Слово "спутник" обычно рисует в нашем воображении нечто сложной формы, опутанное проводами и трубочками, сверкающее металлом и ощетинившееся антеннами. И в значительной мере это близко к истине. Однако существует целый класс КА мало укладывающихся в этот образ- надувные КА. За годы, прошедшие со времени полета первого спутника, на орбиту Земли вывели несколько тысяч космических аппаратов (КА). Вместе с ними в космос попадали различные элементы КА и ракет-носителей. Конечно, раньше на орбите тоже летали частицы естественного происхождения, но в настоящее время именно рукотворный мусор играет существенную роль. Столкновение с техногенной частицей может привести к весь- ма печальным последствиям, вплоть до потери КА. Вот почему так важно иметь представление о метеорном окружении Земли. Одним из эффективных средств его изучения могут быть как раз надувные КА. На западе история надувных КА начинается с идей Уильяма О'Салливана, работавшего в пятидесятые годы в исследова- тельском центре им Лэнгли. Он предложил определять плотность верхних слоев атмосферы с помощью надувных сфер, запускаемых с помощью РН Авангард. В то время космические мечты Америки были всецело связаны с этой ракетой. Аэродинамические характеристики сферы хорошо известны, поэтому наблюдая, как она тормозится можно получить важную информацию. 15 августа 1961 г О'Салливану был выдан американский патент (заявка поступила 20 августа 1959 г) а 16 ноября 5000$ в придачу. Изобретение называлось самоподдерживающийся космический аппарат. Правда в 1951 г в журнале британского межпланетного общества появилась статья Гетлэнда, Кунеша и Диксона несколько опередившая заявку О'Салливана, в которой они тоже предлагали осуществить запуск надувной сферы с помощью ракеты-носителя, но им не пришло в голову, что можно использовать надувной сферический КА для исследования верхней атмосферы. 26 июля 1958 г НАКА, предшественник НАСА одобрила разработку надувного КА диаметром 508 мм, а в сентябре того же года он был выбран в качестветретьей полезной наг- рузки для ракеты-носителя АВАНГАРД. Надежность последней оставляла желать лучшего. Было решено каждый КА запускать по два раза. О'Салливан и его помощники Вальтер Брисет и Джес Митчелл были хорошо знакомы с ракетной техникой так как работали в отделении беспилотных ЛА центра имени Лэнгли. Когда 508 мм КА был наконец сделан создателей ждал приятный сюрприз - спутник оказался легче чем надо. Поэтому решили увеличить размеры до 762 мм. Запуск решили приурочить к международному геофизическому году (проект 29). КА был устроен следующим образом: надувная сфера была выполнена из 36 "долек" с перекрытием в 9,525 мм в местах спайки. Оболочка имела два слоя- внешний из алюминия, толщиной 0,01524 мм и внутренний из майларовой пленки. Подразумевалось, что блестящая поверхность позволит визуально наблюдать за спутником, несмотря на относительно малые размеры. Одним из важных требований, предьявлявлявшихся к материалу оболочки было отсутствие повреждений, при ее складывании и свертывании. При укладке оболочки надувного КА возникла проблема в удалении остатков воздуха. Это препятствие было преодолено путем откачки воздуха из сферы насосом. К оболочке был прикреплен маленький цилиндрический балон со сжатым азотом для надувания сферы. Кроме того он увеличивал общую массу надувного КА, а соответственно и время существования. Сфера надувалась всего за 15 секунд. Давление в баллоне около 70 атм , давление внутри оболочки 0,18 атм. Этот надувной КА был запущен 13 апреля 1959 г раке- той-носителем АВАНГАРД. Сложенный КА располагался между последней ступенью ракеты-носителя и магнитометром основной полезной нагрузки. Запуск окончился неудачно из-за аварии носителя. Несмотря на эту неудачу 762 мм КА не остался без дела. Он был использован в проекте ХАЙ-БОЛЛ лабораторией им Лин- кольна МТИ для испытания РЛС большой дальности. Правда исходный проект предусматривал запуск 520 мм сферы ракетой НАЙК-КЭЙДЖУН. В ходе этих экспериментов, запущенная высотной ракетой сфера начинала надуваться на высоте около 160 км, до достижения наивысшей точки траектории (порядка 280 км). К задней части сферы прикреплялся небольшой РДТТ, придававший заключительный импульс.(414,974 н) Первый запуск 7 апреля 1958 г закончился неудачно - сфера не надулась. Во второй раз всеже повезло - сфера была обнаружена РЛС и сфотографирована. При третьем пуске взорвалась последняя ступень ракеты. В последующие годы было запущено около 200 надувных сфер по баллистическим траекториям. В известной степени работы над предложенным О'Салливаном вместо 762 милиметрового спутника 3660 милиметрового КА были подстегнуты запусками первых советских спутников. Вот почему потребовался обьект, который отчетливо был бы виден с территории СССР. Вопрос с ракетой-носителем оставался открытым. Ракета носитель АВАНГАРД потерпела крах. Поэтому был выбран двенадцатый экземпляр более удачного носителя ЮПИТЕР-Ц: ЮПИТЕР Ц49 . Увы , во время запуска 23 октября 1958 г верхняя ступень отделилась слишком рано. Больше ракет ЮПИТЕР-Ц в запасе не было и следующую попытку запустить 3660 мм КА, названный БЕКОН 2 пришлось отложить до появления ракеты-носителя ЮНО-2. Однако, новый запуск 14 августа 1959 года опять окончился неудачей. В промежутках между пусками проводились испытания на высотных ракетах системы наддува сферы. Несмотря на аварию носителя , анализ телеметрии показал, что сфера все-таки отделилась от РН и надулась . Следующим средством выведения стала РН СКАУТ. Новый надувной КА прходил как один из серии ЭКСПЛОРЕР. В отличии от КА БЕКОН, не имевших никакого оборудования, на этом аппарате уже был радиомаяк для облечения его обнаружения. В качестве антенны использовалась метализированная оболочка самой сферы. КА имел тот же диаметр, что и БЕКОН. Для обеспечения теплового режима аппаратуры на поверхность КА были наклеены белые ( окрашенные ZnO) кружочки из синтетичецкой резины диаметром 63,5 мм. (4000 шт на ЭКСПЛОРЕР-39) На противоположных концах сферы были располо- жены радиооборудование и Ni-Cd аккумуляторы. Кроме того имелись 4 группы солнечных элементов. Диаметр контейнера в котором размещался спутник увеличился до 254 мм. Первый надувной КА проходивший под названием ЭКСПЛОРЕР был запущен третьим экземпляпом РН СКАУТ 4 декабря 1960 г, од- нако вторая ступень КАСТОР 1а не сработала. Следующий пуск 16 февраля 1961 года был более удачным. Надувной КА диаметром 3660 мм, получивший название ЭКСПЛОРЕР-9 стал первым обьектом выведенным полностью твердотопливным носителем. Масса КА на орбите составила 5,9 кг Судя по проведенным измерениям надувание КА прошло нормально. Он вошел в атмосферу 9 апреля 1964 года (после 14000 витков). Успех дал толчек идее об использовании серии таких КА для исследования плотности верхней атмосферы. И так 19 декабря 1960 года был запущен ЭКСПЛОРЕР-19, он же AIR DENSITY EXPLORER A. Однако бортовой радиомаяк вскоре вышел из строя. ЭКСПЛОРЕР-19 как ЭКСПЛОРЕР-24 (AIR DENSITY EXPLORER B) и ЭКСПЛОРЕР-39 (AIR DENSITY EXPLORER C) преднахначались для наблюдениями за плотностью атмосферы в основном в полярных областях. По конструкции они были аналогичны. Основным недостатком измерений плотности атмосферы с помощью надувных сферических КА явилось получение информации о плотности атмосферы лишь через несколько витков. Кроме упомянутых уже аппаратов были запущены еще 2 КА названные ДЭШ ( DENSITY AND SCALE HEIGHT). ДЭШ-1 диаметром 1 метр был запущен 9 мая 1963 года, как сопутствующая полезная нагрузка ИСЗ МИДАС-6. ДЭШ-2 диаметром 2400 мм был выведен на орбиту 19 июля 1963 года. Они продержались на орбитах до семидесятых годов. Наддув осуществлялся за счет сублимации специального вещества. Пожалуй самым известным из надувных КА стал ЭХО. Он представляет собой сферу из майларовой пленки укладывающуюся в контейнер диаметром 673,1 мм. Первоначально запуск планировалось осуществить с помощью ракеты носителя ТОР ЭЙБЛ, затем их не хватило и было решено использовать РН ДЕЛЬТА. При этом решили увеличить толщину оболочки с 0,00063 до 0,0012 мм. Если отработка надувания первых НКА в наземных условиях прблем не вызывала то в случае с ЭХО пришлось проверочные суборбитальные полеты. Первый пуск ЭХО-1 не удался опять же из за аварии носителя. Последовали еще две проверки. На КА поставили радиомаяк и солнеч- ные батареи для того, чтобы следить за ним в темноте. Наконец 12 августа 1960 года все прошло нормально. В нашей стране надувные КА привлекли внимание только в восьмидесятых годах. Тогда например в КуАИ, в СКБ кафедры ЛА велась разработка микро-ИСЗ предназначенного для исследования метеорных и техногенных частиц и измерения плотности верхних слоев атмосферы по заданию ЦСКБ. Инициатором работ по НКА со стороны ЦСКБ был В.М. Шахмистов (зам. нач. отд.104), который предложил лишь заимствовать зарубежный опыт. В проектировании этого КА принимали участие как сотрудники кафедры ЛА так и студенты. (Александров С.В.,Андреев С.В., Иванченко А.А., Любимов В.В., Гришин А.Р.) Оригинальная спецаппаратура разрабатывалась на факультете радиотехники ( к.т.н. Семкин Н.Д.). КА должен был состоять из герметичного приборного отсека и надувной оболочки с центральным электродом. Аппаратура включала: датчик-регистратор метеорных и техногенных частиц ( масса 30 кг), масс-спектрометр (масса 2,25 кг), и обеспечивающие системы ( масса 12 кг ). Надувная оболочка состояла из надувной сферы , сваренной из клиньев, и фланца, при помощи которого она крепилась к приборному отсеку. Надувнаую оболочку планировалось изготовить из металлизированной пленки. В процессе наддува внутренняя поверхность оболочки покрывалась бы слоем быстротвердеющего полимера, который обеспечивал бы сохранение сферической формы при вакуумировании обьема сферы. Центральный электрод состоял из малой сферы , стойки и электронной платы. Малая сфера и стойка были бы сваренны опять же из металлизированной пленки ана- логично оболочке. Центральный электрод укладывался в гнездо на корпуе приборного отсека и наддувался после оконча- ния вакуумирования оболочки. Корпус приборного отсека состоял из верхнего днища, обечайки и нижнего днища, сваренных между собой, материал АМг-6. На верхнем днище размещались: гнездо для крепления и укладки центрального электрода, газогенератор системы наддува, датчик давления, газогенератор, вспомогательная рама, баллон(емкость) с быстротвердеющим полимером. К ниж- нему краю корпуса был приварен фланец, служащийдля соединения корпуса с днищем, приборной рамой и для крепления надувной оболочки. К внутренней части этого фланца крепился эластичный чехол, являющийся элементом системы терморегулирования,и обеспечивающий циркуляцию газа наддува (азот) приборного отсека. Нижнее днище приборного отсека - пологое сферическое. По кромке имеелся фланец для соединения с остальными элемен- тами ИСЗ. На днище размещались: вентилятор и газовод СТР , посадочное место под датчик масс-спектрометра и отверстие для вывода газозабора, радиатор СТР, электрораз'ем, антен- на телеметрии и КРЛ, штуцер наддува приборного отсека, посадочное место для установки на КА-носитель, теплообменник СТР, концевой выключатель. При раскрытии замков крепления ИСЗ к базовому КА под действием пружинного толкателя происходило бы отделение ИСЗ , при этом отсвобождался бы концевой выключатель системы элетропитания. После получения команды на начало наддува включался газогенератор, газ из которого подавался в тонкопленочную сферу и наддувал ее до определенного дав- ления , после чего датчик давления прекрывал наддув и переключал подачу газа на емкость с расствором полимера, который начинал поступать в форсунку, так что далее практически наддув осуществляется полимерным аэрозолем. После полного наддува оболочки открывала дренажный клапан во фланце и происходило вакуумирование. Одновременно, после выработки полимера, срабатывало распределительное устройство, и, через другую форсунку осуществлялся наддув центрального электрода. К сожалению данный проект не был осуществлен, однако не по вине разработчиков. Тем не менее будем надеяться, что в будущем надувным КА и в нашей стране будет уделчться должное внимание.