История космічних досліджень

История космічних исследований

Вступление

Освоение космосу, дослідження ставляться до жодного з основних напрямів науково-технічної революції. Розгляд цієї напрями у техніко-економічному аспекті представить певний інтерес спеціалістів, котрі розробляють міжнародні програм співпраці з економіки, науку й техники.

В цієї роботи показані деякі техніко-економічні і наукові передумови створення низки космічних систем. Розглядаються умови спостереження природних утворень з космосу, обговорюються методи і засоби дистанційного зондування при дослідженні природних ресурсів немає і довкілля. З іншого боку, наводяться відомості про рішення інших завдань (зв'язок, геодезія тощо. буд.) з допомогою космічних систем.

Искусственные супутники Землі, володіючи такими особливостями, як можливістю перебувати у зоні прямий видимості зі значних територій Землі, високої швидкістю переміщення і регулярністю руху, дозволяють ефективно вирішувати важливі народногосподарські завдання: визначення координат (геодезія і навігація), передача інформації (телебачення, радіомовлення, телефонний і телеграфний зв’язок), стеження Землею (дослідження природних ресурсів немає і довкілля), вивчення контроль процесів в атмосфере.

Большой практичний інтерес, зокрема, представляє винесення до космосу, наприклад на орбіти штучних супутників Землі чи Місяць, частини виробничо-технічних комплексів. На Місяць можуть бути шкідливі, гірничодобувні, енергоємні види виробництва. У разі космічного польоту (невагомість, вакуум) можуть здійснюватися великі кристали, композитні матеріали, унікальна оптика, надчисті хімічні і лікарських препаратів й багато іншого. Особливе значення у майбутньому матиме винесення межі Землі шкідливих, вдруге не перероблюваних відходів производства.

Технические характеристики ракетно-космічних систем, і навіть успіхи у створенні радіоелектронної і оптико-механічної апаратури дозволили розпочати реконструкцію вже в наші дні до вирішення конкретних завдань. У тому числі особливо важливе значення мають завдання, пов’язані з різнобічним і комплексним дослідженням природних ресурсів Землі та довкілля. Це по крайнього заходу двома головними обставинами. Перше їх пов’язаний із дедалі ширшою (причому останніми роками темпи ростуть лавиноподібно) господарської діяльністю особи на одне планеті, що вимагає форсованої розробки природних ресурсів, друге — з усе істотнішим впливом людини її виробничої діяльності на довкілля. Якщо минулі роки питання стояв у тому, щоб у мінімальний ступінь проводити екологічну систему планети, інакше кажучи, не порушувати рівноваги у природі, нині ми змушені виходячи з глибокого вивчення біосфери змінювати цих умов, але в такий спосіб, щоб зберегти довкілля може, придатному для комфортного життя людини. Вирішувати такі завдання можливе лише допомогою космонавтики.

Космические системи связи

Использование космічної техніки істотно підвищило ефективність системи зв’язку, дозволило зв’язати між всі куточки земного кулі, дозволило широко використовувати самі інформативні, короткі хвилі, у яких працює телебачення. Дальня радіозв'язок з допомогою звичайних радіостанцій можна здійснити на порівняно малоинформативном діапазоні радіохвиль довжиною від 200 до 10 м. У цьому вся діапазоні, наприклад, можна одночасно здійснювати приблизно кілька тисяч розмов. Це мало. Більше короткі радіохвилі — від 10 м. до 2 див — більш інформативні, але прямолінійність поширення цих хвиль (де вони затримуються іоносферою) унеможливлює їх використання для глобальної радіозв'язку з допомогою звичайних наземних радіопередавальних коштів. Понад те, навіть у цьому діапазоні, яким користуються наземні засобі, вдається створити високоякісної зв’язку, оскільки радіосигнали, багаторазово позначаючись від іоносфери і Землі, перетерплюють помітні зміни у залежність від стану атмосфери. Досить частої ситуацією є повне порушення зв’язку на кілька діб при про магнітні бурі, викликаних сонячної активністю. Усе це обмежує якість і надійність глобальної радіозв'язку.

Новые змогу підвищення якості, оперативності й надійності зв’язку відкрилися з запуском штучних супутників Землі. Знаходячись у полі прямий радиовидимости значної частини віддалених один від друга наземних пунктів, супутник дозволяє об'єднати їх мережею космічного зв’язку. І тут завдяки прямий видимості супутника з наземних пунктів використовуються інформативні, короткі хвилі, що забезпечує надійну і высокоэкономичную передачу великого об'єму інформації на далекі расстояния.

Использование штучних супутників Землі в системі зв’язку полягає в ретрансляції що відбиває поверхнею чи апаратурою супутника сигналів від передавальних наземних станцій до прийомним. У першому випадку ретрансляція називається пасивної, у другому — активної. При пасивної ретрансляції використовується велика площа що відбиває поверхні супутника, яка розсіює падаючу на нього частка енергії радіохвиль, а наземна прийомна радіостанція приймає частина розсіяною супутником енергії. Пасивні супутники передають сигнали без затримки (у реальному масштабі часу), т. е. забезпечують миттєву ретрансляцию.

Такие супутники відрізняються простотою й малої вартістю. Це може бути надувні тонкостінні оболонки, які містять складної спеціальної апаратури. Вони надійні у роботі і можуть бути дуже довгий час. Управляти їх роботою гранично просто. Ще однією їх перевагою є можливість одночасної і незалежної ретрансляції через один супутник практично необмеженого числа сигналів дуже різних систем зв’язку, що з'єднують різні пункти (за умови, що системи працюють різними частотах).

По схемою пасивної ретрансляції працювали американські супутники серії «Відлуння». Тонкостінна оболонка з металізованих синтетичних плівок мала сферичну форму діаметром 30 м у «Эхо—1» і 40 м — у «Эхо—2». Експериментальна експлуатація цих супутників показала, що зв’язок з їхньої основі недостатньо ефективна. Це пояснюється передусім надто великою загасанням сигналу. У зв’язку з цим потрібні великі потужності (близько 20 МВт) передавальних станцій та дуже високі чутливості прийомних наземних пристроїв. Це визначає складність і високі вартість наземних станцій та, отже, всієї системи космічного зв’язку загалом, незважаючи на щодо невелику вартість самих супутників. З іншого боку, слабкість що проглядали до Землі сигналів обумовлює великі шуми і перешкоди, отже, низьку якість зв’язку. Усе це змусило відмовитися від створення час експлуатаційних систем зв’язку з урахуванням використання пасивних космічних ретрансляторов.

Намного більш перспективним виявився принцип побудови космічних систем зв’язку з урахуванням активної ретрансляції сигналів. І тут апаратура супутника приймає радіосигнали з Землі, посилює потім знову передає (ретранслює) їх у Землю. Наявність на супутнику спеціальної приемопередающей апаратури дозволяє істотно знизити потужність передавальної і чутливість приймальні станції, працівників Землі. Викликаний цим зниження вартості наземних станцій настільки велика, що цілком окупаються створення досить складного супутника, його запуск і наступну експлуатацію. Така система космічного зв’язку рентабельніший системи з урахуванням пасивних ретрансляторів і більше рентабельна, ніж звичайні наземні системи зв’язку. Оцінки показують, що, наприклад, часом така космічна система зв’язку стає економічно ефективнішою проти звичайній наземної вже за часів дальності зв’язку більш 200 км. Високий рівень потужності прихожого до Землі сигналу за його активної ретрансляції супутником обумовлює високу якість зв’язку. Ці чинники визначили використання для космічної системи зв’язку принципу активної ретрансляції сигналов.

Большими достоїнствами має космічна система зв’язку з супутниками на так званої стаціонарної орбіті, що є кругову екваторіальну орбіту заввишки близько тридцяти тис. км. Така орбіта характерна тим, що супутник на ній знаходиться в нерухомому щодо Землі становищі (у зв’язку з рівністю їх кутових швидкостей обертання). З стаціонарної орбіти забезпечується велика зона охоплення поверхні. Один стаціонарний супутник може забезпечити цілодобову зв’язок між пунктами, віддаленими друг від друга на відстань близько 17 тис. км, причому зменшення втрат сигналів приймається, що супутник, а крайніх точках видно з точки 7,5°.

Весь діапазон частот, ретрансльованих супутником зв’язку, ділиться на поддиапазоны, звані стовбурами, причому кожен стовбур займає смугу частот, необхідну передачі однієї телевізійної програми. Та через два нього передаватися як телевізійна інформація, а й, якщо потрібно, телефонний, телеграфний, фототелеграфная, радіомовна. Приміром, через один стовбур можна передавати одночасно до 600 телефонних розмов. Чим більше стовбурів має зв’язковою супутник, тим паче інформативну зв’язок може забезпечити, тому більш «продуктивної» буде космічна система связи.

Всеобщий охоплення населення великій території телебаченням з допомогою наземних коштів хоча у принципі, й може бути, але пов’язане з великими матеріальними витратами, необхідні будівлі унікальних телевізійних веж і ліній радіорелейної зв’язку. У цьому під час використання кабельних ліній доводиться посилювати сигнали зв’язку через кожні 6—10 км, а зв’язку з радиорелейным лініях необхідно через кожні 40—60 км встановлювати складні ретрансляційні станції. Для їх створення знадобляться дефіцитні будівельні матеріали і велика армія будівельників, які б бути використані інших роботах. Час, необхідне набрання нею чинності таких унікальних наземних споруд, буде обчислюватися десятиліттями. З іншого боку, многоэлементность такої системи робить її малонадежной, неоперативной і низькоякісної. Що ж до організації міжконтинентальних передач, то наземними засобами дати раду через океан мало можна. Таке завдання у змозі лише супутниковими системам связи.

В 1973 р. у СРСР почав експлуатуватися новий супутник зв’язку «Молния-2» з діапазоном частот 4—6 ГГц. Він призначений в організацію багатоканальної телефонно-телеграфної зв’язку, передачі програм чорно-білого чи кольорового телебачення на мережу системи «Орбіта», і навіть задля забезпечення міжнародного співробітництва у сфері космічного зв’язку. У наступні роки вдосконалювалися як супутники, і прийомні станції. У у Радянському Союзі були запущені супутники «Молния-3», «Райдуга» і «Екран», які мають в постійну дію у 1975—1980 рр., причому супутник «Екран», розташовуючись на стаціонарної орбіті, дозволяє приймати сигнали на недорогі малогабаритні наземні антени колективного пользования.

Системы космічного зв’язку забезпечують рішення національних завдань із задоволенню внутрішніх потреб кожної країни й одночасно розширюють можливості міжнародного обміну информацией.

Сегодня космічні системи зв’язку надійно ввійшли у життя. Десятки країн широко використовують можливості систем космічного зв’язку і програм телебачення, які створили передумови для узагальнення і публічного поширення інформацією глобальному масштабе.

Метеорологические системы

Множество причин утрудняє точне пророцтво погоди. У кінцевому підсумку майже всі явища у атмосфері пов’язані з перетвореннями одержуваної Землею сонячної енергії, але це перетворення настільки різноманітні і складні, що й вивчення, облік, а тим паче прогнозування представляють великі труднощі. Пов’язано це з неоднорідністю атмосфери, її рухливістю, разнообразностью рельєфу і фізичних властивостей Землі, її обертанням, випромінюванням тепла від Землі та атмосфери до космосу. До межі земної атмосфери за кожен її вартість квадратного метра приходить від поверхні Сонця протягом хвилини 20 Ккал енергії. Близько 35% її відбивається знову на космос, 15% поглинається атмосферою і 50% — поверхнею Земли.

Разнообразен характер сонячного випромінювання. Воно проявляється у вигляді радіовипромінювання, інфрачервоного, світлового, ультрафіолетового, рентгенівського випромінювань, соціальній та вигляді потоку заряджених частинок — електронів, протонів. І з перелічених випромінювань Сонця надає різноманітний вплив на різні верстви атмосфери. У цьому до Землі входить у основному видимий шмат випромінювань Солнца.

Нагреваясь, Земля віддає тепло атмосфері. Тепловіддача відбувається як із контакті повітря з поверхнею суші та води, і шляхом теплового випромінювання Землі. Атмосфера дуже добре поглинає випромінюване Землею тепло. Велика рухливість атмосфери веде до швидких переміщенням теплих мас повітря вгору, а холодних вниз. Цією ж причиною викликаються дуже значні переміщення холодних мас з охолоджених районів Землі та теплих з районів із високим температурою. Обертання Землі змушує що у північній півкулі потоки повітря відхилятися вправо, а южном—влево від напрямів, які мали у разі нерухомості земної кулі. Це спричиняє розвитку гігантських вихрових атмосферних образований—циклонов і антициклонов.

Вследствие тертя між земної поверхнею і перемещающейся повітряної масою й між окремими верствами повітря отклоняющее вплив обертання Землі в різних висотах позначається по-різному. Воно зростає збільшенням висоти. Наприклад, безпосередньо від поверхні суші напрям вітру змінюється до 45—55°, а лише на рівні 50 м — до 90°. Через війну спільної дії всіх згаданих чинників виходить дуже непроста картина розподілу повітряних течій в атмосфере.

Таким чином, з вивчення погодообразующих процесів і прогнозування погоди необхідно всебічне вивчення найрізноманітніших явищ у атмосфері Землі та їхньому поверхні, соціальній та космосі (в навколоземному і далекому, включаючи Солнце).

Дело в тому, під дією короткохвильовою радіації «спокійного» Сонця утворюється земна іоносфера. Це випромінювання також надає безпосереднє впливом геть молекулярний склад парламенту й щільність верхніх верств атмосфери, що у свою чергу визначає теплової баланс нижніх її верств. Так само важливо вплив різних активних процесів в сонячної короні, найвідомішими у тому числі є сонячні вспышки.

Проблемы сонячно-земних зв’язків ще багато в чому чекають свого рішення. Але вже зрозуміло, що чимало «спускові механізми» погодних явищ, що відбуваються Землі, ініційовані космічними причинами. Різноманітні супутники і міжпланетні станції розпочали систематичного вивченню проблем сонячно-земної физики.

Дальнейшее розвиток техніки і економіки пред’являє нові вимоги до метеорології. Ще недавно прогнози погоди становили задля забезпечення господарську діяльність відносно невеликих районів. Але тепер зі створенням регулярних авіаліній в найвіддаленіші пункти нашої планети, улаштуванням міжконтинентальних перельотів до Антарктиди, з недостатнім розвитком морського транспорту, й поширенням рибальства все Світовий океан найбільш необхідна повна інформацію про гідрометеорологічної обстановці й її майбутніх змін у масштабах усієї Земли.

Уверенное прогнозування погоди на термін потребує створення теорії загальної циркуляції атмосфери, що організувати неможливо без систематичних метеорологічних спостережень на поверхні планети. Проте що у час близько 20 тис. метеостанцій Землі неможливо виконати завдання. Не можуть дати інформацію з величезних просторів океанів, їх мало — в важкодоступних районах суші, на крижаних теренах Арктики і Антарктики. Майже 80% планети залишається «білим плямою» для метеорології. Неконтрольована частина атмосфери не лише велика за величиною, а й розташована над районами, граючими найважливішу роль формуванні погодних явлений.

По-настоящему широко вдалося подивитись атмосферу лише за допомогою космічних апаратів: лише метеорологічний супутник, озброєний спеціальної апаратурою, безупинно переміщуючись над Землею, може дати інформацію про погоду на планете.

Измеряя з допомогою бортовий апаратури супутника параметри випромінювання тепла різних верств атмосфери, можна отримати роботу багатого матеріалу вивчення які у ній процесів. З іншого боку, супутник може слугувати добрим засобом збору інформації з наземних метеорологічних пунктів, розкиданих на всій земній кулі. За певний час самого обороту навколо Землі супутник збирає дані, які у 100 раз перевищують інформацію, що надходить від усіх метеорологічних станцій, та, крім того, повідомить про погоду того частини поверхні земної кулі, яка є «білим плямою» для метеорологов.

Таким чином, космічна техніка стане однією з ефективних засобів у метеорології, мають величезне економічне значення. Вже перші метеорологічні супутники дали багато цінної для господарської практики інформації. Приміром, «Космос-144», входив у експериментальну метеорологічну систему «Метеор», виявив, що з про. Врангеля до Берингової протоки океан очистився від льоду. Це дозволило розпочати навігацію з Північного морському шляху озер місяцем раніше наміченого срока.

Обнаружение тайфунів і ураганів з допомогою супутників стала звичним явищем. То існували виявлено урагани «Бэтси», «Естер», тайфуни «Ненсі», «Памела», що завдають величезних збитків господарству. Наприклад, ураган «Агнес», що обрушився на східну частина США 20—23 червня 1972 р., забрав 118 життів, а заподіяний їм матеріальний збитки оцінюються три з зайвим мільярда доларів. Обсяг опадів, що випали на суходіл під час урагану, становить близько 100 куб. км.

Уже сьогодні експлуатація метеорологічних космічних систем вносить серйозний внесок у економіку, а найближчими роками він зростає в багато разів. Приміром, якщо метеорологічні супутники дозволять складати надійний прогноз погоди п’ять діб вперед, то (за оцінками ради економічних експертів за нового президента США) щорічно забезпечений наступний економічний ефект: у сільському хозяйстве—2500 млн. дол., в наземному транспорте—100 млн.; у лісовій промышленности—45 млн.; в водному хозяйстве—3000 млн. дол. Отже, сумарний ефект в господарських галузях Сполучених Штатів від такої системи становить близько 6 млрд. дол. Для усього світу цю цифру зросте в багато раз.

По думці закордонних вчених, прогнози погоди достеменно 90—95% для земного кулі на три доби уперед із допомогою космічної метеорологічної системи забезпечать щорічну економію близько 60 млрд долл.

Для складання прогнозів Гідрометслужби СРСР широко використовуються супутники «Метеор», на основі що у 1967 р. було створено метеорологічна космічна система. Вона, по далеко ще не повним даним, дозволяє зберегти щорічно матеріальних цінностей у сумі близько 700 млн руб.

Метеорологическая система «Метеор» складається з метеорологічних супутників, що є на орбітах, наземного комплексу прийому, обробітку грунту і поширення інформації, а також служби контролю стану бортових систем супутників та управління ими.

Метеорологический супутник і двох герметичних відсіків: приладового, що у його частині і що містить наукову апаратуру, і энергоаппаратурного, у якому розміщуються основні службові системи. З цією відсіком конструктивно пов’язаний механізм електропривода панелей сонячних батарей. Поздовжня вісь супутника постійно спрямована до центра Землі. Супутник орієнтований також із двох інших осях, спрямованим вздовж траєкторії і перпендикулярно до площині орбіти. Стабілізується з допомогою электро-маховичной системи. Сонячні батареї з допомогою спеціальної системи орієнтації й стабілізації постійно розташовуються площинами панелей перпендикулярно сонячним променям. Напрям осі супутника контролюється датчиками теплового випромінювання Землі, а орієнтації сонячних батарей використовуються спеціальні фотоелементи. Система терморегулювання забезпечує необхідний режим роботи всередині спутника.

Метеорологическая апаратура супутника складається переважно з телевізійної (ТБ), інфрачервоної (ІК) і актинометрической (АК) систем. Вона може працювати циклами різної тривалості і включається по заданої програмі чи з командам з Землі. ТБ і ІК знімки дозволяють виявити особливості структури полів хмарності, не доступні спостереженням з наземної мережі станцій, і здогадатися з вищесказаного як про становищі, а й про еволюцію відповідних синоптичних об'єктів і повітряних мас. Спільна ТБ і ІК інформація дозволяє: зробити надійніший оцінку синоптической обстановки й правничого характеру розвитку атмосферних процессов.

АК апаратура варта виміру радіації, минаючої від Землі. У його складі є два скануючих узко-секторных приладу, один — для діапазону 0,3—3 мкм, а інший для діапазону 3—30 і 8—12 мкм. Це дозволяє досліджувати відбивні і излучательные властивості хмар і великих відкритих ділянок земної поверхні, і навіть радіаційний баланс системи Земля—атмосфера.

За один оборот навколо Землі супутник «Метеор» отримує ТБ і ІК інформацію із території близько 8% і радіаційних потоках—с 20% площі земної кулі. Система з цих двох супутників, що є на кругових околополярных орбітах заввишки близько 630 км, площині яких перетинаються з точки 95°, дає протягом доби інформацію від половини Землі. У цьому кожен із районів планети починається з інтервалом 6 ч.

В СРСР створена також наземна система збору, обробітку грунту і поширення метеоинформации, побудована на використанні електронно-обчислювальних машин. Одержуваний інформація оформляється як знімків, куди наноситься сітка географічних координат, вільних від перспективних спотворень, наведених до одному масштабу і зручних порівнювати з синоптичними картами. Результати обробки даних АК апаратури видаються як цифрових карт з автоматично нанесеною ними сіткою координат і изолиниями. Отримана інформація використовується для міжнародного обміну. Вже протягом протягом ряду років вчені соціалістичних країн ведуть у межах програми «Інтеркосмос» дослідження хмарності, радіаційного і теплового балансу системи Земля — атмосфера по супутниковими даним. У результаті роботи фахівці Болгарії, Угорщини, НДР, Румунії і ніяк Радянського Союзу створили спільну книжку «Використання даних про мезомасштабных особливостях хмарності в аналізі погоди». Це видання має практичного значення для оперативної роботи синоптиков-прогнозистов. Великий практичний інтерес представляє також спільну роботу учених цих країн над удосконаленням методів отримання полів метеорологічних елементів на основі супутникового інформації. У багатьох соціалістичних країн створюються бортові прилади, встановлювані на радянських метеорологічних супутниках, і навіть наземна апаратура прийому інформації зі супутників як безпосередньої передачи.

Большие змогу оперативного спостереження погодних явищ мають пілотовані космічні кораблі та керівництву станції, оскільки космонавт може негайно надати дані про те чи інших погодних явищах, без очікування спеціальної обробки метеоинформации в наземному центрі. У процесі польоту космічних кораблів «Союз» і орбітальних станцій «Салют» було отримано ряд цінних відомостей, використовуваних у роботі Гідрометцентру СССР.

Метеорологические системи як і СРСР, і у інших країнах безупинно вдосконалюються. Можна припускати, у майбутньому в метеорологічну систему ввійдуть космічні апарати, розташовані на трьох ярусах. Перший ярус становить довгострокові населені орбітальні станції. Вони забезпечать візуальні спостереження геосферы і быстропротекающих метеорологічних явищ, і навіть, припливів, обвалів, курних і піщаних бур, цунамі, ураганів, землетрусів. Другий ярус — це автоматичні супутники типу «Метеор» на полярних і приполярних орбітах заввишки 1—1,5 тис. км. Основна їхня призначення — поставляти інформацію, необхідну про чисельні методів прогнозування погоди в глобальному і локальному масштабах, забезпечити спостереження посередньоі мелкомасштабных процесів у атмосфері. Нарешті, третій ярус — метеорологічні супутники на орбітах заввишки до 36 тис. км для безперервного спостереження динамічних процесів у атмосфері Землі. Вони дадуть картину загальної циркуляції атмосфери. З іншого боку, така триярусна метеосистема одержуватиме додаткову інформацію про «погоді» у космосі від космічної служби Сонця і космосу. Підсумовуючи усю цю інформацію, вчені зможуть точніше пророкувати перебіг подій у атмосфері, пізнати закономірності погодообразования, що дозволить упритул наблизитися до управління погодою на планеті й створить передумови для перетворення природи Землі у властивому для людства направлении.

Использование супутників в геодезії і навигации

Искусственные супутники відкрили нову еру у науці про вимірі Землі — еру космічної геодезії. Вони зробили в геодезію нове якість — глобальність; завдяки великим розмірам зони видимості поверхні Землі зі супутника значно спростилося створення геодезичної підстави великих територій, оскільки істотно зменшилася необхідну кількість проміжних етапів вимірів. Тож якщо у «класичній геодезії середнє відстань між определяемыми пунктами становить 10—30 км, то космічної геодезії ці відстані може бути на два порядку більше (1—3 тис. км). Тим самим спрощується передача геодезичних даних через водні простору. Між материком і островами, рифами, архіпелагами геодезична зв’язок то, можливо встановлено за прямої їх видимості зі супутника безпосередньо нього, без будь-яких проміжних етапів, що сприяє вищої точності побудови геодезичної сети.

Основным методом космічної геодезії є одночасне спостереження супутника з наземних пунктів. У цьому вимірюються найрізноманітніші параметри про становище пунктів і супутників. Параметрами можуть бути дальність, швидкість зміни дальності (чи радіальна швидкість), кутова орієнтація лінії візування пункт—спутник у будь-якій системі координат, швидкість зміни кутів тощо. буд. Вимірювальні кошти розташовуються на наземних пунктах. На супутнику ж розміщається апаратура, забезпечує роботу цих вимірювальних коштів. Супутник — це допоміжний маяк щодо вимірів про становище опорних пунктів, причому цей маяк то, можливо як пасивним, і активним. У першому випадку супутник, освітлений сонцем чи має спеціальну лампу-вспышку, фотографується з наземних пунктів і натомість зоряного неба.

Одновременность спостережень супутника з кількох пунктів забезпечується спеціальним синхронизирующим пристроєм, які з сигналам єдиного часу виробляє одночасне відкривання і заплющення затворів фотокамер. Наявність на фотографії зображень зірок (як точок) і супутника як пунктирною лінії дозволяє шляхом графічних вимірів визначити взаємне становище штрихів пунктирною лінії, відповідних положенням супутника, і найближчих до них точок, відповідних зіркам. Це дає можливість, знаючи становище зірок по зоряному каталогу, визначити координати штрихів супутника чи, точніше, кутову орієнтацію ліній візування спостережний пункт—спутник. Сукупність кутових координат лінії візування пункт—спутник дозволяє визначити взаємну кутову орієнтацію геодезичних пунктів. Орієнтація в усій мережі лежить на поверхні Землі вимагає знання координат хоча самого пункту, визначених класичними методами, і дальності до іншого чи координат двох пунктів, званих засадничими. — Для подолання несприятливих метеорологічних умов при оптичних спостереженнях супутника використовуються радіотехнічні кошти. У цьому вся разі супутник є хіба що активним маяком. Застосовуються різні принципи вимірів: ефект Доплера, усунення фаз радіосигналів супутника, прийнятих у різних точках пункту, час поширення сигналу пункт—спутник—пункт тощо. д.

Большие перспективи в вимірювальної техніці космічної геодезії мають оптичні квантові генератори (лазери). Вони дозволяють вимірювати дальність і радіальну швидкість зі значно більше високої точністю, ніж із допомогою радіотехнічних коштів. Отже, космічна геодезія дозволить уточнити форму Землі — геоид, точно визначити координати будь-яких пунктів лежить на поверхні нашої планети, створити топографічні карти на будь-які райони земної поверхні і є визначити параметри поля тяжіння Земли.

Все це дозволить можливість морському флоту визначати обриси материків і реально отримувати точні координати островів, рифів, маяків, і інших морських об'єктів, авіації — визначати координати аеропортів, наземних орієнтирів і станцій наведення. Ці дані дозволять вибирати найкращі маршрути руху, і забезпечать надійність і безпека роботи морського і повітряного транспорта.

Как відомо, прокладання курсу корабля чи літака на кожен час необхідно точно знати їх місце розташування. Для цього служать різні навігаційні системи, що забезпечують водіння по заданим маршрутам. З давнини в навігації використовувалися природні орієнтири чи поля: небесні світила, магнітне полі Землі та ін. Останнім часом велике торгівлі поширення набули радіонавігаційні системи, серед найбільш сучасними є системи, використовують штучні супутники Земли.

Спутники забезпечують навігаційної системі глобальність. Всепогодность навігації у тому разі досягається завдяки використанню радиосредств сверхвысокочастотного диапазона.

Навигация з використанням супутників полягає в вимірі параметрів відносного стану та руху навигируемого об'єкту і супутника. Такими параметрами можуть служити: відстань (дальність), швидкість зміни цього відстані (радіальна швидкість), кутова орієнтація лінії объект-спутник (лінії візування) у будь-якій системі координат, швидкість зміни цих кутів і др.

Координаты супутника в моменти навігаційних визначень можуть повідомлятися кораблям (чи літакам) за будь-якої навігації. З іншого боку, на супутнику може визначатися запам’ятовуючий пристрій, у якому закладаються даних про його прогнозованому русі. Цю інформацію «скидається» зі супутника у процесі польоту (періодично чи з запиту з навигируемого об'єкта). Для спрощення процесу визначення координат об'єкта то, можливо складено каталог ефемерид (параметрів орбіт) навігаційних супутників кілька місяців чи років вперед.

Большое вплив на прогнозування руху супутника надають помилки визначення елементів орбіти, які залежать передовсім від точності роботи наземних вимірювальних коштів. Ці цифри мали бути зацікавленими добре «прив'язані» до геодезичної системі координат. Якщо це нічого очікувати, вона може статися «зрушення» координатної системи навігаційного супутника щодо геодезичної. І це призведе до зрушенню в визначенні становища навигируемого об'єкта щодо геодезичної системи, отже, і до зрушенню щодо земних орієнтирів, що може викликати катастрофічні наслідки. Геодезичні супутники дозволяють із високим точністю здійснити прив’язку координат вимірювальних пунктів до геодезичної системе.

Для успішної роботи навігаційних супутників має значення правильний вибір параметрів їх орбіт. Необхідно забезпечити достатню частоту видимості супутника з навигируемых об'єктів. З цього погляду різні орбіти дуже відрізняються друг від друга. Так, супутник, летючий з найнижчої полярною орбіті «оглядає» всю Землю двічі на добу, одного разу на прямих, другой—на зворотних витках. Точніше кажучи, Земля щодо рушійної орбітою супутника переміщається отже з кожного її точки може бути видно 2 десь у добу. Щоб якось забезпечити безперервний огляд Землі зі супутників, що запускаються на полярні орбіти, т. е. задля забезпечення видимості однієї чи більш супутників з корабля чи літака, що у будь-якій точці нашої планети, необхідно на орбітах заввишки 200 км мати 160 супутників, а заввишки 1 тис. км — 36 спутников.

Создание систем космічної навігації дозволяє помітно поліпшити безпеку руху транспорту. Такі системи міцно входить у практику кораблі і самолетовождения, оскільки дозволяють з точністю визначати місце розташування кораблів і літаків у час діб, незалежно від стані погоды.

Влияние космічних досліджень в розвитку науку й производства

Создание найскладніших ракетно-космічних систем, виникнення космічної індустрії і рішення фундаментальних проблем науку й техніки, що з польотами до космосу, дали масу ідей, технічних засобів і нових конструктивно-технологічних рішень, впровадження що у традиційне виробництво і у різноманітних галузях діяльності дасть колосальні економічні вигоди. Опосередковані вигоди, які приносить людству космонавтика, дуже важко піддаються кількісних оцінок. Проте спроби таких розрахунків робляться. Приміром, за підрахунками низки зарубіжних фахівців, прибуток, обумовлена науковими дослідженнями і розробками у сфері космосу, сягає 207 млрд долл.

Благодаря розвитку космонавтики фізична наука збагатилася фундаментальними відкриттями у сфері астрофізики, космічного випромінювання, вивчення радіаційних поясів Землі, сонячно-земної фізики, рентгенівську астрономію та інших. Потреби космічної техніки стимулювали дослідження у сфері фізики електронних і іонних пучків і спрямованих плазмових потоків. Застосування низькотемпературних (кріогенних) ракетного палива, створення бортових електрогенераторів надвеликої потужності, технічно скоєних, призвело до необхідності глибокого вивчення фізики низькотемпературних рідин, поведінки їхнього за умов невагомості, розробки методів криостатирования легких надійних магнітних систем з малим енергоспоживанням, стимулювало розвиток фізики надпровідність і гелиевой криогеники.

Развитие космічної енергетики дозволило значно вдосконалити існуючі джерела струму. Приміром, паливні елементи, що виробляють електричний струм внаслідок електрохімічних процесів, застосовувані в космічних кораблях, у майбутньому може вишукати найширше використання в автомобілях, що дозволить ліквідувати одна з основних джерел забруднення атмосфери, яким є двигун внутрішнього згоряння. Паливні елементи, очевидно, будуть широко впроваджено у промисловість і сільському господарстві як зручний і більш ефективний джерело електроенергії. Те ж саме сказати про радіоізотопних і ядерних джерелах струму. Поруч із удосконалені хімічні акумулятори (никель-кадмиевые, серебряно-кадмиевые, серебряно-цинковые) і сонячні батареї, широко які використовуються в космічних системах, знайдуть використання у найрізноманітніших галузях народного хозяйства.

Большое значення у сучасній техніці має надійність механізмів і машин. Розробка складних космічних комплексів, експлуатація котрих проходить у власність виключно важких і малоизведанных умовах, стимулювала розвиток теорії надійності, теорії проектування (впровадження системних методів), методів випробувань, і експериментальної відпрацювання тощо. У зв’язку з тим, що на космічну техніку працюють всі галузі народного господарства, проблеми підвищення надійності охоплюють і електроніку, і вимірювальну техніку, машинобудування. Отже, космонавтика стимулює підвищення надійності найрізноманітніших областях производства.

Велико значення ракетно-космічної техніки у розвитку мікроелектроніки і обчислювальних машин. Гостра потреба у малих розмірах і втрачає незначному енергоспоживанні привела до розробки надмініатюрних, компактних і высоконадежных радіоелектронних приладів та пристроїв, ініціювала розвиток транзисторної техніки і інтегральних схем, які у останні роки широко вживаються у виробництві радіоприймачів, телевізорів, електронних годинників та т. буд. Впровадження скоєних електронних обчислювальних машин різноманітних галузей народного господарства спричинило різке збільшення продуктивність праці і здешевленню продукції, дозволило вивільнити дуже багато часу для творчої діяльності человека.

Ракетно-космическая техніка пов’язані з із розробкою та розгортанням промислового виробництва самих різноманітних конструкційних матеріалів, які знаходять у час використання у різних галузях виробництва та будівництва. Відомо, наскільки використовується «крилатий» метал алюміній. Дедалі більше починає впроваджуватися титан та її сплави. Але, мабуть, найбільше значення має тут створення різноманітних неметалічних конструкційних матеріалів: армованих, комбінованих, шаруватих, стійких і до найвищих і до вкрай низьких температур. Приміром, новий складовою матеріал, що з ниткоподібних кристалів бору, склеєних спеціальної гумою, вдвічі міцніше й у дві з половиною разу твердіше алюмінію. Заодно він на 25% легше його. Один із фірм Швейцарії застосувала розроблену для космічних цілей технологію у виробництві нового «слоеного» матеріалу (алюміній і пластикова піна) виготовлення стінних панелей, і навіть надзвичайно міцних і легень лиж. Для великих твердопаливних ракетних двигунів США створили так званий армований пластик (з скловолокна). Тепер він широко використовується для водопровідних і каналізаційних труб й у іригації. Він легкий, уникає корозії, стійкий на стиснення, мало б'ється і доречний під час отримання тонкостінних труб (особливо великого діаметра). Виробництво цієї статті відрізняється простотою і потребує великих економічних витрат. Широке поширення одержав алюминированный пластик. Він нетеплопроводен, гнучкий, стійкий проти вітру та води. Хоча його товщина всього 0,012 мм, він разюче міцний. Широке використання у народному господарстві знайшли також поліетиленові плівки, спеціальні штучні шкіри багато інші матеріали. Отже, потреби ракетно-космічної техніки викликали цілу революцію у області конструкційних матеріалів. Тепер матеріали практично із будь-якими властивостями можна отримати хіба що із будь-якої придатного сировини, що дозволяє менше залежати від природних ресурсів. Це має величезну економічне значение.

Большой внесок внесла космонавтика у виконання проблем організації робіт та управління розробками, соціальній та науку прогнозуванням розвитку науку й техніки. Реалізація найбільших проектів, пов’язані зі створенням ракет-носіїв, міжпланетних станцій, пілотованих кораблів і орбітальних баз, дозволила розробити методи і кошти, що дозволяє упритул наблизитися до таких, наприклад, глобальним проектам, як освоєння Світового океану; послужила хорошою школою для перекладу управління різними галузями в промисловості й народного господарства за цілому на програмні методи з найширшим використанням електронної обчислювальної техники.

Большой внесок внесли дослідження в охорону здоров’я й медицину. Польоти до космосу вперше по-новому порушили питання вивчення організму людини, його працездатності у різних умовах, визначення його у складної кибернетизированной системі, якою є сучасна космічна техніка. Медики стали вивчати здорової людини, бо лише із гарним здоров’ям можливі польоти до космосу. Екстремальні умови, у яких виявляється космонавт (невагомість, вібрації, перевантаження, ізольованість тощо.), дозволяють розкрити як найтонші механізми організму людини, а й зрозуміти його потенційні спроби з виконання найрізноманітніших работ.

Большое кількість різних технічних розробок (приладів, пристроїв) знайшло ефективне використання у медичної науці, і клінічної практиці. Це спеціальна датчиковая і телеметрическая апаратура, высоконадежные і мініатюрні мотори, використовувані в апаратах «штучне серце» і «штучна нирка», засобів пересування поверхнею Місяця, використовувані як «крокують» інвалідних візків та інших. Широко застосовуються під час лікування різноманітних захворювань барокамери і відповідно пристосовані гермошоломи. У майбутньому всі нові досягнення космічної медицини і техніки будуть використовуватися у медичній практиці. Ймовірно, що чимало почнуть носити антипаторы — мініатюрні устрою контролю життєдіяльності організму — таке ж природне, як, наприклад, зараз носять зубні протези чи штучні шевелюри. Деякі антипаторы може бути спеціалізованими. Їх мета — старанно відстежувати окремі боку життєдіяльності (для хворих почками—состав крові, для шлункових хворих — рівень кислотності тощо. буд.). Можуть застосовуватися і комплексні антипаторы для відстежування найзагальніших характеристик життєдіяльності: дихання, роботи серця, температури тіла, і ін. Такі устрою дозволять людям своєчасно впізнавати про настання порушеннях здоров’я та перемоги про необхідність вжити відповідних заходів. Деякі антипаторы зможуть повідомляти і доцільні заходи попередження багатьох недуг. Здорові люди за бажання отримувати сигнали наближення рубежу фізичній і розумовій перевантаження. При відповідної системі сигналізації прискориться допомогу при катастрофах, травмах і раптових порушеннях в роботі життєво важливих органов.

Меры, застосовувані зі стерилізацією космічних апаратів, які роблять посадку на інші небесні тіла, і навіть заходи, виключають замет чужій нам живої матерії при поверненні після космічного подорожі на Землю, дозволять нагромадити необхідного досвіду і стимулюють вивчення проблем стерильності і дезінфекції й створення необхідні цього технічних устройств.

Важное значення вже у наші дні має розробка цілого ряду заходів та якості ліків, збільшують стійкість організму проти радіації, що викликано потребами тривалих космічних польотів. У найближчому майбутньому буде створено понад ефективні кошти противолучевой захисту, без яких немислимий міжпланетний політ космонавтів. Ці кошти вживатись і Землі під час роботи на атомних електростанціях, в изотопном виробництві у інших необхідних случаях.

В масове виробництво запущено створений ході робіт над космічними проектами невеличкий переносний прилад для виміру микросопротивлений електричних ланцюгів, і навіть портативний прилад для перевірки характеристик магнітофонів і визначення неисправностей Таким чином, впровадження результатів космічних досліджень, і найрізноманітніших досягнень космонавтики в господарську діяльність має велику економічне значення. Різні галузі народного господарства вже отримують масу корисною інформації наукового і технічного характеру, запозичуючи їх із космонавтики. Цей процес відбувається буде неухильно розвиватися, причому темпи цього розвитку будуть то більше вписувалося, ніж більшою мірою буде налагоджено обмін досвідом країн — розробників ракетно-космічної техніки з урахуванням широкого міжнародного сотрудничества.

Заключение

Рассмотренные в цієї роботи питання використання космічної техніки (як безпосереднього, і опосередкованого) показують той значний внесок, який несе космонавтика у різні сфери діяльності людей. Номенклатура завдань, розв’язуваних вже нині космічними системами, виключно різноманітна. І це дослідження природних ресурсів Землі, і охорона довкілля, і зв’язок, і геодезія, і навігація, і метеорологія, і др.

Особое значення в наші дні набуло дослідження природних ресурсів немає і довкілля з допомогою космічних систем, наділених різноманітної апаратурою дистанційних вимірів з космосу. Цьому напрямку доведеться внести основний внесок у народне хозяйство.

В розв’язанні цієї найважливішої завдання велика роль належить космічним системам дослідження природних ресурсів немає і довкілля, які взяли на озброєння досягнення ракетно-космічної техніки, радіоелектроніки та обчислювальної техніки, в оптико-механічної і оптико-електронної апаратурі. Фотоапаратура й різні види телевізійних систем, ІК і НВЧ радіометри, поляриметры і спектрометри, скаттерометры і радіолокатори бічного огляду, лидары (лазерні высотомеры) і радиовысотомеры, магнітометри і гравіметри інші види бортовий апаратури дозволяють отримати з космічних орбіт найціннішу інформацію про фауні і флорі нашої планети і від зрозуміти закономірності геологічної будови земної кори і розміщення у ній корисних ископаемых.

Эти дослідження, доповнені астрофизичними і планетологическими дослідженнями у космосі, поруч із злободенних господарських завдань дають можливість підійти до вирішення фундаментальних проблем перетворення природи на нашої планете.

Велико значення подальшого розвитку та вдосконалення всіх видів зв’язку (радіо, телефонної, телеграфної, телевізійної). Але цей процес носить глобального характеру, і тут усе великої ваги набуває зв’язок з урахуванням космічних систем. Те ж можна сказати про навігаційних системах. Розвиток метеорології завдяки космічної техніці перейшло лише принципово нову фазу, коли розпочато щонайглибше вивчення тонких механізмів і першопричин породообразующих процессов.

Список литературы

А. Д. Коваль, Ю. А. Тюрин «Космос — землі» М:; «Знання» 1989 г.

«Космическая техніка» під редакцією До. Гэтланда. Видавництво «Світ». 1986 р. Москва.

Освоение космічного простору у СРСР. Академія наук СРСР. Москва, Наука, 1977.

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.