а Земля в центре движется снизу вверх, то ориентация на торможение правильная.

Перископ на «Меркуриях». Отметки показывают правильную ориентацию на торможение.

Система жизнеобеспечения

На обоих кораблях полет производился в скафандрах. В «Востоке» поддерживалась атмосфера близкая к земной - давление 1 атм, в воздухе кислород и азот. На «Меркуриях» для экономии веса атмосфера была чисто кислородная при пониженном давлении. Это добавляло неудобств - астронавту нужно было около двух часов перед пуском дышать в корабле кислородом, при выведении нужно было стравливать атмосферу из капсулы, затем перекрывать вентиляционный клапан, а при посадке снова открывать его для повышения давления вместе с атмосферным.
Санитарно-гигиеническая система была более продвинутая на «Востоках» - летая несколько суток была возможность удовлетворения большой и малой потребностей. На «Меркурии» стояли только мочеприемники, от больших гигиенических проблем спасала специальная диета.

Электросистема

Оба корабля использовали энергию аккумуляторов. «Востоки» были повыносливее, на «Меркуриях» суточный полёт Купера завершался в условиях отказа доброй половины приборов.

Заключение

Оба типа кораблей были вершиной техники своих стран. Будучи первыми, оба типа имели как удачные решения, так и неудачные. Идеи, заложенные в «Меркурий» живут в системах спасения и конических капсулах, а внуки «Востока» до сих пор летают - «Фотоны» и «Бионы» используют такие же сферические спускаемые аппараты:


В целом, «Востоки» и «Меркурии» оказались хорошими кораблями, позволившими сделать первые шаги в космос, и избежавшими фатальных происшествий.

Предыдущая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства Следующая статья: Чему равна скорость света