Исторической датой 4 октября 1957 года, когда был запущен первый советский искусственный спутник Земли, открывается эпоха завоевания космоса.
Созданы системы автоматического управления ракетой в полете, обеспечивающие стабилизацию положения ее в пространстве и точное следование по заданной траектории на участке разгона. Для выведения искусственного спутника на орбиту с заданными параметрами или для осуществления космического полета заданного назначения необходима чрезвычайно высокая точность, с которой должны быть выдержаны расчетные значения координат и компонент скорости в конце разгонного участка. Успешное решение этой сложнейшей проблемы при запусках советских спутников и космических ракет является выдающимся достижением современной автоматики.
Ориентация нужна для решения многих научных задач. Так, для ряда исследований, связанных с Солнцем, желательно, чтобы спутник был ориентирован на Солнце. Для исследований, связанных с Землей и атмосферой, наиболее подходящей является, по-видимому, ориентация, когда одна из осей спутника направлена к Земле, а другая совпадает с направлением движения его по орбите. Для астрофизических исследований, видимо, разумно иметь спутник, сохраняющий неизменное положение относительно звезд.
Магнитометр, установленный на третьем спутнике, позволил помимо измерения магнитного поля Земли получить данные об ориентации спутника в пространстве и изучить движение его относительно центра тяжести. Эти данные необходимы при расшифровке результатов большинства экспериментов, одновременно проводившихся на спутнике.
Вслед за первыми обитаемыми кораблями-спутниками в космос вышел трехместный космический корабль. На нем Константин Феоктистов проверял возможность ориентировки корабля по звездам, измеряя высоту звезд над видимым горизонтом. Тем самым доказывалась возможность в будущих межпланетных полетах производить автономное, с борта корабля, определение его положения в космосе, производить расчеты траектории движения.
Космический корабль, летя по орбите, все время изменяет свое положение в пространстве, вращаясь в разных направлениях. Поскольку экипаж находится в состоянии невесомости, это вращение неощутимо. Его можно заметить только по угловому перемещению корабля относительно звезд, Солнца и Земли. Но в любой момент командир экипажа, пользуясь ручным управлением, мог сориентировать корабль так, как требует обстановка. Если в предыдущих полетах это можно было сделать только на участках орбиты, освещенных Солнцем, то «Восход» располагал новой системой управления, которая позволяла ориентировать его и над затененной частью планеты.
Несколько раз за время полета Владимир Комаров ориентировал корабль по Земле, по звездам, по горизонту, по Солнцу, оценивая свои действия и работу новой системы управления с точки зрения летчика и инженера. Когда требовалось Феоктистову, работавшему с секстантом, командир корабля Комаров, управляя «Восходом», подольше удерживал в поле иллюминатора то или другое созвездие.
И вот очередное достижение в космосе: на автоматической станции «Зонд-2» работают электрические реактивные плазменные двигатели, используемые в качестве органов управления системы ориентации.
Большинство объектов, запущенных в космическое пространство, нуждается в ориентировке и стабилизации. Спутник должен «видеть» Солнце так, чтобы на поверхность солнечных батарей солнечные лучи падали под прямым углом. Для этих целей автоматические космические зонды снабжаются специальной системой ориентации, имеющей в своем составе реактивные двигатели для поворотов космической станции в пространстве. Обычно система ориентации включает в себя несколько пар таких двигателей. Задача ориентировки на автоматической станции «Зонд-2» была решена с помощью системы, использующей как обычные, так и плазменные двигатели.
На большом расстоянии от Земли система ориентации была переключена на плазменные двигатели, в течение продолжительного времени они поддерживали требуемое положение станции относительно Солнца.
Посадка советской станции на Луну, первый в мире искусственный спутник Луны и другие космические эксперименты требовали очень точной ориентировки аппаратов.
В результате же полета «Восхода-2» получен опыт автономной навигации космического корабля. Командир корабля Павел Беляев сориентировал корабль, выполнил необходимые операции по подготовке к включению тормозной двигательной установки и в нужный момент включил тормозную двигательную установку. Корабль приземлился благополучно. Космонавты корабля «Восход-2» получили замечательную возможность исследовать факторы космического пространства как среды обитания, не только внутри корабля, но и за его пределами.
Биомеханика движений в условиях невесомости является новой проблемой. Более того, впервые представилась возможность изучать биомеханику в свободном безопорном пространстве, лишенном воздушной среды, в условиях, когда человек не имеет обычных зрительных ощущений, помогающих ему ориентироваться в пространстве. Находясь вне корабля, космонавт А. А. Леонов обследовал наружную поверхность корабля, включил кинокамеру и провел визуальные наблюдения Земли и космического пространства. Создание космического скафандра приближает нас к решению проблемы автономного существования и активной деятельности человека в различных условиях космического пространства и на небесных телах.
После работ Коперника Земля заняла свое скромное место во вселенной лишь как одна из планет, вращающихся вокруг Солнца. Точка на экваторе нашей планеты мчится относительно окружающих Солнце звезд с запада на восток со скоростью 465 м/сек, а на широте 60° — со скоростью 233 м/сек.
Представления о вселенной расширились после того, как удалось определить расстояние до звезд. Они оказались столь огромными, что для их измерения астрономы приняли специальные единицы измерения длины. Свет за одну секунду проходит расстояние в 300 тыс. км. За один год луч света проходит расстояние приблизительно в 1013 км. Это расстояние принимается астрономами за единицу длины и называется световым годом.
От Солнца до Земли свет идет 8Уз минуты. Размеры нашей Солнечной системы огромны. Чтобы свету пройти ее от одного края до другого, нужно 11 часов. Ближайшие от нас звезды находятся на расстоянии приблизительно четырех световых лет.
Солнце — член большого звездного семейства, состоящего из многих миллионов звезд, называемого галактикой. Ее поперечник составляет около 100 тыс. световых лет. Наша Солнечная система отстоит от центра галактики на расстоянии 30 тыс. световых лет, т. е. приблизительно на 2/з ее радиуса. При этом Солнце вместе с другими звездами галактики вращается вокруг ее центра. Период обращения Солнца вокруг центра галактики составляет около 200 млн. солнечных лет и называется галактическим годом.
Наша галактика не является единственной; на огромных расстояниях от нее расположены другие острова вселенной, также состоящие из многих миллионов звезд. Так, спиральная туманность в созвездии Андромеда — это ближайшая к нам спиральная галактика. Ее диаметр 50 тыс. световых лет, расположена же она от нас на расстоянии 750 тыс. световых лет.
Весь исследованный астрономами мир галактик называется метагалактикой. Как далеко она простирается и что ее окружает, пока не известно. От самых отдаленных галактик, доступных наиболее мощным современным телескопам, свет идет до нас около 500 млн. световых лет. Этот увиденный нами луч прошел 0,999 части своего пути за то время, когда на Земле еще не было человека. Как писал советский астроном П. П. Паренаго, лишь после того, как свету оставалось пройти всего 0,001 часть своего пути, на Земле появился человек и, дав примерно 17 тыс. поколений, прошел весь период своего развития, создал астрономию, построил тот мощный телескоп и изготовил ту фотографическую пластинку, с помощью которой этот луч света и был отмечен.
Жизнь людей протекает в течение многих тысяч поколений. В течение еще большего промежутка времени на Земле происходило развитие различных форм жизни. Возраст океанов и горных пород исчисляется уже сотнями миллионов и миллиардов лет. Еще больше возраст самой Земли. Промежутки времени, в течение которых происходит развитие звезд, грандиозны. Всего несколько сот солнечных лет — только одна галактическая минута — принадлежат астрономической науке в длинной истории Земли и вселенной, но за это время люди проникли в сокровенные тайны природы. Находясь на маленькой планете, принадлежащей средней звезде — Солнцу, люди сумели исследовать звезды не только своей галактики, но и многих других островов вселенной. В изучении мирового пространства сделан только первый шаг, но он вызывает чувство законной гордости за гений человеческого разума.
Постоянное общение с природой дает нам представление о красоте пейзажей, разнообразии рельефа, климата, растительного и животного мира, знакомит нас с большим количеством природных ориентиров и развивает замечательную способность у человека «чувствовать» природу, понимать ее сложный язык. Приведенные в настоящей книге материалы далеко не исчерпывают всего многообразия мира ориентиров. Но и они дают читателям возможность расширить знания о приемах и способах наблюдения и ориентирования в природе и намечают пути, по которым каждый может их дополнить.
Планктон (греческое — парящий, носимый) — обитатели водной толщи, главным образом мелкие веслоногие
Бионика — новая отрасль кибернетики. Ее название происходит от греческого слова «бион», что означает элемент жизни (т. е. элемент биологической системы). Различают три направления бионики — биологическое, техническое и теоретическое.
