Завоевание стратосферы

1

Воздушный океан

С географических карт, изображающих поверхность земли, год за годом исчезают белые пятна,—области океанов и суши, неисследованные человеком. Недалек день, когда человек сможет с удовлетворением сказать: «Мир мною открыт до конца».

Но это утверждение окажется все же преждевременным, так как мир не ограничивается только поверхностью земли. Успешно изучая землю и овладевая ее поверхностью, человек еще очень мало знает о том, что происходит в недрах земли, в глубинах огромных водных богатств и на больших высотах воздушного океана. Только теперь начинается новая полоса в истории изучения земли не только по ее поверхности, но и в глубь ее недр и в высоты воздушного океана. Особенно последняя область привлекает сейчас внимание исследовательской мысли.

Чтобы спуститься на морское дно или в недра земли, необходимо преодолеть сопротивление огромных масс воды и горных пород; воздушный же океан открыт со всех сторон, он прозрачен, через его толщи мы можем наблюдать отдаленные планеты и звезды и, кажется, им нетрудно овладеть.

На самом деле перед исследователем воздушного океана стоят громадные трудности, для преодоления которых должны быть мобилизованы все средства современной науки и техники, так как только при первоклассном техническом вооружении исследователь может проникнуть достаточно далеко в окружающую нас атмосферу и произвести в ее глубинах необходимые наблюдения.

Воздушный океан облекает землю и простирается непрерывной массой во все стороны пространства на тысячи километров. Земля окутана газовой оболочкой, наличие которой определяет условия жизни на нашей планете. Планеты, потерявшие атмосферу, как например луна, мертвы и на них нет никаких проявлений жизни.

Вообразите себе в нижней части этой страницы тончайшую, еле заметную горизонтальную линию. Пусть ее нижняя часть изображает поверхность земли. Тогда толщина этой линии по отношению ко всей высоте страницы приблизительно будет соответствовать толщине слоя атмосферы, который мы, современники, знаем уже довольно хорошо и который называется тропосферой. Слой тропосферы считается обычно от уровня моря до высоты в 12—15 тыс. м. і Все лежащее выше — «белое пятно» воздушного океана, и о его строении мы имеем только очень скудные сведения. Эта область называется стратосферой, изучение которой является первым шагом к познанию строения воздушного океана. Стратосфера простирается от высоты 15 тыс. м до высоты примерно 60 тыс. м.

Над стратосферой лежит сравнительно тонкий слой от 60 до 70 тыс. м высоты, состоящий из чистого озона. Вероятно озон обладает способностью энергично поглощать тепловую энергию солнечных лучей, хотя он и находится в состоянии крайнего разрежения. Есть очень много основания считать, что слой озона придает небу его прекрасный голубой оттенок: озон в жидком виде, получаемый в наших лабораториях, имеет как раз этот цвет.

Над слоем озона до высоты 120 км находится слой жидкого кислорода со средней температурой в 220° ниже нуля. Еще выше, от 120 до 600 км, идет слой кристаллического замерзшего азота в форме микроскопических пылинок. Этот слой иногда называют «слоем Хивесайда» по имени американского ученого, впервые высказавшего предположение о его существовании на основании изучения распространения радиоволн.

Наконец еще выше, над кристаллическим азотом, лежит область гелия, имеющего температуру весьма близкую к абсолютному нулю, т. е. минус 273°.

Как далеко простирается эта область, мы пока сказать не можем. Вероятно, понемногу разрежаясь, эта часть воздушного пространства постпенно исчезает в пространстве на высоте в несколько тысяч километров.

Из сказанного легко заключить, как мало мы смогли до сих пор проникнуть в глубины воздушного океана и что наше знание его свойств ограничивается пока только тонкой пленкой тропосферы, непосредственно прилегающей к поверхности земли.

2

Тропосфера

Воздушный океан защищает землю от холода межзвездных пространств и в то же время о.т уничтожающего, сжигающего влияния солнечного излучения. Тепловая энергия, приносимая на землю лучами солнца, пронизывает толщу атмосферы с небольшими (главным образом качественными) потерями, почти не вызывая нагревания самого воздуха. Но тепловые лучи, исходящие от нагретой поверхности нашей планеты, встречают в атмосфере сильно их поглощающую среду, причем воздух нагревается и образует у поверхности земли постоянно более или менее нагретый слой, обеспечивающий относительно постоянную среднюю температуру.

Чем выше мы поднимаемся вверх в воздушном океане, тем холоднее становится воздух, несмотря на палящее действие солнечных лучей. На высоких горах лежат вечные снега. Но в то же время мы замечаем, что действие солнечных лучей на небольших даже высотах (в 3—4 тыс. м) резко изменяется. Лучи солнца становятся более активными, способными вызывать «холодные ожоги» — высшую форму загара, от которого так страдают альпинисты, способными вызывать воспаление глаз, так что при высокогорных восхождениях приходится защищать глаза специальными очками с цветными стеклами. Физика нашла причину обжигающего действия солнечных лучей на больших высотах,—это та часть солнечных лучей, которые называются ультрафиолетовыми. Эта часть солнечного излучения почти полностью поглощается низшими слоями атмосферы, так что до поверхности земли доходит только ничтожная часть их.

Схема предполагаемого слоистого строения
воздушного океана

Падение температуры воздуха по мере поднятия вверх отличается замечательной последовательностью. Если температура воздуха у поверхности земли составляет плюс 15°, то температура на высоте 2 500 м составляет обычно уже только плюс 1,25°, на высоте 5 тыс. м —  минус 17°, на высоте 10 тыс. м — минус 50° и на высоте 15 тыс. м — минус 56°.

Из этих данных легко вывести заключение, что только очень тонкий слой атмосферы играет роль теплого одеяния, защищающего землю от охлаждения и обледенения после захода солнца. Это обстоятельство связано с тем, что в нижних слоях атмосферы всегда находится большое количество водяных паров. Нижние слои атмосферы являются ареной величайшего по значению для жизни планеты круговорота воды. Вода океанов и морей испаряется от нагревания солнечными лучами и скопляется в атмосфере в виде облаков. Эти облака воздушными течениями, возникающими вследствие одностороннего и неравномерного нагревания атмосферы солнцем, переносятся на громадные расстояния и, попав в более прохладные области, проливают дожди, давая начало ручьям, потокам и рекам.

Вода не только орошает планету, не только дает жизнь растениям и животным, — она переделывает лицо земли. Водные потоки размывают скалы и почву, переносят с одного места на другое миллионы тонн породы; еще большее количество твердого вещества переносит вода в виде растворов, вследствие чего происходит постепенное, но постоянное выравнивание Земной поверхности: во-впадинах нарастают новые массы твердого грунта, вершины стачиваются. В этом гигантском процессе атмосфера участвует не только круговоротом воды. Ветер, это чисто атмосферное явление, выветривает скалы, переносит громадные количества пыли и совместно с водой ведет гигантскую разрушительную работу.

Но и эти явления ограничиваются сравнительно небольшой высотой тропосферы. В более высоких областях воздушного океана не наблюдается ни сильных ветров, ни присутствия водяных паров.

Атмосфера, или воздух, состоит из смеси различных газов. Главной составной частью изученной нами области атмосферы является азот, составляющий 78 проц. Следующее место занимает кислород, входящий в состав атмосферы в количестве 20 проц. Азот—инертный газ, не вступающий в химические соединения, кислород же, наоборот, газ активный, жадно соединяющийся со всеми телами природы, окисляющий, сжигающий их. Он необходим для дыхания, так как дыхание есть только разновидность медленного горения. Еще очень важной составной частью воздуха является углекислый газ, входящий в состав атмосферы в ничтожном на первый взгляд количестве, — всего 0,04 проц. Однако роль этого газа в жизни земли огромна. Он является пищей для зеленых растений, которые под действием солнечных лучей поглощают (ассимилируют, усваивают) углекислоту из воздуха и строят из нее свои тела. Больше 95 проц, массы зеленых растений состоит из освоенного растениями углерода воздуха.

Кроме этих главнейших составных частей воздуха в нем в течение последних десятилетий открыто присутствие газов еще более инертных, чем азот: неона, криптона и гелия. Весьма вероятно, что химический состав воздуха еще более сложен и что в этом отношении

будут сделаны новые интересные открытия.

Вся масса газов, простирающихся на громадную высоту, имеет определенный вес и давит на поверхность земли. Этот вес воздуха, или атмосферное давление, очень значительно и составляет в среднем один килограмм на каждый квадратный сантиметр поверхности земли.

Но по мере поднятия в верхние слои атмосферы давление резко падает. Это падение давления происходит со строгой закономерностью настолько точно, что по давлению атмосферы можно определить высоту места наблюдения.

Воздух у поверхности земли, которым мы дышим и который кажется нам таким прозрачным и легким, на самом деле оказывается телом плотным, липким и вязким. Воздух, движущийся с большой скоростью, может производить огромную разрушающую работу. При постройке зданий, мостов, фабричных труб и подобных сооружений приходится принимать в расчет огромные опрокидывающие усилия, вызываемые давлением на них ветра.

Еще резче сказываются свойства воздуха при быстром в нем движении. Быстроходные автомобили, паровозы, аэропланы испытывают громадное сопротивление вследствие трения о воздух и вследствие того, что липкий воздух, обтекая их, образует вихри и плотные оболочки. Упорными изысканиями молодой науки аэродинамики изучены свойства воздуха и найдены такие формы для быстродвижущихся тел, при которых сопротивление воздуха оказывается наименьшим из всех возможных. Эта форма называется «удобнообтекаемой» и в десятки раз уменьшает сопротивление воздуха. Чтобы представить себе, как велико сопротивление воздуха движению, достаточно привести немного цифр, полученных в результате точных измерений. Один квадратный метр поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению движения, при скорости движения в 60 км/час испытывает давление (сопротивление) воздуха в 216 кг, а при скорости в 720 км — 2 тыс. кг.

Применение удобообтекаемой формы снижает сопротивление в десятки раз, но остающаяся величина все же громадна. Поэтому современный самолет например расходует на преодоление сопротивления воздуха девять десятых мощности своих моторов. Чем больше повышается скорость, тем больше сопротивление воздуха. При этом сопротивление нарастает быстрее, чем мощность добавочных моторов, и при скорости в 720 км/час (последний мировой рекорд) дальнейшее увеличение мощности моторов может дать только ничтожный выигрыш в скорости самолета. Таким образом приходится считать, что в тропосфере скорость движения ограничена некоторым техническим пределом, лежащим около 800 км/час.

Но таково положение только при нормальной плотности атмосферы.

В более высоких разреженных слоях сопротивление воздуха значительно меньше. Так на уровне земли сопротивление воздуха на квадратный метр составляет при скорости 700 км/час 252 кг, а на высоте 6 тыс. м, где плотность воздуха вдвое меньше, сопротивление составляет всего 161 кг. Поэтому, чем выше летит самолет или другой летательный аппарат, тем меньше встречаемое им сопротивление среды и тем больше при той же мощности моторов может быть скорость его полета.

3

На верхних границах тропосферы

По этой причине совершенно понятно стремление «набирать высоту» и овладеть верхними слоями атмосферы. Однако здесь мы встречаемся с рядом трудностей, так как организм человека не приспособлен для пребывания на больших высотах. Даже при восхождении на горы человек по достижению некоторой высоты поражается горной болезнью, происходящей вследствие разреженности воздуха и недостатка кислорода.

Высоты, достигнутые шарами-зондами,
стратостатами Пикара и самолетами

При каждом вздохе мы набираем в легкие определенный объем воздуха. На высоте в 6 тыс. м в наши легкие поступит только половина нужного нам количества кислорода, так как плотность воздуха на этой высоте вдвое меньше, чем на уровне моря. Помимо этого на больших высотах кровяное давление настолько повышается, что кровь прорывает стенки сосудов и дает ряд кровотечений, в первую очередь из носа, ушей и горла. Наконец на больших высотах царит вечный холод в десятки градусов ниже нуля, и отважный летчик рискует замерзнуть.

Однако все эти явления можно ослабить. Пилот получает одежду с электрическими грелками, которая его вполне защищает от холода. На лицо одевается маска, защищающая от опасного действия ультрафиолетовых лучей. Для дыхания подводится кислород из специального сосуда, где он находится в сжатом или жидком виде.

При таком снаряжении летчик может без вреда для здоровья находиться несколько часов в верхних областях тропосферы на высоте до 10 тыс. м. Однако на больших высотах эти меры оказываются уже недостаточными. Человека надо одеть в костюм вроде водолазного, защищающего его от влияния резкого падения атмосферного давления или, как это указал знаменитый французский романист Жюль Верн в своем фантастическом научном романе «Путешествие на луну», человека надо поместить в совершенно замкнутую кабинку (гондолу), в которой искусственно поддерживается атмосферное давление, необходимый для дыхания состав воздуха и нормальная температура.

При таком оборудовании полета возможно залететь не только в верхние слои тропосферы, но и выше, хотя бы в совершенно безвоздушное пространство. Все дело только в том, чтобы кабинка или гондола была достаточно прочна и чтобы все ее аппараты исправно работали.

4

Исследование воздушного океана

Кое-что о строении воздушного океана удалось узнать путем изучения ряда явлений непосредственно с поверхности земли. О размерах атмосферного слоя можно судить по падающим на землю метеоритам, неправильно называемых иногда падающими звездами. Метеориты представляют собой осколки миллионы лет назад разбитых планет. Проникая в атмосферу и падая на землю со скоростями от 13 до 77 км/сек, метеориты сильно раскаляются вследствие трения воздуха. При наличии в атмосфере достаточного количества кислорода метеориты сгорают. Лишь ничтожное число метеоритов достигает земной поверхности, большая часть их полностью сгорает налету и превращается в газообразные вещества. Число метеоритов, пронизывающих атмосферу, громадно и достигает 3 млрд, в сутки, из них лишь небольшая часть — несколько миллионов доступны невооруженному глазу.

Пригонка крестовин к каркасу гондолы

Высота, на которой метеориты раскаляются, дает материал для суждения о плотности атмосферы и ее распространении. Спектральный анализ свечения метеорита сообщает о химическом составе атмосферы, а область воспламенения и сгорания — о присутствии в атмосфере кислорода.

Много данных получено в результате наблюдений над пылью и пеплом, изверженных вулканами во время сильных землетрясений. При извержении вулкана Кракотоа в 1883 г. огромные количества вулканической пыли были заброшены в атмосферу на высоту более 100 км. Изучая распространение этой пыли, ее влияние на характер сумерек, на цвет вечерних зорь, ученые получили ряд важных выводов о строении высших слоев атмосферы.

Облака обычного типа почти никогда не поднимаются выше 2 тыс. м над поверхностью моря, но на высоте 80— 90 км наблюдаются самосветящиеся «серебристые облака», вероятно состоящие из занесенной в атмосферу вулканической или космической пыли. Полярные сияния происходят в верхних слоях атмосферы, причем сияние в форме завес развертывается на высоте 85— 100 км, а в форме дуг — на высоте 400— 500 км.

Совокупное, комплексное изучение всех этих явлений дает возможность строить гипотезы, научные предположения, объясняющие распределение слоев воздушного океана.

К этому совсем недавно прибавилась возможность и непосредственного опыта. Изучение скорости распространение звука на больших высотах должно дать новые сведения об однородности или слоистости воздушного океана.

В СССР впервые в истории науки поставлены опыты взрывов с целью изучения распространения звуковых волн в стратосфере. Взрывы производились зимой 1933 г. в Арктике, на Земле Рудольфа, на Острове Гуккера, на Мысе Желания и на Маточкином Шаре. Всего произведено 27 взрывов, на которые пошло 6 тыс. кг аммонала. Звуковые волны принимали сотни европейских и советских специальных звуковых станций. В дальнейшем разработка этого метода звуковой разведки глубин воздушного океана несомненно даст весьма много, важных сведений.

Кроме того многочисленные рекордные полеты в тропосферу дали о воздушном океане много новых сведений. Высший предел, достигнутый горными экспедициями, составляет в среднем 8 тыс. м, высший полет аэроплана — 12 тыс. м, высший полет обычного воздушного шара с пассажирами и инструментами достигает 12500 м и наконец специальный шар для полетов в стратосферу, шар Пикара, поднялся в 1932 г. на высоту 16 500 с лишним метров.

Еще выше поднимаются воздушные шары без пилотов, но снабженные самопишущими контрольными и измерительными приборами, так называемые шары-зонды. Наибольшая высота, достигнутая шаром-зондом, составляет около 40 тыс. м.

Война также протянула свои длинные руки к стратосфере. В 1916 г. Париж был обстрелян германцами на расстоянии в 125 км из новой пушки, известной под именем «длинной Берты». Снаряд этой пушки имеет очень крутую кривую полета (траекторию) и большую часть пути проходит в высших слоях атмосферы, в разреженном пространстве, почти не оказывающем сопротивления его движению. Высшая точка подъема снаряда «длинной Берты», как предполагают, достигала 36— 40 км над уровнем моря.

5

Что мы ищем в стратосфере

Перед исследователем стратосферы стоит чрезвычайно много задач, но важнейшая из них—это использование стратосферы для воздушных сообщений. В этом смысле стратосфера чрезвычайно удобна. Разреженность воздуха в ней такова, что практически его сопротивлением даже очень быстрому полету аэроплана можно пренебречь. Поэтому при наибольшей мощности мотора аэроплан может достигнуть в стратосфере громадных скоростей.

Итальянский инженер Констанци рассчитал, что самолет весом в 4 500 кг с мотором в 1 тыс. л. с. может развить в стратосфере скорость выше 1 750 км/час, при высоте полета в 26 тыс. м. Эта скорость, совершенно недостижимая в тропосфере, открывает новые необычайные возможности в дальних перелетах, например из Европы в Америку или из Москвы во Владивосток.

Гондола первого советского
стратостата ОАХ-1

Современная наука и техника авиастроительства располагает возможностью построить стратоплан, пригодный для полетов в стратосфере. Мотор такого стратоплана должен питаться запасенным для него кислородом, его крылья и пропеллер должны быть особой формы и приспособлены для полета в разреженном пространстве. Но для того, чтобы уверенно проектировать стратоплан и мотор для него, надо подробнее и полнее изучить стратосферу и ее свойства.

Стратосфера должна стать и станет местом новых воздушных путей сообщения. Этот путь, вероятно, окажется очень удобным, так как однородность и разреженность воздуха в стратосфере обеспечит плавность и равномерность полета. В тропосфере воздушный путь очень тяжел, особенно на небольших высотах, он «ухабист», в нем изобилуют «воздушные ямы», самолет треплет порывистый ветер, непогода, грозы. Всего этого нет в стратосфере.

Но сможет ли человек вынести пребывание в стратосфере? Вот основной вопрос, который приходится решать путем пробных полетов в стратосферу.

Как мы уже указали выше, человека можно защитить от некоторых опасных влияний стратосферы. Можно снабдить его кислородом, теплой одеждой, отчасти защитить от ожога ультрафиолетовыми лучами. Но не разобьют ли наши стратопланы и высотные аэростаты (стратостаты), проносящиеся через атмосферу метеориты? И нет ли в стратосфере каких-либо еще лучей, кроме ультрафиолетовых, вредных и опасных для человека? Мы знаем, что атмосфера поглощает и не допускает до земли много разного рода лучей, действие которых может оказаться в стратосфере гибельным. Мы знаем кроме того, что на землю приходят из самых глубин вселенной космические лучи, действие которых на высоте может быть совсем иным, чем у поверхности земли.

К разрешению этих вопросов и направлена исследовательская работа в стратосфере. Изучение солнечного излучения, не поглощенного толстым слоем густого воздуха тропосферы, изучение природы космических лучей — вот глазные задачи исследования, имеющие громадное значение для современной физики, астрономии и всего естествознания. Изучение этих явлений даст нам возможность лучше и полнее понять строение нашего мира, начиная от строения его мельчайших частиц — атомов — до строения его величайших космических образований — туманностей и звездных куч.

Наконец еще одна вспомогательная, но очень важная задача. По многим признакам можно заключить, что «погода делается в стратосфере». Есть некоторая связь между состоянием стратосферы и погодой на земле, так как решающие воздушные течения и циклоны зарождаются несомненно где-то на границе стратосферы и тропосферы. Поэтому и для метеорологической работы изучение стратосферы имеет чрезвычайно большое значение.

6

Полеты в стратосферу

Первым человеком, достигшим стратосферы, был бельгийский ученый проф. Пикар. Он поднялся 27 мая 1931 г. в Аугсбурге в 3 ч. 38 м. утра на воздушном шаре объемом в 14 130 м³ и пробыл в воздухе 17 час. Во время полета шар Пикара достиг высоты 16 тыс. м и опустился благополучно в 9 час. вечера в области австрийских Альп.

Этот первый полет Пикара доказал, что человек может в течение продолжительного времени находиться в стратосфере без вреда для здоровья и что опасность столкновения с метеоритом ничтожна, так как на громадную оболочку шара во время полета не упало ни одного хотя бы самого малого осколка.

Шар Пикара мало отличался от обычных воздушных шаров. При описании советского шара ОАХ-1 мы подробнее ознакомимся с типичными особенностями стратостата. Пикар и его спутники помещались в алюминиевом шаре-гондоле, имевшем всего два метра в диаметре. Кислород пополнялся из взятых с собой запасных баллонов, продукты дыхания — углекислота и водяные пары —  поглощались препаратами едких щелочей.

При первом полете обнаружились некоторые недостатки снаряжения. В гондоле оказались трещины, через которые воздух из гондолы вырывался в стратосферу. Пикар и его спутники много сил потратили на то, чтобы кое-как замазать эти щели.

Опасаясь, что солнце очень сильно нагреет металлическую стенку гондолы с одной стороны и что, наоборот, с теневой стороны стенка остынет до 60° ниже нуля, Пикар сделал приспособление для поворачивания гондолы относительно солнца. Кроме того он окрасил (по Жюлю Верну) одну сторону гондолы в белый цвет, отражающий тепловые лучи, а другую в черный—поглощающий их. К несчастью, поворотное приспособление не работало, и поэтому Пикару пришлось в течение нескольких часов буквально поджариваться на солнце, так высока была температура внутри гондолы.

Вследствие порчи клапана и прибора для выбрасывания баласта Пикар не смог подняться выше 16 тыс. м. При повторении полета 18 августа 1932 г. из Цюриха, Пикар на основании уже приобретенного опыта улучшил свое снаряжение. Шар остался тот же самый, но с переделанным клапаном. Гондола была отполирована для того, чтобы ее поверхность отражала тепловые лучи. Подъем произошел в 5 ч. 5 м. В 11 ч. 31 м. Пикар сообщил по радио: «Перелетели Энгадин к востоку от Самадена. Высота 16 500 м. Все в порядке, но очень холодно».

Шар благополучно спустился в Италии, недалеко от Вероны в 5 ч. 10 м. вечера.

7

Советский стратостат ОАХ-І

Полеты в стратосферу совершаются пока на неуправляемом воздушном шаре, наполненном водородом. Применение такого сравнительно простого летного сооружения продиктовано многими соображениями. Во-первых, на шаре, наверное, можно достигнуть больших высот, чего нельзя сказать про более сложные летательные аппараты. Во-вторых, шар поднимает гондолу с наблюдателями, требуя лишь несложного управления, поэтому внимание пассажиров не отвлекается от их главной задачи — исследования стратосферы.

Установка навигационных приборов внутри гондолы
стратостата. Фото Агича

Каждый воздушный шар имеет «потолок», т. е. предельную высоту подъема, превзойти которую он не может. Высота потолка зависит от размеров шара, точнее, от объема его оболочки и количест-

ва заключенного в ней газа. Если представить себе совершенно нерастяжимый шар, «надутый» водородом, то такой шар поднимется только на высоту в 12— 15 тыс. м и там остановится, так как удельный вес шара сравняется на этой высоте с удельным весом разреженного воздуха.

Шары-зонды, сделанные из тонкой резиновой оболочки, по мере подъема растягиваются, расширившийся в них водород сохраняет подъемную силу, и поэтому шар поднимается на громадную высоту. Но в конце подъема оболочка лопается, и приборы, которые несет с собой шар-пилот, падают на парашюте. Сделать оболочку громадного стратостата из резины нельзя, она будет непрочной и слишком дорогой. Ее изготовляют из прорезиненной бумажной ткани — перкаля. Материя для советского стратостата изготовлена заводом «Промтехткань», причем для изготовления шара потребовалось 5 тыс. м² ткани.

Объем советского шара гораздо больше шара Пикара и составляет при полном надутии оболочки 25 тыс. м³. Но на земле в эту громадную оболочку будет введено только 2 тыс. м³ водорода, так что при отлете оболочка шара будет висеть складками и шар не будет шарообразным, а будет иметь вид веретена громадной высоты. Только достигнув предельной высоты полета в 23 тыс. м, шар вполне раздуется и станет шарообразным. Тогда его поперечник составит 31 м, а высота его со стропами и гондолой будет равна примерно высоте пятнадцатиэтажного дома.

Гондола советского стратостата существенно отличается от гондолы Пикара. Она имеет шарообразную форму, поперечник ее равен 2,4 м. Гондола изготовлена из стали, специально прокатанной для этой цели заводом им. Сталина в Ленинграде. Эта сталь принадлежит к новому сорту, изготовленному в СССР, она немагнитная и нержавеющая. Применение стали дает возможность значительно облегчить мертвый вес гондолы и взять с собой больше кислорода и аппаратов. В этом тонкостенном и хрупком шаре, имеющем семь смотровых окошек по 150 мм диаметром, должны поместиться два пилота и более 30 приборов и различных приспособлений.

С внешней стороны гондола окрашена специальной краской, которая должна предохранить ее как от чрезмерного нагревания, так и от чрезмерного охлаждения.

К шару гондола подвешивается на 12 стропах-канатах, в нижней части гондолы находится амортизатор для смягчения удара при посадке.

Полет шара, его подъем и спуск осуществляются обычным путем: при подъеме сбрасывается балласт, причем подъем должен происходить медленно, со скоростью 2—3 м/сек; по достижении намеченной высоты часть газа выпускается через клапан; при посадке для замедления спуска снова сбрасывается балласт. Всеми этими операциями приходится управлять из наглухо, герметически замкнутой гондолы.

Внутри гондолы все время должно поддерживаться атмосферное давление. Кислород подается из особых сосудов, в которых он запасен в жидком виде. Выделяемая при дыхании углекислота и водяные пары поглощаются таблетками едкого натра и едкого калия. Таким образом внутри гондолы можно в течение многих часов поддерживать воздух, пригодным для дыхания.

Ртутный сифон, позволяющий
вывести за стенку гондолы тросы
управления шаром и приборами.
С—С—стенка гондолы,
Г—трубка, наполненная
ртутью, через которую
проходит трос

Для сообщения внутренности гондолы с внешней оболочкой стратостата приходится прибегнуть к так называемому ртутному сифону. Устройство его очень простое: в стенку гондолы вделана изогнутая петлей стальная трубка, наполненная частично ртутью. Эта трубка ведет себя как барометр или манометр: давление в одну атмосферу внутри гондолы, приходящееся на один конец ртутного столба, уравновешивается с другой стороны более высоким столбом ртути в свободном колене. Через ртуть можно, не опасаясь прорыва воздуха, провести например из гондолы тягу к газовому клапану воздушного шара.

Оболочка стратостата сшита из 24 полотнищ и имеет 48 продольных швов. Все швы проклеены двойными резиновыми лентами во избежание утечки газа. Оболочка будет нагреваться с одной стороны до 70—80° выше нуля, а с другой — охлаждаться до 60° ниже нуля.

Перед полетом все части стратостата должны быть проверены самым тщательным образом. Как перенесет оболочка большую разность температур? Вопрос этот может решить только опыт. Пробные части материи ставятся на контрольные испытания, разогреваются и охлаждаются попеременно в течение многих часов, пока не будет достигнута уверенность в том, что в этих условиях оболочка остается непроницаемой для водорода. Оболочка советского стратостата прекрасно выдержала все испытания. Гондола также должна быть подвергнута тепловому испытанию. Не разойдутся ли при этом ее швы, не лопнут ли стекла иллюминаторов? Кроме того в стратосфере гондола будет испытывать внутреннее давление в 1 кг на 1 см² поверхности при почти нулевом давлении с внешней стороны. Поэтому гондолу приходится проверять сжатым воздухом при давлении в 2,5—3 ат, пока не будет твердая уверенность, что она нисколько от этого не страдает и остается абсолютно непроницаемой. Одновременно с постройкой стратостата в Ленинграде был построен второй стратостат-гигант в Москве работниками Управления военного воздушного флота РККА. Стратостат носит название «СССР». Объем его равен 24 тыс. м³. Для предохранения от ультрафиолетовых лучей оболочка покрыта очень тонким слоем алюминиевой краски. Гондола стратостата СССР построена из листового алюминия. Для обеспечения благоприятной температуры внутри гондолы, последняя окрашена снаружи голубой краской. В общем оба стратостата имеют сходное снаряжение и аппаратуру. Участниками полета стратостата «СССР» выбраны тт. Прокофьев, Бернбайм и Годунов.

8

Кто летит в стратосферу

Желающих подняться в стратосферу среди ученых, летчиков и других работников науки и техники нашлось сколько угодно. Более 15 человек оспаривали право на участие в первом советском полете в стратосферу. Но к участникам полета были предъявлены весьма серьезные требования. Ни о каком сверхестественном «геройстве» тут конечно нет и речи. Во-первых, пилот должен быть вооружен знанием новейших методов разнообразных физических, астрономических, метеорологических и других исследований. Конечно известная доля мужества и закалки требуется от участника полетов в стратосферу.

Шар стратостата будет наполнен
лишь на высоте 23 тыс. м. тогда
его диаметр будет достигать 36 м,
а высота—70. В нижней части гондолы
виден гидравлический амортизатор
для смягчения удара о землю при посадке

Всех кандидатов на полет подвергли специальному обучению, тренировке и наблюдению. Необходимо было выдержать своего рода испытание на право полета, вроде сдачи норм на значок ГТО. Необходимо научиться дышать кислородом, надо иметь силы выносить духоту и спертый воздух в гондоле стратостата, высокую температуру и сильный холод, надо уметь обращаться с 30 сложными измерительными инструментами и приборами, вести записи и отчеты, зорко наблюдать за всем, что делается в стратосфере. Наконец надо уметь управлять шаром, плавно пустить его, удержать нужное время на высоте, плавно спустить на землю. Очень много выдержки, знаний и умения требуется от пилота, летящего в стратосферу, так как он должен быть и пилотом и ученым-наблюдателем одновременно.

В результате длительных испытаний выбраны для полета два молодых советских ученых тт. Васенко и Усыскин, удовлетворившие всем требованиям, которые предъявляются к пилоту советского стратостата. Почетное и весьма ответственное назначение в пилоты стратостата получил т. Федосеенко.

9

Космические лучи

Среди многочисленных приборов стратостата, построенных на советских заводах из советских материалов, особое место занимают приборы для изучения космических лучей.

Наши органы внешних чувств сообщают нам об окружающем мире очень ограниченные и часто неверные сведения. Мы не видим лучей радио, инфракрасных лучей, ультрафиолетовых, лучей Рентгена, лучей радия. Однако современная наука, вооруженная новейшими точными инструментами и аппаратами, непрерывно обогащается в последние годы новыми открытиями в области новых видов излучений. Одним из таких замечательных научных достижений является недавнее открытие космических лучей. Лучи эти приходят к нам из бесконечно удаленных областей вселенной, проходя биллионы биллионов километров пространства; местом их зарождения являются, вероятно, отдаленнейшие туманности.

Космические лучи одинаково энергично бомбардируют землю как днем, так и ночью. Они отличаются громадной проницающей способностью и легко проходят сквозь свинцовую пластинку в 50 см толщины. Точные приборы отмечают присутствие космических лучей в виде потока положительно заряженных частиц, несущихся с огромной быстротой, близкой к скорости света (300 тыс. км/сек).

О присутствии космических лучей мы узнаем при помощи «камеры Вильсона». Этот изумительный прибор устроен таким образом, что он сам автоматически фотографирует след пролетающей через камеру бесконечно малой положительно заряженной частицы. Изучая десятки тысяч таких следов на фотопластинках, можно определить величину и знак заряда, а также скорость движения частицы.

Пикар правильно предположил, что в стратосфере действие космических лучей должно быть сильнее, чем в тропосфере. Его полеты подтвердили это предположение.

Проверка амортизатора для стратостата

Возможно, что, изучая свойства космических лучей, мы сможем их усиливать, концентрировать и таким образом использовать гигантскую энергию, в них заключенную. Тогда мы получим новый источник энергии, далеко превосходящий по мощности поток солнечного излучения, непостоянного, имеющего суточные, годовые и случайные изменения.

Но эта огромная излучаемая энергия не исчезаем где-то в глубинах вселенной, под действием космических лучей идет обратный процесс формирования материи из так называемых световых квант, выброшенных в пространство миллионами звезд. Эти фотоны под влиянием космических лучей уплотняются, перестраиваются и дают начало новым туманностям, новым звездным мирам.

Последние наблюдения полностью подтверждают гениальную догадку Энгельса, высказанную им в «Диалектике природы», вышедшей в свет еще тогда, когда не только о космических лучах и квантовой теории света, но и вообще,, о существовании мира невидимых лучей почти ничего еще не было известно. Энгельс, обсуждая вопрос о потере энергии в мировом пространстве, со всей резкостью отверг идеалистическое направление в физике, пытавшееся установить «закон тепловой смерти вселенной». Он прямо указал, что должен существовать какой-то вид энергии, которого мы еще не знаем, но который должен вызывать синтез, объединение и организацию громадных световых, тепловых и иных излучений небесных тел. Это предположение вполне подтверждается открытием космических лучей, являющихся новым оружием в арсенале диалектического материализма в его победоносной борьбе с идеализмом.

Таковы в общих чертах задачи, стоящие перед исследователем стратосферы. Он одновременно должен наметить новые пути для суперавиации и новые пути научного познания, в частности строения и жизни вселенной. Впервые человек, вооруженный могуществом научного знания и современной техники, покрывает обволакивающую его планету тропосферы с тем, чтобы приблизиться не только к солнцу, но и к звездам.

Кто знает, что может последовать за завоеванием стратосферы! Вероятно, это только первый шаг человека вверх, а дальше конкретно встанет вопрос о межпланетных, а может быть и о межзвездных сообщениях. Мы должны гордиться, что в разрешении этих огромных задач молодой советской науке принадлежит далеко не последнее место.