История освоения космоса

4.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 последнии 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 помошью 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 признаным инструментом метеорологов в большинстве стран мира.  

5.Изучение Земли из космоса

  Человек  впервые оценил роль спутников  для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и другихприродных 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-белы 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 многоспектральных 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 чуствительных 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 сельскохозяй-ственной 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», харрактерных для западных областей Северной Америки , а так же 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 идоль берегов Перу до 12гр. ю.ш. . Когда это присходит 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 ис  пользована 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 ипрогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. Спомощью спутника «Молния»   поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.

6.Наука о космосе

  В течении небольшого периода времени с начала космической эры человек не только послал автоматические космические станции к другим  планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечества. Наряду с большими техническими достяжениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах.

  Одним  из первых важных открытий, сделанных  не традиционным визуальным, а  иным методом наблюдения, было  установление факта    резкого  увеличения с высотой, начиная  с некоторой пороговой высоты, интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей.

  Это  открытие пренадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в1946 г. газовый шарзонд с аппаратурой на большие высоты.

  В  1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен  проводил исследования низко энергетических космических лучей при запусках в районе северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров-балонов. Проанализировав резульаты  проведенных эксперементов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно порстые по конструкции детекторы космических лучей.

  С  помощью спутника «Эксплорер-1»  выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км.

  В  конце 1958 г. АМС «Пионер-3» преодалевшая за сутки полета растояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.

  В  августе и сентябре 1958 г. на  высоте более 320 км было произведено  три атомных взрыва, каждый мощьностью 1,5 кт. Целью испытаний с кодовым названием «Аргус» было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.

  Американские  «Пионер-4» - «Пионер-9» ( 1959-1968гг.) с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двадцати спутников серии «Интеркосмос» с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.

7.Полеты АМС к Луне и планетам

  В начале 60-х годов в США и СССР были спроектированы ,изготовлены и запущены к Луне целый ряд АМС . Наиболее удачным для американцев был запуск в июле 1964г. аппарата «Рейнджер-7», который передал на Землю более 4300 высококачественных ТВ изображений Луны , полученных перед контактом с поверхностью. Последнее изображение, снятое с высоты 1600 м ,охватывало площадь 30x50 м. На нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м.

  В  СССР впервые были созданы  возможности для осуществления мягкой посадки на Луну с созданием новых АМС серии «Луна» в 1963г. Эти станции массой до 1,8 т были рассчитаны на доставку приборного контейнера массой 100 кг на поверхность Луны.

  При  запуске АМС «Луна-9» в феврале  1966г. была впервые успешно осуществлена мягкая посадка на Луну объекта, изготовленного руками человека. Второй «прилунившейся» станцией стала «Луна-13».

  С  помощью механического грунтомера и радиационного плотномера была получена уникальная информация о плотности и составе поверхности грунта. При запуске АМС «Луна-17» впервые была поставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успешной посадки с посадочной ступени был спущен аппарат «Луноход-1»

  В  течении 10 мес работы «Луноход-1»,управляемый с Земли по радио, прошел по лунной поверхности более 10,5 км.

  Одно  из наиболее ярких светил ночного  неба- покрытая облаками планета Венера - стало одной из первых целей полетов АМС. Впервые возможность запуска АМС появилась в конце 1960г., когда в СССР была создана первая ракета-носитель А-2-е. В феврале 1961г.воспользовавшись «окном» для запусков к Венере СССР запустил АМС «Венера-1», которая прошла на расстоянии 100 тыс. км от Венеры и вышла на околосолнечную орбиту .  

   12 ноября 1965 г. была запущена, с  целью достижения ее поверхности «Венера-3». 1 марта 1965 г. станция достигла поверхности Венеры, осуществив первый полет АМС на другую планету. В 1967 г. успешный полет совершила станйия «Венера-4», направленная непосредственно на планету. На расстаянии 45000 км от Венеры от станции отделился сферический спускаемый аппарат (СА) диаметром 1 м, который при входе в атмосферу планеты выдержал перегрузку до 300 g. Парашютная система в дальнейшем обеспечила спуск в атмосфере, который продолжался 94 мин. Была принята информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы равна 271 гр. и давление 17-20 атм. На поверхности планеты температура ровна 475 гр. и давление 15 атм.

  Было  установлено, что атмосфера Венеры  почти полностью состоит из углекислого газа. В последствии были проведены несколько запусков с целью погружения в атмосферу Венеры.

  Первой  космической станцией, запущенной  к Марсу 1 ноября 1962 г., была советская АМС «Марс-1». США запустили в 1964 г. первые две АМС «Маринер». Запуск «Маринер-3» оказался неудачным и через три недели на околосолнечную орбиту был выведен «Маринер-4».