Третий искусственный спутник Земли — научная лаборатория в космосе

15 мая 2018

Шестьдесят лет назад, 15 мая 1958 года запущен Третий искусственный спутник Земли — первая тяжёлая научная «лаборатория в космосе». На его борту работали 12 научных приборов. Благодаря одному из них был открыт внешний радиационный пояс Земли — таким образом было «завершено» первое громкое открытие космической эры, а сам Третий спутник открыл эпоху систематического изучения космоса.

Сборка Третьего искусственного спутника. [1958 г.] (с) РГАНТД
Сборка Третьего искусственного спутника. [1958 г.] Российский государственный архив научно-технической документации К244-01-028. Кадр кинохроники.

Третий искусственный спутник Земли, Спутник-3, — аппарат непростой судьбы. Задуманный как «научная лаборатория» для космоса, он предназначался к запуску летом 1957 года как первый искусственный спутник Земли в рамках Международного геофизического года (официальные сроки 1 июля 1957 – 31 декабря 1958 года). Инициатором работ по спутнику был Сергей Павлович Королёв, мечтавший использовать ракеты для исследования и покорения космоса.

«В январе 1954 года Сергей Павлович обсуждает тему спутника с академиком М.В. Келдышем; с ним он работает по проблемам управления полетом ракеты Р-7. <...>

Мстислав Всеволодович спутником увлекся. По своей инициативе он собрал совещание в Президиуме Академии наук, пригласил А.Ф. Иоффе, П.Л. Капицу и других корифеев отечественной науки.

В эту тему были вовлечены Б.М. Вул, В.С. Вавилов, Б.П. Константинов, В А. Котельников, Л.А. Арцимович, В.Л. Гинзбург, С.Н. Вернов, Л.В. Курносова, В.И. Красовский, Б.В. Кукаркин. При разработке проекта для расчета параметров орбиты спутника академик-секретарь М.А. Лаврентьев выделил для баллистиков ОКБ-1 машинное время на ЭВМ в Отделении физико‑математических наук.

М.В. Келдыш несколько раз встречался с Президентом Академии наук А.Н. Несмеяновым, который со вниманием рассмотрел проект и 25 мая 1954 года в присутствии С. П. Королёва, М.В. Келдыша и М.К. Тихонравова одобрил доклад Михаила Клавдиевича и с положительной резолюцией передал его М.В. Келдышу для участия академических институтов в работе».

(А.П. Александров «С.П. Королёв: космическая ракета и первый спутник Земли», из книги «Первая космическая…», Москва, 2007)

Координацией работы по созданию спутника занималась «Специальная комиссия по объекту „Д“», которую возглавил сам Мстислав Всеволодович Келдыш. Его заместителями были назначены Сергей Павлович Королёв и Михаил Клавдиевич Тихонравов, ученым секретарем — Геннадий Александрович Скуридин. Но уже в 1956 г. стало понятно, что спутник не будет готов к назначенному времени, и тогда было принято историческое решение создать другой, простейший спутник, который был отправлен в космос 4 октября и теперь известен всему миру как Спутник-1.

Но создание «объекта „Д“» продолжалось, и  15 мая 1958 года Третий спутник был отправлен в космос. На его борту было установлено несколько научных приборов, для измерения давления, ионного состава атмосферы, концентрации положительных ионов, электрического заряда, напряженностей электростатического и магнитного полей, интенсивности корпускулярного излучения Солнца, регистрации ударов микрометеоров.

Он не стал первой научной лабораторией в космосе, так как его опередили два американских аппарата Explorer: 1 и 3. Но масса и полезная нагрузка Третьего спутника были гораздо серьёзнее, 1 327 кг против 21, 5 (вместе с 4 ступенью ракеты-носителя) и 12 приборов против 2. Орбита Третьего спутника имела высоту 226 км в перигее, 1881 км в апогее и наклонение 65,2°. Период обращения составлял 105,95 мин (после запуска). Аппарат находился в космосе почти два года: 6 апреля 1960 г. он вошел в плотные слои атмосферы и прекратил свое существование.

Один из главных результатов Третьего спутника — открытие внешнего радиационного пояса Земли. Эксперимент проводила группа исследователей, работавших на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством профессора Сергея Николаевича Вернова.

Радиационные пояса — зоны вокруг нашей планеты, где накапливаются заряженные высокоэнергичные частицы. Уже на Втором спутнике (запущен 4 ноября 1957 г.), счётчик Гейгера, установленный той же группой, зарегистрировал некоторое превышение счёта заряженных частиц над ожидаемым, но совсем небольшое. Первыми же новое явление зарегистрировали приборы на двух «Эксплорерах» под руководством профессора Джеймса ван Аллена.

«Итак, несмотря на то, что мы первые зарегистрировали частицы радиационных поясов Земли, Джеймс ван Аллен первым понял, что около Земли, в экваториальных районах, присутствуют интенсивные потоки заряженных частиц. Природу зарегистрированных частиц ван Аллен также вначале не понял, объяснение обнаруженного явления возникло позже. Спутники «Эксплорер-1 и -3» не залетали на высокие широты, и большая интенсивность частиц относилась к внутреннему поясу, обнаруженному ван Алленом в феврале — марте 1958 года. Он правильно интерпретировал свои результаты (а у него счетчики замолчали — «захлебнулись» из-за очень высокой интенсивности). Об открытом им явлении ван Аллен сделал сообщение в Академии наук США 1 мая 1958 года. Орбиты же наших спутников позволяли исследовать не только экваториальные, но и приполярные районы, что дало возможность на третьем советском спутнике, запущенном 15 мая 1958 года, обнаружить внешний радиационный пояс».

(Ю.И. Логачёв «Начало космической эры в Научно-исследовательском институте ядерной физики им. Д.В. Скобельцына», из книги «Первая космическая…», Москва, 2007)

«Потомки» Третьего спутника — фактически, все современные автоматические научные космические аппараты. Если Первый спутник открыл человечеству космос, Второй — стал началом биологических экспериментов и космических путешествий, то запуск Третьего символизирует начало научного космоса — исследований близкой и далёкой Вселенной с помощью автоматов.

Дополнительная информация: 
  1. «Советский спутник — первый в мире. К 60-летию запуска Первого искуственного спутника Земли». Интернет-проект Федерального архивного агентства и Российского государственного архива научно-технической документации.
  2. Первая космическая. Сборник статей, посвященных 50-летнему юбилею запуска первого искусственного спутника Земли. ИКИ РАН, Москва, 2007 (.pdf)