Сто профессий воздушного шара

Исследование верхних слоев атмосферы стало не единственным полезным делом автоматических стратостатов.

На одном из них контейнер с приборами был заменен фотоконтейнером. С высоты тридцати километров автоматически производились снимки земной поверхности — они были доставлены на парашюте на Землю и оказались отличного качества.

Если запустить со стратостата небольшую исследовательскую ракету, то она сможет достичь гораздо больших высот, например вместо двадцати пяти при пуске с Земли — ста четырех километров.

Велико значение стратостатов в штурме космоса. Мало того, что они были первыми в преддверии космического пространства. С помощью стратостатов подвергались испытаниям многие системы и части будущих космических аппаратов. Сбрасывание со стратостатов моделей космических спускаемых аппаратов оказалось важным этапом полетов к Марсу и Венере.

Пожалуй, наибольший успех выпал на долю автоматических стратостатов, выступавших в роли астрономов. Это самый простой и доступный способ вывода астрономических приборов за пределы плотной, пыльной, взвихренной атмосферы, так мешающей астрономическим наблюдениям. Мешает астрономам дневной свет, голубой цвет неба, облака, всегда не вовремя закрывающие небосвод. Огорчения приносит непрерывное «дрожание» атмосферы, вызывающее мерцание звезд, оно не позволяет полностью использовать возможности астрономических приборов — изображение в них размывается.

Только на больших высотах можно вести наиболее полные наблюдения небесных тел, регистрируя, помимо испускаемого ими видимого света, электромагнитное излучение на более коротких и более длинных волнах.

Коротковолновое ультрафиолетовое излучение, еще более коротковолновые рентгеновы и гамма-лучи, длинноволновое инфракрасное излучение и еще более длинные радиоволны, наконец, потоки мчащихся частиц космических лучей — все эти виды излучения обычно не пропускаются земной атмосферой. Они доступны вне плотной атмосферы и способны сообщить, уже сообщили, огромное число новых, исключительно важных научных сведений.

Поэтому так упорно стремится космонавтика создать астрономические обсерватории на околоземных орбитах, немало автоматических космических обсерваторий уже создано, впереди создание обсерваторий на обитаемых орбитальных космических станциях. Их прообразом были пилотируемый корабль «Союз-13» и две орбитальные станции «Салют», на борту которых находились астрофизические обсерватории «Орион».

Возможности космонавтики отнюдь не перечеркивают значение астрономических обсерваторий на воздушных шарах — автоматических стратостатах. Дешевизна, простота, удобство исследовательской аппаратуры всегда высоко ценились наукой.

Астрономия на аэростатах, или, как ее называют ученые, баллонная астрономия, очень молода: ей всего около двадцати лет. Но уже не раз поднимались в небо стратостаты с телескопами и другими астрономическими приборами. Они принесли науке много ценнейших сведений, не раз оказывались в роли первооткрывателей в астрономии. В этой древней науке в последние годы сделаны открытия, которые по праву называют революцией в астрономии. Большую роль в ней сыграли стратостаты-астрономы.

Уникальный полет стратостата с автоматической астрономической станцией, созданной Пулковской обсерваторией, был совершен в 1967 году. Шар был наполнен гелием, объем оболочки превышал сто тысяч кубических метров. Вес станции, невиданной по размерам и универсальности научного оснащения, превышал семь тонн. Каких только приборов не было на станции — главный телескоп с зеркалом диаметром один метр, фотокамеры, снимающие отдельные участки солнечной поверхности, и еще многое другое. Специальные телевизионные камеры передавали на Землю видимые в телескоп изображения Солнца, что позволяло астрономам с Земли точно наводить телескоп на нужные участки солнечной поверхности. После полета на высоте около двадцати километров станция отделилась от шара и на парашюте мягко опустилась на Землю, доставив в сохранности всю аппаратуру и уникальные фотоснимки.

Подобные полеты советских стратостатов — астрономических обсерваторий — повторялись потом не раз с использованием все более совершенной научной аппаратуры. И каждый полет приносил науке бесценные, сведения.

Запускались автоматические шары-астрономы и в США. Там они получили название «Стратоскопы». В 1971 году с помощью такого «астронома» были получены фотографии планеты Уран, позволившие установить состав ее атмосферы.

Назвать даже главные исследования баллонной астрономии невозможно, столь они обширны и разносторонни. Ученые считают, что перед ней раскрывается огромное поле деятельности на многие десятки лет.

Четыре года длилось совместное советско-французское исследование магнитного поля Земли и околоземного космического пространства по программе «Омега» с помощью стратостатов, поднимавшихся на высоту до сорока километров. Особенность исследования требовала одновременного запуска стратостатов из района Архангельска и французского острова Каргелен в Индийском океане. Эти районы — своеобразные побратимы, их соединяет одна и та же невидимая силовая линия земного магнитного поля.

Большие успехи достигнуты новой наукой — рентгеновской астрономией — с помощью стратостатов. Так называемые рентгеновские телескопы улавливают на большой высоте невидимые рентгеновы лучи, испускаемые различными космическими источниками и полностью поглощаемые атмосферой, — поверхности Земли они не достигают. Между тем они многое могут рассказать о природе небесных тел. С помощью стратостатов, поднимавшихся до высот почти пятидесяти километров, открыты неизвестные ранее и очень интересные космические источники рентгеновского излучения, в том числе переменного, пульсирующего с большой точностью, как маятник неведомых часов. Никто и не догадывался о существовании подобных, как их называют ученые, рентгеновских пульсаров, представляющих собой удивительные звезды[О пульсарах, рентгеновской астрономии и необычных небесных телах можно прочесть, в частности в книге К. Гильзина «В необыкновенном мире». М., «Детская литература», 1974.].

Очень интересны исследования с помощью стратостатов космических лучей — частиц вещества, мчащихся с невероятно большой скоростью и пока еще не известно, как и где ее приобретающих. Поверхности Земли достигают лишь осколки, брызги микрокатастроф, происходящих при столкновении космических лучей с атомами воздуха в верхних слоях атмосферы — сами первичные, как их называют, космические частицы при этом гибнут. Между тем их изучение исключительно важно для науки, они могут раскрыть многие еще не разгаданные тайны космоса.

Одна из тайн связана, в частности, с ведущимися наукой поисками так называемого антивещества во Вселенной, являющегося как бы зеркальной копией обычного вещества. Оно состоит не из обычных элементарных частиц, а из античастиц — не отрицательных, а положительных электронов (их называют позитронами), не протонов, а антипротонов. В лаборатории ученые уже научились получать микродозы антивещества, но сколько его во Вселенной? Существуют ли целые антимиры?

Чтобы найти ответ на эти жгучие научные вопросы, в стратосферу поднимаются высотные шары с приборами. Советские ученые создали, в частности, прибор для поисков антивещества в космосе.

Прибор подняли в стратосферу на высоту более тридцати километров на стратостате, дрейфовавшем там более двадцати часов. Антипротоны найдены, но пока их мало для того, чтобы судить о наличии антимиров в нашей Галактике. Ну что ж, гигантский стратостат готов к новым стартам.

Впервые с помощью стратостатов ученые обнаружили в составе космических лучей очень тяжелые частицы, подобные ядру атома урана, самому тяжелому природному атомному ядру.

Космические лучи весьма интересуют науку еще и потому, что служат своеобразным конкурентом синхрофазотронам, циклотронам и другим ускорителям элементарных частиц, стоящим ныне на вооружении физики высоких энергий. Ускорители представляют собой обычно гигантские и дорогостоящие сооружения, они являются в этом смысле, пожалуй, рекордсменами и не имеют себе равных в современной экспериментальной технике. Это действительно чудо века. И нужны многокилометровые, циклопические сооружения лишь для того, чтобы в них разгонять до чудовищно больших скоростей ничтожно малые частички вещества, которые и увидеть-то нельзя никаким способом.

Какова ирония природы — чем меньше размеры изучаемых частиц, тем больше необходимые размеры «полигона» для их изучения! И все потому, что проникновение в глубины вещества, в самые сокровенные тайны его строения, неизбежно требует огромных энергий, тем больших, чем меньше интересующие ученых размеры крупинок вещества. Природа как бы позаботилась о сохранении своих тайн, окружив их высоченным энергетическим барьером.

Но природа «подумала» и о помощи людям в преодолении ее же барьера. В изученных пока еще не до конца существующих где-то во Вселенной природных «ускорителях» (загадку подобных ускорителей помогают разгадать, в частности, воздушные шары) элементарные частицы разгоняются до колоссальных, околосветовых скоростей, образуя космические лучи. Иной раз их энергия во многие миллиарды раз больше, чем в наиболее мощных ускорителях.

Микроснарядики-частицы, разгоняемые в лабораторном ускорителе, направляют на специальные мишени, и ученые изучают процессы, происходящие при столкновениях, когда одни частицы гибнут, а другие нарождаются. Если вынести мишени за пределы плотной земной атмосферы, то роль бомбардирующих их стремительных микроснарядиков с успехом могут выполнять космические лучи.

И вот аэростаты уносят в небо подвешенные под ними мишени в виде фотопластинок с толстым слоем эмульсии, в котором быстролетящие частицы оставляют свои следы-треки. Эти мишени, возвращенные на Землю с борта исследовательского искусственного спутника, содержат ценную научную информацию: ведь спутник движется вообще вне атмосферы. Когда после четырех суток полета по орбите спутника «Интеркосмос-6», запущенного по программе научного сотрудничества социалистических стран в апреле 1972 года, драгоценный контейнер со специальным фотоэмульсионным блоком был успешно возвращен на Землю, то объем полученной учеными научной информации был исключительно большим.

Но хоть стратостаты и не покидают атмосферу, которая, естественно, несколько ухудшает условия эксперимента, зато их запуск куда проще и дешевле, чем спутника. Наука успешно использует разные средства для решения одной и той же задачи. И как характерно для современной науки, что две столь, кажется, отдаленные ее области, как астрономия, изучающая мир колоссальных пространств, и физика элементарных частиц, интересующаяся пространством исчезающе малым, оказываются в действительности союзниками, находящимися на одном и том же участке научного фронта.

У нас в стране работы по аэростатам начались вскоре после Великой Октябрьской революции. По указанию В. И. Ленина уже в декабре 1917 года была образована Всероссийская коллегия по управлению воздушным флотом, которая занималась и аэростатами. В июле 1920 года прямо с Красной площади в Москве, где проходила многотысячная демонстрация московских рабочих, под звуки «Интернационала», под гром орудийного салюта торжественно стартовал в полет первый советский воздушный шар «III Интернационал».

А в дни празднования пятой годовщины Октября, 8 ноября 1922 года, из Кунцева, ныне городского района Москвы, аэростат «Красная Москва» отправился в полет, ставший уже сотым по счету! Он завершился через 22 часа 10 минут в Карелии, недалеко от Полярного круга, и оказался рекордным по дальности (1273 километра), высоте (5330 метров) и продолжительности — за рубежом так еще не летали. Молодая советская аэронавтика заявила о себе в полный голос. С тех пор аэростаты стартовали с советской земли бесчисленное множество раз.

Было время, когда воздушные шары исправно служили… почтальонами. Когда Париж был осажден прусскими войсками в 1870 году, и потом, в бессмертные дни Парижской коммуны 1871 года, почта из осажденного города доставлялась с помощью воздушных шаров. Летают почтовые аэростаты иногда и в наше время, но, главным образом, во время различных выставок. Полеты шаров с почтой производились, например, на Международной выставке авиапочтовых марок в Будапеште. Рейсы были недалекими — из городского парка в окрестности столицы. Главное заключалось в другом — побывавшие на шаре марки гасились, к радости филателистов, специальным почтовым штемпелем «Баллонная почта».

Не потеряли полностью своего значения воздушные шары-путешественники. В свое время они были едва ли не единственным средством достижения глубин Африки, полярных районов и других труднодоступных мест на земном шаре. Помните знаменитый роман Жюля Верна «Пять недель на воздушном шаре»? Это был первый из прославившей писателя серии романов «Необыкновенные путешествия», и он сразу принес ему славу. Воздушный шар «Виктория» с тремя пассажирами пересек едва ли не всю Африку.

Через сто с лишним лет после появления романа Жюля Верна, в 1973 году, три англичанина на двух монгольфьерах сделали попытку пересечь Сахару, но за месяц полета, после трех с половиной тысяч километров пути, было израсходовано все топливо, и полет закончился досрочно. В 1970 году была попытка трех смельчаков пересечь на воздушном шаре Атлантический океан из США во Францию. Увы, их полет закончился не так удачно: пролетев примерно восемьсот километров, шар упал в воду.

Столь же неудачными были и следующие попытки. Пока океан не покоряется..

Когда-то воздушным шарам прочили большое будущее. Эдгар По описывал фантастические шары-гиганты на двести пассажиров. К середине прошлого века мода на воздушные шары захлестнула Европу. К чему только не предлагали тогда приспособить воздушные шары! И в шутку и всерьез. Время внесло свои поправки.