автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: История изучения околоземного космического пространства с помощью искусственных спутников Земли

Полный текст автореферата диссертации по теме "История изучения околоземного космического пространства с помощью искусственных спутников Земли"

Российская Академия Наук [нститут истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова

'РАБСТВА С ПОМОЩЬЮ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ

0~.00.i0 - История науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссергащш на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА -1998

Работа выполнена в Инстшуте Истории Естествознания и Техники им. С.И. Вавилова Российской Академии Наук.

На\чный руководитель -

кандидат физико-математических на;

Темный В

Официальные оппоненты -

доктор физико-математических не Курносова Л

кандидат физико-математических нг Нестеров В

Ведущая организация -

Институт космических исследозаг Российской Академии Hi

Заппгта состоится rp ft " ^¿lSl _ 1998 г. в "¡5 " часов на заседав

специализированного совета при Институте истории есте

вознания и техники им. С.И. Вавилова Российской Акаде.\ош Наук по адре 103012, Москва, К-12. Старопанскнй шр., д. 1/5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Истор Естествознания и Техники им. С.И. Вавилова РАН.

Автореферат разослан "¿2 2 " Л-ЬJuA^_i cog Г

ченыи секретарь специализированного совета, кандидат физико-математических нам:

И.О. Лгс:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За 40 лет ксс?>0гческой зры бьпо опубликовало го работ; посвященных истории создания первых искусственных спутников Б' (ИСЗ). Однако, до еих пор еще не существует достаточно полной историки картины исследований околоземного космического пространства с их эщью. В данной работе сделана попытка восполнить этот пробел. 3 ней кон-ртгоуется внимание на периоде до'осуществления з апреле 1561 г. первого гга человека з космос. Именно в течение этого периода сформировалась но-эбласть науки - космдаеская физика. Ее предметом стало изучение процес-в околоземном космическом пространстве методами экспериментальной и етической физики. Основой анализа посекши данные с космических ашта-

в. Открытия, сделанные с помощью научной аппаратуры первых ИСЗ, по-овали коренного пересмотра прежних представлений об околоземном ок-;нии. Его своеобразие привело к формированию понятия "гесхосмос", обс-ающего область, где протекают характерные только для нее процессы.

Для проведения экспериментальных исследований в геокосмосе погрелась не только разработка спутгажов и их бортовой научной аппаратуры льными коллективами, но и мощная государственная поддержка и коорди-я крупномасштабных исследовательских работ. Поэтому' в диссертации ено внимание не только научным аспектам исследований, но п социальным орам изучаемой темы. Удалось установить, что именно они сказали непо-ственное влияние и на сами исследования, и на "космтескую гонку" двух одержав - СССР и США. В период конца пятидесятых - начала шестидеся-годов рост социальной значимости науки послужил основной причиной за-!ения соревнования за полтггические и научные приоритеты в этой новой ■ообещающей области исследований. Она неожиданно попала в центр все-:го внимания, став частью государственной полипжи и мерой государст-ой мощи. Противостояние двух стран сохранялось в течение многих лет. стало одним го стимулов развития научных исследований в СССР и США, :ственно повлиявшим на развитие всей современной науки.

Сейчас, когда Россия испытывает экономические трудности в процессе ально-экономических реформ, исторический возврат к первым результатам, ченным методами космической физики, может позволить оценить целесо-зность дальнейшего развития этой области исследований на базе современ-:ехники. Эта особенность научио-истортеских исследований работы опре-гг актуальность избранной темы.

Цслыо работы явилось восстановление картины и основных тенденций ггия исследованш! околоземного космического пространства до апреля

г. К этому времени зарождение космонавтики несколько сместило приори-исследований от непосредственного изучения физических процессов в окотом космическом пространстве к техническим задачам осуществления гов пилотируемых космических аппаратов. В диссертационной работе ос-

новное внимание уделено научным работам, которые позволяют выяыггь г чины проведения на отечественных и зарубежных ИСЗ первых эксперимент« их дальнейшее развитие. Анализ этих работ дал возможность проследгаь эво цию научных взглядов авторов экспериментов. Однако, историческая карт исследований околоземного космического пространства тех лет была бы нет ной без анализа социальных аспектов развития космических исследований, этому изучение этих аспектов занимает в работе значительное место.

Для выполнения поставленной задачи применялись следующие мет< исследования:

1) историко-научкый анализ оригинальных физико-математических бот рассматриваемого периода. Он позволил определить тематику исследоваг роль в их развитии различных групп исследователей, а также проследить из нение представлений о явлениях, обнаруженных при изучении геокосмоса;

2) поиск новых архивных материалов и введение их в научный обо{ источниковедческий анализ не публиковавшихся ранее документов;

3) интервью с участниками первых экспериментов на ИСЗ, из кото| удалось получить информацию, не публиковавшуюся ранее;

4) сравнительный анализ космических исследований в СССР и С! Сопоставление между собой схожих научных результатов, полученных в гс дарствах с различными общественно-политическими системами, влияющим* организацию научных исследований, позволило установить факторы, оказав1 ключевое влияние на развитие космической физики в обоих странах, такие ] например, недооценка высшей администрацией США обществен политического и научного значения запуска ИСЗ или желание СССР испол? вать запуски первых ИСЗ в качестве инструмента идеологического воздейсп Без проведения такого сравнительного анализа нельзя понять причины успеш го запуска перзого искусственного спутника Земли в СССР и проведения г вых исследований на ИСЗ, а также воссоздать историю основного открытия I сматриваемого периода - радиационных поясов Земли.

Научная новизна работы заключается в следующем

1) В диссертации впервые рассмотрены научные предпосылки иссле вания геокосмоса, возникшие к началу пятидесятых годов XX в. На матери оригинальных научных работ первой половины века показана актуальность пользования ИСЗ для дальнейшего развтггия астрономии, геофизики, физ: космических лучей и смежных с ними областей наук. Детально рассмотри социально-политические факторы, оказавшие влияние на исследования косла: ского пространства с помощью первых советских и американских ИСЗ. Некс рые т шк выявлены впервые.

2) Впервые детально рассмотрены исторические этапы открытия рад иконных поясов Земли. Восстановлена хронологическая последовательно событий, приведших к открытию. Установлено, что оно явилось законом ным результатом развития ракетных экспериментов, наземных наблюденш теоретических представлений о явлениях в околоземном космнческ

юстранстве. Дифференцированы роли советских и американской научных упп в этом открытии. Проанализированы причины того, что приоритет этого крытия мировое научное сообщество приписывает американским исследова-лям, несмотря на то, что регистрация поясов велась практически одновремен-» исследователями двух стран. Удалось установить, что это обусловлено перш сообщением Дж. Ван Аллена, сделанным 1 мая 1958 г., о регистрации инген-вных потоков заряженных частиц на ИСЗ "Эксплорер-1,-Ш". Его результаты, а кже исследования свойств потоков заряженных частиц, проведенные Н. Верновым, А.Е. Чудаковым и В.И. Красовским на III советском ИСЗ, обсу-хались на V Ассамблее Специального комитета МГГ в июле 1958 г. Там же оте-ственные физики группы С.Н. Вернова сообщили о регистрации электронов [егпнего радиационного пояса, т. е., фактически, о его открытии, хотя доклады ой группы, содержавшие правильные выводы, в печатном виде не опублико-ны, что также послужило причиной захвата приоритета открытия внешнего диащюнного пояса американскими исследователями. Сам термин адиационный пояс Земли", подразумевающий удержание заряженных частщ в омагнитной ловушке, был введен С. Зингером после V Ассамблеи.

Установлено, что первая попытка запуска III советского ИСЗ в апреле 58 г. оказалась неудачной, вероятно, из-за спешки, вызванной желанием осу-зствить эксперимент перед праздником 1 Мая. В результате отечественные следователи не смогли зарегистрировать интенсивные потоки заряженных спщ в геокосмосе до сообщения о них Дж. Ван Аллена.

3) Показано, что не только создание ракет-носителей, но и научные ис-едовалия геокосмоса были побочным продуктом развития ракетно-ядерного >ужия.

4) Предложена периодизация последовательности исторических собы-й, связанных с исследованием околоземного космического пространства до реля 1961 г.

Практическая зпачпмосгь работы. Результаты диссертации могут быть пользованы при последующих исследованиях по новейшей истории физики и троношш, а также при создании соответствующих курсов и пособий для сту-нтов высших учебных заведений.

Апробанпя работы. Основные результаты диссертации или содержание отдельных глав докладывались на XXXV Конференции аспирантов и моло-ix специалистов по истории естествознаши и техники (ИИЕиТ, 1993), X Мос-вском международном симпозиуме по истории авиации и космонавтики 1ГУ, 1995), годичных Конференциях ИИЕиТ (ИИЕиТ, 1995, 1996, 1997 совме-но с Темным В.В.), Международном семинаре "Новые исследования по истом науки в России" (ИИЕиТ, 1996), а также на Общемосковском семинаре по тории астрономии (ИИЕиТ, 1996).

Структура п объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, ключения, библиографии и рисунков, содержит 134 машинописные страницы кета, 11 . рисунков и таблицу. Список литературы составляют бое 140 наименований (в том числе на иностранных языках).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ показана актуальность выбранной темы, определены задачи диссертации, изложено ее краткое содержание и охарактеризованы некоторые предшествующие исследования со сходной тематикой.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена научным предпосылкам проведения исследований космического пространства с помощью искусственных спутников Земли. В ее основу легли материалы оригинальных физико-математических работ.

К середине 50-х годов нашего столепи перед такими естественными науками как астрономия, астрофизика и геофизика возник целый ряд проблем, которые могли быть решены только с помощью космических исследований. Астрономы давно осознали необходимость наблюдения космических объектов без влияния рассеянного атмосферой света, свечения ночного неба, турбулентности и рефракции атмосферы. Эту возможность могли обеспечить искусственные спутники Земли.

Первая попытка оптических наблюдений солнечного затмения с аэростата была сделана Д И. Менделеевым в конце прошлого века. К середине настоящего столетия наблюдения за пределами атмосферы стали весьма актуальны. Учеными из Гарвардского университета, предвидевшими в ближайшем будущем проведение таких наблюдений, был рассчитан предполагаемый вид неба в ближнем ультрафиолете. Первые астрономические наблюдения XX в. за пределами значительной части атмосферы стали проводится с ракет. В 1955 г. Дж. Купериан, X. Фридман и их коллеги начали проводить такие эксперименты по наблюдению ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца и других внеземных источников. К 1958 г. были обнаружены не разрешаемые на отдельные звезды яркие ультрафиолетовые туманности. Ракетные эксперименты позволяли вести наблюдения только в части УФ спектра (?„>200 А), поскольку над ракетами оставался значительный слой озона н молекулярного кислорода, поглощающий коротковолновое УФ излучение. Эти эксперименты стимулировали создание приборов, в частности, дифракционных спектрографов и монохроматоров для регистрации длинноволнового УФ.

Вывод астрономических наблюдении за пределы атмосферы, таким образом, был закономерен, поскольку позволял уменьшить влияние на них свечения ночного неба, использовать всю разрешающую способность телескопов, а также проводшь наблюдения объектов в УФ и инфракрасном (ИК) диапазонах спектра. Все эти преимущества хорошо осознавались исследователями. Одним из тюнеров отечественных ИК наблюдений свечегия атмосферы, проводивший уже в 1948 г., стал В.И. Красовский.

Научные эксперименты по исследованию верхней атмосферы выполнялись при помощи приборов, поднимаемых на баллонах до высоты 40 км, и позже, начиная с 19-16-1947 г., на трофейных ракетах ФАУ-2. Измерялись такие ее параметры как давление и температура. Из наблюдений траекторий падения баллонов, выбрасываемых с ракет, определялась плотность атмосферы. Данные,

/чаемые с ракет, были достаточно наде;кны лишь до 100 км и отрывочны до км. Выше наблюдения, практически, отсутствовали, а плсткость вычисля-, на основагаш некоторых предположений о температуре атмосферы и ее екулярном весе, что являлось довольно грубым приближением и требовало [ерименталькоП проверки при помощи ИСЗ. Значения электронной концепции выше максимума F-слоя ионосферы также были неизвестны. Для их из-ения необходимы были эксперименты на орбитах спутников.

К середине 50-х гг. стало очевидны:!, что исследования сзойстз первич-> космического излучения могут быть проведены только с помощью пскус-кных спутников Земли. Предполагалось определить механизм взаи> юдейст-этого излучения с веществом атмосферы, баланс энергий в околоземном янеском пространстве л возможную роль космичесмг; лучей з возбужде-полярных сиянш! До запуска первых ИСЗ исследования космических лучей юдились на поверхности Земли и приборами. поднимаемыми на шарах-,ах. Для определения потоков nepBinntbix космических лучей приходилось раполнроватъ полученные результаты за пределы атмосферы, что вносило в льтаты значительную долю неопределенности. В Советском Союзе подго-а экспержкотов по изучению космических лучей на ракетах была начата в г. под руководством С.Н. Вернова.

В 1952-53 гг. для изучения полярных сияний были осуществлены экспе-м на кораблях ВМФ США вдоль северо-восточного поберезкья Канады. С кораблей группа исследователей из Айовского университета запускала бал-г, с которых стартовали ракеты с аппаратурой. При двух запусках набтода-интенсивная мягкая радиация, которая изучалась в течение 1954-55 гг. под влением ВМФ и Национального научного фонда США. Обнаруженный рост нсивности заряженных частиц в области высоких широт Дж. Ван Аллен снял тормозным излучением электронов с энергиями от 10 до 100 кэВ.

Еще одной "классической" проблемой, которую можно бьшо решить <о с помощью ИСЗ, стала задача глобального измерения напряженности агшггного поля. К концу XIX в. удалось измерить напряженность постоян-маггаггного поля на значительной части земной поверхности. Переменное агшгшое поле, вызываемое процессами вне Земли, плохо поддавалось нз-ниям, поскольку его величина составляла менее 1% от постоянного поля, ому даже само существование внешних источников геомагнитного поля эазумеваются процессы, вызывающие маппгтное поле) подвергалось соню, хотя бьио очевидным, что магнитные бури создаются источниками вне и. Определение их положения и непосредственное изучение представляло ной интерес. При этом требовалось резкое увеличение точности измерений, ющыо которых могли бы надежно регистрироваться самые слабые возму-я геомагнитного поля. В результате многочисленных измерений, главным юм, в институте Карнеги группам JI. Бауэра, а позже И. Флеминга к 1949 г. ;сь собрать данные о вековых вариациях собственного магнитного поля

Земли в течение нескольких десятилетий. Они были обработаны И. Вестиным. 1955 г., после сбора материала о наземных короткопериодных возмущенн геомагнзгшого поля во время магнитных бурь, возникла проблема определен] вгаада в эти возмущения токов ионосферы и околоземного космического пр странства. С. Зингер вперьые обнаружш эти токи при запуске ракет в 1947 г. 1952 г. он предложил программу глобального исследования магнзггного по: Земли с искусственного спутника и отметил возможность измерения нестаци парных ионосферных токов. Регулярные эксперименты на спутниках также мс ли выявить вековые вариации геомагнитного поля.

Проблема земного магнетизма тесно связана с явлениями полярных си шш и солнечных корпускулярных потоков. В 1944 г. Адаме на американка обсерватории Маунт-Вилсон обнаружил фиолетовое смещение спекгральнь линий поглощения в области солнечной вспышки. Счтгтая этот сдвиг доплеро ским, он получил скорости выброса вещества из Солнца порядка 107 - 108 см По-видимому, этот результат был первым наблюдательным подтверждение существования выбросов солнечной плазмы в межпланетное пространств Впервые вывод о постоянном существовании потоков плазмы от Солнца сдел; Л. Бирман, обнаружив сильное отклонение кометных хвостов от направлен!] определяемого только давлением солнечного света. Он в 1958 г. оценил скорос таких потоков плазмы величиной порядка 1000 км/с. Непосредственно зарегис ркровать их можно было только с космических аппаратов. Таким образом, исследовании геокосмоса с помощью ИСЗ появилась еще одна задача - обнар жение потоков плазмы в межпланетном пространстве и изучение возможное: их вторжения в земную атмосферу.

Первая советская программа исследований околоземного космическо: пространства с помощью искусственных спутников Земли была разработана щ поддержке М.В. Келдыша и С.П. Королева в 1954 г. В ней был очерчен широю крут научных задач, на многие годы определивший развитие отечественю космической физики. По широте охвата проблемы изучения околоземного ко мического пространства и разнообразию поставленных задач эта программа ] уступала американской. Перспективы пилотируемого полета, исследования Л; ны и планет впервые были включены в научную программу именно советски, учеными. Решающую роль в ее успешном выполнении сыграла государетвенн; поддержка. Правительство СССР приняло решение о запуске ИСЗ во время М ждународного Геофизического Года (МГГ, 1957 - 1958 гг.). При этом в качестз аргументов для принятия программы выдвигались заключения не только о в! соком научном значении экспериментов, которые можно было провести уже з первом спутнике, но и об общественно-политическом и оборонном значен* спутников.

Развитие американской программы запуска искусственного спутшп Земли происходило при недооценке высшими государственными шшамк нау~ ного и общественно-полгтического значения этого события. Д-р В. Буш. пре, стащивший президенту США в 1945 г. рекомендации по развитию научных и

следований, утверждал, что баллистические ракеты "...являются невозможными и будут таковыми в течение многих лет." По-видимому, он отражал общее мнение, существовавшее в близком к правительственным кругам сообществе. Несмотря на это, в 1945 г. Комитет бюро аэронавтики США рассматривал возможности залу-ска искусственного спутника Земли с помощью одноступенчатой ракеты Военно-морского флота США. Позже руководство ВМФ США столкнулось с финансовыми трудностями и обратилось к ВВС США для разработки совместной программы запуска ИСЗ, но не встретило поддержки. Однако, руководство ВВС США поручило группе РЭНД (Research ANd Development) изучить возможность запуска ИСЗ. Все это свидетельствует, что различные военные организации США изучали перспективность запуска спутника и конкурировали друг с другом. Ко 2 мая 1946 г. РЭНД разработала "Предварительный проект орбитального космического корабля". Из него следовало, что ИСЗ бесперспективен с военной точки зрения, поскольку' он не может быть средством доставки тяжелых атомных бомб. Однако, при этом отмечалось, что запуск ИСЗ может иметь общественно-пошггическое значение. По-видимому, военные исходили из того, что большие финансовые затраты на запуск не принесут значимых практических результатов, и поэтому в этот период проекту создания и запуска ИСЗ не придавалось сколь-нибудь существенного значения.

С начала запусков трофейных ракет ФАУ-2 в январе 1946 г. исследователи предложили военным устанавливать на ракеты научную аппаратуру. В результате образовалась грутша по исследованию геокосмоса, в которую входили представители Армейского Сигнального Корпуса, Лаборатории прикладной физики университета Дж. Хопкинса, ВВС США, Морской исследовательской лаборатории Принстонского и Гарвардского университетов. Так возникло сотрудничество между военнымии учеными, в результате которого началась разработка бортовой аппаратуры. Установленными на ракете бортовыж приборами было зарегистрировано тормозное излучения электронов в зонах полярных сияний. Опыт создания, бортовой аппаратуры дл;: ракет позже был использован при разработке бортовых приборов для ИСЗ.

Предложена по осуиествлешпо запуска искусственного спутника Земли делали и многие неправительственные оргашсашш В 1930 г. было основано Американское межпланетное общество. Око ставило своей целью поднятие интереса к эксперименнгровашпо г области мелпплнеткых экспедиций и путешествий. На втором конгрессе Международной АстронагтпческоГ; Федерации в 1951 г. было предложено запустеть ИСЗ. Е Ь'5-; г две организации - Ме>:дук£-родный научный р^диосоюз и Ме>гд;.-народный союз геодезш: г геофизикг., входящие в Международный совет научных союзе:- ¡MCHC;.. приняли резолюции о запуске искусственных спутников Земли, которые затем рассмотрел Спелпгль-ны1! комитет МГГ. Этот комитет iíl. III Генеральной Ассамблее г Риме принял резолюцию о поддержке запуска ИСЗ и проведения на нем научных исследований. Американских ученых давно привлекали научные перспективы запуска ИСЗ. Однако, высшие должностные лица США не сумели оценит}, ere обшест-

венно-политическое н научное значение, не предвидели тот резонанс в мировом сообществе, который был впоследствии вызван запуском. Такая недооценка явилась одной из причин, которые не позволили США запустить спутник раньше чем СССР.

Рассмотренные события следует отнести к первому- периоду исследований геокосмоса, который является орпшизационно-подготовительным (с начала 50-х гг. до запуска первого искусственного спутгажа Земли). В это время были определены основные направления научных исследований с помощью ИСЗ и сформирована их программа, получившая в СССР мощную государственную поддержку. Именно благодаря этой поддержке, научные исследования вышли на государственный уровень и обеспечили успешный запуск ИСЗ и выполнение на них научных экспериментов.

Основные результаты первой главы диссертационной работы сводятся к следующему:

1) установлено, что начало изучения околоземного космического пространства с помощью ИСЗ было подготовлено всем ходом развили науки и общества и имело свои предпосылки. Их осознавали ученые многих стран;

2) основную роль в подготовке исследований геокосмоса сыграл побочный продукт Второй Мировой войны - трофейные ракеты ФАУ-2, на которых в СССР и США начались первые непосредственные исследования верхней атмосферы Земли. Для установки на ракетах началась разработка научной аппаратуры, которая послужила основой для создания бортовых приборов первых ИСЗ;

3) доказано, что активная государственная поддержка научных исследований в СССР позволила нашей стране разработать и начать осуществление первой научной программы исследований космического пространства и первой запустить искусственный спутнзпс Земли. Отсутствие столь же сильной государственной поддержки американских ученых, недооценка научного и общественно-политического значения запуска первого искусственного спутника Земли, а также конкуренция: между собой различных военных организаций США привели к задержке американской программы запуска ИСЗ;

4) показано, что советская программа исследований околоземного космического пространства с помощью ИСЗ, разработанная в 1954 г., определила развитие этой области науки в нашей стране на многие годы.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ рассматривается этап развития исследовании геокосмоса, начиная с момента запуска первого советского спутника до сообщения о данных с американского ИСЗ "Эксплорер-1\г" в июле 1958 г. Характерной особенностью этого периода является то, что отсутствовала парадигма об изучаемых явлениях, а проводимые спутниковые исследования опирались на экстраполированные данные предшествующих экспериментов на геофизических ракетах. Подобная экстраполяция не всегда была физически обоснованной.

При поддержке С.П. Королева и А.Л. Минца К.И. Грингауз установил на борту первого ИСЗ радиопередатчик метрового диапазона и экспериментально проверил возможность прохождения сквозь ионосферу радиоволн с частотами,

близким! к критической частоте для Е-слоя ионосферы за счет рассеяния на ее неоднородностях. Именно благодаря этому радиопередатчику, разработанному и изготовленному в руководимой К.И. Грингаузом лаборатории, у каждого радиолюбителя появилась возможность принимать сигналы первого советского ИСЗ на короток волнах обычного приемника. Частично поэтому' запуск первого ИСЗ получил столь широкий общественный резонанс во всем мире. Прием сигналов этого передатчика также позволил определять профиль электронной концентрации в ионосфере выше ее главного максимума. Таким образом, были проведены первые научные эксперименты космической физики.

Два счетчика Гейгера группы С.Н. Вернова, установленные на втором советском ИСЗ, впервые зарегистрировали увеличение интенсивности заряженных частиц в той области, где позже был открыт внешний радиационный пояс Земли. Детекторы этого спутника, предназначенные для регистрации рентгеновского излучения Солнца (эксперимент группы С.Л. Мандельштама), также подверглись влиянию таких частиц, но в 1957 г. на основе данных второго ИСЗ открыть радиационный пояс не удалось.

На первом американском ИСЗ "Эксплорер-Г, запущенном 31 января 1958 г., были установлены датчики для регистрации потока микрометеоригов, зарегистрировавшие среднюю интенсивность ударов порядка 102ударов./м2с и счетчик Гейгера для регистрации космтгческих лучей. Его показания вначале не под давались объяснению, так как периодически регистрировалось полное отсутствие скорости счета от космических лучей в области низких широт на высотах более 1000 км. На меньших высотах регистрировался обычный фон от космгае-ских лучей.

17 марта 1958 г. был запушен американский спутник "Авангард", практически, без бортовой аппаратуры. Наземные наблюдения за этим ИСЗ позволили определять параметры атмосферы и грав1ггационного поля Земли по измерениям элементов его орбиты.

ИСЗ "Эксплорер-Ш" со счетчиком Гейгера, подобном установленному на "Эксплорер-Г', был выведен на орбиту 2б марта 1958 г. Динамический диапазон этого счетчика был увеличен всего в 4 раза по сравнению с установленным на "Зксплорер-Г', что оказалось совершенно недостаточным для измерения реальных потоков существующей радиации. Это означает, что в марте 1958 г. существование значительных потоков радиации в околоземном космическом пространстве представлялось американским исследователям совершенно невероятным. Показания этого детектора регистрировались запоминающим устройством вдоль всей орбиты спутника. Они совпали с данными ИСЗ "Эксплорер-Г Их тщательный анализ привел К. МакИлвайна, работавшего в группе Дж. Ван Атк-на, к выводу о том, что отсутствие счета детекторов на ИСЗ "Эксплорер-ЫП" на больших высотах у экватора было вызвано их перегрузкой интенсивными потоками заряженных частиц. После этого 1 мая 1958 г. Дж. Вак Аллен на совместном заседании Национальной академии наук и Физического общества США сделал сообщение о регистрации на двух спутниках интенсивных потоков

заряженных частлц. Поскольку гейгеровские счетчики ИСЗ "Эксплорер-1,-Ш" не позволяли идентифицировать частицы, то Дж. Ван Аллен на основе результатов пре;кних ракетных экспериментов в области высоких широт сделал вывод о том, что на спутниках регистрировались потоки электронов, подобные зарегистрированным его группой при запусках ракет в зонах полярных сияний. В двта работах, посвященных регистрации интенсивных потоков заряженных частиц ИСЗ "Эксплорер-1,-Ш", опубликованных группой Дж. А. Ван Аллена к августу 1958 г., однако, не содержалось даже предположения о возможном захвате этих часпщ геомагнитным полем, а рассматривалась гипотеза о регистрации плазмы, текущей от Солнца.

Запуск третьего советского ИСЗ планировалось произвести перед праздником 1 Мая, чтобы к этой дате получить первые результаты. Однако, пуск ракеты был неудачным. Благодаря энтузиазму персонала и четкой организации работ повторный запуск III ИСЗ уже 15 мая оказался успешным.

Две группы отечественных исследователей на основе данных III советского ИСЗ внесли вклад в открытие существования вокруг Земли интенсивных потоков заряженных частиц, захваченных геомагнитным полем, позже названных радиационными поясами Земли.

Сфера научных интересов руководителя одной из них - С.Н. Вернова лежала в изучении высокоэнергичных заряженных частиц. С.Н. Вернову и

A.Е. Чудакову удалось открыть интенсивные потоки заряженных частиц в области высоких широт и определить их состав. А.Е. Чудаков уже с начала полета этого ИСЗ анализировал сигналы в приполярной зоне, где регулярно наблюдалось возрастание потоков частиц. Он доказал, что регистрировалось тормозное рентгеновское излучение, создаваемое штоком электронов порядка 4-103частиц/(см2с ср) с энергиями около Е=100кэВ. Вначале допускалось, что они приходят от Солнца или ускоряются вблизи Земли электричесюыи полями. Позже оказалось, что регистрировались захваченные электроны на силовых линиях, соответствующих внешнему радиационному поясу. Поскольку это было его первой регистрацией, советские исследователи группы С.Н. Вернова зарегистрировали открытие в июле 1958 г. внешнего радиационного пояса Земли.

Длительное послесвечение кристалла йодистого натрия в сцшщилляторе III советского ИСЗ позволило С.Н. Вернову и А.Е. Чудакову установить существование интенсивных потоков заряженных часпщ и в приэкваториальной зоне. Позже удалось идентифицировать их как протоны с энергиями в десятки МэВ.

В экспериментах на III советском ИСЗ другая группа под руководством

B.И. Красовского намеревалась найти низкоэнергичный "агент", возбуждающий свечения атмосферы. На основе непродолжительных измерений, обусловленных неустойчивой работой запоминающего устройства, в нескольких местах орбиты III ИСЗ в области низких широт аппаратурой этой группы регистрировались интенсивные потоки нгокоэнерпгчных электронов. В этих местах отсутствовали полярные сияния, которые должны возникать при вторжении в атмосферу таких

!щ. Поэтому возникло предположение, что они могт бьпь захвачены маг-тым полем Земли. Позже оказалось, что так была произведена одна тс пер-регистраций электронов внутреннего радиационного пояса Земли, хотя иеговами радиационных поясов Земли не входили з сферу интересов этой шы исследователей. Из-за кратковременности эксперимента эти результаты ! г. не привлекли ;< себе внимания, но послужили основой для последующих вдованпи на ИСЗ.

Наблюдения за первыми ИСЗ велись исследователями разных стран, тпа профессора Мессела в Сиднее регистрировала сигналы II ИСЗ с высот до I км (над южным полушарием), но не имела кода для их расшифровки. 3 ию-958 г. проф. Мессел получил телеграмму из СССР с просьбой произвести страцию сигналов III советского ИСЗ, что и было сделано, но телеметриче-[ код для их расшифровки был получен лишь в сентябре, т.е. после открытия [ащюнных поясов Земли. Несомненно, если бы код был получен ранее, полные со II и III советских ИСЗ результаты мсгли бы привести к более ранг открытию радиационных поясов.

С.Н. Верное и В.И. Красовский доложили результаты экспериментов на ;самблее Специального Комитета МГГ в Москве в июле - августе 1958 г. их обсуждении С.Н. Вернов использовал для регистрируемых потоков час-название «земное корпускулярное излучение», описывающее механизм об-вания таких чаепщ - р-распад нейтронов альбедо, возникающих при взаи-ятствии космических лучей с земной атмосферой. На основе докладов на ;самблее МГГ группами С.Н. Вернова и В.И. Красовского были подготовле-публикации работы, где высказано предположение'о захвате в геомагнит-ловушку зарегистрированных заряженных частиц приэкваториальной зоны, ■гечательно, что через несколько дней после завершения Ассамблеи енгер сдал в печать работы, где впервые ввел устоявшийся ныне термин иационньш пояс Земли». Они вышли го печати ранее работ советских ис-эвателей.

На III советском ИСЗ была зарегистрирована одна го самых мощных шек солнечных космических лучей - протонов с энергиями порядка /ГэВ. Это была первая произведенная за пределами атмосферы регистрация щ солнечной вспьппки.

Четыре пьезодатчика III советского ИСЗ позволили оцешггь частоту уда-!етеоригов (эксперимент Т.Н. Назаровой). Это был первый отечественный изучения микрометеоритов в космическом пространстве.

С помощью специально сконструированных манометров на третьем ИСЗ бедственно было измерено давление атмосферы (эксперимент ^1ихневич). Полученная зависимость давления от высоты хорошо согаасо-тась с результатами наблюдений торможения ИСЗ. Обнаруженные величи-лотности атмосферы оказались почти на порядок выше предполагавшихся. |етьем советском ИСЗ впервые с помощью радиочастотного масс-спектро-

метра была измерена концентрация ионов тепловой ионосферной плазмы, npi сутствующей в диапазоне высот от 250 до более чем 1000 км (эксперимет В.Г. Истомина). Протяженность ионосферы до столь больших высот оказала; неожиданной. На высотах около 250 км в основном регистрировались ионы массовым числом 16 (ионы кислорода О*). Наблюдалось также присутствие и< нов азота N* (с массовым числом 14).

На этом ЙСЗ впервые был установлен магнитометр для измерения ве; тора напряженности геомагнитного поля над территорией СССР (экспериме! Н.В. Пушкова, Ш.Ш. Долгинова и др.). Оказалось, что коэффициенты разлож' ния потенциала этого поля по сферическим функциям недостаточно точно onp¡ деляли реальные напряженности магнитного поля. Расхождения меязду измере] ными и расчетными значениями напряженности поля достигали десятков пр< центов.

Второй период исследований геокосмоса (от запуска первого ИСЗ до Ассамблеи Специального комитета МГГ в июле-августе 1958 г.) назван "Первь шага и первые открытия". Его характерной особенностью является проведет научных исследований на основе экстраполяции результатов наземных и раке ных экспериментов на большие высоты. Однако, это не всегда было физичеа обосновано и иногда не позволяло оценить даже ожидаемые порядки исследу мых величин. Тем не менее удалось открыть новое явление - радиационные по: са Земли. В течение этого периода процессы в геокосмосе изучались представ] телами разных естественнонаучных направлений. Как правило, каждая груга исследователей при этом занималась развитием достаточно узкого направлен* физики. В новой области науки еще не была сформирована парадигма. Это i позволяло быстро собрать воедино большой объем имеющихся знаний о ге< космосе, полученных в разных отраслях физики. Так теоретические работ К. Штермера, предсказывающие возможность захвата заряженных частиц, быт. опубликованы еше в начале века, но они долгое время не были замечены эксп риментаторамк, обнаружившими первые признаки существования радиацио] ных поясов.

Результаты, полученные во второй главе диссертации, сводятся к сл дующему:

1) установлено сходство основных направлений советскге; и америка] ских исследований космического пространства с помощью ИСЗ. Эксперимент; торы двух стран начали изучать с помощью ИСЗ свойства верхней атмосфер! космических лучей, геомагнитного поля г. другие параметры. Это сходство был обусловлено прогрессом наземных методов исследований в СССР у. США, д: дальнейшего развития которых необходимо было проведение экспериментов i ИСЗ, и открытой публикацией многих работ о таких экспериментах:

2) открытие радиационных поясов явилось закономерным результате развития ракетных экспериментов, наземных наблюдений к теоретически представлений о явлениях в околоземном космическом пространстве;

3) установлены причины, задержавшие открытие радиационных поясог

си in них стало отсутствие достаточно тесного международного сотрудни-за. Сигналы II л III советских ИСЗ принимались австралшскзгми исследова-ми в южном полушарии, но не были своевременно обработаны и интерпре-)ваны. '"Советские станции слежения ~а ИСЗ находились только на террптс-СССР. где радиационные пояса находились зьппе орбит II я III советских :. Таксе расположение станции предусматривалось еще з 19:4 г.~: Кроме того, зка с запуском III ИСЗ к празднику i Мая. по-видимому, явилась егце одной пшсй неудачного старта ракеты-носителя этого ИСЗ з апреле 1958 г. Это олило американским исследователям первыми объявить об открытии пктек-кх потоков заряженных част:ш лад верхней атмосферой, которые позже 'чили название "внутреннего радиационного пояса ЗемиГ'. Может сыть, п> >го. что наиболее "доведенные' бортовые приборы погибли после яеудачно-гарта ракеты III советского ИСЗ з апреле 1958 г., при повторном старте ис-■зовалпсь резервные приборы, и запоминающее устройство сказалось более :сго качества, чем при первом запуске. Из-за неустойчивой работы запоми-дего устройства и его последующей поломки результаты III ИСЗ иолучи-обедненными.

4) показано, что особенностью первых исследований радиационных поя-Земли в течение второго периода космических исследований стало отсутст-гаучной парадигмы о физических процессах в геокосмосе, что не позволяло :ро связать воедино результаты, полученные разными исследователями.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассмотрено становление и развитие новой отрасли и - космтеской физики на следующем этапе вплоть до первого пилотируе-> полета.

Открытие захваченной радиации естественного происхождения вызвало мный интерес со стороны крупнейших исследователей США занимающих-роблемой управляемого термоядерного синтеза, изучением геомагнитного : и космгческих лучей, а также Комиссии по атомной энергии. Однако, наи-е сильное влияние на развитие работ этого периода оказала поддержка во-[х. Научные работы по определению сохранения инвариантов движения женных частиц в зеркальной ловушке и ее аналоге - геомагнитном поле ве-в закрытых лабораториях. Это сделало получаемые научные результаты ступными широкой наукой общественности до мая 1959 г.

Принципиальная возможность долготного дрейфового движения отдель-заряженных частиц рассматривалась еще в начале века К. Штермером и в годах X. Атьвеном. Однако, позже она стала казаться сомнительной из-за ожности возникновения электрического поля между облаком протонов и ком электронов, при дрейфе этих облаков в противоположные стороны, южность реального существования дрейфа могла сыть установлена экспе-гаально по определению глобального распространения заряженных частиц кого точечного источника как, например, ядерный взрыв в геокосмосе.

Подготовку и проведение исследований последствий ядерных взрывов на сственных спутниках Земли предложи Н. Кристсфилос. Научная группа

под руководством В. Панофски произвела опенку предполагаемых научн результатов. Решение о проведении эксперимента было принято при поддеря Министерства обороны США в конце апреля 1958 г. и уже через 4 месяца бы завершены все подготовительные работы. Примечательно, что этот эксперт«!« не был включен в программу МГГ, и, следовательно, США не планировали > общать о нем научной общественности.

Условия проведения ядерных взрывов в космосе определяли нескош факторов. С одной стороны, время существования в геокосмосе продую взрыва должно было быть достаточным для проведения наблюдений. С друз стороны, эти продукты должны были достаточно быстро поглотиться в атг сфере и тем самым сохранить секретность проведения взрывов. По вычисленг Н. Кристофилоса время жизни заряженных частиц должно было составить оке 3 дней.

Первые дез ядерных взрыва за пределами тропосферы ("Teak" и "Orang были произведены США 1 и 12 августа 1958 г. над островом Джонстон в Тих океане. При подготовке взрывов, по-видимому, считалось, что заряженные ч тицы - продукта эигс взрывов могут уйти от Земли вдоль ее магнитных си вых линий к экваториальной плоскости и затем в межпланетное пространство.

Сразу же после этих двух высотных ядерных взрывов оптическими ме дамп удалось наблюдать распространение продуктов взрывов вдоль силоз линии до высоты 600 км на экваторе и затем к сопряженной точке б южном лушарии. В результате заполнения трубки силовых линий энергичными за женными частицами - продуктами взрыва при их взаимодействии с состава: плел: верхней атмосферы Земли возникали яркие атмосферные эмиссии. М гочнеленныг наблюдения искусственных ''экваториальных полярных сияге вызванных этим!: взрывами. тгрнзелк к тому, что Комиссии по атомной энер и Министерству обороны США пришлось сделать официальное сосощени месте, времени проведения эпк взрывов и о том. что ош; были термоядерны:

Сснсьим; наблюдения за распространением электронов от этих воры веллс! с 15 августа ло 2 сентябре 1°58 г ка ракета:-: г. рамках пр-эекго BBC CI "Джексон". БортоЕьвя! счетчикам:: Гейгера регистрировались нотой: глеи нов о: взрывов. Удалось установить, что их интенсивность над Северней А

i .е. г ло.тлпарга: противоположном месту взрыве. уменьшилась на пс Л"- величины только через 2 недели. Таким образом., время жизш: продух: взрыва превысило расчетное в несколько раз

Запушенный 2С августа 1951 г. искусственный спутник Землп "Зкслло! Г-'" о:.:л оенгшек аппаратурой для реп.'страша: заряженных частзп: к.-кусстз юге- происхождения от высотных ядерных взрывов. 3к мог penicrpirpoBai частиль: естественного происхождения т радиационных поясах 3s: пк В о: чие от аппг"сг.рь: предыдушж амер;с:ансид ИСЭ. комплект призеров I "ЗкСПТорер-ГУ позволял определять состав потоков частиц и измерять зне; тические спектры. Несмотря на это. за прошедшие годы не появилось кг: од публикации об обнаружении на ''Эксплорер-Г\*" продуктов взрывов "Teai

"Orange'1, в отличие от последующих взрывов "Argus-1,-2,-3".

После б сентября 1958 г., когда произведен последний взрыв "Argus", были получены первые результаты наблюдений трех искусственных радиационных поясов. Американские исследователи начали вести анализ материалов ИСЗ "Эксплорер-IV". Было установлено, что три тонких искусственных радиационных пояса, опиравшиеся на места трех маломощных взрывов, опоясали весь земной шар. Ощутимого смещения этих радиационных поясов с первоначальных силовых линий и размыли их по толщине не наблюдалось. Это явилось экспериментальным подтверждением сохранения трех инвариантов движения заряженных частиц.

Авторы экспериментов на американских спутниках "Эксплорер-1, -III, -IV продолжали считать интенсивные потоки внутренней зоны радиации электронами. Это вытекало га определения максимального энерговыделения в десятки и сотни эрг/см2с в тонком сцинцилляторе под защитой в 1 мг/см2. Его мог создать поток электронов с энергией порядка 100 кэВ. В начале 1959 г. Дж. Ван Аллен и его коллега построили ожидаемые уровни интенсивности естественного радиащюнного пояса, посчитав, что счетчик Гейгера обнаружил один максимум интенсивности захваченных частиц вблизи геомагнитного экватора, т.е. один пояс.

Тем временем программа запуска советских космических аппаратов была переориентирована на исследования, которые предполагалось вести при полетах ракет к Луне и на тяжелых кораблях-спутниках. 30 декабря 1958 г. М.З. Келдыш и С.П. Королев направили в директивные органы письмо о привлечении новых отраслей промышленности к исследованию космического пространства. В качестве основного аргумента для продолжения космических исследований выдвигалась необходимость сохранения завоеванных нашей страной позиций в исследованиях этой области, для чего требовался новый существенный подъем уровня научных исследований Академии наук и других научных организаций, а также повышение технического уровня промышленности. Были намечены меры для решения этой задачи - организация специальных институтов, солее активнее привлечение к работе оборонных НИИ. Е начале 1958 г. С.П. Королев выступил с докладом о программе исследования Луны, где очертил и основные напраЕле-ик изучения космического пространства. Широко! крут поставленных задач и предполагавшееся рассмотрение специальной комиссией АН СССР под руководством Ài.B. Келдыша мстодое и?; решения указывает ка то, что к разработке программы привлекались коллективы разлтг-тных инстхггутов. В программу были включены исследования магнитного поля Луны, изучение корпускулярного излучения. изучение газовой компоненты межпланетного вещества, исследование потоков микрометесригоБ к эластростатических полей. По-видимому, после этой инициативы М.В. Келдыша и С.П. Королева Совет Министров СССР принял постановление от 20 марта 1955 г. л 343-166 с создании ракет, обеспечивающих получение второй космической скорости.

Работы по созданию автоматических межпланетных станций (AMC), вы-

водимых тая M! ракетами, велись чрезвычайно высокими темпами. Уже 2 января 1959 г. была запущена первая AMC - "Луна-1". В том же году 12 сентября и 4 октября запущены еще две AMC - "Луна-2" и "Луна-3".

Космическая радиация регистрировалась различными приборами, установленными на AMC "Луна-1,-2,-3". На первых дву:х AMC группой С.Н. Веркова бьшо обнаружено практическое отсутствие высокоэнерпкных протонов г о внешнем радиационном поясе, установлена его нестабильность, получены такие значения в нем потоков электронов, которые позволяли предполагать что они, вторгаясь в атмосферу, могут вызывать полярные сияния. Позже оказалось, что эти потои[ электронов завышены.

На всех трех станциях устанавливались интегральные ловушки заряженных частиц, с помощью которых впервые были произведены измерения концентрации тепловой ионосферной плазмы, заполняющей околоземное пространство в экваториальной плоскости до расстояний в 20 ООО км, где был установлен ее необычный радиальный спад. Эта область пространства была названа плазмо-сферой, а граница ее резкого спада - плазмопаузой.

Научные результаты, полученные при полетах AMC "Луна-1,-2,-3'', позволили К.И. Грингаузу, И.С. Шкловскому и их коллегам в 1960 г. предложить свою модель распределения радиации в околоземном космическом пространстве. Согласно этой модели электроны внешнего радиационного пояса обладают энергией не в десятки кэВ, а гораздо большей (до 200 кэВ). Поэтому полный их поток значительно меньше величины Ю!0-10п см"2 с'1, полученной группой С.Н. Вернова, и не превышает 2-Ю7 см"2 с'1, т.е. недостаточен для возбуждения полярных сияний при вторжении этих частиц в атмосферу' Земли. Этот результат был верным, но казался настолько необычным, что специально рассматривался на заседаниях комиссии М.В. Келдыша. Вне плазмосферы за внешним радиационным поясом были обнаружены потоки энергичных электронов, которые К.И. Грингауз вначале назвал третыы радиационным поясом. При дальнейшем удалении от Земли вплоть до орбиты Луны регистрировались потоки положительных ионов. Позже оказалось, что это было первой регистрацией потоков частиц солнечного ветра. Электроны "третьего радиационного пояса" оказались термализованными электронами солнечного ветра в магнитной оболочке Земли.

На советских AMC "Луна" стояла также и аппаратура (группы Л.В. Кур-носовой) для продолжения изучения а-частиц и тяжелых ядер на больших удалениях от Земли. С помощью этой аппаратуры было установлено, что потоки а-частиц и тяжелых ядер космических лучей вне магнитосферы Земли стационарны, а также подтверждена нестабильность внешнего радиационного пояса Земли.

На этих AMC начались исследования магнитного поля во внешней магнитосфере Земли (эксперимента под руководством Н.В. Пулкова). Было зарегистрировано значительное отклонение геомапштного поля от дипольного на расстояниях около 20 000 км от центра Земли предположительно из-за "кольцевого тока", гипотезу о существовании которого на удалении в 3-6 земных радиусов от

гнгрл Земли развивал С. Чепмгн в 30-40 годы нашего века. Сравнение совет-ч!1х данных о "кольцевом токе" с аналогичными результатами американсптх шаратов "Пнонер-3,-4" поставило задачу изучения его состаза.

Активное псследогдале кос:,отческого пространства сделало очевидным еобходимость развития научной и промышленной сазы для такого рода, работ, озтому М.В. Келдыш и СЛ. Королев 27 мая 1959 г. направили в правительство ССР докладную записку, где предложили создать Центральный научно-:следовате:1ьский институт для разработки систем, работающих т. космосе, роме этого предполагалось создание специальных институтов для разработки гстем управления, систем радиосвязи, радиотелеметрии и систем энергогагга-¡[я (с возможным использованием атомной эе-зрши), Лэрсгазодилампческого исппуга. НИИ по двигателям космических .тпаратсв и Плакзишй инеттух. рсдиолагалось оргагагювать также специальное КБ для разработки научной зпарагуры по задания:.! АН СССР и других научных организаций. Для коорди-:шш работ предлагалось при Академии наук СССР создать специальный Меж-:дсмстпегапый научно-технический совет.

В 1953-1960 гг. на основе программы 1954 г. прорабатывался це;щй ряд тучных направлении для исследовали.? космического пространства. Разрабаты-¡лись проекты полетов к Марсу и Венере, запуска г.ысозсоапогойного спутника Электрон", пилотируемого полета. Эги проекты конкурировали друт с друтом и эиоритет был отдан последнему. В результате 22 мая 1959 г. было принято по-анозлгнне Совета Министров СССР N 569-264 о создании в 1959-1960 гг. пикируемого космического корабля. Вероятно, это послужило основной пртгти-)й переориентации вектора интересов от научных исследований околоземного >с-\пгчбского пространства с помощью ИСЗ к проведению пилотируемого пота. Так, из запущенных в СССР в 1960-1961 гг. пяти кораблей-спутников толь> на втором, заиущешюм 19 августа 1960 г., и на третьем, запущенном декабря 1960 г., были установлены приборы для изучения чаеттщ радиацпон-IX поясов и космических лучей. Однако, основной задачей этой аппаратуры тло изучение радпатщлгней обстановки внутри корабля и обеспечения в даль-гйшем радиационной бз; опасности космонавтов.

На 2-ом кос: зиеском корабле-спутгагке в 1960 г. на высоте около 300 км йоне гостюй Атлакппах была оп.-рыта область, где тгтживность заряжешп-лч ■стиц нгллюго превышала интенсивность космических лучен (группы Н. Бернсв!, Л.В. КурноссзоЛ). Это явление удалось объяснить сущестзовг-чп-[ в 5К>м районе отрицательной магнитной йноьмлип, где напряженность гео-шитного поля намного меш.ше за счет смаш.етли: магнитного диполя 3ег-ггег сг падкого полушария к восточному. Поэтому траектории частиц радпаггтеш'ллх 1ясов б этом месте ближе всего подходят к земисн поверхности.

Подобного изменения приоритетов американских исследований геэкос-эсд в ого время не произошло. Количество проводимых на американских ИСЗ сперимешов росло. США впервые начали использозать спутники для м-зтоо-

рологнческих целей, запустив 17 февраля 1959 г. спутник "Авангард И", а затем 1 апреля 1960г. "Танрос-1". (В СССР подобные спутники стали запускаться лишь с середины 60-х it.) Были получены первые фотографии воздушных вихрен и облачного покрова со спутников. Аналогичную задачу решал и спутник "Tailpoc-2" (запуск 23 декабря 1960 г.), на котором стояли приемники ИК излучения. С целью создания глобальной метеорологической системы были запущены также ИСЗ "Транзит 1В" и "Транзит ПА ".

Значительную роль в исследовании: внешнего радиационного пояса сыграли космические аппараты (КА) серии "Пионер". Именно с помощью КА "Пионер-3,-4'' было окончательно установлено существовать внешнего радиационного пояса. Несмотря на быстрый пролег через радиационные пояса, приборы этих КА дали возможность обнаружить сильное увеличение интенсивности электронов во внешнем радиационном поясе, которое совпало с развишем активных областей на Солнце. С помощью К А "Пионер-5" были зарепкщнфованы всплески энергичных протонов солнечного тфоисхождения. Магнитометрами этого КА и ИСЗ "Эксплорер-VI" было обнаружено присутствие токовых систем на расстояниях более 6 земных радиусов. Hi последнем ИСЗ также стояла аппаратура для изучения микрометеоритов. Седьмой ИСЗ серии "Эксплорер" предназначался для исследования солнечного УФ, рентгеновского излучения, космических лучей, исследования ионосферы и радиационного баланса Земли.

Следует отметтпъ схожие трудности, с которым! столкнулись советские и американские экспериментаторы при тб. гадании солнечного УФ излучения с ИСЗ в присутствии частиц радиационных: поясов Земли. На втором советском спутнике для регистрации солнечного ультрафиолета C.JI. Мандельштам, А.И. Ефремов, A.A. Лебедев использовал?! ВЭУ (вакуумные электронные умножители). Ими решстр1фовались частицы радигшионных поясов, и на их фоне не уд алось выделить сигналы солнечного УФ. С теш же помехами столкнулся и американский экспериментатор X. Фридман при проведении измерений солнечного ультрафиолета на ИСЗ "Эксплорер-VII". Но если в 1957 г., когда запускался второй спутник, радиационные пояса еще не были открыты, то к моменту запуска ИСЗ "Эксплорер-VII" в 1959 г. они были достаточно хорошо изучены. Этот пример показывает, что американские экспериментаторы плохо представляли себе результаты исследований геокосмоса, полученные исследователями других научных групп. В последующих экспериментах на ИСЗ "Транзит" влияние частиц радиационных поясов на показами УФ детектора исключалось магнитным экрашфованием прибора. Было установлено, что излучение в линии La оставалось стабильным во время солнечных вспышек, а рентгеновское излучение Солнца менялось с уровнем солнечной активности.

В течение МГГ (1958-1957 гг.) был получен большой объем научной информации со спутников. Специальный коьпггет МГГ рекомендовал продолжить возникшее международное сотрудничество в следующем году. В октябре 1958 г. был образован Комитет по исследованию космического пространства

(КОСПАР). Он стал выпускать свой информационный бюллетень для, обмена научными данными. При его содействии в Мировых центрах МГГ были образованы национальные центры по сбору данных экспериментов на ракетах и спутниках, разработаны требования к использованию радиочастот для передачи информации с ИСЗ.

Третий период (с августа 1958 г. до апреля 1961 г.) явился периодом активного развития исследовашш геокосмоса с помощью ИСЗ. Количество запущенных аппаратов резко возросло. Бьпа открыта плазмосфера Земли, выполнены измерения геомагнитного поля, космических лучей, плазмы вне плазмосферы Земли. Продолжались исследования радиационных поясов Земли. Участие американских военных в научных экспериментах по созданию искусственных радиационных поясов принесло новые научные результаты. К 1961 г. в СССР произошло некоторое смещение приоритетов исследовашш в сторону подготовки пилотируемого космического полета.

Проведенные исследования позволит! создать первую целостную систему представлений о геокосмосе, в основном сформировать парадигму, развиваемую до настоящего времени. Это позволяет рассматривать космическую физику как новый раздел физики.

При научно-историческом анализе научных результатов, полученных отечественны?,от и американскими исследователями космического пространства, в III главе, было установлено, что:

1) участие американских военных в космических исследованиях помогло становлению этой области научных исследований;

2) взаимодополняющие друг друга результаты отечественных и американских исследователей околоземного космического пространства позволили открыть существование вокруг Земли двух радиационных поясов и ее магнитосферу, исследовать плазму внешней магнитосферы Земли, установить отсутствие радиационных поясов у Луны;

3) в процессе исследования внешнего радиационного пояса Земли удалось установить причину' того, почему он вначале считался резервуаром заряженных частиц, вызывающих полярные сияния, а затем перестал сч!ггаться таковым;

4) выявлены причгагы некоторого сокращения отечественных научных исследовашш околоземного космического пространства с искусственных спут-и: асов Земли.

Помимо того, что ОКБ С.П. Королева было занято выполнением советской лунной программы, значительную роль сыграло принятие решения о переключении на подготовку пилотируемого полета. Оно послужило главной причиной некоторого сокращения советских исследований геокосмоса с помощью ИСЗ в 1960-1961 гг.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные выводы, следующие из диссертационной работы.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Начало изучения околоземного космического пространства с помощью ИСЗ бьшо подготовлено всем ходом развития науки и общества.

2) Государственная поддержка космических исследований в СССР позволила нашей стране первой разработать всеобъемлющую программу' этих исследований и в дальнейшем запустить первый ИСЗ. Отсутствие достаточной государственной поддержки американских ученых, недооценка высшей администрацией США научного и общественно-политического значения запуска спутника, а также конкуренция различных военных организаций привели к задержке запуска первого американского ИСЗ.

3) Советская программа космических исследований 1954 г. опредетта их разв1ггие в нашей стране на несколько десятилетий.

4) Открытие радиационных поясов явилось закономерным результатом развития ракетных экспериментов, наземных наблюдений и теоретических представлений различных научных групп о явлениях в околоземном космическом пространстве. К этому открытию привело совместное обсуждение на V Ассамблее Специального комитета МГГ результатов, полученных с помощью первых ИСЗ советскими и американскими физиками.

5) Открытие внутреннего радиационного пояса отечественными исследователями не произошло из-за соображений секретности, не позволивших своевременно сообщить австралийским исследователям телеметрический код сигналов II и III советских ИСЗ, регистрировавшихся над южным полушарием при пролете спутников через области радиационных поясов. Неудачный пуск III советского ИСЗ перед праздником 1 Мая, вероятно, вызванный спешкой, дал возможность американским исследователям первым сообщить о присутствии интенсивной радиации в геокосмосе.

6) Приоритет открытия внешнего радиационного пояса принадлежит советским исследователям (группа С.Н. Вернова, А.Е. Чудакова). Созданная ими аппаратура позволила не только впервые зарегистрировать частицы внешнего радиационного пояса, но и идентифицировать часшщы обоих поясов.

7) Участие в космических исследованиях американских ученых и военных, готовивших эксперименты со взрывами ядерных устройств в космосе, способствовало появлению фундаментальных представлений о движении частиц в геомагшгтной ловушке и окончательно сформировало представление о радиационных поясах Земли.

8) Прогресс отечественных исследователей, достигнутый к 1960 г. на первых спутниках и лунных ракетах (обнаружение в радиационных поясах Земли электронов и протонов, открытие плазмосферы Земли и существования во внешней магнитосфере потоков надтепловых электронов, обнаружение геомагнитных проявлений кольцевого тока вокруг Земли, первая регистрация потоков ионов в межпланетной среде), замедлился из-за смещения приоритетов исследований в сторону конкурирующего проекта проведения пилотируемых космических полетов.

(В дальнейшем инициатива научных исследований геокосмоса перешла к американским исследователям. Ими в 60-х гг. с помощью непрерывно совершенствуемых бортовых детекторов энергичных заряженных частиц, надтепло-вой и тепловой плазмы, высокочувствительных магнитометров и радиофизических методов исследовашш на высокоапогейных спутниках была исследована центральная и внешняя магнитосфера Земли).

9) К 1961 г. в результате совместных усилий разных научных коллективов в основном была создана новая научная парадигма, описывающая явления в околоземном космическом пространстве на основе результатов, полученных с помощью искусственных спутников и коолгческих аппаратов. Это позволяет утверждать, что возникла новая отрасль науки - космическая физика.

Предложена периодизация ряда описываемых историчеаях событий.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Заввдонов И.В. История открытия и первые исследования солнечного ветра. \\ XXXV конференция аспирантов и молодых специалистов по истории естествознания и техники 14-16 декабря 1993 г., М., ИИЕТ РАН, 1993, с. 17.

2. Заввдонов И.В. В.И. Красовский - основоположник отечественных геофизических исследований верхней атмосферы Земли \\ X Международный Симпозиум по Истории Авиации и Космонавтики М., ИИЕТ РАН, 1995, с. 100.

3. Заввдонов И.В. Научные предпосылки исследования космического пространства с помощью искусственных спутгвжоз Земли. \\ Институт Истории Естествознания и Техники им. С.И. Вавилова. Годичная научная конференция, 1996. М., ''Янус - К", 1997, с. 149.

4. Заввдонов И.В., Темный В.В. Социальные аспекты открытая и ■

исследований радиационных поясов Земли. \\ Институт Истории Естествознания к Техники им. С.И. Вавилова. Годичная конференция, 199". 2 часть. - М., "Янус- -К". 1997. с. 29.

5. Темный В.В., Заввдонов И.В. Ядерные взрывы в космосе: 1953 и 1962 годы. \ Тезисы докладов. ИСАП'96. Международный симпозиум "Наука и общество": История советского атомного проекта (40-е - 50-е годы). 14-18 мая 1996 г., Дубна, с. 89.

6. Темный В,В., Заввдонов И.В. Космические исследования как интеллектуальный продуто: развития ракетно-ядерного оружия. V, Институт Истории Естествознания и Техники им. С.И. Вавилова. Годичная научная конференция, 1996. М, "Янус - К", 1997, с. 180.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов Росашского фонда фундаментальных исследовашах (код проекта 96-G6-S02S4) и Российского гугманнтарного научного фонда (код проекта 97-03-04218).

5ыхсснъи: денные: TL.pzyc 7С' эу.:. Aiscxsi - 15>сг.