Практическое применение космонавтики

станциями , используя спутники нового поколения : американские «Синком»,

«Эрли берд» и «Интелсат» российские - «Радуга» и «Горизонт». Большое

будущее связывают с размещением на геостационарной орбите антенных

комплексов.

Помимо систем фиксированной связи в настоящее время получают развитие

системы подвижной спутниковой связи. Ведется разработка подобной системы

"Марафон" на базе КА "Аркос" на геостационарном и КА "Маяк" на

высокоэллиптической орбите типа "Молния" .Первым шагом в направлении

обеспечения персональной связи является начало эксплуатации

экспериментальных низкоорбитальных спутников типа "Горец" В ближайшее время

космические аппараты СССВ постепенно будут заменятся на спутники нового

поколения .При создании перспективных КА связи ("Экспресс-Д", "Галс-Р16",

"Ямал-2000", "Аркос" и др.) предполагается использовать передовые

технологии , которые позволяют повысить пропускную способность и энергетику

бортовых ретрансляционных комплексов ,довести срок активного существования

КА на орбите до 10-12 лет.

Космическая метеорология

После запусков советских и американских спутников встал вопрос о

практическом использовании разработанной техники. Возможности аппаратуры и

самих спутников привлекли внимание метеорологов с точки зрения получения

обычной регулярной информации о постоянно меняющейся погоде в мировом

масштабе.

Первая попытка в этом направлении была предпринята американцами,

создавшими семейство метеорологических спутников «Тирос». Девять таких

спутников были выведены на орбиту в период 1960-1965гг. На каждом спутнике

были установлены две малогабаритные ТВ-камеры и приблизительно на половине

спутников сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения

облачного покрова Земли. В России метеорологическим космическим аппаратом

стал спутник «Метеор». Два или три спутника этой серии находятся на орбите

одновременно и собирают информацию о состоянии атмосферы, тепловом

излучении Земли и т.д. Полезный груз спутника состоит из оптико-

механического ТВ оборудования работающего в видимой области спектра. Кроме

того, имеется сканирующая инфракрасная аппаратура для получения данных о

содержании влаги в атмосфере и вертикальном профиле температур.

Предупреждения о внезапных изменениях погоды по объединенным данным с

метеорологических радиолокационных станций и спутников передаются по радио

из Москвы, Санкт-Петербурга и других центров, а специальная служба сообщает

эту информацию на суда и самолеты. За последние 20 лет существенно возросли

количество, качество и надежность обзора с помощью спутников.

Начиная с 1966 г. Землю регулярно фотографируют, по крайней мере, один

раз в сутки. Фотоснимки используют в повседневной работе, а также помещают

в архивы. Метеорологическая информация, получаемая со спутников, неуклонно

приобретает все более важное значение. В настоящее время она широко

используется метеорологами и специалистами по окружающей среде всего мира в

повседневной практике, и считаются почти обязательной для проведения

анализов и краткосрочных прогнозов. Метеорологическая информация со всех

света поступает в Национальную службу контроля окружающей среды с помощью

спутников, расположенную в Вашингтоне, перерабатывается в материалы широкой

номенклатуры и распределяется по всему свету. Спутниковая информация

оказалась особенно полезной в двух сферах исследования. Во-первых,

существуют обширные районы Земли, из которых метеорологическая информация,

обычными средствами, недоступна. Это территории океанов северного и южного

полушарий, пустынь и полярных областей. Спутниковая информация заполняет

эти пробелы, выявляя крупномасштабные особенности из образований облаков. К

таким особенностям относятся штормовые системы, фронты, наиболее

значительные междуволновые впадины и гребни, струйные течения, густой

туман, слоистые облака, ледовая обстановка, снежный покров и отчасти

направление, и скорость наиболее сильных ветров. Во-вторых, спутниковая

информация успешно используется для слежения за ураганами, тайфунами и

тропическими штормами. Спутниковая информация включает данные о наличии и

расположении атмосферных фронтов, бурь и общего облачного покрова. В итоге

в настоящее время спутник стал практически признанным инструментом

метеорологов в большинстве стран мира. Карты погоды, которые вечером

появляются на наших телевизионных экранах, со всей очевидностью

свидетельствуют о ценности наблюдения со спутников в обеспечении

метеорологических систем.

Изучение Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием

сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь

спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было

положено в 1960г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» были

получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти

первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о

деятельности человека и, тем не менее, это было первым шагом. Вскоре были

разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество

наблюдений. Информация извлекалась из много спектральных изображений в

видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками,

предназначенными для максимального использования этих возможностей были

аппараты типа «Лэндсат». Например спутник «Лэндсат-D», четвертый из серии,

осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью

усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям

получать значительно более детальную и своевременную информацию . Одной из

первых областей применения изображений земной поверхности, была

картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых

районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью

спутника «Лэндсат», позволили скорректировать и обновить некоторые

существующие карты США. В СССР изображения, полученные со станции «Салют»,

оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ. В середине

70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение

продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании

важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения,

оказавшиеся наредкость точными в дальнейшем были распространены на другие

сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР

наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников

серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».

Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества

при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны.

Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать

рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей

сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным

быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных»,

характерных для западных областей Северной Америки, а также районов

Приморья и южных районов Восточной Сибири в России. Огромное значение для

человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за

просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды. Именно над толщами

океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие

многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение

населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч

людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное

практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и

размеры. Например, Эль-Нино, теплое течение в южном направлении у берегов

Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до

12гр. ю. ш. Когда это происходит планктон и рыба гибнут огромных

количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том

числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов

повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов.

Наблюдение со спутников помогает выявить «капризы» таких течений и дать

полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам

российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с

«дополнительным уловом» за счет использования информации со спутников,

полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн.

долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу

прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского атомного ледокола «Сибирь» была

использована информация с четырех типов спутников для составления наиболее

безопасных и экономичных путей в северных морях. Получаемая с

навигационного спутника «Космос-1000» информация использовалась в

вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со

спутников «Метеор» поступали изображения облачного покрова и прогнозы

снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. С помощью

спутника «Молния» поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью

спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные

ископаемые.

Координатно-временное обеспечение

В последнее время в мире наблюдается рост спроса на навигационную

аппаратуру По данным промышленности США ежегодное увеличение объема

производства приемников информации от космических навигационных систем

(КНС) составляет 100%.Такой рост потребителей навигационных данных стал

возможным благодаря созданию глобальных космический навигационных систем

типа "Навстар" (США) и "Глонасс"(Россия") , обеспечивающих оперативную

привязку объектов с высокой точностью, а также за счет микроминиатюризации

навигационной аппаратуры потребителей до уровня ,позволяющего носить такую

аппаратуру человека.

Отечественная космическая навигационная система "Глонасс" ,введенная в

эксплуатацию в 1993 г. , создает непрерывное глобальное поле навигационной

информации на земле ,в воздухе и в околоземном космическом пространстве

,что обуславливает использование этой информации широким кругом

потребителей .Потенциальными потребителями космических навигационных систем

в России является целый ряд отраслей народного хозяйства ,в которых

использование КНС может дать значительный экономический эффект . Это,

прежде всего, транспортные отрасли (все виды авиации ,морской и речной флот

, автомобильный и железнодорожный транспорт и др.) Широкое применение

навигационная информация находит в геодезии и картографии, при проведении

геологических работ ,в сельском и лесном хозяйстве.

Создание и развертывание в России космической навигационной системы

"Глонасс" является мощным прорывом в области методов и средств навигации ,

позволяющим резко повышать качественные показатели навигационно-временного

обеспечения –точность (местоположение 50-100 м, скорость 15 см/с),

оперативность (первое определение в течение не более 0,5-4 мин) ,

глобальность и ряд других параметров , включая привязку шкалу времени

потребителей к государственной шкале единого времени с погрешностью , не

более 1 мкс.

В дальнейшем КНС "Глонасс" будет совершенствоваться в направлении

достижения метровых и более высоких точностей( повышение точности

местоопределения в 5-10 раз к 2000-2003 гг.) , что откроет возможности для

решения новых социально-экономических задач.

Дистанционное зондирование Земли

С помощью метода дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) может решаться

широкий круг социально-экономических и научных задач мониторинга природной

среды в интересах гидрометеорологии, природопользования, экологии, контроля

чрезвычайных ситуаций, гелиогеофизики, наук о Земле. В нашей стране для

этого используются КА. гидрометеорологического (типа "Метеор" и

"Электро"),оперативного (типа "Ресурс –01" и "Океан-01") и фотографического

(типа "Ресурс-Ф") наблюдения. Основными задачами мониторинга природной

среды являются:

V Контроль погодообразующих и климатообразующих факторов с целью

достоверного прогнозирования погоды и изменение климата, в том числе и в

околоземном космическом пространстве;

V Контроль за состоянием источников загрязнения атмосферы, воды и почвы с

целью обеспечения природоохранных органов федерального и регионального

уровней информацией для принятия управленческих решений;

V Оперативный контроль чрезвычайных ситуаций техногенного и природного

характера с целью эффективного планирования и своевременного проведения

мероприятий по ликвидации и их последствий;

V Информационное обеспечение проведение земельной реформы, рационального

землепользования и хозяйственной деятельности;

V Создание динамической модели Земли как системы с целью прогнозирования

нарушений экологического баланса и разработки мероприятий по сохранению

среды обитания человека;

На основе использования данных ДЗЗ достигается ощутимая повышение

эффективности производственной деятельности в различных областях народного

хозяйства. Важнейшее значение имеют также многолетние ряды космических

данных ДЗЗ для проведения климатологических исследований, изучения Земли

как целостной экологической системы, обеспечения различных изысканий и

работ в интересах океанографии, океанологии, гляциологии и других областей

науки.

Программа пилотируемых полетов

В настоящее время около 20 стран мира либо имеют собственную программу

пилотируемых полетов, либо стремятся принять участие в ее осуществлении в

ближайшее время. Неоспоримым лидером в этом направлении космической

деятельности является Россия. Именно в данной области Россия имеет огромный

научно-технический потенциал, которым не располагает ни одна страна мира.

Развитие пилотируемых полетов у нас в стране проходило поэтапно с

учетом достигнутых научно-технических результатов и появление новых

научных, хозяйственных и технических задач. От первых пилотируемых кораблей

и орбитальных станций к многоцелевым космическим пилотируемым орбитальным

комплексом - таков путь, пройденный нашей пилотируемой космонавтикой.

(1986) В настоящее время на орбите эксплуатируется всемирно известный

научно-исследовательский орбитальный пилотируемый комплекс. При разработке

орбитальной станции (ОС) "Мир" был использован предшествующий 15-летней

опыт создания и эксплуатации станций типа "Салют", что позволило создать

уникальный исследовательский орбитальный комплекс, не имеющей аналогов в

мировой практике.

Особенностями станции "Мир", выгодно отличающими ее от орбитальных

станций типа "Салют", являются такие проектно-технические решения, как

модульность построения, исследования новой элементной базы, применение

повышенного уровня резервирования, малорасходной системы ориентации и

стабилизации на силовых гироскопах и функционального дублирования при

выполнении наиболее ответственных режимов работы.

Значительный объем наземной отработки базового блока и орбитальных

модулей также способствовал процессу успешной эксплуатации станции "Мир" в

течение 11 лет, что более чем в 3.5 раза превысило проектную

продолжительность ее полета.

По мере эксплуатации в состав станции были последовательно введены

астрофизический модуль "Квант" (12.04.87), модуль до оснащения "Квант-2"

(08.12.89), стыковочно-технологический модуль "Кристалл" (11.06.90), что

существенно расширило возможности комплекса по выполнению запланированной

программы исследований и использованию малорасходных режимов управления

полетом. В период с 1992 по 1996 г. г. сборка (ОС) "Мир" была завершена с

введением в ее состав исследовательских модулей "Спектр" (03.06.95) и

"Природа" (27.04.96), что еще больше расширило спектр проводимых на борту

орбитального комплекса целевых исследований, в том числе с использованием

аппаратуры и оборудования иностранный разработки. Общая масса комплексов на

орбите составило около 120 тонн. Из 11 лет полета на орбитальной станции

"Мир" в общей сложности всего лишь 13.5 месяцев не было экипажей, а с 8

сентября 1989 г. она постоянно является обитаемой.

Основные направления научных исследований на ДОС «Мир»: астрофизика,

геофизика, космическая технология, медицина, биология, биотехнология.

Самыми значительными астрофизическими достижениями стали наблюдения с

телескопами орбитальной обсерватории «Рентген», установленной на модуле

«Квант», созданной совместно специалистами СССР, Великобритании,

Нидерландов, ФРГ и ЕКА. Получен огромный объем информации о рентгеновских

источниках в различных районах Вселенной. Регулярно с помощью телескопов

«Глазар» и «Глазар-2» проводились обзоры небесной сферы для создания

звездного атласа в ультрафиолетовом диапазоне. Очень повезло астрономам,

что вспышка сверхновой в Большом Магеллановом Облаке произошла в тот

момент, когда на орбите уже находилась станция «Мир». Это позволило

наблюдать развитие сверхновой в диапазонах электромагнитных волн,

недоступных для наземных приборов.

С помощью различных спектрометров в течение многих лет ведутся

регулярные геофизические исследования. Проводятся измерения потоков

Страницы: 1, 2, 3, 4