Практическое использование космоса

    Изучение  Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г. , когда с помощью метеорологических спутников “Тирос” были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и, тем не менее, это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из много спектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа “Лэндсат”. Например спутник “Лэндсат-D”, четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию . Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника “Лэндсат”, позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения, полученные со станции “Салют”, оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ. В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся наредкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий “Космос”, “Метеор”, “Муссон” и орбитальных станций “Салют”. Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно “коронообразных”, характерных для западных областей Северной Америки, а также районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России. Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой “кузницы” погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например, Эль-Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. 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 смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить “капризы” таких течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с “дополнительным уловом” за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2, 44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского  атомного ледокола “Сибирь” была использована информация с четырех типов спутников  для составления наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Получаемая с навигационного спутника “Космос-1000” информация использовалась в вычислительной машине корабля  для определения точного местоположения. Со спутников “Метеор” поступали  изображения облачного покрова  и прогнозы снежной и ледовой  обстановки, что позволило выбирать лучший курс. С помощью спутника “Молния” поддерживалась связь с  корабля с базой. Также с помощью  спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.

    Координатно-временное обеспечение

В последнее время в  мире наблюдается рост спроса на навигационную  аппаратуру По данным промышленности США ежегодное увеличение объема производства приемников информации от космических навигационных систем (КНС) составляет 100%. Такой рост потребителей навигационных данных стал возможным  благодаря созданию глобальных космический  навигационных систем типа "Навстар" (США) и "Глонасс"(Россия") , обеспечивающих оперативную привязку объектов с высокой точностью, а также за счет микроминиатюризации навигационной аппаратуры потребителей до уровня , позволяющего носить такую аппаратуру человека.

Отечественная космическая  навигационная система "Глонасс" , введенная в эксплуатацию в 1993 г. , создает непрерывное глобальное поле навигационной информации на земле , в воздухе и в околоземном космическом пространстве , что обуславливает использование этой информации широким кругом потребителей . Потенциальными потребителями космических навигационных систем в России является целый ряд отраслей народного хозяйства , в которых использование КНС может дать значительный экономический эффект . Это, прежде всего, транспортные отрасли (все виды авиации , морской и речной флот , автомобильный и железнодорожный транспорт и др. ) Широкое применение навигационная информация находит в геодезии и картографии, при проведении геологических работ , в сельском и лесном хозяйстве.

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

В дальнейшем КНС "Глонасс" будет совершенствоваться в направлении достижения метровых и более высоких точностей( повышение точности местоопределения в 5-10 раз к 2000-2003 гг. ) , что откроет возможности для решения новых социально-экономических задач.

        МЕЖДУНАРОДНАЯ  КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Международная космическая  станция (МКС) - крупнейший научно-технический  проект современности. В нем участвуют  США, Россия, Европейское космическое  агентство (членами которого являются 14 стран), Япония и Канада.

Хотя Россия подключилась к этому проекту позже других участников, но ее роль сразу же стала одной из ведущих. Ведь только российская космонавтика обладает опытом более чем 30-летней эксплуатации орбитальных станций. Только в России практически решена проблема длительных пилотируемых полетов , в том числе и ее медико-биологические аспекты, что позволяет космонавтам без ущерба для здоровья переносить многомесячное воздействие невесомости. И к тому же только Россия имеет в своем распоряжении действующую постоянно обитаемую орбитальную станцию "Мир", на которой можно в реальных условиях осуществлять практическую подготовку космонавтов к будущей работе на МКС.

Основные направления  использования МКС на качественно  новом уровне продолжат работы, проводимые на станции "Мир" , и включат в себя фундаментальные медико-биологические исследования, производство высокотехнологичных материалов и биопрепаратов, изучение поведения организма человека в условиях длительного космического полета, фундаментальные исследования микрогравитации, астрофизические исследования, изучение атмосферы и . поверхности Земли в интересах фундаментальных наук и прикладных целей, строительство в космосе крупных сооружений для различных исследований и межпланетных перелетов . После завершения полной сборки масса МКС превысит 400 тонн, а объем ее герметичных отсеков составит более 1100 м3. Длительность эксплуатации МКС предполагается не менее десяти лет. При этом на станции будет постоянно находиться экипаж в количестве семи человек (из них три места выделено для России).

На этапе создания экипаж МКС будет состоять из трех человек, В ноябре 1997 года РКА и ПАСА определили первые четыре экипажа для многомесячных  экспедиций на МКС.

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

Первый; экипаж отправится на МКС на российском корабле "Союз", а его смена (второй экипаж) прибудет туда; на американском корабле: "Спейс - Шаттл". В составе экипажа второй экспедиции российский космонавт Юрий Усачев (командир), полковник сухопутных войск США Джеймс Восс и подполковник ВВС США Сьюзан Хелмс.

Экипаж третьей экспедиции, как и первой, прибудет на МКС  на корабле "Союз". В составе  этого экипажа капитан первого  ранга ВМС США Кеннет Бауэрсокс, полковник ВВС России Владимир Дежуров и еще один российский космонавт Михаил Тюрин (единственный из всех членов экипажей, еще не летавший в космас). В экипаже четвертой экспедиции полковник ВВС России Юрий Онофриенко, подполковник ВМС США Карл Уолз и капитан первого ранга ВМС США Дэниел Берш. Этот экипаж, как и второй, будет доставлен на МКС на корабле "Спейс– Шаттл", а возратится на Землю на корабле "Союз". Таким образом, колличество российских космонавтов и американских астронавтов в экипажах первых четырех основных экспедиций поделено поравну. При подготовке к палетам дублером первого экипажа является третий экипаж, а дублером второго– четвертый. Совместные полеты как первый этап создания международной станции. 17 июня 1992 года между Россией и США было заключено соглашение о сотрудничестве в исследовании космического пространства в мирных целях. В соответствии с этим соглашением РКА и НАСА разработали совместную программу "Мир–Шаттл", состоящую из трех взаимосвязанных проектов: полетов российских космонавтов на американском корабле "Спейс–Шаттл", полета американских астронавтов на российской космической станции "Мир" и совместного полета, включающего сближения и стыковку корабля "Спейс–Шаттл" со станцией "Мир". Исполнительное соглашение между РКА и НАСА о сотрудничестве в области пилотируемых полетов было подписанно 5 октября 1992 года.

Рассмотрение дальнейших направлений возможного сотрудничества привело к перспективам объединения  национальных программ по созданию н6овых орбитальных станций ("Мир–2" в  России и "Фридом" в США). В соответствии с решениями российско-американской комиссии по энергетике и космосу от 2 сентября 1993 года специалисты обеих стран подготовили детальный план работ по Международной космической станции (МКС), определив ее общую конфигурацию, объемы и формы работ. Этот план был подписан: 1 ноября 1993 года в Москве руководителями РКА и НАСА.

План, по существу, является долгосрочной совместной российско-американской программой пилотируемых космических  полетов и состоит из трех этапов (трех фаз). Первый этап предусматривал совместные полеты российских космонавтов  и американских астронавтов на кораблях "Спейс - Шаттл" и станции "Мир". Второй этап - это начало создания принципиально новой космической станции на основе российского и американского оборудования. В ходе третьего этапа строительство МКС должно быть полностью завершено.

Ранее разработанная программа "Мир - Шаттл" стала составной частью первого этапа (фаза 1А). В соответствии с этой программой выполнены два полета российских космонавтов на американском корабле "Дискавери" (во втором полете осуществлялось сближение со станцией "Мир" до 11 метров), . длительный полет американского астронавта на российской станции "Мир" в составе экипажа основной экспедиции, стыковка американского корабля "Атлантис" со станцией "Мир" и смена экипажа основной экспедиции на российской орбитальной станции. Продолжением программы "Мир - Шаттл" стала программа "Мир - НАСА" (фаза 1 Б ). Ее основными задачами были:

· проведение научных исследований и экспериментов, испытание нового оборудования и технологий , отработка элементов перспективных систем для МКС; · отработка взаимодействия российских и американских средств и служб управления, а также взаимодействия международных экипажей.

По этой программе совершено  шесть полетов корабля "Атлантис" и по одному полету кораблей "Индевор" и "Дискавери " к станции "Мир". В первом из них на станцию был доставлен созданный в России стыковочный отсек, обеспечивающий стыковку американских кораблей с российской станцией без изменения ее конфигурации. С 24 марта 1996 года по 8 июня 1998 года на станции "Мир", сменяя друг друга, постоянно находились американские, астронавты. Их доставка на станцию и возвращение на Землю обеспечивались кораблями "Спейс - Шаттл". Всего в ходе фазы 1 (по программам "Мир - Шаттл" и "Мир - НАСА") на американских кораблях совершили полеты 9 российских космонавтов: Сергей Крикалев, Владимир Титов (дважды), Анатолий Соловьев, Николай Бударин; Владимир Дежуров, Геннадий Стрекалов, Елена Кондакова, Салижан Шарипов и Валерий Рюмин. На станции "Мир" побывало 44 американские астронавта, в том числе трижды Чарлз Прекорт, дважды - Терренс Уилкатт и Уэнди Лоренс. Длительные (многомесячные) полеты в составе экипажей основных экспедиций совершили 7 американских астронавтов: Норман Тагард, Шеннон Люсид, Джон Блаха, Джерри Линенджер, Майкл Фоэл, Дэвид Вулф и Эндрю Томас. Их суммарное время пребывания на российской станции (от стыковки до расстыковки) - 942 суток 06 часов 15 минут.

Таким образом, станция "Мир" стала основным испытательным полигоном  для проверки технических решений  и технологий при создании элементов  МКС, отработки организации и  взаимодействия средств и служб  управления разных стран, апробирования  методик медико-биологического обеспечения  длительных полетов международных  экипажей.

        Компоновка

Компоновка ФГБ включает в себя приборно-грузовой отсек (ПГО) и герметичный адаптер (ГА), предназначенный для размещения бортовых систем, обеспечивающих механическую стыковку с другими модулями МКС и прибывающими на МКС кораблями. ГА отделен от ПГО герметичной сферической переборкой, в которой имеется люк диаметром 800 мм. На внешней поверхности ГА 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 зона предназначена для работы экипажа. В ней находятся элементы систем контроля и управления бортовым комплексом, а также аварийного оповещения и предупреждения Приборная зона отделена от жилой зоны панелями интерьера. ПГО функционально разделен на три отсека: ПГО-2 - это коническая секция ФГБ, ПГО-3 - примыкающая к ГА цилиндрическая секция, ПГО- 1 - цилиндрическая секция между ПГО-2 и ПГО-3. Стыковочные агрегаты