Чем меньше, тем лучше

⇡#От мысли до возможности

С тех пор как в 1687 году сэр Исаак Ньютон вычислил скорость, с которой ядро должно выйти из жерла пушки и не упасть на Землю, космические полёты из области фантазий перешли в статус научной теории. В конце XIX века определились и со средством полётов в космос — им стала ракета. В 1930-е годы появились первые инженерные прорисовки орбитальных станций, а сама идея спутника обживала фантастику «ближнего прицела» — вспомним хотя бы «Звезду КЭЦ» Александра Беляева. Идея спутника понемногу входила в общественное сознание…

Возможности прикладного, в том числе военного, применения орбитальных объектов оценивали уже во время Второй мировой войны. Поводом для этого стала информация о создании и применении нацистской Германией первых дальних управляемых баллистических ракет А-4 (также известных как «Фау-2»). Так, в конце 1943 — начале 1944 года специалисты Военно-морских сил США изучали теоретическую возможность создания в Германии боевых спутников. Совершенно в духе Герберта Уэллса предполагалось, что наци смогут наносить из космоса удары «лучами смерти» неизвестной физической природы. На самом деле, в годы войны немецкий пионер космонавтики Герман Оберт предлагал построить гигантские орбитальные станции с зеркалами, фокусирующими солнечные лучи, — этакий космический «гиперболоид инженера Гарина».

Во время Второй мировой войны Герман Оберт предлагал гигантские орбитальные станции с фокусирующими зеркалами.

Флотским специалистам хватило квалификации, чтобы сделать вывод о нереализуемости подобных проектов на текущем технологическом уровне. Однако учёные отметили, что при дальнейшем росте характеристик ракеты смогут выводить на орбиту небольшие искусственные спутники. Результатом данных исследований стало послевоенное продолжение изысканий в области ракетной техники и космических аппаратов. Наиболее продвинутые инженеры и учёные поняли, что практическая реализация спутников — не за горами.

После окончания войны некоторые участники группы ВМС США продолжили исследования с упором на прикладные и научные приложения искусственных спутников. В частности, их интересовали астрономические наблюдения с орбиты — ведь возможности наземных оптических телескопов были уже исчерпаны. Другая часть флотских специалистов сосредоточилась на ракетах. В итоге американская ракетная программа значительно ускорилась, а интерес к высотным и космическим исследованиям заметно вырос. Особенно после того, как добычей американцев стали немецкие ракетчики.

Уже 3 октября 1945 года Главное авиационно-техническое управление ВМС BuAer (Bureau of Aeronautics) организовало Комитет оценки реализуемости космических ракет. Его возглавил коммандер Харви Холл. А спустя всего 19 дней после учреждения комитет Холла составил рекомендации, согласно которым предлагалась экспериментальная программа по разработке «Космического корабля для орбитального полёта» (Earth-orbiting space ship). Они утверждали, что в силу несовершенства и недостаточных характеристик подобный аппарат не сможет обеспечить пребывания на борту человека-пилота, но способен будет нести электронную аппаратуру массой 907 кг (2000 фунтов) для сбора и передачи на Землю информации о верхних слоях атмосферы.

Один из ранних американских проектов ракеты – спутника Земли

Вскоре компания Glenn L. Martin подготовила проект одноступенчатой «Высотной испытательной ракеты» HATV (high-altitude test vehicle) аналогичного назначения. Общая стоимость программы оценивалась суммой от 5 до 8 млн $.

Изучением возможности применения искусственных спутников-автоматов занимались не только американцы. В феврале 1945 года офицер Королевских ВВС сэр Артур Кларк, которого мы знаем теперь как всемирно известного фантаста, впервые публично выдвинул идею о создании созвездия из трёх спутников на экваториальной орбите высотой 36 тысяч километров для обеспечения глобальной связи. Своё предложение он выслал редактору журнала Wireless World, где в октябре того же года появилась статья Кларка «Внеземные ретрансляторы — могут ли ракетные станции обеспечить всемирное радиопокрытие?».

В Советском Союзе исследования практического применения автоматических спутников начались немного позднее. Так, в 1948 году группа специалистов Научно-исследовательского института №4 (НИИ-4) Академии артиллерийских наук под руководством инженер-полковника Михаила Тихонравова выпустила любопытный отчёт по исследованию составных (многоступенчатых) ракет дальнего действия. В документе, в частности, делался вывод о возможности создания небольших искусственных спутников Земли при достигнутом техническом уровне.

После того как в 1953 году руководство страны «обратило самое серьёзное внимание на развитие реактивного вооружения ввиду его ускоренного развития в США», в НИИ-4 начались практические работы по определению облика спутников и были поданы соответствующие предложения в правительство.

Михаил Клавдиевич Тихонравов. Фото из архива РГАНТД (https://rgantd.ru/korolev/constructors/mikhail-klavdievich-tikhonravov/#images-1)

При поддержке руководителя Особого конструкторского бюро №1 Научно-исследовательского института №88 Министерства вооружений (ОКБ-1 НИИ-88) Сергея Королёва Михаил Тихонравов представил первую в СССР… комплексную программу освоения космического пространства (!), после ряда доработок утверждённую в 1954 году.

Есть основания полагать, что работы по созданию искусственных спутников Земли активизировались после того, как 9 июля 1954 года Советский Союз объявил о своём участии в Международном геофизическом годе (МГГ), который должен был проходить с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года. Одним из направлений исследований, запланированных в рамках МГГ, были запуски первых искусственных спутников Земли. Для координации усилий был создан Межведомственный комитет при Президиуме Академии наук СССР. Его задачей была подготовка и проведение советских научных экспериментов в рамках этого глобального проекта.

⇡#На пути к «Могучей мыши»

Первое детально проработанное предложение по автоматическому космическому аппарату для исследований с околоземной орбиты, вызвавшее интерес гражданских и военных специалистов, сделал американский физик Зигфрид Фред Сингер. В 1952-1953 годах он выдвинул концепцию «Минимального орбитального беспилотного спутника Земли» MOUSE (Minimum Orbital Unmanned Satellite Earth, аббревиатура читается на английском так же, как «Мышь»). Это предложение базировалось на прочном основании…

Фред Сингер

Фред родился в 1924 году в Вене в семье ювелира и домохозяйки. Спасаясь от аншлюса 1938 года, Сингеры оказались в Англии. Фред жил в Нортумберленде и подростком некоторое время работал оптометристом, а позже перебрался в Огайо, где в 1944 году получил американское гражданство.

В 1943 году он окончил Университет штата Огайо со степенью бакалавра по электротехнике, а в 1944 году — Принстонский университет с магистерской степенью по физике. Там он преподавал физику, одновременно работая над магистерской и докторской диссертациями, и в 1948 году получил степень доктора философии в Принстоне.

Его докторская диссертация была посвящена исследованию спектра плотности и зависимости от широты обширных ливней космических лучей в воздухе. Его научным руководителем был Джон Арчибальд Уилер, а в состав диссертационного комитета входили Роберт Оппенгеймер и Нильс Бор.

С 1945 по 1946 год Сингер занимался исследованиями в области противоминной защиты в Военно-морской артиллерийской лаборатории в Уайт-Оук, штат Мэриленд. Там он разработал арифметический элемент для электрического цифрового калькулятора, который назвал «электронным мозгом».

В 1946 году он перешел в Лабораторию прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Силвер-Спринг, штат Мэриленд, где участвовал в программе исследований верхних слоёв атмосферы.

До 1950 года он изучал озоновый слой, космические лучи и ионосферу, занимался измерением изменений магнитного поля в верхних слоях атмосферы как индикаторов протекающих там электрических токов. Другие его коллеги, например Джесси Гринштейн из Калифорнийского технологического института, пытались измерить солнечный спектр на очень коротких волнах. Все эти эксперименты требовали, чтобы приборы были подняты на большие высоты, по крайней мере, выше плотной атмосферы.

Германская ракета A-4 («Фау-2») на палубе авианосца «Мидуэй», сентябрь 1947 года

«[Моей группой] … руководил триумвират физиков: Джеймс Ван Аллен, Говард Тейтел и Ричард Петерсон, а главной целью было измерение потока и других свойств первичного космического излучения», — вспоминал Сингер.

Измерения проводились с помощью аэростатов и высотных ракет, которые запускались с базы Уайт-Сэндс в Нью-Мексико, или с кораблей в открытом море у берегов Аляски и даже Перу. Сначала использовали трофейные немецкие A-4, а затем более легкие и дешевые Aerobee американского производства. Для одной из пусковых миссий Сингер даже участвовал в военно-морской операции в Арктике.

«Из этих исследований мы смогли вывести распределение энергии первичного излучения, используя магнитное поле Земли как своего рода магнитный спектрометр, — вспоминал он. — В экваториальных измерениях 1949 года с помощью специально модифицированного магнитометра, установленного на Aerobee, мы обнаружили существование высококонцентрированного электрического тока в нижней ионосфере — «экваториального электроджета» EEJ (equatorial electrojet) — узкого пояса интенсивных электрических токов, проходящего вблизи геомагнитного экватора на высоте около 100 км над поверхностью Земли».

Мы не случайно столь подробно останавливаемся на биографии Сингера и его работах. В начале 1950-х годов это уже был опытный учёный и инженер, осознавший перспективы исследования космоса с помощью приборов. Его опыт базировался на использовании достаточно миниатюрной аппаратуры, которую могли поднять имеющиеся ракеты. И до идеи «минимального» спутника оставался лишь шаг.

Американская высотная исследовательская ракета Aerobee-Hi была значительно меньше и дешевле германской A-4 («Фау-2»)

«К 1950 году … стало очевидно: каждый раз, когда ракета падала на землю, мы теряли приборы, из-за чего приходилось собирать и тестировать новый комплект [аппаратуры] — изнурительная работа, которая отнимала много вечеров и выходных, — вспоминал Фред. — Даже самые удачные полёты ракет позволяли нам наблюдать за космическими лучами над атмосферой всего несколько минут. Этого было недостаточно для чего-то большего, чем грубые подсчёты. Более сложные эксперименты требовали более качественной статистики и, следовательно, более длительного времени наблюдения».

Решением проблемы и был искусственный спутник Земли, который мог работать на орбите — на нужной высоте — достаточно долго. Постепенно идея обретала форму. Осенью 1950 года Сингер работал в Лондоне в качестве научного офицера связи при лондонском Управлении военно-морских исследований. В один из дней к нему, как к маститому специалисту по высотным исследованиям атмосферы и ближнего космоса, обратились члены Британского межпланетного общества BIS (British Interplanetary Society) Артур Кларк, Вэл Кливер, Лес Шепард и Лен Картер. Они предложили ему выступить с докладом об американских ракетных экспериментах, а, возможно, и написать статью для их журнала. Получив одобрение начальства, Фред с радостью согласился.

Готовя доклад, Сингер учёл состав аудитории и, кроме ракет, упомянул возможное использование автоматических аппаратов на околоземной орбите: «Я, конечно, ознакомился с концепцией спутников, читая популярную прессу, но никогда прежде не изучал эту тему глубоко. Выяснилось, что британцы ее уже прорабатывали».

Артур Кларк (крайний справа) и другие члены Британского межпланетного общества BIS еще до Второй мировой войны начали проектные работы. Фото NASM

В частности, в сентябре 1951 года представители BIS Кеннет Гэтланд, Энтони Кунеш и Алан Диксон опубликовали в журнале Британского межпланетного общества JBIS (Journal of British Interplanetary Society) статью «Минимальный спутниковый носитель» (Minimum Satellite Vehicle). В ней они предложили вниманию публики результаты расчётов нескольких вариантов многоступенчатых ракет-носителей минимальной размерности на основе технологий и элементов конструкции A-4. Идею представили вниманию учёных на Втором Международном астронавтическом конгрессе, проходившем в Лондоне в сентябре 1951 года.

По воспоминаниям Сингера, доклад в BIS «имел ошеломляющий успех», а идея разместить небольшие приборы в миниатюрном спутнике массой не более 45 кг (100 фунтов) была принята на ура!

В 1952 году вдохновленный Фред Сингер опубликовал свою концепцию MOUSE в журнале JBIS, а 3 августа 1953 года представил её на Четвертом Международном астронавтическом конгрессе в Цюрихе.

«На самом деле, на меня произвела отталкивающее впечатление серия статей [Вернера фон Брауна] о космических станциях, опубликованная в журнале Colliers», — вспоминал Сингер. Не отрицая научную возможность создания огромных пилотируемых станций — а именно их описывал фон Браун, — Фред считал, что они «не имеют смысла и являются пустой тратой ресурсов».

⇡#Продвижение «Мыши»

Вилли Лей, известный специалист в области истории ракетной техники и космических полётов, назвал проект Сингера «первым искусственным спутником в современном понимании».

Особенностью концепции было то, что космический аппарат был очень компактным и лёгким. Для его запуска требовалась небольшая ракета, стартовая масса которой составляла несколько десятков тонн. Это было вполне осуществимо на уровне технологий того времени.

Один из вариантов носителя на базе технологии «Фау-2» для запуска минимального искусственного спутника Земли. Рисунок Р. Смита (BIS)

Опыт работ с реальными высотными ракетами сделал Сингера экспертом в области миниатюрных приборов. Он рассчитал размер спутника так, чтобы тот соответствовал его представлениям о возможностях запуска. Основная идея заключалась в том, что даже на таком маленьком спутнике можно было проводить ценные научные эксперименты.

Автор концепции подчёркивал важность слова «беспилотный» в названии. Именно благодаря отсутствию человека на борту аппарата удалось уменьшить размер и массу спутника.

В соответствии с проектом, спутник MOUSE оснащался миниатюрными электронными устройствами минимально доступных размеров, предназначенными для сбора научных данных о космической среде. Эти данные передавались на Землю по радиоканалу.

Первоначально спутник имел форму шара, но впоследствии его переработали в цилиндр. Для стабилизации аппарата была предусмотрена его закрутка вокруг продольной оси.

Запуск спутника предлагалось осуществить на высоту около 300 километров — это было максимальное расстояние, которое могли обеспечить «минимальные» ракеты-носители вроде предлагавшихся BIS.

Ограниченная высота орбиты заставила разработчика задуматься о таких аспектах, как продолжительность существования спутника на орбите и равновесная температура на его поверхности. Ведь даже разреженная атмосфера на такой высоте тормозила спутник и нагревала его оболочку.

Проведя необходимые расчёты, после симпозиума в планетарии Хейдена Сингер написал ряд научных статей, в которых развил полученные результаты.

«Я опубликовал статью не только о продолжительности жизни спутников на орбите, но и о том, как использовать постепенное снижение орбиты за счёт естественного сопротивления верхних слоёв атмосферы для измерения плотности воздуха в экзосфере Земли», — вспоминал он.

Фантасты первой половины 1950-х представляли спутники как развитие высотных пилотируемых летательных аппаратов

В результате расчётов равновесной температуры спутника с учётом влияния исходящего излучения Земли была выдвинута концепция прибора для измерения обратно рассеянных ультрафиолетовых лучей с целью определения распределения озона в атмосфере Земли. Впоследствии эта идея была реализована в космическом аппарате системы Nimbus.

Однако большинство работ профессора Сингера — около двух десятков — были посвящены научным приложениям. Например, в обширной обзорной статье, опубликованной в 1956 году, он рассматривал спутниковые измерения гравитации, магнитных полей, ионосферных токов, электронных плотностей ионосферы и распространения радиоволн, атмосферного сопротивления, вызванного экзосферой, а также заряженного сопротивления, вызванного ионами, и многое другое. Предлагаемые измерения даже включали захваченные частицы в магнитосфере Земли и их роль в магнитных бурях.

Идея небольшого автоматического спутника постепенно находила поддержку не только в научных и технических кругах, но и среди широкой аудитории. Особенно после публикаций в журнале Life и других популярных изданиях.

Успех вдохновил Сингера на более детальную проработку конструкции космического аппарата.

Во-первых, он решил вывести его на солнечно-синхронную орбиту. Спутник, обращающийся по такой орбите вокруг Земли, проходит над любой точкой поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время. По мнению ученого, это было полезно для решения многих научных и прикладных задач.

Во-вторых, в проекте появились новые элементы, такие как стабилизация закруткой и управление ориентацией с помощью магнитных катушек. В частности, используя вращение спутника вокруг продольной оси, можно было проводить оптические наблюдения Земли и неба с помощью несложных сканирующих приборов.

Модель спутника MOUSE, созданная Институтом Франклина в Филадельфии в 1954 году для демонстрации концепции. Передана Фредом Сингером в дар Национальному музею авиации и космонавтики в 1962 году. Фото NASM

Вскоре компания Bell Telephone Laboratories (BTL) разработала первые солнечные батареи с эффективными фотогальваническими элементами. «Благодаря усилиям Джона Пирса из BTL, я получил один из первых комплектов фотоэлементов в 1954 году и использовал их в модели MOUSE, которую тогда разрабатывал». Кстати, эта модель хранится в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института.

Для публики, которая тогда представляла себе спутники как огромные пилотируемые орбитальные станции, идеи Сингера казались необычными: маленький беспилотный аппарат не вызывал интереса широкой общественности. Но учёные и военные увидели в идеях Сингера возможность быстро и недорого решить свои практические задачи.

Они считали, что маленький спутник позволит сэкономить прежде всего на ракете, поскольку межконтинентальные баллистические управляемые снаряды, которые разрабатывались в то время в США, были слишком дорогим и дефицитным оружием для использования в таком проекте, как научный спутник.

4 мая 1954 года в планетарии Хейдена состоялся Третий симпозиум по космическим путешествиям. Его организовал Артур Кларк. На этом симпозиуме Сингер снова говорил о проекте MOUS, подчеркивая, что с технической точки зрения его спутник может быть реализован в ближайшее время.

«Симпозиум 1954 года стал важным этапом в разработке концепции малых автоматических аппаратов... На нём впервые собрались люди, которые серьёзно интересовались спутниками с приборами, а не пилотируемыми космическими станциями. Именно на этом симпозиуме я впервые встретился с доктором Гарри Векслером, директором отдела науки национального Бюро погоды США (US Weather Bureau). Его доклад о возможности наблюдения за облаками с искусственного спутника произвёл на меня большое впечатление, и я решил включить такие исследования в проект MOUSE», — вспоминал Сингер много лет спустя.

Идеи наблюдения с орбиты за облаками были реализованы уже в первых американских спутниках. На фото – сборка «метеоспутника» Vanguard II (запущен 17 февраля 1959 года). Фото NASA

Идеи Сингера находили всё больше сторонников. Концепция использования небольших автоматических аппаратов с измерительными приборами получила одобрение и стала рассматриваться всерьёз. Вскоре президент США Дуайт Эйзенхауэр объявил о намерении запустить такие спутники во время Международного геофизического года.

⇡#Благоприятное сочетание факторов

Уже в 1954 году две крупные международные организации приняли резолюции, поддерживающие запуск таких спутников во время МГГ. В то же время Комиссия по космическим полётам Американского ракетного общества ARS (American Rocket Society) разработала своё предложение по созданию спутника. ВМС и сухопутные войска США также начали аналогичные программы.

В Редстоунском арсенале Армии США в штате Алабама над этой задачей работала команда Вернера фон Брауна. С конца 1940-х годов тот активно продвигал своё футуристическое видение космических полетов, включая популяризацию в серии публикаций журнала Collier's своего известнейшего «Марс-проекта», основанного на пилотируемой технике. Тем не менее он обращал внимание на возможность исследования космоса при помощи более простых и дешёвых средств. Среди них был и проект MOUSE…

В конце июня 1954 года Фредерик Дюрант, который был президентом Международной астронавтической федерации и параллельно тайно работал на ЦРУ, организовал встречу фон Брауна «с нужными людьми». Среди участников встречи были капитан-лейтенант Джордж Гувер из Управления научно-исследовательских работ ВМС ONR (Office of Naval Research) и Фред Сингер.

Орбитальная сборка кораблей для «Марс-проекта». Иллюстрация Чесли Бонстилла из журнала Collier’s

На встрече фон Браун рассказал о проекте многоступенчатого изделия на основе Redstone — крупнейшей из летавших на тот момент оперативно-тактической ракеты Redstone собственной разработки, прямой наследницы «Фау-2» — и связки из 31 неуправляемой зенитной ракеты Loki 2A калибром 70 мм в верхней части. В теории такое изделие могло бы вывести на околоземную орбиту миниатюрный искусственный спутник, подобный тому, который предлагал Фред Сингер. Однако для этого массу запускаемой аппаратуры пришлось бы снизить в 5-10 раз, что на тот момент было невозможно.

Участники встречи предложили установить на последней ракете Loki сложенную в плотную упаковку пустую оболочку из тонкого пластика. После выхода на орбиту оболочка должна была надуться в шар диаметром несколько метров. Если покрыть поверхность пластика алюминием или серебром, то сверкающий шар можно было бы увидеть с Земли в простой телескоп или бинокль.

Этот проект под названием Orbiter был предложен Вернером фон Брауном совместно с ONR, Лабораторией реактивного движения JPL (Jet Propulsion Laboratory) и Управлением баллистических ракет Армии США ABMA (Army Ballistic Misslile Agency) для реализации в рамках Международного геофизического года.

Однако на тот момент военные отклонили Orbiter в пользу более простого варианта трёхступенчатой баллистической ракеты, названной Jupiter-C, на базе «Редстоуна» и связки из 14 твердотопливных ракет Baby Sergeant, которые были мощнее и крупнее, чем Loki. Это изделие должно было использоваться для испытаний головных частей межконтинентальных ракет.

Сборка ракеты Jupiter-C в ABMA (Редстоунский арсенал, Алабама). Фото NASA

В связи с политическими соображениями, а именно с тем, что «американский спутник должен быть создан американцами, а не бывшими нацистами», администрация президента Дуайта Эйзенхауэра выбрала для реализации проект Vanguard. Он был инициирован Военно-морской исследовательской лабораторией NRL (Navy Research Laboratory). В его основу легли элементы существующих американских ракет Viking и Aerobee, а также некоторые концептуальные моменты спутника MOUSE.

Как известно, «Авангард» не стал первым, вторым или даже третьим искусственным спутником Земли. После того как 4 октября 1957 года весь мир услышал «Бип! Бип! Бип!» первого советского спутника, чиновники обратились к фон Брауну со срочным предложением «спасти честь Америки». Первая попытка запуска «Авангарда» в декабре 1957 года с треском провалилась, а в феврале 1958 года ракета Jupiter-C с дополнительной четвёртой ступенью вывела на орбиту первый американский спутник Explorer I, который был похож на MOUSE. Это сходство не было случайным.

Таким образом, хотя MOUSE не стал первым спутником ни в мире, ни в Соединённых Штатах, он оказал значительное влияние на проекты первых космических аппаратов. Более того, его можно считать прародителем современных микроспутников, которые имеют массу от 10 до 100 кг и основаны на тех же принципах: использование миниатюрной компонентной базы и научной аппаратуры, максимальная компактность и низкая стоимость.

Вклад Фреда Сингера в создание первого в мире микроспутника (в современном понимании этого термина) не ограничивается. Его опыт и стремление к минимизации размеров аппаратуры привели к другим достижениям.

Вернер фон Браун представляет модель первого американского спутника Explorer I ученым и военным. Фото NASA

⇡#Проект «Фарсайд» и другие

В марте 1949 года, во время одной из экспедиций по запуску высотных ракет с борта корабля USS Norton Sound, Сингер вместе с Ван Алленом, лейтенантом Мортоном Ли Льюисом и коммандером Джорджем Халверсоном предложили новую концепцию. Суть её заключалась в запуске высотной ракеты с борта аэростата. Проект назвали Rockoon (Rocket Balloon).

Идея не сразу получила поддержку, так как воздушный шар — игрушка ветра — считался ненадёжной платформой для запуска ракет. Однако уже 28 августа 1952 года команда Ван Аллена впервые в мире успешно запустила Rockoon с катера Береговой охраны США неподалёку от Гренландии. Для старта с воздушного шара была адаптирована небольшая твердотопливная ракета Deacon. Вскоре концепция Rockoon стала популярной: в течение МГГ было запущено множество таких ракет.

В августе 1955 года, когда Сингер присутствовал на Шестом Астронавтическом конгрессе в Копенгагене, ему пришла идея аппарата для исследования Земли с большой высоты HARVIE (High Altitude Research Vehicle, Earth). Этот аппарат должен был изучать частицы в возможных радиационных поясах вокруг Земли.

Энергетические частицы из дальнего космоса, захваченные магнитными поясами Земли, были зарегистрированы в 1958 году с помощью американских спутников Explorer I и III. Чуть ранее странное поведение заряженных частиц было отмечено вторым советским искусственным спутником (с собакой Лайкой на борту), но устроители эксперимента не смогли правильно интерпретировать результаты, из-за чего первенство в открытии «поясов Ван Аллена» досталось американцам.

Система крепления многоступенчатой твердотопливной ракеты под высотным аэростатом

Ракета HARVIE была четырехступенчатой и по своей концепции являлась этаким Super Rockoon. Её ступени строились из серийных пороховых двигателей. В верхней части стояла сверхминиатюрная аппаратура массой около 2 кг — счётчик Гейгера—Мюллера, магнитометр и передатчик.

Старт ракеты планировался на высоте 30 км. В качестве нулевой ступени использовался огромный стратостат Skyhawk объёмом около 106 тысяч кубометров. Максимальная расчетная высота подъёма HARVIE составляла 3200–6400 км.

Проект развивался и стал программой Управления научных исследований и разработок ВВС США OSDR (Office of Scientific Research and Development), изменив название на Project Farside. Всего было запущено шесть ракет. В них использовались оригинальные разработки Сингера по моделям ракетных двигателей и его счётчик Гейгера.

Первые четыре попытки запуска Farside не увенчались успехом. Однако пятый и шестой пуски, осуществлённые с атолла Эниветок в Тихом океане 20 и 22 октября 1957 года, были почти успешными. Хотя передатчики ракет вышли из строя, считается, что пятый Farside достиг максимальной высоты в 6400 км (по другим данным, вдвое меньше).

Продолжением идеи запуска ракеты со стратостата можно считать Project Farside 2, который предполагал полет аппарата в сторону Луны. К сожалению, этот проект так и не был реализован. Однако время от времени появляются похожие инициативы. Такая идея до сих пор кажется привлекательной, поскольку запуск из стратосферы позволяет в полной мере использовать возможности ракеты.

Сегодня в Национальном музее авиации и космонавтики в Шантильи (штат Вирджиния) можно увидеть один экземпляр ракеты Farside. Этот экспонат был передан музею в 1965 году отделением аэронавтики компании Ford Motor Co.

Ракета Farside (в центре) в Национальном музее авиации и космонавтики (Фото NASM)

⇡#Наследие

Доктор Фред Сингер, вероятно, был счастливым человеком, поскольку ему удалось реализовать множество своих идей, а также увидеть их воплощение в различных проектах.

К примеру, его идеи и результаты исследований легли в основу первого метеорологического спутника TIROS, в конструкцию которого вошли многие функции MOUSE. А в 1962 году он стал первым директором Национальной оперативной метеорологической спутниковой системы Бюро погоды США, ныне являющейся частью Национального управления океанических и атмосферных исследований NOAA (National Oceanic and Atmosphere Administration).

В последующие годы Фред Сингер занимал ряд других руководящих должностей, выйдя на пенсию только в 2000 году. Но и после этого он продолжил работать консультантом в нескольких правительственных учреждениях и во многих частных компаниях.

Американский учёный под конец жизни — а она оборвалась в 2020 году — в своих публикациях часто шёл наперекор мейнстриму, отрицая важность пилотируемой космонавтики, вред «пассивного курения» и антропогенный характер «глобального потепления». Но помнить его будут в первую очередь как отца идеи микроспутника.

Сингер не был единственным родоначальником этой концепции — примерно в те же годы в Советском Союзе группа Михаила Тихонравова сформировала проект простейшего спутника, аналогичный «Мыши», и даже выдвинула идею максимального упрощения космической лаборатории до передатчика с аккумуляторами и абсолютно минимальным набором датчиков. Этот проект и был реализован 4 октября 1957 года при запуске первого советского спутника ПС-1.

Однако именно Сингер стал первым, кто облёк свой замысел не только в законченную инженерную форму, но и в физическую модель, которая неоднократно демонстрировалась как публике, так и лицам, принимающим решения.

Основные принципы «минимального» спутника — малые размеры и масса, миниатюрная научная аппаратура и в целом стремление получать полезный результат при минимальных затратах — являются основой и для современных малых космических аппаратов.

В конце жизни Фред Сингер часто шёл наперекор мейнстриму. Кадр из фильма «Торговцы сомнениями» (Merchants of Doubt, 2014)

⇡#Что почитать:

• «Шарики», которые стали «кубиками».
• Афанасьев И., Лавренов А. Большой космический клуб. — Москва: Издательский дом «Новости космонавтики», издательство «РТСофт», 2006.