Детская энциклопедия




Разное




Реклама











Оборудование космических лабораторий

Основная часть научной аппаратуры на космических ракетах и спутниках размещается в отсеках и контейнерах, расположенных внут­ри герметичного корпуса. Здесь же находят­ся и радиопередатчики, которые передают на Землю данные научных измерений. Они же контролируют положение ракеты, давление и температуру внутри контейнера и на его по­верхности. Внутри корпуса находится и аппа­ратура для изучения газового состава среды в межпланетном пространстве. Протонные же ловушки этой аппаратуры размещены на по­верхности внешней стороны оболочки. Вне корпуса установлены также счетчики косми­ческих лучей и «чувствующие» элементы аппа­ратуры, измеряющей магнитное поле. Эти эле­менты расположены на конце длинной алюми­ниевой трубки, чтобы исключить влияние маг­нитной массы контейнера.

Физики уже давно доказали, что косми­ческие лучи — это не лучи и не электромаг­нитные волны, а поток заряженных частиц с самыми различными энергиями, намного пре­восходящими энергию частиц, разогнанных даже в мощнейших ускорителях.

На советских космических ракетах были установлены разнообразные приборы, позво­ляющие всесторонне изучать состав космиче­ских лучей в межпланетном пространстве. Эти приборы делятся на две группы: газоразряд­ные счетчики космических частиц и люминесцирующие кристаллы с фотоумножителями— сцинтилляционные счетчики.

Газоразрядные счетчики — это обычно не­большие стеклянные трубочки, наполненные смесью газов. Внутри каждой из них натянута проволочная нить, а поверхность стекла по­крыта проводящим слоем. Это катод. Между нитью и катодом подают напряжение в несколько тысяч вольт, и в трубочках образуется сильное электрическое поле.

Заряженная космическая частица, попадая в счетчик, ионизирует молекулы газа, разби­вает их на электроны и положительные ионы, которые разгоняются электрическим полем и в свою очередь ионизируют другие молекулы. Так образуется лавина заряженных частиц, возникает импульс тока.

Радиосхемы усиливают эти импульсы во много раз и с помощью телеметрического устройства передают их на Землю. Сигнал на Землю идет лишь в том случае, когда через

счетчики пройдет определенное количество им­пульсов. Поэтому легко подсчитать и число космических частиц, пронизывающих опреде­ленную площадь за секунду, т. е. узнать ин­тенсивность космических лучей.

Работа другой группы приборов — сцинтилляционных счетчиков — основана на том, что частицы, летящие с космическими скоростями, при прохождении через кристаллы некоторых веществ вызывают в них вспышку света. Эту вспышку улавливают фотоэлементы — электро­вакуумные приборы, способные «поймать» даже ничтожное количество лучистой энергии. Фото­умножитель «умножает» в несколько миллио­нов раз слабую вспышку света и создает ощу­тимый импульс тока.

Чтобы изучить процентный состав частиц с различными энергиями, устанавливают три «барьера». Через самый низкий проходят им­пульсы от слабых частиц, через средний — от более энергичных, через самый высокий — от самых быстрых частиц, в том числе и импуль­сы от частиц, летящих почти со скоростью света.

После усиления сигналы поступают в бло­ки радиотелеметрии и передаются на Землю. Подсчитав число импульсов на разных уров­нях, ученые устанавливают, в какой пропор­ции находятся в космическом излучении ча­стицы с различными энергиями.

Кроме частиц межзвездного газа, в меж­планетном пространстве двигаются потоки ча­стиц, излучаемых Солнцем. Для их изучения на ракетах устанавливают протонные ловушки. Каждая ловушка состоит из трех полусфериче­ских электродов. Два внешних электрода сде­ланы из металлической сетки, а внутренний — сплошной; он служит коллектором, собирате­лем протонов. Чем больше протонов попадает в ловушку, тем больший ток течет через ее коллектор.

Над поверхностью контейнера первой совет­ской космической ракеты находились четыре ловушки. Две из них собирали все протоны межзвездного газа, а две другие улавливали только протоны с большой энергией, летящие от Солнца.

Для исследования метеоритного вещества были установлены на космических ракетах баллистические пьезоэлектрические датчики. Что такое пьезодатчик?

Некоторые кристаллы обладают так назы­ваемым пьезоэффектом: при сжимании, растя­гивании или ударе на гранях кристалла возни­кают электрические заряды. Метеоритная части­ца ударяется в поверхность пьезодатчика, и на нем появляется электрический импульс, вели­чина которого зависит от массы и скорости частицы. После усиления импульсы разделя­ются по величине на три «сорта». О числе импульсов каждого «сорта» сообщается на Землю.

Подробное исследование метеоритных частиц проводят американские ученые. Для этого слу­жат специальные спутники «Пегас-I» и «Пегас-II», с огромными крыльями-створками. При старте эти крылья были сложены «гармошкой», а в космосе развернулись на полный размах — 30 м. На крыльях множество датчиков, кото­рые обнаруживают метеоритные частицы.

Каждый датчик — это заряженный элек­трический конденсатор, между пластинами ко­торого проложен специальный материал. Если метеоритная частица пробьет конденсатор, прокладка между пластинами в этом месте мгновенно испарится.

Облачко ионизированного газа замкнет обкладки конденсатора, и он разрядится. Импульс тока отметит попадание частицы.

Электро- и радиосистемы «Пегаса» рассчита­ны на действие в течение года. Но американ­ские инженеры предполагают, что через несколь­ко лет, когда будет отработана техника сбли­жения космических аппаратов, удастся под­вести к «Пегасу» корабль, сложить его крылья и спустить на Землю для тщательного изучения.

Продолжая научные эксперименты в кос­мосе, советские ученые создали уникальную космическую станцию «Протон-1» весом в 12,2 т. 16 июля 1965 г. эту станцию вывела в космос ракета-носитель мощностью свыше 60 млн. лошадиных сил (свыше 44 млн. квт).

Большие размеры станции позволили разместить в ней приборы для исследования космических лучей со сверхвысокими энер­гиями. Для изучения частиц с энергиями в 1011 —1015 электрон-вольт вес спутника должен быть более 10 т, так как основная деталь слу­жащей для этого аппаратуры — ионизационный калориметр — состоит из большого количества стальных плит. Между ними расположены пластмассовые сцинтилляторы (см. ст. «Как видят невидимое»). И чем выше энергия изу­чаемых частиц, тем больше должно быть в калориметре стальных плит.

Проходя сквозь стальную пластину, ча­стица сталкивается с ядрами железа и рождает вторичные частицы, которые в свою очередь рождают частицы следующих поколений. В ре­зультате вся энергия первичной частицы пере­ходит к большему числу вторичных частиц, которые поглощаются в толще ионизационного калориметра.

Поглощение энергии сопровождается свето­выми вспышками в сцинтилляторах. Чем боль­ше энергия первичной частицы, тем ярче эти световые вспышки. Вспышки регистрируются электронными фотоумножителями, импульсы тока от них измеряются, и результаты пере­даются по радио на Землю.

Кроме устройства для измерения заряда частиц, на космической станции «Протон-1» установлена аппаратура для измерения энер­гии электронов, регистрации гамма-квантов, изучения энергетического спектра и химиче­ского состава космических лучей солнечного происхождения и для решения ряда других задач. Такое же оборудование установлено на космической станции «Протон-2», запущенной в конце того же года.

Тяжелые спутники типа «Протон» необ­ходимы, чтобы проникнуть в структуру элементарных частиц. Для подобных исследо­ваний в земных условиях нужны мощней­шие ускорители частиц. Современный, еще не достигнутый предел таких ускорителей огра­ничивается мощностью в 1012 электрон-вольт. Но ученые и инженеры блестяще обошли этот предел — они вывели приборы туда, где ра­ботают природные «ускорители»,— в космос.





 
 
-------------------------------------------------------
Календарь
«  Январь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2017