Запущенный 4 октября 1957 года первый советский спутник диаметром около 1 м был виден с Земли, как еле
заметная звездочка. А вот доставившая его на орбиту вторая ступень ракеты-носителя Р-7 массой 7,5 тонн и длинной 27 м плыла
по ночному небу, ярко сверкая. Развитие техники со вренем привело к тому, что отправленные в 1970-х годах послания землян братьям
по разуму уже покинули пределы Солнечной системы. А на долю их ровесников - научных спутников Lageos, которым предстоит "поработать" в космосе
не менее 9 млн. лет, - достались "письма", адресованные нашим далеким потомкам.
|
Еще одним достижением современной космонавтики является приемник системы глобального
позиционирования. Создаваться существующие ныне спутниковые системы глобального позиционирования - американская
GPS
(NAVSTAR) и российская
'ГЛОНАСС' - начали еще 40 лет назад, в период 'холодной войны', для точного определения координат
баллистических ракет. Для этих целей в качестве дополнения к спутникам - регистраторам старта ракет, в космосе была
развернута система навигационных спутников, в задачу которых входило сообщение своих точных координат в пространстве.
Приняв необходимые данные одновременно с нескольких спутников, навигационный приемник определял и собственное
местоположение.
'3атянувшееся' мирное время заставило владельцев систем начать делиться информацией с
гражданскими потребителями сначала в воздухе и на воде, а затем и на суше, хотя и оставив за собой право в отдельные
'особые' периоды загрублять привязку навигационных параметров. Так системы военного назначения стали гражданскими.
Разнообразные типы и модификации GPS - приемников широко используются на морских и воздушных
средствах, в системах мобильной и спутниковой связи. Более того, приемник GPS, как и передатчик системы
'Коспас-Сарсат',
является обязательным оборудованием для любого плавсредства, выходящего в открытое море. Создаваемый Европейским
космическим агентством грузовой космический корабль ATV, который в 2005 году полетит к МКС, свою траекторию сближения со
|
От момента зарождения идеи создания спутника "Гравитационный зонд-Б" (GP-B) до его запуска в апреле 2004 года прошло 45 лет.
В задачу этого криогенного космического аппарата входит экспериментальная проверка ОТО Эйнштейна. GP-B массой 3 т оснащен небольшим
навигационным телескопом. Наполнен 2400 литрами жидкого гелия.
|
Спутники "ученые" и спутники ДЗЗ
|
Данное изображение гористого участка пустыни Сахара было получено со спутника Landsat 7 22 октября 2000 года. Размер сфотографированной области составляет 50 км, и
на фото видны не только горы и пески, но и участки с повышенным содержанием воды (оттенки голубого цвета).
|
|
станцией также будет корректировать по данным систем GPS и 'ГЛОНАСС'.
Обе навигационные спутниковые системы устроены приблизительно одинаково. GPS имеет
24 спутника, размещенных на круговых орбитах по 4 в шести орбитальных плоскостях (высота 20 000 км от поверхности Земли,
наклонение 52њ1, а также 5 запасных аппаратов. В 'ГЛОНАСС' тоже 24 спутника, по 8 в трех плоскостях (высота 19 000 км от
поверхности 3емли, наклонение 65њ1. Для того чтобы навигационные системы работали с требуемой точностью, на спутниках
установлены атомные часы, с Земли регулярно передается информация, уточняющая характер движения каждого из них по орбите,
а также условия распространения радиоволн. Несмотря на кажущуюся сложность и масштабность системы глобального
позиционирования, компактный GPS-приемник сегодня может приобрести любой желающий. По сигналам со спутников этот прибор
позволяет не только определить местоположение человека с точностью до 5-10 метров, но и снабдить его всеми необходимыми
данными: географическими координатами с указанием места на карте, текущим мировым временем, скоростью движения, высотой
над уровнем моря, положением сторон света, а также целым рядом сервисных функций, являющихся производными от первичной
информации.
Достоинства космических навигационных систем настолько неоспоримы, что Объединенная Европа,
несмотря на гигантские затраты, планирует создать собственную навигационную систему
GALILEO ('Галилей'). Систему своих
навигационных спутников планирует развернуть и Китай.
Применение миниатюрных GPS - приемников позволило существенно усовершенстеовать работу
еще одной категории космических аппаратов - так называемых спутников дистанционного зондирования 3емли
(ДЗЗ). Если раньше
снимки Земли, сделанные из космоса, было достаточно трудно связать с определенными географическими точками, то теперь
этот процесс не представляет никаких проблем. А поскольку наша планета постоянно видоизменяется, то ее фотографии из
космоса, никогда не повторяющиеся, будут востребованными всегда, предоставляя незаменимую информацию для изучения самых
разнообразных аспектов земной жизни.
Спутники ДЗЗ имеют достаточно большую численность, и тем не менее их группировка постоянно
пополняется новыми, все более совершенными аппаратами. Современным спутникам дистанционного зондирования, в отличие от
тех, которые действовали в 1960-1970-х годах, нет необходимости возвращать на Землю отснятые в космосе фотопленки в
специальных капсулах - на них установлены суперлегкие оптические телескопы и миниатюрные фотодетекторы на основе
ПЗС-матриц, а также высокоскоростные линии передачи данных с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду. В
дополнение к оперативности получения данных появляется возможность еще и полной автоматизации обработки полученных
изображений на Земле. Оцифрованная информация - это уже не просто изображение, а ценнейшая информация для экологов,
лесоводов, землеустроителей и множества других заинтересованных структур.
В частности, спектрозональные фотографии, полученные в весенний период, дают возможность
прогнозировать урожай, исходя из запаса влаги в почве, в период вегетации растений - обнаруживать места выращивания
наркотических культур и своевременно принимать меры по их уничтожению.
Кроме того, необходимо принимать во внимание существующие ныне коммерческие системы продажи
потребителям видеоизображений поверхности Земли (фотографий). Первыми такими системами была сначала группировка
американских гражданских спутников
LANDSAT, а затем французских -
SРОТ. При известных ограничениях и в соответствии с
определенными расценками потребители во всем мире могут приобретать изображения интересующих их районов 3емли с
разрешением в 30 и 10 метров. Нынешние же, куда более совершенные спутники гражданского направления -
ICONOS-2,
QUICK
BIRD-2 (США) и
EROS-AI (Израиль США) - после снятия ограничений американским правительством позволяют покупать фотографии
земной поверхности с разрешением до 0,5 метра - в панхроматическом режиме и до 1 метра - в многоспектральном.
Вплотную к спутникам ДЗЗ примыкают метеорологические космические аппараты. Развитие их сети
на околоземных орбитах существенно повысило надежность прогноза погоды и позволило обходиться без обширных сетей наземных
метеостанций. А выходящие сегодня во всем мире выпуски новостей, сопровождаемые анимированными изображениями циклонов,
трасс перемещения облачности, тайфунов и других явлений, которые создаются на основе данных метеоспутников, позволяют
каждому из нас воочию убедиться в реальности происходящих на Земле природных процессов.
Спутники - "ученые"
По большому счету, каждый из искусственных спутников - это вынесенный за пределы Земли
инструмент познания окружающего мира. Научные же спутники можно назвать своеобразными полигонами для проверки новых
идей и конструкций и получения уникальной информации, которую никак иначе не добыть.
В середине 1980-х годов NASA была принята программа создания четырех астрономических
обсерваторий, размещаемых в космосе. С теми или иными задержками все
четыре телескопа были
запущены на орбиту. Первым начал свою работу
'Хаббл' (1990 год), предназначенный для исследования Вселенной в видимом
|
На данном изображении художник изобразил космический гамма-телескоп "Чандра". Видимая на переднем плане крышка защищает входное
отверстие телескопа от попадания прямых солнечных лучей. Необходимую для работы спутника энергию поставляют 17-метровые
солнечные батареи.
|
диапазоне длин волн, за ним последовал
'Комптон' (1991 год), изучавший космическое пространство с помощью гамма-лучей,
третьим был
'Чандра' (1999 год), использовавший рентгеновские лучи, а завершил эту обширную программу
'Спитцер' (2003 год),
на долю которого пришелся инфракрасный диапазон. Названия всем четырем обсерваториям были даны в честь выдающихся
американских ученых.
'Хаббл', работающий на околоземной орбите уже 15-й год, поставляет на Землю уникальные
изображения далеких звезд и галактик. За столь продолжительный срок службы телескоп неоднократно ремонтировался во время
полетов шаттлов, но после гибели 'Колумбии' 1 февраля 2003 года запуски космических 'челноков' были приостановлены.
Планируется, что 'Хаббл' пробудет на орбите до 2010 года, после чего, выработав свой ресурс, будет уничтожен.
'Комптон', передававший на Землю изображения источников гамма-излучения, прекратил свое существование в 1999 году. 'Чандра'
же продолжает исправно поставлять информацию о рентгеновских источниках. Все три этих телескопа предназначались
учеными для работы на высокоэллиптических орбитах, дабы уменьшить влияние на них магнитосферы Земли.
Что же касается 'Спитцера', способного улавливать самое слабое тепловое излучение, исходящее
от холодных удаленных объектов, то он в отличие от своих собратьев, вращающихся вокруг нашей планеты, находится на
солнечной орбите, постепенно отдаляясь от 3емли на 7њ в год. Для того чтобы воспринимать крайне слабые тепловые сигналы,
исходящие из глубин космоса, 'Спитцер' охлаждает свои сенсоры до температyры, которая превышает абсолютный ноль
всего на 3њ. С научной целью в космос запускают не только громоздкие и сложные научные лаборатории, но и маленькие
спутники - шарики, снабженные стеклянными окошками и содержащие внутри уголковые отражатели. Параметры траектории
полетов таких миниатюрных спутников с высокой степенью точности отслеживаются с помощью наведенного на них лазерного
излучения, что позволяет получать информацию о малейших изменениях в состоянии гравитационного поля Земли.
Ближайшие перспективы
Получившее столь бурное развитие в конце ХХ века космическое машиностроение не
останавливается в своем прогрессе ни на один год. Спутники, казавшиеся еще каких-нибудь 5-10 лет назад верхом
технической мысли, сменяют на орбите новые поколения космических аппаратов. И хотя эволюция искусственных спутников
3емли становится все более скоротечной, вглядываясь в недалекое будущее, можно попытаться увидеть основные перспективы
развития беспилотной космонавтики.
Летающие в космосе рентгеновские и оптические телескопы уже подарили ученым немало
открытий. Теперь же к запуску готовятся целые орбитальные комплексы, оснащенные этими приборами. Такие системы позволят
провести массовое исследование звезд нашей Галактики на предмет наличия у них планет.
Ни для кого не секрет, что современные радиотелескопы земного базирования получают
картинки звездного неба с разрешением, на порядки превосходящим достигнутое в оптическом диапазоне. Сегодня для
такого рода исследовательских инструментов настала пора выведения в космос. Эти радиотелескопы будут запущены на высокие
эллиптические орбиты с максимальным удалением от 3емли на 350 тыс. км, что позволит не менее чем в 100 раз улучшить
качество получаемых с их помощью изображений радиоизлучения звездного неба.
Недалек тот день, когда в космосе будут построены заводы по производству особо чистых
кристаллов. И это касается не только биокристаллических структур, так нужных медицине, но и материалов для
полупроводниковой и лазерной промышленности. Вряд ли это будут спутники - здесь скорее понадобятся посещаемые или
роботизированные комплексы, а также пристыковываемые к ним транспортные корабли, доставляющие исходные продукты и
привозящие на Землю плоды внеземной технологии.
Не за горами и начало колонизации других планет. В таких длительных полетах без создания
замкнутой экосистемы никак не обойтись. И биологические спутники (летающие оранжереи), имитирующие дальние космические
перелеты, появятся на околоземной орбите в самом недалеком будущем.
Одной из самых фантастических задач, при этом уже сегодня с технической точки зрения
абсолютно реальной, является создание космической системы глобальной навигации и наблюдения земной поверхности с точностью
до сантиметров. Такая точность позиционирования найдет применение в самых разных областях жизни. В первую очередь в этом
нуждаются сейсмологи, надеющиеся, отслеживая малейшие колебания земной коры, научиться предсказывать землетрясения.
На сегодняшний момент наиболее экономичным способом вывода спутников на орбиту являются
одноразовые ракеты-носители, причем чем ближе к экватору находится космодром, тем дешевле оказывается запуск и тем больше
выводимая в космос полезная нагрузка. И хотя ныне уже созданы и успешно функционируют плавучая, а также самолетная
пусковые установки, хорошо развитая инфраструктура вокруг космодрома еще долго будет основой для успешной деятельности
землян по освоению околоземного пространства.
|