Висовуємо ніс за межі атмосфери - передмова

Описуючи нещодавно, як відкривався нам вигляд чергового невідомого світу, Вести, задумався. Зараз все відносно гладко -- ракети надійні, камери хороші, зв'язок швидкий, технології відпрацьовано. Звичайно, конфузи трапляються, от, нещасний Фобос-Грунт скоро назад звалиться, але зазвичай політ успішний, зображення якісні, їх багато та вони доступні, обробляти їх має можливість мало не кожен другий (магічне слово Photoshop) і т.д. На загал -- халява. Однак так було не завжди ;-) Тому вирішив спробувати показати, як все починалося. Як вперше виповзли за межі атмосфери, вперше побачили поверхню іншого світу, вперше виміряли його магнітне поле (точніше його відсутність, як виявилося), тощо. Це лише нариси, есе, на повноту та точність не претендує, але явних дурниць стараюся не писати.

Почнемо з підготовки -- що було було ДО.

Отож, 1957-й рік.

Астрономія, (стосовно тіл сонячної системи та їх безпосереднього дослідження):

Розроблено метод дослідження хімічного складу віддалених тіл -- спектральний аналіз. Кожен хімічний елемент випромінює на своїх, унікальних, частотах електромагнітного спектру (в певному сенсі - світиться лише певними кольорами :). Якщо подивитися на спектр розжареного газу з атомів натрію, побачимо: він складатиметься із певного набору яскравих смужок -- спектральних ліній; якщо ж нагріти водень, так щоб він почав світитися, його спектр включатиме зовсім інші лінії. Існує й зворотнє явище. Якщо біле світло (наприклад, від розжареної спіралі у лампочці), пропустити через відповідний газ, в цих же місцях спектру виникнуть темні лінії. Для натрію у одних, для водню -- в інших. Тобто, газ поглинатиме світло на тих же частотах, на яких може випромінювати сам. (1859-1862, Кірхгоф і Бунзен, чому відбувається саме так стало зрозуміло значно пізніше, із створенням квантової механіки). Відкрито новий елемент, гелій, "Сонячний". (1868, Жансан, Лок'єр ). Вивчено приблизний склад атмосфери Сонця. (Починаючи з публікації Кіргофа в 1861).

Спектральні лінії водню та натрію. Довжина хвилі в нанометрах. Взято з optics.ifmo.ru, точніше, вже з архіву.

Ефект Доплера використано для вимірювання променевих швидкостей різноманітних тіл, включаючи зірки. (1867, Хаггінс)

Виявлено магнітне поле Сонця (завдяки ефекту Зеемана, який полягає у тому, що вироджені квантові стани атомів у сильному магнітному полі розщеплюються, і тому, якщо поле достатньо сильне, а ваші прилади достатньо чутливі, замість однієї спектральної лінії ви побачите декілька). (1908 рік, Джордж Хейл). Виявлено 22-річний цикл магнітної активності Сонця. (1923, той же Хейл).

Відкрито космічні промені (див.: українською; повніше, але російською) -- високоенергетичні частинки (часто - найзвичайнісінькі, такі як протони, нейтрони, електрони, атомні ядра), що прилітають із космосу. (1912, Віктор Гесс, за допомогою електрометрів на повітряній кулі, щоб виключити вплив земної радіоактивності, та під час сонячного затемнення, щоб виключити сонячне походження цього випромінювання).

 

Відкрито вуглекислий газ на Венері (1925-1934, Адамс, Сент-Джон, Данхем, шляхом аналізу її спектрів).

Виміряно температуру на поверхні Марса (за величиною теплового випромінювання), концентрацію виявлених у ній вуглекислого газу та водяної пари. Показано, що кисню -- менше одного процента. (Детальніше, з роками та персоналіями -- див. сюди. Зразу можна буде порівняти сучасні результати з тодішніми :)

Зареєстровано радіовипромінювання Венери, Юпітера та комети Аренда — Роллана.   (1955—1956). Взагалі, успішно розвивалася радіоастрономія.

Орбітальні параметри, всілякі там періоди обертання навколо Сонця, перигелії та афелії, маси основних тіл Сонячної системи виміряно та розраховано з цілком пристойною точністю. (Порівняння точності вимірів, зроблених із Землі та з "Dawn" для Вести - тут).

За додатковою інформацією про хронологію астрономічних знань див. сюди.

Комп'ютерні (інформаційні), радіо-, теле-, фото- технології, вибірка:

Радіозв'язок -- звична річ. Існують радіолокатори, портативні рації, радіотелескопи. 

Телебачення -- ще екзотика, але вже популярне. Практично виключно чорно-біле, хоча в США з 1953 року відбувається трансляція кольорових телепередач. Телевізори лампові, перші транзисторні - 1960. (Див. також "Технические аспекты развития телевидения в России" ). 

Рівень "відео-теле-техніки" допоможе оцінити ось це відео, репортаж про матч Спартак - ОДО (Свердловск), 01.04.1956. Усвідомлення рівня важливе для контексту. :-) (Чесно - не знаю, чи вона справді транслювалася на телебаченні).

Крім любительських фото та відеокамер, вже існували, наприклад, автоматичні камери "Поляроїд", які зразу друкували фотографію. (1947+)

 

Комп'ютери вже були. Навіть існувало їх друге покоління, що використовувало транзистори замість ламп. Перший такий транзисторний комп'ютер створено в університеті Манчестера, в 1953. Його другий варіант, 1955-го року, містив 200 транзисторів, 1300 твердотільних діодів, споживав 150 ват, та працював на частоті 125кГц. (Не слід ці частоти порівнювати із сучасними -- принципово відмінна архітектура!) Середній час між збоями машин цього класу складав 90 хвилин. 

Перший комерційни транзисторний комп'ютер (калькулятор), IBM 608, 1957. 4500 додавань за секунду, 90 операцій множення (але хитрих, див. відповідне посилання), пам'ять на 80 команд, 40 9-цифрових чисел та 18-цифровий акумулятор. 

IBM 608, (с) http://www.columbia.edu/, ота панелька посередині-вверх, це засіб програмування, методом переключення провідників.

  Однак, основну роль все ще відігравали лампові машини. Приклад -- радянська "Стрела": 2000-3000 операцій в секунду, зовнішня пам'ять -- магнітна лента, ємністю 200 000 слів, оперативна пам'ять 2048 комірок по 43 двійкових біта (концепція 8-бітового байта ще просто не існувала! Вони - "заслуга" IBM-івських System/360, 1964-го року випуску), 6200 ламп, 60 000 діодів, споживання електроенергії -- 125 кіловат! З них 75 -- на охолодження та вентиляцію. Займала 300 метрів квадратних.

ЭВМ «Стрела», (с) Виртуальный компьютерный музей.

 Ще один приклад -- IBM 650, перший масовий комп'ютер, продано близько 2000 штук. Машина була десятковою. Зовнішня пам'ять -- 2000 слів із знаком, шириною 10 десяткових цифр (5 літер на слово), середній час доступу 2.5 мс. Фізично ця пам'ять була ось таким барабаном:

Пам'ять машини IBM360. (c) IBM 650 Magnetic Drum

Машина була значно меншою від своїх попередників ;-) Вага близько 900 кг, блок живлення вагою 1350 кг. Розмір кожного з них -- 1.5х0.9х1.8 метрів, як стіл. Ціна -- 500 000 тогочасних доларів, з поправкою на інфляцію, 4 090 000 доларів 2012 року.

IBM 650 EMMA (1959), Норвегія.

Епоха перших комерційних машин, типу UNIVAC I, вагою в 13 тон (5 200 ламп, 1905 операцій за секунду) вже потроху закінчувалася.

Якраз з'явилися магнітні диски, пращурі наших HDD. 1956 рік, RAMAC, ємність до 5Мб, ціна 10 000$за мегабайт (80 000$ на теперішні, порівняйте з сучасною ціною 0.001$ за Мб ). Диски діаметром 610 мм, по 100 треків на диск, 1200 обертів за хвилину, вага більше тони.

(с) www.retronaut.co, 305 RAMAC

Перше цифрове фото було створено в 1957-му, Russell Kirsch, з National Bureau of Standards (NBS, зараз -- National Institute of Standards and Technology, NIST). Роздільна здатність 176х176 пікселів. Сканер був чорно-білим, бінарним. Для відтворення сірого накладено два різних бінарних скани. Оригінальне фото мало розмір 5х5 см, і на ньому був зображений тримісячний син конструктора, Walden.

Credit: NIST

 

Ракетна техніка, дуже коротко:

 

Про Фау-2 знали вже всі :-) Швидкість до  1700 м/с, віддаль до 320 км, максимальна висота траєкторії 100 км, "корисна" вага - 830 кг. Максимальна досягнута висота -- 188 км. Ступінь - одна . Паливо -- 75% етиловий спирт (4 тони) і рідкий кисень (5 тон). Довжина -- 14 метрів, діаметр 1.65 м, розмах стабілізаторів -- 3.5 м, стартова вага 12.5 тон. Послужила родоначальником як радянських так і американських ракетних систем.  Технічні параметри, описані на вікі варто глянути просто заради інтересу.

Фау-2, (с) Code.pump

 

Успішно літали метеорологічні (до 100 км) та геофізичні (вище) ракети.  Наприклад, ракета Р-2А  (більш детальний список - тут), досягала висоти 200 км, із сумарною корисною вагою 2200 кг (1340 кг головний приборний відсік та 860 кг геофізичний контейнер), вивчаючи хімічний склад повітря на висотах 150-200 км, проводячи дослідження випромінювання Сонця в ультрафіолетовій області (90-120 нм), дослідження можливості виживання тварин в умовах таких висот, за наявності космічного випромінювання та невагомості:

Р-2А праворуч. (с) Е.К.Фёдоров. С помощью ракет и спутников.«Наука и жизнь» 1958 г. №5, с.11-16

"Четвероногие космонавты Дамка и Козявка перед полетом на ракете Р-2А (1956 г.)" (с) Яздовский В.И. На тропах Вселенной, 1996.

До речі, обидві собачки літали двічі, і обидва рази - успішно :-) Про ранні медико-біологічні дослідження космосу, крім згаданої вже "На тропах вселенной", див. також "История отечественной космической медицины".

І тут, 4 жовтня 1957 року, грянуло, ні, не так, ГРЯНУЛО! Що і як -- в наступній частині, а тут, на завершення, тематична композиція:

 

 

Без тексту прикол не той, тому:

 

Remember the fifties, those fat complacent days
When the future seemed a century away?
Then up went Sputnik, gave the world a butt-kick,
And made it clear tomorrow starts today.

Beep beep beep beep...Hello there!
Sputnik sails giggling through the skies.
Red flags, red faces, jump into the race
As the space age begins with a surprise. (well duh!)

You generals once thought Von Braun a waste of cash,
And Goddard needed treatment really bad.
Then that global shot put gave you the hotfoot
And -- beep beep -- you're blasted off the pad.

Done for a threat, propaganda or prestige --
The point is, the thing was in the sky.
It made the generals frown and put their money down,
And meet that bet or know the reason why.

That's how it started, all those years ago,
The push that got us climbing into space.
Cynic beginnings, greed for big winnings.
But look at all we've gotten from that race!

Sputnik wore out, and spiraled back to Earth;
On re-entry it burned up very soon.
Hail and goodbye to that goose in the sky --
And in twelve more years a man walked on the Moon!

(с) Gunnar Madsen - Surprise!, "To Touch the Stars: A Musical Celebration of Space Exploration"

 

----------------------------------------------

Зовсім недавно, 14 грудня 2011, у віці 99 років помер Борис Овсійович Черток, (на російській вікі інформація дещо краще систематизована) -- заступник Сергія Корольова. Один з тих, завдяки кому людство, хай поки несміливо, але вийшло в космос. Смерть пройшла непомітно, зокрема я тільки 31-го довідався. В Інтернеті тиша, все ж не бізнесмен по розробці гаджетів помер. До речі, завжди незгоден був із твердженням "людство обміняло космос на ігри в комп'ютерні технології". Неправда. Завдяки геймерам у мене під столом справжній суперком'ютер, а завдяки любові до "фоточок" на космічні апарати можна ставити не одну-дві факсимільні камери а десяток повноцінних, багатомегапіксельних. Та й політичні погляди Чертока мені відверто неприємні. Але блін!

Тому будемо вважати, що ця серія статей присвячена Борису Овсійовичу та іншим конструкторам всієї тієї космічної техніки.

До речі, як хто цікавиться ранніми стадіями її розвитку, особливо в СРСР, одне з найкращих джерел -- його книги серії "Ракеты и люди": книга 1, "Фили-Подлипки-Тюратам", "Горячие дни холодной войны", "Лунная гонка".