无线电电子学在研究宇宙中的应用

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1959年1月2日是苏联新的七年计划中的第一个工作日。这一天,在苏联发生了科学技术史上的一个杰出的事件。在这一天,苏联的宇宙火箭向月球方向发射出去了。人类制造出了超过第二宇宙速度的火箭,第一次克服了地心引力。

各个科学研究机构、设计机关、试验团体制造的多级宇宙火箭是对苏联共产党第二十一次代表大会的献礼,这支火箭的发射是苏联科学家、设计师、工程师和工人们的伟大胜利,是具有世界意义的功勋。苏联火箭的第一次星际飞行揭开了研究宇宙空间的光辉的一页,向全人类显示出解放了的人民的创造性的天才,显示出世界上第一个社会主义获得胜利的国家中的劳动者在科学技术方面得到的巨大进展。

尼·谢·赫鲁晓夫在苏联共产党第二十一次代表大会上的报告中说:“第一批人造地球卫星在我国制造成功,苏联宇宙火箭的发射(它已经成了太阳系的第一个人造行星),标志着人类科学知识发展的整整一个时代。这是建设共产主义时代的伟大事件。”

无线电电子学在研究宇宙空间方面起着巨大的作用。它在制造和发射苏联宇宙火箭方面的意义是难以估计的。

可以毫不夸大地说,只是应用了无线电电子仪器,才有可能发射火箭,引导它走上预定的轨道,并从它那里获得各种各样的科学情报。

火箭的容器是一个真正的自动化实验室。其中装有:火箭运行轨道的无线电控制仪器,它由183.6兆赫的发射机和接收机组组成;19.993兆周的无线电发射机,遥测设备,它用来沿无线电系统向地球传送科学测量数据,以及关于容器温度和压力的数据;用来研究行星际间物质的气体组成和太阳微粒辐射的仪器;用来测量地磁场和探测月球磁场的仪器;用来研究陨星质点的仪器;用来记录一次宇宙射线重核子的仪器;用来记录宇宙射线强度和宇宙射线强度变化以及宇宙射线中的光子的仪器。

容器中所有的无线电仪器和科学仪器都是由银锌蓄电池和氧汞电池组,这些电池装在容器中的仪器架上。

在苏联国内各地装有各种各样的无线电技术设备用以对宇宙火箭的飞行进行系统的观测。其中有自动的无线电定位设备,用以准确测定最初一段轨道的各个要素;无线电遥测站,用以记录从宇宙火箭上传送来的科学情报;无线电控制系统,当火箭远离地球时用来对火箭轨道的要素进行控制的;无线电接收站,用来接收频率为19.997、19.995和19.993兆周的信号。对各地区各个站的轨道测量数据的处理,轨道要素的决定,由测量设备发出目标指示,都是由坐标计算中心用电子计算机来完成的。

为了避免测量数据在沿通信线路传送时会发生错误,测量的报导都译成电码。

地上遥测站接收从宇宙火箭传送来的科学情报,把它记录在胶卷或磁带上。为了保证收到极远距离的无线电信号,采用了高灵敏度的接收机和有效面积很大的特种天线。

利用测量设备完成了一系列的利学工作:进行了场强测量和许多其他有助于电离层研究的测量;用改变两个发射机(分别工作于19.997和19.995兆周)的键控型式的方法,传送了关于宇宙线的数据;沿频率为19.993兆周的发射机的波道,用改变电报脉冲间隔时间的方法,传送了主要的科学情报;利用频率为183.6兆周的专门无线电系统,对宇宙火箭的轨道进行控制,并对轨道要素进行了测量。

由于利用了强功率的地上发射机和高灵敏度的接收机,我们的科学家能够可靠地测量宇宙火箭在50万公里以内的轨道。

专门的、非常精确的无线电仪器和无线电通信的综合运用,使得所有地面测量站能够进行配合一致的工作,把所得结果和天文时间联系起来。所有这些都说明了苏联无线电电子学的巨大成就。由于共产党和苏联政府的经常关心苏联无线电电子学获得了巨大的发展,并出现了许多新的科学技术部门。这里可以举出无线电天文学作为一个例子。

近来利用无线电望远镜获得了许多宝贵的数据。例如,发现了两个银河相撞的巨大事件,证实了行星际空间有氢气存在。对月球的无线电辐射进行的测量证明,它辐射的电磁波波长为12毫米,发现了火星的辐射和木星的强大辐射等等。

无线电电子学在进一步了解宇宙方面,特别是在实现行星际间航行方面,占有重要的地位。

利用无线电电子设备,未来的宇宙飞船就能够决定自己在空间中的位置,实现相互间的联系以及和地球联系,避免和陨星碰撞。由于导航而产生了一系列有趣的、极复杂的问题。未来的宇宙飞船的导航设备应当十分精确。如果在向火星发射火箭时,起始矢量速度的角度差了一分,那么,在轨道终点的差别就会达到16000公里左右。现代的电子设备能够达到很高的精确度,苏联地球卫星和苏联宇宙火箭的发射光辉地证实了这一点。

信号的远距离传送是一个重要的问题。在行星际飞行的情况下,需要在几百万和几千万公里的距离上保持联系,这就会造成很大的技术困难。但是这种困难以及许多其他的困难是可以克服的。预先的计算表明,如果提高无线电设备的功率并采取新的方法战胜设备的内部杂音,就可以保证到火星和金星的行星际飞行中的通信和导航,以后还可以保证到更远的行星。当然,这里需要解决许多重大的问题。但是苏联科学家们深信,他们能够解决这些问题以及其他的问题,在征服宇宙的道路上近出新的一步。

图1
图1 🔍原图 (1105×736)

图片说明:莫斯科支援陆海空军志愿协会的中央俱乐部里,塔玛拉·谢哥罗娃和瓦连金·珂兹罗夫在收听宇宙火箭的信号。 (本刊特约稿) (苏联科学院通讯院士В.И.西福罗夫)(苏联“无线电”杂志编辑部供稿 李洛童译)