С 31 марта по 6 апреля 1934 г. в большом конференц-зале Академии наук (Ленинград) состоялась первая всесоюзная конференция по изучению стратосферы. Первая не только у нас в Союзе, но и во всем мире. На конференцию из разных городов республики съехались сотни ученых, инженеров, рабочих, вообще лиц, заинтересованных проблемой стратосферы и работающих в этом направлении. При конференции была устроена выставка научных и технических достижений, относящихся к проблеме стратосферы.

Целью конференции было объединение учреждений и лиц, занимающихся проблемами изучения и освоения стратосферы, а также выявление тех достижений, которые были сделаны в этом отношении у нас в Союзе и за границей.

Было заслушано 80 докладов, из которых 2 относились к общим вопросам, 54 — к изучению стратосферы и 24 — к ее освоению.

Конференция была проведена под общим председательством академика С.Н. Вавилова, при живейшем участии президента Академии А. П. Карпинского.

Из перечня вопросов, рассмотренных конференцией, видно, что все они делятся на две основные группы:

1) Вопросы, связанные с изучением стратосферы — геофизические вопросы и

2) вопросы, связанные с освоением стратосферы — технические вопросы.

Почему же конференция прошла с таким успехом и вызвала такой глубокий интерес со стороны рабочей и научной технической общественности Союза? Почему „проблеме стратосферы“ уделяется громаднейшее внимание и какие вопросы нуждаются здесь в скорейшем изучении и освоении? На это мы постараемся ответить хотя бы в самых общих чертах.

Со времени изобретения первых летательных аппаратов человеческая мысль и энергия стремятся достичь все более высоких слоев воздушного океана. Невзирая на то, что подъем в стратосферу, т.е. в слой атмосферы, лежащий выше 10-12 км от земли, связан с целым рядом трудностей и прямой опасностью для жизни летчиков, попытки подъема не только не прекращались, но с каждым годом учащались, техника снаряжения и оборудования совершенствовалась и продолжает совершенствоваться далее. Относительно малая изученность стратосферы по сравнению с тропосферой, т. е. со слоем атмосферы, который лежит между землей и стратосферой, толкает десятки стран и сотни ученых к смелым, иногда оканчивающимся трагически попыткам — подняться вверх, на высоту, куда никогда „не ступала нога человеческая“.

Завоевание высших слоев атмосферы представляет не только научно-теоретический интерес. Еще в империалистическую войну немцы имели суперартиллерию, т. е. пушки, стрелявшие на 100—120 км. Снаряды этих пушек описывали огромную траекторию, поднимаясь на высоту нескольких десятков километров над землей, т. е. совершали свой полет в таких слоях атмосферы, где плотность и, следовательно, сопротивление среды во много раз меньше нормальной. Снаряд, летящий в разреженной среде, испытывает ничтожное сопротивление со стороны последней, благодаря чему и достигается колоссальная дальность и скорость полета.

Для изучения вопросов движения тел в стратосфере, а также для решения ряда научных проблем: электрического состояния стратосферы, ионизации воздуха, космических лучей, условий пребывание в ней человека и т. д. разными странами был предпринят ряд экспедиций и попыток проникнуть в эту „заповедную“ часть воздушного океана.

Теоретические и практические работы по завоеванию стратосферы привлекли к себе пристальное внимание всех стран.

В СССР эта новая область воздушных исследований имеет громадное народнохозяйственное значение. Обладая огромным географическим протяжением, мы должны изыскивать более совершенные пути сообщений, в том числе и воздушных.

При наших просторах и необходимости быстрой связи между заводами, новыми источниками сырья, новыми социалистическими городами, выросшими в итоге победного осуществления первой пятилетки в центре и на окраинах необъятного Советского Союза, нам необходимо, на основе новейших достижений науки и техники, создать собственный скоростным стратосферный транспорт и освоить методы изучения стратосферы.

На основе прогрессирующих успехов социалистической техники мы сумели добиться рекордных взлетов советских стратостатов на высоту 19 и 22 км. Нам предстоит, не останавливаясь на уже достигнутых результатах, продолжать дело изучения и освоения стратосферы.

Конференция наметила эти пути. Рассмотрим их, объединяя многообразные вопросы, затронутые в докладах, в основные группы.

Методы изучения атмосферы могут быть разделены на следующие три группы:

I. Изучение стратосферы с земли (стратоземный метод);

II. Изучение стратосферы приборами, направляемыми без человека (метод стратоприборов);

III. Изучение стратосферы приборами отправляемыми с человеком (метод стратонавтов).

Стратоплан Фармана

В каждой из этих групп применяются разные способы. Рассмотрим эти методы в общих чертах.

1. Стратоземный метод. 1. Облака, изверженные вулканами. Основанием к применению этого метода послужило знаменитое извержение вулкана Кракатоа в 1883 г., когда извержение, в виде облака, поднялось на высоту 75 км. Наблюдения за высотой и скоростью передвижения таких облаков позволяют судить о направлении и скорости ветра в этих областях.

2. Светящиеся облака. Они наблюдаются перед восходом и после захода солнца, их высота колеблется от 50 до 90 км, и скорость передвижения от 57 до 308 м/с. Имеется целый ряд гипотез о составе атмосферы в области этих облаков.

3. Иризирующие облака. Они подобны светящимся облакам, но в отличие от последних, располагаются значительно ниже (25—30 км). Скорость передвижения их доходит до 75 м/с.

4. Полярные сияния. Наблюдения над полярными сияниями с разных пунктов земной поверхности и спектральный анализ этих сияний позволяют определить их высоту, длину и температуру слоев, где эти сияния проходят, а также состав воздуха в области сияния. Северные сияния наблюдались на высоте от 80 до 1000 км.

5. Сумерки. При заходе и восходе солнца на небе наблюдается ряд дуг разной яркости. Эти наблюдения установили, что высота дуг достигает до 250 км над землей. Изучая явления сумерек, можно определить температуру и плотность разных слоев атмосферы.

6. Зодиакальный свет наблюдается чаще всего в тропиках. Явление это состоит в том, что до восхода или после захода солнца над горизонтом поднимается световая пирамида красновато-желтого или беловатого оттенка. Причиной появления этого света считают отражение солнечных лучей от верхних слоев атмосферы (до высоты 1000 км) или же космические лучи.

7. Звуковые волны. Метод звуковых волн заключается в том, что наблюдают, где слышны звуки, идущие в разные места из точки их возникновения: эти звуки бывают слышны не под ряд по радиусам, а через известные зоны, где они не слышны — зоны молчания. Причину этого явления одни ищут в отражении звуковых волн от верхних слоев атмосферы с повышенной температурой, другие же объясняют это отражающей способностью верхних слоев с разной электропроводностью. Источниками звука служили взрывы при извержениях вулканов, звуки при стрельбе из орудий и искусственные взрывы. Ряд научных работ в этой области был произведен в 1933 г. в Советской Арктике: взрывы производились на земле Рудольфа, на острове Гуккера (земля Франца-Иосифа), на мысе Желания, в Русской гавани, на Маточкином Шаре и на Новой Земле. Установлена вероятность положительных температур до + 50 — 70°С в стратосфере Арктики в период полярной ночи на высоте 40-50 км. С этим вопросом тесно связана также проблема атмосферного озона.

8. Радиоволны. Исследование распространения в атмосфере радиоволн и отражения их от разных слоев атмосферы дает возможность определять высоту этих слоев и судить об их свойствах.

Проект ракетного стратоплана

9. Метеориты: врываясь с громадными скоростями (до 100 км в сек,.) в верхние слои атмосферы, сжигают и нагревают частицы воздуха; они оставляют за собой сначала светящиеся хвосты, а затем начинают загораться, образуя дымовые хвосты. Наблюдения за этими хвостами позволяют определить направление и скорость ветра на разных высотах.

10. Спектральный анализ света солнца, луны, звезд, ночного неба и, в частности, во время затмений Солнца и Луны, позволяет судить о свойствах атмосферы и о составе ее.

11. Изучение луча Солнца при помощи актинометрических методов и изучение его тепловых свойств ведет к той же цели.

12. Луч прожектора, направленный в атмосферу и изучаемый с разных пунктов, является как бы световым зондом для определения свойств стратосферы.

II. Метод стратоприборов. 1. Шары-пилоты. Этот метод заключается в том, что с земли в атмосферу запускают резиновые шары, наполненные водородом, а зрительные трубы наблюдают за их полетом. Наблюдения дают возможность определить высоту облаков и скорость и направление ветра на разных высотах. Однако этот метод применяется преимущественно для изучения упомянутых явлений в тропосфере, так как шар быстро исчезает из глаз и не достигает большой высоты.

2. Шары-зонды. Этот метод является самым простым и дешевым. Небольшие резиновые шары, наполненные водородом, несут с собой самозаписывающие инструменты, регистрирующие температуру, давление, влажность и пр. К сожалению, пущенный зонд далеко не всегда находят и записи таким образом пропадают. При помощи зондов удалось частично изучить стратосферу до высоты почти 37,5 км, где было обнаружено давление в 2 мм ртутного столба.

3. Радиозонды. Для возможности получать сведения о записях приборов, помещаемых в шарах-зондах во время их подъема с 1928 г. на них начали устанавливать радиопередатчики. Благодаря этому сразу повысился процент использования подъемов. Идея радиозонда была доложен проф. Молчановым на заседании о-ва „Аэроарктик“ в Ленинграде в 1928 г. Конструктивное оформление радиоаппаратуры было сделано профессором Фрейманом и демонстрировалось при подъеме радиозонда во дворе электротехнического института в Ленинграде во время съезда.

4. Искусственные дымовые облака. Получаются посредством разрыва снаряда при выстреле на большую высоту. При этом наблюдаются скорости и направления движения дыма. Однако этот способ мало эффективен, вследствие необходимости в наличия хорошей видимости и трудности достижения больших высот.

5. Снаряды. Сравнивают действительные результаты полета снарядов зенитной артиллерии с вычисленными на основании известных предположений в составе и свойствах стратосферы и на основании полученной разницы вводят соответствие поправки. Кроме того не исключена возможность помещения в снарядах специальных приборов для изучения стратосферы.

6. Ракеты. Уже теперь в разных странах строятся ракеты, которые должны унести в стратосферу самозаписывающие инструменты и, вернувшись обратно на парашюте, доставить сведения из стратосферы. Однако пока еще ни одна ракета в стратосферу не долетела, хотя попытки в этом направлении делались. В Московском научно-исследовательским институте летом 1933 года была испытана ракета на жидком топливе: ракета как доложил на конференции инж. Тихонравов поднялась на значительную высоту. Другой докладчик профессор Виткевич, сообщил об изобретенном им ракетном метеорографе.

7. Стратопланы-автоматы. Идея метода заключается в том, что в стратосферу должен быть пущен аэроплан с винтомоторным или реактивным двигателем, управляемым с земли. На аппарате помещаются регистрирующие приборы, по записям которых можно судить о свойствах стратосферы. Пока таких стратопланов еще не построено, но появление их возможно, в особенности, если данные приборов могут быть передаваемы на землю по радио еще в полете, до спуска.

III. Метод стратонавтов. Этот метод предполагает, что в аппарате, поднимающемся в стратосферу, находятся люди-стратонавты, управляющие приборами и ведущие наблюдения. Этот прием тесно связан с методами освоения стратосферы, т. е. с использованием стратосферы для целей транспорта. Поэтому мы здесь рассмотрим обе задачи, используя данные нашего доклада, сделанного на конференции 4 апреля 1934 г.

1. Стратостаты. Пока наиболее удобным и целесообразным является метод подъема самого наблюдателя в стратосферу в гондоле воздушного шара. Здесь в спокойной обстановке представляется возможность произвести ряд научных наблюдений, и неудивительно, что в истории воздухоплавания мы встречаем ряд проектов и ряд уже осуществленных подъемов воздушных шаров с человеком в стратосферу. Все подъемы и их проекты можно разделить на три главные группы.

а) Человек помещается в открытой гондоле, одет он в специальный костюм — скафандр. Если костюм не специальный, и человек должен подвергаться пониженному давлению, то высота подъема этим ограничивается в 10—11 км; иначе внутри человека появляется опасное сверхдавление.

б) В воздушных шарах с открытыми гондолам, в которых люди помещались без скафандр, имея лишь отепленные костюмы и кислородные маски, было совершено много подъемов: Биемэмэ в 1913 г. на высоту 10.081 м.; Персона и Зюринга в 1901 г. на высоту 10 800 м.; Моласа в 1928 г, на высоту 11 000 м.

Последние два полета окончились гибелью воздухоплавателей, которые были найдены мертвыми в гондолах благополучно спустившихся аэростатов.

в) Человек помещается в герметически закрытой гондоле и специальной одежды не требует. Таковы были подъемы Пиккара в 1931 году на высоту 15 781 м и в 1932 г. — на высоту 16 204 м, полет стратостата „СССР“ на высоту 19 км в 1933 г., полет стратостата Сэттля в 1933 г. на высоту 18,7 км и стратостата ОАХ-1 в 1934 г. на высоту 22 км. Последний полет окончился катастрофически. Трое стратонавтов: Федосеенко, Васенко и Усыкин погибли вследствие срыва гондолы, при ударе ее о землю.

г) Человек помещается в герметически закрытой гондоле, но может, в случае надобности, выходить в стратосфере через шлюз наружу, для чего имеет специальный костюм. Подобных устройств еще не осуществлено, но проект был предложен нами в 1933 году.

2. Стратодирижабли. Эта идея возникла в связи с успешными полетами стратостатов в 1931—33 гг. Авторы идеи стратодирижаблей предлагают построить дирижабль, который мог бы летать в стратосфере. Пока однако нет даже технически разработанных проектов аппаратов этого вида.

3. Стратогеликоптеры. Некоторыми изобретателями выдвигается идея возможности достижения стратосферы при помощи геликоптеров, т. е. аппаратов с ввинчивающимся в воздух винтом с вертикальной осью. Вращение такого винта они предполагают или при помощи авиамотора или при помощи реактивной силы газа, вырывающегося из концов лопастей, направленной по касательной к кругу вращения винта. Следует заметить, что пока не только не имеется таких геликоптеров, но даже не опубликовано проекта их.

4. Стратопарашюты. Имеется идея спуска стратонавта на парашюте с большой высоты, куда он поднимается на каком-нибудь другом аппарате. В этом случае человек должен быть одет в скафандру, а парашют, если иметь в виду научные цели, должен представлять целую, хотя и небольшую, лабораторию для исследования обстоятельств спуска. Прыжок стратонавта на таком парашюте, помимо ценных наблюдений, облегчит само воздушное судно и даст возможность увеличить ему высоту подъема.

5. Стратопланы. Для полета в стратосферу вполне пригоден и аэроплан. В настоящее время имеются как уже построенные для этой цели аппараты, поднимавшиеся в стратосферу, так и запроектированные. Все стратопланы можно разделать на следующие основные группы:

а) Стратопланы с винтомоторной группой. Здесь имеется ряд вариантов технического исполнения и особенностей, вызванных необходимостью сохранить мощность мотора, нуждающегося в достаточной подаче наружного воздуха. Последний подается к мотору или при помощи нагнетателя (импеллера), приводимого в действие механической передачей от самого мотора, или при помощи турбокомпрессора, работающего под действием отходящих от мотора газов. Кроме того постановка на самолет газовой или паровой турбины может дать некоторую выгоду по сравнению с бензиновым двигателем. Полет при помощи подобных винтомоторных групп даст высоту подъема порядка 20 километров.

Самолеты этого типа могут иметь открытую кабину, и тогда летчик должен быть одет в специальный костюм и иметь приборы для дыхания; в подобных самолетах были установлены рекорды высоты полета в 13,4 и 13,6 км и был совершен перелет через гору Эверест.

Но в самолете может быть устроена и герметически закрытая гондола, где летчик мог бы работать с большим удобством и безопасностью. Подобные самолеты были построены во Франции Герте и Фарманом, в Германии — Юнкерсом, а также строятся у нас в Союзе.

б) Стратопланы реактивные. Ряд изобретателей предложил принять для полета стратоплана двигатель, работа которого не зависела бы от атмосферного воздуха. Таким двигателем могла бы служить ракета, при чем для нее наиболее целесообразным было бы жидкое топливо: спирт, бензин, нефть и жидкий кислород. Ряд полетов на подобных ракетопланах был уже совершен, правда, пока лишь с пороховыми ракетами и на небольшой высоте. Отметим полеты Штамера, Оппеля, Эспенлауба и Каттанео. Имеется ряд проектов и заключений о возможности подобных полетов и в стратосфере. Напомним исследования Крокко, Цандера, Зенгера, Вальера и других.

в) Стратопланы полуреактивные. В них предполагается установка как винтомоторной группы для полета в низших слоях атмосферы, так и реактивного двигателя для полета в верхних слоях. Имеются пока лишь проекты подобных аппаратов: Вальера, Годдара и др.

г) Ракеты. Подъем человека в стратосферу при помощи ракеты вполне возможен. Техника постройки ракет, в особенности за последние 3—4 года, в разных странах сделала большие успехи. Произведены сотни лабораторных опытов к десятки успешных подъемов. Повидимому уже теперь ракета может подняться до высоты в 10 км. Расчеты же позволяют надеяться на высоту подъема гораздо большую. Например, один из докладчиков на конференции указывал на возможную высоту подъема даже в недалеком будущем в 135 км!..

Существует громадное разнообразие ракет, отличающихся по разным признакам: на твердом и жидком топливах, тянущие и толкающие, одно, двух, трех и многомоторные, почтовые, градобойные, спасательные, боевые и т. п.

Ракете предстоит большое будущее и она сможет проникнуть не только в недостижимые для иных аппаратов слой стратосферы, но и вылететь за пределы ее — в космические пространства,

Проф. Н. Рынин