Уже первые полеты советских космонавтов дали чрезвычайно интересные данные о Земле, ее поверхности и.

Главная страница > Цитатник

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ

Уже первые полеты советских космонавтов дали чрезвычайно интересные данные о Земле, ее поверхности и природных ресурсах, о состоянии океанов и морей, о процессах в атмосфере. Постепенно сформировалось обширное направление космонавтики, которое называется иногда космическим землеведением. Находясь на околоземной орбите, космонавты проводят разнообразные наблюдения, помогающие изучению нашей планеты и освоению ее пространств и ресурсов. Очень многие научные и хозяйственные проблемы могут решаться принципиально по-новому, значительно быстрее и экономичнее, благодаря участию космонавтов, осуществляющих регулярные наблюдения за Землей из космоса. В числе отраслей, уже имеющих самые тесные связи с космической техникой, можно назвать геологию, метеорологию, гидрологию, телевидение, геодезию, картографию, лесное хозяйство, в которых экономический эффект от использования данных, получаемых космонавтами, становится все ощутимее с каждым новым полетом пилотируемых кораблей.

Земные профессии космонавтов

Начнем с метеорологии. Нет нужды разъяснять, как важно для народного хозяйства страны своевременное прогнозирование погоды. Вместе с тем известно, что в этом вопросе до сих пор еще много неясного и нерешенного. Известно, что в образовании и развитии погодных явлений в значительной мере принимает участие атмосфера в целом. Она является средой, через которую осуществляется взаимное влияние процессов, возникающих иногда в очень отдаленных друг от друга районах Земли. Информация, полученная с помощью наземных пунктов метеонаблюдений, не всегда позволяет обнаружить все процессы, происходящие в атмосфере и влияющие на погодообразование, поскольку число таких пунктов ограничено, а в ряде обширных труднодоступных районов Земли их очень мало или совсем нет. Кроме того, для прогнозов погоды важно знать состояние атмосферы не только у поверхности Земли, но и на различных высотах. Использование авиации и метеорологических ракет, конечно, увеличивает общую информацию, но оно также ограничено по своим возможностям и не позволяет составить представление о состоянии всей атмосферы. Здесь на помощь пришла космическая техника. Оказалось, что метеорологическая информация, получаемая из космоса, не только более обширна, но и песет в себе новое качество, чрезвычайно ценное для прогнозов — она дает представление об атмосферных процессах, происходящих в масштабах всей планеты. По существу, снимки, полученные из космоса в видимой или инфракрасной области спектра, представляют собой своеобразную запись земной погоды. Ученые считают, что запас сведений, которые можно получить даже только от изображений из космоса облачного покрова Земли, превосходит информацию, получаемую любыми другими наземными методами. С помощью автоматической аппаратуры, устанавливаемой на искусственных спутниках Земли, метеослужба снабжается по телевизионным каналам обширной и очень ценной информацией о состоянии земной атмосферы, однако таких подробных деталей, какие имеются на снимках, доставленных космонавтами, автоматическими средствами получить не удается. Между тем некоторые детали имеют существенное значение для обнаружения признаков атмосферных процессов, связанных, например, с образованием циклонов, тропических ураганов, повышенной турбулентности воздуха на трассах полетов самолетов и т. п. Рис. Ракета с космическим кораблем «Союз» на старте

Мы расскажем о некоторых направлениях народнохозяйственной деятельности космонавтов, в которых уже накоплен определенный опыт и которые, несомненно, займут важное место в программах полетов будущих долговременных орбитальных станций.

Метеорологические наблюдения из космоса были начаты, по существу, еще Ю. А. Гагариным, который во время своего исторического полета сообщал, что он не только хорошо различал берега континентов, острова, крупные реки, большие водоемы, складки местности, квадраты полей, но и отчетливо видел облака и даже легкие тени от них на поверхности Земли. Эти данные, полностью подтвердившиеся результатами последующих полетов советских космонавтов, послужили основанием для включения в программу полетов экипажей пилотируемых кораблей специальных заданий от Гидрометеослужбы по наблюдению за рядом явлений погоды. Так, командир корабля «Союз-4» В. А. Шаталов 15 января 1969 г. наблюдал за мощным облачным вихрем, связанным с глубоким циклоном над Атлантикой у западного побережья Европы. 17 января 1969 г. командир корабля «Союз-5» Б. В. Вольтов наблюдал вспышки молний и сильную грозу над Южной Америкой. Он же 18 января видел грозу у юго-восточных берегов Африки. Над Индийским океаном Вольтов обнаружил зарождающийся тропический циклон. Результаты его наблюдений были своевременно учтены метеорологами-прогнозистами. Рис. Экипаж космических кораблей «Союз-4», «Союз-5»: Е.В.Хрунов, А.С.Елисеев, В.А.Шаталов и Б.В.Волынов

За годы существования космической метеорологии накоплен большой опыт использования данных, получаемых из космоса, в службе погоды. Метеорологи отмечают, что особенно ценное качество метеорологических сведений, получаемых во время визуальных наблюдений экипажей пилотируемых, кораблей и станций, заключается в том, что важная информация доставляется на Землю быстро и в удобной для немедленного использования форме. Космонавты не только дают общую характеристику наблюдаемого явления (размеры, интенсивность, форму, цвет), но и сообщают довольно точное указание его местоположения и направления движения.

Интересен комплексный метеорологический эксперимент, осуществленный на 188-м витке корабля «Союз-9», в котором принимали участие научно-исследовательское судно «Академик Ширшов», спутник «Метеор» и экипаж космического корабля. В ходе этого эксперимента одновременно производились измерения характеристик атмосферы над западной частью Индийского океана на различных высотах. Автоматическая аппаратура спутника «Метеор» вела телесъемку с высоты 600 км, космонавты проводили визуальные наблюдения и фотосъемку с высоты своей орбиты (230 км), на более низких высотах регистрация велась с помощью метеорологических ракет, запускаемых с судна «Академик Ширшов». Наконец, на самом судне тоже велись разнообразные измерения у самой поверхности океана. Рис. Космонавты А.Г.Николаев и В.И.Севастьянов дают интервью журналистам перед стартом космического корабля «Союз-9»

Космонавты Г. С. Шонин и В. Н. Кубасов на корабле «Союз-6» обнаружили тропический шторм «Дженнифер» у берегов Мексики, а экипаж корабля «Союз-7» заметил зарождение циклона у берегов острова Кубы, в чем на сутки опередили наземную службу погоды. На корабле «Союз-9» космонавты В. И. Севастьянов и А. Г. Николаев провели почти 20 метеорологических наблюдений с передачей своих данных на Землю. 3 июня 1970 г. они обнаружили в Индийском океане тропический циклон и передали его координаты наземным службам. Через двое суток такой же циклон наблюдался ими в Бенгальском заливе. В Афганистане и Иране были отчетливо видны пыльные бури, а в Африке и в Северной Америке в районе Великих озер — сильные грозы. Особенно четко грозы наблюдались при пролете над теневой стороной Земли. Рис. Корабли «Союз-4» и «Союз-5». Создание экспериментальной орбитальной станции

В одной из своих передач на Землю А. Г. Николаев сообщил, что видит циклон, приближающийся к Новосибирску. Это предупреждение было сразу же использовано в оперативной службе погоды и имело значительный экономический эффект. Большое число метеорологических наблюдений с передачей на Землю данных произвел экипаж орбитальной станции «Салют». 19 июня 1971 г. космонавты отметили сильную пылевую бурю на северо-западном побережье Африки, 20 июня — обнаружили и сфотографировали циклон в районе Гавайских островов, 22 июня они наблюдали циклон в Индийском океане и сообщили его координаты на Землю.

15 июня А. Г. Николаев и В. И. Севастьянов сделали ряд интереснейших снимков облачности, некоторые из них привлекли внимание ученых-метеорологов. На одном из снимков изображено облачное скопление над Атлантическим океаном в 500 км от острова Вознесения, свидетельствующее о зарождении мощного тропического циклона в этих местах.

В космической службе погоды большое значение имеют как систематические ежедневные наблюдения за облачностью, поверхностью моря и суши, так и периодические обзоры земной поверхности 1—2 раза в месяц. Организация и частота метеорологических наблюдений с орбитальной станции могут быть самыми различными. Одни виды наблюдений имеют большее значение для краткосрочных, другие — для долгосрочных прогнозов погоды. Наблюдаемая космонавтами картина может восприниматься либо визуально, либо фиксироваться на фото- и кинопленку. В последнем случае информация с пленки может сразу передаваться на Землю для обработки. При этом сбор метеоинформацин осуществляется практически автоматически, но с контролем со стороны космонавта. Он выбирает, какую часть видимой картины надо снимать, определяет наилучший масштаб съемки, область спектра и вид съемки (фото или кино; черно-белая или цветная пленка; область спектра Ё случае спектрозональной съемки). Часть отснятых кадров космонавт может передать на Землю, остальные — не передавать. Этим разгружаются телеметрические каналы передачи информации со станции на Землю (что имеет само по себе большое значение) и обеспечивается передача наиболее ценных данных.

Важным достоинством метеорологической информации с пилотируемой орбитальной станции является ее оперативность — с нее приходят данные о состоянии облачности над разными материками и океанами — почти одновременно, во всяком случае, в один и тот же день. Кроме того, очень ценной является высокая достоверность получаемых от космонавтов сведений, например, человек может спутать грозу с каким-либо другим явлением с гораздо меньшей вероятностью, чем автоматическое устройство. Следовательно, сообщения космонавтов можно почти не проверять, что, естественно, экономит время и средства, затрачиваемые специалистами на Земле. В дальнейшем, когда в состав экипажей пилотируемых космических станций будут включаться специалисты-метеорологи (а такое время не столь уж и далеко), роль этих станций в прогнозе погоды должна еще более возрасти. Опытные специалисты, включенные в экипаж орбитальной станции, могут помимо сбора фактических данных о состоянии атмосферы в различных районах Земли проводить значительную работу по уточнению существующих и разработке новых методов прогнозирования погоды. Космонавты, наблюдая за поверхностью Земли, за ее атмосферой, могут оперативно выявлять зарождающиеся атмосферные и морские явления и своевременно предупреждать о них наземную службу погоды. Особенно важна заблаговременная информация о явлениях, имеющих характер стихийных бедствий, — циклонах, ураганах, тайфунах, смерчах, пылевых бурях, цунами. Несколько слов о предсказании цунами — гигантских морских волн высотой 20—30 м, образующихся в результате подводных землетрясений или вулканических извержений. Они вызывают на побережьях наводнения, страшные разрушения. Особенно большой вред приносят цунами на тихоокеанском побережье СССР. Ученые подсчитали, что в последние 20 лет в этом районе разрушительные цунами обрушивались на побережье в среднем каждые 3 года, а более слабые наблюдаются ежегодно. Ущерб, приносимый цунами народному хозяйству, исчисляется миллионами рублей, поэтому очень важно своевременное предупреждение о них. Современные методы прогнозирования цунами разработаны мало, имеют невысокую надежность. Время, которым может располагать население для принятия необходимых мер, сейчас составляет 10—40 мин. Очевидно, что в подобной ситуации увеличение резерва времени даже на несколько минут имеет очень большое значение. Если же окажется возможным определение момента возникновения цунами визуально с космической станции, это сулит увеличение резервного времени до 1—2 час.

Американские специалисты подсчитали, что увеличение точности долгосрочного прогнозирования погоды, заблаговременное определение времени и места возникновения стихийных бедствий с помощью космической техники может принести экономию около 2,5 млрд. долларов в год. Эта сумма складывается из отдельных экономических эффектов в разных областях. Они считают, что уточнение прогнозов возникновения ураганов даст экономию примерно 1 млрд. долларов в год на строительстве новых сооружений, 500 млн. долларов благодаря своевременной защите запасов топлива и энергетических систем, еще 500 млн. долларов — благодаря заблаговременному спасению урожая и 400—500 млн. долларов — путем сохранения продуктов животноводства, стад сельскохозяйственных животных и т. д. [6]. Суммы внушительные. И это только по одной стране!

Все выше сказанное показывает, что экономический эффект от включения данных, постоянно получаемых из космоса, в метеорологическую службу прогнозирования погоды может быть очень велик.

- оперативное оповещение наземных служб о визуальной картине облачного покрова Земли;

Таким образом, сейчас уже наметились следующие основные направления деятельности космонавтов в интересах метеорологии:

- визуальное изучение и регистрация состояния атмосферы на больших высотах;

- отработка методики выявления погодообразующих факторов и процессов;

- систематизация, составление типовых каталогов и т. д.

- выявление закономерностей атмосферных процессов, изучение динамики их изменения,

В июне 1970 г. внимание специалистов привлекли сообщения советских космонавтов А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова с борта корабля «Союз-9» о том, что они дважды наблюдали выпадение снега и его таяние на обширной территории на юге Чили и Аргентины и в районе Огненной Земли. Эти сведения наталкивают на предположение об интересной возможности улучшения службы наблюдений за осадками путем использования данных, получаемых от космонавтов.

Разумеется, космонавты могут наблюдать за разными объектами на поверхности Земли. Для различных отраслей народного хозяйства важно знание текущего положения границы таяния снегов, размеров затопленной территории, вызванной разливами рек, площадей озер, искусственных морей и водохранилищ. В этих данных заинтересованы сельское и лесное хозяйство, гидрология, рыболовство, энергетика и другие отрасли.

Цветная фотография какого-либо участка земной поверхности, насыщенная более или менее мелкими деталями, может рассказать специалисту очень многое. Даже малоопытный человек легко может различить по цвету, например, покрытую снегом площадь от свежевспаханного поля или хвойный зеленый лес от осеннего желто-красного лиственного. Если же рассматривать изображения не в видимом, а в других диапазонах спектра излучения от поверхности, можно получать информацию и более ценного свойства. Например, по изображению в инфракрасных лучах можно определять различия в температурах на поверхности Земли. Подобные изображения, по существу, являются тепловыми картами местности. Получение изображений Земли с помощью приборов, чувствительных к тепловому радиоизлучению (так называемый метод пассивной радиолокации), даже более перспективно, чем цветное фотографирование, поскольку тепловое радиоизлучение свободно проходит сквозь облака и позволяет получать снимки даже при сплошной облачности.

Среди всевозможных методов получения информации об объектах, расположенных на поверхности Земли, наибольшую ценность в настоящее время представляет фотографирование этих объектов из космоса. Как утверждают ученые, для детальной расшифровки космических фотографий в интересах обширной группы наук о Земле, а также геоботанических, агробиологических и других исследований исключительно важное значение приобретают высокая разрешающая способность изображений и возможность получения цветных снимков или снимков в отдельных узких участках спектра. Практика космического фотографирования показала, что этим требованиям лучше всего удовлетворяют фотографии Земли, сделанные космонавтами.

Разумеется, для этой цели обычный фотоаппарат не годится, необходим специальный прибор — спектрограф, регистрирующий яркость объекта для определенной длины волны излучения, идущего от поверхности Земли. Если менять длину волны, принимаемую прибором, получается несколько снимков одного и того же объекта в разных лучах. Оказывается, каждая зона земной поверхности имеет свой спектр отражения — леса, степи, каменистые пустыни, песчаные дюны, озера, реки и т. д. При помощи спектров можно исследовать динамику изменения снежного покрова в горах и на равнине, изучать распределение льдов в арктических морях, температуру поверхности океана, морские течения, распределение растительности, состояние различных сельскохозяйственных культур. Конечно, для полной реализации возможностей, заложенных в использовании космических фотографий спектров, предстоит еще решить целый ряд вопросов. Это, например, получение картотеки типовых спектров для облегчения расшифровок изображений, получаемых из космоса.

Чем разнообразнее аппаратура, регистрирующая различные спектры излучений от Земли, тем обширнее информация о ее поверхности. С помощью такой аппаратуры можно получать спектрограммы — снимки участков земной поверхности в строго фиксированном диапазоне частот.

В дальнейшем, по мере накопления опыта и необходимых данных по типовым спектрам земной поверхности, с помощью сведений, поступающих с космических станций, откроются новые возможности для сельского хозяйства. Сейчас уже не подлежит сомнению принципиальная возможность определять из космоса среднюю степень созревания культур, а также оценивать урожай на больших массивах полей. По спектрам можно даже обнаружить участки с больными или зараженными вредителями посевами. Конечно, предстоит большая работа по выявлению закономерностей изменения спектров растений, отличий спектра культурных растений от сорняков, по совершенствованию необходимой аппаратуры, но в принципе недалек тот день, когда различные сельскохозяйственные работы можно будет проводить в сроки, определяемые при консультации с экипажем орбитальной станции. Вероятно, такая организация сельскохозяйственных работ возможна не только в рамках одной страны, но будет использована и другими государствами, прежде всего социалистическими странами — участницами СЭВ.

Для этого наиболее эффективно проведение комплексных экспериментов, по одновременной регистрации спектров, получаемых в результате наземных, самолетных и космических наблюдений за участками поверхности с хорошо изученными спектральными характеристиками. Такой комплексный эксперимент проводился, в частности, во время полета корабля «Союз-9», когда были получены снимки так называемых участков-полигонов в районах Северного Кавказа, Каспийского и Аральского морей, Казахстана, Западной Сибири. Аналогичный эксперимент был осуществлен и экипажем орбитальной станции «Салют». В качестве полигона использовались прибрежные районы Каспийского моря.

Аналогичные сообщения поступали и с других советских и американских космических кораблей.

Экипаж космической орбитальной станции может решать очень важные проблемы лесного хозяйства. Здесь особенно острой является проблема борьбы с лесными пожарами, в результате которых безвозвратно гибнут сотни тысяч гектаров ценного леса. На борьбу с лесными пожарами тратятся значительные материальные средства. Как и всякий пожар, лесной пожар трудно погасить, когда им охвачена большая площадь, поэтому основная задача борьбы с ними — своевременное предупреждение, определение района, охваченного огнем, и направления движения огня. Эти вопросы могут быть решены экипажами орбитальных станций более успешно, чем существующими средствами охраны леса. С борта орбитальных космических кораблей очаги пожаров четко обнаруживаются, особенно в ночное время, когда корабль находится в тени Земли. Например, А. Г. Николаев, В. И. Севастьянов во время 18-суточного полета на корабле «Союз-9» неоднократно видели пожары в сибирской тайге, лесах Африки, Австралии, Южной Америки и сообщали о них на Землю.

Советские рыболовные флотилии добывают сейчас свыше 5 млн. т рыбы и других морских продуктов во всех морях и океанах нашей планеты. С каждым годом масштабы лова возрастают. При этом рыболовные суда вынуждены уходить в открытую акваторию все дальше от берегов и все больше времени проводят там. Очевидно, что при таком способе добычи решающим звеном рыболовства становится разведка районов морей, богатых рыбой. Однако сейчас разведка запасов рыбы — крайне сложное, дорогостоящее мероприятие. Это объясняется в первую очередь тем, что общая площадь поисковых районов в океане очень велика — более 300 млн. квадратных километров. Чтобы собрать информацию о местонахождении рыбы с такой площади хотя бы раз в 2—3 недели, потребовалось бы несколько десятков тысяч специально оборудованных судов. Космические корабли могут во многом разрешить эту задачу.

Большие возможности открывает использование космической техники в морском рыболовстве. Здесь круг задач, решаемых космонавтами на борту орбитальных станций, очень широк и многообразен. Это — и обнаружение районов обитания рыбы в открытом океане, их миграция и др. Многие вопросы, например составление карт для рыболовства, успешно могут решаться автоматическими спутниками. Однако оперативные сведения для всего флота или для отдельных групп судов, оценка запасов рыбы в промысловых районах, работы, требующие высокой точности, могут эффективно выполняться экипажами орбитальных станций.

Изучению районов рыбных скоплений из космоса благоприятствует то обстоятельство, что почти все морские промысловые объекты сосредоточиваются в поверхностном слое, примерно до глубины 50 м. В этом слое для рыбы наиболее благоприятны условия обитания по запасам пищи, температуре воды и т. п. Известно, во-первых, что распределение рыбы в океане в значительной мере зависит от состояния водных масс. Обитатели моря предпочитают те слои воды, где происходит соприкосновение водных масс с различной температурой, а это хорошо заметно из космоса. Во-вторых, рыбы, кальмары и другие организмы выделяют в окружающую среду всевозможные продукты жизнедеятельности, среди которых находятся специфические жиры, всплывающие на поверхность моря и резко выделяющиеся на фоне чистой воды по спектру. Применение метода спектрографии позволяет сравнительно просто и быстро организовать обнаружение рыбных скоплений в открытом море по типовым спектрам. Причем, поскольку спектры, соответствующие разным видам рыбы, различаются, можно сразу определить не только местоположение рыбы, но и ее вид. Это еще больше облегчит работу рыболовов и принесет дополнительный экономический эффект.

Нет сомнения, что в ближайшем будущем применение космической техники для целей рыболовства не только существенно повысит эффективность существующих методов лова, но и внесет кардинальные перемены в эти методы. И большое место в этой работе будет принадлежать космонавтам. Возможно даже, что в состав экипажей орбитальных станций будут включаться океанологи и ихтиологи — специалисты по исследованию ресурсов Мирового океана.

Можно упомянуть еще о некоторых направлениях работы космонавтов в интересах народного хозяйства. Здесь и совершенствование методов поиска полезных ископаемых, и решение уникальных технологических проблем, и осуществление некоторых производственных процессов. Например, в невесомости можно изготовлять шарики для подшипников, в том числе и полые, из любого материала и практически идеальной сферической формы. Невесомость и отсутствие тепловой конвекции на борту орбитальной станции являются необычайно благоприятными условиями для получения ряда принципиально новых материалов, таких, как пенистая сталь, сплавы разнообразных металлов между собой и с неметаллами. Большие перспективы могут открыться в космосе для производства линз и зеркал особо высокой точности, для приготовления особо ценных лекарств, основанных па смешивании разнородных веществ. Новые «космические» методы и процессы обработки различных материалов, основанные на использовании электростатических полей, капиллярных сил и сил поверхностного натяжения, трения и т. д., могут привести к созданию в ряде отраслей промышленности — инструментальной, фармацевтической, металлургической, химической — особых «космических» лабораторий и цехов, сначала, разумеется, в крайне ограниченных масштабах. Начало этому, можно считать, было положено советской экспериментальной установкой «Вулкан», с помощью которой космонавт В. Н. Кубасов в октябре 1969 г. осуществил вакуумную сварку металлов на борту космического корабля «Союз-6».

Конструкции, материалы, вход в атмосферу.

СРЕДСТВА ВЫВЕДЕНИЯ НА ОРБИТУ.

Глава IV. ТРАГЕДИЯ НА МЫСЕ КАНАВЕРАЛ.

И ДАВНО И НЕДАВНО.

5 ноября 1967 года.

ОШИБКА ЖУКОВСКОГО.

СТАНОВЛЕНИЕ ЛИЧНОСТИ КОСМОНАВТА.

ПОЛЕТЫ НА ОРБИТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «МИР».

БЕЗ КОРОЛЕВА.

Главная страница > Цитатник