2020-05-25
111
В октябре 1962 года, почти полвека назад, я была принята в аспирантуру на кафедру геометрии. Само собой, в институте появлялась. Однажды в коридоре столкнулась с Анатолием Семёновичем Василевским (мы уже были знакомы раньше: он вел на V курсе в нашей группе практические занятия по астрономии, и по редколлегиям газет тоже общались).
– Хочешь увидеть спутники?
– Хочу.
– Тогда приходи сегодня вечером на крышу.
Вот так и появились в моей жизни крыша, станция, спутники и всё, что с ней связано.
Из приборов были трубки АТ‑1, секундомеры, звездный глобус и морской хронометр. Еще был радиоприемник, чтобы сверять показания хронометра с сигналами точного времени. Были звездные атласы и сетки для расчетов. И все. Трубки АТ‑1 хранились в башне телескопа, а все остальное помещалось на двух столах между шкафами в лаборантской, в каб. 217 (если не ошибаюсь в номере) во владениях Люси Любомирской. Через несколько месяцев появилось своё помещение (2 комнаты на втором этаже), новые трубки ТЗК, хронометры, а потом и БМТ. Но все это было потом. А пока…
Студенты‑наблюдатели уже почти год обучались и вели наблюдения спутников под руководством Б. И. Краснова и А. С. Василевского. А я – белая ворона: и не из нового набора, который еще не состоялся, и не из старого. Обучали сразу четверо: Борис Ильич Краснов, Анатолий Семёнович Василевский и две Люси – Шубина и Колчанова (Ковязина) (см. фото). Это был такой «курс лекций», что голова шла кругом. Я сбегáла в библиотеку, чтобы в одиночку понять что к чему. Ну, недели через две‑три меня можно было выпускать на самостоятельную работу и даже руководить группой. А в обязанности руководителя группы наблюдателей входило:
1. Получать телеграммы у вахтёра. Расшифровать послание из «Космоса», то есть понять, что, когда, где полетит, и нанести трассы на маленький атлас А. Д. Могилко.
2. Распределить наблюдателей по точкам, создав поперечный и продольный барьеры, если знаешь, что точность недостаточна (такие случаи бывали, и «Космос» заранее предупреждал).
3. Проверить, правильно ли все стоят в своих районах.
4. После наблюдения помочь отождествиться на больших атласах Бечваржа.
5. Быстро прибежать с площадки на крыше вниз к хронометру, чтобы остановить секундомеры и найти точное время прохождения спутника через каждую зафиксированную точку.
6. Ничего не перепутав, всё записать в журнал: номер спутника, время, координаты, фамилию наблюдателя.
7. Составить и отправить телеграмму в «Космос».
Вот такая работа...
Так как спутники проходили несколько раз за ночь, то беготня по тёмным институтским коридорам и чердаку превращалась порой в соревнования по знанию всех закоулков и выключателей, а порой и в службу безопасности (где краны текут, где свет в кабинете не выключен). И вахтёрам развлечение, и не так скучно в пустом здании ночи коротать, и дядя Вася – пожарник – без дела не сидит.
Трубки АТ‑1 были специально изготовлены для наблюдения за спутниками. С достаточно большим полем зрения, небольшого размера, их легко переносить с места на место. Но был существенный недостаток: они были с зеркалами, а значит, и изображение тоже зеркальное, а не прямое. А вот ТЗК и БМТ давали прямое изображение. По небу спутник идёт, например, слева направо, а в АТ – справа налево, и чтобы следить за ним, трубку нужно двигать против видимого движения. Из‑за этого на первых порах всякие неприятности случались. Ничего, привыкли. Года через два, когда ТЗК появились, даже столбики со штырями для АТ‑шек убрали с площадки.
Станции наблюдения ИСЗ при университетах и педагогических институтах появились из‑за обширности территории СССР. Студенты физико‑математических специальностей имеют опыт работы с приборами, быстро обучаются новому и увлекательному делу. Выбор городов объяснялся разными причинами. Многие станции располагались почти на одной земной параллели (Ленинград, Вологда, Ярославль, Киров, Енисейск) или на севере и юге (Архангельск, Ереван, Ашхабад), или в середине Европейской части СССР (Рязань, Кишинёв, Ужгород). Это станции не только визуального, но и фотографического наблюдения. Конечно, фотометоды точнее, но обработка их длительнее. Поэтому визуальные наблюдения более оперативны.
С чего начинается обучение в каждом новом наборе студентов‑наблюдателей (ещё пока будущих)? С «лекций» о движениях спутников и изучения звёздного неба. Звёзды показывали сначала под матерчатым куполом‑полусферой (он висел в каб. 238) с помощью простейшего шарика чёрного цвета с отверстиями разного диаметра (чем больше отверстие, тем ярче «звезда» на куполе) и лампочкой внутри. Потом повторяли всё снова уже на площадке, глядя на настоящее звёздное небо. Студенты – народ смекалистый. Ясно же, что всё созвездие разбивалось на «лапы», «глаза», «головы», «треугольники простые», «треугольники с усами», «хвосты» и другие причудливые фигуры.
Знания по теоретической механике помогали понять суть движения спутника. Для простоты можно попытаться решить задачу взаимного движения трёх тел: Земля, Луна, спутник. Но это только первое приближение к решению задачи. Если же учесть, что Земля – самое массивное тело огромного диаметра и сложнейшей конфигурации (в первом приближении это эллипсоид) с постоянно смещающимся центром масс (барицентр) и воздушной оболочкой, то движение спутника уже сложно для расчётов. Горы земные как бы «притягивают» к себе спутник, а моря «отталкивают» (или всё наоборот: надо бы проверить в справочниках, которых у меня сейчас нет). На больших высотах, где движутся спутники, хоть и очень разрежённая, но атмосфера существует, и она тормозит движущиеся в ней тела. Влияние Луны тоже требуется учитывать: если есть приливы и отливы на Земле, то каково её влияние на маленькие тела? Сильное влияние оказывает «солнечный ветер». Он может изменить орбиту очень сильно, затормозить или ускорить спутник, изменить высоты в перигее и апогее его орбиты.
Афраим Сайфуллович, помнишь спутничек 63‑53‑1? Ждали его вхождения в плотные слои атмосферы, но вдруг – вспышка на Солнце, и спутник как бы отбросило от Земли, и он пролетал ещё много месяцев.
Так что орбиты спутников – не круг и не эллипс и всё время меняются. А поэтому за движением каждого объекта надо следить постоянно. Хотя для «грубого» расчёта на короткий срок можно считать, что плоскость орбиты постоянна, она почти круговая и атмосферы нет. Но это только для «грубого» расчёта.
Одно время на нашей станции занимались наблюдениями для быстрого определения периода обращения спутника на орбите и его кратковременных изменений. Для этого надо было найти время пересечения спутником определённой географической параллели Земли несколько раз за сутки. Это можно сделать, зная времена нескольких прохождений спутником плоскости небесного экватора. Делаются несколько «засечек» на небольших расстояниях до – и после – и желательно на самом небесном экваторе. Методом интерполяции находится примерное время пересечения экватора. Из наблюдений двух‑трёх витков период вычисляется довольно точно. Если же спутник «засекался» на нескольких станциях, то результаты улучшались.
Мы пытались этот метод перенести и на другие широты небесной сферы. Строили графики. Что‑то получалось, что‑то нет. Даже доклад на научной студенческой конференции в институте был сделан Володей Мокрушиным. Наши студенты‑ИСЗяне тоже сидели там, отлично понимали, о чём речь (сами эти графики тонким карандашом чертили после каждого прохождения спутника) и «болели»: удастся или нет Володе выиграть спор со мной и прочитать «доклад» за 5 минут. Удалось! Даже за 3 минуты.
Кстати, о докладах и курсовых работах. По договору с Астросоветом все студенты‑наблюдатели (хорошие, разумеется) могли получать автоматически оценки за курсовые работы. Но все почему‑то считали недостойным такой «автомат» и писали работы или на других кафедрах, или по темам, связанным с работой на станции. Например, Саша Маркин писал работу по номографии о связях координат и времени.
За ночь можно видеть почти каждый спутник несколько раз. Конечно, желательно иметь данные о прохождениях. ЭВМ в нашем распоряжении не было, но кое‑что делать могли. Например, составляли таблицы прохождений за несколько месяцев и, экстраполируя, находили нужные данные. Заниматься этим начали с Б. И. Красновым ещё в 1962 году. Часто бывало так, что одновременно шли 2–3 объекта, людей и времени не хватало, или погода не позволяла, или видимость плохая. И счастье, что была возможность наблюдать нужный спутник позже, на другом витке. Потом стали приходить из «Космоса» данные с элементами орбит. Совсем хорошо стало. Помогали друг другу все станции ИСЗ. Особенно хорошо работали в Енисейске под руководством Воротникова. В нашем шкафу много бумаг с расчётами скапливалось. Даже пришлось притащить из кабинета вычислительной математики машинку «Орбита» – самую лучшую на то время в институте. На ней студенты‑ИСЗяне считали не только «станционные» результаты, но и частенько свои задания по физике и математике. Ох, и погоняли её знатно!
С появлением своего помещения (2‑го кабинета) возникла и фотолаборатория. Делали первые снимки спутников на любительскую камеру «Зенит». Много возились с регистрацией времени на хронографе и перекрытиями объектива. Сначала Борис Ильич, потом Юра Труль, Афраим Ситяков, Коля Кулябин (не помню точно, работал ли он вместе с ними) мастерили приспособления. Другие люди подключались. В фотолаборатории «поселился» Саша Рычков, затем там Миша Катков трудился. Появились снимки Луны во всех видах: от тонюсенького серпика до круга. Однажды повезло увидеть и заснять прохождение Меркурия по диску Солнца.
Спутники – «существа» капризные и своенравные. Одни шли медленно, степенно, ярко сияя, не изменяя блеска. Например, «Эхо» и «Эхо‑2» – огромные пустотелые оболочки. Другие изменяли блеск, но каждый по‑своему: то частыми или редкими вспышками, то плавно увеличивая и уменьшая свою яркость. Это зависело и от формы объекта, и от освещённости Солнцем, и от угла, под которым наблюдатель его видит, и от вращения спутника вокруг оси. Была целая таблица характеристик блеска. На Одесской стации начали изучать изменения блеска в середине 60‑х годов. Вскоре, после разговоров с Виталием Михайловичем Григоревским, и мы попытались участвовать в этой работе. Это был программа СПИН. Как всегда, А. С. Ситяков занимался переделкой аппаратуры, её настройкой, а я со студентами больше на спутники глядела. В этой работе активное участие принимали Галя Кокорина, Таня Рябова, Лена Сергунина и некоторые другие студенты. Но я недолго работала, вскоре пришлось покинуть станцию, а потом и институт.
Студенты‑наблюдатели сменяли друг друга. Одни кончали институт и разъезжались, другие приходили на их место. Но всегда существовало ядро весёлых и добрых друзей. Из самых первых наблюдателей помню, кроме двух Люсь, конечно, Люсю Узлову, Любу Мурину, Лёню Агалакова, Андрея Мильчакова, Нэду Джинчарадзе. До сих пор дружу с Аней Герцык. Потом пришли Афраим Ситяков, Юра Труль, Борис и Светлана Блиновы, Володя Тукмачев, Саша Рычков, Сима Кайсин, Вася Шиляев, Володя Усатов, Толя Конышев, Володя Мокрушин, ещё позднее – Галя Власова, Лена Сергунина, Лариса Королькова, Гриша Кантор и многие многие другие.
Работа на станции ИСЗ в институте не заканчивалась. Хороший отдых необходим всем. А поэтому обязательно были поездки в лес и не только. Хорошо было кататься ночью по тихому морю, когда звёзды окружают тебя сверху и снизу: в чёрной воде и в ослепительно чёрном небе. И красота салюта в бухте Севастополя. Путешествуя по Крыму, заглянули в Алупку, Симец, Никитский ботанический сад, Севастополь. Съездили в Ярославль, но это было летом, во время каникул. Туда нас пригласил начальник станции Борис Алексеевич Волынский (он и к нам приезжал). А в Ужгороде познакомились с фотонаблюдениями и сами спутники «засекали». И маленький ушастый ёжик бегал по площадке. Спасибо всем, кто помогал нам. Спасибо Марии Александровне Лурье и Татьяне Владимировне Касименко, нашим постоянным кураторам из Астросовета АН СССР.
Оптические наблюдения искусственных спутников Земли
А. С. Ситяков,
наблюдатель (1965–1969 годы),
зам. начальника станции (1972–1982 годы)
Человечество на протяжении многих столетий мечтало о создании космических летательных аппаратов, которые позволили бы преодолеть силу земного притяжения.
Основоположником реализации этой мечты является К. Э. Циолковский, который еще в конце XIX – начале XX века научно обосновал возможность космических полетов при помощи ракет. Решая проблему достижения больших скоростей, он разработал математическую теорию многоступенчатых ракет, получившую впоследствии великолепное воплощение.
В начале 30‑х годов ХХ века в СССР стали проводиться стендовые испытания жидкостных ракетных двигателей, а с 1933 года начались первые запуски ракет на жидком топливе.
В области развития ракетно‑космической техники в те годы начал работать С. П. Королев, который впоследствии стал одним из руководителей крупнейших научно‑технических коллективов по созданию этой техники.
Разработанные под его руководством ракетно‑космические системы обеспечили успешное выполнение намеченных программ на всех основных этапах исследований космического пространства.
Важнейшим этапом в освоении космического пространства является тот факт, что 4 октября 1957 г. в Советском Союзе впервые в истории человечества был запущен искусственный спутник Земли, и этим было положено начало новой космической эры. Этот запуск, давший возможность перейти от косвенных наблюдательных методов, от гипотез о природе планет, основанных на наземных наблюдениях, к непосредственным исследованиям космического пространства и небесных тел с помощью ракетно‑космической техники, ознаменовал собой начало экспериментального изучения космоса.
С развитием работ по созданию ракет, запуском искусственных спутников Земли и Луны, различных космических зондов с уникальной научной аппаратурой, а также с подготовкой и осуществлением полетов человека в космическом корабле и выходом человека в открытый космос большое значение имела организация сети специальных астрономических станций. Они должны были наблюдать за движением искусственных космических тел по специальным программам.
Эти наблюдения также использовались для целей геодезии и геофизики. Обстоятельный обзор этих работ содержится в работах доктора физико‑математических наук А. Г. Масевич.
Вот уже более 50 лет с года запуска первого советского искусственного спутника Земли в околоземном пространстве движутся искусственные спутники, космические аппараты, межпланетные автоматические станции, космические корабли – небесные тела, созданные руками человека. Движутся они вокруг Земли по самым разнообразным орбитам – от полярных до экваториальных. Различны значения перигея и апогея и видимый с Земли блеск. Различны цели их запуска и характеристики.
После запуска первых искусственных спутников вскоре стало ясно, что много новых сведений о Земле и околоземном пространстве можно получить косвенным путем (в отличие от прямых измерений с борта спутника) в результате обработки систематических наземных наблюдений спутников, позволяющих проследить изменение их орбит.
Искусственные небесные объекты, ракеты или спутники, независимо от того, оснащены они научными приборами или нет, при обращении вокруг Земли подвергаются, с одной стороны, тормозящему воздействию земной атмосферы, а с другой – воздействию несферических составляющих земного потенциала тяготения. Для некоторых орбит существенным оказывается влияние других космических тел (Солнца, Луны).
Поскольку в действительности Земля не является ни изолированной, ни сферической и к тому же окружена атмосферой, орбита искусственного спутника существенно изменяется с течением времени. Эти изменения можно изучать по данным точных наблюдений движения спутника, анализируя отклонения истинной орбиты от неподвижного идеального эллипса.
Оптические наблюдения искусственных спутников также использовались для целей геодезии. Положение географических пунктов может определяться на основании своеобразного «астрономического» варианта наземной триангуляции, носящей название космической,когда одна из вершин каждого решаемого треугольника лежит не на поверхности Земли, а совпадает с положением искусственного спутника в определенный момент времени.
Для осуществления космической триангуляции были необходимы одновременные наблюдения спутника с нескольких станций. Этот новый метод имел значительные преимущества над обычной наземной геодезией. Он позволял строить геодезические сети на больших расстояниях и в труднодоступных районах.
Наблюдения искусственных спутников земли (ИСЗ) были необходимы и для решения ряда частных практических задач исследования космического пространства. В первую очередь здесь следует отметить важность эфемеридной службы спутников, находящихся на орбитах, когда их количество непрерывно возрастало. Эфемеридная служба была необходима для предсказания движения объектов, которые предстояло наблюдать.
Чрезвычайно важно определение положения спутника на орбите, на борту которого установлена научная аппаратура, в момент работы приборов, и еще в большей степени это относится к спутникам и космическим кораблям, возвращающимся на Землю. Такие объекты должны были наблюдаться особенно тщательно, а для этого необходимы их предельно точные эфемериды.
Оптические наблюдения ИСЗ были основным средством слежения за ракетами‑носителями и спутниками, на которых иссякли источники энергии. Только с помощью этих наблюдений можно было проследить последние моменты жизни спутника, его вхождение в плотные слои атмосферы. Также наблюдения ИСЗ позволяли определять изменение видимого блеска спутника, которое могло быть вызвано его вращением, или кувырканием в пространстве, или воздействием различных агентов на его поверхность.
Каждая из рассмотренных задач требовала наблюдений по определенной программе и с вполне определенной точностью. В соответствии с этим оптические наблюдения подразделялись на обычные визуальные, базисные визуальные, фотографические, синхронные фотографические и фотометрические.
Подробноеописание этих программ и выполнение работ по некоторым из них на станции наблюдения ИСЗ 1092 изложены Е. И. Ковязиным.
Станции наблюдения искусственных спутников Земли начали создаваться в СССР в начале 1957 года при физико‑математических факультетах государственных университетов и педагогических институтов страны, а также при астрономических обсерваториях АН СССР и академий наук союзных республик. Всего к 1 октября 1957 года были готовы 66 станций. Организация станций и координация их работы были возложены на Астрономический совет АН СССР.
Позже на Звенигородской (под Москвой) и Симеизской (в Крыму) экспериментальных станциях с помощью Большой спутниковой фотокамеры ВАУ (диаметр зеркала – 107 см), лазерных спутниковых дальномеров «Интеркосмос» и других инструментов стали проводиться регулярные наблюдения искусственных и естественных небесных тел.
В 1961 году Астросоветом АН СССР было принято решение о создании при Кировском государственном педагогическом институте станции визуально‑оптических наблюдений искусственных спутников Земли. Ректором института П. З. Мосуновым первым начальником станции был назначен Борис Ильич Краснов. Полностью станция была готова к наблюдениям в мае 1962 года.
Работу станций наблюдения искусственных спутников координировали научные сотрудники Астрономического совета М. А. Лурье и Н. П. Словохотова. Много труда и творческой энергии вложил в создание и оборудование станций заместитель председателя Астрономического совета Е. З. Гиндин.
