Слушают спутник обычно с помощью радиоприемника. А присутствовавший на X Международном съезде астрономов английский ученый А. Ловелл сообщил, что у него на родине для этой цели применили также крупнейший в мире параболический радиотелескоп, установленный на обсерватории Джодрел-Банк близ Манчестера.
Производя такие наблюдения, ученые замеряют не только громкость радиосигналов спутника, но и изменения частоты их, вызванные движением. Об этом подробно рассказал на том же астрономическом съезде советский академик В. А. Котельников.
Для этого используется так называемый эффект Доплера. При приближении любого радиопередатчика, установленного на движущемся предмете, к пункту, где принимают его радиосигналы, частота этих сигналов повышается. А когда радиопередатчик начинает удаляться от приемника понижается. Для мчащегося с громадной скоростью спутника этот эффект оказался довольно значительным. С помощью эффекта Доплера координаты спутника и расстояние до него были определены с большой точностью.
Когда же замолкает радиопередатчик спутника, исчерпав весь запас энергии, на поиски искусственной луны отправляется радиолуч и безошибочно нащупывает его с Земли в темной глубине межпланетного пространства.
Лунный патруль работает четко.
Мы оставили сотрудников оптической станции, когда они отметили положение спутника на звездной карте и момент пролета звуковой зарубкой на ленте магнитофона. Точно так же переносят на звездную
карту найденное положение спутника с фотопленки. Теперь предстоит найти его координаты.
Положение любого пункта на Земле определяется, как известно, по его расстоянию от экватора, то есть широтой, и от нулевого меридиана долготой. Такой же «экватор» и «нулевой меридиан» есть и на небесной сфере, мысленно разделенной астрономами на небесные «параллели» и «меридианы».
«Широта» звезды (расстояние до нее от небесного экватора) называется ее склонением. А расстояние от начального круга склонения, заменяющего на небесном своде нулевой меридиан, «долгота» звезды. Она называется прямым восхождением. Это и есть координаты, определяющие положение на небесном своде любой звезды или планеты.
Их находят по звездной карте, расчерченной, подобно географической, своей градусной сеткой небесными меридианами и параллелями. Измеряя, сколько «параллелей» и «меридианов» отделяют спутник от небесного экватора и небесного меридиана, и узнают его координаты на небесном своде в тот или иной момент времени. Вот теперь наблюдение закончено полностью и в вычислительный центр летит телеграмма: «На 20 ноября координаты искусственного спутника в 19 часов 34 минуты по московскому времени были»
Здесь по ним предстоит вычислить его орбиту.
Задача, казалось бы, несложная. Путь искусственного спутника, как и любого другого небесного тела, определяется законами Кеплера, с которыми каждый из нас знаком еще со школьных лет. Значит, надо взять соответствующие формулы, вытекающие из этих законов, подставить в них найденные из наблюдений недостающие величины, определяющие положение спутника в разное время, и орбита готова.
Но вот тут-то и начинаются главные трудности. Примерную орбиту спутника можно вычислить даже на арифмометре всего по нескольким наблюдениям. А вот чтобы определить орбиту спутника с такой степенью точности, как это необходимо хотя бы геодезистам, надо произвести огромное количество вычислений. Если их поручить одному человеку или даже целой группе ученых это заняло бы, пожалуй, не день и не два, а, может быть, несколько месяцев или даже лет.
Получалась невероятная вещь. Человек сумел проникнуть в тайну движения небесных тел, записать законы, которым подчиняются космические путешественники, языком математики. А когда осталось самое простое пересчитать цифры, казалось бы, сделался беспомощным.
Сотни, тысячи вычислений астрономы должны были раньше производить «вручную». Они делили и умножали многозначные числа, извлекали корни, интегрировали, решали дифференциальные уравнения, и казалось невозможным, чтобы всю эту сложную премудрость могла постигнуть пусть даже самая «умная» машина.
И многочисленные расчеты так и остались бы, вероятно, большим препятствием при определении орбиты спутника и вообще геодезических вычислений, если бы их не поручили электронно-счетным машинам, считающим в 100150 тысяч раз быстрее самого способного вычислителя.
Академик А. В. Топчиев, говоря о современных электронно-счетных машинах, привел как-то такой интересный пример. Для обработки астрономо-геодезических измерений приходится производить до 250 миллионов арифметических операций. Большой электронно-счетной машине Академии наук на это требуется всего 20 часов, а одному человеку пришлось бы трудиться над этой же задачей целых 200 лет.
И вот она перед нами машина с «высшим математическим образованием», как шутливо говорят про нее ее создатели: быстродействующая
электронно-счетная машина, на которой был произведен первоначальный расчет орбит советских искусственных спутников и которая по результатам наблюдений за их движением вычисляет «новую» орбиту рукотворных небесных тел, позволяя с большой точностью предсказывать их будущий маршрут.