Атмосфере не может не интересовать нас: она воздействует на нас; она ограничивает наши стремления; она служит причиной трагедий; она дарит нам грандиозные зрелища. Атмосферу просто нельзя игнорировать — это го, что нас постоянно окружает. Мы любопытны и хотим знать все «как» и «почему» атмосферных процессов. Мы практичны и хотим контролировать или по крайней мере найти полезное применение тем колоссальным силам, которые наблюдаем. Кроме того, нас волнует искусство, поэзия, философия и религия; мы испытываем благоговение перед явлениями, которые затрагивают все наши чувства, постоянно напоминают о приблизительности наших познаний, уязвимости нашей жизни и призрачности стремлений, о бесконечной сложности Природы и чистой красоте окружающего нас Мира. Поэтому неудивительно, что изучение атмосферы должно было стать одним из древнейших интеллектуальных занятий...
Атмосфера Земли, особенно верхняя, давно занимала умы исследователей. Перечитайте эпиграф к этой главе и вы поймете, что загадки воздушного океана, в котором мы с вами «плаваем», никогда не перестанут нас интересовать. Если бы не было атмосферы, Земля была бы мертвой — ни облаков, ни дождя или снега, ни одного звука в гнетущей тишине, палящий солнечный зной на освещенной Солнцем стороне Земли и ледяной холод космического пространства на ночной, абсолютно черное небо, а на поверхности огромные и мелкие воронки от падающих метеоритов.
Не правда ли, очень похоже на тот пейзаж, который космонавты обнаружили на Луне? Верно, ведь у Луны нет атмосферы.
Воздух окружает нас повсюду — на дне глубоких шахт и на вершинах высочайших гор, на полюсах и на экваторе, на суше и на море. На первый взгляд, это невидимая и невесомая среда. На самом деле воздух представляет собой смесь многих химических веществ в газообразном состоянии, смесь многих элементов. Часть из них содержится в воздухе в большом количестве, часть — в очень незначительном, одни очень химически активны, то есть быстро вступают во взаимодействие с другими веществами, другие же абсолютно инертны. Есть элементы, которые в большой концентрации смертельны, а есть и такие, без которых жизнь вообще невозможна. И что поразительно — состав атмосферного воздуха почти повсюду одинаков.
Если не считать водяного пара, который присутствует главным образом в приземном слое в переменных количествах в зависимости от погоды (вспомните, когда диктор читает по радио сводку погоды, он обязательно упоминает о влажности воздуха), то воздух состоит на 78% из азота. Всему живому на Земле — и растениям, и животным, и человеку — необходимо присутствие этогр элемента, который химически весьма мало активен и вступает в соединение с другими веществами лишь при особых условиях. Почти 21 % воздуха составляет кислород, который в отличие от азота высокоактивен. Он необходим для дыхания, поскольку обеспечивает «сгорание» пищи в живом организме. На долю углекислого газа, аргона, неона, криптона, ксенона, гелия, радона и чрезвычайно малого количества других газов, образующихся главным образом в результате деятельности человека, остается всего t%.
Три основных газа — азот, кислород и двуокись углерода — участвуют в бесконечном круговороте веществ в природе. Зеленые растения поглощают углекислый газ из воздуха и с помощью почти чудодейственного процесса, называемого фотосинтезом, высвобождают кислород. Вся растительность земного шара за год использует около 550 млрд. т углекислого газа и снабжает нас кислородом в количестве примерно 400 млрд. т. Когда растения гниют или сгорают, когда дышат животные и люди, когда извергаются вулканы и испаряются минеральные воды, углекислый газ вновь поступает в воздух. Можно рассчитать, сколько времени понадобится каждому газу для совершения одного полного цикла. Получаются любопытные цифры — углекислому газу в среднем требуется от одного года до трех лет, кислороду __три тысячи лет, а азоту — сто миллионов лет!
Атмосфера простирается на сотни километров, причем плотность воздуха с высотой постепенно уменьшается, он, как говорят, становится более разреженным. Половина всей атмосферы заключена в слое толщиной 6 км, то есть в том слое, в котором формируется и большая часть облаков, а в слое толщиной 30 км содержится уже 99% атмосферы. Кстати, представление о воздухе как о чем-то невесомом не очень правильно. Если куб, каждая сторона которого равна 9 м, наполнить воздухом, то его масса составит целую тонну. Вся атмосфера нашей планеты весит около 5 000 000 млрд. т. Если весь этот воздух сильно сжать и довести его плотность до плотности стали, то он образует вокруг всей Земли броню толщиной 12,5 м. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности воздух, как известно, давит с силой 1 кг, то есть каждому из нас приходится всю жизнь «носить» на плечах около 500 кг. Мы не чувствуем этот «богатырский» вес просто потому, что все ткани нашего тела насыщены воздухом, давление которого равно атмосферному давлению снаружи.
Попробуем мысленно совершить путешествие в верхние слои атмосферы, хотя бы на вертикально стартующей ракете. Вырвавшись со дна воздушного океана, мы пройдем слой облаков, оставив их далеко внизу. Привычный голубой цвет неба постепенно исчезнет, и мы увидим космическую черноту. На фоне черного бархата небосклона звезды будут выглядеть яркими точками, горящими ровным, немерцающим светом, а Солнце — ослепительным четко очерченным диском без ореола.
С расстояния в несколько земных радиусов наша планета кажется гладким шаром, освещенным далеким Солнцем. Если смотреть со стороны северного полушария, то можно заметить, что Земля вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, делая полный оборот за 23 ч 56 мин, и в том же направлении обращается вокруг Солнца по орбите, близкой к круговой, делая оборот за год. Ось вращения наклонена к плоскости земной орбиты под углом 23°77'.
Земля окружена почти прозрачной воздушной оболочкой, придающей планете голубой оттенок. Свойства атмосферы с высотой меняются, и различные ее слои называются по-разному, хотя каких-то барьеров между ними нет. Каждый слой — это определенная «сфера». Так сколько же над Землей сфер? Ответить на такой вопрос непросто — все зависит от того, какое свойство атмосферы взять за основу. Посмотрим, как меняется такая важная характеристика, как плотность. Она плавно и очень быстро уменьшается. Уже на высоте 14 км плотность атмосферы примерно в 8 раз меньше, чем на уровне моря. А на высоте 100 км она составляет всего одну миллионную долю плотности на уровне моря. Это уже, как говорят физики, проводящие лабораторные исследования, «высокий вакуум». А еще выше вакуум становится таким высоким, что никакие самые лучшие земные насосы не могут его воспроизвести в земных условиях. Например, один 1 км3 воздуха на высоте 170 км весит около 60 г, а этот же объем на уровне моря — 1 млн 250 тыс. т! Если на уровне моря молекула воздуха не может пробежать и нескольких миллионных долей сантиметра, чтобы не столкнуться с другой молекулой, то длина свободного пробега на высоте 100 км достигает 1 м, а на высоте 300 км — 10 км! И как это ни трудно себе представить, столь разреженный воздух играет огромную роль в нашей повседневной жизни — роль «тента», защищающего от смертоносных излучений, роль грандиозной лаборатории, где сама природа проводит интереснейшие эксперименты, роль той среды, которая очень важна для радиосвязи, высотных полетов, запуска ракет и искусственных спутников Земли.
Другое важнейшее свойство атмосферы — ее температура. Одна из общепринятых систем классификации атмосферных оболочек, сфер, окружающих Землю, основана именно на распределении температуры. Первая и самая нижняя оболочка, которая называется тропосферой, простирается от уровня моря до высоты около 12 км. В дальнейшем мы будем опускать слово «около», так как границы между «сферами» меняются в зависимости от сезона, географической широты и многих других условий.
По мере подъема в тропосфере температура будет понижаться, пока не достигнет примерно —55 °С. Это и есть верхняя граница тропосферы — точка перегиба на температурной кривой,— и называется она тропопаузой. Любая точка земной поверхности лежит в пределах тропосферы, высочайшие горные вершины планеты почти достигают тропопаузы. Тропосфера содержит почти три четверти всей массы атмосферы и играет ведущую роль в формировании погоды.
Миновав тропопаузу, мы попадаем в стратосферу. Здесь температура монотонно возрастает до самой стра-топаузы на высоте 50—60 км. На этой высоте она достигнет приблизительно 10—20 °С. В стратосфере наблюдаются сильные ветры, скорость которых может достигать нескольких сотен километров в час. Именно здесь образуется и содержится в больших количествах озон — неустойчивый газ, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода (Оз). Этот газ поглощает большую часть ультрафиолетовых солнечных лучей, оставляя их в безопасном для нас количестве — ровно столько, сколько нужно для приятного загара! Поглощение энергии ультрафиолетового излучения и обеспечивает высокую по сравнению с тропосферой температуру стратосферы. В следующем слое, мезосфере, простирающемся до высоты 80 км, температура меняется очень резко. В мезопаузе она составляет от —75 до —90 °С. Здесь в окружающей темноте можно заметить яркие полосы: это сгорают метеоры, влетающие с огромной скоростью в атмосферу из космического пространства.
Выше мезопаузы начинается термосфера. Основной ее особенностью является повышение температуры нейтральных частиц с высотой, а затем неизменность температуры — изотермия. Но здесь уже само понятие температуры перестает соответствовать нашему житейскому представлению о ней. Ведь в обычных условиях, у земной поверхности, мы измеряем температуру как степень нагретости тела. А что такое температура с точки зрения строгой физики? Это мера энергии тех частиц молекул, из которых состоит любое тело (или газ). Чем быстрее движется частица, тем выше ее температура. При соударениях с другими частицами наша частица обменивается с ними энергией: с одной стороны, отдает свою энергию тем, которые движутся медленнее, а с другой — получает ее от тех, которые движутся быстрее. В результате, если частиц много, они не могут приобрести слишком большую энергию.
А вот в термосфере частицы газа могут проходить большие расстояния, не сталкиваясь с другими частицами, При этом они приобретают весьма большую энергию, и их так называемая кинетическая температура может достигать сотен градусов. Если бы мы, покинув нашу воображаемую ракету, оказались в термосфере, то из-за очень высокой разреженности окружающего газа были бы не в состоянии ни почувствовать его высокую температуру, ни вообще ощутить его присутствие. Если бы не Земля, то одна сторона нашего тела, освещенная ярким солнечным светом, ощущала бы нестерпимый жар, а другая, погруженная в полную темноту,— ледяной холод. В термосфере обнаружены ураганные воздушные течения с типичными скоростями порядка 360 км/ч, однако непосредственно их почувствовать, опять-таки из-за чрезвычайно малой плотности газа, мы бы почти не смогли. Их обнаруживают с помощью чувствительных приборов и сложных методов, о которых речь пойдет дальше.
Выше термосферы, начиная с высот 600—800 км, лежит так называемая экзосфера. Это область крайне разреженной материи, высоких скоростей газовых частиц и, следовательно, высоких температур. Состоит она главным образом из гелия, водорода и легких газов. Из этой области частицы газа, набрав космическую скорость более 11,2 км/с и преодолев силу земного притяжения, уносятся в мировое пространство, чтобы начать свое бесконечное путешествие по космосу.
Таким образом, исследовав вертикальный профиль температуры, мы установили, пять «сфер»: тропо-, страто-, мезо-, термо- и экзосферу.
Но можно разделить газовую оболочку Земли на «сферы» и по-другому. Например, до высоты примерно 100 км воздух хорошо перемешан — практически однороден, и всю эту область называют гомосферой (гомогенный — однородный). А вот выше этого уровня «дружба» между различными атмосферными газами кончается, каждый движется сам по себе, легкие газы быстрее устремляются вверх, а тяжелые — отстают. И все, что выше 100 км, уже называют гетеросферой (от греческого «гетеро», что соответствует русскому «разно...»). Кстати, сам уровень 100 км, где наблюдаются быстрые, хаотические, или, иными словами, турбулентные, движения, часто называют турбопаузой. Слой озона, например, который образуется в стратосфере, можно назвать озоносферой. Слой атмосферы, где скорость ветра велика и составляет десятки метров в секунду, некоторые исследователи называют динасферой (от слова «динамика»). Существуют и другие сферы.
И вот, наконец, мы подходим к той оболочке, которая нас интересовала с самого начала,— к ионосфере. Начиная с высоты 50—60 км над поверхностью Земли и на несколько земных радиусов простирается та часть воздушного покрывала нашей планеты, которая названа ионосферой — сферой ионов.
Сорок лет назад завершилась устроенная СССР и США «лунная гонка». Ее итог известен — первыми на Луну высадились американцы. Как ни печально это признавать, но советские конструкторы проиграли. Самое же интересное состоит в том, что беспрецедентного «соревнования» между двумя великими космическими державами могло бы и не быть, если бы...
Ох уж это пресловутое «если бы»! Мы говорим так, когда пытаемся оправдать свои поражения, скрыть свои недостатки, свою беспечность, безалаберность. И при этом понимаем, что прошлое уже не вернешь, а до будущего, возможно, не успеешь дожить.
Речь Кеннеди в ООН
20 сентября 1963 г. в штаб-квартире Организации Объединенных Наций (ООН) в Нью-Йорке царило оживление. Главы делегаций более чем ста стран мира спешили занять свои места в зале заседаний Генеральной Ассамблеи, чтобы, не дай Бог, не опоздать к началу и не пропустить речь президента США Джона Кеннеди.
И хотя в ООН давно уже привыкли к появлению на трибуне первых лиц различных государств (а американские президенты вообще там были «завсегдатаями»), выступление Кеннеди ждали особо. И на то были веские причины.
Во-первых, мировое сообщество еще «не отошло» от последствий кризиса, когда осенью 1962 г. две сверхдержавы поставили мир на грань термоядерной катастрофы, и надеялось услышать от лидера одной из этих держав «объяснение» случившегося.
Во-вторых, в предыдущие годы президенты США использовали трибуну ООН для того, чтобы «поразить» мировое сообщество. Неважно, чем — изложением своей позиции по какому-нибудь «животрепещущему» вопросу международных отношений или какой-то новой эпохальной инициативой.
Скажем сразу: ожидания делегатов Кеннеди оправдал в полной мере. Поднявшись на трибуну, он долго говорил о текущей ситуации в мире, о положении дел в Европе и в других «горячих точках» планеты, об ограничении ядерных вооружений и ядерном разоружении, о международном сотрудничестве и о многом другом. А потом сказал то, что в прямом смысле шокировало весь мир:
«...в области, где Соединенные Штаты и Советский Союз обладают особым потенциалом — в области космоса — есть поле для нового сотрудничества, для дальнейших общих усилий в сфере освоения космического пространства. Я включаю в число подобных возможностей и совместную экспедицию на Луну...
Почему... первый полет человека на Луну должен стать предметом национального соперничества? Почему Соединенные Штаты и Советский Союз при подготовке подобных экспедиций должны бесчисленное количество раз дублировать исследования, разработку техники и расходы? Естественно, мы должны рассмотреть вариант, при котором ученые и астронавты наших стран, а фактически — всего мира, смогли бы работать вместе по освоению космоса, послав на Луну в один из дней в этом десятилетии представителей не только одной нации, но представителей обеих наших стран».
Да, американский президент в тот день открыто предложил Советскому Союзу организовать совместную пилотируемую лунную экспедицию. Причем, не ставя никаких предварительных условий, не оговаривая «главенствующую роль США» в этом деле. Просто предложил вместе заняться реализацией сложного с технической и затратного с экономической точки зрения, но чрезвычайно интересного проекта.
Шок в США
Самое интересное, что сделанное предложение оказалось более других неожиданным для самих американцев. Ни в Национальном аэрокосмическом управлении (NASA), ни в Государственном департаменте даже не предполагали, о чем Кеннеди будет говорить в ООН. Обычно подобные инициативы обсуждались в правительственных кругах перед тем, как их озвучивали. Но в этот раз никто заранее не просил никого из специалистов высказаться по вопросу сотрудничества с СССР в космосе. Иначе говоря, приглашение Советскому Союзу вместе лететь на Луну было личной идеей Джона Кеннеди и его ближайшего окружения.
Почему Кеннеди так поступил? Бывший спичрайтер американского президента Теодор Соренсон в сжатой форме ответил на этот вопрос следующим образом:
«Думаю, у президента были в космосе три цели. Первая — обеспечить его демилитаризацию. Вторая — не допустить, чтобы в нем утвердилась Россия за счет вытеснения оттуда Соединенных Штатов. И, наконец, третья: добиться того, чтобы престиж и мощь американской науки остались на недосягаемой высоте.
Все три цели могли быть достигнуты в рамкахтой космической программы, которая завершилась нашей победой над русскими в "лунной гонке". Каждая из них была бы под вопросом, если бы русские продолжали обгонять нас в космосе и были бы первыми на Луне. Но я считаю, что все три цели также могли бы быть достигнуты и с помощью совместной советско-американской экспедиции на Луну.
Проблема заключалась в том, что в 1961 году, несмотря на благожелательное отношение президента к совместной программе, мы мало что могли предложить. Очевидно, что в то время русские значительно опережали нас... Однако к 1963 году наша программа резко ускорила свой темп. Появилась весьма реальная возможность наконец-то сравняться с Советами в космосе. Кроме того, наши отношения после завершения Кубинского кризиса и заключения договора о запрещении испытаний ядерного оружия значительно улучшились.
Исходя из этого, президент полагал, что мы, не в ущерб достижению этих трех целей, были в состоянии предложить Советам присоединиться к нам и сделать эту программу эффективной и необременительной для обеих стран».
Несмотря на «неожиданность» президентского предложения, в целом в США его восприняли довольно благожелательно. Газета Washington Post назвала инициативу Кеннеди «весьма разумным предложением», отметив, что «нация, первая достигнувшая Луны, получит огромные дивиденды в политическом и пропагандистском планах. Однако они будут меньше тех дивидендов, которые получило бы человечество от расширения человеческих познаний, которое станет продуктом усилий, направленных на достижение Луны».
Аналогичное мнение высказали и американские ученые, принимавшие участие в работе 11-й конференции Пагуошского движения. 25 сентября они выразили твердую поддержку инициативе Кеннеди.
Но в США не все с восторгом отнеслись к идее Кеннеди сотрудничать с Советами в космосе. Больше всего критики прозвучало из уст политиков,которые опасались в случае совместного полета на Луну «ущемления интересов национальной безопасности США», а также от руководства NASA, не заинтересованного в уменьшении финансирования программ агентства. Про американских военных и говорить не приходиться — они воспринимали Советский Союз только как противника, и ни на какие компромиссы идти не собирались.
Впрочем, и первые, и вторые, и третьи все равно бы сотрудничали с «коммунистами» в космосе, если бы было принято таковое решение. Хотелось бы им того или нет. Так или иначе — не сложилось...
Советская реакция на американскую инициативу
А как же прореагировали на предложение Кеннеди в Советском Союзе? Приблизительно так же, как и в Америке. С той лишь разницей, что точка зрения общественности никого не интересовала. Точнее говоря, советские люди (то есть та самая «общественность») толком-то и не знали о сути американских инициатив.
Уже на следующее утро после выступления Кеннеди в ООН советская партийная печать опубликовала комментарии, в которых речь американского президента оценивалась как очередной пропагандистский шаг, нацеленный на то, чтобы «отвлечь внимание мировой общественности от борьбы за мир и разрядку международной напряженности». А еще несколько дней спустя газета «Правда» перепечатала фельетон известного американского писателя-сатирика Уолта Липлмана, с точки зрения которого единственная ценность предложения Белого дома состояла в том, что позволяла президенту Кеннеди с честью отказаться от своих «лунных обязательств».
Никак не отреагировали на выступление и советские космонавты Юрий Гагарин и Валентина Терешкова, посетившие штаб-квартиру ООН в октябре того же года.
Справедливости ради надо сказать, что Гагарин во время своей речи перед Генеральной ассамблеей все-таки упомянул о возможности советско-американского сотрудничества в космосе — в частности, в области обмена научными данными, поиска и спасения экипажей космических кораблей, совершивших аварийную посадку, а также развертывании международной системы радиосвязи. Что касается взаимодействия в области пилотируемых полетов, первый космонавт планеты сказал, что «здесь следует кое-что уточнить», но при этом никак не коснулся предложения Кеннеди.
И только 25 октября инициативу американского президента (со дня ее оглашения прошло уже больше месяца) прокомментировал руководитель советского государства, Генеральный секретарь ЦК КПСС Никита Сергеевич Хрущев. Он признал, что слетать на Луну действительно было бы «очень интересно», однако сказать, станет ли СССР заниматься этим, лидер советской державы не мог. Более того, Хрущев отметил, что, хотя советские ученые и работают над проблемой лунной экспедиции, у его страны в настоящий момент таких планов нет.
И далее Никита Сергеевич, через обоснование, почему СССР не нужно лететь на Луну, подверг «разгромной» критике программу Apollo.
Во-первых, по мнению Хрущева, Советский Союз не станет посылать людей на Луну без тщательной подготовки.
Во-вторых, ясно, что никакого блага такое «космическое соревнование» не принесет и, более того, может привести к гибели людей.
Не отказал себе Никита Сергеевич и в удовольствии «уесть» американцев с помощью столь любимого им русского народного фольклора. «Есть у нас поговорка, — сказал генсек, — мол, кому не живется на Земле — можете лететь на Луну. Но советские люди чувствуют себя на Земле прекрасно. Поэтому, если подходить к делу серьезно, то над экспедицией на Луну нужно много и основательно работать и хорошо к ней подготовиться, чтобы она была успешной».
Очевидно, что, произнося такую пространную речь, Хрущев пытался, с одной стороны, замаскировать «лунные» планы СССР, с другой — «размыть» поддержку проекта Apollo внутри США. Однако результат получился прямо противоположный. Образно говоря, пущенный рукой Хрущева бумеранг ударил его самого. Вместо поддержки и понимания советской позиции американская пресса переполнилась сарказмом и издевкиами. Так, например, газета New-York Times посчитала, что советский лидер раскритиковал лунную экспедицию по одной простой причине: «видит око, да зуб неймет». Как было написано в передовой статье, «Советский Союз был бы не прочь послать космонавтов на Луну, да экономические возможности не позволяют это сделать». Статья дополнялась вполне убедительными конкретными цифрами, поэтому не поверить ее авторам было трудно.
Осознав, что попытка «поставить американцев на место» успехом не увенчалась, Хрущев поспешил испра-витьположение. Тем более, чтои повод появился: 1 ноября был запущен первый в мире маневрирующий спутник «Полет-1» (на самом деле — первый спутник-перехватчик). Сославшись на успех этого старта, «продемонстрировавший новые возможности советской ракетно-космической техники», советский лидер заявил следующее: «Что касается вопроса о том, закрыли мы лунный проект по экономическим или каким-либо другим причинам, мы никогда не говорили, будто закроем наш лунный проект. Вы это сказали. Когда мы говорим о технических возможностях осуществления этого, то подразумеваем наличие у нас полной уверенности в том, что, кто бы ни отправился на Луну, сможет безопасно вернуться. Только тогда это будет вполне осуществимо и возможно. Когда — я не знаю».
Вместе? Мет, порознь!
Спустя два десятилетия после окончания «лунной гонки» стала известна и реакция руководителей советской ракетно-космической отрасли на предложение Кеннеди «лететь на Луну вместе». Надо честно признать, что ни Королев, ни Челомей, ни Янгель с самого начала не тешили себя надеждой на сотрудничество с американцами. Взращенные в недрах советской «оборонки», они прекрасно понимали всю бесперспективность подобного альянса.
Конечно, с чисто практической точки зрения они могли бы «скрестить» советскую и американскую космическую технику — если был бы соответствующий приказ. Но как политики, коими ведущие советские ракетчики были в силу занимаемых должностей, они понимали, что время для совместных работ еще не пришло. Поэтому ни один главный конструктор не дал команду своим подчиненным хотя бы предварительно оценить возможность совместной экспедиции на Луну.
И все-таки мнением разработчиков космической техники поинтересовались. Правда, не сразу после выступления Кеннеди, и не тогда, когда Хрущев готовился критиковать американскую лунную программу, а чуть позже, когда пришла пора от словесной риторики переходить к принятию решения. Вызванным в Кремль к Хрущеву главным конструкторам Сергею Павловичу Королеву и Валентину Петровичу Глушко был задан прямой вопрос: «На Луну мы летим вместе?». «Нет, порознь», — не сговариваясь, ответили оба.
Но воспользоваться авторитетным мнением, то есть публично отказаться от американского предложения, Хрущев не успел. 22 ноября 1963 г. автор идеи о совместном полете на Луну президент США Джон Фитцджеральд Кеннеди был застрелен в Далласе. Сменивший его в Белом доме Линдон Джонсон, в отличие от предшественника, не считал нужным сотрудничать с СССР в космосе. Поэтому об инициативе Кеннеди вскоре забыли обе сверхдержавы. Каждый из соперников сосредоточился на своих работах по лунной программе. Началась «гонка», итог которой хорошо известен: американцы первыми высадились на поверхность Луны.
А советские граждане на Луну не слетали ни самостоятельно, ни вместе с американцами. Ни в 1960-е, ни в 1970-е годы. Да и у современной России перспективы лунных экспедиций более чем призрачные: при самом благоприятном стечении очень многих обстоятельств полет может состояться не раньше, чем лет через 10. Но это уже тема для отдельного разговора.
Немного «альтернативной истории»
А теперь давайте хотя бы на минутку представим себе, как бы выглядела первая высадка землян на Луну, если бы в сентябре 1963 г. Советский Союз принял предложение президента Кеннеди.
Итак, 20 июля 1969 года. Нью-Йорк. Штаб-квартира Организации Объединенных Наций.
В зале заседаний Генеральной Ассамблеи собрались руководители почти всех стран мира. Короли и императоры, цари и князья, президенты, премьер-министры, министры иностранных дел...
За огромным столом в центре зала расположился Генеральный секретарь ООН У Тан. Справа от него — суетливый, как обычно, президент США Ричард Милхауз Никсон, слева — невозмутимый, похожий на памятник, Генеральный секретарь ЦК КПСС Леонид Ильич Брежнев.
Несмотря на то, что зал заполнен «под завязку», в нем стоит нехарактерная для этого места тишина. Обычно здесь бурлят страсти, раздается многоязычный говор — в общем, решаются мировые проблемы. Но сегодня на один день забыты все распри, и народы Земли впервые за свою историю стали по-настоящему Объединенными Нациями.
Все присутствующие с напряжением и нескрываемым интересом следят за действом, разворачивающимся на огромном телеэкране — чуде японской технической мысли того времени. На нем происходит то, что раньше можно было увидеть лишь в фантастических фильмах. Безжизненные лунные ландшафты, мелькающие на экране — уже не продукция многочисленных киностудий, а самые настоящие картины другого мира!
Но вот изображение замирает. Проходит несколько секунд—и из молчавших до той поры динамиков раздается русская и английская речь. Перебивая друг друга, два голоса — советского космонавта Алексея Леонова и американского астронавта Нейла Армстронга — сообщают долгожданную весть:
— Земля, Земля! Говорит база «Юрий Гагарин»! Мы на Луне!
Зал взрывается аплодисментами. Две сверхдержавы смогли доказать всему миру, что они умеют не только конфликтовать друге другом и ставить мир на грань термоядерной катастрофы, но и плодотворно сотрудничать на благо всего человечества. Оставался последний, самый щекотливый вопрос: кому же все-таки предстоит стать первым человеком, ступившим на поверхность другого небесного тела — русскому или американцу?
Не исключено, что этот вопрос кем-то действительно был задан и сыграл свою роль в отказе от совместного лунного проекта...
Однако сотрудничество великих держав в освоении космоса все же воплотилось в жизнь. «Первой ласточкой» был совместный полет советского и американского пилотируемых кораблей «Союз-19» и Apollo в 1975 г., и совсем уж весомым его итогом стала на рубеже тысячелетий Международная космическая станция. Будем надеяться, что когда-нибудь станет реальностью и многонациональная экспедиция к другим планетам...
Александр Железняков, советник президента РКК «Энергия» (Российская Федерация) Специально для журнала «Вселенная, пространство, время»
До начала пилотируемых полетов выполнялось несколько американских программ по изучению Луны с помощью автоматических зондов.
Целью испытательных полетов аппаратов серии Pioneer (1958-1960) была отработка схемы перелета. Состоялись пуски 8 аппаратов, но только Pioneer-4 достиг окрестностей Луны, пролетев на расстоянии 60,5 тыс. км от ее поверхности.
Программа Ranger (1961-1965) выполнялась с целью получения детальных снимков непосредственно перед падением зонда на лунную поверхность. Из 9 стартовавших выполнили задачу 5 аппаратов.
Все 5 аппаратов Lunar Orbiter (1966-1967), предназначенные для изучения лунной поверхности с селеноцентрической орбиты, полностью выполнили свою задачу.
Программой Lunar Explorer (1966-1967) предусматривался запуск зонда на окололунную орбиту с большим эксцентриситетом. Из двух пусков успешным оказался только один.
Станции Surveyor (1966-1968) осуществляли мягкую посадку и проводили исследования лунной поверхности как для подготовки пилотируемых миссий, так и в научных целях. Из 7 стартовавших вы-толнили задачу 5 аппаратов.
Программа Apollo, предпринятая с целью «доставить человека на Луну и возвратить его благополучно на Землю», была развернута 25 чая 1961 г. и завершена в декабре 1972 г. В ее рамках выполнено 2 «тренировочных» полета без посадки на Луну и 6 успешных высадок на лунную поверхность. Посадки лунных модулей, за исключением Apollo 15 и 17, осуществлялись в экваториальной зоне. Американские астронавты проработали на поверхности Луны в общей сложности 150 человеко-часов, установили б комплектов научной аппаратуры, занимались научными наблюдениями, собрали и доставили на Землю 384 кг различных образцов лунных пород и детали, снятые с автоматической станции Surveyor-З, путешествовали по Луне пешком и на луноходах. Полеты по программе Apollo доказали, что человек может проникнуть в космос за пределы низких околоземных орбит, жить и работать на Луне, заниматься там научными исследованиями. В итоге 24 землянина смогли побывать вблизи естественного спутника нашей планеты, из них 12 человек — ступили на лунную поверхность. Однако эти полеты обошлись очень дорого. В Space Letter NASA от 1 сентября 1970 г. сообщалось: «Первая посадка на Луну по программе Apollo обошлась в 19,3 млрд. долларов, каждый следующий полет стоит 2 млрд. долларов».
В рамках советской программы по исследованию Луны было произведено большое количество пусков, многие из которых были аварийными.
Аппараты серии Е-1 предназначались для достижения лунной поверхности (прямое попадание в Луну). Эту задачу удалось выполнить со второй попытки.
Аппараты серий Е-2а и Е-3 (1958-1960) предназначались для фотографирования лунной поверхности. Из 7 аппаратов успешно выполнили свою миссию лишь 2.
Сложнее всего оказалось решить задачу мягкой посадки на Луну. Из 13 станций серии Е-6 и Е-6М (1963-1966), запущенных с этой целью, успешными были только 2.
Из двух аппаратов серии Е-6С (простейший спутник Луны, 1966) до селеноцентрической орбиты добрался только один. Серия Е-6ЛФ (фотографирование Луны с орбиты искусственного спутника, 1966 г.) оказалась самой успешной: из 2 запущенных аппаратов оба справились со своей задачей.
Было осуществлено 11 попыток запуска станций для доставки на Землю лунного грунта (серия Е-8-5 и Е-8-5М). Из них только три полета закончились полным успехом, в результате чего в распоряжении советских ученых оказалось 326 грамм лунной породы из трех разных мест.
Весьма успешными в итоге оказались «Луноходы», доставленные к месту назначения станциями серии Е-8. Суммарная продолжительность активного функционирования первого из них составила 301 день 6 часов 37 минут. За это время была обследована площадь около 80000 м2, с помощью телесистем аппарата получено свыше 20000 снимков поверхности и более 200 панорам, в 537 точках поверхности определялись физико-механические свойства поверхностного слоя лунного грунта, а в 25 точках — проведен его химический анализ. Пройденное расстояние составило 10 км 540 м, при этом максимальная скорость движения достигала 2 км/ч. Лазерная локация установленного на луноходе французского уголкового отражателя позволила измерить расстояние от Земли до Луны с точностью до 3 м.
«Луноход-2» за 4 месяца проехал по Луне 36 км 200 м. При движении аппарата также проводились исследования физико-химических и магнитных свойств лунного грунта. Было получено 93 панорамы (в том числе 18 стереопанорам при перемещении лунохода на 30-100 см), а также более 80 000 телеснимков с изображением участков вдоль трассы, передававшихся каждые 3 секунды.
В СССР активно проводилась подготовка к пилотируемому полету на Луну, в рамках которой с 1969 по 1972 гг. состоялись 4 пуска ракеты носителя Н-1, из которых все оказались аварийными. Программа была закрыта в 1974 г.
В 1975 г. в конструкторском бюро Машиностроительного завода имени С.А.Лавочкина был изготовлен очередной луноход. Этот аппарат стал новым шагом вперед по сравнению со своими предшественниками. Он был полностью укомплектован научным оборудованием, прошел весь цикл наземных испытаний и фактически готов к экспедиции на Луну. Запуск станции планировался на 1977 г. под названием «Луна-25». Но, в связи с изменившимся отношением к лунной программе со стороны советского руководства, вместо Луны этот аппарат, который можно назвать «Луноходом-3», попал в музей НПО имени Лавочкина.
Входе продолжающегося анализа результатов эксперимента LCROSS специалисты NASA постепенно приходят к заключению, что его основная цель, в общем, достигнута: в полярных областях нашего естественного спутника, никогда не освещаемых Солнцем, найдены значительные количества воды, которая в будущем может быть использована для снабжения долговременной обитаемой лунной базы.
После более детального изучения спектральных данных исследователи пришли к выводу, что соударение с Луной разгонного блока Centaur привело к возникновению двух «волн» выбросов вещества. Первая состояла в основном из водяного пара и мелкой пыли (они поднялись на сравнительно большую высоту), вторая — из более крупных обломков, разлетавшихся под небольшими углами к поверхности. То, что в первой фракции присутствует вода, стало очевидно после расшифровки сведений, полученных бортовым спектрометром LCROSS. Об этом сообщил Тони Колапрет из Исследовательского центра им. Эймса (Anthony Colaprete, NASA Ames Research Center). Он также сказал, что в летучей компоненте выбросов содержится еще несколько соединений, формулы которых предстоит уточнить. Таким образом, очередной эксперимент по «бомбардировке Луны» можно считать вполне успешным. Баллистики NASA, в свою очередь, отмечают высокую точность «попадания» — Centaur врезался в лунную поверхность примерно в 200 м от расчетной точки.
Что касается воды, то ее в исследуемой области довольно много: участок, охваченный спектрометрией, представляет только часть площади 20-метрового кратера, возникшего после падения разгонного блока, однако зарегистрированная в его пределах масса выделившегося водяного пара достигает 100 кг (причем это минимальная оценка). Предположение о том, что ученые наблюдают испарение льда, «намерзшего» на ракету-носитель в ходе предполетной подготовки, было исключено сразу — в таких количествах на поверхности блока он достоверно отсутствовал. Главным «свидетелем», подтвердившим наличие молекул воды, стал образующийся при их распаде свободный радикал гидроксила с его характерной линией излучения в ультрафиолетовом диапазоне.
Залежи льда в холодных областях Луны, по-видимому, не сохранились со времени ее образования из «обломков» столкновения прото-Земли с крупным планетоподобным телом около 4 млрд. лет назад, а сформировались значительно позже и пополняются до сих пор за счет конденсации легких молекул, содержащихся в межпланетной среде. Если это действительно так, эти залежи станут ценным источником информации о прошлом Солнечной системы — похожим образом на нашей планете вечная мерзлота хранит «воспоминания» о давно минувших геологических эпохах.
12 июня 2009 г. экипаж Международной космической станции оказался «в нужное время и в нужном месте»: из иллюминаторов орбитального комплекса открылся потрясающий вид на столб вулканического пепла и газов, поднявшийся над вулканом Сарычева в самом начале его извержения (первого с 1989 г.). Вулкан расположен на острове Матуа (Мацуа) в центральной части цепочки Курильских островов.
Летучие вещества, вырвавшиеся из недр Земли — в первую очередь водяной пар — на большой высоте остыли и сконденсировались в белое облако почти сферической формы, сквозь которое продолжали «пробиваться» твердые частицы светло-коричневой окраски. Этот феномен, сопровождающий, по-видимому, большинство мощных извержений, только сейчас был впервые сфотографирован с хорошим качеством. Потоки пепла движутся не только вверх, но и вниз, вдоль склонов вулкана, по направлению к побережью острова. Один из этих «нисходящих» потоков — более светлый — также содержит заметные количества водяного пара и раскаленных вулканических газов. Это так называемый «пиро-кластический поток» — пожалуй, самое опасное явление, сопровождающее извержения (особенно если они происходят в населенной местности).
Для полноты картины воздух над островом оказался почти неподвижным, благодаря чему пепельный столб долгое время оставался ненарушенным, постепенно рассеиваясь в верхней атмосфере. В облачном покрове образовалось аккуратное круглое «окно», сквозь которое этот столб был прекрасно виден с высоты. Причина возникновения «окна» стала предметом спора ученых: одни предполагают, что облака «разогнала» ударная волна, вызванная взрывом вулкана, в то время как другие склонны думать, что проникновение значительной массы газов на большие высоты вынудило некоторую часть лежащего еще выше более сухого и холодного воздуха опуститься вниз, оставив характерную «отметину» в облачном слое.
Блог материалов