Техника - молодёжи 1959-05, страница 10

О ЧЕМ РАССКАЗАЛ

Ш. ДАНИЛИН,

кандидат технических наук

СПУТНИК?

Рис К. ВЕЧКАНОВА

Год тому назад, 15 мая 1958 года, третий советский искусственный спутник оторвался от земной поверхности и устремился в верхние слои атмосферы. Свыше

5 тыс. оборотов сделала за это время вокруг Земли космическая обсерватория, но установленные на спутнике солнечные батареи и радиопередатчик продолжают работать и по настоящий день. Ценную информаци сферы ученые продолжают получать и сейчас.

о состоянии верхней атмо-

'О "чем' же рассказал третий советский спутник за год своего обращения вокруг Земли?

С этим вопросом мы обратились к старшему научному сотруднику Академии наук СССР Борису Степановичу Данилину. Публикуем ответ, который мы получили.

ЗАГАДКА АТМОСФЕРЫ

Если всего лишь полвека назад для техники было «безразлично» состояние высоких слоев атмосферы, то сейчас это положение резко изменилось. Точные денные о плотности и составе воздуха на больших высотах, об интенсивности и энергии космических лучей, ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, о метеоритной опасности необходимы для расчета линий радиосвязи, полета ракеты или спутника, взлета или посадки межпланетного корабля. Вот почему в последние годы внимание ученых приковано к изучению свойств верхней атмосферы.

К началу Международного геофизического года, различными методами (вплоть до ракетных) земная атмосфера была изучена до высоты 100 км.

Некоторые ученые считали, что на высотах более i00 км имеет место непрерывный рост температуры. Поскольку одной только энергии жесткого электромагнитного излучения Солнца недостаточно для того, чтобы обеспечить столь сильный разогрев земной атмосферы, то был высказан ряд предположений о причинах этого явления. Предполагали, например, что атмосфера разогревается межпланетным газом, который является продолжением солнечной короны и температура которого будто <эы достигает нескольких сот тысяч градусов.

Так как верхняя атмосфера сильно ионизирована, то высказывалось предположение, что разогрев ее происходит за счет циркуляции ионизированной среды в магнитном поле Земли. Высказывалось также мнение, что разогрев вызван поглощением в верхних слоях атмосферы инфразвуковых волн, приходящих из нижних слоев.

Наиболее же распространенной точкой зрения была такая, которая вообще исключала возможные источники разогрева, предполагая, что верхняя атмосфера имеет очень малую плотность и температура ее не превышает 1000°.

С ПОМОЩЬЮ СПУТНИКОВ

Запуск • космическое пространство искусственных спутников Земли впервые позволил однозначно определить

плотность атмосферы вплоть до высоты 700 км.

Для измерения ничтожных плотностей газовой среды, составляющих стомиллионные и миллиардные доли плотности воздуха на уровне моря, были применены специальные вакуумные манометры.

На «рисунке «внизу художник изобразил устройство магнитного электрораз-

ПОЯСНЕНИЕ К РИСУНКУ НА 4-й СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ:

С левой стороны изображен «газовый хвост» Земли, протянувшийся на 100 тыс. км в мировом пространстве. На таблице слева показано изменение состава атмосферы с высотой, каким оно представлялось раньше. Считали, что под действием земного притяжения в приземных слоях сосредоточиваются наиболее тяжелые газы—кислород и азот, а верхние слои атмосферы целиком состоят из наиболее легкого газа — водорода. Температура верхней атмосферы считалась неизменной (50° ниже нуля), а границей атмосферы принималась высота 1 000 км.

Справа показано изменение состава атмосферы с высотой по данным искусственного спутника. Там же нанесены кривые изменения с высотой температуры и концентрации частиц. Обратите внимание на человечков с измерительными приборами. Оказалось, что и температура и концентрация частиц в верхних слоях атмосферы гораздо выше, чем предполагали раньше.

На таблице показаны также средства для изучения атмосферы — шары-зонды, метеорологические ракеты, газовые облака, выпускаемые ракетами, и искусственный спутник Земли.

рядного манометра. В этом приборе имеются две катодные пластины, между которыми (расположен кольцевой электрод, выполняющий роль анода. На анод через сопротивление подается постоянное напряжение величиною в несколько тысяч вольт. Манометр помещается в зазор постоянного магнита таким образом, чтобы магнитные силовые линии были направлены перпендикулярно к плоскости катодных пластин.

Если вблизи одной из катодных пластин (например, в результате космической радиации) появится электрон, то под влиянием совместного действия электрического и магнитного полей он будет двигаться к положительно заря

женному аноду по траектории, имеющей вид винтовой линии с малым шагом. Благодаря кольцеобразной форме анода электрон не может сразу попасть на него, а пролетает внутри анодного кольца по неправлению к противоположной пластине катода, тормозится ею и двигается в обратном направлении, совершая таким образом многократные колебания около плоскости анода. Такое удлинение пути электронов значительно увеличивает вероятность их встречи с молекулами газов и ионизации последних. В манометре возникает электрический разряд, а величина разрядного тока зависит ОТ числа частиц в объеме прибора.

Устройство ионизационного манометра показано на верхнем рисунке. Этот прибор представляет собою стеклянную колбу, на ножке которой укреплена цилиндрическая сетка. Внутри сетки вдоль ее оси натянута тонкая проволока, служащая коллектором положительных ионов, а снаружи сетки на той же ножке укреплен вольфрамовый катод. Этот катод накаливается до высоткой температуры (около 1700°) и испускает электроны, которые ускоряются по направлению к (положительно заряженной сетке. Электроны пролетают между редкими витками сетки, но отталкиваются отрицательно заряженным коллектором. Совершая колебательное движение около сетки, электроны сталкиваются с атомами и молекулами газа, попадающего из внешней атмосферы в рабочую полость манометра, и производят их ионизацию. Образующиеся при этом положительные ионы притягиваются отрицательно заряженным коллектором и отдают ему свой заряд. Число ионов, а следовательно и ток в цепи коллектора, зависит от числа частиц в объеме прибора.

Эти манометры применялись как при ракетных исследованиях атмосферы, так и при измерении давления и плотности на третьем советском искусственном спутнике Земли (ИСЗ). Установленные на наружной поверхности спутника манометры с помощью герметических разъемов соединялись с измерительной аппаратурой и источниками питания, находящимися внутри спутника, а показания приборов с помощью радиотелеметрической системы передавались на Землю. Перед установкой на спутник манометры были тщательно откачаны до высокого вакуума и запаяны. Заборные отверстия манометров автоматически вскрывались с помощью разбивающего механизма только после того, как ИСЗ вышел на орбиту.

Величина давления в рабочей полости манометра зависит не только от того, каково давление в свободной атмосфере. Поскольку спутник мчится с колоссальной скоростью (8 км/сек),

ВСЕМ, ВСЕМ! ГОВОРИТ СПУТНИК. ЗДЕСЬ МНОГО ВЕЩЕСТВА И ВЫСОКАЯ