Автоматические шары-зонды могут обладать очень большим сроком жизни. При диаметре до двух метров гелиевые шары достигают обычно высот порядка шести километров и могут оставаться там до года, а при диаметре шесть и более метров, когда шар забирается выше двадцати пяти километров, он может плавать над Землей несколько лет.
Уже давно Земля обзавелась свитой миниатюрных прозрачных спутников, плавающих по воле воздушных стихий. Однажды гелиевый шар диаметром три метра блуждал на высоте примерно шестнадцать километров, и все время его приборы посылали на Землю ученым информацию. А другой шар за десять дней облетел вокруг Земли и опустился дома, в Новой Зеландии, откуда был запущен.
Наряду с высотными шарами разработаны и шары-пилоты для получения сведений о ветрах в приземном пространстве на высоте от нескольких десятков метров до одного-двух километров. Это уже не шары — они имеют четырехгранную форму и получили название тетронов. Такая форма помогает легко следовать за всеми изменениями ветра. Опасности для самолетов низколетающие тетроны не представляют — их размер не больше одного кубического метра, а вес оболочки не превосходит тридцать — сорок граммов. Никаких приборов на них нет.
Радиопередатчики шаров-зондов, посылающие на Землю целое море информации, естественно, слабенькие, они весят меньше ста граммов, а забираться шары могут в такие дебри, где никаких наземных наблюдательных станций нет. Как решить сложную задачу приема информации?
На помощь приходит космонавтика, и это одна из ее важных служб. С орбиты искусственного спутника можно принимать радиосигналы от многих зондов. Если оборудовать спутник специальной аппаратурой, то она будет запоминать всю получаемую информацию, а затем передавать ее на Землю, когда спутник будет проходить над нужным пунктом. Подобное сотрудничество, напоминающее симбиоз в живой природе, настолько эффективно, что используется все шире. Вероятно, оно будет лежать в основе автоматической всепланетной метеослужбы будущего. По проекту, разработанному Всемирной метеорологической организацией, такая служба потребует постоянного дежурства в небе десяти тысяч шаров-зондов на шести разных высотах до тридцати двух километров.
В ряде стран уже проведены эксперименты по совместному использованию спутников Земли и шаров-зондов. Во Франции в 1971 году была создана экспериментальная система с использованием спутника «Эол» с орбитой на высоте семьсот-девятьсот километров. Эол — мифологический бог ветров, спутнику не зря дали это имя. Главная цель эксперимента связана именно с изучением ветров в атмосфере. Планировался запуск примерно пятисот шаров-зондов, но произошло непредвиденное. На спутник с Земли была подана ошибочная радиокоманда, исполняя которую он послал шарам-зондам сигнал: «Взрывайся!» Каждый зонд снабжен устройством подрыва, размещенным в приборном контейнере, оно служит для уничтожения уже ненужных зондов, поскольку они могут, дрейфуя длительное время, представлять опасность для самолетов. Так была ликвидирована половина из запущенных к тому времени зондов.
Шары-зонды нужны не только службе погоды. Например, и Будапеште они запускаются регулярно четырежды в сутки, чтобы следить за уровнем загрязненности воздуха над городом.
Особенно важной оказалась роль шаров-зондов в исследовании стратосферы — верхних слоев атмосферы. Как ни далеки они от нас, роль их в формировании погоды и в других важных для жизни на Земле явлений велика.
Как можно изучать эти слои? Самолеты на высотах тридцати — сорока километров еще не летают, космические ракеты их стремительно пересекают, геофизические исследовательские ракеты бывают на нужных высотах тоже короткие мгновения. И только высотным шарам-зондам под силу длительное пребывание для исследований.
Одним из наиболее важных полученных ими научных результатов стало, в частности, открытие в стратосфере, правда, на меньших высотах, так называемых струйных течений — гигантских воздушных «рек» шириной в сотни километров и высотой в несколько километров. Скорость течения этих «рек» иногда превышает сотню километров в час — постоянно дующий ураган. Ясно, какое значение имело это открытие для высотной авиации.
Немало других важных научных сведений о стратосфере получено учеными с помощью шаров-зондов. Вот один из последних примеров: в 1971 году австралийские ученые запустили шары-зонды, доставившие из стратосферы пробы воздуха — оказалось, что осенью этого года сильно, до пятисот раз, возросло содержание пыли в стратосфере. Что было тому причиной? Одна из многих загадок стратосферы.
Важность изучения запыленности и вообще загрязнения стратосферы нужно особенно подчеркнуть. Ученые уделяют этому в последнее время большое внимание. Пыль и другие частицы, так называемый аэрозоль, поглощают солнечные лучи, снижая температуру воздуха у земли. Если пыли станет больше некоторого предела, то на Земле может начаться новое великое оледенение. По одной из гипотез, неоднократно повторявшиеся в прошлом ледниковые периоды, когда ледники наступали, продвигаясь далеко к югу, вызывались именно тем, что запыленность атмосферы возрастала в результате столкновения Земли с кометой и ее разрушения.
Ученые многих стран объединяют свои усилия, чтобы следить за состоянием атмосферы, и большую помощь в этом оказывают воздушные шары.
Большой интерес представляет и полет человека в стратосферу на воздушном шаре, который обычно называют в этом случае стратостатом. Такие полеты совершались у нас в стране и за рубежом. Впервые его совершил в 1931 году известный ученый Огюст Пикар — он достиг высоты около шестнадцати километров.
В 1933 году советский стратостат «СССР-1» с тремя стратонавтами на борту достиг высоты девятнадцать километров.
Сенсационное сообщение облетело мировую прессу 31 января 1934 года — русские совершили небывалый полет на стратостате «Осовиахим-1» — достигли высоты двадцать два километра. Героический экипаж погиб из-за сильного обледенения стратостата и обрыва гондолы. Имена пилота П. Федосеенко, конструктора А. Васенко и ученого И. Усыскина навсегда вписаны золотыми буквами б историю штурма стратосферы и космоса.
Полеты стратостатов проложили человеку путь в космос. На высотах, куда залетали стратостаты, воздуха уже почти нет, там — преддверье космоса. Человека приходится помещать в герметичную гондолу, очень напоминающую кабину космического корабля со всеми его системами. Иногда это — стальной шар, как у стратостата «Осоавиахим», иногда — цилиндр со сферическими днищами — такая гондола была у американского стратостата, на котором пилот Д. Симонс совершил в 1957 году тридцатидвухчасовой рекордный полет на высоту тридцать один километр.
Но всегда гондола до отказа забита аппаратурой, человеку в ней тесно. Так было, в частности, и с гондолой молодого французского ученого О. Дольфюса, поднявшегося в 1959 году в стратосферу на необычном аэростате — очень похожей на связку репчатого лука гирлянде соединенных тросом ста пяти обычных водородных шаров-зондов диаметром по два метра. Длина этой связки, насмерть перепугавшей летчиков самолетов, достигала почти полукилометра!
Слишком опасными и трудными оказались полеты стратонавтов. Не удивительно, что их перестали совершать, когда стало возможно вести исследования с помощью автоматических стратостатов. Они забираются на высоты до сорока и более километров — таковы плоды союза химии с воздушной подушкой. Чтобы унести на эту огромную высоту многочисленную научную аппаратуру, размеры шара должны быть очень большими.
Вот как выглядел высотный аэростат, запущенный в США в сентябре 1968 года и достигший почти пятидесяти километров.
Высота аэростата вместе с приборным контейнером — 180 метров. Перед стартом аэростат был заполнен гелием далеко не полностью — с высотой он будет расширяться. При старте объем шара составлял 935 кубических метров, а на рекордной высоте он возрос почти в девятьсот раз.
Сто профессий воздушного шара
Исследование верхних слоев атмосферы стало не единственным полезным делом автоматических стратостатов.
На одном из них контейнер с приборами был заменен фотоконтейнером. С высоты тридцати километров автоматически производились снимки земной поверхности — они были доставлены на парашюте на Землю и оказались отличного качества.
Если запустить со стратостата небольшую исследовательскую ракету, то она сможет достичь гораздо больших высот, например вместо двадцати пяти при пуске с Земли — ста четырех километров.
Велико значение стратостатов в штурме космоса. Мало того, что они были первыми в преддверии космического пространства. С помощью стратостатов подвергались испытаниям многие системы и части будущих космических аппаратов. Сбрасывание со стратостатов моделей космических спускаемых аппаратов оказалось важным этапом полетов к Марсу и Венере.
