первый практический вопрос: на какой высоте разместить станцию? Основоположники ракетостроения знали, что влияние даже очень разреженной атмосферы будет тормозить станцию, но точных данных о том, как высоко распространяется воздух, не было. Опираясь на наблюдения метеоров, был сделан вывод, что на высоте порядка 1000 км влияние будет близко к нулю, а значит, орбитальная станция, выведенная на такую орбиту, сможет оставаться там неограниченное время. Это, по определению Циолковского, был научный расчет.
Однако оставалась загадкой физическая природа среды на такой высоте. Понятно, что там вакуум. Но почему в таком случае этот вакуум не пропускает радиосигналы? Эффект отражения небом радиоволн был открыт в начале XX века, а в 1902 году выдающийся английский физик-самоучка Оливер Хевисайд выдвинул гипотезу, что в высших слоях атмосферы существует электропроводящий слой. Впоследствии существование такого слоя подтвердили – он получил название «ионосфера», поскольку наполнен ионами газов, заряженными солнечными и космическими лучами. Наличие ионосферы беспокоило основоположников космонавтики – получалось, что этот слой фактически блокирует радиосвязь Земли с орбитальной станцией и межпланетными кораблями. Сразу возникла идея установить на космические аппараты оптический телеграф, но такая форма связи заметно утяжелила бы конструкцию. К счастью, в первой половине 1930-х годов были запатентованы радиопередатчики на ультракоротких волнах, для которых ионосфера – не помеха. Проблема решилась сама собой, но главное и, пожалуй, самое неприятное для космонавтики открытие было впереди.
Всерьез структурой земной атмосферы занялись после Второй мировой войны, когда осознали стратегическое значение больших высот. Запускались тысячи воздушных шаров, аэростатов и специальных змеев, в небо поднимались летающие лаборатории. Тогда же бурное развитие переживало ракетное зондирование атмосферы. Собственно, первые робкие попытки в этом направлении предприняла еще команда Вернера фон Брауна, однако баллистические ракеты А-4АУ-2 предназначались прежде всего для войны, поэтому большую научно-исследовательскую работу с ними развернуть не удалось. Зато такими исследованиями занялись бывшие союзники по антигитлеровской коалиции. Весной и летом 1946 года американцы запускали с полигона Уайт-Сэндз (штат Нью-Мексико) собранные из готовых немецких узлов ракеты А-4 с доработанными под научные цели головными частями. В Советском Союзе аналогичные запуски начались через год, осенью 1947 года, на полигоне Капустин Яр. И там, и там удалось получить довольно большой объем материала по химическому составу, давлению и температурам на высотах от 70 до 100 км. Каких-то особых природных аномалий ученые не выявили, что внушало оптимизм. Однако ракеты на основе А-4 не могли подняться высоко: «потолок» самой глубокой ее модификации Р-5А, сконструированной в бюро Сергея Королёва, не превышал 500 км. Поэтому открытие радиационных поясов стало полной неожиданностью.
Сегодня