Реферат: Практическое применение космонавтики

Реферат
поастрономии
натему:

Практическое
применение космонавтики

 

/>

Выполнила:

ученица Репина Вера

класс 11«В»

школа №25

учитель:

Сахарова

Светлана Юрьевна

 

Кострома 2001 год

Содержание:

Началокосмической эры    3

Космическоеисследование Венеры    4

ИсследованияВенеры с помощью АМС   5

АМСпервого поколения  5

АМСвторого поколения  6

Программа«Магеллан»  9

Космическиеисследования Сатурна   9

Практическоеиспользование космоса   10

Голосаиз космоса  10

Космическаяметеорология  11

ИзучениеЗемли из космоса  12

Координатно-временноеобеспечение  13

Дистанционноезондирование Земли  14

Программапилотируемых полетов  14

Основныенаправления научных исследований на ДОС «Мир»: астрофизика, геофизика,космическая технология, медицина, биология, биотехнология. 15

МЕЖДУНАРОДНАЯКОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ   16

Совместныеполеты как первый этап создания международной станции. 17

Функционально–грузовойблок «Заря»  18

Компоновка  19

Стыковочныеагрегаты   19

Системаэнергоснабжения  19

Схемаполета  20

ПолетSTS-88 предстоит совершить кораблю «Индевор» (Endeavour). 20

Экипажкорабля «Индевор» STS-88/ 21

Списоклитературы: 23

 

Началокосмической эры

4октября 1957 г. СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутникаЗемли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхнейатмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработатьвопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собойалюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревымиантеннами длинной  2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратураи источники электропитания. Начальные параметры орбиты составляли: высотаперигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр. 3 ноября СоветскийСоюз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника. В отдельнойгерметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система длярегистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научнымиприборами для исследования излучения Солнца и космических лучей.

6декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник «Авангард-1» спомощью ракеты-носителя, разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ. Послезажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду, двигателивыключились, и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.

31января 1958 г. был выведен на орбиту спутник «Эксплорер-1», американский ответна запуск советских спутников. По размерам и массе он не был кандидатом в рекордсмены.Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь4,8 кг. Однако его полезный груз был присоединен к четвертой, последней ступениракеты-насителя «Юнона-1». Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 сми массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутреннейтемператур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов исчетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей. Важный научныйрезультат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля  радиационныхпоясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогеена высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5февраля 1958 г. в США была предпринята вторая попытка запустить спутник«Авангард-1», но она также закончилась аварией, таки первая попытка. Наконец 17марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард-1»,только три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового вкосмическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотностиверхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т. д.).

17августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канавералв окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракетаподнялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 сполета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного  зонда«Пионер-1», также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказалисьнеудачными, лишь 3 марта 1959 г. «Пионер-4», массой 6,1 кг частично выполнилпоставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых24000 км). Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первогозонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный рукамичеловека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточноблизко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом «Луна-1» впервые достиглавторой космической скорости. «Луна-1» имела массу 361,3 кг и пролетела мимоЛуны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетнойступени, пристыкованной к «Луне-1», было выпущено облако паров натрия,образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечениепаров натрия, и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фонесозвездия Водолея. «Луна-2» запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый вмире полет на другое небесное тело. В 390,2 килограммовой сфере размещалисьприборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля и радиационного пояса.Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-3» была запущена 4 октября 1959г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографированиеее обратной, невидимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось7октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Космическоеисследование Венеры

Венера — вторая по расстоянию отСолнца и ближайшая к Земле планета Солнечной системы. Среднеерасстояниеот Солнца -108млн. км. Венера видна нанебе либопосле ЗаходаСолнца (вечерняя звезда), либо незадолго до его восхода (утренняязвезда).Венера -самое яркое светило на небе после Солнца иЛуны, и при благоприятных условиях можно даже наблюдать тень от предметов,создаваемую светом Венеры. Эта планета известна людям с глубокой древности. Ужев 1610 году Галилей произвел первые телескопические наблюдения небесных светили наблюдал смену фаз у Венеры, т.е. изменение ее видимой формы от диска доузкого серпа.

Существованиеатмосферы Венеры было обнаружено в 1761 году М.В. Ломоносовым при наблюденияхпрохождения ее по диску Солнца.

Вращениелюбой планеты и ориентирование оси вращения в пространстве обычно изучались понаблюдениям различных деталей, видимых на ее поверхности. Однако поверхность Венерыпостоянно скрыта плотной атмосферой и облачным слоем, окутывающим планету,состоящим из капель серной кислоты и вращающимся гораздо быстрее, чем самапланета. Поэтому параметры вращения Венеры были определены только послевозникновения в 30-х годах нашего столетия и развития радиолокационныхнаблюдений. Интересно, что Венера вращается в обратную сторону по сравнению сЗемлей н другими планетами с наклоном оси вращения к плоскости орбиты почти90°. Из-за такого необычного сочетания направлений и периодов вращения иобращения вокругСолнца смена дня и ночи на Венере происходит за 117 суток, поэтому день и ночьпродолжаются по 58.5 суток.

ВXX в. с помощью спектральных исследований в атмосфере Венеры найден углекислыйгаз, который оказался основным газом ее атмосферы (96,5 %), в состав которойвходит также около 3% азота и небольшие количества инертных газов, кислорода,окиси углерода, хлороводорода и фтороводорода. Кроме того, с ее атмосфересодержится около 0,1% водяного пара. Углекислый пар и водяной пар создают ватмосфере Венеры парниковый эффект (причиной которого является сильноепоглощение этими газами теплового излучения), приводящий к сильному разогреваниюповерхности планеты. Температура ее поверхности около 500°С.

Заметим, что великолепноепредставление о дикой «природе» Венеры — планеты бурь, адской жары иядовитых облаков — дает один из ранних фантастических романов братьевСтругацких «Страна Багровых Туч» об экспедиции землян на Венеру.

РисунокВенеры, сделанный А. Дольфюсом на обсерватории Пик Меди, содержит большиеподробности, чем любая фотография, полученная с Земли, но детали видимойповерхности настолько неясны, что их трудно зарисовать точно. К тому жеоблачный покров изменяется очень быстро.

Новаяэра в астрономии — исследования планет с помощью космических аппаратов — позволилааккумулировать огромный объем новой информации о природе Венеры, уточните нашипредставления о ней.

 ИсследованияВенеры с помощью АМС

К концу 50-х годов стало ясно, чтоназемные методы исследования Венеры не могут дать существенно новой информации.Методы оптической, инфракрасной и ультрафиолетовой  астрономии  оказались  непригодными для исследования подоблачной атмосферы планеты. Запуск первых искусственныхспутников Земли, а затем посылка первых АМС к Луне показали возможностьизучения Венеры с близких расстояний.

АМС первого поколения

Первым исследовательским аппаратом, направленнымземляками к другой планете, стала советская автоматическая станция«Венера-1», стартовавшая 12 февраля 1961 года. Через три месяца окапрошла на расстояний около 100 тысяч километров от Венеры и вышла на орбитуспутника Солнца. Радиосвязь с этой станцией продолжалась до тех пор, пока расстояниедо Земли не превысило 3 млн. км. и затем прекратилась из-за выхода из строябортовой аппаратуры. Основными задачами станции «Венера-1» являлисьпроверка методов вывода космических объектов на межпланетную трассу, проверкасверхдальней радиосвязи и управления станцией, проведение физических исследованийв космосе.

Вдекабре 1962 года американский зонд «Маринер-2» пролетел на расстоянии35 тысяч километров от Венеры, имея на борту радиометр сантиметрового диапазона,магнитометр и ряд приборов для исследования заряженных частиц в космическойпыли. Результаты магнитных измерений показали, что собственное магнитное полепланеты невелико (магнитный момент Венеры не «превышает 5- 10% магнитного-поля Земли). С точностью на 1,5 порядка большей, чем ранее с поверхности Земли,удалось определить отношение масс Солнца и Венеры. По данным радиометра былсделан вывод, что, радиоизлучение формируется в нижней атмосфере Венеры, а не вионосфере, как это допускалось ранее.

В1965 году к „прекраснейшей из звезд небесных“, так назвал ВенеруГомер, ушла „Венера-2“, которая провела так называемые полетныеисследования. АМС пролетела па расстоянии 24 000 км от поверхности планеты.Надежно работали приборы для измерения космических лучей, магнитных полей,потоков заряженных частиц и микрометеоритов, радиопередатчики и вся системапередачи результатов научных наблюдении. Расправленные крылья солнечных батарейпитали приборы и аппаратуру электроэнергией. Основная техническая проблема,стоявшая перед конструкторами межпланетной станции, заключалась в обеспеченииее работы во время спуска в атмосфере Венеры в условиях огромных температур идавления, а также в период аэродинамического торможения.

Первыеполеты АМС к Венере позволили выявить различия в подходе СССР и США к решениюзадач исследования Венеры с помощью космических аппаратов. Если специалисты СШАв качестве основной схемы на первом этапе выбрали схему пролета вблизи планеты,то конструкторы АМС в СССР поставили основной задачей посадку автоматическихстанций на поверхность планеты.

Ивот наступил качественно новый этап: в 1965 году „Венера-3“ впервыедостигла поверхности планеты, а в 1967 году „Венера-4“ впервыеосуществила плавный спуск в ее атмосфере и провела непосредственныефизико-химические исследования. АМС „Венера-4“ несла спускаемый аппарат, который отделился перед входом автоматической станции в атмосферу. АМСсгорела в плотных слоях атмосферы, а спускаемый аппарат на парашюте плавно опустилсяв плотные слои атмосферы. Первый в истории человечества сеанс межпланетной радиосвязипродолжался 93 минуты. Были измерены в зависимости от высоты плотность,давление и температура атмосферы, проведен химический анализ состава атмосферы.Спускаемый аппарат был рассчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данныхпрекратилась до посадки на твердую поверхность Венеры. Было установлено, чтоуглекислый газ является основной компонентой атмосферы (не менее 95%), полученыпределы содержания ряда других компонентов, однозначно установленосуществование высоких давлении и температур в атмосфере планеты. На пролетномаппарате измерена водородная корона Венеры, проведены наблюдения заряженныхчастиц и микрометеоритов.

В1967 г. через день после посадки „Венеры-4“ мимо планеты на расстоянии4000 км пролетел американский „Маринер-5“, с помощью которого былоисследовано прохождение радиосигнала через атмосферу и ионосферу (радиопросвечивание) и проведены измерения водородной короны. По данным радиопросвечивания были получены зависимости температуры и давления от высоты впределах 35-90 км и концентрация электронов ионосфере.

Существованиеменее плотной, чем земная, водородной короны у Венеры было обнаруженоизмерениями на космических аппаратах „Венера-4“ и»Мзринер-5". Для верхних областей Венеры характерен ряд особенностей,определяемых фотохимиейС02 с возможным участием в комплексе реакций воды и галогенов, вусловиях атомных и молекулярных взаимодействий и взаимодействия с солнечнымветром.

Основнаяцель запуска в 1969 году двух станций «Венера-5» и «Венера-6»- увеличение проникновения в атмосферу Венеры, повышение точности измерений химическогосостава, параметров атмосферы и соответствующих им высот. Корпус спускаемогоаппарата был несколько упрочен, что позволило провести измерения подоблачнойатмосферы на более низких высотах (до 19 км над поверхностью планеты).

Спускаемыйаппарат новой конструкции был создан и вошел в состав станции «Венера-7»,которая достигла окрестностей планеты в декабре 1970 года. Ее аппаратурапроводила измерения не только во время спуска во всей толще атмосферы, но и втечение 53 минут на самой поверхности планеты. Условия оказались необыкновенносуровыми: давление достигало 90 атмосфер, а температура — до 5000С;в облачном покрове, окутывающем планету, очень много углекислого газа и малокислорода. Получены данные о характере пород поверхностного слоя Венеры.

Наповестку дня встала задача разработки венерианской автоматической станции, способнойпроводить более широкий круг научных исследований. Такой автоматическойстанцией нового поколения стала АМС «Венера-8». С помощью спускаемогоаппарата станции «Венера-8» в 1972 году были проведены разносторонниеисследования атмосферы и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферногодавления, плотности и температуры были измерены освещенность и вертикальнаяструктура аэрозольной среды, в том числе и облачного слоя, определены скоростиветра на различных высотах в атмосфере по доплеровскому сдвигу частоты радиопередатчика,проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород. Фотометрические измеренияпоказали, что облачный слой простирается до высот около 40 км, оценена егооптическая толщина и прозрачность; освещенность на поверхности дневной стороныВенеры оказалась достаточной для съемки изображения места посадки. Впервыеполучен высотный профиль скорости ветра, который характеризуется возрастаниемскорости от 0,5 м/сек у поверхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. Посодержанию естественных радиоактивных элементов (уран, торий, калий) поверхностныепороды на Венере занимают промежуточное положение между базальтами и гранитами.

Вфеврале 1974 года на расстоянии 6000 км от Венеры прошел американский пролетныйзонд «Маринер-10», на котором были установлены телевизионная камера,ультрафиолетовый спектрометр и инфракрасный радиометр. Полученные телевизионныеизображения облачного слоя использовались для исследования динамики атмосферы.С помощью ультрафиолетового спектрометра обнаружены и измерены количества гелияв атмосфере.

АМС второго поколения

Станции нового поколения«Венера-9» и «Венера-10», достигшие планеты в октябре 1975 года.стали первыми искусственными спутниками Венеры, а их спускаемые аппараты--свершили мягкую посадку на освещенной стороне планеты. На станциях второгопоколения информация со спускаемых аппаратов передавалась на орбитальныйаппарат, а затем ретранслировалась на Землю. Это привело к значительномуувеличению количества получаемой информации. Впервые были переданы панорамныетелевизионные изображения с другой планеты, измерены на спускаемых аппаратахплотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведенынефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различныхучастках спектра. Для измерений характеристик грунта помимо гамма — спектрометра использовался радиационный плотномер. Искусственные спутникипозволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределениетемпературы по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты,провести исследования водородной короны, многократное радио просвечиваниеатмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.Большое внимание привлекло обнаружение гроз и молний в слое облачности напланете. Данные оптических измерений показали, что энергетические характеристикивенерианских молний в 25 раз превосходят параметры земных молний.

В1978 году по межпланетной трассе прошли и достигли заданной цели еще два посланца- «Венера-11» и «Венера-12», основной задачей которых былодетальное исследование химического состава нижней атмосферы методамимасс-спектрометрии, газовой хроматографии, оптической и рентгеновскойспектроскопии. Были измерены количества азота, окиси углерода, двуокиси серы,водяного пара, серы, аргона, неона и определены изотопные отношения аргона,неона, кислорода, углерода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, полученыдетальные данные по поглощению солнечного излучения на различных высотах ватмосфере, необходимые для изучения его теплового режима. Специальнымприемником были зарегистрированы импульсы электромагнитного излучения,указывающие на существование электрических зарядов в атмосфере наподобие земныхмолний. На пролетных аппаратах были установлены ультрафиолетовые спектрометрыдля исследования состава верхней атмосферы.

Основнаясоставляющая атмосферы Венеры — углекислый газ (96% по объему), азот (4%),окись углерода, двуокись серы, кислорода практически нет, содержание водяногопара, по-видимому, колеблется от 0,1 — 0,4% под облачными слоями до 15-30% вышених. Наземными спектроскопическими исследованиями найдены также молекулы HCl.

Температураатмосферы Венеры у поверхности планеты (на уровне, соответствующем радиусу 6052км) 735 К, давление 9 МПа, плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.

АтмосфераВенеры до 50 км от поверхности сохраняется близкой к адиабатической, а выше 50км температурный градиент уменьшается приблизительно вдвое. Суточные колебаниятемпературы у поверхности 1 К, а на высоте 50-80 км достигают 15-20 К.

Температураверхней границы облачного слоя в приполярной зоне на 5-10 К выше, чем у экватора,что, видимо, связано с изменением высоты расположения облаков. Высокая температура атмосферы уповерхности объясняется действием парникового эффекта: согласно данным прямыхизмерений значительная часть солнечного излучения (3 — 4%) достигаетповерхности и нагревает ее, а сильная непрозрачность для собственногоинфракрасного излучения плотной углекислой атмосферы с примесью водяного парапрепятствует остыванию поверхности.

Обнаруженавысокая грозовая, активность Венеры: интенсивность электрических разрядов,регистрировавшаяся по частоте следования низкочастотных импульсов на спускаемыхаппаратах «Венера-11» и «Венера-12», оказалась во много развыше, чем на Земле. Очевидно, вблизи поверхности Венеры возникают электрическиеполя с напряженностью в сотни кВ/м. Высокая грозовая активность предположительнообъясняется наличием действующих вулканов на поверхности Венеры.

Космическиеисследования показали, что собственное магнитное поле планеты невелико(магнитный момент Венеры не превышает 5 — 10 % магнитного поля Земли).

Одновременнос «Венерой-11» и «Венерой-12» проходила работаамериканского проекта «Пионер-Венера», который включал спутник ичетыре атмосферных зонда с аппаратурой для измерения давления, плотности,температуры, оптической толщины облаков и теплового излучения в атмосфере. На одномиз зондов были дополнительно установлены масс-спектрометр, газовый хроматограф,спектрометр размеров аэрозольных частиц и два фотометра. На борту спутниканаходились масс-спектрометры нейтронного и ионного состава, ультрафиолетовыйспектрометр, инфракрасный радиометр, поляриметр, магнитометр, анализаторыплазмы и электрических полей радар для исследования рельефа. 4 декабря 1978года на околопланетную орбиту выведен американский космический аппарат«Пионер-Венера — 1», а 9 декабря на Венере в четырех точках планетысовершили посадку один большой и три малых зонда (большой и один малый на дневнуюсторону, 2 других малых — на ночную поверхность), доставленные космическимаппаратом «Пиоиер-Венера-2» (сам космический аппарат сгорел ватмосфере Венеры). Во время этих экспериментов были проведены исследованияструктуры, химического состава, оптических свойств и теплового режимаатмосферы, свойств облаков. Проведены также измерения нейтрального и ионногосостава верхней атмосферы: плазменные и магнитные измерения; методом радиовысотометрииисследован рельеф значительной части планеты.

Один из самых сложных за всю историюисследований Венеры комплексный эксперимент был осуществлен с помощью АМС«Венера-13» и «Веиера-14» (1982 год). На спускаемыхаппаратах была установлена усовершенствованная аппаратура химического анализа атмосферы(масс-спектрометры, газовые хроматографы, оптические и рентгеновские спектрометры)для исследования частиц облачной слоя. На этих станциях впервые были полученыЦветные панорамы поверхности планеты. Спускаемые аппараты провели бурениегрунта (при температуре 470° С и давлении у поверхности 93,5*105Па.). Раскаленный грунт, добытый буровой установкой, транспортировался посложной системе трубопроводов внутрь прочного корпуса спускаемого аппарата, гдебыл проведен его химический анализ. Анализ позволил определить содержание вгрунте окислов магния, алюминия, кремния, железа, калия, кальция, титана имагния. Впервые измерены электропроводность и механическая прочность грунта, атакже выполнен простейший сейсмический эксперимент. Программа атмосферныхизмерений позволила провести измерение содержания инертных газов — аргона, неона,криптона, ксенона — и большинства их изотопов, что очень важно для понимания процессаформирования атмосферы Венеры. Ведь большинство изотопов являются реликтовыми,т. е. их содержание не изменялось со времени формирования атмосферы. Крометого, был выполнен комплекс измерений содержания серосодержащих и других малыхкомпонентов атмосферы. Эти измерения подтвердили, что сера является основнымэлементом, определяющим состав венерианских облаков.

Главнойцелью космического эксперимента на искусственных спутниках Венеры автоматическихмежпланетных станциях «Венера-15» и «Вепера-16» (1983 год)являлось радиолокационное картографирование поверхности северного полушария спомощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые получены радиолокационныеизображения северной приполярной области Венеры. На изображениях различаютсякратеры, гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты и детали рельефаразмером 1-2 км. На спутниках были также установлены приборы для зондированияповерхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне и инфракрасныйФурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССР для исследования химического состава,строения, теплового режима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км.

Вдекабре 1984г. с интервалом в 6 суток в Советском Союзе были запущены идентичныеАМС «Вега-1» и «Вега-2». Каждая из этих станций состояла изпролетного и спускаемого аппаратов. Целью запуска явилось исследование Венеры спомощью спускаемых аппаратов и изучение кометы Галлея пролетными аппаратами срасстояния около 10000км. Спускаемый аппарат состоял из аэростатного зонда ипосадочного аппарата. За двое суток до входа в атмосферу Венеры от пролетногоаппарата отделился спускаемый аппарат, который при входе в атмосферу планеты разделилсяна аэростатный зонд и посадочный аппарат. 11 и 15 июля 1985 года впервые в атмосфереВенеры наполнились гелием оболочки аэростатов диаметром 3,4 м (200 лет назад, в1783 году, подобный эксперимент был выполнен на Земле братьями Жозефом и ЖаккомМонгольфье). Аэростатные зонды, рассчитанные на работу в течение двух земныхсуток, несли комплекс метеоприборов (датчик давления, два датчика температуры,анемометр для измерения вертикального компонента скорости ветра), нефелометрдля измерения плотности аэрозоля и индикатор наличия световых вспышек. Посигналам, передаваемым аэростатами на пролетные аппараты и далее на Землю, спомощью 17 наземных радиотелескопов, расположенных на территории СССР, Европы.Северной и Южной Америки, Австралии, Африки, определялись координаты и скоростьдвижения аэростатов. На каждом посадочном аппарате имелся комплекс из девяти приборовдля исследования характеристик атмосферы и поверхности Венеры. Осуществлениепрограммы АМС «Вега 1, 2» позволило впервые выполнить уникальныйэксперимент по прямому измерению скорости ветра в верхней части облачного венерианскогопокрова.

 Программа «Магеллан»

Хотянаши знания об атмосфере Венеры и крупномасштабных характеристиках ее поверхности,полученные в результате исследовании с помощью АМС, очень обширны, мы знаемочень мало о горах и долинах, кратерах и потоках лавы — о деталях геологии Венеры.Мы хотели бы знать, как форма венерианской поверхности менялась подвоздействием вулканической и тектонической деятельности недр планеты, подвлиянием водной и ветровой эрозии. Активны ли до сих пор все эти процессы? Впоисках ответов на эти важнейшие вопросы американскими учеными запланированапрограмма «Магеллан». Эта программа впервые для США будет использоватьспутниковые измерения характеристик планеты Венера. Космический корабль с аппаратуройактивной локации «Магеллан», позволяющей получать изображения планетыи ее под поверхностного слоя, будет запущен с земного космического корабляШаттл Антлантис. Через год и три месяца он выйдет на орбиту вокруг Венеры.

В течение следующих 243 дней (периодобращения Венеры) будут проводиться радиометрические, альтиметрическиеизмерения и картографическая съемка Венеры с помощью радара при каждом облетеэтой планеты за 3,5 часа. От 70 до 90% венерианской поверхности будет охваченорадарным картированием с высоким разрешением (от 250 до 600 м), т. е. с разрешением,которое почти в 10 раз лучше, чем все предыдущие карты Венеры. Тот факт, что«Магеллан» будет посылать данные на Землю в течение каждого облетапланеты, позволит ученым на Земле точно измерить легкие изменения в орбитальномдвижении АМС, вызванные изменениями венерианского гравитационного поля. Данныеэтих измерений внесут существенный вклад в наши знания о природе внутреннейструктуры тела Венеры.

Космическиеисследования Сатурна

В1979 – 1981 г. г. космические аппараты «Пионер – 11», «Вояджер –1» и «Вояджер – 2» прошли близ Сатурна. Удалось исследоватьпланету, ее кольца и спутники с расстояния 1000 раз более близких, чем принаблюдении с Земли.

СЗемли в телескоп хорошо видны три кольца: внешнее, средней яркости кольцо А;среднее, наиболее яркое кольцо В и внутреннее, неяркое полупрозрачное кольцо С,которое иногда называется креповым. Кольца чуть белее желтоватого дискаСатурна. Расположены они в плоскости экватора планеты и очень тонки: при общейширине в радиальном направлении примерно 60 тыс. км. они имеют толщину менее 3км. Спектроскопически было установлено, что кольца вращаются не так, кактвердое тело, — с расстоянием от Сатурна скорость убывает. Более того, каждаяточка колец имеет такую скорость, какую имел бы на этом расстоянии спутник,свободно движущийся вокруг Сатурна по круговой орбите. Отсюда ясно: кольца Сатурнапо существу представляют собой колоссальное скопление мелких твердых частиц, самостоятельнообращающихся вокруг планеты. Размеры частиц столь малы, что их не видно нетолько в земные телескопы, но и с борта космических аппаратов.

Характернаяособенность строения колец — темные кольцевые промежутки (деления), где веществаочень мало. Самое широкое из них (3500 км) отделяет кольцо В от кольца А и называется«делением Кассини» в честь астронома, впервые увидевшего его в 1675году. При исключительно хороших атмосферных условиях таких делений с Земливидно свыше десяти. Природа их, по-видимому, резонансная. Так, деление Кассини- это область орбит, в которой период обращения каждой частицы вокруг Сатурнаровно вдвое меньше, чем у крупного ближайшего спутника Сатурна — Мимаса. Из-затакого совпадения Мимас своим притяжением как бы раскачивает частицы,движущиеся внутри деления, и, в конце концов, выбрасывает их оттуда.

Бортовые камеры«Вояджеров» показали, что с близкого расстояния кольца Сатурна похожина граммофонную пластинку: они как бы расслоены на тысячи отдельных узких колечекс темными прогалинами между ними. Прогалин так много, что объяснить ихрезонансами с периодами обращения спутников Сатурна уже невозможно.

Помимоколец А, В и С «Вояджеры» обнаружили еще четыре: D, E,F и G.Все они очень разрежены и потому неярки. Кольца Dи Е с трудом видны с Земли при особо благоприятных условиях; кольца F и G обнаружены впервые.

Порядокобозначения колец объясняется историческими причинами, поэтому он не совпадаетс алфавитным. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получимряд: D, C,B, A,F, G,E.

«Вояджерам»удалось получить снимки облачного покрова Сатурна, на которых запечатленакартина атмосферной циркуляции. Обнаружен, в частности, аналог Большого КрасногоПятна Юпитера, хотя и меньших размеров. «Вояджер – 1» приблизившись кСатурну, обнаружил радиоизлучение. Кроме того, было открыто окутывающие кольцагазообразная атмосфера из нейтрального атомарного водорода.«Вояджерами» наблюдалась линиями Лайсан-альфа в ультрафиолетовойчасти спектра.

Исследуякольца, «Вояджеры» обнаружили неожиданным эффект многочисленные кратковременныевсплески радиоизлучения, поступающего от колец. Это не что иное, как сигналы отэлектростатических разрядов — своего рода молнии. Источник электризации частиц,по-видимому, столкновения между ними.

Практическоеиспользование космосаГолоса из космоса

Втелевизионных (ТВ) программах уже не упоминается о том, что передача ведетсячерез спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализациикосмоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквальноопутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскорепосле второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала «Мир радио»(Wireless World) за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционнойстанции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей. Заслуга Кларказаключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительноЗемли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка. При движениипо круговой орбите высотой 35880 км  один виток совершается за 24 часа, т.е. запериод суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будетпостоянно находиться над определенной  точкой поверхности Земли.

Первыйспутник связи «Телстар-1» был запущен все же на низкую околоземную орбиту с параметрами950*5630 км, это случилось 10 июля 1962г. Почти через год последовал запускспутника «Телстар-2». В первой телепередаче был показан американский флаг вНовой Англии на фоне станции в Андовере. Это изображение было передано в Великобританию,Францию и на американскую станцию в шт. Нью-Джерси через 15 часов после запускаспутника. Двумя неделями позже миллионы европейцев и американцев наблюдали запереговорами людей, находящихся на противоположных берегах Атлантическогоокеана. Они не только разговаривали, но и видели друг друга, общаясь через спутник.Историки могут считать этот день датой рождения космического ТВ. Крупнейшая вмире государственная система спутниковой связи создана в России. Ее начало былоположено в апреле 1965г. запуском спутников серии «Молния», выводимых на сильновытянутые эллиптические орбиты с апогеем над Северным полушарием. Каждая сериявключает четыре пары спутников, обращающихся на орбите на угловом расстояниидруг от друга 90 гр. На базе спутников «Молния» построена первая системадальней космической связи «Орбита». В декабре 1975г. семейство спутников связипополнилось спутником «Радуга», функционирующем на геостационарной орбите.Затем появился спутник «Экран» с более мощным передатчиком и более простыминаземными станциями. После первых разработок спутников наступил новый период вразвитии техники спутниковой связи, когда спутники стали выводить нагеостационарную орбиту, по которой они движутся синхронно с вращением Земли.Это позволило установить круглосуточную связь между наземными станциями,используя спутники нового поколения: американские «Синком», «Эрли берд» и«Интелсат» российские — «Радуга» и «Горизонт». Большое будущее связывают сразмещением на геостационарной орбите антенных комплексов.

Помимосистем фиксированной связи в настоящее время получают развитие системы подвижнойспутниковой связи. Ведется разработка подобной системы «Марафон» набазе КА «Аркос» на геостационарном и КА «Маяк» навысокоэллиптической орбите типа «Молния».Первым шагом в направленииобеспечения персональной связи является начало эксплуатации экспериментальныхнизкоорбитальных спутников типа «Горец» В ближайшее время космическиеаппараты СССВ постепенно будут заменятся на спутники нового поколения.Присоздании перспективных КА связи («Экспресс-Д», «Галс-Р16»,«Ямал-2000», «Аркос» и др.) предполагается использоватьпередовые технологии, которые позволяют повысить пропускную способность иэнергетику бортовых ретрансляционных комплексов, довести срок активного существованияКА на орбите до 10-12 лет.

Космическая метеорология

Послезапусков советских и американских спутников встал вопрос о практическом использованииразработанной техники. Возможности аппаратуры и самих спутников привлекливнимание метеорологов с точки зрения получения обычной регулярной информации опостоянно меняющейся погоде в мировом масштабе.

Перваяпопытка в этом направлении была предпринята американцами, создавшими семействометеорологических спутников «Тирос». Девять таких спутников были выведены наорбиту в период 1960-1965гг. На каждом спутнике были установлены двемалогабаритные ТВ-камеры и приблизительно на половине спутников сканирующийинфракрасный радиометр для получения изображения облачного покрова Земли. ВРоссии метеорологическим космическим аппаратом стал спутник «Метеор». Два илитри спутника этой серии находятся на орбите одновременно и собирают информациюо состоянии атмосферы, тепловом излучении Земли и т.д. Полезный груз спутникасостоит из оптико-механического ТВ оборудования работающего в видимой областиспектра. Кроме того, имеется сканирующая инфракрасная аппаратура для полученияданных о содержании влаги в атмосфере и вертикальном профиле температур.Предупреждения о внезапных изменениях погоды по объединенным данным сметеорологических радиолокационных станций и спутников передаются по радио изМосквы, Санкт-Петербурга и других центров, а специальная служба сообщает этуинформацию на суда и самолеты. За последние 20 лет существенно возросликоличество, качество и надежность обзора с помощью спутников.

Начинаяс 1966 г. Землю регулярно фотографируют, по крайней мере, один раз в сутки. Фотоснимкииспользуют в повседневной работе, а также помещают в архивы. Метеорологическаяинформация, получаемая со спутников, неуклонно приобретает все более важноезначение. В настоящее время она широко используется метеорологами и специалистамипо окружающей среде всего мира в повседневной практике, и считаются почтиобязательной для проведения анализов и краткосрочных прогнозов.Метеорологическая информация со всех света поступает в Национальную службу контроляокружающей среды с помощью спутников, расположенную в Вашингтоне,перерабатывается в материалы широкой номенклатуры и распределяется по всемусвету. Спутниковая информация оказалась особенно полезной в двух сферахисследования. Во-первых, существуют обширные районы Земли, из которыхметеорологическая информация, обычными средствами, недоступна. Это территорииокеанов северного и южного полушарий, пустынь и полярных областей. Спутниковаяинформация заполняет эти пробелы, выявляя крупномасштабные особенности изобразований облаков. К таким особенностям относятся штормовые системы, фронты,наиболее значительные междуволновые впадины и гребни, струйные течения, густойтуман, слоистые облака, ледовая обстановка, снежный покров и отчастинаправление, и скорость наиболее сильных ветров. Во-вторых, спутниковаяинформация успешно используется для слежения за ураганами, тайфунами и тропическимиштормами. Спутниковая информация включает данные о наличии и расположенииатмосферных фронтов, бурь и общего облачного покрова. В итоге в настоящее времяспутник стал практически признанным инструментом метеорологов в большинствестран мира. Карты погоды, которые вечером появляются на наших телевизионныхэкранах, со всей очевидностью свидетельствуют о ценности наблюдения со спутниковв обеспечении метеорологических систем.

Изучение Земли из космоса

Человеквпервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственныхугодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет посленаступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощьюметеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертанияземного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображениядавали весьма слабое представление о деятельности человека и, тем не менее, этобыло первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства,позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из много спектральныхизображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками,предназначенными для максимального использования этих возможностей былиаппараты типа «Лэндсат». Например спутник  «Лэндсат-D», четвертый из серии,осуществлял наблюдение Земли с  высоты более 640 км с помощьюусовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителямполучать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной изпервых областей применения изображений земной поверхности, была картография. Вдоспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира былисоставлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Лэндсат»,позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССРизображения, полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверкижелезнодорожной трассы БАМ. В середине 70-х годов НАСА, министерство сельскогохозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковойсистемы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы.Спутниковые наблюдения, оказавшиеся наредкость точными  в дальнейшем были распространенына другие сельскохозяйственные  культуры. Приблизительно в то же время в СССРнаблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий«Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют». Использование информациисо спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевоголеса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессомвырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуроврайона вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаряизображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесныхпожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей СевернойАмерики, а также районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюденияпрактически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды.Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы итайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья.Раннее оповещение  населения часто имеет решающее значение для спасения жизнейдесятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеетогромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняюткурс и размеры. Например, Эль-Нино, теплое течение в южном направлении уберегов Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до12гр. ю. ш. Когда это происходит планктон и рыба гибнут огромных количествах,нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и  России.Большие концентрации одноклеточных морских организмов  повышают смертностьрыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутниковпомогает выявить «капризы» таких течений и дать полезную информацию тем, кто вней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономиятоплива в сочетании с «дополнительным уловом» за счет использования информациисо спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в2,44 млн. долл. Использование спутников для  целей обзора облегчило задачупрокладывания курса морских судов.

Приэксплуатации российского атомного ледокола «Сибирь» была использована информацияс четырех типов спутников для составления наиболее безопасных и экономичныхпутей в северных морях. Получаемая с навигационного спутника «Космос-1000»информация использовалась в вычислительной машине корабля для определенияточного местоположения. Со спутников «Метеор» поступали изображения облачногопокрова и прогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучшийкурс. С помощью спутника «Молния» поддерживалась связь с корабля с базой. Такжес помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезныеископаемые.

Координатно-временное обеспечение

Впоследнее время в мире наблюдается рост спроса на навигационную аппаратуру Поданным промышленности США ежегодное увеличение объема производства приемников информацииот космических навигационных систем (КНС) составляет 100%.Такой ростпотребителей навигационных данных стал возможным благодаря созданию глобальныхкосмический навигационных систем типа «Навстар» (США) и«Глонасс»(Россия"), обеспечивающих оперативную привязкуобъектов с высокой точностью, а также за счет микроминиатюризации навигационнойаппаратуры потребителей до уровня, позволяющего носить такую аппаратуручеловека.

Отечественнаякосмическая навигационная система «Глонасс», введенная в эксплуатациюв 1993 г., создает непрерывное глобальное поле навигационной информации наземле, в воздухе и в околоземном космическом пространстве, что обуславливаетиспользование этой информации широким кругом потребителей.Потенциальнымипотребителями космических навигационных систем в России является целый рядотраслей народного хозяйства, в которых использование КНС может датьзначительный экономический эффект. Это, прежде всего, транспортные отрасли(все виды авиации, морской и речной флот, автомобильный и железнодорожныйтранспорт и др.) Широкое применение навигационная информация находит в геодезиии картографии, при проведении геологических работ, в сельском и лесномхозяйстве.

Созданиеи развертывание в России космической навигационной системы «Глонасс»является мощным прорывом в области методов и средств навигации, позволяющимрезко повышать качественные показатели навигационно-временного обеспечения–точность (местоположение 50-100 м, скорость 15 см/с), оперативность (первоеопределение в течение не более 0,5-4 мин), глобальность и ряд других параметров, включая привязку шкалу времени потребителей к государственной шкале единоговремени с погрешностью, не более 1 мкс.

Вдальнейшем КНС «Глонасс» будет совершенствоваться в направлении достиженияметровых и более высоких точностей( повышение точности местоопределения в 5-10раз к 2000-2003 гг.), что откроет возможности для решения новых социально-экономическихзадач.

Дистанционное зондирование Земли

Спомощью метода дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) может решаться широкийкруг социально-экономических и научных задач мониторинга природной среды винтересах гидрометеорологии, природопользования, экологии, контроля чрезвычайныхситуаций, гелиогеофизики, наук о Земле. В нашей стране для этого используютсяКА. гидрометеорологического (типа «Метеор» и «Электро»), оперативного(типа «Ресурс –01» и «Океан-01») и фотографического (типа«Ресурс-Ф») наблюдения. Основными задачами мониторинга природнойсреды являются:

ü Контрольпогодообразующих и климатообразующих факторов с целью достоверногопрогнозирования погоды и изменение климата, в том числе и в околоземномкосмическом пространстве;

ü Контроль засостоянием источников загрязнения атмосферы, воды и почвы с целью обеспеченияприродоохранных органов федерального и регионального уровней информацией дляпринятия управленческих решений;

ü Оперативныйконтроль чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера с цельюэффективного планирования и своевременного проведения мероприятий по ликвидациии их последствий;

ü Информационноеобеспечение проведение земельной реформы, рационального землепользования ихозяйственной деятельности;

ü Созданиединамической модели Земли как системы с целью прогнозирования нарушенийэкологического баланса и разработки мероприятий по сохранению среды обитания человека;

 На основе использования данных ДЗЗдостигается ощутимая повышение эффективности производственной деятельности вразличных областях народного хозяйства. Важнейшее значение имеют также многолетниеряды космических данных ДЗЗ для проведения климатологических исследований,изучения Земли как целостной экологической системы, обеспечения различныхизысканий и работ в интересах океанографии, океанологии, гляциологии и другихобластей науки.

Программа пилотируемых полетов

В настоящее время около 20 стран миралибо имеют собственную программу пилотируемых полетов, либо стремятся принятьучастие в ее осуществлении в ближайшее время. Неоспоримым лидером в этомнаправлении космической деятельности является Россия. Именно в данной областиРоссия имеет огромный научно-технический потенциал, которым не располагает ниодна страна мира.

Развитие пилотируемых полетов у нас встране проходило поэтапно с учетом достигнутых научно-технических результатов ипоявление новых научных, хозяйственных и технических задач. От первыхпилотируемых кораблей и орбитальных станций к многоцелевым космическимпилотируемым орбитальным комплексом — таков путь, пройденный нашей пилотируемойкосмонавтикой.

(1986) В настоящее время на орбитеэксплуатируется всемирно известный научно-исследовательский орбитальныйпилотируемый комплекс. При разработке орбитальной станции (ОС) «Мир»был использован предшествующий 15-летней опыт создания и эксплуатации станцийтипа «Салют», что позволило создать уникальный исследовательскийорбитальный комплекс, не имеющей аналогов в мировой практике.

Особенностями станции «Мир»,выгодно отличающими ее от орбитальных станций типа «Салют», являютсятакие проектно-технические решения, как модульность построения, исследованияновой элементной базы, применение повышенного уровня резервирования,малорасходной системы ориентации и стабилизации на силовых гироскопах ифункционального дублирования при выполнении наиболее ответственных режимовработы.

Значительный объем наземной отработкибазового блока и орбитальных модулей также способствовал процессу успешнойэксплуатации станции «Мир» в течение 11 лет, что более чем в 3.5 разапревысило проектную продолжительность ее полета.

По мере эксплуатации в состав станциибыли последовательно введены астрофизический модуль «Квант»(12.04.87), модуль до оснащения «Квант-2» (08.12.89),стыковочно-технологический модуль «Кристалл» (11.06.90), чтосущественно расширило возможности комплекса по выполнению запланированнойпрограммы исследований и использованию малорасходных режимов управленияполетом. В период с 1992 по 1996 г. г. сборка (ОС) «Мир» былазавершена с введением в ее состав исследовательских модулей «Спектр»(03.06.95) и «Природа» (27.04.96), что еще больше расширило спектрпроводимых на борту орбитального комплекса целевых исследований, в том числе сиспользованием аппаратуры и оборудования иностранный разработки. Общая массакомплексов на орбите составило около 120 тонн. Из 11 лет полета на орбитальнойстанции «Мир» в общей сложности всего лишь 13.5 месяцев не былоэкипажей, а с 8 сентября 1989 г. она постоянно является обитаемой.

Основныенаправления научных исследований на ДОС «Мир»: астрофизика, геофизика,космическая технология, медицина, биология, биотехнология.

Самымизначительными астрофизическими достижениями стали наблюдения с телескопамиорбитальной обсерватории «Рентген», установленной на модуле «Квант», создан­нойсовместно специалистами СССР, Великобритании, Нидерландов, ФРГ и ЕКА. Полученогромный объем информации о рентгеновских источниках в различных районахВселенной. Регулярно с помощью телескопов «Глазар» и «Глазар-2» проводилисьобзоры небесной сферы для создания звездного атласа в ультрафиоле­товомдиапазоне. Очень повезло ас­трономам, что вспышка сверхновой в БольшомМагеллановом Облаке про­изошла в тот момент, когда на орбите уже находиласьстанция «Мир». Это позволило наблюдать развитие сверхновой в диапазонахэлектромагнитных волн, недоступных для наземных приборов.

Спомощью различных спектрометров в течение многих лет ведутся ре­гулярныегеофизические исследо­вания. Проводятся измерения потоков заряженных частицвысоких энергии и их взаимодействие с магнитным полем Земли, изучается их вкладв радиационные пояса. По результатам наблюдений получена новая информация оверхних слоях атмосферы, полярных сияниях, потоках микрометеорных частиц вдольорбиты ДОС. Материалы с результатами геофизических исследований либо привозилиськосмонавтами при возвращении, либо доставлялись с помощью специальных СГК.Постоянно ведутся съемки различных районов планеты (в том числе зарубежныхтерриторий на коммерческой основе) с целью исследования природных ре­сурсов Землии окружающей среды.

Экспериментыпо космической технологии проводились на электронагревательных установкахотечественного и зарубежного производства. Цель этих работ — изучение процессовструктурообразования металлических сплавов в условиях невесомо­сти и получениекристаллов полупроводниковых материалов улучшенного качества. Изучалось влияниефакто­ров открытого космического пространства на различные материалы и элементыэлектрорадиосистем.

Постояннопроводятся эксперименты, направленные на дальнейшее совершенствованиекосмической техники, проверку конструкторско-технологических решений ииспытания, новых образцов, включая монтажно-сборочные работы. Сюда же относятсяисследования динамических характеристик ДОС «Мир» в различной конфигурации.Важным техническим экспериментом стало испытание индивидуального средствапередвижения космонавта в открытом космосе. Испытательные полеты на «космическомкресле» успешно провели А.А. Серебров и А.С. Викторенко в феврале 1990 г.Сейчас оно выведено в открытый космос и прикреплено к внешней поверхностимодуля «Кристалл».

Былпроведен оригинальный эксперимент (на грузовом корабле «Прогресс М-15») по развертываниюв космосе крупногабаритного бескаркасного пленочного отражателя. Такиеотражатели могут использоваться в качестве солнечного паруса для созданиятягового усилия или для освещения районов земной поверхности отраженным солнечнымсветом.

Выполненымногочисленные биологические исследования жизненного цикла и изменений вразвитии высших растений и животных в условиях космического полета. Проводилисьэксперименты по электрофоретическому разделению и очистке биологически активныхвеществ и лекарственных препаратов. Получены и доставлены на Землю опытныепартии монокристаллов белковых соединений для последующего использова­ния вфармакологии.

Настанции постоянно ведутся медицинские эксперименты, наблюдения и исследованияпо дальнейшей оценке влияния невесомости и других факторов космического полетана организм человека. Апробирована и доведена до практического использованиясозданная в нашей стране система профилактических предполетных, полетных иреадаптационных мероприятий, включающая режимы работы, отдыха и питания,программы проведения наземных и орбитальных тренировок.

МЕЖДУНАРОДНАЯКОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Международнаякосмическая станция (МКС) — крупнейший научно-технический проект современности.В нем участвуют США, Россия, Европейское космическое агентство (членамикоторого являются 14 стран), Япония и Канада.

ХотяРоссия подключилась к этому проекту позже других участников, но ее роль сразуже стала одной из ведущих. Ведь только российская космонавтика обладает опытомболее чем 30-летней эксплуатации орбитальных станций. Только в Россиипрактически решена проблема длительных пилотируемых полетов, в том числе и еемедико-биологические аспекты, что позволяет космонавтам без ущерба для здоровьяпереносить многомесячное воздействие невесомости. И к тому же только Россияимеет в своем распоряжении действующую постоянно обитаемую орбитальную станцию«Мир», на которой можно в реальных условиях осуществлять практическуюподготовку космонавтов к будущей работе на МКС.

Основныенаправления использования МКС на качественно новом уровне продолжат работы,проводимые на станции «Мир», и включат в себя фундаментальныемедико-биологические исследования, производство высокотехнологичных материалови биопрепаратов, изучение поведения организма человека в условиях длительногокосмического полета, фундаментальные исследования микрогравитации, астрофизическиеисследования, изучение атмосферы и.поверхности Земли в интересахфундаментальных наук и прикладных целей, строительство в космосе крупныхсооружений для различных исследований и межпланетных перелетов .

Послезавершения полной сборки масса МКС превысит 400 тонн, а объем ее герметичныхотсеков составит более 1100 м3. Длительность эксплуатации МКСпредполагается не менее десяти лет. При этом на станции будет постоянно находитьсяэкипаж в количестве семи человек (из них три места выделено для России).

Наэтапе создания экипаж МКС будет состоять из трех человек, В ноябре 1997 годаРКА и ПАСА определили первые четыре экипажа для многомесячных экспедиций наМКС.

В экипаж первой экспедиции вошли:капитан 1-го ранга ВМС США Уильям Шепперд (командир МКС икосмонавт-исследователь корабля «Союз»), полковник ВВС России ЮрийГидзенко (командир корабля «Союз» и пилот МКС) и Сергей Крикалев(бортинженер корабля «Союз» и МКС).

Первый; экипаж отправится на МКС нароссийском корабле «Союз», а его смена (второй экипаж) прибудет туда;на американском корабле: «Спейс — Шаттл».

В составе экипажа второй экспедициироссийский космонавт Юрий Усачев (командир), полковник сухопутных войск США ДжеймсВосс и подполковник ВВС США Сьюзан Хелмс.

Экипаж третьей экспедиции, как ипервой, прибудет на МКС на корабле «Союз». В составе этого экипажакапитан первого ранга ВМС США Кеннет Бауэрсокс, полковник ВВС России ВладимирДежуров и еще один российский космонавт Михаил Тюрин (единственный из всехчленов экипажей, еще не летавший в космас).

В экипаже четвертой экспедицииполковник ВВС России Юрий Онофриенко, подполковник ВМС США Карл Уолз и капитанпервого ранга ВМС США Дэниел Берш. Этот экипаж, как и второй, будет доставленна МКС на корабле «Спейс – Шаттл», а возратится на Землю на корабле«Союз».

Таким образом, колличество российскихкосмонавтов и американских астронавтов в экипажах первых четырех основныхэкспедиций поделено поравну. При подготовке к палетам дублером первого экипажаявляется третий экипаж, а дублером второго – четвертый.

Совместные полеты как первый этап созданиямеждународной станции.

17 июня 1992 года между Россией и СШАбыло заключено соглашение о сотрудничестве в исследовании космическогопространства в мирных целях. В соответствии с этим соглашением РКА и НАСАразработали совместную программу «Мир – Шаттл», состоящую из трехвзаимосвязанных  проектов: полетов российских космонавтов на американскомкорабле «Спейс – Шаттл», полета американских астронавтов нароссийской космической станции «Мир» и совместного полета,включающего сближения и стыковку корабля «Спейс – Шаттл» со станцией«Мир». Исполнительное соглашение между РКА и НАСА о сотрудничестве вобласти пилотируемых полетов было подписанно 5 октября 1992 года.

Рассмотрение дальнейших направленийвозможного сотрудничества привело к перспективам объединения национальныхпрограмм по созданию н6овых орбитальных станций («Мир – 2» в России и«Фридом» в США). В соответствии с решениями российско-американскойкомиссии по энергетике и космосу от 2 сентября 1993 года специалисты обеихстран подготовили детальный план работ по Международной космической станции(МКС), определив ее общую конфигурацию, объемы и формы работ. Этот план былподписан: 1 ноября 1993 года в Москве руководителями РКА и НАСА.

План,по существу, является долгосрочной совместной российско-американской программойпилотируемых космических полетов и состоит из трех этапов (трех фаз). Первыйэтап предусматривал совместные полеты российских космонавтов и американскихастронавтов на кораблях «Спейс — Шаттл» и станции «Мир».Второй этап — это начало создания принципиально новой космической станции наоснове российского и американского оборудования. В ходе третьего этапастроительство МКС должно быть полностью завершено.

Ранееразработанная программа «Мир — Шаттл» стала составной частью первогоэтапа (фаза 1А). В соответствии с этой программой выполнены два полета российскихкосмонавтов на американском корабле «Дискавери» (во втором полете осуществлялосьсближение со станцией «Мир» до 11 метров),.длительный полет американскогоастронавта на российской станции «Мир» в составе экипажа основнойэкспедиции, стыковка американского корабля «Атлантис» со станцией«Мир» и смена экипажа основной экспедиции на российской орбитальнойстанции.

Продолжением программы «Мир — Шаттл» стала программа «Мир — НАСА» (фаза 1 Б ). Ее основнымизадачами были:

·    проведение научныхисследований и экспериментов, испытание нового оборудования и технологий, отра­боткаэлементов перспективных систем для МКС;

·    отработкавзаимодействия российских и американских средств и служб управления, а такжевзаимодействия международных экипажей.

Поэтой программе совершено шесть полетов корабля «Атлантис» и по одномуполету кораблей «Индевор» и «Дискавери » к станции«Мир». В первом из них на станцию был доставлен созданный в Россиистыковочный отсек, обеспечивающий стыковку американских кораблей с российскойстанцией без изменения ее конфигурации. С 24 марта 1996 года по 8 июня 1998года на станции «Мир», сменяя друг друга, постоянно находилисьамериканские, астронавты. Их доставка на станцию и возвращение на Землюобеспечивались кораблями «Спейс — Шаттл».

Всегов ходе фазы 1 (по программам «Мир — Шаттл» и «Мир — НАСА»)на американских кораблях совершили полеты 9 российских космонавтов: СергейКрикалев, Владимир Титов (дважды), Анатолий Соловьев, Николай Бударин; ВладимирДежуров, Геннадий Стрекалов, Елена Кондакова, Салижан Шарипов и Валерий Рюмин.На станции «Мир» побывало 44 американские астронавта, в том числетрижды — Чарлз Прекорт, дважды — Терренс Уилкатт и Уэнди Лоренс. Длительные(многомесячные) полеты в составе экипажей основных экспедиций совершили 7американских астронавтов: Норман Тагард, Шеннон Люсид, Джон Блаха, ДжерриЛиненджер, Майкл Фоэл, Дэвид Вулф и Эндрю Томас. Их суммарное время пребыванияна российской станции (от стыковки до расстыковки) — 942 суток 06 часов 15минут.

Таким образом,станция «Мир» стала основным испытательным полигоном для проверки техническихрешений и технологий при создании элементов МКС, отработки организации и взаимодействиясредств и служб управления разных стран, апробирования методикмедико-биологического обеспечения длительных полетов международных экипажей.

Функционально–грузовой блок «Заря»

Функционально-грузовойблок (ФГБ) «Заря» является первым элементом Международной космическойстанции. Он разработан и изготовлен ГКНПЦ имени М. В. Хруничева (г. Москва, Россия)в соответствии с контрактом, заключенным с генеральным субподрядчиком попроекту МКС – компании «Боинг» (г. Хьюстон, штат Техас, США) с этогомодуля начинается сборка МКС на около земной орбите. На начальной стадии сборкиФГБ обеспечивает управление полетом связки модулей, электропитания, связь,прием, хранение и перекачку топлива.

Основныетехнические характеристики

Масса на орбите 20040кг.

Длина по корпусу12990 мм.

Максимальный диаметр4100 мм.

Объем герметичныхотсеков 71, 5 м3.

Размах солнечныхбатарей 24400 мм.

Площадьфотоэлектрических элементов 28 м2.

Гарантированныесреднесуточная мощность электроснабжения напряжением 28 В3 кВт.

Мощностьэлектроснабжения американского сегментадо 2 кВт.

Масса заправляемоготоплива 3800 кг.

Ракета-носитель«Протон»:

Параметры орбитывыведения:

Высота в перегеи180км;

Высота в апогеи 340км;

Период обращения 89,6мин;

Наклонение 51,6 град;

Высота орбиты сборки385км;

Высота рабочей орбиты350-500 км;

Длительностьфункционирования 15 лет.

Компоновка

КомпоновкаФГБ включает в себя приборно-грузовой отсек (ПГО) и герметичный адаптер (ГА),предназначенный для размещения бортовых систем, обеспечивающих механическую стыковкус другими модулями МКС и прибывающими на МКС кораблями. ГА отделен от ПГО герметичнойсферической переборкой, в которой имеется люк диаметром 800 мм. На внешней поверхностиГА имеется специальный узел для механического захвата ФГБ манипулятором корабля«Шаттл». Герметичный объем ПГО составляет 64,5 м3., ГА — 7.0 м3… Внутреннее пространство ПГО и ГА разделено на две зоны:приборную и жилую. В приборной зоне размещены блоки бортовых систем. Жилая зонапредназначена для работы экипажа. В ней находятся элементы систем контроля иуправления бортовым комплексом, а также аварийного оповещения и предупрежденияПриборная зона отделена от жилой зоны панелями интерьера. ПГО функциональноразделен на три отсека: ПГО-2 — это коническая секция ФГБ, ПГО-3 — примыкающаяк ГА цилиндрическая секция, ПГО- 1 — цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-3.

Стыковочные агрегаты

ФГБ оснащен тремястыковочными агрегатами. Активный гибридный стыковочный агрегат установлен напереднем торцевом шпангоуте ПГО и используется для стыковки со служебныммодулем. На заднем торцевом шпангоуте ГА имеется пассивный андрогинный периферийныйагрегат стыковки (АПАС), предназначенный для стыковки с герметичным американскимадаптером РМА — 1, через который ФГБ будет соединен с модулем Node — 1«Единство» (Unity).

НаГА находится также пассивный стыковочный агрегат типа «конус». Он установленперпендикулярно продольной оси ФГБ и предназначен для стыковки с пилотируемымии грузовыми кораблями и со стыковочно-складским модулем MCC-1/DSM-1.

Система энергоснабжения

Системаэнергоснабжения (СЭС) ФГБ предназначена для обеспечения 'электропитанием постоянноготока всех потребителей данного модуля и модулей американскою сегмента на начальномэтапе сборки МКС, а на более поздних этапах — для приема части электрическойэнергии от американского сегмента и служебного модуля и передачи ее нароссийский сегмент.

Первичнымисточником энергии на ФГБ являются солнечные батареи (СБ). В состав СБ входятдве панели. Площадь фотоэлектрических преобразователей на каждой из нихсоставляет 28 кв.м (7 м в длину и 4 м в ширину). Фотоэлектрические ячейкизащищены с обеих сторон прозрачным покрытием из стекла и лицевой поверхностьюобращены в одну сторону. 90% солнечной энергии улавливается поверхностьюбатарей, обра­щенной к Солнцу, и 10% энергии улавливается обратной стороной,что дает возможность использовать сол­нечный свет, отраженный от Земли.

Механизмраскрытия СБ позволяет производить их складывание и повторное раскрытие. Вслучае отказа электропривода панели СБ могут быть раскрыты или сложены вручнуюэкипажем во время выхода в открытый космос.

Системы служебного борта истанционного борта

Функциональнобортовые системы ФГБ разделяются на системы служебного борта и системыстанционного борта.

Системы служебного борта обеспечиваютработу ФГБ во время выведения его на орбиту, автономного полета и частично,когда он находится в связке с другими модулями МКС. В состав систем служебногоборта входят:

•система управления (СУ);

•двигательная установка (ДУ);

•система подачи: и перекачки топлива(СпиПТ);

•система управления бортовымкомплексом (СУБК);

•система внутреннего освещения (СВО);

•командно-измерительная система (КИС)«Компарус »;

•радиотелеметрическая система БР-9ЦУ- 8;

•радиотелеметрическая система«Сириус-4»;

•система электроснабжения (СЭС);

•система ориентации солнечных батарей(СОСБ);

•система обеспечения теплового режима(СОТР);

•система пожарообнаружения ипожаротушения (СПоПТ);

Системы станционного бортапредназначены для обеспечения работы ФГБ в составе МКС. В состав станци­онногоборта входят:

•система стыковки (СС);

•система интеграции и сопряжения(СИС);

•система обеспечения газового состава(СОГС);

•система телевидения (СТ);

•система телефонной связи (СТС),

•аппаратура сбора сообщений (АСС);

•бортовая вычислительная система(ВВС);

•оборудование телеоператорного режимауправления (ТОРУ) сближением и причаливанием;

•пассивная радиотехническая системасближения и стыковки «Курс-П».

Схема полета

ФГБ«Заря» выводится на эллиптическую орбиту ракетой носителем«Протон». Минимальная высота этой орбиты составляет около 180 км,максимальная  около 340 км. После отделения от последней ступени ракеты-носителяна ФГБ раскрываются антенны систем «Курс» и «Компарус» ипанели СБ, переводятся в рабочий режим соответствующие бортовые системы.

Управление полетом ФГБ осуществляетсяиз российского Центра управления полетами — ЦУП-М (г. Королев Московской обл.).Причем передача команд возможна как через наземные станции слежения, расположенныена территории России, так и через американский Центр управления полетом — ЦУП-Х(г. Хьюстон, штат Техас), а также через спутники-ретрансляторы.

Вовторые сутки полета ФГБ проводится тестовое включение одного из двух двигателейбольшой тяги — ДКС. После теста с помощью этого двигателя дается импульс на повышениеперигея орбиты до 250 км. На четвертые и пятые сутки включением все того же двигателяформируется круговая орбита высотой около 385 км -так называемая орбита сборки,на которой ФГБ будет ожидать прилета корабля «Спейс — Шаттл» STS-88 с модулем Node-1 «Единство» (Unity).

Полет STS-88 предстоит совершить кораблю «Индевор»(Endeavour).

Натретий день после старта «Индевор» подходит к ФГБ и захватывает егосвоим манипулятором. Для этого на герметичном адаптере (ГА) ФГБ имеется специальныйузел. После механического захвата с помощью манипулятора ФГБ состыковывается сгерметичным американским адаптером РМА- 1, который соединен с модулем Node-1. На следующий день двое, аастронавтов выходят в открытый космос для стыковки электроразъемов между ФГБ иРМА-1.

Впоследующие двое суток производится наддув РМА-1, выравнивание давления в ГА иРМА-1, контроль герметичности стыка между ГА и РМА-1, контроль параметроватмосферы в ФГБ. Затем начинается подготовка к входу экипажа«Индевора» в ФГБ. Выравнивается давление в ГА и в приборно-агрегатномотсеке (ПГО) ФГБ. Астронавты входят сначала в ГА, затем открывают люк в ПГО ипереходят туда. Предусматривается проведение телевизионной передачи из ФГБ вовремя нахождения там экипажа. В тот же день экипаж возвращается в свой корабль,герметично закрыв за собой люки.

Ещепримерно сутки продолжается полет первых модулей МКС в связке с кораблем«Индевор», Затем корабль отстыковывается и, совершив облет, возвращаетсяна Землю. МКС в составе ФГБ и Node-1 будет продолжать автономный полет.Ее следующим элементом должен стать служебный модуль, после прихода, которогона МКС уже может постоянно находиться экипаж.

Экипаж корабля «Индевор» STS-88/

Длясвоего первого полета по программе МКС НАСА выделило корабль «Индевор»(Endeavour). Этот полет получил наименование«STS-88».

В экипаж корабля «Индевор»STS-88 включены пять американских астронавтов и один российский космонавт.Командир корабля — Роберт Кабана, пилот — Фредерик Стеркоу, специалисты полета- Нэнси Керри, Джерри Росс, Джеймс Ньюман и Сергей Крикалев (Россия).

РобертКабана (Robert Cabana), полковник морской пехоты США, астронавт НАСА. Родился23 января 1949 года. За время военной службы и работы летчиком-испытателем освоил33 различных типа самолетов, налетал свыше 5000 часов. В отряде астронавтов с1985 года. Совершил три космических полета обшей продолжительностью более 353часов. Дважды был пилотом (STS-41 в 1990 году и STS-53 в 1992 году) и один раз командиром(STS-65 в 1994 году).

ФредерикСтеркоу (Frederick Sturckow), майор морской пехоты США, астронавт НАСА, Родился 11августа 1961 года, К качестве летчика-истребителя участвовал в операции«Буря в пустыне» в Ираке в 1990 году, совершил 41 боевой вылет. За времявоенной службы и работы летчиком-испытателем освоил более 40 различных типовсамолетов, налетал свыше 2500 часов. В отряде астронавтов с 1994 года.

НэнсиКерри (Nancy С urrie), майор сухопутных войск США, астронавт НАСА. Родилась29 декабря 1958 года. В отряде астронавтов с 1990 года. Совершила двакосмических полета обшей продолжительностью более 454 часов. Оба раза была специалистомполета (STS-57 в 1993 году и STS-70 в 1995 году).

Джерри Росс (Jerry Ross), полковник военно-воздушных сил США, астронавт НАСА. Родился20 января 1948 года. В отряде астронавтов с 1980 года. Совершил пятькосмических полетов общей продолжительностью более 850 часов. Выполнил 4 выходав открытый космос суммарной длительностью около 23 часов. Во всех пяти полетахучаствовал в качестве специалиста (STS-61B в 1985 году, STS-27 в 1988 году, STS-37 в 1991 году, STS-55 в 1993 году и STS-74 в 1995 году). Последний из этих полетов был к станции«Мир» (доставка стыковочною отсека).

ДжеймсНьюман (James Newman), астронавт НАСА. Родился 16 октября 1956 года. В отрядеастронавтов с 1990 года. Совершил два космических полета общей продолжительностьюболее 496 часов. Выполнил один выход в открытый космос длительностью около 7 часов.В обоих полетах участвовал в качестве специалиста (STS-51 в 1993 году и STS-69, а 1995 году).

СергейКонстантинович Крикалев, космонавт РКК «Энергия» имени С. П. Королева(Россия). Родился 27 августа 1958 года. Мастер спорта СССР по самолетномуспорту. В отряде космонавтов с 1985 года. Совершил три космических полета общейпродолжительностью 471 сутки 14 часов 18 минут. Дважды был бортинженером длительныхэкспедиций на станции «Мир» (в 1988-1989 и 1991-1992 годах), первымиз российских космонав­тов совершил полет на американском корабле «Спейсшаттл» (STS-60 в 1994 году). В настоящее времяявляет­ся заместителем руководителя полета станции «Мир» и проходитподготовку к длительному полету в качестве бортинженера первой экспедиции наМКС.

Списоклитературы:

1   Детская Энциклопедия.2 том. Издательство «Просвещение» Москва 1965 г.

2   О.Г. Газенко, И.Д.Пестров, В.И. Макалов: «Человечество и космос» Москва «Наука»  1987 г.

3   В.П. Глушко«Космонавтика». Издательство «Советская энциклопедия» 1970 г.

4   Л.А. Гильберг «Отсамолета к орбитальному комплексу» Москва «Просвещение» 1992 г.

5   С.В. Чекалкин «Космос- завтрашние заботы» Москва «Знание» 1992 г.

6   Научно- популярныйжурнал  Российской академии наук и Астрономо-геодезического общества «Земля иВселенная» серия «Космонавтика, астрономия, геофизика» май-июнь 3/96.

7   Научно- популярныйжурнал  Российской академии наук и Астрономо-геодезического общества «Земля иВселенная» серия «Космонавтика, астрономия, геофизика» май-июнь 3/97.

8   Научно- популярныйжурнал  Российской академии наук и Астрономо-геодезического общества «Земля иВселенная» серия «Космонавтика, астрономия, геофизика» март-апрель 2/97.

9   «Космическая техника»под редакцией К. Гэтланда.

Издательство «Мир». 1986 г. Москва.

10  «Вега» –Международный проект «Венера – Галлей», Центр Управления Полетом,1985 г.

11  ЭнциклопедическийСловарь Юного Астронома (сост. Н. П. Ерпылев), Москва, Педагогика, 1986 год.