Что может дать науке обычная алюминиевая сфера, выведенная на орбиту Земли?

Прошло уже почти шесть десятилетий, а шар все ещё находится в космосе и продолжает делать то, что от него требуется. По той простой причине, что приносить пользу можно и в таком виде – без антенн, приборов и людей на борту. Этот объект называется «Калибровочной сферой Линкольна 1» (LCS-1).

Сфера была изготовлена лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института. Инженеры понимали, насколько полезно иметь в космосе объект с точно известными характеристиками. Приборы, вводящиеся в эксплуатацию, необходимо калибровать, и этот процесс особенно важен, если оборудование предназначено для изучения феноменов, ещё не предоставивших релевантных данных для сравнения.

Изначально LCS предназначалась для проверки радаров: волны этих устройств отражаются от находящихся в космосе объектов, при этом анализ информации относительно того, какая часть сигнала пропала по пути и была искажена, а также сколько времени ему потребовалось на возвращение, позволяет получить представление как, например, о космическом корабле, так и об астероиде.

Чтобы убедиться в точности этих данных, нужно понимать, как атмосфера и антенны радаров влияют на радиосигнал. Именно для этого и нужна LCS. Сферическая форма позволяет ей выглядеть одинаково со всех сторон. Куб, например, совершенно не годится в этой ипостаси – в фас он кажется совсем не таким, как под тем или иным углом.

Интуитивно понятно, что сфера, использующаяся для калибровки, должна находиться на постоянном расстоянии от Земли. Это действительно так, и её орбита удалена на 2800 км от поверхности Земли и представляет собой практически идеальный круг. Это в пять раз дальше, чем траектория вращения космического телескопа «Хаббл».

Интересный факт: инженеры изготовили несколько идентичных сфер, и некоторые из них никогда не покидали Землю – они были нужны для проверки механики отражения радиоволн и подтверждения качества поступающего из космоса сигнала.

LCS-1 не первая калибровочная сфера, запущенная в космос, но её преимуществами были крупный размер и гармоничная «круглая» орбита. О подобных инструментах обычно не пишут в газетах, но они оказывают огромную помощь ученому сообществу. Калибровочная сфера Линкольна 1 начала делать это сразу же после запуска.

В 1966 году настроенные благодаря алюминиевой сфере радары изучили Луну – в результате были продемонстрированы неровности поверхности нашего спутника и сделаны предположения о составе местного реголита. Дополнив эти данные информацией, полученной лунными зондами, ученые определили точки местности, наиболее благоприятные для высадки астронавтов.

Десятилетия пребывания в космосе не прошли бесследно для LCS-1. В 2012 году был опубликован отчет, где констатировалось, что сфера блестит уже не так ярко, как раньше, а свет, который она отражает, предсказуемым образом меняет интенсивность. Это свидетельствует о том, что LCS-1 вращается, и на ней, скорее всего, есть вмятина. Вряд ли это удивительно, если учесть срок службы объекта. Телескоп «Джеймс Уэбб» получил повреждение всего через несколько месяцев после того как развернул свои зеркала.

Но незначительные повреждения LCS-1 не помешали ученым использовать её совместно с «LCS-4» –близнецом, выведенным на 850-километровую орбиту в 1971 году. Отследив траекторию движения двух этих сфер, они измерили, как сильно расширяется и сжимается атмосфера Земли в зависимости от интенсивности солнечной деятельности. Это весьма полезная в практическом плане информация.

При повышенной активности Солнца воздушная оболочка планеты «раздувается», в результате чего спутники, находящиеся на низкой орбите, начинают испытывать более сильное сопротивление среды. Это может грозить сходом со стабильной траектории и последующим падением в атмосферу.

Также с помощью LCS-1 ученые учились отслеживать движение космического мусора – от отработавших ступеней ракет до потерянных гаечных ключей. Сегодня вокруг планеты со скоростью более 7 километров в секунду вращаются десятки тысяч никому не нужных обломков. Они представляют серьезную опасность как для спутников, так и для работающих на орбите людей. Проблема космического мусора описана уже многократно, поэтому заново рассказывать о ней не имеет смысла.

Напоследок окунемся в область научной фантастики. В девяностых группа инженеров предложила использовать калибровочные спутники для проверки сверхмощных лазеров, которые, как считается, способны придать необходимое ускорение космическим кораблям, отправляющимся не только в межпланетное, но и в межзвездное путешествие.

Как видим, пока LCS-1 вращается вокруг Земли и сохраняет свою функциональность, работа для неё найдется. Несмотря на то, что это всего лишь полая, ничем не примечательная алюминиевая сфера.