Ten Years of Space Research in the USSR

8/7/2019 Ten Years of Space Research in the USSR

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Inn

4TEN YEARSOF SPACE RESEARCHI N THE USSR

I

LL

I- M . K . T i k h o n r a v o v , B . V . R a u s h e n b a k h , G . A . S k u r i d i nI- a n d O . L . Va y s b e r g<v,<z

T r a n s l a t i o n o f : " D e s y a t ' l e t i s s l e d o v a n i y a k o s m o s a v S S S R " ;K o s m i c h e s k i y e I s s l e d o v a n i y a , Vo l . 5 , N o . 5 ,

p p . 6 4 3 - 6 7 9 , 1 9 6 7

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Microfiche (MF)

ff 653 July 65

1 .I

I

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N AT I O N A L A E R O N A U T I C S A NDS P A CE A D M I N I N S T R A T I O NWA S H I N G T O N , D . C. 2 0 5 4 6 F E B R U A R Y 1 9 6 8



N A S A T T F - 1 1 , 5 0 0

TEN YEARSOF SPACE RESEARCH I N THE USSR

M . K . T i k h o n r a v o v , B . V . Ta u s h e n b a k h , G . A . S k u r i d i n a n dO.L. Va y s b e r g

A B S T R A C T : The f i r s t p a r t of t h e p ap e r c o n t a i n sa c h r o n o Z o g i c a Z a c c o u n t of t he deveZoprnen t ofS o v i e t a s t r o n a u t i c s f rom t h e Z a u n c h i n g of t h ef i r s t s a t e Z Z i t e i n 1 9 5 7 u n t i Z t h e p r e s e n t . Thep u r p o s e s of t h e s a t e Z Z i t e s a nd t h e i r c r ew s andp e r f or m a n ca a r e d i s c u s s e d . T he s e c o nd p a r t oft h e p a p er c o v e r s v a r i o u s n a t u r a l phen omena o c-c u r i n g a t h i g h a Z t i t u d e s a nd i n s p a c e , a n d d e -s c r i b e s hou S o v i e t s p a c e c r a f t ha ve p r o v i d e d ad -d i t i o n a 2 know Zedge ab ou t t h e s e phenomena . Thet e x t c o n t a i n s p ho t og ra ph s of r e p r e s e n t a t i v e s a t -e l Z i t e s f r o m e a c h s e r i e s .

T h e t e n y e a r s w h i c h h a v e p a s s e d s i n c e t h e d a y w h e n t h e f i r s t /64a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e was l a u n c h e d i n t o s p a c e h a v e b e e n m a rk e db y a r a p i d d e v e l o p m e n t o f s p a c e c r a f t t e c h n o l o g y a n d a s t r o p h y s i c s .A new e r a i n hu ma n h i s t o r y b e g a n on O c t o b e r 4 , 1957 - t h e e r a o fs p a c e f l i g h t .

T h e f i r s t i d e a s r e g a r d i n g human e x p l o r a t i o n o f s p a c e a p p e a r e di n R u s s i a a t t h e t u r n o f t h e c e n t u r y i n t h e w o r k s o f t h e g r e a t K .E . T s i o l k o v s k i y . H i s w o r k s , w h ic h h a v e b e co me g e n e r a l l y know n e v e r y -

w h e r e t o d a y , a s w e l l a s t h e w o r k o f h i s s u c c e s s o r s , w e r e n a t u r a l l yo f a p u r e l y t h e o r e t i c a l n a t u r e . I t w a s o n l y i n t h e 1 9 2 0 ' s a n d 3 0 ' st h a t a r t i c l e s d e a l i n g w i t h r o c k e t t e c h n o l o g y w e n t b e y o n d t h e f i e l do f t h e o r e t i c i a n s a n d p o p u l a r s c i e n c e w r i t e r s a n d b e ca m e t h e s u b j e c to f c o n c e n t r a t e d a c t i v i t y o f s c i e n t i s t s a n d e n g i n e e r s a f f i l i a t e dw i t h s c i e n t i f i c i n s t i t u t i o n s a n d e n g i n e e r i n g o r g a n i z a t i o n s . T h es u c c e s s e s o f t h e p r e - w a r y e a r s w e r e e x p a n d e d a n d d e v e l o p e d d u r i n gt h e 1 9 4 0 ' s a n d 1 9 5 0 ' s . T h e l e a d i n g s c i e n t i s t i n t h e f i e l d o f s p a c et e c h n o l o g y a n d o n e o f i t s o r g a n i z e r s w a s A c a d e m i c i a n S . P . K o r o l e v ,who b e g a n h i s i n v e s t i g a t i o n s m o r e t h a n 3 5 y e a r s a g o . A l a r g e g r o u po f s c i e n t i s t s a n d e n g i n e e r s w o r k e d t o g e t h e r w i t h S . P . K o r o l e v , w i t h -o u t w h o s e v a l u a b l e c o n t r i b u t i o n t h e s u c c e s s o f t h e e n t i r e v e n t u r e

w o u l d h a v e b e e n i m p o s s i b l e .

We m u s t n o t f o r g e t t h a t i n o r d e r fo r t h e e x p l o r a t i o n o f s p a c et o b e g i n , i t was n e c e s s a r y t o s o l v e a g r e a t m any s c i e n t i f i c p r o b l e m s .

I t w a s n e c e s s a r y t o d e v e l o p c o m p l e t e d e s i g n s fo r t h e c o m p o n e n t so f l a r g e - s c a l e c a r r i e r r o c k e t s , c a p a b l e o f l i f t i n g en o r m o u s p a y l o a d s ,e n s u r i n g a l l t h e r e q u i r e d m a r g i n s of s a f e t y ; t o i n c o r p o r a t e i n t h e i rd e s i g n t h e r e q u i r e d a e r o d y n a m i c f e a t u r e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h

N u m b e r s i n t h e m a r g i n i n d i c a t e o r i g i n a l p a g i n a t i o n i n t h e t e x t .

1



w o u l d t a k e a c c o u n t o f p o s s i b l e e l a s t i c v i b r a t i o n s o f t h e b o d y o ft h e r o c k e t a n d t h e o s c i l l a t i o n o f t h e l i q u i d v o l u m e s i n t h e f u e lc h a m b e r s ; i t was n e c e s s a r y t o d e t e r m i n e t h e m o s t a d v a n t a g e o u s c o n d i -t i o n s f o r s e p a r a t i n g t h e r o c k e t i n t o s t a g e s a n d s t u d y i n g t h e o p t i m u mf l i g h t p r o j e c t o r y .

I t w a s n e c e s s a r y t o d e v e l o p p o w e r f u l l i q u i d f u e l r o c k e t m o t o r sw i t h a h i g h s p e c i f i c t h r u s t , e n s u r e r e l i a b l e c o o l i n g o f t h e c o m b u s -t i o n c h a m b e r a n d j e t , a n d g u a r a n t e e r e l i a b i l i t y o f o p e r a t i o n o f t h em o t o r s , s o l v i n g t h e p r o b l e m o f d o i n g aw a y w i t h d a n g e r o u s h i g h - f r e -q u e n c y v i b r a t i o n s i n t h e m o t o r w h i c h s o m e t i m e s o c c u r d u e t o i r r e g u -l a r i t y i n t h e b u r n i n g p r o c e s s , e t c .

I t w a s n e c e s s a r y t o d e v e l o p a s y s t e m o f a u t o m a t i c c o n t r o l f o rt h e f l i g h t o f t h e r o c k e t , w h i c h w o u l d f o l l o w a g i v e n f l i g h t t r a j e c t o r yw i t h a h i g h d e g r e e o f a c c u r a c y , a n d w o u l d c o n t r o l n o t o n l y t h e p o s i -t i o n o f t h e r o c k e t i n s p a c e b u t t h e o p e r a t i o n o f t h e m o t o r s a s w e l l .

T h e p r o b l e m o f b u i l d i n g s u c h a s y s t e m w a s c o m p l i c a t e d by t h e f a c tt h a t w o r k i n g i t o u t r e q u i r e d c o n s i d e r a t i o n o f t h e e l a s t i c v i b r a t i o n so f t h e b o d y o f t h e r o c k e t a n d t h e o s c i l l a t i o n o f t h e f u e l i n t h ec h a m b e r s .

I t was n e c e s s a r y t o b u i l d a l a u n c h - / 6i n g c o m p l ex o n t h e g r o u n d , w i t h o u t w h i c hi t w o u ld h a v e b e e n i m p o s s i b l e t o l a u n c hs p a c e c r a f t .

I f w e a r e t a l k i n g a b o u t t h e d e s i g no f t h e s p a c e v e h i c l e s t h e m s e l v e s ( a r t i -f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s a n d u n m an n e di n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n s ) , t h e i r d e s i g nr e q u i r e d t h e s o l u t i o n o f n o l e s s c o m p l i -c a t e d s c i e n t i f i c a n d t e c h n i c a l p r o b l e m s :

1 . T he d e s i g n o f m e c h a n i s m s a b l et o o p e r a t e u n d e r c o n d i t i o n s o f w e i g h t -l e s s n e s s a n d t h e h i g h v a c u u m o f i n t e r -p l a n e t a r y s p a c e w h i l e m a i n t a n i n i n gt h e r e q u i r e d t e m p e r a t u r e ; t h e s o l u t i o no f p r o b l e m s r e g a r d i n g e n e r g y s o u r c e so n b o a r d , t h e d e v e l o p m e n t o f s y s t e m so f a u t o m a t i c c o n t r o l o n b o a r d , e t c .

2 . T h e d e s i g n o f c o n t r o l s y s t e m sK . E . T s i o l k o v s k i y f o r s p a c e c r a f t , a b l e t o o r i e n t t h e m

a s d e s i r e d a n d t o p l a c e t h e m i n a g i v e np o s i t i o n , e v e n c h a n g i n g t h e f l i g h t t r a -

j e c t o r y i f n e c e s s a r y . U n l i k e t h e c o n t r o l s y s t e m s o f t h e c a r r i e rr o c k e t s , t h e o r i e n t i n g s y s t e m s f r e q u e n t l y h a d t o o p e r a t e c o n t i n u a l l yf o r many m o n t h s .

3 . T he d e s i g n o f a g r o u n d r a d i o c o m p l e x for m e a s u r e m e n t s o f

2



t h e t r a j e c t o r i e s , c o m m u n i c a t i o n s , a n d c o n t r o l o f t h e f l i g h t o f t h es p a c e c r a f t .

4 . T h e d e s i g n o f t h e r e q u i r e d p r o t e c t i o n f o r d e v i c e s b e i n gr e t u r n e d t o E a r t h , a g a i n s t t h e h i g h t e m p e r a t u r e s w h i c h a r e d e v e l o p e du p o n t h e i r r e e n t r y i n t o t h e a t m o s p h e r e a t c o s m i c s p e e d s .

5 . A n um b e r o f m e d i c a l a n d b i o l o g i c a l p r o b l e m s m u s t b e s o l v e da s f a r a s m a n n e d s p a c e c r a f t a r e c o n c e r n e d i n o r d e r t o m a k e i t p o s -s i b l e f o r c o s m o n a u t s t o m a i n t a i n t h e i r e f f i c i e n c y a t t h e r e q u i r e dl e v e l , b o t h o n b o a r d t h e s p a c e c r a f t a n d wh e n t h e y l e a v e i t t o w a l ki n s p a c e .

T h e c o r r e c t a n s w e r s t o a l l t h e p r o b l e m s t h a t a r i s e c a n o n l yb e s o l v e d b y s k i l l e d g r o u p s o f s c i e n t i s t s a n d d e s i g n e r s w o r k i n gw i t h t h e o r e t i c a l , e x p e r i m e n t a l a n d e n g i n e e r i n g p r o b l e m s o f t h e m o s td i v e r s e n a t u r e . I t i s d i f f i c u l t t o o v e r e s t i m a t e t h e r o l e w h i c h S o v i e ts c i e n t i f i c i n s t i t u t e s a n d e n g i n e e r i n g b u r e a u s p l a y e d ; t h e a c t i v ep a r t i c i p a t i o n o f t h e m o s t s k i l l e d s c i e n t i s t s i n o u r c o u n t r y w a s n e c e s -s a r y . M a n y s i g n i f i c a n t a s p e c t s o f t h i s w or k w e r e c o o r d i n a t e d b y t h eA ca d e m y o f S c i e n c e s o f t h e U S S R .

D u r i n g t h e l a s t t e n y e a r s , /

e x t r e m e l y i n t e r e s t i n g s c i e n t i f i ci n v e s t i g a t i o n s h a v e b e e n c a r r i e do u t i n s p a c e b y t h e U n i t e d S t a t e s ,F r a n c e , E n g l a n d , C a n a d a , I t a l ya n d o t h e r c o u n t r i e s . A r t i f i c i a lE a r t h s a t e l l i t e s h a v e b e e n b u i l tf o r c o m m u n i c a t i o n s a n d u n i n t e r r u p -t e d m e t e o r o l o g i c a l o b s e r v a t i o n .T h e U n i t e d S t a t e s , w i t h t h e a i do f m a n n e d v e h i c l e s , c a r r i e d o u ts u c h i m p o r t a n t e x p e r i m e n t s i ns p a c e t e c h n o l o g y a s ( f o r e x a m p l e )r e n d e z v o u s a n d d o c k i n g i n o r b i t .I n a d d i t i o n , t h e s p a c e c r a f t l a u n c h e db y t h e U n i t e d S t a t e s m a d e f l i g h t st o Mars a n d Ve nu s a n d p r o v i d e di m p o r t a n t d a t a o n t h e i n v e s t i g a t i o no f - t h e Moon.

-

I '

T h e p r e s e n t p a p e r i s d e v o t e d

d e v e l o p m e n t o f s p a c e c r a f t t e c h n o -S . P . K o r o l e v t o a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e

l o g y i n t h e USSR a n d a l l o f t h e s c i e n t i f i c i n v e s t i g a t i o n s o f s p a c ew h i c h w e r e c a r r i e d o u t w i t h t h e a i d o f a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e sa n d s p a c e c r a f t .

T he a c h i e v e m e n t s o f s p a c e c r a f t t e c h n o l o g y i n t h e USSR h a v e b e e ne m p l o y e d f o r s o l v i n g t h e m o s t p r e s s i n g p r o b l e m s o f c o n t e m p o r a r y s c i -e n c e . I n t h i s r e s p e c t , b r o a d s c i e n t i f i c a n d e n g i n e e r i n g u n d e r t a k i n g s

3





e f f e c t s o f w e i g h t l e s s n e s s o n a l i v i n g o r g a n i s m . T h e s e c o n d s a t e l l i t ed i d n o t s e p a r a t e f r o m t h e l a s t s t a g e o f t h e c a r r i e r r o c k e t .

T h i r d A r t i f i c i a l E a r t h S a t e l l i t e .

On May 1 5 , 1 9 5 8 t h e t h i r d a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e w a s l a u n c h e di n t o o r b i t i n t h e S o v i e t U n i o n . I t c a r r i e d a n u m b e r o f d i f f e r e n td e v i c e s w i t h w h i c h i t w a s p o s s i b l e t o c a r r y o u t s t u d i e s o f t h e u p p e rl a y e r s o f t h e a t m o s p h e r e a n d t h e s p a c e a r o u n d t h e E a r t h . I t s h o u l db e m e n t i o n e d t h a t a n e x p e r i m e n t a l s o l a r b a t t e r y w a s u s e d o n b o a r d

t h e t h i r d s a t e l l i t e t o p o w e r t h e " M a y a k " r a d i o t r a n s m i t t e r . T h e / 6 4 9w e i g h t o f t h e t h i r d s a t e l l i t e wa s 1 3 2 7 k g ; i t m ad e m o r e t h a n 1 0 , 0 0 0r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t h a n d l a s t e d u n t i l A p r i l 6 , 1 9 6 0 .

On Ma r c h 1 6 , 1 9 6 2 r e g u l a r l a u n c h i n g o f a r t i f i c i a l E A r t h s a t e l l i t e si n t h e " C o s m o s " s e r i e s b e g a n i n t h e S o v i e t U n i o n , f o r f u r t h e r i n v e s t i g a -t i o n s o f t h e c o s m i c s p a c e a r o u n d t h e E a r t h i n c o n j u n c t i o n w i t h t h ep r o g r a m o f t h e A ca d e m y o f S c i e n c e s o f t h e U S S R p u b l i s h , e d on M a rc h1 6 , 1 9 6 2 . T h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s i n t h e " C o s m o s " s e r i e sw e r e e q u i p p e d w i t h d i v e r s e s c i e n t i f i c a p p a r a t u s . T h e i r d e s i g n m a d ei t p o s s i b l e f o r t h e m t o c a r r y o u t p r o l o n g e d s t u d i e s o f s o l a r a c t i v i t ya n d t h e c o n d i t i o n o f t h e u p p e r a t m o s p h e r e a n d i o n o s p h e r e ; t o i n v e s t i g a t et h e r a d i a t i o n c o n d i t i o n s i n t h e v i c i n i t y o f t h e E a r t h ; t o r e c o r dm e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o n f r o m a l l o v e r t h e g l o b e ; t o m e a s u r e t h em a g n e t i c f i e l d i n s p a c e ; t o c a r r y o u t t e s t s o f a n u m b e r o f new s y s t e m so f d e v i c e s o n b o a r d a n d r e t u r n them t o C a r t h ; t o c a r r y o u t m e d i c a la n d b i o l o g i c a l i n v e s t i g a t i o n s ; a n d t o c a r r y o u t s t u d i e s r e l a t e d t ot h e f l i g h t o f s p a c e s c r a f t , s u c h a s a s t u d y o f t h e e f f e c t s o f m e t e o r -i t i c s u b s t a n c e s , e s t i m a t i o n of r a d i a t i o n d a n g e r , e t c .

5



" C o s m o s " S e r i e s A r t i f i c i a l E a r t h S a t e l l i t ef o r S t u d y i n g L o w E n e r g y P a r t i c l e s .

T h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f t h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e si n t h e " C o s m o s " s e r i e s i s a v e r y i m p o r t a n t s t e p i n t h e s t u d y o f t h ep h y s i c s o f s p a c e , a s a r e s u l t o f w h i c h S o v i e t s c i e n t i s t s o b t a i n e da n u m b e r o f e x c i t i n g r e s u l t s .

O n N o v e m b e r 1 , 1 9 6 3 a n d A p r i l 1 6 , 1 9 6 4 , t h e s p a c e c r a f t " P o l e t -1" a n d " P o l e t - 2 " w e r e p l a c e d i n o r b i t . T h e y c a r r i e d s p e c i a l d e v i c e sa n d m o t o r s y s t e m s f o r c a r r y i n g o u t m a n e u v e r s i n s p a c e .

T h e f u r t h e r d e v e l o p m e n t o f s p a c e e x p l o r a t i o n p l a c e d b e f o r e t h ed e s i g n e r s t h e p r o b l e m s o f d e s i g n i n g a n u m b e r o f s p e c i a l d e v i c e s f o rm o r e d e t a i l e d i n v e s t i g a t i o n o f t h e p h y s i c a l p r o c e s s e s t a k i n g p l a c ei n s p a c e a n d o b t a i n i n g s i m u l t a n e o u s m e a s u r e m e n t s a t d i f f e r e n t p o i n t si n s p a c e . T h e s o l u t i o n o f t h i s p r o b l e m c a l l e d f o r t h e b u i l d i n g o fa c o m p l e t e l y new s a t e l l i t e d e s i g n , l a u n c h e d s i m u l t a n e o u s l y b y m e a n so f o n e c a r r i e r r o c k e t i n t o d i f f e r e n t o r b i t s . S a t e l l i t e s o f t h i st y p e w e r e i n c l u d e d i n t h e s p a c e s y s t e m c a l l e d " E l e c t r o n " . T h i s s y s t e mc o n s i s t e d o f t w o s a t e l l i t e s l a u n c h e d i n t o d i f f e r e n t o r b i t s , o n e w i t h / 6 5 0a n a p o g e e o f a b o u t 7 0 0 0 km a n d t h e o t h e r w i t h a n a p o g e e o f a b o u t6 8 , 0 0 0 km .

T h e f i r s t l a u n c h i n g o f t h e " E l e c t r o n " s p a c e s y s t e m t o o k p l a c e

6



.

o n J a n u a r y 3 0 , 1 9 6 4 a n d t h e s e c o n d t o o k p l a c e o n J u l y 11 o f t h e s a m ey e a r . T h e s e p a r a t i o n o f t h e s p a c e c r a f t " E l e c t r o n - 1 " a n d " E l e c t r o n -3 " t o o k p l a c e d u r i n g t h e a c t i v e p o r t i o n o f t h e f l i g h t . T h e l a s ts t a g e s o f t h e c a r r i e r r o c k e t c a r r i e d t h e s t a t i o n s " E l e c t r o n - 2 " a n d

" C o s m o s " S e r i e s A r t i f i c i a l E a r t h S a t e l l i t ef o r S t u d y i n g t h e I o n o s p h e r e .

" E l e c t r o n - 4 " i n t o o t h e r , m o r e e l o n g a t e d o r b i t s . T h i s m a d e i t p o s s i b l et o c a r r y o u t a w i d e r a n g e o f m e a s u r e m e n t s r e q u i r e d f o r i n v e s t i g a -t i o n s i n t h e s p a c e a r o u n d t h e E a r t h a s w e l l a s f o r g e t t i n g a n i d e ao f t h e n a t u r e o f t h e r a d i a t i o n f i e l d o f t h e E a r t h a n d t h e d y n a m i c so f t h e p h y s i c a l p r o c e s s e s r e l a t e d t o i t s f o r m a t i o n .

T h e " E l e c t r o n " s a t e l l i t e s a l s o c a r r i e d o u t m e a s u r e m e n t s o f t h em a g n e t i c f i e l d o f t h e E a r t h , r a d i a t i o n , s o l a r x - r a d i a t i o n , a n d t h e

7



" Co sm os " S e r i e s A r t i f i c i a l E a r t h* '

C o s m o s f S e r i e s A r t i f i c i a lS a t e l l i t e f o r M e a s u r i n g t h e Mag- E a r t h S a e l l i t e w i t h a M o l e c -n e t i c F i e l d o f t h e E a r t h . u l a r G e n e r a t o r o n B o a r d .

i o n i c c o m p o s i t i o n o f t h e a t m o s p h e r e .

T h e s t u d y o f t h e c o s m i c r a y s i s o f p a r t i c u l a r i n t e r e s t f r o md i f f e r e n t p o i n t s o f v i e w , e s p e c i a l l y f o r i n v e s t i g a t i o n o f t h o s e p r o p -e r t i e s o f e l e m e n t a r y p a r t i c l e s w h i c h c a n b e u n d e r s t o o d o n l y w h e ns u f f i c i e n t l y h i g h e n e r g i e s a r e r e a c h e d .

A s t u d y o f t h e n a t u r e o f t h e m o s t e l e m e n t a r y p a r t i c l e s o f c o s - /65m i c r a y s w i t h h i g h a n d u l t r a - h i g h e n e r g i e s ( t h e i r c o m p o s i t i o n a n de n e r g y s p e c t r u m , t h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f v e r y h e a v y n u c l e i , t h ee l e c t r o n c o m p o n e n t s a n d y x q u a n t a of h i g h - e n e r g y e l e m e n t a r y c o s m i cr a y s ) h e l p s u s t o g e t a n i d e a o f t h e m ec h a n i s m o f t h e i r c r e a t i o n

a n d t h e p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t h e i r i n t e r a c t i o n w i t h g a l a c t i c a n di n t e r p l a n e t a r y m e d i a ; i n o t h e r w o r d s , t o a d d c o s m i c r a y s t o t h e a r s e n a lo f a c t i v e m e t h o d s o f c o n t e m p o r a r y a s t r o p h y s i c s .

A k n o w l e d g e o f t h e c o m p o s i t i o n a n d e n e r g y s p e c t r u m o f e l e m e n -t a r y p a r t i c l e s w i t h b o t h h i g h a n d u l t r a - h i g h e n e r g i e s i s a l s o r e q u i r e df o r s o l v i n g a n u m b e r o f p r o b l e m s r e l a t e d t o t h e i n v e s t i g a t i o n o ft h e m ec h a n is m o f t h e f o r m a t i o n o f s e c o n d a r y h i g h - e n e r g y p a r t i c l e sw h i c h o c c u r i n t h e a t m o s p h e r e a s a r e s u l t o f t h e i n t e r a c t i o n o f e l e -

8



_ _

.*

~ .

O p t i c a l S a t e l l i t e i n t h e " C o s m o s" S e r i e s .

I

" E l e c t r o n - 1 ' ' S p a c e S t a t i o n . " E l e c t r o n - 2 " S p a c e S t a t i o n .

m e n t a r y p a r t i c l e s w i t h t h e n u c l e i o f a t o m s o f a i r . I n r e c e n t y e a r s ,a t e n d e n c y h a s d e v e l o p e d t o r e c o r d t h e q u a n t i t a t i v e c h a r a c t e r i s t i c so f t h i s i n t e r a c t i o n a n d t o d e v e l o p m e t h o d s w h i c h e n s u r e a s u f f i c i e n t l yu n a m b i g u o u s i n t e r p r e t a t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l d a t a . I n t h e S o v i e tU n i o n , t h i s d i r e c t i o n o f r e s e a r c h b e c a m e m o r e d e v e l o p e d a f t e r anew m e th o d o f m e a s u r i n g t h e e n e r g y o f i n d i v i d u a l p a r t i c l e s w a s d i s -c o v e r e d ( t h e m e t h o d o f t h e i o n i z a t i o n c a l o r i m e t e r ) a n d w a y s w e r ef o u n d t o c o m b i n e t h e i o n i z a t i o n c a l o r i m e t e r w i t h d i f f e r e n t m ea n sf o r o b s e r v i n g t h e i m a g e o f t h e i n t e r a c t i o n o f e l e m e n t a r y p a r t i c l e s

9



w i t h a t o m i c n u c l e i ( t h e W i l s o n c h a m b e r , n u c l e a r e m u l s i o n s , s p a r kc h a m b e r s ) . T h e t r a c k s l e f t b y p a r t i c l e s o f h i g h e n e r g y c o s m i c r a y sa r e v e r y s m a l l , w h i l e t h e i r i n t e n s i t y d e c r e a s e s r a p i d l y w i t h i n c r e a s e de n e r g y . I n o r d e r t o s t u d y s u c h p a r t i c l e s , w e n e e d a p p a r a t u s o f l a r g es i z e a n d m e a s u r e m e n t s l a s t i n g a l o n g p e r i o d o f t i m e , l o c a t e d a t ag r e a t h e i g h t b e c a u s e t h e p r i m a r y c o s m i c r a y s a r e s t r o n g l y s l o w e dd o w n i n t h e a t m o s p h e r e . An a n a l y s i s o f t h e p o s s i b i l i t i e s for u s i n g

c o s m i c r a y s t o e x p l a i n many p r o b l e m s i n t h e p h y s i c s o f h i g h e n e r g y / 6 5p a r t i c l e s l e d t o a d e c i s i o n t o c o m b i n e a n u m b e r o f e x p e r i m e n t s o na t m s o p h e r i c p h en o m e n a a b o a r d h e a v y E a r t h s a t e l l i t e s w h i c h c o u l d b ep l a c e d a t a g r e a t h e i g h t a n d a t a g r e a t d i s t a n c e . T h i s e q u i p m e n tw o u l d i n c l u d e t h e i o n i z a t i o n c a l o r i m e t e r , a s w e l l a s a d d i t i o n a l a p -p a r a t u s w h i c h w o u l d m a k e i t p o s s i b l e t o i n v e s t ? a t e t h e p r o p e r t i e so f p a r t i c l e s o v e r a w i d e e n e r g y r a n g e f r o m 1 0 l g t o e V . T h ef i r s t s t e p i n t h i s d i r e c t i o n was t h e s c i e n t i f i c s p a c e s t a t i o n i nt h e " P r o t o n " s e r i e s .

S p a c e S t a t i o n i n " P r o t o n " S e r i e s .

On J u l y 1 6 , 1 9 6 5 a p o w -e r f u l ne w c a r r i e r r o c k e t

l a u n c h e d t h e h e a v y s c i e n t i f i cs p a c e s t a t i o n " P r o t o n - 1 " i n t oo r b i t a r o u n d t h e E a r t h ; i t

c a r r i e d a h e a v y p a y l o a d . T h e" P r o t o n - 1 " s t a t i o n was e q u i p p e dw i t h s c i e n t i f i c a p p a r a t u s f o rs t u d y i n g c o s m i c p a r t i c l e s w i t hb o t h h i g h a n d u l t r a - h i g h e n e r -g i e s . On N ov em be r 2 , 1 9 6 5a n d J u l y 6 , 1 9 6 6 t w o s p a c es t a t i o n s ( " P r o t o n - 2 " a n d " P r o t o n3" ) w e r e l a u n c h e d i n t o o r b i t .

T h e s p a c e c r a f t i n t h e " P r o t o n "s e r i e s w e r e e q u i p p e d w i t h au n i q u e a p p a r a t u s f o r m e a s u r i n gs o l a r c o s m i c r a d i a t i o n , d e t e r m -i n i n g t h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o no f t h e e l e m e n t a r y c o s m i c r a d i a -

t i o n i n t h e e n e r g y r a n g e f r o m l o 1 ' t o e V , d e t e c t i n g t h e i n e l a s t i ci n t e r a c t i o n o f c o s m i c p a r t i c l e s o f h i g h a n d u l t r a - h i g h e n e r g i e s w i t hm a t t e r , m e a s u r i n g t h e i n t e n s i t y a n d t h e e n e r g y s p e c t r u m o f t h e Y-

r a d i a t i o n o f g a l a c t i c o r i g i n , d e t e r m i n i n g t h e a b s o l u t e i n t e n s i t ya n d e n e r g y s p e c t r u m o f e l e c t r o n s of g a l a c t i c o r i g i n , a n d s e a r c h i n gfor new f u n d a m e n t a l p a r t i c l e s w i t h a f r a c t i o n a l c h a r g e ( q u a r k s " ) .

T h e l a u n c h i n g o f t h e " P r o t o n " s t a t i o n s was a new s t e p i n t h e i n v e s t i -g a t i o n o f t h e p h y s i c s o f c o s m i c r a y s .

A r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s h a v e o p e n e d u p b r o a d p o s s i b i l i t e sf o r s o l v i n g many p r o b l e m s w h i c h h a v e i m m e d i a t e s i g n i f i c a n c e f o r t h en a t i o n a l e c o n o m y . T h e b u i l d i n g o f a g l o b a l s y s t e m o f s p a c e c o m mu ni c a-t i o n a s w e l l a s m e t e o r o l o g i c a l s y s t e m s h a v e a c q u i r e d e n o r m o u s s i g n i f i -c a n c e a t t h e p r e s e n t t i m e f o r f u l f i l l i n g t h e p r a c t i c a l n e e d s o f m a n k i n d .

10



On A p r i l 2 3 , 1 9 6 5 t h e c o m m u n i c a t i o n s s a t e l l i t e " M o l n i y a - 1 " wasl a u n c h e d f r o m t h e S o v i e t U n i o n i n t o a h i g h e l l i p t i c a l o r b i t . T h ep r i n c i p a l p u r p o s e o f t h e c o m m u n i c a t i o n s s a t e l l i t e s i s t o c a r r y o u tt r a n s m i s s i o n o f t e l e v i s i o n p r o g r a m s a n d l o n g d i s t a n c e t w o - w a y m u l t i c h a n -n e l t e l e p h o n e , p h o t o t e l e g r a p h a n d t e l e g r a p h c o m m u n i c a t i o n s . T h ep u r p o s e o f t h e l a u n c h i n g s o f t h e f i r s t s a t e l l i t e " M o l n i y a - 1 " a n dt h e o n e s t h a t f o l l o w e d i t ( O c t o b e r 1 4 , 1 9 6 5 , A p r i l 2 5 , 1 9 6 6 , O c t o b e r2 0 , 1 9 6 6 a n d May 2 5 , 1 9 6 7 ) w a s t h e d e v e l o p m e n t a n d f u r t h e r r e f i n e m e n to f r a d i o a n d t e l e v i s i o n c om m u n ic a t i o n s y s t e m s u s i n g a r t i f i c i a l E a r t hs a t e l l i t e s a s a c t i v e r e l a y s t a t i o n s , a n d e x p e r i m e n t a l u s e o f s u c hs y s t e m s . T h e a p o g e e o f t h e o r b i t of a l l t h e " M o l n iy a -1 " s a t e l l i t e swas o n t h e o r d e r o f 4 0 , 0 0 0 km a n d t h e i r p e r i o d o f r o t a t i o n w a s a b o u t1 2 h o u r s .

U s i n g t h e "M o l n i y a - 1 " s a t e l l i t e s , l o n g d i s t a n c e r a d i o a n d t e l e -v i s i o n c o m m u n i c a t i o n s w e r e s u c c e s s f u l l y e s t a b l i s h e d b e t w e e n t h e c e n t e ro f t h e E u r o p e a n t e r r i t o r y of t h e USSR ( : . e . , M os co w) a n d t h e F a r / 6E a s t , a n d e x p e r i m e n t a l t r a n s m i s s i o n o f c o l o r t e l e v i s i o n v i a s p a c eb e t w e e n t h e S o v i e t U n io n a n d F r a n c e b a s e d o n t h e " S e c a m " s y s t e m .

i t p o s s i b l e t o e n s u r e 2 4 - h ou r c o m m u n i c a t i o n p r a c t i c a l l y b e t w e e n a n yt w o p o i n t s , e v e n t h o s e e x t r e m e l y f a r a p a r t , w i t h i n t h e e n o r m o u st e r r i t o r y o f t h e S o v i e t U n i o n .

-T h e l a u n c h i n g o f t w o o r m o r e s a t e l l i t e s i n t o d i f f e r e n t o r b i t s m a k e s

On May 1 8 , 1 9 6 6 , u s i n g a t e l e v i s i o n c a m e r a w i t h a d j u s t a b l e l e n sa n d l i g h t f i l t e r s o f d i f f e r e n t d e n s i t i e s , m o u n t e d on t h e b o d y o fo n e o f t h e " M o l n i y a - 1 " s a t e l l i t e s , p h o t o g r a p h s w e r e m a d e o f t h e E a r t hf r o m a d i s t a n c e o f a l m o s t 4 0 , 0 0 0 k m . P i c t u r e s f r o m s u c h a g r e a th e i g h t m a k e i t p o s s i b l e t o t r a c k l a r g e c l o u d s y s t e m s o v e r t h e N o r t h e r nH e m i s p h e r e . H e n c e , o b s e r v a t i o n s u s i n g " M o l n i y a - 1 " c o m m u n i c a t i o ns a t e l l i t e s c a n b e u s e d a s a i d s t o w e a t h e r f o r e c a s t i n g .

T h e c r e a t i o n o f a n e x p e r i m e n t a l l o n g - d i s t a n c e r a d i o a n d t e l e -v i s i o n c o m m u n i c a t i o n l i n e by m e an s o f t h e " M o l n i y a - 1 " s a t e l l i t e so p e n s up t r e m e n d o u s p o s s i b i l i t i e s for t h e u s e o f s p a c e t e c h n o l o g yf o r t h e i m m e d i a t e n e e d s o f t h e p o p u l a t i o n a n d f o r t h e n a t i o n a l e c o n -omy o f o u r c o u n t r y .

T h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e " C o s m os - 1 2 2 " w h i c h was l a u n c h e di n t o o r b i t o n J u n e 2 5 , 1 9 6 6 p r o v i d e d a r i c h s u p p l y o f m e t e o r o l o g i -c a l i n f o r m a t i o n . I t t r a n s m i t t e d t o E a r t h , t e l e v i s i o n p i c t u r e s o fc l o u d s a s w e l l a s t h e s no w a n d i c e c o v e r s o f t h e E a r t h ' s s u r f a c e .I n d i v i d u a l p i c t u r e s w e r e a s s e m b l e d t o f o r m a p i c t u r e o f t h e c l o u dc o v e r o f t h e E a r t h , w h i c h m a d e i t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e n a t u r eo f t h e c i r c u l a t i o n o f a i r m a s s e s , t h e i r v e l o c i t y a n d d i r e c t i o n , a n dt h e d i s t r i b u t i o n o f f r o n t s d i v i d i n g a i r m a s s e s w i t h d i f f e r e n t p r o p -e r t i e s . T h e "C o s m o s - 1 2 2 " s a t e l l i t e u s e d i n f r a r e d e q u i p m e n t t o t a k ep i c t u r e s a t n i g h t .

/ 6

I n a d d i t i o n t o t a k i n g p i c t u r e s o f t h e c l o u d f o r m a t i o n s o f t h eE a r t h , t h e " C o s m o s - 1 2 2 " s a t e l l i t e c a r r i e d a n a c t i n o m e t r i c a p p a r a -t u s f o r o b t a i n i n g d a t a r e g a r d i n g t h e r a d i a t i o n b a l a n c e o f t h e E a r t h -

11



" Mo ln i y a - 1" Communi c a t i o n s S a t e l l i t e .

S e r i e s M e t e o r o l o g i c a l S a t e l l i t e .

1 2



a t m o s p h e r e s y s t e m . M e a s u r e m e n t s w e r e made o f t h e i n t e n s i t y o f t h er a d i a t i o n c o m i n g f r o m t h e e a r t h l . T h e " C o s m o s - 1 2 2 " s a t e l l i t e madei t p o s s i b l e t o c o l l e c t m e t e o r o l o g i c a l d a t a fo r f o u r m o n t h s .

A s p e c i a l n e t w o r k o f g r o u n d s t a t i o n s h a s b e e n d e v e l o p e d i n o u rc o u n t r y f o r a n a l y z i n g t h e i n f o r m a t i o n r e c e i v e d f r o m t h e s a t e l l i t e sf o r u s e i n f o r e c a s t i n g w i t h i n s e v e r a l h o u r s .

On F e b r u a r y 2 8 , t h e m e t e o r o l o g i c a l s a t e l l i t e " C o s m o s - 1 4 4 " wasl a u n c h e d i n t o o r b i t a r o u n d t h e E a r t h . T h e a r t i f i c i a l m e t e o r o l o g i -c a l s a t e l l i t e " C o s m o s - 1 5 6 " was p l a c e d i n a c i r c u l a r o r b i t o n A p r i l2 7 , 1 9 6 7 ; t h e i n i t i a l p l a n e o f t h e o r b i t w a s s h i f t e d r e l a t i v e t ot h e p l a n e o f t h e s a t e l l i t e " C o s m o s - 1 4 4 " b y 95O . T h e s e s a t e l l i t e s

f o r m t h e e x p e r i m e n t a l s y s t e m c a l l e d " M e t e o r " .

T h e m u t u a l p o s i t i o n s o f t h e o r b i t s o f t h e s e t w o s a t e l l i t e s w e r ec h o s e n s o t h a t t h e y c o u l d t a k e m e t e o r o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s o v e r a l lp a r t s o f t h e E a r t h a t i n t e r v a l s o f a b o u t s i x h o u r s . A s y s t e m c o n -s i s t i n g o f t w o s a t e l l i t e s m a k e s i t p o s s i b l e t o o b t a i n ( d u r i n g a p e r -i o d o f 2 4 h o u r s ) i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g h a l f t h e s u r f a c e o f t h e E a r t h .

T h e " M e t e o r " s y s t e m i s o p e r a t i n g s a t i s f a c t o r i l y , a t t h e p r e s e n t / 6 5t i m e , t r a n s m i t t i n g v a l u a b l e i n f o r m a t i o n f o r w e a t h e r f o r e c a s t i n g .

T h e f i r s t e x p e r i m e n t a l s y s t e m s o f c o m m u n i c a t i o n s a t e l l i t e s a n dm e t e o r o l o g i c a l s a t e l l i t e s s h o w w h a t k i n d o f p o s s i b i l i t i e s e x i s t f o rt h e p r a c t i c a l u s e o f s p a c e i n t h e i n t e r e s t o f t h e n a t i o n a l e c o n o m y .

A f t e r t h e l a u n c h i n g o f t h e f i r s t a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s , a news t a g e b e g a n i n t h e d e v e l o p m e n t o f s p a c e t e c h n o l o g y - t h e m ak in g o fi n t e r p l a n e t a r y f l i g h t s . A s a r e s u l t o f t h e d e d i c a t e d l a b o r o f S o -v i e t s c i e n t i s t s a n d e n g i n e e r s , a n i n t e r p l a n e t a r y r o c k e t was b u i l tw h i c h c o u l d r e a c h ( a t t h e e n d o f t h e a c t i v e p o r t i o n o f i t s f l i g h t )a v e l o c i t y e q u a l t o 1 1 . 2 k m / s e c . V o y a g e s t o t h e E a r t h ' s n e a r e s tn e i g h b o r i n s p a c e , t h e Moon, a n d t o t h e p l a n e t s i n t h e S o l a r S y s t e mb e c a m e a p r o b l e m o f i m m e n s e s c i e n t i f i c a n d t e c h n o l o g i c a l d i f f i c u l t y .I t was f i r s t o f a l l n e c e s s a r y t o make c o m p u t a t i o n s t o f i n d t h e o p t i -mum t r a j e c t o r i e s f o r f l i g h t s w i t h t h e maximum p a y l o a d .

T w o f l i g h t s c h e m e s w e r e d e v e l o p e d i n t h e S o v i e t U n i o n : f l i g h tf r o m t h e E a r t h t o t h e Moon w i t h o u t c o r r e c t i o n o f t h e t r a j e c t o r y ,a n d a f l i g h t f r o m a p a r k i n g o r b i t f o r a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s ,f o l l o w e d b y s u b s e q u e n t t r a j e c t o r y c o r r e c t i o n . B o t h s y s t e m s r e q u i r e dt h e d e s i g n o f h i g h l y a c c u r a t e c o n t r o l s y s t e m s f o r t h e r o c k e t f l i g h t

T h e e l e c t r o n i c d e v i c e s , w h i c h o r i e n t e d t h e m e t e o r o l o g i c a l s a t e l -l i t e , w e r e f i r s t t e s t e d on b o a r d t h e a r t i f i c i a l s a t e l l i t e " C o s m o s - 2 3 " .

1 3



d u r i n g t h e a c t i v e p o r t i o n a n d t h e d e v e l o p m e n t o f o n - b o a r d c o m p l e x e sf o r c o n t r o l l i n g t h e s p a c e c r a f t i n f l i g h t , i n c l u d i n g c o r r e c t i n g d e v i c e s ,o r i e n t a t i o n s y s t e m s , a n d r a d i o s y s t e m s w h i c h e n s u r e c o m m u n i c a t i o no v e r many h u n d r e d s o f t h o u s a n d s o f k i l o m e t e r s ( a n d o n f l i g h t s t ot h e p l a n e t s , e v e n h u n d r e d s o f m i l l i o n s of k i l o m e t e r s ) .

F l i g h t s t o t h e Moon a n dp l a n e t s a r e p o s s i b l e a t c e r t a i na s t r o n o m i c a l p e r i o d s . T h e p l a n eo f t h e o r b i t of t h e Moon i s i n -c l i n e d a t a n a n g l e of 1 8 O t ot h e p l a n e o f t h e E a r t h ' s e q u a t o r .T h i s m e a n s t h a t i n m o v i n g a l o n gt h e o r b i t , t h e d e c l i n a t i o n o f

t h e Moon ( i . e . , t h e a n g l e w h i c ha l i n e f r o m t h e c e n t e r o f t h eE a r t h t o t h e Moon f o r m s w i t ht h e p l a n e o f t h e E a r t h ' s e q u a t o r )c h a n g e s f r o m + 1 8 t ' o - 1 8 O . A t

t h e s a m e t i m e , l a u n c h i n g s f r o mt h e t e r r i t o r y o f t h e S o v i e t U n i o nm u s t b e m ad e w he n t h e Moon i s

l o c a t e d n e a r t h a t p o i n t i n i t so r b i t w h i c h h a s t h e mi n i m um d e c -l i n a t i o n , ; . e . , - 1 8 O . I n t h i sc a s e , d u r i n g t h e a c c e l e r a t i o np o r t i o n o f i t s f l i g h t t h e r o c k e tw i l l move a t t h e maximum a n g l e

U nm a n n ed I n t e r p l a n e t a r y S t a t i o n t o t h e E a r t h ' s s u r f a c e a n d i t s

" L u n a - 1". l o s s of s p e e d o w i n g t o t h e E a r t h ' sa t t r a c t i o n w i l l b e m i n i m a l . T h i s

e n s u r e s d e l i v e r y o f t h e maximum p a y l o a d t o t h e Moon. When t h e s p a c e -c r a f t h i t s t h e Moon, i t m us t b e l o c a t e d a b o v e t h e h o r i z o n i n o r d e rt o e n s u r e d i r e c t r a d i o c o m m u n i c a t i o n w i t h t h e r o c k e t . T h e b e s tt i m e for t h i s i s w he n t h e Moon i s l o c a t e d n e a r t h e p o i n t of s u p e r i o rc u l m i n a t i o n , i . e . , i t s a l t i t u d e a b o v e t h e h o r i z o n m u s t b e m ax imum.

On t h e b a s i s of a l l t h i s , t h e o p t i m u m p a r a m e t e r s f o r l a u n c h i n gt r a j e c t o r y a n d l a u n c h i n g t i m e a r e s e l e c t e d for a g i v e n l a u n c h i n gs i t e .

On J a n u a r y 2 , 1 9 5 9 t h e f i r s t s p a c e c r a f t was l a u n c h e d i n t h e / 6 5 6d i r e c t i o n o f t h e M oon , c a r r y i n g t h e u nm a nn e d s t a t i o n " L u n a - 1 " . T h el a s t s t a g e o f t h e r o c k e t w e i g h e d 1 4 7 2 k g . An u nm an ne d s t a t i o n w e i g h -i n g 3 6 1 . 3 k g s e p a r a t e d f r o m i t d u r i n g t h e f l i g h t i n o r d e r t o e n s u r eo p e r a t i o n o f t h e a n t e n n a s a n d m a g n e t o m e t e r . T h e s e p a r a t i o n o f t h es t a t i o n f r o m t h e r o c k e t a l s o h e l p e d s t a b i l i z e t h e t h e r m a l r e g i m ea b o a r d i t .

T h e l a s t s t a g e o f t h e c a r r i e r r o c k e t c a r r i e d a s p e c i a l a p p a -r a t u s for c r e a t i n g a n a r t i f i c i a l s o d i u m c o m e t . T h e a r t i f i c i a l c o m e tw a s p r o d u c e d o n J a n u a r y 3 a n d o b s e r v e d by many a s t r o n o m i c a l o b s e r v a -t o r i e s .

14



T h e u nm an ne d i n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n " L un a- 1 " r e a c h e d t h e imme-d i a t e v i c i n i t y o f t h e M oon, c o m i n g t o w i t h i n a d i s t a n c e o f 7 . 5 t h o u -s a n d km f r o m i t s s u r f a c e . I t t h e n e n t e r e d o r b i t a s a s a t e l l i t e o ft h e S u n a n d t h u s b ec am e t h e f i r s t a r t i f i c i a l p l a n e t i n t h e S o l a rS y s t e m .

T h e d e v i c e s a b o a r d t h e " L u n a - 1 " s t a t i o n made i t p o s s i b l e t oi n v e s t i g a t e t h e i n t e n s i t y o f t h e r a d i a t i o n i n t h e v i c i n i t y o f t h eE a r t h a n d t h e i n t e n s i t y o f c o s m i c r a d i a t i o n ; m a g n e t i c m e a s u r e m e n t sw e r e c a r r i e d o u t a t g r e a t d i s t a n c e s f r o m t h e E a r t h . D u r i n g t h e f l i g h t ,t h e r e w a s o b s e r v e d f o r t h e f i r s t t i m e , a d e v i a t i o n o f t h e s t r e n g t ho f t h e m a g n e t i c f i e l d a t a d i s t a n c e o f 2 . 5 t o 3 E a r t h r a d i i f r o mt h e p o l e of t h e d i p o l e ; r e c o r d i n g s o f t h e c u r r e n t s o f t h e " s o l a rw i n d " i n i n t e r p l a n e t a r y s p a c e w e r e a l s o m a d e .

On S e p t e m b e r 1 2 , 1 9 5 9 a s e c o n d s p a c e c r a f t was l a u n c h e d t o w a r dt h e Moon. T h e w e i g h t o f t h e un m a n n e d s t a t i o n " L un a- 2" a f t e r s e p a -r a t i o n f r o m t h e r o c k e t w a s 3 9 0 . 2 k g . A t 0 0 h r s . 0 2 m i n . a n d 2 4 s e c .(Moscow t i m e ) o n S e p t e m b e r 1 4 , t h e "L u n a - 2 " s t a t i o n r e a c h e d t h e s u r -f a c e o f t h e Moon. T he l a s t s t a g e o f t h e s e c o n d s p a c e c r a f t a l s o r e a c h e dt h e s u r f a c e o f t h e M oon, m o v i n g a l o n g a s o m e w h a t d i f f e r e n t t r a j e c t o r y .

F o r t h e f i r s t t i m e i n t h e h i s t o r y o f m a n k i n d , a s p a c e c r a f t f a b -r i c a t e d by h uman h a n d s h a d b e e n l a u n c h e d f r o m o n e c e l e s t i a l b o d yt o a n o t h e r . P e n n a n t s b e a r i n g t h e c o a t o f a r m s o f t h e U S S R a n d t h ei n s c r i p t i o n " U n i o n o f S o v i e t S o c i a l i s t R e p u b l i c s . S e p t e m b e r , 1 9 5 9 "w e r e l a n d e d on t h e M oon.

T h e s c i e n t i f i c i n s t r u m e n t s m o u n t e d o n t h e " L u n a - 2 " s t a t i o n p e r -m i t t e d a n u m b e r o f i m p o r t a n t s t u d i e s t o b e c a r r i e d o u t a l o n g t h ep a t h o f t h e f l i g h t t o t h e Moon a n d i n t h e i m m e d i a t e v i c i n i t y o f i t s

s u r f a c e . T he m a g n e t i c m e a s u r e m e n t s i n t h e v i c i n i t y o f t h e Moon s h o we dt h a t i t l a c k s a n y s i g n i f i c a n t m a g n e t i c f i e l d .

On O c t o b e r 4 , 1 9 5 9 a t h i r d s p a c e c r a f t l a u n c h e d t h e u n m a n n e di n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n " L u n a - 3 " w e i g h i n g 2 7 8 . 5 k g , i n t o o r b i t a r o u n dt h e M oon.

On O c t o b e r 7 , t h e l e n s o f t h e c a m e r a s o f t h e s t a t i o n w e r e a i m e db y a c o n t r o l s y s t e m a b o a r d t h e s a t e l l i t e t o w a r d t h e d a r k s i d e o f t h eM o o n , w h i c h w a s p h o t o g r a p h e d a t t w o m a g n i f i c a t i o n s , a n d t h e p i c t u r e so b t a i n e d w e r e t r a n s m i t t e d b y t e l e v i s i o n t o t h e E a r t h . T h i s f l i g h tw a s a c l e a r d e m o n s t r a t i o n o f t h e a b i l i t y o f t h e new m e t h o d o f i n v e s -t i g a t i n g l a r g e a r e a s o f t h e g l o b e by m e a n s o f r o c k e t d e v i c e s . I tw ou ld h a v e b e e n i m p o s s i b l e t o i n v e s t i g a t e t h e s i d e o f t h e M oon w h i c hi s i n v i s i b l e f r o m t h e E a r t h b y u s i n g a n y o t h e r m e t h o d s . T h i s a c c o m p -l i s h m e n t r e s u l t e d i n e x t r e m e l y i m p o r t a n t d a t a r e g a r d i n g t h e s i d eo f t h e Moon w h i c h i s n o t v i s i b l e f r o m t h e E a r t h . A ne w map o f t h eb a c k s i d e o f t h e Moon was p r e p a r e d . I t was f o u n d t h a t i t c o n t a i n e dmany m or e m o u n t a i n o u s f o r m a t i o n s t h a n p l a i n s . I t w a s also o b s e r v e dt h a t t h e d e n s i t y o f t h e c r a t e r s i s g r e a t e r t h a n on t h e v i s i b l e s i d e .T h e r e s u l t s o f t h e p h o t o g r a p h i c s t u d y h a v e a p p e a r e d i n t h e b o o k " A t l a s

1 5



o f t h e D a rk S i d e o f t h e M oon", p u b l i s h e d b y t h e A cad em yo f t h e U S S R , M O S C O W , 1 9 6 0 .

o f S c i e n c e s

T h e f i r s t g l o b e o f t h e Moon was p r e p a r e d o n t h e b a i s o f t h em a t e r i a l s c o n t a i n e d i n t h e A t l a s . T h e m o s t i m p o r t a n t o f t h e n e w l yd i s c o v e r e d f o r m a t i o n s w e r e n a m e d a f t e r o u t s t a n d i n g i n d i v i d u a l s f r o ma l l o v e r t h e w o r l d .

T h e d a t a f r o m t h e i n v e s t i g a t i o n o f t h e p i c t u r e s t r a n s m i t t e d / 6 5 4b y " L un a - 3 " a r o u s e d e no rm ou s i n t e r e s t i n t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y ,b o t h h e r e a n d a b r o a d .

T h e f l i g h t s t o t h e Moon b r o u g h t u p a n u m b er o f new p r o b l e m sr e g a r d i n g i t s i n v e s t i g a t i o n , w h i c h r e q u i r e d t h e s o l u t i o n o f a com-p l e t e l y new t e c h n i c a l p r o b l e m : t h e s o f t l a n d i n g o f a s p a c e c r a f to n t h e l u n a r s u r f a c e .

U nm anned I n t e r p l a n e t a r y S t a t i o nL u n a - 3 .

On A p r i l 2 , 1 9 6 3 a r o c k e t w a s l a u n c h e d i n t h e d i r e c t i o n o f t h eMoon; i t s f i n a l s t a g e h a d a t f i r s t b e e n p l a c e d i n a p a r k i n g o r b i tl i k e a n a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e a n d t h e n l a u n c h e d i n t o t h e d e -s i r e d t r a j e c t o r y t o w a r d t h e Moon. On b o a r d t h i s r o c k e t was t h e u n-m an ne d s t a t i o n " L u na -4 " , w e i g h i n g 1 4 2 2 k g , w h i c h l a t e r s e p a r a t e df r o m t h e f i n a l s t a g e .

On A p r i l 6 , t h e "L un a - 4 " s t a t i o n p a s s e d a t a d i s t a n c e o f 8 50 0km f r o m t h e s u r f a c e o f t h e Moon a nd o n c e a g a i n be c am e a n a r t i f i c i a lE a r t h s a t e l l i t e t r a v e l i n g a l o n g a n e l o n g a t e d o r b i t ; l a t e r o n , a sa r e s u l t o f t h e p o w e r f u l i n f l u e n c e s o f t h e S u n a n d Moon, i t b e c a m ea n a r t i f i c i a l s a t e l l i t e o f t h e S un . D u r i n g t h e f l i g h t , w hen " Lu na -4" w as l o c a t e d a p p r o x i m a t e l y 1 4 0 , 0 0 0 km f r o m E a r t h .

i t was p h o t o g r a p h e da t t h e C r i m e a n A s t r o p h y s i c a l O b s e r v a t o r y .

16



T h e f l i g h t o f t h e "L u n a - 4 " p r o v i d e d e x p e r i m e n t a l d a t a w h i c hwas i m p o r t a n t f o r f u r t h e r f l i g h t s t o t h e Moon a n d p l a n e t s i n t h eS o l a r S y s t e m .

I n 1 9 6 5 , t h e u n m an n e d s t a t i o n s " L u n a- 5 " , " L u n a - 6 " , " L u n a - 7 "a n d " L un a -8 " w e r e l a u n c h e d . A l l o f t h e s e e x c e p t " Lu na -6 " r e a c h e dt h e s u r f a c e o f t h e Moon. A l l of t h e m t r a n s m i t t e d e x p e r i m e n t a l d a t ar e l a t e d t o t h e t e c h n i c a l p r o b l e m s i n v o l v e d i n a f l i g h t t o t h e Moona n d e l e m e n t s o f a s o f t l a n d i n g o n i t s s u r f a c e .

T h e " Lu na - 8 " a u t o m a t i c s t a t i o n w a s u s e d t o c a r r y o u t a c o m p l i -c a t e d t e s t o f t h e s y s t e m s w h i c h w ou ld e n s u r e a s o f t l a n d i n g . T h et e s t s h o w e d n o r m a l o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m s a t a l l s t a g e s o f t h el a n d i n g o n t h e Moon, e x c e p t f o r t h e f i n a l o n e . T h u s t h e r e r e m a i n e do n l y a f i n a l s t e p t o a c h i e v i n g a s o f t l a n d i n g .

/ 6

R o c k e t w i t h U nmanned S t a t i o n" L u n a - 9 " . U n m a nn e d S t a t i o n " L un a - 9 a f t e r

L a n d i n g o n t h e M oon .

17



I. .

-- I

1 8



T he un ma nn ed s t a t i o n " L u n a -9 " w h i c h w a s l a u n c h e d o n J a n u a r y 3 1 , /

1 9 6 6 , w a s t h e f i r s t v e h i c l e t o c o m p l e t e a s u c c e s s f u l s o f t l a n d i n g o nt h e - M o o n i n t h e S e a o f S t o r m s ' i n t h e v i c i n i t y o f t h e E q u a t o r ; t h i st o o k p l a c e o n F e b r u a r y 3 . T he a c c o m p l i s h m e n t o f a s o f t l a n d i n go n t h e Moon was a v e r y i m p o r t a n t s t e p i n t h e d e v e l o p m e n t o f a s t r o -n a u t i c s a n d o p e n e d u p t r e m e n d o u s p o s s i b i l i t i e s for s c i e n c e a n d f u t u r ee x p l o r a t i o n o f s p a c e .

U nm anne d S t a t i o n " L u n a- 1 3 " a f t e r O p e n i n g o f A n t e n n aP a n e l s . A t t h e L e f t : E x t e n d i n g M e c h a n i sm w i t h S o i lP r o b e - P e n e t r o m e t e r ; A t t h e R i g h t : R a d i a t i o n D e n s i -t o m e t e r w i t h T r a n s m i t t e r .

A f t e r t h e " L u n a - 9 " s t a t i o n h a d l a n d e d , a s u r v e y o f t h e l u n a rl a n d s c a p e b e g a n w i t h t r a n s m i s s i o n o f o b s e r v a t i o n s t o E a r t h . T h es t a t i o n t r a n s m i t t e d a c i r c u l a r p a n o r a m a o f t h e l u n a r s u r f a c e a td i f f e r e n t s o l a r a l t i t u d e s . F o r t h e f i r s t t i m e ma n w a s a b l e t o g a z eo n a s m a l l p o r t i o n o f t h e l u n a r s u r f a c e f r o m c l o s e u p , t h u s m a k i n gi t p o s s i b l e t o c a r r y o u t a n u m b e r o f i m p o r t a n t s c i e n t i f i c e s t i m a t e sr e g a r d i n g t h e s t r u c t u r e o f t h e l u n a r s u r f a c e . F i r s t o f a l l , t h e r ew a s n o d u s t o n t h e l u n a r s u r f a c e ; i n t h e s e c o n d p l a c e i t s s o i l a p -p e a r e d s u f f i c i e n t l y s t r o n g t o s u p p o r t t h e w e i g h t o f t h e s t a t i o n 2 .T h e p i c t u r e s t r a n s m i t t e d b y t h e "L u n a - 9 " s t a t i o n m a de i t p o s s i b l et o d i s t i n g u i s h d e t a i l s o n t h e l u n a r l a n d s c a p e t o w i t h i n s e v e r a lm i l l i m e t e r s .

On D e c e m b e r 2 1 , 1 9 6 6 t h e u n m an n e d s t a t i o n " Lu na -1 3 " was l a u n c h e da n d l a t e r made a s u c c e s s f u l s o f t l a n d i n g o n t h e s u r f a c e o f t h e Moon,

*

T h e r e s u l t s o f a n a l y s i n g t h e p h o t o g r a p h s t r a n s m i t t e d b y t h e " L u n a -9" s t a t i o n w e r e p u b l i s h e d i n t h e bo o k " F i r s t P a n o r a m a s o f t h e L u n a rS u r f a c e " , N au ka P r e s s , 1 9 6 6 .

1 9



also i n t h e r e g i o n o f t h e S e a o f S t o r m s . T h e f l i g h t o f t h e s t a -t i o n l a s t e d a p p r o x i m a t e l y 8 0 h o u r s ; d u r i n g t h e f l i g h t , i t s t r a j e c -t o r y w a s c o r r e c t e d s o t h a t i t w o u l d l a n d i n t h e d e s i r e d r e g i o n o ft h e Moon. A t a d i s t a n c e o f 7 0 km f r o m t h e l u n a r s u r f a c e , a s y s -t e m o f b r a k i n g m o t o r s was s w i t c h e d o n a n d t h e " L u na - 1 3 " s t a t i o ns l o w e d down a n d m ad e a s o f t l a n d i n g o n t h e s u r f a c e o f t h e M oon .T h e " L u n a - 1 3 " s t a t i o n a l s o t r a n s m i t t e d a l u n a r p a n o r a m a t o E a r t h .

T h e d a t a o b t a i n e d w i t h t h e " L u n a - 9 " s t a t i o n w e r e c o n f i r m e d . I na d d i t i o n a n um be r o f i n s t r u m e n t s ( s o i l p r o b e , d y n a m o g r a p h , a n d r a -d i a t i o n d e n s i t o m e t e r ) m o u n t e d o n b o a r d t h e "L u n a - 1 3 " s t a t i o n c a r -r i e d o u t a n um be r o f d i r e c t m e a s u r e m e n t s o f t h e p h y s i c a l a n d me c h -a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e l u n a r s o i l . R a d i a t i o n i n t h e v i c i n i t yo f t h e l u n a r s u r f a c e w a s a l s o s t u d i e d .

T h e f l i g h t s t o t h e Moon a n d t h e s u c c e s s f u l s o f t l a n d i n g s o ni t s s u r f a c e by s p a c e c r a f t h a v e p r o v i d e d a n u m b e r o f i m p o r t a n t i t e m so f i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g o u r n e a r e s t n e i g h b o r i n s p a c e .

-. - - -

1

h - 1 0 .OOO

noon 1

' t h e E a r t h 1

k n

/66

F o l l o w i n g t h e f l i g h t

o f t h e u n m a n n e d s t a t i o n " L u na -3 " , w h i c h m a de t h e u n i q u ep h o t o g r a p h s o f t h e s i d e o ft h e M oon w h i c h i s n o t v i s i b l ef r o m E a r t h , i t w a s n e c e s s a r yt o c o m p l e t e t h e p h o t o g r a p h -i n g o f t h e l u n a r s u r f a c e i no r d e r t o o b t a i n a c o m p l e t em ap o f i t . T h i s p r o b l e m c o u l db e s o l v e d b y c a r e f u l l y s e l e c t -i n g a f l i g h t t r a j e c t o r y fora s p a c e p r o b e , s i m u l t a n e o u s l y

s o l v i n g a n um be r o f o t h e rp r o b l e m s o f i m p o r t a n c e t o

D i a g r a m o f t h e P a t h o f t h e " Z o n d - m a k i n g f u t u r e i n t e r p l a n e t a r y3" S t a t i o n A r o u n d t h e Moon W h i l e j o u r n e y s .M a k in g P h o t o g r a p h s .

On J u l y 1 8 , 1 9 6 5 a r o c k e twa s l a u n c h e d c a r r y i n g t h e u n -

m a nn e d s t a t i o n " Zo n d - 3 " . T h e p u r p o s e o f t h e l a u n c h w a s t o t e s tt h e s y s t e m s o f t h e s t a t i o n u n d e r c o n d i t i o n s o f p r o l o n g e d s p a c e f l i g h ta n d t o c a r r y o u t s c i e n t i f i c i n v e s t i g a t i o n s i n i n t e r p l a n e t a r y s p a c e .T h e p h o t o g r a p h i c a n d t e l e v i s i o n s y s t e m o n b o a r d t h e " Zo nd -3 " s t a -

t i o n w e r e u s e d t o p h o t o g r a p h t h e l u n a r s u r f a c e i n c l u d i n g t h e p a r t

w h i c h i s n o t v i s i b l e f r o m E a r t h a n d w a s n o t i n c l u d e d i n t h e p i c -t u r e s t a k e n p r e v i o u s l y by "L u n a - 3 " . T h e p i c t u r e s w e r e t a k e n f r o ma d i s t a n c e o f a b o u t 1 1 , 6 0 0 k m , w i t h i l l u m i n a t i o n m o r e f a v o r a b l et h a n t h a t p r e v a i l i n g d u r i n g t h e f l i g h t o f " L u n a - 3 " . T r a n s m i s s i o no f t h e p h o t o g r a p h s t o E a r t h t o o k p l a c e f r o m a d i s t a n c e o f m o r e t h a no n e m i l l i o n k i l o m e t e r s . T h e p h o t o g r a p h s r e c e i v e d f r o m t h e " Z o n d -3" s t a t i o n a r e d i s t i n g u i s h e d by t h e i r h i g h q u a l i t y .

A l m o s t n o b l a n k s p a c e s w e r e l e f t o n t h e h i d d e n s i d e o f t h e

20



Moon a f t e r t h e f l i g h t o f t h e " Z o n d - 3 " . H e n c e , t h a n k s t o t h e p i c -t u r e s t a k e n b y t h e " L u na -3 " a n d t h e " Z o n d - 3 " a p r a c t i c a l l y c o m p l e t ep i c t u r e o f t h e e n t i r e l u n a r s u r f a c e was a v a i l a b l e 3 .

An i m p o r t a n t s t e p i n t h e c o n t i n u e d e x p l o r a t i o n o f t h e Moonwas t h e d e s i g n a n d l a u n c h i n g o f a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s i n t o a n o r b i ta r o u n d t h e Moon. T h e s a t e l l i t e s o p e n e d u p a w i d e p e r s p e c t i v e f o ra d e t a i l e d i n v e s t i g a t i o n n o t o n l y o f t h e s p a c e i n t h e v i c i n i t yo f t h e Moon b u t a l s o o f t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f t h e l u n a r s u r f a c e :i t s c h e m i c a l c o n t e n t , m a g n e t i s m , g r a v i t a t i o n a l f i e l d , a n d t e m p e r a t u r e

On M a rc h 3 1 , 1 9 6 6 t h e un ma nn ed s t a t i o n " L un a -1 0 " was l a u n c h e di n t h e d i r e c t i o n o f t h e Moon. On A p r i l 3 i t b e c a m e t h e f i r s t a r -t i f i c i a l s a t e l l i t e o f t h e Moon.

T h e s c i e n t i f i c a p p a r a t u s o f t h e " L u n a - 1 0 " s t a t i o n was i n t e n d e dt o s t u d y t h e r a d i a t i o n h a z a r d s i n t h e v i c i n i t y o f t h e M oon , t h egamma s p e c t r a r e c e i v e d b y t h e l u n a r s u r f a c e , m a g n e t i c m e a s u r e m e n t s ,a s t u d y o f i t s t h e r m a l p r o p e r t i e s a n d t h e d e n s i t y o f m i c r o m e t e o r i t e si n t h e v i c i n i t y o f t h e M oon .

On A u g u s t 2 4 , 1 9 6 6 t h e s e c o n d a r t i f i c i a l s a t e l l i t e , t h e u n -m an ne d s t a t i o n " L u n a- 11 " w a s l a u n c h e d i n t o o r b i t a r o u n d t h e Moon;o n O c t o b e r 2 2 a t h i r d was l a u n c h e d , t h e " L u n a - 1 2 " s t a t i o n .

I n a d d i t i o n t o t h e s c i e n t i f i c a p p a r a t u s , t h e " L u na -1 2 " s t a - / 6t i o n c a r r i e d a p h o t o g r a p h i c t e l e v i s i o n a p p a r a t u s f o r p h o t o g r a p h -i n g i n d i v i d u a l p o r t i o n s o f t h e l u n a r s u r f a c e f r o m a d i s t a n c e o fa b o u t 1 0 0 k m .

As t u d y o f t h e e v o l u t i o n o f t h e o r b i t s o f t h e a r t i f i c i a l l u -n a r s a t e l l i t e s p r o v i d e d i m p o r t a n t d a t a f o r s t u d y i n g t h e g r a v i t a -

t i o n a l f i e l d o f t h e Moon. T h u s , d u r i n g t h e p e r i o d f r o m 1 9 5 9 t o1 9 6 6 o u t s t a n d i n g s u c c e s s e s w e re a c h i e v e d i n t h e s t u d y o f t h e Moona n d s c i e n t i f i c d a t a o f t h e g r e a t e s t s i g n i f i c a n c e w e r e o b t a i n e d .

An u n d e r s t a n d i n g o f t h e s e c r e t s o f t h e s t r u c t u r e o f t h e d i s -t a n t p l a n e t s o f t h e s o l a r s y s t e m , a s w e l l a s f l i g h t s t o t h e s e p l a n -e t s ( p r i m a r i l y Mars a n d V e n u s ) , h a v e a l w a y s b e e n d e a r t o t h e h e a r t so f s c i e n t i s t s .

O b s e r v a t i o n s o f t h e p l a n e t s M ars a n d Ve n u s h a v e g i v e n r i s e

t o a n u m b e r o f i n t e r e s t i n g h y p o t h e s e s r e g a r d i n g t h e p o s s i b i l i t yo f l i f e o n t h e m . H o w e v e r , t h e d a t a o b t a i n e d b y t e r r e s t r i a l m e a n sa r e t o o s p a r s e f o r a n y d e f i n i t e s c i e n t i f i c c o n c l u s i o n s t o b e d r a w nf r o m t h e m . T h e d e v e l o p m e n t o f a s t r o n a u t i c a l t e c h n i q u e s i n r e c e n ty e a r s h a s b e e n s o r a p i d t h a t t h e p r o b l e m o f m a k i n g a f l i g h t w i t h

R e s u l t s o f a n a l y s i n g t h e p h o t o g r a p h s w e r e p u b l i s h e d i n t h e b o o k" A t l a s o f t h e D a r k S i d e o f t h e Moon, P a r t 1 1 " ; M O S C O W , N a u k a P r e s s ,1 9 6 7 .

2 1



u n m a n n e d s t a t i o n s t o t h e d i s t a n t p l a n e t s b e c a m e a t e c h n i c a l r e a l i t y .

On A p r i l 1 2 , 1 9 6 1 , f o r t h e f i r s t t i m e i n h i s t o r y , a n a u t o m a t i ci n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n ( "V e n u s - 1 " ) w a s l a u n c h e d f r o m t h e S o v i e tU n i o n i n t h e d i r e c t i o n o f t h e p l a n e t V e n u s . I n t h e y e a r s t h a t f o l l o w e d ,a n u m b e r o f l a u n c h i n g s t o Mars a n d Ve nu s w e r e m a d e .

On J u n e 1 2 , 1 9 6 7 a S o v i e t u n m a n n e d s t a t i o n " V e nu s - 4" was l a u n c h -e d i n t h e d i r e c t i o n o f V e n u s .

D u r i n g t h e s e f l i g h t s , o n t h e o n e h a n d , t h e n a t u r e o f c o s m i cs p a c e was i n v e s t i g a t e d ; o n t h e o t h e r h a n d , t h e d e s i g n s a n d s y s t e m so f s p a c e c r a f t w e r e t e s t e d a n d many p r o b l e m s w e r e s o l v e d r e g a r d i n gl o n g d i s t a n c e r a d i o c o m m u n i c a t i o n s a n d m e t h o d s o f c o n t r o l l i n g l o n gf l i g h t s o f u nm a n n e d i n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n s .

T h e f l i g h t s w e r e made a t t i m e s w h e n t h e m u t u a l p o s i t i o n s o ft h e E a r t h a n d Mars ( o r Ve n u s ) w e r e m o s t f a v o r a b l e . T h e s e p e r i o d so c c u r a p p r o x i m a t e l y e v e r y 1 9 m o n t h s f o r f l i g h t s t o V e n u s a n d e v e r y2 5 m o n t h s f o r f l i g h t s t o M a r s .

A l l o f t h e i n t e r p l a n e t a r y u n m a n n n e d s a t e l l i t e s i n t h e " M a r s " ," Ve n u s" a n d " Z o nd " s e r i e s w e r e b a s i c a l l y t h e same a n d o n e c a n g a i na n i d e a o f a l l o f t h e m o n t h e b a s i s o f t h e u n m a n n e d s t a t i o n " V e -

n u s - 3" .A s i n t h e c a s e o f l a u n c h i n g s p a c e c r a f t t o w a r d t h e M oon , t h e

l a s t s t a g e o f t h e c a r r i e r . r o c k e t w a s f i r s t p l a c e d i n a p a r k i n g o r b i ta r o u n d t h e E a r t h ; l a t e r , r o c k e t s w er e f i r e d t o p r o v i d e e s c a p e v e l o -c i t y i n t h e d e s i r e d d i r e c t i o n . A l l o f t h e u n m a n n e d i n t e r p l a n e t a r ys t a t i o n s w h i c h w e r e l a u n c h e d i n t o d e e p i n t e r p l a n e t a r y s p a c e w e i g h e d /

a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 0 k g .

D i a g r a m o f t h e F l i g h t o f t h e L u n a r S a t e l l i t e " L u n a - 1 0 " .

22



T h e f l i g h t s o f t h e u n m a n n e ds t a t i o n s i n t o o r b i t s a r o u n d t h ep l a n e t s Mars a n d V en us l a s t e dm an y m o n t h s a n d ma de i t p o s s i b l et o t e s t t h o r o u g h l y t h e a p p a r a t u sf o r a u t o m a t i c c o n t r o l o f t h es t a t i o n s . I t s h o u l d b e m e n t i o n e d

t h a t a l l d u r i n g t h e f l i g h t i t

was n e c e s s a r y t o k e e p t h e so lar

b a t t e r i e s o r i e n t e d t o w a r d t h eS u n ; t h i s r e q u i r e d t h e d e s i g no f o r i e n t a t i o n a p p a r a t u s w h i c hc o u l d o p e r a t e f o r m a n y m o n t h sw i t h o u t i n t e r r u p t i o n . C o r r e c t i o no f t h e f l i g h t t r a j e c t o r y h a dt o b e s o e x a c t t h a t t h e i n t e r p l a n -e t a r y u n m a n n e d s t a t i o n w o u l dp a s s n e a r t h e p l a n e t w i t h a ne r r o r n o t e x c e e d i n g t h e r a d i u sof t h e p l a n e t s o t h a t ( i n p r i n c i p l e )t h e t r a j e c t o r y c o u l d b e a l t e r e dfo r l a n d i n g o n t h e p l a n e t . T h i sm e a n t t h a t i t w a s n e c e s s a r y t oh a v e o n b o a r d e x t r e m e l y a c c u r a t es y s t e m s f o r o r i e n t a t i o n , w h i c ht a k e t h e i r b e a r i n g s f r o m t h eS u n a n d t h e s t a r C a n o p u s s o t h a tt h e u n m a n n e d i n t e r p l a n e t a r y s t a t i o nc o u l d b e p l a c e d i n t h e d e s i r e d

L u n a r S a t e l l i t e " L u n a - 1 0 " . a n g u l a r p o s i t i o n i n s p a c e a n dt h e d e s i r e d d i r e c t i o n f o r t h ec o r r e c t i o n p u l s e s f o r c h a n g i n g

t r a j e c t o r y o f t h e f l i g h t o f t h e s t a t i o n c o u l d b e g i v e n .

R a d i o c o m m u n i c a t i o n w i t h t e r r e s t r i a l p o i n t s was a c c o m p l i s h e db o t h b y m e a n s o f n o n d i r e c t i o n a l a n t e n n a s a n d w i t h a h i g h l y d i r e c -t i o n a l p a r a b o l i c a n t e n n a ; t h e s e made i t p o s s i b l e t o t r a n s m i t t o E a r t ha l a r g e a m o u n t o f i n f o r m a t i o n d u r i n g r e l a t i v e l y s h o r t c o m m u n i c a t i o ns e s s i o n s . I n o r d e r f o r t h e a x i s o f t h e p a r a b o l i c a n t e n n a t o b e a i m e de x a c t l y a t t h e E a r t h , a c o r r e s p o n d i n g o r i e n t a t i o n s y s t e m w a s u s e de m p l o y i n g a n o p t i c a l a n d e l e c t r o n i c a p p a r a t u s w h ic h w as a b l e t o o r i e n tt h e a n t e n n a t o t h e E a r t h f r o m d i f f e r e n t d i s t a n c e s .

E v e n t h i s b r i e f d i s c u s s i o n g i v e s o n e a n i d e a a b o u t t h e c o m p l e xn a t u r e o f t h e c o n t r o l s y s t e m f o r d i r e c t i n g t h e s a t e l l i t e .

I t s h o u l d a l s o b e a d d e d t h a t t h e r a d i o a p p a r a t u s w h i c h k e p tt r a c k o f c h a n g e s i n t h e t r a j e c t o r y , t h e r a d i o l i n k fo r g i v i n g com-m a n d s a n d t h e r a d i o l i n k o v e r w h i c h s c i e n t i f i c d a t a w e r e t r a n s m i t t e dt o E a r t h w e r e q u a l i t a t i v e l y new r e l a t i v e t o s i m i l a r s y s t e m s u s e di n l a u n c h i n g t h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s a n d t h e s p a c e c r a f t s e n tt o t h e Moon.

2 3



un3 If

C o n s i d e r a b l e m a t e r i a l was o b t a i n e d d u r i n g t h e f l i g h t s o f t h e / 6m a n n e d i n t e r p l a n e t a r y s t a t i o n s " V e n u s - 1 " ,

" M a r s - 1 ", Ve n u s - 2 " , " Ve n u s -

, " Z o n d - l l t , 1 tZ on d- 2" a n d " Zo nd -3 " . I n t e r e s t i n g d a t a w e r e o b t a i n e dr e g a r d i n g t h e i n t e r p l a n e t a r y m a g n e t i c f i e l d , c o s m i c r a y s , i n t e r p l a n -e t a r y i o n i z e d p l a s m a , l o n g w a v e r a d i a t i o n , s c a t t e r i n g o f u l t r a v i o l e tr a d i a t i o n , a n d m i c r o m e t e o r i c p a r t i c l e s . I n p a r t i c u l a r s t r e a m s o fm e t e o r s w e r e d e t e c t e d w h i c h h a d n o t p r e v i o u s l y b e e n o b s e r v e d f r o m

E a r t h .

U nm an n ed I n t e r p l a n e t a r y S t a t i o n " V e nu s - 3 " .

I n a d d i t i o n t o t h e s c i e n t i f i c d a t a r e g a r d i n g c o s m i c s p a c e , ac o m p r e h e n s i v e e x p e r i m e n t w a s c a r r i e d o u t w h i c h t e s t e d t h e d e s i g n ,s t r u c t u r e a n d f l i g h t c o n t r o l o f s i m i l a r u n m a n n e d i n t e r p l a n e t a r y s t a -t i o n s . T h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e e n t i r e c o m p l e x of c o n t r o l d e v i c e su s e d f o r f l i g h t s i n t o d e e p s p a c e , i s c l e a r l y s ho w n b y t h e r e m a r k -a b l e r e s u l t s o b t a i n e d d u r i n g t h e f l i g h t o f t h e " V e n u s - 3 " : t h e l a n d -i n g o n t h e p l a n e t . T h i s was t h e f i r s t t i m e i n hum an h i s t o r y t h a ta s p a c e c r a f t f r o m o n e p l a n e t i n t h e . s o l a r s y s t e m h a d r e a c h e d a n o t h e rp l a n e t .

24



I n o r d e r t o o b t a i n s o m e i d e a o f t h e t e c h n i c a l p e r f e c t i o n r e -q u i r e d i n t h e c o m p l e x o f i n s t r u m e n t s f o r c o n t r o l l i n g t h e f l i g h t o ft h e " V e n u s - 3 " s t a t i o n , w e m u s t r e c a l l s o m e o f t h e d a t a o n t h i s f l i g h t .D u r i n g t h e f l i g h t , 3 1 c o m m u n i c a t i o n s e s s i o n s w e r e h e l d ( 1 6 d e a l t / 6 6 5w i t h t r a j e c t o r y c o r r e c t i o n ) ; i n a d d i t i o n t h e r e w e r e 1 3 0 0 m e a s u r e -m e n t s o f d i s t a n c e , m o r e t h a n 5 0 0 0 m e a s u r e m e n t s o f r a d i a l c o m p o n e n t so f f l i g h t s p e e d , a n d a p p r o x i m a t e l y 7 0 0 0 m e a s u r e m e n t s o f a n g u l a r c o -o r d i n a t e s . A l l o f t h i s m a d e i t p o s s i b l e t o g e t a d i r e c t a n d h i g h l ya c c u r a t e i d e a o f t h e a c t u a l t r a j e c t o r y o f t h e f l i g h t . T h e m e a s u r e m e n t ss h o w e d t h a t r e g a r d l e s s o f t h e s u c c e s s f u l p l a c i n g o f t h e u n m a n n e ds t a t i o n o n a f l i g h t t r a j e c t o r y t o V e n u s , t h e e r r o r i n a i m i n g a tt h e p l a n e t w a s 6 0 , 5 5 0 km f r o m i t s c e n t e r , w h i c h i s a b o u t f i v e t i m e sg r e a t e r t h a n t h e d i a m e t e r o f t h e p l a n e t . I n o r d e r t o e n t e r a f l i g h tt r a j e c t o r y w h i c h w o u l d l e a d t o l a n d i n g o n t h e p l a n e t , c o r r e c t i o n si n f l i g h t h a d t o b e mad e b y m e a n s o f a r o c k e t m o t o r ( w i t h t h e r e -q u i r e d o r i e n t a t i o n ) . T h i s w a s a c c o m p l i s h e d w h e n t h e s t a t i o n w a s1 2 , 9 0 0 , 0 0 0 km f r o m E a r t h . M e a s u re m e n t s o f t h e t r a j e c t o r y , made a f t e rt h e c o r r e c t i o n s e s s i o n , s h o w e d t h a t t h e r e q u i r e d f l i g h t s p e e d h a db e e n a t t a i n e d w i t h a n a c c u r a c y w i t h i n s e v e r a l c m / s e c . A f t e r c o r -r e c t i o n , t h e f l i g h t t r a j e c t o r y p a s s e d a t a d i s t a n c e o f 4 50 km f r o mt h e c e n t e r o f t h e p l a n e t . E v e n i f we t a k e i n t o a c c o u n t t h e e r r o ri n d e t e r m i n i n g t h e t r a j e c t o r y ( l e s s t h a n 6 0 0 k m ) a n d t h e i n e x a c tv a l u e o f t h e a s t r o n o m i c a l u n i t , w h i c h g i v e s t h e a d d i t i o n a l e r r o rf o r a g i v e n f l i g h t o f n o m o r e t h a n 5 0 0 k m , t h e me a n s q u a r e d e v i a -t i o n f r o m t h e c a l c u l a t e d t r a j e c t o r y w a s b e t t e r t h a n 8 0 0 km . I f w ea l s o t a k e a c c o u n t o f t h e f a c t t h a t t h e t u b e o f t h e t r a j e c t o r y ( u p o na p p r o a c h t o t h e p l a n e t ) i s c o n s t r i c t e d b y t h e a c t i o n o f t h e g r a v i t yo f t h e p l a n e t ( a p p r o x i m a t e l y t w i c e f o r t h i s f l i g h t ) a n d t h a t t h er a d i u s o f V en u s i s e q u a l t o 6 1 0 0 km , w e r e a c h a n e r r o r o f 1 0 - 1 5f a c t o r s i n t h e a c c u r a c y o f t h e l a n d i n g , w h i c h c h a r a c t e r i z e t h i s f l i g h t .D u r i n g t h e f l i g h t o f t h e u n m a n n e d s t a t i o n " Z o n d - 2 " p l a s m a m o t o r sw e r e u s e d a s t h e d e v i c e s f o r c o n t r o l l i n g t h e o r i e n t a t i o n s y s t e m .

T h e f l i g h t s o f t h e u n m a n n e d s t a t i o n s t o t h e p l a n e t s o f t h e s o -l a r s y s t e m h a v e o p e n e d u p f o r m a n k i n d b r o a d h o r i z o n s f o r d i r e c t i n -v e s t i g a t i o n o f t h e i r s t r u c t u r e . We a r e m a k i n g t h e t r a n s i t i o n f r o mt h e e r a o f t h e o r e t i c a l h y p o t h e s e s r e g a r d i n g t h e o r i g i n o f t h e p l a n e t so f t h e s o l a r s y s t e m t o t h e i r e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n b y m ea n so f i n s t r u m e n t s l a n d e d on t h e p l a n e t s or l o w e r e d t o t h e i r s u r f a c e .

A f t e r t h e b u i l d i n g a n d l a u n c h i n g o f t h e f i r s t a r t i f i c i a l E a r t hs a t e l l i t e , t h e f l i g h t s o f t h e l u n a r s p a c e c r a f t , a n d t h e l o n g d i s -

t a n c e s p a c e f l i g h t s i n t o i n t e r p l a n e t a r y s p a c e a s t h e r e s u l t o f w h i c ha t r e m e n d o u s s c i e n t i f i c a n d t e c h n i c a l e x p e r i e n c e was a c c u m u l a t e d ,S o v i e t s c i e n t i s t s a n d e n g i n e e r s p r e p a r e d f o r f l i g h t s b y man i n t oc o s m i c s p a c e : t h e a c c o m p l i s h m e n t o f a n a g e - o l d d r e a m o f m a n k i n d .

I n o r d e r t o make t h e f i r s t f l i g h t i n t o s p a c e , i t w a s f i r s t n e -c e s s a r y t o d e s i g n a n d b u i l d a p o w e r f u l c a r r i e r r o c k e t c a p a b l e o fl a u n c h i n g a s p a c e c r a f t o f t h e r e q u i r e d w e i g h t i n t o o r b i t a r o u n d t h eE a r t h , a n d t o b u i l d a s p a c e c r a f t w i t h c o m p l e x a p p a r a t u s f o r m a i n -t a i n i n g n o r m a l l i v i n g c o n d i t i o n s f o r man d u r i n g t h e f l i g h t a n d a p -

2 5





" Vo s t o k " C a r r i e r R o c k e t .

c a l c u l a t e d o n e , t h e s p a c e c a p s u l e was d e s t r o y e d w h en i t r e e n t e r e dt h e d e n s e l a y e r s o f t h e a t m o s p h e r e .

I n a d d i t i o n t o t h e t e s t i n g o f t h e s y s t e m s o n b o a r d t h e s p a c e -c r a f t a n d s t u d y i n g t h e e f f e c t s o n b i o l o g i c a l m a t e r i a l s b o t h d u r i n gf l i g h t a n d a f t e r l a n d i n g , a b r o a d p r o g r a m o f s c i e n t i f i c i n v e s t i g a t i o nw a s c a r r i e d o u t on t h e s p a c e c a p s u l e s , a s a r e s u l t o f w h i c h t h e p a-d i a t i o n d a n g e r f o r c o s m i c f l i g h t s a t h e i g h t s u p t o 3 5 0 km was s h o w nt o b e i n s i g n i f i c a n t s i n c e t h e r e w e r e n o p o w e r f u l s o l a r r a d i a t i o n s .I t w a s a l s o s h o w n t h a t t h e d a n g e r f r o m m e t e o r i t e s was p r a c t i c a l l yn e g l i g i b l e .

C a b i n o f t h e S p a c e C a p s u l e " Vo s t o k " A f t e r L a n d i n g .

2 7



T h e f o u r t h a n d f i f t h s p a c e c a p s u l e s , p l a c e d i n o r b i t a s s a t -e l l i t e s o f t h e E a r t h o n M a r c h 9 a n d 2 5 , 1 9 6 1 , r e s p e c t i v e l y , e a c hm a d e o n e r e v o l u t i o n a r o u n d t h e E a r t h . T h e f l i g h t s o f t h e f o u r t ha n d f i f t h s p a c e c a p s u l e s c a r r i e d o u t t h e s am e p r o g r a m w h i c h wasi n t e n d e d f o r u s e b y t h e f i r s t f l i g h t o f a s p a c e c r a f t w i t h a c o s m o -n a u t o n b o a r d . T h e s e s p a c e c r a f t c a r r i e d i n t h e i r c a b i n s a dummyc o s m o n a u t a n d s e v e r a l d o g s . T h e d o g o n t h e f o u r t h s a t e l l i t e w a sn a m ed " C h e r n u s h k a " w h i l e t h e o n e o n t h e f i f t h s a t e l l i t e w a s n a m e d" Z v e z d o c h k a " . B o t h s p a c e c r a f t l a n d e d s a f e l y o n E a r t h i n t h e d e s i r e dr e g i o n .

On A p r i l 1 2 , 1 9 6 1 a t 0907 Moscow T i m e , t h e f i r s t c o s m o n a u tYu. A . G a g a r i n b e g a n h i s s p a c e f l i g h t on b o a r d t h e " V o s t o k - 1 " . T h es p a c e c r a f t l a n d e d a f t e r m a k i n g o n e r e v o l u t i o n a r o u n d t h e E a r t h .T h e f i r s t m a n n e d o r b i t a l f l i g h t i n h i s t o r y h a d b e e n a c c o m p l i s h e d .T h e s p a c e c r a f t w e i g h e d 4 7 25 k g . T he e f f e c t o f v a r i o u s f a c t o r so f s p a c e f l i g h t o n t h e hu m a n o r g a n i s m w a s i n v e s t i g a t e d . F o r t h ef i r s t t i m e man w a s s u b j e c t e d t o a s t a t e o f p r o l o n g e d w e i g h t l e s s -n e s s , w h i c h l a s t e d 5 5 m i n .

Man h a d e n t e r e d a ne w e r a , t h e e r a o f m a n n e d s p a c e f l i g h t .

S u b s e q u e n t f l i g h t s o f S o v i e t c o s m o n a u t s w e r e e x t r e m e l y i m p o r - / 6 6 8t a n t i n c l a r i f y i n g t h e p o s s i b i l i t y o f a p r o l o n g e d s t a y o f m an i ns p a c e .

T h e s p a c e c r a f t " V o s t o k - 2 " p i l o t e d b y c o s m o n a u t G . S . T i t o ve n t e r e d o r b i t o n A u g u s t 6 , 1 9 6 1 a n d m a d e 1 7 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h eE a r t h . T h e f l i g h t l a s t e d 2 5 h r s . 1 8 m i n . G . S . T i t o v w a s a b l et o w o r k a l l d u r i n g t h e f l i g h t . Some d i s t u r b a n c e s i n t h e f u n c t i o no f t h e v e s t i b u l a r a p p a r a t u s o f t h e c o s m o n a u t w e r e n o t i c e d .

T he s p a c e c r a f t 1 1 Vo s t o k - 3" p i l o t e d b y c o s m o n a u t A . G . N i k o l a y e v ,e n t e r e d o r b i t o n A u g u s t 11, 1 9 6 2 , t h e f l i g h t l a s t e d 9 4 h r s . a n d2 2 m i n . M o re t h a n 6 4 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t h w e r e m a de . W i t h i na f e w d a y s t h e s p a c e c r a f t 1 1 V os t o k -4 " p i l o t e d b y c o s m o n a u t P . R .P o p o v i c h w a s l a u n c h e d i n t o o r b i t . H i s f l i g h t l a s t e d 7 0 h r s . a n d5 7 m i n ; m o re t h a n 4 8 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t h w e r e c o m p l e t e d .O ne o f t h e m o s t i m p o r t a n t r e s u l t s o f t h i s g r o u p f l i g h t o f t w o s p a c e -c r a f t w a s a d e m o n s t r a t i o n o f t h e p o s s i b i l i t y o f b r i n g i n g t h e s e c -o n d s p a c e c r a f t t o t h e i m m e d i a t e v i c i n i t y o f t h e f i r s t w h i c h w i l lm a k e i t e a s i e r i n t h e f u t u r e t o c a r r y o u t m a n e u v e r s i n a p p r o a c h

a n d d o c k i n g o f s p a c e c r a f t . I n a d d i t i o n ,i t

was a l s o s h o w n t o b ep o s s i b l e t o h a v e n o r m a l l i v i n g c o n d i t i o n s f o r man u n d e r c o n d i t i o n so f p r o l o n g e d s p a c e f l i g h t .

I t s h o u l d b e m e n t i o n e d t h a t t h e f i r s t p i c t u r e s o f t h e c os m o -n a u t s i n f l i g h t w e r e t r a n s m i t t e d v i a t h e S o v i e t t e l e v i s i o n n e t w o r ka n d o v e r t h e " I n t e r t e l " s y s t e m a n d w e r e s e e n i n t h e m a j o r i t y o ft h e c o u n t r i e s o f E u r o p e .

T h e s p a c e c r a f t " V o s t o k - 5 " , p i l o t e d b y c o s m o n a u t V . F . B y k o v -

2 8



s k i y , w as l a u n c h e d i n t o o r b i t on J un e 1 4 , 1 9 6 3 . H i s f l i g h t l a s t e d1 1 9 . 4 h r s . a n d h e c o m p l e t e d 8 2 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t h . Twod a y s l a t e r o n J u n e 1 6 , t h e s p a c e c r a f t " V o s t o k -6 " w a s l a u n c h e d , p i l o t e db y t h e f i r s t w o m a n c o s m o n a u t , V . V . N i k o l a y e v a - T e r e s h k o v a . H e rf l i g h t l a s t e d 7 0 . 8 h r s . M o re t h a n 4 8 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t hw e r e c o m p l e t e d . D u r i n g t h i s j o i n t f l i g h t , t h e e f f e c t o f v a r i o u sf a c t o r s o f c o s m i c f l i g h t o n t h e human o r g a n i s m w e r e t e s t e d i n c l u d i n gt h e o r g a n i s m s o f men a n d w om e n . The c o s m o n a u t s w i t h s t o o d t h e i re n t r y i n t o o r b i t w e l l , a s t h e y d i d t h e i r p r o l o n g e d f l i g h t a n d r e t u r nt o E a r t h .

I n t e r p l a n e t a r y t r i p s s u c h a s t h o s e t o t h e Moon a n d M a r s , fore x a m p l e , w i l l n e v e r b e m a d e i n a s i n g l e - p a s s e n g e r c a p s u l e . T h e r e f o r et h e n e x t s t a g e w a s t h e b u i l d i n g o f a new m u l t i p a s s e n g e r s p a c e c a p -s u l e i n t h e " V o s k h o d " s e r i e s . T h e s p a c e c r a f t h a d a d e v i c e f o r as o f t l a n d i n g on t h e s u r f a c e o f t h e E a r t h , a s w e l l a s a s u p p l e m e n t a r yb r a k i n g s y s t e m w h i c h m a de i t p o s s i b l e t o m a k e f l i g h t s i n s t i l l

h i g h e r o r b i t s t h a n t h o s e o f t h e "V o s to k" t y p e . T h e maximum h e i g h ta t a p o g e e was 3 2 7 km a n d was a c c o m p l i s h e d d u r i n g t h e f l i g h t o f Y u .A . G a g a r i n . I n t h e "V o s k h o d " c a p s u l e , t h e c o s m o n a u t s c o u l d f l yw i t h o u t w e a r i n g t h e i r s p a c e s u i t s an d w i t h o u t a n y e j e c t i o n s y s t e m .I n a d d i t i o n t o t h e e a r l i e r o r i e n t a t i o n s y s t e m s t h e s p a c e c r a f t wasf i t t e d w i t h a new s y s t e m w h i c h u s e d i o n t r a n s m i t t e r s f o r d i r e c t i n gt h e c o u r s e . T h e e n t i r e s p a c e c r a f t w e i g h e d 5 3 2 0 k g .

T h e s p a c e c r a f t " V o s k h o d - 1 " was l a u n c h e d i n t o o r b i t a s a s a t e l -l i t e o f t h e E a r t h o n O c t o b e r 1 2 , 1 9 6 4 w i t h a h e i g h t a t a p o g e e o f4 0 9 k m . A bo a r d t h e s p a c e c r a f t w a s a c r e w c o n s i s t i n g o f t h e c o m m a n d e ro f t h e s p a c e c r a f t , t h e c o s m o n a u t V . M . K o m a r o v , h i s s c i e n t i f i c a s s o c -i a t e K . P . F e o k t i s t o v , a n d a p h y s i c i a n , B . B . Y e g o r o v . T h e f l i g h tl a s t e d 2 4 h r s a n d 1 7 m i n . A b r o a d p r o g r a m was c a r r i e d o u t d u r i n gt h e f l i g h t , t e s t i n g a t h r e e - m a n p i l o t e d s p a c e c r a f t . T h e a b i l i t yt o w o r k t o g e t h e r d u r i n g t h e f l i g h t w a s t e s t e d w i t h a g r o u p o f c os m o -n a u t s . A n u m b e r o f p h y s i c a l , t e c h n i c a l a n d s c i e n t i f i c t e s t s w e r ea l s o c a r r i e d o u t i n a d d i t i o n t o e x t e n s i v e m e d i c a l a n d b i o l o g i c a lt e s t s w h i c h w e r e m a d e d i r e c t l y u n d e r c o n d i t i o n s o f p r o l o n g e d s p a c ef l i g h t a n d w i t h t h e p a r t i c i p a t i o n o f s c i e n t i f i c a n d m e d i c a l p e r - / 6 6 9s o n n e l . Fo r t h e f i r s t t i m e s c i e n t i s t s w e r e m a k i n g o b s e r v a t i o n sa n d w o r k i n g i n s p a c e .

On M ar c h 1 8 , 1 9 6 5 t h e s p a c e c r a f t " V o sk ho d - 2" was l a u n c h e d i n t oo r b i t a s a s a t e l l i t e o f t h e E a r t h . I t was p i l o t e d b y a c r e w c o n -s i s t i n g o f t h e c o m ma nd e r , c os m o na u t P . I . B e l y a y e v , a n d h i s c o p i l o t ,c o s m o n a u t A . A . L e o n o v . D u r i n g t h e s e c o n d r e v o l u t i o n o f t h e f l i g h t ,A . A . L e on o v p u t o n a s p a c e s u i t w i t h a n i n d e p e n d e n t l i f e s u s t a i n -i n g s y s t e m a n d w e n t o u t t h r o u g h a s p e c i a l h a t c h t o b e c o m e t h e f i r s tman t o l e a v e a s p a c e c r a f t d i r e c t l y i n o u t e r s p a c e . T h e r e h e c a r r i e do u t s u c c e s s f u l l y a n u m b e r o f t e s t s a n d o b s e r v a t i o n s a n d r e t u r n e ds a t e l y t o t h e s p a c e c r a f t . T h e e m e r g e n c e o f A . A . L e on o v f r o m t h es h i p w a s o b s e r v e d o n E a r t h b y t e l e v i s i o n . D u r i n g t h e r e s t o f t h et r i p , t e s t s w e r e c a r r i e d o u t o f t h e o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m s o ft h e s h i p , i n c l u d i n g m e d i c a l , b i o l o g i c a l a n d o t h e r s c i e n t i f i c i n v e s -

2 9



t i g a t t o n s . A f t e r 2 6 h o u r s a n d 1 7 r e v o l u t i o n s a r o u n d t h e E a r t h ,t h e c o s m o n a u t s l a n d e d a g a i n u s i n g t h e s o f t l a n d i n g s y s t e m .

T he e m e r g e n c e o f man i n t o o u t e r s p a c e i s a n u n p r e c e d e n t e d e x -p e r i m e n t w h i c h s h o w e d t h a t i t i s p o s s i b l e f o r m a n , n o t o n l y t o m a k ef l i g h t s i n t o s p a c e , b u t t o wo r k a c t i v e l y i n s p a c e i t s e l f . T h e s o -l u t i o n o f t h i s p r o b l e m i s a n i m p o r t a n t new s t a g e i n b e g i n n i n g s t u d i e so f o u t e r s p a c e . W ide o p p o r t u n i t i e s h a v e b e e n o p e n e d u p f o r c a r r y -i n g o u t w o r k o u t s i d e t h e s p a c e c r a f t i n s p a c e a n d c o n s e q u e n t l y b u i l d -i n g s c i e n t i f i c i n v e s t i g a t i o n l a b o r a t o r i e s t h e r e w i t h e x c h a n g e o fc r e w s a n d s p a c e c r a f t f o r s t u d y i n g t h e p l a n e t s o f t h e s o l a r s y s t e m .

A s w e h a v e p o i n t e d o u t a b o v e , a n i m p o r t a n t f a c t o r i n t h e s p a c e -f l i g h t s t o o t h e r c e l e s t i a l b o d i e s is t h e d u r a t i o n o f t h e f l i g h t s .To s t u d y t h e e f f e c t s o f p r o l o n g e d e x p o s u r e o f t h e l i v i n g o r g a n i s mt o o u t e r s p a c e , t h e " C o s m o s - l l O f f a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e w a sb u i l t t o c a r r y o u t e x t e n s i v e m e d i c a l a n d b i o l o g i c a l t e s t s .

T h e s a t e l l i t e was l a u n c h e d i n t o o r b i t o n F e b r u a r y 2 2 , 1 9 6 6 .I t c a r r i e d a n i m a l s o n b o a r d : t w o d o g s n a m ed " Ve t e r o k " a n d " U g o l e k " .T h e o r b i t of t h e s a t e l l i t e w as s e l e c t e d s o t h a t i t s a p o g e e w a s 9 0 4k m , i n o t h e r w o r d s , m uch h i g h e r t h a n f o r t h e s p a c e c r a f t " V o s to k "a n d " Vo s kh o d " . T h u s a s i t m o v e d, t h e " C o sm o s- 1 10 " s a t e l l i t e camed i r e c t l y i n t o t h e r e g i o n o f t h e r a d i a t i o n b e l t o f t h e E a r t h . T h ed u r a t i o n o f - t h e f l i g h t o f t h e s a t e l l i t e " C o s m o s - 11 0 " w a s 2 2 h r s ,a t t h e e n d o f w h i c h t i m e t h e s a t e l l i t e m a d e a s o f t l a n d i n g on t h eE a r t h , s o t h a t a l l o f t h e a p p a r a t u s a n d e x p e r i m e n t a l a n i m a l s w e r er e c o v e r e d . T h i s i n t e r e s t i n g e x p e r i m e n t p r o v i d e d i n v a l u a b l e d a t ar e g a r d i n g o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t p r o b l e m s o f s p a c e p h y s i o l o g y ,t h e e f f e c t o f c o n d i t i o n s o f c o s m i c f l i g h t o n t h e s t a t e o f t h e n e r -v o u s r e f l e x r e g u l a t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m . I t w a s f o u n dt h a t t h e c o n d i t i o n s o f s p a c e f l i g h t c a u s e c e r t a i n c h a n g e s i n t h ew a t e r , s a l t a n d a l b u m i n e x c h a n g e i n t h e m o t o r s y s t e m o f a n i m a l s .

F o l l o w i n g t h e f l i g h t s o f t h e s p a c e c r a f t " V os to k " a n d " V o s k h o d "i n t h e S o v i e t U n i o n , o n A p r i l 2 3 , 1 9 6 7 t h e f i r s t e x p e r i m e n t a l l a u n c h -i n g o f a new t y p e o f s p a c e c r a f t " S o yu z -1 " p i l o t e d b y c o s m o n a u t V .

M . K o m a r o v w a s c a r r i e d o u t . I t was K om ar o v who e a r l i e r m a d e t h ef l i g h t a s a m em b e r o f t h e c r e w o f t h e " Vos k ho d -1 " . T he p u r p o s eo f t h e f l i g h t o f t h e " S o y u z - 1 ' ' was t o t e s t a new t y p e o f s p a c e c r a f t ,t h e o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m s , a n d e l e m e n t s o f t h e d e s i g n o f t h ec a p s u l e u n d e r c o n d i t i o n s o f s p a c e f l i g h t w h i l e c a r r y i n g o u t b o t hs c i e n t i f i c a n d t e c h n i c a l , a s w e l l a s m e d i c a l a n d b i o l o g i c a l i n v e s t i g a -t i o n s . D u r i n g t h e p e r i o d o f t h e t e s t f l i g h t , V . M . K o m a r o v wasa b l e t o c a r r y o u t c o m p l e t e l y h i s p r o gr a m o n b o a r d t h e " S o y u z - 1 "s p a c e c r a f t . A t t h e e n d o f t h e f l i g h t o f t h e "S o y u z - 1 " s p a c e c r a f t ,t h e f a m o u s c o s m o n a u t V . M . Komarov t r a g i c a l l y l o s t h i s l i f e . T h ec o n t r i b u t i o n ma d e by V . M . Komarov w i l l a l w a y s g o down i n t h e h i s - / 6t o r i c a l a n n a l s o f t h e e x p l o r a t i o n a n d i n v e s t i g a t i o n o f s p a c e .

T h e f l i g h t s o f t h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s , t h e l a u n c h -i n g s o f t h e s p a c e c r a f t t o w a r d t h e Moon, Mars a n d V e n u s , t h e f l i g h t s

3 0





T h e f i r s t d e t e r m i n a t i o n s o f t h e d e n s i t y o f t h e u p p e r l a y e r so f t h e a t m o s p h e r e b y m e a n s of a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l l i t e s w e r e c a r -r i e d o u t i n 1 9 5 7 - 1 9 5 8 a s a r e s u l t o f i n v e s t i g a t i n g c h a n g e s o f t h e i ro r b i t s d u e t o a e r o d y n a m i c b r a k i n g . I n a d d i t i o n t h e t h i r d S o v i e ta r t i f i c i a l s a t e l l i t e c a r r i e d a m a n o m e t e r w h i c h m a de i t p o s s i b l et o o b t a i n d a t a o n t h e d e n s i t y o f t h e a i r o v e r a w i d e r a n g e o f a l t i t u d e s .B o t h o f t h e s e m e t h o d s w e r e l a t e r d e v e l o p e d c o n s i d e r a b l y t h u s mak-i n g i t p o s s i b l e t o o b t a i n a c o n s i d e r a b l e a m ou n t o f e x p e r i m e n t a ld a t a . T h i s m e t h o d p e r m i t s o b t a i n i n g d a t a r e g a r d i n g d e n s i t y a v e r - / 6 7 1

a g e d o v e r c e r t a i n r e g i o n s n e a r t h e p e r i g e e o f t h e s a t e l l i t e d u r i n gs e v e r a l s u c c e s s i v e o r b i t s ; h o w e v e r t h i s m e a s u r e s n o t o n l y t h e d e n s i t yp b u t a l s o t h e v a l u e p J H , w h e r e H i s t h e s c a l e o f t h e a l t i t u d e s .M a n o m e t r i c m e a s u r e m e n t s m ake i t p o s s i b l e t o o b t a i n n u m e r o u s v a l u e so f d e n s i t y b u t w i t h c o n s i d e r a b l e e r r o r . T h e r e f o r e t h e o v e r a l l a g r e e -m en t b e t w e e n t h e d e n s i t y v a l u e s o b t a i n e d by t h e t w o m e t h o d s s t i l la p p e a r e d i n s u f f i c i e n t . I n a d d i t i o n t o t h e s e t w o b a s i c m e t h o d s , o t h e r sw e r e u s e d . T h u s i n 1 9 5 8 , e . g . , S o v i e t s c i e n t i s t s d e t e r m i n e d t h ed e n s i t y a t a h e i g h t o f 4 3 0 k m o n t h e b a s i s o f m e a s u r i n g t h e r a t eo f d i f f u s i o n o f a n a r t i f i c i a l s o d i u m c l o u d .

N e v e r t h e l e s s t h e i n f o r m a t i o n w h i c h h a s , b e e n o b t a i n e d t h u s f a rh a s m ad e i t p o s s i b l e t o g e t a r a t h e r c l e a r i d e a r e g a r d i n g t h e u p p e ra t m o s p h e r e a n d d i f f e r e n t v a r i a t i o n s o f i t s s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s :d e n s i t y , p r e s s u r e a n d t e m p e r a t u r e . F i v e b a s i c t y p e s o f v a r i a t i o ni n d e n s i t y a t h e i g h t s o f 1 8 0 km a n d a b o v e h a v e b e e n d i s t i n g u i s h e d :d i u r n a l v a r i a t i o n s , v a r i a t i o n s w i t h c h a n g e s i n s o l a r a c t i v i t y , s e m i -a n n u a l v a r i a t i o n s , v a r i a t i o n s c a u s e d b y m a g n e t i c a c t i v i t y , a n dl a t i t u d i n a l v a r i a t i o n s . A l l o f t h e s e w i t h t h e e x c e p t i o n s o f t h ev a r i a t i o n s c a u s e d b y t h e m a g n e t i c a c t i v i t y a n d p o s s i b l y t h e s e m i -a n n u a l v a r i a t i o n s a r e r e l a t e d t o t h e i r r e g u l a r i t y o f e n e r g y a c c u m u -l a t i o n i n t h e u p p e r a t m o s p h e r e r e s e m b l i n g t h e f o r m o f u l t r a v i o l e tr a d i a t i o n .

T h e r e g u l a r i t i e s a n d t h e am o u n t o f e n e r g y r e c e i v e d d u r i n gt h e d a y l e a d s t o a s h a r p v a r i a t i o n i n t h e t e m p e r a t u r e o f t h e u p p e ra t m o s p h e r e . T h e r a t i o o f t h e maximum d i u r n a l t e m p e r a t u r e a n d t h em i n i m a l n o c t u r n a l t e m p e r a t u r e i n t h e t h e r m o s p h e r e r e a c h e s a b o u t3 0 % . C o n s e q u e n t l y t h e d e n s i t y v a r i e s b y 1 . 5 - 2 t i m e s a t h e i g h t so f a b o u t 2 0 0 km an d 5 - 8 t i m e s a t h e i g h t s o f 5 0 0 - 6 0 0 km. H o w e v e r ,t h e s p e c i f i c n a t u r e o f t h e c h a n g e i n d e n s i t y w i t h t i m e o f d a y h a sn o t y e t f o u n d a n a d e q u a t e e x p l a n a t i o n ; s e v e r a l i n v e s t i g a t o r s h a v es u g g e s t e d a s i t s e x p l a n a t i o n , a s u p p l e m e n t a r y h e a t s o u r c e w h i l e

o t h e r s t h i n ki t i s

p o s s i b l e t h a ti t

c a n b e e x p l a i n e d b y t h e e f f e c to f i o n i z a t i o n d r i f t i n t o n e u t r a l c o m p o n e n t s o f t h e a t m o s p h e r e .

V a r i a t i o n s w i t h c h a n g e s i n s o l a r a c t i v i t y c a n b e d i v i d e d i n t ot w o c l a s s e s : ( a ) v a r i a t i o n s w i t h t h e p a t t e r n o f t h e s o l a r c y c l e ,c a u s e d b y c h a n g e s i n t h e t o t a l f l u x o f s o l a r u l t r a v i o l e t r a d i a -t i o n w i t h t h e 1 1 - y e a r c y c l e , a n d ( b ) v a r i a t i o n s r e l a t e d t o s h o r t -t e r m i n c r e a s e s i n t h e f l u x o f t h e u l t r a v i o l e t r a d i a t i o n , e . g . ,d u r i n g s e v e r a l r o t a t i o n s o f t h e S u n a r o u n d i t s a x i s . S i n c e m e a s u r em e n t s o f t h e f l u x o f s o l a r u l t r a v i o l e t r a d i a t i o n a r e r a r e , t h e

3 2



. .. . .

. u s u a l i n d e x f o r t h i s v a l u e i s t h e f l u x f r o m t h e S u n o n t h e 1 0 . 7 c mr a d i o w a v e l e n g t h s . I t i s f o u n d t h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h et e m p e r a t u r e i n t h e t h e r m o s p h e r e a nd t h e r a d i a t i o n a l f l u x o n t h e1 0 . 7 c m w a v e l e n g t h s i s n o t t h e s a m e. T h e r e a c t i o n of t h e u p p e r a t -m o s p h e r e t o v a r i a t i o n s i n t h e u l t r a v i o l e t r a d i a t i o n a l f l u x f r o mt h e S u n ( o n t h e b a s i s o f m e a s u r e m e n t s o f t h e 1 0 . 7 c m r a d i o e m i s s i o n )w i t h t h e p a t t e r n o f t h e s o l a r c y c l e i s t w i c e a s s t r o n g a s t o t h e

s h o r t t e r m v a r i a t i o n . T h e r e a s o n f o r t h i s d i s c r e p a n c y a p p a r e n t l yi s t h a t t h e f l u x o f t h e u l t r a v i o l e t s o l a r r a d i a t i o n , a s t h e 1 0 . 7c m r a d i a t i o n f l u x , h a s t w o c o m p o n e n t s : o n e f r o m t h e e n t i r e s o l a rd i s k a n d t h e o t h e r f r o m t h e a c t i v e r e g i o n s . T h e r e a r e i n d i c a t i o n st h a t t h e s p e c t r a l c o n t e n t d i f f e r s for t h e s e c o m p o n e n t s o f t h e u l t r a -v i o l e t r a d i a t i o n .

T h e s e m i a n n u a l v a r i a t i o n s a r e g l o b a l w i t h m ax i m a i n A p r i l a n dO c t o b e r a n d w i t h m in im a i n J a n u a r y a n d J u l y . T h e i r c a u s e s a r e p r o b -a b l y r e l a t e d t o t h e i o n i z e d c o m p o n e n t o f t h e u p p e r a t m o s p h e r e i nt h e N o r t h e r n a n d S o u t h e r n H e m i s p h e r e s w i t h p r o n o u n c e d l i n e s o f g e o -m a g n e t i c f i e l d s . I n v e s t i g a t i o n o f t h e v a r i a t i o n s c a u s e d b y t h eg e o m a g n e t i c a c t i v i t y p r e s e n t s a v e r y d i f f i c u l t p r o b l e m : t h e y a r en o t c o n t i n u o u s w i t h t i m e a n d t h e i r o b s e r v a t i o n r e q u i r e s p r e c i s e /6d e t e r m i n a t i o n s o f t h e o r b i t a l e l e m e n t s o f t h e a r t i f i c i a l E a r t h s a t e l -

l i t e s d u r i n g r e l a t i v e l y s h o r t t i m e i n t e r v a l s . An i n c r e a s e i n t e m p -e r a t u r e t a k e s p l a c e s e v e r a l h o u r s a f t e r t h e b e g i n n i n g o f g e o m a g -n e t i c p e r t u r b a t i o n , a n d s o m e w h a t e a r l i e r a t h i g h e r l a t i t u d e s n e a rt h e p o l a r a u r o r a e . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e m a g n i t u d e o f t h em a g n e t i c a c t i v i t y a nd t h e h e a t i n g o f t h e a t m o s p h e r e i s a p p a r e n t l yn o n l i n e a r : t h e r e l a t i v e v a l u e o f t h e r e a c t i o n o f t h e a t m o s p h e r ei s g r e a t d u r i n g s m a l l p e r t u r b a t i o n s .

T h e l a t i t u d i n a l v a r i a t i o n i n d e n s i t y i s s m a l l ; t h e i n c r e a s ei n d e n s i t y f r o m t h e e q u a t o r t o h i g h l a t i t u d e s a m o u n t s t o a b o u t 3 0 %a t h e i g h t s o f s e v e r a l h u n d r e d k i l o m e t e r s . T h e r e a r e i n d i c a t i o n so f a n i n c r e a s e i n d e n s i t y i n t h e z o n e o f t h e p o l a r a u r o r a e , w h i c hi s a p p a r e n t l y r e l a t e d t o t h e b r a k i n g o f p a r t i c l e s o f t h e p o l a ra u r o r a e .

A much l e s s i n v e s t i g a t e d p ro b l e m i s t h a t o f t h e c o m p o s i t i o no f t h e u p p e r a t m o s p h e r e , p a r t i c u l a r l y i t s v a r i a t i o n s . A m a j o r -i t y o f t h e m e a s u r e m e n t s o f t h e c o m p o s i t i o n h a v e b e e n made w i t hr o c k e t s r a t h e r t h a n s a t e l l i t e s . Two m e t h o d s h a v e b e e n u s e d : t h emass s p e c t r o m e t r i c m e t h o d a n d t h a t i n v o l v i n g t h e a b s o r p t i o n o fu l t r a v i o l e t r a d i a t i o n f r o m t h e S u n . E v e n t h e e a r l i e s t r o c k e t e x p e r i -m e n t s s ho w e d t h a t a t h e i g h t s o f 1 0 0 - 1 2 0 km, a d i f f u s e s e p a r a t i o no f g a s e s b e g i n s . T h e e x i s t e n c e o f a d i f f u s e s e p a r a t i o n a t h e i g h t sg r e a t e r t h a n 1 2 0 km w a s c o n f i r m e d a l s o i n s u b s e q u e n t m e a s u r e m e n t so f c o n c e n t r a t i o n s a t d i f f e r e n t a t m o s p h e r i c c o m p o n e n t s .

A t h e i g h t s o f 2 0 0 - 2 5 0 km t h e p r i n c i p l e c o m p o n e n t s o f t h e a t m o -s p h e r e r e m a i n s N 2 ; t h e r e l a t i v e c o n c e n t r a t i o n o f a t o m i c o x y g e n 0 ,w h i c h h a s f o r m e d d u r i n g d i s s o c i a t i o n o f m o l e c u l a r o x y g e n b y s o l a ru l t r a v i o l e t r a d i a t i o n , i n c r e a s e s . T h e a m o u n t o f m o l e c u l a r o x y g e n

3 3



. d e c r e a s e s w i t h h e i g h t . B e g i n n i n g a t 2 5 0 -3 0 0 km, t h e p r i n c i p l e com-p o n e n t o f t h e a t m o s p h e r e i s a t o m i c o x y g e n .

S t i l l h i g h e r , b e g i n n i n g a t a l t i t u d e s o f 5 0 0 - 6 00 k m, i n y e a r so f m in im um s o l a r a c t i v i t y a t h e i g h t s o f 1 0 0 0 - 1 5 0 0 km i n y e a r s o fm in imu m a c t i v i t y , t h e a t m o s p h e r e b ec o me s h e l i u m - h y d r o g e n . T he l a y e rw i t h h e l i u m i n t h e f o r m o f a p r i n c i p l e c o m p o n e n t a p p e a r s a p p a r e n t l y

o n l y i n y e a r s o f maximum s o l a r a c t i v i t y . T h e v e r y o u t e r m o s t r e -g i o n o f t h e E a r t h ' s a t m o s p h e r e c o n s i s t s o f a t o m i c h y d r o g e n . I t sC o n c e n t r a t i o n u p t o d i s t a n c e s o f s e v e r a l E a r t h r a d i i h a s b e e n m e a s -u r e d o n t h e b a s i s o f i t s s c a t t e r i n g o f s o l a r L a - r a d i a t i o n d u r i n gt h e f l i g h t o f t h e S o v i e t s p a c e s t a t i o n , p a r t i c u l a r l y " Z o n d - 2 " .

I f a l l t h e p r i n c i p l e c o mp on en t s o f t h e a t m o s p h e r e ( N 2 , 0 2 , 0 )

a r e f o u n d i n a s t a t e o f d i f f u s e d i s t r i b u t i o n i n t h e a t m o s p h e r e a n dt h e i r c o n c e n t r a t e s d e c r e a s e w i t h a n i n c r e a s e i n s o l a r a c t i v i t y s ot h a t t h e t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s a s w e l l , t h e b e h a v i o r o f h y d r o g e ni s q u i t e d i f f e r e n t ; i t s c o n c e n t r a t i o n a p p a r e n t l y c h a n g e s n o t a ta l l w i t h c h a n g e s i n t h e s o l a r c y c l e . T h i s i s c o n n e c t e d w i t h t h e

f a c t t h a t h y d r o g e n d i f f u s e s e a s i l y o u t o f t h e E a r t h ' s a t m o s p h e r ea n d i t s d i s s i p a t i o n i n c r e a s e s s h a r p l y w i t h a n i n c r e a s e i n t e m p e r a t u r e .

Ve r y l i t t l e i s know n r e g a r d i n g t h e s e a s o n a l d i u r n a l a n d l a t i t u d -i n a l v a r i a t i o n s o f t h e c o m p o s i t i o n . T h i s i s e x p l a i n e d by t h e i n a d -e q u a c y o f s u f f i c i e n t d a t a , a n d a l s o b y e x p e r i m e n t a l d i f f i c u l t i e sw h i c h a r e e n c o u n t e r e d i n mass s p e c t r o m e t r i c m e a s u r e m e n t s . T he m e a s -u r e m e n t s o n t h e s a t e l l i t e " E x p l o r e r - 1 7 " s ho w ed t h e e x i s t e n c e o fc o n s i d e r a b l e v a r i a t i o n s i n c o n c e n t r a t i o n a t a l t i t u d e s o f 2 6 0 - 7 0 0km b u t n o r e g u l a r v a r i a t i o n s w e r e d e t e r m i n e d . T h e r e a r e i n d i c a -t i o n s o f a n i n c r e a s e i n t h e 0 c o n c e n t r a t i o n d u r i n g t h e n i g h t t i m ea n d a n i n c r e a s e i n t h e r e l a t i v e c o n c e n t r a t i o n o f 0 a t h i g h l a t i t u d e s .

T h e c o n s t r u c t i o n o f a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s h a s m ade i t p o s s i b l et o o b t a i n i m p o r t a n t new d a t a r e g a r d i n g t h e i o n o s p h e r e o f t h e E a r t h ,p a r t i c u l a r l y i t s e x t e r n a l p o r t i o n a b o v e t h e maximum o f t h e F l a y e r .T h e f i r s t S o v i e t a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s c a r r i e d d e v i c e s f o r m e a s -u r i n g t h e i o n o s p h e r e a t h i g h a l t i t u d e s ; t h e f i r s t S o v i e t a r t i f i c i a lE a r t h s a t e l l i t e was a b l e t o s k e t c h a p r o f i l e o f t h e e l e c t r o n c o n c e n -t r a t i o n u p t o a l t i t u d e s o n t h e o r d e r o f 1 0 0 0 km .

I t w a s f o u n d t h a t t h e r a t e o f d e c r e a s e i n c o n c e n t r a t i o n w i t h / 6 7 3h e i g h t a b o v e t h e maximum o f t h e F l a y e r i s v e r y l o w . M e a s u r e m en to f t h e e l e c t r o n c o n c e n t r a t i o n a t a l t i t u d e s u p t o 2 0 , 0 0 0 k m , p e r f o r m e db y S o v i e t s p a c e r o c k e t s i n 1 9 5 9 , s u p p o r t e d t h e f i n d i n g s o f a h i g he l e c t r o n c o n c e n t r a t i o n a t t h e s e h e i g h t s , o b t a i n e d e a r l i e r o n t h eb a s i s o f w h i s t l i n g a t m o s p h e r i c s . S u b s e q u e n t e x p e r i m e n t s s h o w e dt h a t t h e i o n o s p h e r e o f t h e E a r t h e x t e n d s a t l e a s t o u t t o f i v e E a r t hr a d i i a n d p r o b a b l y f u r t h e r .

T h e l a y e r s o f t h e i o n o s p h e r e a r e n o t s o s h a r p l y d e f i n e d a sw a s p r e v i o u s l y s u p p o s e d ; t o d a y we u s u a l l y t a l k n o t a b o u t l a y e r sb u t a b o u t t h e D , D , F 1 , F 2 r e g i o n s . R o c k e t s a n d s a t e l l i t e s h a v em e a s u r e d t h e i o n c o m p o s i t i o n o f t h e s e r e g i o n s . T he p r i n c i p l e c o m p o -

3 4



n e n t s o f t h e D r e g i o n o f t h e i o n o s p h e r e a r e a p p a r e n t l y t h e c o m p l e xi o n s H30' a n d H502'. 0 2 a n d N O p r e d o m i n a t e i n t h e E r e g i o n . I nt h e F r e g i o n , t h e r e i s a g r a d u a l t r a n s i t i o n f r o m t h e s e i o n s t o0 i o n s . S t i l l h i g h e r u p , t h e p r i n c i p l e c o m p o n e n t s o f t h e i o n o -s p h e r e a r e H e t a n d H i o n s . A l a y e r w i t h a p r e d o m i n a n c e o f He'a p p e a r s a t a l t i t u d e s o f 8 0 0 km a n d m or e o n l y i n y e a r s o f h i g h s o l a ra c t i v i t y . T h e o u t e r i o n o s p h e r e c o n s i s t s p r a c t i c a l l y o f i n d i v i d -u a l p r o t o n s , w h i l e He' is a s m a l l c o m p o n e n t .

D a t a a r e a v a i l a b l e o n l a t i t u d i n a l v a r i a t i o n s o f i o n o s p h e r i cc o m p o s i t i o n ; t o a c e r t a i n e x t e n t t h e y a l s o i n d i c a t e a n i n c r e a s ei n t h e a m o u n t o f 0 r e l a t i v e t o Ht t o w a r d h i g h e r l a t i t u d e s .

M e t a l i o n s o f Mg a n d o t h e r s u b s t a n c e s w e r e o b s e r v e d a t a l t i t u d e so f " 1 0 0 km d u r i n g t h e f l i g h t s o f S o v i e t g e o p h y s i c a l r o c k e t s . S t u d i e so f t h e w i nd a t t h e s e a l t i t u d e s h a v e s h o w n t h a t s p o r a d i c E , l a y e r sa r e o b s e r v e d u s u a l l y i n t h e v i c i n i t y o f t h e maximum g r a d i e n t s o fw i n d m o v e m e n t s . E l e c t r i c a l f i e l d s , w h i c h a r i s e i n t h e c o r r e s p o n d i n gs t r u c t u r e s o f t h e w i n d f i e l d s , c a u s e t h e l o n g - l i v e d m e t a l i o n s t og a t h e r i n a n a r r o w r e g i o n o f a l t i t u d e s ( o n t h e o r d e r o f s e v e r a lk i l o m e t e r s ) t o f o r m t h e s p o r a d i c E, l a y e r .

C o n s i d e r a b l e i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e b e h a v i o r of t h e i o n o -s p h e r e a b o v e a maximum e l e c t r o n c o n c e n t r a t i o n h a s b e e n o b t a i n e dw i t h r a d i o s o u n d i n g f r o m h i g h - f l y i n g s a t e l l i t e s . T h e d i s t r i b u t i o no f e l e c t r o n c o n c e n t r a t i o n o v e r t h e e n t i r e E a r t h h a s b e e n m e a s u r e d ;i t s d e p e n d e n c e u p o n t i m e o f d a y , l a t i t u d e , e t c . , h a s b e e n d e t e r -m i n e d . T h e s e d a t a m a d e i t p o s s i b l e t o e s t a b l i s h t h a t t h e m a j o r -i t y o f a n o m a l i e s i n t h e F l a y e r c a n b e e x p l a i n e d on t h e b a s i s o ft h e c o n c e p t o f i o n i z a t i o n d r i f t , w h i c h l e a d s t o a l a t i t u d i n a l s h i f t i nt h e m a xi ma o f e l e c t r o n c o n c e n t r a t i o n d u r i n g t h e d a y .

A s s u g g e s t e d e a r l i e r , s a t e l l i t e s an d r o c k e t s h a v e f o u n d t h a tt h e e l e c t r o n t e m p e r a t u r e d u r i n g t h e d a y t i m e i s much g r e a t e r t h a nt h e i o n t e m p e r a t u r e a s a r e s u l t o f e n e r g y e x c h a n g e b e t w e e n p h o t o -e l e c t r o n s w h i c h a r e f o r m e d by t h e i o n i z a t i o n o f a t m o s p h e r i c c o m p o n e n t sb y s o l a r u l t r a v i o l e t r a d i a t i o n , a n d b y i o n o s p h e r i c e l e c t r o n s . H o w e v e r ,t h i s e x c e s s , a l t h o u g h i t d e c r e a s e s i n v a l u e , i s a l s o o b s e r v e d d u r i n gt h e n i g h t . T h e i o n t e m p e r a t u r e v a r i e s b e t w e e n t h e t e m p e r a t u r eo f t h e n e u t r a l c o mp on en t a n d t h e e l e c t r o n t e m p e r a t u r e , a l t h o u g ht h i s v a r i a t i o n i s q u i t e i r r e g u l a r . I n t h e o u t e r i o n o s p h e r e , t h ei o n s t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s a n d a p p r o a c h e s t h e e l e c t r o n t e m p e r a t u r e ,w h i c h i n c r e a s e s w i t h d i s t a n c e f r o m E a r t h . A t d i s t a n c e s on t h e o r d e ro f f i v e E a r t h r a d i i , a t w h i c h t h e d r o p i n t h e e l e c t r o n a n d i o n c o n c e n -t r a t i o n s s t o p s , t h e t e m p e r a t u r e i n t h e i o n o s p h e r e a m o u n t s t o a b o u t1 0 - 2 0 t h o u s a n d d e g r e e s . D a t a i n d i c a t e t h a t a t g r e a t d i s t a n c e s t h ec o n c e n t r a t i o n o f h o t p l a s m a a m o u n t s t o 3 0 - 5 0 c m - 3 ;

o u s m e t h o d s g i v e c o n t r a d i c t o r y r e s u l t s .h o w e v e r , v a r i -

T h e d i s c o v e r y o f t h e r a d i a t i o n b e l t o f t h e E a r t h was c o m p l e t e l yu n e x p e c t e d , a l t h o u g h v a r i o u s t h e o r e t i c a l i n v e s t i g a t i o n s d e a l i n gw i t h t h e m o t i o n o f p a r t i c l e s o f c o s m i c r a y s i n t h e f i e l d o f a g e o -m a g n e t i c d i p o l e , i n d i c a t e d a c l a s s o f q u a s i p e r i o d i c t r a j e c t o r i e s

3 5



. f o r c h a r g e d p a r t i c l e s , c l o s e t o t h e t r a j e c t o r i e s , o f t h e p a r t i c l e si n t h e r a d i a t i o n b e l t .

T h e p a r t i c l e s c a p t u r e d b y t h e g e o m a g n e t i c b e l t w e r e r e c o r d e d / 6 7 4b y t h e f i r s t S o v i e t a n d A m e r i c a n s a t e l l i t e s , b u t a c o r r e c t i n t e r p r e t a -t i o n o f t h e m e a s u r e m e n t s was o b t a i n e d o n l y a f t e r d e t a i l e d a n a l y s i s .S e v e r a l y e a r s a n d a g r e a t many e x p e r i m e n t s w e r e r e q u i r e d b e f o r e

a r e l i a b l e t h e o r y r e g a r d i n g t h e s t r u c t u r e o f t h e r a d i a t i o n b e l tc o u l d b e d e v e l o p e d . T h e a p p a r a t u s u s e d i n t h e f i r s t s a t e l l i t e sw a s d e s i g n e d t o r e c o r d c o s m i c r a y s . T h e f i r s t i d e a r e g a r d i n g t h et w o b e l t s o f c a p t u r e d r a d i a t i o n ( " i n n e r " a n d " o u t e r " ) t u r n e d o u tt o b e b o t h a c o n s e q u e n c e o f p o o r s e l e c t i v i t y o f t h e t r a n s m i t t e r sa s w e l l a s t h e i m p o s s i b i l i t y o f a n u n a m b i g u o u s i n t e r p r e t a t i o n o ft h e i r r e a d i n g s ; t h i s l e d t o a n i n a c c u r a t e e s t i m a t e o f t h e p a r t i c l ef l u x e s . T h e c o n s t r u c t i o n o f d i v e r s e a p p a r a t u s w i t h go o d s p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e l a u n c h i n g s o f s a t e l l i t e s w i t h a w i d e r a n g eo f o r b i t a l p a r a m e t e r s m a d e i t p o s s i b l e t o o b t a i n t h e r e q u i r e d d a t af o r s t u d y i n g t h e g e n e r a l s t r u c t u r e o f t h e r a d i a t i o n b e l t .

T h e d i s c o v e r y o f t h e r a d i a t i o n b e l t o f t h e E a r t h s t i m u l a t e da g r e a t m any t h e o r e t i c a l i n v e s t i g a t i o n s d e v o t e d t o t h e i n v e s t i g a -t i o n o f t h e m o t i o n o f c h a r g e d p a r t i c l e s i n m a g n e t i c f i e l d s . E x p e r -m e n t a l d a t a h a v e s u p p o r t e d a n u m b e r o f t h e o r e t i c a l v i e w s r e g a r d i n gt h e m o t i o n o f c h a r g e d p a r t i c l e s i n t h e m a g n e t i c f i e l d c l o s e l y r e -s e m b l i n g a d i p o l e . I n t u r n , t h e t h e o r e t i c a l i d e a s ( i n p a r t i c u l a r ,t h e i n t r o d u c t i o n o f a n a t u r a l s y s t e m o f g e o m a g n e t i c c o o r d i n a t e s )( B y 1 4 , h a v e m a de i t p o s s i b l e t o a c c u m u l a t e h i g h l y d i v e r s e e x p e r i -m e n t a l m a t e r i a l s w h i c h h a v e ma de i t p o s s i b l e t o e x p l a i n a n u m b e ro f t h e r e g u l a r i t i e s i n t h e f o r m a t i o n o f t h e r a d i a t i o n b e l t o f t h eE a r t h .

I n t h e a b s e n c e o f e l e c t r i c a l f i e l d s , a p a r t i c l e m o v e s s o t h a tB a t t h e p o i n t o f r e f l e c t i o n a n d L d u r i n g i t s l o n g i t u d i n a l d r i f tc o i n c i d e . I n t h e e x t e r n a l r e g i o n s o f t h e g e o m a g n e t i c f i e l d , d e f o r m e db y t h e s o l a r p l a s m a , t h i s s y s t e m o f c o o r d i n a t e s ( B y L ) d e s c r i b e st h e p a r t i c l e d i s t r i b u t i o n p o o r l y , a n d i t i s n e c e s s a r y t o i n t r o d u c ea t h i r d c o o r d i n a t e ( t h e l o c a l t i m e , e . g . > . E l e c t r o n s a n d p r o t o n so f d i f f e r e n t e n e r g i e s f i l l t h e e n t i r e r e g i o n o f t h e g e o m a g n e t i ct r a p , a n d a t t h e p r e s e n t t i m e t h e r e a r e n o d a t a w h i c h p e r t a i n t ot h e d e v i a t i o n f r o m e l e c t r i c a l n e u t r a l i t y . T h e e n e r g y s p e c t r u m o fb o t h e l e c t r o n s a n d p r o t o n s i s l o w e r on t h e a v e r a g e a s w e m o v e t o w a r dt h e mo r e r e m o t e e n v e l o p e s , a l t h o u g h d e v i a t i o n s a r e o b s e r v e d .

T h e p r o t o n f l u x e s i n t h e r e g i o n w i t h L < 2 a r e q u i t e s t a b l e ;t h e r e i s n o f o u n d a t i o n f o r s a y i n g t h a t t h e r e i s a s i g n i f i c a n t v a r -i a b i l i t y i n t h e e l e c t r o n f l u x e s i n t h i s r e g i o n w i t h t h e e x c l u s i o no f l o w a l t i t u d e s . I n t h e o u t e r b e l t , t h e p a r t i c l e f l u x e s v a r y c o n -

B e q u a l s d e n s i t y o f t h e m a g n e t i c f i e l d a t a g i v e n p o i n t ; L e q u a l sg e o c e n t r i c d i s t a n c e o f a l i n e o f f o r c e a t t h e e q u a t o r , e x p r e s s e d i nE a r t h r a d i i .

36



. s i d e r a b l y ; t h e v a r i a t i o n s i n c r e a s e w i t h d i s t a n c e f r o m t h e E a r t h .P a r t i c u l a r l y h i g h v a r i a t i o n s o c c u r d u r i n g m a g n e t i c s t o r m s , w h ent h e e l e c t r o n f l u x e s v a r y b y s e v e r a l o r d e r s ; d u r i n g t h e p r i n c i p l ep h a s e o f t h e s t o r m t h e r e i s a s h a r p i n c r e a s e i n e l e c t r o n f l u x e sw i t h e n e r g i e s o f t e n s o f k e V , w h i l e e l e c t r o n f l u x e s w i t h e n e r g i e so f h u n d r e d s o f keV a n d m o re d e c r e a s e ; l a r g e l o w - e n e r g y p r o t o n f l u x e sa l s o a p p e a r , a f t e r w h i c h t h e r e i s a r e t u r n t o t h e p i c t u r e p r e c e d i n g

t h e s t o r m ; a t f i r s t , h o w e v e r , t h e f l u x e s o f h i g h - e n e r g y e l e c t r o n sa r e g r e a t e r t h a n b e f o r e t h e s t o r m . T w e n t y - s e v e n - d a y v a r i a t i o n so f e l e c t r o n f l u x e s h a v e b e e n d e t e c t e d . T h e m o s t i n t e r e s t i n g p h e n o m -e n o n i n t h e r a d i a t i o n b e l t i s t h e z o n e o f l o w - e n e r g y p r o t o n s ( w i t he n e r g i e s o f h u n d r e d s o f keV a n d l e s s ) . T h i s z o n e i s o b v i o u s l y r e s p o n -s i b l e f o r t h e f o r m a t i o n o f a r i n g c u r r e n t i n t h e p r i n c i p l e p h a s eo f t h e g e o m a g n e t i c s t o r m , w h o s e e x i s t e n c e was p r e v i o u s l y p r e d i c t e do n t h e b a s i s o f a n a n a l y s i s o f g e o m a g n e t i c d a t a . H o w e v e r , t h e d a t ao n t h i s p h en om en o n a r e s t i l l v e r y s c a r c e ; w e d o n o t know t h e s p e c t r u mo f t h e l o w - e n e r g y p o r t i o n o f t h e s e p r o t o n s ( o r d e r o f t e n s o f k e V ) ;t h e l o n g - t e r m s t r u c t u r e o f t h i s z o n e h a s n o t b e e n i n v e s t i g a t e d ; / 6 7 5t h e m e c h a n i s m f o r i n j e c t i n g t h e s e p a r t i c l e s i n t o t h e m a g n e t o s p h e r e

h a s n o t b e e n e x p l a i n e d .

N u m e ro u s e x p e r i m e n t s h a v e b e e n c a r r i e d o u t i n t h e z o n e o f t h ep o l a r a u r o r a e . L o w -e n e r g y e l e c t r o n s ( o n e of t h e p r i n c i p l e a g e n t sp r o d u c i n g t h e p o l a r a u r o r a e ) w e r e f i r s t r e c o r d e d b y t h e t h i r d S o v i e ta r t i f i c i a l s a t e l l i t e . T h e p o l a r a u r o r a e a r e a r a p i d l y c h a n g i n gp h e n o m e n o n , a n d s e v e r a l o f t h e i r i n v e s t i g a t i o n s w e r e c a r r i e d o u tm o r e s u i t a b l y f r o m r o c k e t s t h a n f r o m a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s . De-t a i l e d i n v e s t i g a t i o n s w e r e c o n d u c t e d o f t h e e l e c t r o n s e n t e r i n g t h eu p p e r a t m o s p h e r e a n d f o r m i n g t h e v e r y b e a u t i f u l a n d s h i f t i n g f o r m so f t h e p o l a r a u r o r a e ; t h e s p e c t r u m o f t h e s e e l e c t r o n s u s u a l l y h a sa s h a r p l y p r o n o u n c e d maximum a t a n e n e r g y o f a b o u t 5 k e V, b u t m o r e

c o m p l e x s p e c t r a a r e a l s o f o u n d . The l o w - e n e r g y p r o t o n s h a v e b e e np o o r l y i n v e s t i g a t e d ; t h e y a r e r e s p o n s i b l e for t h e f o r m a t i o n o f t h el e s s b r i g h t , p r o l o n g e d f o r m s o f p o l a r a u r o r a e . T h e i r e n e r g y s p e c -t r u m , e s t i m a t e d o n t h e b a s i s o f t e r r e s t r i a l o b s e r v a t i o n s , i s s i m i l a rt o t h e e n e r g y s p e c t r u m o f t h e p r o t o n s i n t h e z o n e w h e r e t h e s o l a rp l a s m a f l o w s a r o u n d t h e m a g n e t o s p h e r e o f t h e E a r t h . A p p a r e n t l yt h e p r o t o n s i n t h e p o l a r a u r o r a e p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e e n e r g yb a l a n c e a n d i n t h e s u p p l y o f h y d r o g e n t o t h e u p p e r a t m o s p h e r e i nt h e h i g h e r l a t i t u d e s .

T h e p r o c e s s e s o c c u r i n g i n t h e r a d i a t i o n b e l t o f t h e E a r t h ,t h e m e c h a n i s m s o f t h e i n t r o d u c t i o n o f p a r t i c l e s i n t o t h e g e o m a g -

n e t i c t r a p , t h e i r a c c e l e r a t i o n , t h e s h i f t t o o t h e r d r i f t i n g e n v e l o p e s ,t h e i n t e r a c t i o n s w i t h t h e e l e c t r o m a g n e t i c r a d i a t i o n h a v e a l l b e e no n l y s l i g h t l y i n v e s t i g a t e d a t t h e p r e s e n t t i m e . For t h e s e i n v e s -t i g a t i o n s , i t i s i n s u f f i c i e n t t o h a v e e v e n h i g h l y d e t a i l e d m e a s u r e -m e n t s o f a l l t h e r e l a t e d p h e n o m e n a i n s e p a r a t e s a t e l l i t e s . I t i sn e c e s s a r y t o b u i l d a s p e c i a l s y s t e m o f s a t e l l i t e s s i n c e t h e m e a s -u r e m e n t s o n a s i n g l e s a t e l l i t e d o n o t m a k e i t p o s s i b l e t o d i f f e r -e n t i a t e t h e v a r i a t i o n s i n t i m e f r o m v a r i a t i o n s i n d i s t a n c e , a n dt o i n v e s t i g a t e t h e p r o c e s s e s t a k i n g p l a c e i n d i f f e r e n t p a r t s o f

3 7



. t h e m a g n e t o s p h e r e .

N e v e r t h e l e s s , i t i s p o s s i b l e t o d e f i n e a n d p a r t i a l l y e x p l a i na n u m b e r o f p h e n o m e n a . F i r s t o f a l l , t h e l i f e t i m e s o f p a r t i c l e si n d i f f e r e n t m a g n e t i c e n v e l o p e s h a v e b e e n m e a s u r e d . T h i s h a s b e e nd o n e b y d i v e r s e m e a n s , i n p a r t i c u l a r , b y m e a s u r e m e n t s o f t h e f l u xo f e f f l u v i e n t p a r t i c l e s i n t h e r e g i o n o f t h e S o u t h A t l a n t i c a nom -a l y , b y m e a s u r e m e n t s o f t h e r a t e o f d e c a y o f t h e i n t e n s i t y o f a r t i -f i c i a l l y i n j e c t e d p a r t i c l e s , e t c . A t l o w a l t i t u d e s , t h e l o s s e so f p a r t i c l e s a r e s a t i s f a c t o r i l y e x p l a i n e d b y s c a t t e r i n g i n t h e u p p e ra t m o s p h e r e o f t h e E a r t h . T h e r a t e o f p a r t i c l e l o s s a t h i g h a l t i -t u d e s h a s n o t b e e n e x p l a i n e d c o n c l u s i v e l y , a l t h o u g h t h e m a j o r i t yo f a u t h o r s a g r e e t h a t t h e c a u s e i s s c a t t e r i n g o f t h e p i t c h a n g l e so f t h e p a r t i c l e s o w i n g t o t h e i r i n t e r a c t i o n w i t h e l e c t r o m a g n e t i cw a v e s . S e v e r a l i n v e s t i g a t o r s s t a t e t h a t t h e p a r t i c l e c o n c e n t r a -t i o n i n t h e r a d i a t i o n b e l t i s d e t e r m i n e d b y t h e e q u i l i l i b r i u m b e -t w e e n t h e n u m b e r o f p a r t i c l e s a n d t h e e l e c t r o m a g n e t i c r a d i a t i o n ,g e n e r a t e d b y t h e i n s t a b i l i t y o f a n i s o t r o p i c f l u x e s o f p a r t i c l e si n t h e m a g n e t i c f i e l d .

T h e p r o b l e m o f i n j e c t i o n o f p a r t i c l e s an d t h e i r a c c e l e r a t i o ni s a much m o re c o m p l e x o n e . T he s h o r t n e s s o f t h e i r l i f e t i m e s a n dt h e r a p i d v a r i a t i o n s o f i n t e n s i t y i n t h e r a d i a t i o n b e l t s h o w t h a tt h e m e c h a n i sm o f t h e n e u t r o n a l b e d o c a n n o t c a u s e t h e i n t e n s i t yw h i c h i s o b s e r v e d , w i t h t h e p o s s i b l e e x c l u s i o n o f h a r d p r o t o n si n t h e i n n e r b e l t . We h a v e a l r e a d y m e n t i o n e d t h a t t h e s p e c t r u mb e c o m e s m o r e c o m p l e x a s we move t o w a r d t h e i n n e r m a g n e t i c e n v e l o p e s ;t h i s i s o n e o f t h e a r g u m e n t s f o r a m e c h a n i s m o f b e t a t r o n a c c e l e r -a t i o n . T h e v a r i a t i o n s i n t h e i n t e n s i t y o f t h e e l e c t r o n s i n t h eo u t e r b e l t d u r i n g m a g n e t i c s t o r m s may b e ( a t l e a s t p a r t i a l l y ) e x p l a i n e db y a d i a b a t i c p r o c e s s e s , a l t h o u g h b o t h n o n - a d i a b a t i c l o s s e s a n d p a r t i -

c l e a c c e l e r a t i o n a r e o b s e r v e d .

One o f t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s for i n t r o d u c t i o n o f p a r t i c l e si n t o t h e m a g n e t o s p h e r e i s t h e b r e a k d o w n o f p a r t i c l e s o f t h e s o l a rw i n d b y n e u t r a l c u r r e n t s o f t h e g e o m a g n e t i c f i e l d a t h i g h a l t i t u d e s .R e c e n t l y , so me e x p e r i m e n t a l d a t a h a v e b e e n o b t a i n e d s u p p o r t i n g t h i s

t h e o r y . A n o t h e r p o s s i b l e m e c h a n i s m ( d i f f u s i o n t h r o u g h t h e l i m i to f t h e m a g n e t o s p h e r e ) h a s a l s o b e e n i n a d e q u a t e l y i n v e s t i g a t e d , a l t h o u g rs e v e r a l e s t i m a t e s i n d i c a t e t h e p o s s i b i l i t y o f a h i g h e r d i f f u s i o nr a t e t h a n wa s s u p p o s e d p r e v i o u s l y . I t i s i n t e r e s t i n g t o m e n t i o ni n t h i s r e g a r d t h e a p p e a r a n c e o f l o w - e n e r g y p r o t o n s i n t h e o u t e rm a g n e t i c e n v e l o p e s ( c o i n c i d i n g i n t i m e w i t h p o l a r s u b - s t o r m s ) . I t

i s a l s o n o t i m p o s s i b l e t h a t t h e p e n e t r a t i o n o f p a r t i c l e s i n t o t h ez o n e o f t h e p o l a r a u r o r a e a n d t h e m a g n e t o s p h e r e t a k e s p l a c e f r o ma r e s e r v o i r o f p a r t i c l e s e x i s t i n g on t h e n i g h t s i d e b e y o n d t h e l i m i t

o f c a p t u r e . M e a s u r e m e n t s a b o v e t h e z o n e s o f t h e p o l a r a u r o r a ei n d i c a t e t h a t t h e c a p t u r e o f p a r t i c l e s a l o n g t h e g e o m a g n e t i c l i n e so f f o r c e i s p o s s i b l e e v e n w i t h a n i n t e n s e e m i s s i o n o f p a r t i c l e si n t o t h e a t m o s p h e r e . We m u s t a s s u m e t h a t f u r t h e r i n v e s t i g a t i o no f t h e m o t i o n o f p a r t i c l e s u s i n g a s y s t e m o f s a t e l l i t e s i n t h e o u t e re n v e l o p e s ' , i n t h e v i c i n i t y o f t h e n e u t r a l p o i n t s a n d a n e u t r a l

3 8





m o r e d e t a i l e d i n v e s t i g a t i o n o f t h e t r u e m a g n e t i c f i e l d of t h e E a r t h ,c a r r y i n g o u t m a g n e t i c r e c o r d i n g s m uch m o r e r a p i d l y a n d o v e r a m u c h / 6 7g r e a t e r p o r t i o n o f t h e E a r t h ' s s u r f a c e t h a n h a s p r e v i o u s l y b e e na c h i e v e d w i t h t e r r e s t r i a l r e c o r d i n g .

C o s m i c r a y s a r e a n i m p o r t a n t m ea ns for i n v e s t i g a t i n g m a ny p r o p -e r t i e s o f i n t e r s t e l l a r a n d i n t e r p l a n e t a r y m e d i a , t h e s o u r c e s o ft h e i r g e n e r a t i o n , r a d i a t i o n f r o m p h y s i c a l p r o c e s s e s t a k i n g p l a c ei n t h e c e n t e r s o f s t a r s , a n d i n d e f i n i n g n ew l a w s r e g a r d i n g t h es t r u c t u r e o f m a t t e r . S o v i e t a r t i f i c i a l s a t e l l i t e s a n d s p a c e c r a f th a v e c a r r i e d o u t a b r o a d p r o g r a m o f i n v e s t i g a t i n g p r i m a r y c o s m i cr a y s , t h e i r c h e m i c a l c o m p o s i t i o n , a n d v a r i a t i o n s o f t h e i r e n e r g ys p e c t r u m o v e r a w i d e e n e r g y r a n g e .

A g r e a t many s a t e l l i t e s i n t h e " C os m os " s e r i e s h a v e b e e n l a u n c h e dt o i n v e s t i g a t e v a r i a t i o n s i n c o s m i c r a y s . T h e l l E l e c t r o n t t s a t e l -l i t e s p e r m i t t e d i n v e s t i g a t i o n o f l o n g - t e r m v a r i a t i o n s i n t h e n u c l e a rc o m p o n e n t s o f p r i m a r y c o s m i c r a y s a n d ma d e i t p o s s i b l e t o f o l l o wt h e v a r i a t i o n s o f d i f f e r e n t g r o u p s o f n u c l e i d e p e n d i n g o n s o l a ra c t i v i t y .

A c o m p a r i s o n o f t h e m e a s u r e m e n t s c a r r i e d o u t o n b o a r d s p a c e -c r a f t a n d s a t e l l i t e s d u r i n g t h e p e r i o d o f maximum s o l a r a c t i v i t y( 1 9 5 9 - 1 9 6 0 ) , w i t h m e a s u r e m e n t s made d u r i n g a m i n i m u m o f s o l a r a c t i v i t y ,i n d i c a t e a n i n c r e a s e i n t h e f l u x e s of t h e t wo g r o u p s o f n u c l e i b y1 . 7 - 2 t i m e s . Fo r h e a v y n u c l e i w i t h a c h a r g e Z 1 5 , s u c h a com-p a r i s o n w i t h a p p r o p r i a t e s t a t i s t i c a l r e l i a b i l i t y w a s c a r r i e d o u tf i r s t . T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e g e n e r a t i o n o f t h e n u c l e i o fs o l a r c o s m i c r a y s a n d c h r o m o s p h e r i c p r o m i n e n c e s was s t u d i e d , p a r -t i c u l a r l y f o r t h e g r o u p of n e u c l i w i t h c h a r g e Z 2 1 5 . I m p o r t a n tr e s u l t s w e r e o b t a i n e d on b o a r d t h e " P r o t o n " s p a c e s t a t i o n s . A s

a r e s u l t o f t h e m e a s u r e m e n t s , i t was p o s s i b l e t o m e a s u r e t h e e n e r g ys p e c t r u m o f a l l p a r t i c l e s a n d p r o t o n s w i t h i n t h e e n e r g y r a n g e f r o m3 1 0 " - 1 . 5 10 4 eV.

A c o m p a r i s o n o f t h e e n e r g y s p e c t r u m o f a l l t h e p a r t i c l e s ( p r o -t o n s a n d m u l t i c h a r g e d n u c l e i - ) a n d t h e e n e r g y s p e c t r u m o f p r o t o n ss h o w s t h a t i n a r e g i o n w h e r e t h e e n e r g y of t h e p r i m a r y p a r t i c l e si s 1 0 1 0 - 1 0 1 2 e V , t h e s e s e c t r a a r e s i m i l a r i n t h e f i r s t a p p r o x i m a t i o n .A t e n e r g i e s a b o v e - 1 0 e V , a s t h e e n e r g y i n c r e a s e s , t h e i n t e n -s i t y o f t h e p r o t o n s a p p a r e n t l y d e c r e a s e s much m o r e r a p i d l y t h a nt h e i n t e n s i t y of a l l t h e p a r t i c l e s .

15

An a n a l y s i s o f t h e d a t a o b t a i n e d on t h e h e a v y " P r o t o n " s a t e l -l i t e s s h o w s t h a t t h e r e i s a d e f i n i t e i n c r e a s e i n t h e e f f e c t i v e c r o s s

t o 5 * 1 0 1 1 e V .n u c l e i i n p r i m a r y c o s m i c r a y s .

s e c t i o n o f p r o t o n s w i t h c a r b o n n u c l e i i n t h e e n e r g y r a n g e f r o m 2.10 0

D a t a h a v e b e e n o b t a i n e d o n t h e c o m p o s i t i o n o f h e a v y

M e a s u r e m e n t s of t h e c o s m i c r a y s i n t h e i r v a r i a t i o n s a t g r e a td i s t a n c e s f r o m E a r t h w e r e c a r r i e d o u t o n b o a r d t h e l u n a r s p a c e c r a f ta n d u nm an ne d s t a t i o n s " M a r s t t , " Ve n u s" , a n d " Z on d " . T h e s e m e a s u r e -

4 0



. m e n t s m a d e i t p o s s i b l e t o d e t e c t t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e 1 1 - y e a rc y c l e o f i n t e n s i t y o f p r i m a r y c o s m i c r a d i a t i o n t o t h e r a d i a l g r a d i -e n t o f t h e i n t e n s i t y o f c o s m i c r a y s . D u r i n g t h e y e a r s o f maximums o l a r a c t i v i t y , t h e r a d i a l g r a d i e n t o f t h e i n t e n s i t y o f t h e c o s -m i c r a y s i s a b o u t 5 % f o r o n e a s t r o n o m i c a l u n i t . T h e v e r y same c h a n g ei n i n t e n s i t y o f t h e c o s m i c r a y s d e p e n d i n g o n t h e d i s t a n c e f r o m t h eS u n d o e s n o t o c c u r s i m u l t a n e o u s l y . T h i s c l e a r l y i n d i c a t e s a c o m p l e xr e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e c o s m i c r a y s a n d g l o b s o f s o l a r p l a s m aa n d t h e m a g n e t i c f i e l d f r o z e n i n t h e p l a s m a .

T h e o r i e s r e g a r d i n g t h e c o n s t a n t p l a s m a c u r r e n t e m e r g i n g f r o mt h e S u n w e r e b a s e d o n o b s e r v a t i o n s o f c o m e t s a n d s e v e r a l o t h e r t h e o -r e t i c a l w o r k s ; t h e f i r s t f l i g h t s o f S o v i e t r o c k e t s t o t h e M oon ma d ei t p o s s i b l e t o d e t e c t t h e c u r r e n t s of c h a r g e d p a r t i c l e s . D i f f e r -e n t a p p a r a t u s i s now b e i n g u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e s e p a r t i c l e s ;much o f i t a l l o w s t h e f i n e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p r o p a g a t i o n o ft h e s e p a r t i c l e s t o b e s t u d i e d i n t e r m s o f t h e i r s p e e d s .

A c o n s i d e r a b l e a m ou n t o f d a t a h a s a l r e a d y b e e n o b t a i n e d o nt h e p r o p e r t i e s o f t h e i n t e r p l a n e t a r y p l a s m a . T h e h e a t i n g o f t h em a t e r i a l o f t h e s o l a r c o r o n a b y m e a n s n o t y e t u n d e r s t o o d l e a d s t oa g r a d u a l a c c e l e r a t i o n o f t h e p l a s m a t o s u p e r s o n i c s p e e d s . A t s o m ed i s t a n c e f r o m t h e E a r t h , t h e s p e e d of t h e q u i e t c u r r e n t a m o u n t s /t o a b o u t 3 0 0 k m / s e c , i n c r e a s i n g t o 5 0 0 - 8 0 0 k m / s e c i n t h e p e r t u r b e dr e g i o n s o f t h e c u r r e n t ; t h e c o n c e n t r a t i o n o f c h a r g e d p a r t i c l e s i ni t v a r i e s w i t h i n l i m i t s o f 0 . 3 - 1 0 0 p a r t i c l e s / c m 3 .

T h e p l a s m a f l u x e v o k e s a m a g n e t i c f i e l d a t t h e p e r i m e t e r o ft h e S u n ; t h e S u n ' s r o t a t i o n o n i t s a x i s c a u s e s t h e l i n e s o f f o r c eo f t h i s f i e l d t o t a k e o n t h e s h a p e o f a n A r c h i m e d e s s p i r a l i n t h ep l a n e o f t h e e c l i p t i c . U s u a l l y , t h i s f i e l d h a s a s e c t o r a l s t r u c -

t u r e ; i n s o m e s e c t o r s , t h e f i e l d i s o r i e n t e d t o w a r d t h e S u n , w h i l ei n o t h e r s i t i s o r i e n t e d a w a y f r o m t h e S u n . W i t h i n e a c h s e c t o r ,t h e c o m p o n e n t s o f t h e p l a s m a v a r y i n a c e r t a i n m a n n e r . V a r i o u si n h o m o g e n e i t i e s a r e s u p e r i m p o s e d on t h i s r e g u l a r p i c t u r e : i t s e r v e sa s a b a c k g r o u n d o n w h i c h c o m p l e x p h e no m e na a r e s u p e r i m p o s e d : t h ep a s s a g e o f s h o c k w a v e s , t h e c o l l i s i o n o f a f a s t e r c u r r e n t w i t h as l o w e r o n e , e t c . A s i g n i f i c a n t f i e l d c o m p o n e n t i s o b s e r v e d i n t h ep e r p e n d i c u l a r e c l i p t i c o f t h e d i r e c t i o n .

T h e r e i s s t i l l i n a d e q u a t e d a t a d e a l i n g w i t h t h e c o m p o s i t i o no f t h e i n t e r p l a n e t a r y p l a s m a . A l l m e a s u r e m e n t s o f p o s i t i v e i o n sh a v e b e e n m a d e by m ea ns o f e l e c t r o s t a t i c a n a l y z e r s , s o t h a t t h e r e

w a s n o r e l i a b l e d i v i s i o n o f t h e i o n s . An a n a l y s i s o f t h e e n e r g ys p e c t r u m a n d t h e a n g u l a r c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p r o p a g a t i o n o f t h ep a r t i c l e s h a s m a d e i t p o s s i b l e t o d i s t i n g u i s h w i t h a h i g h l e v e lo f r e l i a b i l i t y a t l e a s t t h e p r o t o n s a n d t h e a - p a r t i c l e s a s w e l l .T h e r e a r e p r e l i m i n a r y i n d i c a t i o n s o f t h e e x i s t e n c e o f He' i o n s i nt h e c u r r e n t , a l t h o u g h t h i s f i g u r e h a s t u r n e d o u t t o b e u n e x p e c t e d l yh i g h a n d d o e s n o t a g r e e w i t h t h e e x i s t i n g c o n c e p t s r e g a r d i n g t h en a t u r e o f t h e i o n i z e d e q u i l i b r i u m i n t h e s o l a r c o r o n a a n d t h e i n t e r -p l a n e t a r y m e d i u m . I t i s n o t i m p o s s i b l e t h a t i o n s w h i c h h a v e i n i t i a l l y

41



b e e n i d e n t i f i e d a s H e + may t u r n o u t t o b e h e a v i e r e l e m e n t s .

T h e t e m p e r a t u r e o f t h e i o n s i s d e t e r m i n e d o n t h e b a s i s o f t h ee n e r g y s p e c t r u m a n d t h e a n g u l a r c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c u r r e n t s ;i t v a r i e s w i t h i n v e r y w i d e l i m i t s : f r o m 6 - 1 0 3 o l o6 O K . D e t e r -m i n a t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e i s n o t c o m p l e t e l y r e l i a b l e , s i n c e t h eh i g h e n e r g y " t a i l " o f p a r t i c l e s d o e s n o t f o l l o w M a x w e l l i a n d i s t r i -

b u t i o n . An i s o t r o p y o f t h e t e m p e r a t u r e a p p e a r s t o b e u s u a l ; a l o n gt h e d i r e c t i o n o f t h e m a g n e t i c f i e l d , t h e t e m p e r a t u r e i s a p p r o x i -m a t e l y 2 . 5 t i m e s g r e a t e r t h a n i n t h e p e r p e n d i c u l a r d i r e c t i o n . T h i st e m p e r a t u r e r a t i o i s d e t e r m i n e d b y t h e i n t e r a c t i o n o f p a r t i c l e sw i t h a m a g n e t i c f i e l d a n d t h e i n h o m o g e n e i t y o f t h e i n t e r p l a n e t a r yp l a s m a a n d may p o s s i b l y b e r e l a t e d t o t h e m e c h a n i s m s o f p l a s m a h e a t i n g .M e a s u r e m e n t s o f t h e n e u t r a l c o m po n en t i n t h e i n t e r p l a n e t a r y me d iu ma r e v e r y d i f f i c u l t . D u r i n g t h e f l i g h t s o f S o v i e t i n t e r p l a n e t a r yp r o b e s , m e a s u r e m e n t s h a v e b e e n m ade o f t h e a v e r a g e c o n c e n t r a t i o no f n e u t r a l h y d r o g e n o n t h e b a s i s o f t h e s o l a r r a d i a t i o n s c a t t e r e db y i t i n t h e L , l i n e . T h e r e a r e v e r y f e w m e a s u r e m e n t s a v a i l a b l ef o r e l e c t r o n s i n t h e i n t e r p l a n e t a r y m ed i u m .

T h e r a t e o f t h e p l a s m a f l o w i s g r e a t e r t h a n t h e s p e e d o f p r o p a -g a t i o n o f p e r t u r b a t i o n s i n i t ; h e n c e , a s h o c k w a ve i s f o r m e d w he nt h e f l o w p a s s e s t h r o u g h t h e m a g n e t o s p h e r e o f t h e E a r t h . T h e e x i s -t e n c e o f a s h o c k w a ve w a s p r e d i c t e d b y S o v i e t s c i e n t i s t s a n d l a t e rd e t e c t e d w i t h t h e s a t e l l i t e s . T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e s h o c k wa v ea n d t h e l i m i t o f t h e m a g n e t o s p h e r e a t a n y g i v e n p o i n t a m o u n t s t o2 - 4 E a r t h r a d i i . A t t h e f r o n t o f t h e s h o c k w a v e s , t h e r e i s a t h e r -m o l y s i s o f t h e p a r t i c l e s , a n d p a r t i c l e s o f m uch h i g h e r e n e r g i e sa p p e a r t h a n i n t h e i n t e r p l a n e t a r y m e d i u m . T h e s p e c i f i c c o l l e c t i v ep r o c e s s e s w h i c h l e a d t o d e f o r m a t i o n o f a s h o c k w a ve a r e u n k n o w n ,a l t h o u g h a n e x a m i n a t i o n o f t h e m e ch an is m s u g g e s t s a c o m p l e x a n d

v a r i a b l e p i c t u r e . R e g a r d l e s s o f t h e c o n s i d e r a b l e v o l u m e o b t a i n e d ,s t u d y o f t h e i n t e r p l a n e t a r y p l a s m a i n i t s i n t e r a c t i o n w i t h t h e p l a n e t si s s t i l l o n l y i n t h e i n i t i a l s t a g e s .

One o f t h e i m p o r t a n t q u e s t i o n s f a c i n g u s i s t h e p r o b l e m o ft h e m a n n e r i n w h i c h t h e f l u x e n e r g y i s t r a n s m i t t e d t o t h e m a g n e t o -s p h e r e o f t h e E a r t h . C o r r e l a t i o n s h a v e b e e n d e t e c t e d b e t w e e n t h es p e e d o f t h e s o l a r w i n d a n d t h e m a g n e t i c a c t i v i t y o n E a r t h , a n db e t w e e n t h e f o r c e o f t h e m a g n e t i c f i e l d i n t h e i n t e r p l a n e t a r y me d i u ma n d t h e m a g n e t i c a c t i v i t y ; m a g n e t i c d i s t u r b a n c e s u s u a l l y t a k e p l a c ei n t h o s e c a s e s w h e n t h e m a g n e t i c f i e l d i n t h e t r a n s i t i o n a l r e g i o nb e t w e e n t h e s h o c k w a v e a n d t h e m a g n e t o s p h e r e i s d i r e c t e d t o w a r d

t h e s o u t h . I t i s d i f f i c u l t t o d e c i d e a t t h e p r e s e n t t i m e w h i c ho f t w o m e c h a n i s m s f o r i n t r o d u c i n g e n e r g y t o t h e m a g n e t o s p h e r e ( i n -j e c t i o n o f p a r t i c l e s o r h e a t i n g o f m a g n e t o s p h e r i c p l a s m a ) i s t h ep r e d o m i n a n t o n e . T h e r e f o r e i t i s v e r y i m p o r t a n t t o c a r r y o u t s o m el o n g - t e r m m e a s u r e m e n t s i n d i f f e r e n t r e g i o n s o f c o s m i c s p a c e : i nt h e i n t e r p l a n e t a r y m e d i u m , i n t h e m a g n e t o s p h e r e , a n d s i m u l t a n e o u s l yb y m e a n s o f t e r r e s t r i a l m e t h o d s .

M o re e x t e n s i v e p o s s i b i l i t i e s o p e n e d u p f o r a s t r o n o m e r s wh e n

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i t b e ca m e p o s s i b l e t o p u t i n s t r u m e n t s b e y o n d t h e l i m i t s o f t h e d e n s ea t m o s p h e r e a n d t o c a r r y o u t u l t r a v i o l e t a n d x - r a y s t u d i e s o f t h eS u n a n d o t h e r s o u r c e s . Th e s o l a r s p e c t r u m i n t h e u l t r a v i o l e t r a n g ec o n t a i n s m a n y e m i s s i o n l i n e s o f h i g h l y i o n i z e d e l e m e n t s ; t h e m a -j o r i t y of t h e s e l i n e s a r e k n o w n . The i n t e n s i t y o f t h e l i n e L a H

I , t h e l i n e X 3 0 4 a H e I1 a n d s e v e r a l o t h e r s v a r y d e p e n d i n g o n s o l a ra c t i v i t y ; H o w e v e r , t h e s e v a r i a t i o n s a r e n o t a s g r e a t a s was p r e -

v i o u s l y s u p p o s e d . T h e x - r a y s p e c t r u m o f t h e S u n h a s b e e n s t u d i e d ;t h e i n t e n s i t y a n d n a t u r e o f t h e x - r a y s p e c t r u m v a r i e s c o n s i d e r a b l yw i t h t h e p a t t e r n o f t h e s o l a r c y c l e a n d w i t h t h e i n c r e a s e o f i n d i v i d -u a l a c t i v e r e g i o n s o n t h e S u n . A s t u d y o f t h e s h o r t - w a v e s p e c t r u mo f t h e S u n a n d i t s v a r i a t i o n s i s o f c o n s i d e r a b l e i m p o r t a n c e n o to n l y f o r s o l a r p h y s i c s b u t f o r g e o p h y s i c s a s w e l l , i n a s m u c h a s t h i sr a d i a t i o n i s a p r i n c i p l e s o u r c e o f e n e r g y r e a c h i n g t h e u p p e r a t m o -s p h e r e o f t h e E a r t h . T h e r e f o r e t h e m o s t i m p o r t a n t p r o b l e m now i st h e o r g a n i z a t i o n o f a c o s m i c s u r v e y o f t h e S u n , w h i c h w o u l d e n s u r et h e o b s e r v a t i o n o f a g r e a t m any p h e n o m e n a r e l a t e d t o s o l a r a c t i v i t y .

S p a c e c r a f t l a u n c h e d t o w a r d t h e M oon , M a r s , a n d Ve n u s h a v e a l -

r e a d y b r o u g h t b a c k much i n t e r e s t i n g d a t a a n d h a v e b e g u n t h e p r o c e s so f d i r e c t i n v e s t i g a t i o n o f t h e p l a n e t s .

T h e s o f t l a n d i n g o f s p a c e c r a f t o n t h e l u n a r s u r f a c e h a s l a i dt h e f o u n d a t i o n for a s t u d y o f t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d m i c r o -s t r u c t u r e o f t h e l u n a r s o i l . T h e h a r d n e s s o f t h e l u n a r t e r r a i ni s a p p a r e n t l y r a t h e r h i g h , n o less t h a n s e v e r a l k i l o g r a m s p e r s q u a r ec e n t i m e t e r . T h e " L u n a - 1 0 " s p a c e c r a f t c a r r i e d a m u l t i c h a n n e l a n a l y z e ro f y - r a d i a t i o n . T h e r e s u l t s o f i t s m e a s u r e m e n t s s h o w ed t h a t t h el u n a r r o c k s c l o s e l y r e s e m b l e b a s a l t w i t h a l o w c o n t e n t o f r a d i o -a c t i v e e l e m e n t s .

M e a s u r e m e n t s o f t h e m a g n e t i c f i e l d o f t h e Moon w e r e b e g u n w i t ht h e f l i g h t o f t h e S o v i e t s p a c e c r a f t " L u n a - 2 " . F u r t h e r s t u d i e s o ft h e m a g n e t i c f i e l d i n t h e v i c i n i t y o f t h e Moon w e r e c a r r i e d o u tb y t h e " L u n a - 1 0 " a n d c o n f i r m t h e i n i t i a l f i n d i n g s r e g a r d i n g t h ea b s e n c e o f a s i g n i f i c a n t a m o u n t o f m a g n e t i s m o n t h e M oon.

We a r e l i v i n g i n a n e r a o f r a p i d p r o g r e s s i n s c i e n c e a n d t e c h -n o l o g y . A lo n g w i t h t h e u s e o f a t o m i c e n e r g y f o r p e a c e f u l p u r p o s e s ,t h e d e v e l o p m e n t o f q u a n t u m e l e c t r o n i c s , m o l e c u l a r b i o l o g y , a n d an u m b e r o f o t h e r f i e l d s o f s c i e n c e , s p a c e e x p l o r a t i o n b e l o n g s t ot h o s e f i e l d s o f k n o w l e d g e w h i c h a r e o p e n i n g u p for m a n k i n d , g r e a tv i s t a s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e an d t h e c o n q u e s t o f n a t u r e .

T r a n s l a t e d for t h e N a t i o n a l A e r o n a u t i c s a n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n b y :A z t e c S c h o o l o f L a n g u a g e s , I n c . ,R e s e a r c h T r a n s l a t i o n D i v i s i o n ( 1 5 1 )A c t o n , M a s s a c h u s e t t s

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