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 метеорологи ческих спутников -Тирос- были получены подобные карте очертан ия 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 разра ботаны 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 обнови ть некоторые существующие карты США. В СССР изображения полу ченные 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 наб людения 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. Полу чаемая с навигационного спутника -Космос-1000- информация испо льзовалась 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.

Наука о космосе

В течении небольшого периода времени с начала космической эры че ловек 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 человечес тва. 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 в 1946 г.газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низ ко энергетических космических лучей при запусках в районе север ного 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 рас тояние 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 околосол нечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информа цию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двад цати спутников серии -Интеркосмос- с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.

Полеты АМС к Луне и планетам

В начале 60-х годов в США и СССР были спроектированы ,изготов лены и запущены к Луне целый ряд АМС . Наиболее удачным для американцев был запуск в июле 1964г. аппарата -Рейнджер-7-, ко торый передал на Землю более 4300 высококачественных ТВ изображений Луны , полученных перед контактом с поверхностью. По следнееизображение, 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 плотноме ра была получена уникальная информация о плотности и составе поверхности грунта. При запуске АМС -Луна-17- впервые была по ставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успеш ной 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-. 14 июля 1965 г. он пролетел на расстоянии 9600 км от Марса, не обнаружив ни радиационных поясов, ни магнитного поля вокруг плане ты. Было установленно что давление у поверхности планеты состав ляет менее 1% земного давления над уровнем моря и сответствует давлению в атмосфере Земли на высоте 30-35 км. На поверхности Марса были обнаружены кратеры, аналогичные лунным.

Первая советская АМС совершившая посадку на Марс была -Марс 2- массой 4650 кг. В составе грунта было обнаруженно: 15-20 % кремния, 14 % железа, кальций, аллюминий, сера, титан, магний, цезий и калий. В составе воздуха было обнаруженно 95 % углекис лого газа, 2,7 % азота и признаки наличия кислорода, аргона и во дяного пара.

К Меркурию впервые отправилась АМС -Маринер-10-, первона чально посланная к Венере в 1973 г. 29 марта 1973 г. космический аппарат достиг своей цели, планеты Меркурий, пройдя на расстоя нии 690 км от ее теневой поверхности. Во время каждого полета проводились иследования поверхности планеты. В атмосфере Мер курия были найдены следы аргона, неона и гелия в триллион раз меньшем количестве чем на Земле. Диапазон температур поверх ности от 510 до -210 гр., напряженность магнитного поля 1 % земного, а масса планеты 6 % массы Земли. Также АМС посылались к Юпитеру и Сатурну.