Նյուտոնից մինչև «Հայասաթ-1». Երկրի արհեստական արբանյակների համառոտ պատմությունը
Դեկտեմբերի 1-ին SpaceX ընկերության Falcon-9 հրթիռը, ի թիվս այլ արբանյակների, ուղեծիր հանեց նաև հայաստանյան արտադրության (համենայն դեպս, այդպես ասում են) առաջին արբանյակը` «Հայասաթ-1» անվանմամբ։
2023-ի նոյեմբերի դրությամբ ավելի քան 80 պետություն արհեստական արբանյակ է շահագործում: 2022-ի դեկտեմբերի 31-ի դրությամբ Երկրի ուղեծրին կար 6718 գործող արբանյակ, որոնցից 4529-ը պատկանում են ԱՄՆ-ին (3996-ը՝ կոմերցիոն), 590-ը՝ Չինաստանին, 174-ը՝ Ռուսաստանին, 1425-ը՝ այլ երկրների: 2023-ի վերջին արբանյակների ընդհանուր թիվն աճել է 37.94%-ով` հասնելով 11,330-ի։ Ընդհանուր առմամբ, վերջին 66 տարում Երկրից տիեզերք է արձակվել ավելի քան 15 հազար արհեստական օբյեկտ։ PAN-ը համառոտ պատմում է, թե ինչպես սկսվեց մոլորակի ուղեծիրն աղտոտելու գործընթացը։
Առաջին գիտնականը, ով մաթեմատիկորեն ուսումնասիրել էր արհեստական արբանյակ արձակելու հնարավորությունն ու հրապարակել ուսումնասիրությունը, Իսահակ Նյուտոնն էր։ Գիտնականի «թնդանոթի ռմբագնդի» հետ կապված մտավոր էքսպերիմենտը նկարագրվում է 1687-ին հրատարակված Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Բնության փիլիսոփայության մաթեմատիկական հիմունքները) ֆունդամենտալ աշխատությունում, ու նպատակը բնական արբանյակների շարժումը բացատրելն էր։
Առաջին արբանյակի արձակումից մոտ մեկ դար առաջ` 1869-ին, արհեստական արբանյակն առաջին անգամ նկարագրվեց գեղարվեստական գրականության մեջ։ Էդվարդ Էվերեթ Հեյլի «Աղյուսե լուսին» (The Brick Moon) երկում, որը վաղ ֆանտաստիկ ստեղծագործության օրինակ է, նկարագրվում է մոտ 60 մետր տրամագծով աղյուսե գնդի կառուցումն ու ուղեծիր ուղարկելը։ Երկնքում գտնվելով` գունդը պետք է ծառայի որպես կողմնորոշիչ` աշխարհագրական երկայնությունը պարզելու համար։
Արհեստական արբանյակի գաղափարը հիշատակվում է նաև Ժյուլ Վեռնի «Բեգումի հինգ հարյուր միլիոնը» (The Begum's Fortune) վեպում։ 1879-ին հրատարակված վեպում նկարագրվում է ահռելի թնդանոթ, որը կառուցվել է հսկայական գործարանում ու որի կրակած արկը կարող է ամբողջ քաղաքներ ոչնչացնել։
Սակայն արդյունքում, թնդանոթի հեղինակների հաշվարկներում առկա սխալի պատճառով, արկը զարգացնում է առաջին տիեզերական արագություն ու դուրս գալիս ուղեծիր` ոչ ոքի վնաս չտալով։
1903-ին Կոնստանտին Ցիոլկովսկին հրապարակեց «Ռեակտիվ սարքավորումներով համաշխարհային տարածությունների ուսումնասիրությունը» (Исследование мировых пространств реактивными приборами) աշխատությունը, որը տիեզերանավերի արձակման համար հրթիռային տեխնիկա կիրառելու մասին առաջին ակադեմիական տրակտատն էր։
Նա հաշվարկեց նվազագույն ուղեծրի համար անհրաժեշտ ուղեծրային արագությունը ու եկավ եզրակացության, որ հեղուկ վառելիքով աշխատող բազմաստիճան հրթիռը կարող է դրան հասնել։
Կարդացեք նաև` Կամուրջ ֆանտաստիկայի և իրականության միջև... Ցիոլկովսկու խելահեղ գաղափարները
Ինժեներ Գերման Պոտոչնիկը 1928-ին հրատարակված իր «Տիեզերական ճամփորդությունների խնդիրը» (Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-Motor) գրքում (PDF) ուսումնասիրել է Երկիրը խաղաղ ու պատերազմական իրավիճակներում մանրակրկիտ դիտարկելու համար ուղեծրային տիեզերանավերի կիրառման գաղափարը։
Գրքում նա նկարագրում է, թե ինչպես տիեզերքի հատուկ պայմանները կարող են օգտակար լինել գիտական հետազոտությունների համար։ Այստեղ նկարագրվում են գեոստացիոնար արբանյակները (առաջին անգամ դրանց մասին խոսել է Ցիոլկովսկին) ու քննարկվում է ռադիոյի միջոցով դրանց ու Երկրի միջև կապը։ Մյուս կողմից, հեղինակը չի քննարկում մասսայական հեռարձակման ու որպես տելեկոմունիկացիոն ռետրասնլյատորներ արբանյակների կիրառման հնարավորությունը։
Դրանք 1945-ին քննարկեց անգլիացի ֆանտաստ գրող Արթուր Քլարկը. Wireless World (ներկայումս` Electronics World) ամսագրի իր հոդվածում նա մանրամասն նկարագրեց մասսայական կոմունիկացիայում կապի արբանյակների օգտագործման հնարավորությունը։ Նա ենթադրեց, որ երեք գեոստացիոնար արբանյակներ կարող են ապահովել ծածկույթ ամբողջ մոլորակի համար։
ԱՄՆ Ռազմաօդային ուժերի RAND վերլուծական կենտրոնը 1946-ին հրապարակեց Երկրի շուրջ պտտվող էքսպերիմենտալ տիեզերանավի նախնական նախագիծը (Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship)։ Նշվում էր, որ համապատասխան սարքավորումներով հագեցած արբանյակը կդառնա 20-րդ դարի հզորագույն գիտական սարքավորումներից մեկը։
Դեռ 1945-ից ԱՄՆ-ն դիտարկում էր ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի Աէրոնավտիկայի բյուրոյի ղեկավարությամբ ուղեծրային արբանյակների արձակման հնարավորությունը։ Սակայն RAND-ի հրապարակած հաշվետվության մեջ նշվում էր, որ արբանյակը ոչ թե պոտենցիալ զենք է ռազմական կարիքների համար, այլ գիտության, քաղաքականության ու քարոզչության գործիք։
1946-ին ամերիկացի աստղաֆիզիկոս Լայման Սպիտցերը առաջարկեց ուղեծրային տիեզերական աստղադիտակի գաղափարը։ Իսկ 1954-ին RAND-ը հրատարակեց «Արբանյակային սարքավորման գիտական կիրառությունը» (Scientific Uses for a Satellite Vehicle) գիրքը, որը ընդլայնում է արբանյակների գիտական կիրառության հնարավորությունները։ 1955-ին հունիսին էլ հրատարակվեց «Արհեստական արբանյակի գիտական կիրառությունը» (The Scientific Use of an Artificial Satellite) գիրքը (PDF)։
Դեռ դպրոցական տարիքից բոլորս հիշում ենք, որ առաջին արհեստական արբանյակը սովետական «Սպուտնիկ-1»-ն է` արձակված 1957-ի հոկտեմբերի 4-ին` Բայկոնուր տիեզերակայանի թիվ 1 հարթակից` համանուն կրող հրթիռով։ 83.6 կիլոգրամանոց արբանյակը թույլ տվեց պարզել մթնոլորտի վերին շերտերի խտությունը իր ուղեծրի փոփոխությունների չափման միջոցով ու տվյալներ հաղորդեց իոնոսֆերայում ռադիոազդանշանների բաշխվածության մասին։
«Սպուտնիկ-1»-ի հաջողությունը ԱՄՆ-ում առաջացրեց հասարակական վախեր ու անհանգստություններ` կապված ԽՍՀՄ հնարավոր տիեզերական գերակայության վտանգների հետ։ Հենց այս «Սպուտնիկի ճգնաժամը» (Sputnik Crisis) խթանեց Սառը պատերազմի ընթացքում սկսված տիեզերական մրցավազքը (PDF)։
Մինչ այդ, դեռ 1955-ի հուլիսի 29-ին Սպիտակ տունը հայտարարել էր երեք տարի հետո սեփական արբանյակն արձակելու մտադրության մասին` «Ավանգարդ» նախագծի (Project Vanguard) շրջանակներում։ Ի պատասխան, ԽՍՀՄ-ը ուղեծիր ուղարկեց «Սպուտնիկ-1»-ը, ապա հայտարարեց, որ երկրորդ անգամ ուղեծիրը պատրաստվում է նվաճել նույն 1957-ին ու կատարեց խոստումը. 1957-ի նոյեմբերի 3-ին ուղեծիր հանվեց «Սպուտնիկ-2»-ը` առաջին կենդանի ուղևորի` Լայկա անունով շան հետ միասին։ Վերջինս դարձավ նաև տիեզերքի առաջին զոհը։
1955-ի սկզբից Ամերիկյան հրթիռային միության (American Rocket Society) ու Ազգային գիտական ֆոնդի (National Science Foundation) ճնշման ներքո բանակն ու նավատորմը աշխատում էին «Օրբիտեր» նախագծի (Project Orbiter) ուղղությամբ` ի դեմս երկու մրցակցող ծրագրերի։ Արբանյակի մեկնարկի համար բանակն օգտագործում էր Jupiter C հրթիռը, իսկ նավատորմը` Vanguard-ը։ Արդյունքում, 1958-ի հունվարի 31-ին Ատլանտյան հրթիռային պոլիգոնից Juno I կրող հրթիռը ուղեծիր հանեց առաջին ամերիկյան արհեստական արբանյակը` «Էքսփլորեր-1»-ը։ Արբանյակի ռադիացիոն դետեկտորից ստացված ինֆորմացիայի շնորհիվ հայտնաբերվեցին Երկրի ռադիացիոն գոտիները։ Իսկ 1960-ի ապրիլի 1-ին NASA-ի «Դիտարկման հեռուստատեսային ինֆրակարմիր արբանյակ» (Television Infrared Observation Satellite - TIROS) ծրագրի շրջանակներում արձակված TIROS-1 տիեզերանավը Երկիր ուղարկեց մոլորակի եղանակային պայմանների առաջին ուղեծրային հեռուստատեսային կադրերը։
«Սպուտնիկ-1»-ի մեկնարկից ընդամենը 3.5 տարի անց մերձերկրային ուղեծրին կար արդեն 115 արհեստական արբանյակ։
Սեփական արբանյակը կառուցած երրորդ երկիրը Կանադան էր, որի Alouette 1 արբանյակը ամերիկյան Thor DM-21 Agena-B հրթիռով ուղեծիր հանվեց 1962-ի սեպտեմբերի 29-ին:
Դրանից առաջ՝ 1962-ի ապրիլի 26-ին, ուղեծիր էր դուրս բերվել բրիտանական Ariel 1 արբանյակը, սակայն այն խիստ իմաստով բրիտանական մշակում չէր, այլ ստեղծվել է NASA-ի ու Բրիտանիայի գիտական հետազոտությունների խորհրդի (The Science and Engineering Research Council (SERC) համատեղ ջանքերով:
Հաջորդը առաջին իտալական San Marco 1 արբանյակն էր (PDF), որը ուղեծիր էր հանվել 1964-ի դեկտեմբերի 15-ին:
Ֆրանսիական Astérix-ն ու ավստրալական WRESAT-ը, համապատասխանաբար, ուղեծիր են հանվել 1965-ի նոյեմբերի 26-ին ու 1967-ի նոյեմբերի 29-ին:
Սկսված «արբանյակային մրցավազքը» բերեց նրան, որ մեկը մյուսի հետևից այլ պետություններ ևս ջանքեր չէին խնայում ուղեծրին սեփական արբանյակը (իսկ ավելի լավ է` արբանյակները) ունենալու համար։ Հերթը հասավ Հայաստանին։