Возможно, что необитаемые спутники окажутся полезными для повышения меткости попадания в цель межконтинентальных ракет. С помощью спутников предполагают уточнить размеры и форму Земли, расстояния между отдельными материками и географическими пунктами. Дело в том, что форма Земли не определена достаточно точно и наши географические, военные и другие карты не вполне верны. Чем большие пространства они охватывают, тем крупнее их ошибки. Это может сильно снизить меткость стрельбы на большие расстояния, например, межконтинентальными снарядами, которые, как предполагают, будут лететь на расстояние в 8000–16 000 км и более.
Кроме того, с помощью спутников надеются получить данные о действии силы тяжести Земли и ее магнитного поля на больших высотах. Эти сведения также необходимы для уточнения карт и проверки надежности ориентировки межконтинентальных ракет.
Заслуживает внимания проект искусственного спутника — космического военного разведчика, получившего название «Большой брат», описание устройства которого было опубликовано в журнале «Америкен Авиэйшн» в 1956 г., 14 февраля, том 102, № 3412, стр. 4.
Этот проект, по-видимому, будет обсуждаться различными инстанциями в США, и только после этого начнется его инженерное проектирование. Тем не менее, представители промышленности считают, что первый экземпляр разведывательного спутника может быть закончен через 5 лет.
Рассмотрим аппаратуру этого спутника, предназначенную для обзора земной поверхности и передачи разведывательной информации на Землю.
Возможны 2 способа обзора земной поверхности со спутника-разведчика: радиолокационный и оптический.
Радиолокационный способ имеет перед оптическим то преимущество, что позволяет вести наблюдение за Землей в любую погоду и время суток.
Этот спутник может быть оборудован аппаратурой, аналогичной самолетной панорамной радиолокационной станции обзора. Принцип работы ее заключается в следующем. Радиолокатор спутника излучает мощные радиоимпульсы, очень узкие в горизонтальной плоскости и имеющие веерообразную форму в вертикальной (рис. 67).
Каждый участок местности обладает определенной отражающей способностью, определяемой составом почвы, характером растительного покрова, типом сооружений на ней. К антенне приемника ИСЗ, который работает только во время пауз между импульсами, первыми приходят сигналы, отраженные от земной поверхности где-то у точки А, так как до нее расстояние наименьшее, затем сигналы от точек более удаленных и, наконец, сигналы, отраженные где-то у точки В.
Величина этих сигналов меняется в зависимости от отражающей способности участков. Если эти сигналы будут управлять яркостью луча, бегущего по экрану радиолокационной электроннолучевой трубки от центра по радиусу к периферии, то сигналы, пришедшие от участков с большей отражающей способностью, дадут более яркие точки, сигналы, пришедшие от участков с меньшей отражающей способностью, — менее яркие. Если последовательно облучать 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и т. д. участки земной поверхности, как показано на рис. 67 (внизу), то на экране электроннолучевой трубки получится полное радиолокационное изображение (панорама) местности, над которой пролетает в данный момент искусственный спутник. Конечно, не обязательно иметь это изображение на самом ИСЗ: принятые им отраженные сигналы могут после усиления передаваться по радио на наземный пункт.
Допустим, что искусственный спутник-разведчик будет лететь на высоте 800 км от поверхности Земли. Тогда невозможно будет получить очень маленькую ширину луча в горизонтальной и азимутальной плоскостях для того, чтобы различать объекты, имеющие размеры даже порядка 1 км. К тому же современные радиолокаторы с наиболее высокой разрешающей способностью дают изображение обозреваемой местности более бедное деталями, чем фотография, сделанная с воздуха с той же высоты.
Наиболее точные и детальные данные о земной поверхности можно получить путем достаточно легкого и светосильного фотографического оборудования. Это оборудование может обеспечить распознавание отдельного объекта диаметром примерно в 550 м с высоты 800 км. Фотооптический обзор земной поверхности со спутника означает использование отраженного от Земли света для образования на фотопленке с помощью объектива изображения обозреваемой поверхности.
В одной из фотокамер, предложенных для искусственного спутника-разведчика, используется объектив постоянной светосилы с изменяемым фокусным расстоянием. Отдельные линзы этого объектива легко могут перемещаться в продольном направлении, позволяя при желании получить увеличенное изображение земной поверхности, «выделить» интересующий объект в пределах всего поля зрения. Произведенные расчеты показывают, что таким образом могут быть обнаружены суда, аэродромы и колонны моторизованных войск.
Из расчетов сотрудников фирмы «Дженерал электрик» в США следует, что при фотографировании на пленку шириной 127 мм при фокусном расстоянии объектива 220 мм и периоде обращения спутника 2 часа ширина обозреваемого участка земной поверхности составит 1600 км. Чтобы на фотографиях была изображена с некоторым перекрытием вся полоса Земли, над которой пролетает спутник за один оборот вокруг Земли, потребуется сделать 50 снимков. Так как в случае орбиты спутника, проходящей через полосы, расстояние между отдельными траекториями при последовательных прохождениях спутника над экватором Земли составляет около 3200 км, то для полного обзора земной поверхности с необходимым перекрытием потребуется 3 камеры, направленные под небольшим углом друг к другу (рис. 68). Для съемки всей поверхности Земли нужно сделать около 900 фотоснимков.
Однако на современном уровне развития техники невозможно без приземления спутника получить заснятую пленку. Осуществление же приземления, как мы уже упоминали, сопряжено с огромными трудностями. Поэтому в первых спутниках-разведчиках данные о земной поверхности, полученные оптическим путем, будут передаваться на Землю с помощью телевизионной установки. Разрешающая способность такой установки будет, конечно, ниже, чем у фотооптической, но выше, чем у радиолокационной.
На рис. 69 представлена такая фототелекамера, где цифрой 2 обозначено устройство из двух плоских зеркал, установленных в кардановых подвесах, обеспечивающих постоянный угол входа световых лучей от обозреваемой поверхности в объектив при изменении положения спутника.
Это устройство, называемое целостатом, проще и точнее силовой гироскопической системы стабилизации всего спутника и требует меньшей затраты энергии, так как зеркала обладают большей свободой и легко перемещаются одно относительно другого и относительно объектива. После целостата световые лучи 11, отраженные от земной поверхности, проходят оптическую систему с изменяемым фокусным расстоянием, что позволяет при желании получить увеличенное изображение земной поверхности, и проектируются на фотокатод высокочувствительной передающей телевизионной трубки 9. Как и при обычной телевизионной передаче, тонкий электронный луч обегает поверхность фотокатода и преобразует оптическое изображение в соответствующие электрические сигналы. Эти сигналы усиливаются и передатчиком 6 транслируются на Землю. На экране чувствительного телевизионного приемника, находящегося на наземном наблюдательном пункте, можно получить изображение местности, над которой пролетает искусственный спутник-разведчик.
Однако военное значение такого спутника вызывает известные сомнения, поскольку разведывательные действия будут возможны только в солнечные дни. Что же касается фотографирования ночью с помощью инфракрасных лучей, то на это пока рассчитывать трудно.
Кроме устройств, показанных на рис. 69, спутник будет снабжен многими вспомогательными установками.
Для работы фотокамер и передатчика необходимы достаточно мощные источники питания, в качестве которых будут использованы, очевидно, солнечные батареи. Кроме того, спутник будет оборудован радиоприемником и автоматом для включения и выключения фотокамеры и передатчика.
Для нормальной работы фотооборудования необходимо, чтобы спутник летел по круговой орбите или по орбите, близкой к круговой. Поэтому на спутнике должен находиться еще реактивный двигатель для коррекции скорости движения по орбите во время первых оборотов спутника и бак с горючим для двигателя.
На рис. 70 показано устройство трехступенчатой ракеты, предназначенной для запуска ИСЗ-разведчика.