Ученые стремились подняться в небо на аэростатах, когда это было новым, необычным делом. Русский академик Я. Д. Захаров впервые поднялся на воздушном шаре еще в 1804 году.

Истинные служители науки не боятся рисковать, если нужно.

Замечательный пример служения науки показал великий русский ученый Д. И. Менделеев. Он был гениальным химиком, увековечившим свое имя открытием Периодического закона химических элементов, но много и плодотворно работал б метеорологии, астрономии и других областях знания. И, уж конечно, он ничуть не колебался, когда ему предоставилась возможность совершить с научной целью полет на аэростате.

Это было около века назад, в 1887 году, когда через Россию должна была пройти полоса полного солнечного затмения. И вдруг — о счастье! — ученому предложили наблюдать его из корзины аэростата. Мог ли он отказаться, если именно ему принадлежала сама идея астрономических наблюдений с аэростатов, поднимающихся выше плотных и запыленных слоев атмосферы!

Полет маститого ученого сложился в высшей степени драматично. Началось с того, что предназначенный для полета аэростат «Русский» еще до старта в городе Клине намок под дождем и не смог поднять двух человек, как намечалось. Менделеев без колебаний решил стартовать в одиночестве, оставив на земле… командира аэростата, военного аэронавта: он пригрозил попросту выкинуть его, если тот не согласится. А ведь это был первый полет Менделеева, и он не только не имел опыта управления аэростатом, но даже не успел ознакомиться с его устройством. Немало тревожных минут было в течение почти трехчасового полета, но, благодаря мужеству ученого, полет закончился благополучно.

Увы, так бывало не всегда. История науки никогда не забудет имен ученых, пожертвовавших жизнью ради изучения воздушного океана.

Наблюдения атмосферы с помощью беспилотных шаров давно стали необходимыми науке. Их полеты обходятся дешево, могут длиться долго, повторяться часто. Шары-автоматы можно запускать в большом количестве в практически недоступные для людей области воздушного океана.

Когда аэростат запускается с исследовательской целью без человека, то в простейшем случае на нем нет никаких научных приборов — он сам становится важным прибором, указывая направление и скорость ветра на разных высотах. Такие шары-пилоты невелики (0,1–0,2 кубического метра), наполняются они обычно дешевым водородом. А наблюдают за ними ученые с земли с помощью радиолокаторов.

Неизмеримо ценнее для науки автоматические шары-зонды, или радиозонды, как их еще называют. Они как бы прощупывают, зондируют атмосферу, унося на большую высоту, более тридцати километров, научные приборы. Радиопередатчик зонда сообщает показания приборов: давление, температуру, влажность воздуха, его химический состав. Шары-зонды, впервые предложенные еще Менделеевым, а затем созданные ленинградским ученым П. А. Молчановым (первый шар был им запущен в Павловске, под Ленинградом, в 1930 году), стали поистине бесценными помощниками ученых. С их помощью ученые постоянно изучают небо.

Обычно шары-зонды имеют объем три-четыре кубических метра (бывают и больше) и наполняются водородом или гелием. Когда шар набирает высоту, то заполняющий его газ постепенно расширяется, ведь давление окружающего воздуха с высотой уменьшается. Оболочка шара растягивается и наконец лопается. Как же спасти приборы?

Иногда их опускают на парашюте, но часто внутри основного шара находится другой, поменьше. Рвется основная, внешняя оболочка, но внутренняя остается целой и, хотя она не в состоянии удержать приборы, тормозит их падение, как парашют. Если вы когда-нибудь найдете небольшой шар с приборами (их запускают часто, так что это не исключено), то по специальной карточке узнаете, куда о нем нужно сообщить.

Идея «шар в шаре» вообще довольно широко используется в воздухоплавании. Внутри шара-баллона с гелием размещается иногда шар поменьше с воздухом (его называют уменьшительно — баллонет). Воздух служит балластом, когда шар нужно опустить или поднять, воздух в баллонет накачивают или, наоборот, выпускают. С помощью автоматического устройства можно поддерживать высоту полета практически неизменной, что часто бывает важно. Или, наоборот, удается изменять высоту, уйти из опасной зоны, например грозящей обледенением — это одна из главных опасностей для шаров-автоматов. Когда шар обледеневает, то часть воздуха-балласта автоматически выпускается наружу, шар поднимается выше, солнце растапливает образовавшийся лед, компрессор снова накачивает воздух, и шар снижается до заданной высоты.

Даже в специальной научной литературе подобные «двойные» шары — один в другом — называют не без юмора «каннибалами», то есть людоедами. А что, похоже: большой шар проглотил малый.

Автоматические шары-зонды могут обладать очень большим сроком жизни. При диаметре до двух метров гелиевые шары достигают обычно высот порядка шести километров и могут оставаться там до года, а при диаметре шесть и более метров, когда шар забирается выше двадцати пяти километров, он может плавать над Землей несколько лет.

Уже давно Земля обзавелась свитой миниатюрных прозрачных спутников, плавающих по воле воздушных стихий. Однажды гелиевый шар диаметром три метра блуждал на высоте примерно шестнадцать километров, и все время его приборы посылали на Землю ученым информацию. А другой шар за десять дней облетел вокруг Земли и опустился дома, в Новой Зеландии, откуда был запущен.

Наряду с высотными шарами разработаны и шары-пилоты для получения сведений о ветрах в приземном пространстве на высоте от нескольких десятков метров до одного-двух километров. Это уже не шары — они имеют четырехгранную форму и получили название тетронов. Такая форма помогает легко следовать за всеми изменениями ветра. Опасности для самолетов низколетающие тетроны не представляют — их размер не больше одного кубического метра, а вес оболочки не превосходит тридцать — сорок граммов. Никаких приборов на них нет.

Радиопередатчики шаров-зондов, посылающие на Землю целое море информации, естественно, слабенькие, они весят меньше ста граммов, а забираться шары могут в такие дебри, где никаких наземных наблюдательных станций нет. Как решить сложную задачу приема информации?

На помощь приходит космонавтика, и это одна из ее важных служб. С орбиты искусственного спутника можно принимать радиосигналы от многих зондов. Если оборудовать спутник специальной аппаратурой, то она будет запоминать всю получаемую информацию, а затем передавать ее на Землю, когда спутник будет проходить над нужным пунктом. Подобное сотрудничество, напоминающее симбиоз в живой природе, настолько эффективно, что используется все шире. Вероятно, оно будет лежать в основе автоматической всепланетной метеослужбы будущего. По проекту, разработанному Всемирной метеорологической организацией, такая служба потребует постоянного дежурства в небе десяти тысяч шаров-зондов на шести разных высотах до тридцати двух километров.

В ряде стран уже проведены эксперименты по совместному использованию спутников Земли и шаров-зондов. Во Франции в 1971 году была создана экспериментальная система с использованием спутника «Эол» с орбитой на высоте семьсот-девятьсот километров. Эол — мифологический бог ветров, спутнику не зря дали это имя. Главная цель эксперимента связана именно с изучением ветров в атмосфере. Планировался запуск примерно пятисот шаров-зондов, но произошло непредвиденное. На спутник с Земли была подана ошибочная радиокоманда, исполняя которую он послал шарам-зондам сигнал: «Взрывайся!» Каждый зонд снабжен устройством подрыва, размещенным в приборном контейнере, оно служит для уничтожения уже ненужных зондов, поскольку они могут, дрейфуя длительное время, представлять опасность для самолетов. Так была ликвидирована половина из запущенных к тому времени зондов.