Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.geogr.msu.ru/science/aero/acenter/int_sem6/salut-6_re.htm
Дата изменения: Mon Apr 23 13:41:54 2012
Дата индексирования: Tue Oct 2 11:17:11 2012
Кодировка: Windows-1251
Салют-6, Эксперимент "Биосфера"

Международная космическая станция - экологический патруль.
Роль пилотируемых космических  кораблей и орбитальных станций в изучении глобальных изменений Земли

На главную страницу семинара


Тема 1      Исследования с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций - исторический экскурс


Исследования природной среды с пилотируемой орбитальной станции 'Салют-6'. Программа 'Биосфера'

С 26 августа по 3 сентября 1978 года на борту орбитального научно-исследовательского комплекса 'Салют-6' - 'Союз-29' - 'Союз-31' совершил полет международный экипаж в составе летчика-космонавта СССР В.Быковского и космонавта-исследователя ГДР З. Йена. Среди исследований, которые выполняли космонавты, были эксперименты по изучению природных ресурсов Земли с помощью многозональной фотокамеры МКФ-6М и визуально-инструментальные исследования с использованием переносных фотокамер (эксперимент 'Биосфера').
По результатам полета учеными и специалистами СССР и ГДР - непосредственными участниками космических фотографических экспериментов по исследованию природной среды на борту советской орбитальной станции 'Салют-6' - была подготовлена и издана книга:

Космическое зондирование Земли. Эксперимент с борта орбитальной станции 'Салют-6' - Fotografishe Fernerkundung der Erde. Experimente auf der Orbitalstation 'Salut-6' // Academie-Verlag, Berlin, 1983, 220 с.

Она содержит ряд оригинальных фотоснимков, полученных космонавтами СССР и ГДР с помощью ручных и стационарных камер. В соответствии с главными задачами научной программы 'Биосфера' эти снимки были интерпретированы природоведами обеих стран.


Программа 'Биосфера' была нацелена на решение следующих основных проблем:
- дальнейшее совершенствование методов и средств фотографирования из космоса (выбор оптимальных углов фотографирования, подбор фотопленок, светофильтров и режимов фотографирования, в наилучшей степени передающих реальную картину ландшафтов);
- выяснение степени соответствия и правильности передачи фотоматериалами цветности подстилающей поверхности;
- отработка и совершенствование методов визуального распознавания объектов и их состояний в реальных условиях наблюдений, осуществляемых специально подготовленными космонавтами-исследователями с орбитальной высоты;
- изучение оптических свойств толщи атмосферы в различных условиях наблюдений;
- отработка навыков решения конкретных научных, народнохозяйственных и других практических задач и оперативного доведения информации до потребителей.
Международный экипаж СССР-ГДР проводил исследования, руководствуясь специальным бортовым журналом. Помимо методических исследований, которые включали также испытания ручных фотокамер и фотоматериалов производства ГДР в реальных космических условиях, а также исследований по цветовому восприятию и цветовой дифференциации природных объектов, выполнялись визуальные наблюдения и одновременная фотосъемка ручными камерами различных природных объектов. Основное внимание уделялось следующим тематическим задачам космического природоведения:

Геология

наблюдение за крупными разломами и кольцевыми структурами, в частности, при переходе суша-море, и фотосъемка тектонических и морфологических признаков других геологических образований

Метеорология

наблюдение конвективных процессов и фотосъемка особых облачных образований с мелкой структурой облаков

Океанология

изучение и фотосъемка прибрежных зон подъема вод, а также цветовых оттенков Мирового океана и их изменений, наблюдение необычных темных пятен и структур в солнечных бликах

Охрана среды

изучение и фотосъемка загрязненных участков в атмосфере, на суше и на море, изучение пыльных бурь и т.д.

 

Для выявления реальных цветовых характеристик различных районов Земли и выяснения степени соответствия и правильности передачи негативными фотоматериалами цветности подстилающей поверхности был выполнен ряд экспериментов по наблюдению при различных условиях освещенности участков акватории Мирового океана, прибрежной полосы океана, островов, крупнейших рек от верховьев до устья. Кроме того, изучалась пространственная структура вихрей в океане, цветовые аномалии полей планктона, пространственные неоднородности, связанные с подъемом вод. Для этих целей был специально подготовлен и использовался атлас цветов. Исследовалась возможность получения видеоинформации о подводном рельефе, растительности и наносах в районе морских мелководий. При полете над акваториями в полуденные часы проводились исследования волнения, внутренних волн, динамических процессов в солнечных бликах. Для анализа вопросов, связанных с переносом загрязнений в атмосфере на большие расстояния, выявлялись и регистрировались дымовые шлейфы, тянущиеся от промышленных центров. Много внимания космонавты уделяли также наблюдениям различных метеорологических явлений.
 


Наверх

Фотографическая аппаратура дистанционного зондирования Земли

На борту станции 'Салют-6' находился комплекс фотографических средств, различных по своему назначению и техническим параметрам.
Топографический фотоаппарат КАТЭ-140 был разработан и изготовлен организациями ГУГК при Совете Министров СССР. Аппарат специально сконструирован с учетом использования в условиях космического полета. Впервые аппарат КАТЭ-140 был применен на орбитальной станции 'Салют-4'.
Многозональный фотоаппарат МКФ-6М разработан специалистами СССР и ГДР и изготовлен на народном предприятии 'Карл Цейс Йена' (ГДР). Аппарат сконструирован в космическом варианте и впервые был установлен на пилотируемом корабле 'Союз-22'.
Ручные камеры 'Пентакон-6М' и 'Практика-ЕЕ2' были отобраны из серийного производства народного предприятия 'Пентакон' в Дрездене (ГДР) и подготовлены для эксплуатации в условиях космического полета в Центральном институте физики Земли АН ГДР. Используя эти камеры, космонавт ГДР Зигмунд Йен сделал более двухсот снимков земной поверхности.


Примеры результатов анализа снимков с 'Салюта-6'

Гибралтарский пролив
Ледники Памира
Оазис Куфра, Ливия
 


Наверх

Гибралтарский пролив, изучение берегов и гидрологической обстановки

На снимках, полученных 10 и 14 августа 1978г., изобразился Гибралтарский пролив и прилегающие к нему части Атлантического океана и Средиземного моря. Разновременные снимки позволяют получить очень интересную информацию о динамике водных масс.

 

Обращает на себя внимание различие в изображении водной поверхности на двух снимках.

На снимке, сделанном 10 августа, отчетливо виден приток атлантических вод в Средиземное море. Перенос на восток относительно менее соленых океанических вод в поверхностном слое и обратный перенос к западу соленых средиземноморских вод в придонном слое - типичная и важнейшая черта гидрологического режима в Гибралтарском проливе.

На снимке 14 августа водообмен, существующий между Атлантическим океаном и Средиземным морем, незаметен из-за сравнительно однородных оптических свойств водных масс. 10 августа вследствие шторма в Кадисском заливе поверхностные атлантические воды оказались сильно взмученными. В зависимости от различий в насыщенности цветового тона на снимке можно выделить участки с различной концентрацией мелкодисперсных взвесей в поверхностном слое и проследить ее постепенное уменьшение по мере движения водных масс через Гибралтарский пролив в западную часть Средиземного моря.

 

         

Прекрасное отражение нашла на снимке картина распространения волнения в проливе и западной части моря Альборан. На входе в Гибралтарский пролив волны, отражающиеся от обоих берегов залива, образуют сложную дифракционную решетку. Дифракция волн очень хорошо заметна и на выходе из Гибралтарского пролива в пределах Средиземного моря. Факел мутных атлантических поверхностных вод обнаруживает тенденцию к повороту вправо (к югу) от оси их распространения на поверхности моря Альборан, что по-видимому связано с действием силы Кориолиса. Некоторые частные детали строения поля поверхностных атлантических вод в море Альборан определяются условиями отражения штормовых волн от крутых берегов Гибралтарского пролива, а также наличием следов движения морских судов.

   

Гидрологическая обстановка в проливе Гибралтар
10 августа 1978 г.

Сопряженный анализ двух разновременных снимков позволил выявить особенности строения берегов. На снимке, сделанном 14 августа, запечатлен момент 'малой воды', то есть отлива, в то время как при съемке 10 августа зафиксирован более высокий уровень вод. Сравнивая снимки, можно разделить песчаные берега (пляжи) и берега с песчаной осушкой, абразионные скальные приглубые участки и участки с каменистой осушкой.

1 - чистые средиземноморские воды;
2
- слабо замутненные средиземноморские воды;
3
- замутненные поверхностные атлантические воды;
4
- мутные поверхностные атлантические воды;
5
- гребни наиболее крупных волн;
6
- песчаные отмелые берега;
7
- скалистые приглубые берега;
8
- берега с песчаной осушкой;
9
- берега с каменистой осушкой;
10
- реки, озера и водохранилища


 


Наверх

Изучение ледников со станции 'Салют-6'

При наблюдении с орбиты яркое впечатление оставляют высокогорные районы нашей планеты. Сложный рисунок рельефа, ленты ледников, ослепительно белый снег и вкрапления озер сине-голубых и зеленых оттенков приковывают внимание космонавтов.
Снежный покров и оледенение Земли играют в ее жизни важную роль. Известно, что в зимнее время около 80 миллионов квадратных километров суши северного полушария и 40 миллионов квадратных километров южного полушария покрыты снегом, а объем всего льда на планете равен почти 30 миллионам кубических километров. Во время эксплуатации станции 'Салют-6' задачи изучения снежно-ледовых образований составляли существенную часть программы исследования природных ресурсов Земли.
Объектами исследований, как правило, служили горные районы, расположенные в пределах 53њ северной и южной широты. Уже во время полета первой основной экспедиции на станции 'Салют-6' были получены результаты, свидетельствующие, что с высоты 350 километров можно уверенно изучать объекты, расположенные на удалении 700-800 километров от трассы. Эксперименты показали, что для наблюдения крупных горных ледников космонавт имеет 50-60 секунд, а если глетчер залегает в узкой долине, то время наблюдений сокращается до 15-20 секунд.
Все гляциологические исследования на станции были проведены в два этапа. На первом - во время 96-суточного полета Ю. Романенко и Г. Гречко и трех экспедиций посещения - космонавты наблюдали характерные особенности снежного покрова, горных ледников и морских льдов. В их задачу входила оценка эффективности наблюдений в зависимости от
заснеженности территории и длительности полетов. Во время второго этапа исследований, который длился 140 суток, космонавты В. Коваленок и А. Иванченков основное внимание уделяли изучению морфологии поверхности и динамики горных ледников.

Для методических исследований были выбраны горы Памира. Здесь сосредоточены самые значительные узлы оледенения высоких гор Советского Союза, включая крупнейший глетчер Евразии - ледник Федченко протяженностью более 77 километров. Хорошо развитый ледниковый комплекс советского Памира (общей площадью около 7 500 кв.км) включает в себя глетчеры почти всех известных морфологических типов.
Снимок гор Памира получен в конце лета, когда полностью сходит сезонный снежный покров, а ледники интенсивно тают.
Важной особенностью оледенения Памира является его высокая динамичность. Перемещения льда часто несут угрозу хозяйственной деятельности людей, а иногда и их жизни. Опыт многолетних работ на труднодоступных ледниках Памира показывает, что в региональном масштабе только космические методы наблюдений дают возможность своевременно обнаружить начинающиеся подвижки глетчеров, а иногда и прогнозировать их заранее.
Исследования выполнялись во время пребывания космонавтов на борту орбитальной станции 'Салют-6'. Они стали итоговыми для 10-летнего периода изучения активности памирских ледников.

 

Памир. Фрагмент снимка, полученного камерой КАТЭ-140

Сравнивая космические фотографии разных лет, можно оценить величину приращения глетчеров или их отступания, отмечая случаи возрастающей активности ледников.
По характерным дешифровочным признакам можно фиксировать пульсации ледников (например, при выходе глетчера из бокового ущелья в долину лед его фронтальной части растекается, приобретая характерную форму 'кошачьей лапы') и прогнозировать скорые подвижки. Другие дешифровочные признаки дают возможность реставрировать подвижки 5
-20-летней давности, во многих случаях оценить дальность выброса льда.

1. Подвижки ледников Центрального и Западного Памира

На схемах, составленных для территорий, выделенных рамками на фрагменте снимка, показаны результаты исследований активности памирских ледников за 10-летний цикл наблюдений. Эти работы выполнялись на основе дешифрования космических снимков, полученных с борта ПКК 'Союз' и орбитальных станций 'Салют'.

1 - отступающие ледники с признаками пульсаций;
2
- отступающие ледники, пульсировавшие в 50-60-х годах;
3
- ледниковые подвижки 70-х годов;
4
- ледниковые пульсации, прогнозируемые в начале 80-х годов;
5
- медленно наступающие ледники;
6
- медленно деградирующие ледники без явно выраженных признаков пульсаций;
7
- стационарные ледники;
8
- основные водоразделы;
9
- реки
10
- озера

 

2. Эволюция ледников Заалайского хребта


Наверх

Оазис Куфра,юго-восток Ливии, Северная Африка

 

Осваиваемые сельскохозяйственные земли оазиса Куфра в юго-восточной части Ливии вновь привлекли внимание космонавтов необычностью форм.
Цепочка кругов четко выделяется на общем фоне пустынных ливийских ландшафтов - древних останцовых гор Джебель-эн-Нари, достигающих высоты 500-700 м, и межгорных долин и котловин, заполненных песками и другими континентальным отложениями. Севернее нее темно-зеленым цветом выделяется пятно старых оазисов.
Цепочки кругов - это изображение новых земледельческих ферм, орошаемых артезианскими водами подземного бассейна. В центре каждого поля находится скважина с насосом, поднимающим воду. Вокруг колодца вращается на колесах, разбрызгивая воду, труба длиной более 500 м, прочно скрепленная с основанием колодца.
Четко очерченные круги имеют неодинаковый тон и цвет изображения в зависимости от вида сельскохозяйственных культур, сроков сева и, следовательно, фазы вегетации растений и количества биомассы.


Задание. Сравните изображение сельскохозяйственных земель скважного орошения на снимке с 'Салюта-6' 1978 г. с изображением тех же земель с 'Союза-12' 1973 г. Какие изменения произошли на этой территории?


Наверх

К 1 теме семинара     |     На главную страницу семинара

Интернет-семинары