Слово о Лайке

В тесной спецкабине сидела симпатичная собака по кличке Лайка. Вряд ли в свое время академик Павлов предполагал, что его удачные эксперименты на собаках найдут свое продолжение в космосе.
В газете «Правда» на другой же день, 4 ноября, появилось сообщение ТАСС:
«В соответствии с программой Международного геофизического года по научным исследованиям верхних слоев атмосферы, а также изучению физических процессов и условий жизни в космическом пространстве 3 ноября в Советском Союзе произведен запуск второго искусственного спутника Земли.
Второй искусственный спутник, созданный в СССР, представляет собой последнюю ступень ракеты — носителя с расположенными в ней контейнерами с научной аппаратурой.
На борту второго искусственного спутника имеется:
— аппаратура для исследования излучения Солнца в коротковолновой ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра;
— аппаратура для изучения космических лучей;
— аппаратура для изучения температуры и давления;
— герметичный контейнер с подопытным животным (собакой), системой кондиционирования воздуха, запасом пищи и приборами для изучения жизнедеятельности в условиях космического пространства;
— измерительная аппаратура для передачи данных научных измерений на Землю;
— два радиопередатчика, работающие на частотах 40,002 и 20,005 мегагерц (длина волны около 7,5 и 15 метров соответственно);
— необходимые источники электроэнергии.
Общий вес указанной аппаратуры, подопытного животного и источников электропитания составляет 508,3 кг.
По данным наблюдений, спутник получил орбитальную скорость около 8000 метров в секунду (!).
Согласно расчетам, которые уточняются прямыми наблюдениями, максимальное удаление спутника от поверхности Земли превышает 1500 километров, время одного полного оборота спутника составляет около 1 часа 42 минут, угол наклона орбиты к плоскости экватора равен примерно 65 градусам.
По данным измерений, получаемым с борта спутника, функционирование научной аппаратуры и контроль за жизнедеятельностью животного протекают нормально. Над районом г. Москвы второй искусственный спутник прошел 3 ноября дважды — в 7 часов 20 минут и в 9 часов 05 минут по московскому времени.
Сигналы радиопередатчика спутника на частоте 20,005 мегагерц имеют вид телеграфных посылок длительностью около 0,3 секунды с паузой такой же длительности. Радиопередатчик на частоте 40,002 мегагерц работает в режиме непрерывного излучения.
Успешным запуском второго искусственного спутника Земли с разнообразной научной аппаратурой и подопытным животным советские ученые расширяют исследования космического пространства и верхних слоев атмосферы. Неизведанные процессы явлений природы, происходящие в космосе, будут становиться теперь более доступными человеку.
Коллективы научно — исследовательских институтов, конструкторских бюро, испытателей и заводов промышленности, создавшие второй советский искусственный спутник Земли, посвящают его 40-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции».
Комментарии доктора физико-математических наук Г. А. Скуридина:
— Торможение спутника зависит не только от плотности атмосферы, но также и от формы спутника, и от других факторов.
Время существования спутника зависит от величины его торможения в атмосфере. Ясно, что чем больше период обращения и чем меньше торможение, тем больше будет время существования спутника. Расчеты, проведенные на основе данных, полученных из наблюдений за первым спутником и ракетой-носителем, позволяли предполагать, что время существования спутника должно быть порядка не менее трех месяцев, считая с момента запуска. Это означало тогда, что первый спутник, предположительно, будет существовать на орбите, по-видимому, (по математическим расчетам) до конца 1957 года. Время существования ракеты-носителя меньше, чем у первого спутника. Поэтому следовало ожидать, что ракета-носитель сгорит раньше спутника. Большой период обращения второго спутника и малое значение величины торможения, меньшее, чем для первого спутника, позволяло утверждать, что время движения по орбите второго спутника будет заметно превышать время движения первого спутника».
В небе — сразу два спутника, №1 и №2!
В небе летали сразу два советских спутника. Обсерватории всего мира были заняты тем, что вели круглосуточное наблюдение за этими, если иначе расшифровать известную аббревиатуру — «новыми летающими объектами».
В оптических наблюдениях за движением двух первых спутников Земли и ракеты-носителя первого спутника систематически (официально) участвовали 66 специальных станций оптического наблюдения, все астрономические обсерватории Советского Союза, около 30 зарубежных обсерваторий.
Число зарубежных астрономических обсерваторий, участвовавших в наблюдениях искусственных спутников, с каждым днем увеличивалось. Большая яркость ракеты-носителя и второго спутника позволила привлечь к визуальным наблюдениям даже аэрологические пункты Гидрометеослужбы.
В результате оптических наблюдений, выяснилось, что ракета-носитель меняет свой блеск.
Устройство кабины
В те времена более подробная информация считалась секретной. Однако теперь она не представляет тайны, но интересна для продвинутых и любознательных читателей.
Второй ИСЗ (искусственный спутник Земли), в отличие от первого, представлял собой последнюю ступень ракеты, на которой размещена вся научная и измерительная аппаратура. Такое размещение аппаратуры существенно упростило задачу определения координат спутника при помощи оптических средств наблюдения, поскольку, как показал опыт первого спутника, наблюдения за ракетой-носителем оказались значительно более простыми, чем за самим спутником. Ее яркость превосходила яркость первого спутника на несколько звездных величин (!).
Что касается герметической кабины (надо сказать, достаточно маленькой), в которой помещалось подопытное животное, то она имела цилиндрическую форму. С целью создания условий, необходимых для нормального существования животного, в ней был размещен запас пищи, а также система кондиционирования воздуха, состоящая из регенерационной установки и системы терморегулирования (в космосе очень холодно).
Помимо этого, в кабине были размещены аппаратура для регистрации пульса, дыхания, кровяного давления, аппаратура для снятия электрокардиограмм, а также чувствительные элементы для измерения ряда параметров, характеризующих условия в кабине (температура, давление).
Кабина животного, как и сферический контейнер, была изготовлена из алюминиевых сплавов. Поверхность их была полирована и подвергнута специальной обработке с целью придания ей необходимых значений коэффициента излучения и поглощения солнечной радиации. Системы терморегулирования, установленные в сферическом контейнере и в кабине животного, поддерживали в них температуру в заданных пределах, отводя тепло к оболочке за счет принудительной циркуляции газа.
Кроме указанной аппаратуры, на корпусе последней ступени ракеты были установлены: радиотелеметрическая измерительная аппаратура, аппаратура для измерения температуры, источники электроэнергии, обеспечивающие питание научной и измерительной аппаратуры. Температура на внешней поверхности и внутри кабины животного, а также температура отдельных приборов и элементов конструкции определялась с помощью установленных на них температурных датчиков. Радиотелеметрическая аппаратура обеспечивала передачу на землю данных всех измерений, осуществляемых на спутнике. Включение для передачи данных измерений производилось периодически по специальной программе.
Программа научных исследований, связанная с проведением измерений на втором искусственном спутнике, была рассчитана всего на 7 суток. По окончании этого срока радиопередатчики спутника, а также бортовая радиотелеметрическая аппаратура прекратили свою работу. Дальнейшие наблюдения за движением второго ИСЗ с целью изучения характеристик верхних слоев атмосферы и прогнозирования его движения проводились с помощью оптических и радиолокационных средств.
Изучение биологических явлений в условиях космического полета
С целью изучения ряда медико-биологических вопросов на спутнике были помещены специальная герметическая кабина с подопытным животным (собакой по кличке Лайка), измерительная аппаратура для исследования физиологических функций животного, а также оборудование для регенерации воздуха, кормления животного и удаления продуктов его жизнедеятельности. При конструировании оборудования были учтены требования строжайшей экономии объема и веса приборов при минимальном потреблении ими электрической энергии.
Функционируя в течение длительного времени, аппаратура обеспечивала с помощью радиотелеметрической системы регистрацию частоты пульса и дыхания животного, величины его артериального кровяного давления и биопотенциалов сердца, температуры, давления в воздухе кабины и др.
Для регенерации воздуха в кабине и поддержания необходимого газового состава были применены высокоактивные химические соединения, выделяющие необходимый для дыхания животного кислород и поглощающие углекислоту и избыток водяных паров. Количество вещества, участвующего в химических реакциях, регулировалось автоматически. В связи с отсутствием конвекции воздуха в условиях невесомости в кабине животного была создана система принудительной вентиляции. Поддержание температуры воздуха в кабине в определенных пределах осуществлялось терморегулирующей системой. Для обеспечения животного в полете пищей и водой в контейнере имеется приспособление для кормления животного.
На предполетных тренировках
Отправленная на спутнике собака Лайка прошла предварительную тренировку. Животное постепенно приучалось к длительному пребыванию в герметической кабине малого объема в специальной одежде, к датчикам, укрепленным на различных участках тела для регистрации физиологических функций и т.д. Проводилась тренировка собаки к действию перегрузок. На лабораторных стендах определялась устойчивость животного к действию вибрации и некоторым другим факторам. В результате длительной тренировки животное в течение нескольких недель спокойно переносило пребывание в герметической кабине, что обеспечило возможность проведения необходимых научных исследований.
Изучение биологических явлений при полете живого организма в космическом пространстве стало возможным благодаря предварительным обширным исследованиям на животных в кратковременных полетах на ракетах до высоты 100 — 200 километров, которые проводились в СССР на протяжении ряда лет.
В отличие от прежних исследований полет животного на спутнике позволяет изучить длительное действие невесомости. До сих пор влияние невесомости могло изучаться на самолетах в течение нескольких секунд и при вертикальном пуске ракет — в пределах минут. Полет на спутнике позволяет исследовать состояние организма животного в условиях невесомости, продолжающейся несколько дней.
Экспериментальные данные, полученные при выполнении программы медико-биологических исследований, достаточно подробно и тщательно изучались. Подопытное животное хорошо перенесло длительное воздействие ускорений при выходе спутника на орбиту и последующее состояние невесомости. Полученные данные показали, что состояние животного в течение всего опыта оставалось удовлетворительным.
Нет сомнения в том, что проведенные исследования явились значительным вкладом в дело успешного освоения предстоящих межпланетных полетов (!) и послужат основой для разработки средств, обеспечивающих безопасность полета человека в космическом пространстве
Тысячи кругосветных путешествий
Итак, за время своего существования — с 4 октября 1957 года по 4 января 1958 года — первый искусственный спутник Земли совершил порядка 1400 оборотов вокруг Земли. А «Спутник-2» с телом Лайки сделал 2570 витков вокруг Земли и сгорел в атмосфере 4 апреля 1958 года.
Однако признаки жизни перестали поступать от Лайки после пяти-семи часов после начала полета. И хотя официальные источники позже рапортовали про неделю, к четвертому витку вокруг Земли стало ясно, что Лайка погибла от перегрева и повышенного стресса…
8000 метров в секунду!
Хотя значение искусственных спутников для научных исследований было известно давно, запуск спутника до определенного времени являлся неразрешимой задачей. При этом основной трудностью было создание ракеты, способной сообщить спутнику космическую скорость порядка 8000 метров в секунду (!).
Вообще-то работа над ракетами проводилась очень и очень давно. Только ветераны летчики-бомбардировщики и помнят авиационную крылатую управляемую ракету «302» конструкции С. Королева под крылом бомбардировщика «ТБ-1», что была еще в далеком 1938 году.
Его ракетопланы довоенного образца также стали достоянием истории.
Только после создания в Советском Союзе межконтинентальной баллистической ракеты удалось впервые осуществить запуск искусственного спутника Земли. Превосходные конструктивные качества этой ракеты позволили вывести на орбиту спутники с большим весом научной аппаратуры. Как известно, вес первого спутника составлял всего 83,6 кг, а научная и измерительная аппаратура с источниками питания на втором спутнике имела вес уже 508,3 кг.
Как видим, путь к успеху был достаточно тернистым и долгим.
Корабль на двоих
19 августа 1960 года в Советском Союзе был успешно осуществлен запуск второго космического корабля (заметьте, уже не искусственного спутника Земли) на орбиту спутника Земли. Вес корабля — спутника без последней ступени ракеты — носителя составил 4600 килограммов.
Основной задачей запуска второго космического корабля-спутника являлась дальнейшая отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, а также безопасность его полета и возвращение на Землю.
При полете предусматривалось проведение ряда медико-биологических экспериментов и осуществление программы научных исследований космического пространства. Для успешного полета второго космического корабля-спутника с живыми существами на борту и возвращения его на Землю потребовалось решение сложнейших научных и технических проблем, обеспечивающих:
— управляемый полет космического корабля и спуск его на Землю с большой точностью в заданный пункт;
— условия нормальной жизнедеятельности живых существ в космическом полете;
— надежную радио- и телевизионную связь с космическим кораблем.
Все эти задачи были успешно разрешены. Огромный космический корабль вместе со своими пассажирами — собаками Белкой, Стрелкой и другими живыми существами — благополучно возвратился на Землю. Это историческое событие приблизило время непосредственного завоевания человеком околосолнечного пространства. Безупречная работа всех систем, обеспечивающих выведение космического корабля на орбиту, а также высокие конструктивные данные мощной ракеты-носителя позволили получить орбиту, практически не отличающуюся от расчетной.
Второй советский космический корабль-спутник был выведен на орбиту, близкую к круговой, с апогеем 339 километров и перигеем 306 километров. Начальный период обращения корабля составлял 90,7минуты, наклон орбиты к плоскости экватора — 64 градуса 57 минут.
Устройство космического корабля-спутника
Космический корабль-спутник состоял из двух основных частей — кабины корабля и приборного отсека. В кабине были расположены:
— аппаратура обеспечения жизнедеятельности животных в полете;
— оборудование биологических экспериментов;
— часть аппаратуры для научных исследований (фотоэмульсионные блоки, радиометр);
— часть аппаратуры системы ориентации;
— аппаратура для регистрации поведения кабины во время спуска (датчики угловых скоростей, перегрузок, температур, шумов и т.д.);
— автоматические системы, обеспечивающие приземление корабля;
— аппаратура для автономной регистрации данных о работе приборов, а также физиологических данных подопытных животных на участке спуска;
— катапультируемый контейнер с двумя собаками.
Кстати, в катапультируемом контейнере, кроме двух собак, находились 12 мышей, насекомые, растения, грибковые культуры, семена кукурузы, пшеницы, гороха, лука, некоторые виды микробов и другие биологические объекты.
Вне катапультируемого контейнера, в кабине корабля, были помещены 28 лабораторных мышей и две белые крысы.
Катапультирование
На 18-м обороте была подана команда с Земли на спуск корабля-спутника с расчетом на его приземление в заданном районе.
После перехода корабля на траекторию спуска было произведено отделение от кабины приборного отсека, который сгорел при входе в плотные слои атмосферы.
…Непосредственно после катапультирования контейнера включились радиопеленгационные системы, предназначенные для пеленгации кабины и контейнера во время спуска и после их приземления.
…После приземления кабина и контейнер с животными не имели никаких повреждений, что указывает на высокое совершенство систем приземления.
Меню для пассажиров
Питание и водоснабжение подопытных животных в длительном полете на искусственном спутнике Земли представляет некоторые трудности, связанные, главным образом с условиями невесомости.
При этом исключается возможность выдачи собаке воды в открытом сосуде, так как жидкость может быть легко унесена и недоступна для животных.
Твердая пища, предназначенная для питания в условиях невесомости, не должна была крошиться и разламываться на куски.
Простым и эффективным методом преодоления перечисленных трудностей является применение вязкой, желеобразной смеси, содержащей необходимые питательные вещества в достаточном количестве и одновременно требуемое количество воды.
Этот метод комбинированного питания животных был впервые использован для обеспечения биологического эксперимента на втором искусственном спутнике Земли с собакой Лайкой.
В меню же Белки и Стрелки входило:
— Мясо;
— Жир комбинированный;
— Геркулесовая крупа;
— Агар-агар;
— Вода;
— Колбаса;
— Витамины C, P, A, B1, B2, PP, B6.
Ветерок и Уголек
Следующие эксперименты над животными в космосе были еще более изощренными.
По общему признанию мировых исследователей в области медицины, наиболее выраженные сдвиги, отмечаемые в живом организме в экспериментальных условиях, могли возникать в деятельности сердечно-сосудистой системы, во многом определяющей жизнеспособность организма.
Этой проблеме и был посвящен эксперимент, проводимый на борту спутника Земли «Космос — 110» весной 1966 года. На искусственном спутнике «Космос — 110» установлены были две отдельные кабины для подопытных животных — собак Ветерок и Уголек.
В этом эксперименте изучалась одна из важнейших проблем космической физиологии: состояние нейро-рефлекторной регуляции сердечно-сосудистой системы. Для этой цели осуществлялся следующий комплекс исследований:
— Замер артериального давления посредством зонда, вживленного в артериальное русло животного, этот же зонд использовался для введения фармакологических препаратов, позволяющих оценить функциональное состояние рефлекторной регуляции аппарата кровообращения;
— регистрация биотоков сердца с помощью вживленных электродов;
— регистрация кривой пульса с сонной артерии, выведенной в кожный лоскут;
— регистрация механической деятельности сердца (сейсмокардиограмма) и дыхания.
Кроме того, вживлялись электроды в периферические нервы (синусный нерв), что дало возможность оценить деятельность центральных образований головного мозга, ведающих регуляцией сосудистого тонуса.
Все это проводилось далекой весной 1966 года. Как видим, с момента запуска ИСЗ №1 в 1957 году, менее, чем за 10 лет было запущено более сотни космических исследовательских объектов. Их поток не уменьшился со временем.
Автор помнит, что было время, когда ветераны курили популярные в свое время в России папиросы «Лайка», но вряд ли кто теперь из наших современников помнит о том, кто она, эта Лайка…
Помощь четвероногих
Мир космоса настолько еще слабо изучен, что Тузики и Джульбарсы не избегнут участи пешком ходить по Венере в противогазах, а затем, вероятно, им придется еще лететь на орбиту Марса, а, может быть, и высаживаться на его грунт, в целях очередного эксперимента. Трудно предугадать ход истории. Но тот исторический момент 3 ноября 1957 , героем которого стала Лайка, также трудно и переоценить…
Уже в 1985 году запуски спутников серии «Космос» датированные примерно этими же числами, выглядели таким образом (мы здесь говорим только об этих спутниках):
9 ноября — запуск «Космос — 1701», 13 ноября — «Космос — 1702» , 23 ноября — «Космос — 1703» и так далее. Возможно, теперь не особенно принято разглашать настоящие подробности задач очередного запуска, хотя, впрочем, нам и так известно лишь то, что «разрешили» знать…