то угол вокруг своей оси. В результате этого проекция спутника на поверхности земного шара приобретает вид сложной кривой, смещающейся при каждом обороте (рис. 61).
Каждый раз, когда спутник подходит к перигею, он встречается с верхними слоями атмосферы. Это вызывает увеличенное лобовое сопротивление, в силу чего кинетическая энергия спутника несколько снижается. Поэтому спутник с каждым новым оборотом вокруг Земли приближается к ней. Причем не только в перигее, но и в апогее (рис. 62). Уменьшение величины орбиты спутника происходит последовательно, и в конце концов орбита приближается по виду к кругу. Однако фактически круг может даже и не возникнуть, так как орбита продолжает сокращаться, превращаясь в спиральную траекторию, по которой спутник входит в более плотные слои атмосферы. Здесь под воздействием аэродинамического нагрева спутник сгорает и испаряется.
Пока еще невозможно определить время существования искусственного спутника Земли. Спутник с высотой перигея порядка 320 км может просуществовать и несколько недель и целый год[45]. Нельзя также точно сказать, на какой высоте спутник сгорит. По-видимому, это произойдет на высоте свыше 50 км. а может быть, и еще выше. Интенсивность уменьшения орбит третьей ступени (ракеты-носителя) спутника и «подспутника» будет различной, так как они будут иметь различные массы (спутник-до 10кг, а «подспутник» менее 220 г). Логически скорость «подспутника» должна снижаться быстрее, ибо он обладает меньшей кинетической энергией. Третья ступень отличается от спутника не только массой, но и формой, что позволяет, сравнивая их поведение на орбите, получить данные о плотности атмосферы на высоте перигея.
Все сказанное выше о проекте «Авангард» представляет собой лишь общий план. О подробностях же его осуществления можно говорить гораздо менее определенно, так как, с одной стороны, еще не все решено, а с другой- никто не знает какие неожиданные обстоятельства могут возникнуть. Так, например, не было известно, сколько спутников следует запустить. Национальный комитет США по подготовке и проведению Международного геофизического года (председатель- Джозеф Каплан) просил вначале о запуске 12 спутников; тогда же было объявлено о размещении заказов на 16 полных систем для запуска искусственных спутников. После этого комитет уменьшил свои запросы до 6 спутников, в связи с чем число изготовляемых систем пришлось сократить до 10.
Такая же неопределенность существовала и в отношении продолжительности периодов между запусками спутников. Дело в том, что каждый спутник может дать два ряда различных данных: один - складывающийся из наблюдений за спутником с Земли, а другой - из записей приборов, установленных на нем. И те и другие данные имеют одинаково большое значение, так что запуск спутника даже при отсутствии телеметрических данных все равно будет очень полезным для науки. Так вот, сначала все, кто имел непосредственное отношение к запускам спутников, считали, что интенсивность сокращения орбиты будет довольно большой. Предполагалось, что спутник будет находиться на орбите три- четыре дня, от силы - неделю, а это требовало произвести запуск спутника № 2 после гибели спутника № 1, но не сразу, а после обработки данных, собранных спутником № 1, и соответствующих изменений в приборно-измерительном оборудовании спутника № 2.
В настоящее время, когда стало известно, что спутник может существовать целый год, нет смысла медлить с запуском следующего спутника и дожидаться, пока сгорит первый.
При запуске искусственных спутников Земли может быть получено много интересных данных. Так, наблюдение за интенсивностью приближения спутника к Земле дает новые, более точные сведения о массе нашей планеты, и в особенности о массе экваториальной выпуклости Земли. Благодаря им можно точно установить ширину океанов; произвести триангуляцию[46] водных пространств и собрать очень точную информацию о плотности атмосферы на различных высотах. Последнее поможет нам решить задачу возвращения ракет из космоса в атмосферу.
В результате наблюдений за спутником можно установить количество космической пыли, рассеянной в пространстве, непосредственно примыкающем к верхним слоям атмосферы. Эта проблема, несомненно, имеет очень большое значение. Частицы космической пыли настолько малы, что не могут проникнуть в обшивку спутника, сделанную из магниевого сплава, даже если ее толщина не превышает 0,7 мм. Но, сталкиваясь со спутником, эти частицы выбивают в его обшивке миниатюрные воронки, и зеркальная полировка обшивки тускнеет. Этот факт используется для подсчета числа частиц космической пыли, встретившихся со спутником.
Степень потускнения обшивки спутника определяется визуально по интенсивности отраженного света. В некоторых спутниках с той же целью используется телеметрическая система передачи данных. Эта система состоит из датчика, представляющего собой короткую полоску металла с высоким электрическим сопротивлением, которая укрепляется на обшивке спутника. Под воздействием космической пыли на полоске возникает точечная коррозия, что приводит к увеличению ее электрического сопротивления. Это изменение коэффициента сопротивления превращается в соответствующий радиосигнал и передается на Землю.
Спутник может сообщить еще целый ряд интересных данных, например, изменение температуры обшивки во время его вхождения в тень Земли, интенсивность радиации и напряженность магнитного поля Земли.
Поскольку восточное побережье США и западное побережье Южной Америки расположены, грубо говоря, на одном меридиане, этот последний предполагалось сделать «меридианом слежения». Для улучшения качества приема слабых радиосигналов спутника пункты слежения оборудовались крупногабаритными наземными антеннами. Радиослежение за спутником возлагалось на Морскую исследовательскую лабораторию под руководством доктора Хэйгена. Задача визуального наблюдения была поручена астрофизической обсерватории Смитсонианского института во главе с доктором Уипплом. В помощь профессионалам были мобилизованы астрономы-любители.
Предполагалось, что спутник будет виден за час до восхода и через час после захода солнца, но имелись опасения, что он будет недостаточно блестящ, чтобы его можно было разглядеть на небе невооруженным глазом.
Предназначавшаяся для запуска спутника ракета «Авангард» должна была состоять из трех ступеней. В первой ступени ракеты, построенной фирмой «Мартин Эркрафт Компани», был использован двигатель Х- 405 фирмы «Дженерал Электрик», развивающий на уровне моря тягу 8200 кг в течение 150 секунд. Подача топлива осуществляется в нем обычным турбонасосным агрегатом, а в качестве окислителя применяется жидкий кислород. Топливо в ходе разработки несколько раз подвергалось изменениям: сначала было решено использовать бензин с добавкой 5% спирта; затем было предложено ракетное топливо JP-4, однако разброс характеристик горения и тяги при этом топливе был почти таким же, как и при смеси бензин + спирт. После этого было применено топливо RP-1 (стандартный керосин фирмы «Мобайлойл компани»), которое в конечном счете пришлось заменить тяжелым топливом UMF-1 фирмы «Шелл-ойл».
Вторая ступень с двигателем была создана фирмой «Аэроджет Дженерал». Окислителем в ней служила азотная кислота, а топливом - диметилгидразин. Третья ступень работала на твердом
