Главная страница >  Цитатник 

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТАХ СОВЕТСКИХ КОСМОНАВТОВ

В общей программе научно-исследовательских работ по изучению и освоению космоса важная и ответственная роль отводится экспериментальным исследованиям, проводимым непосредственно в космическом пространстве. В этом вопросе большой интерес представляют эксперименты, осуществляемые космонавтами на борту космических кораблей и долговременных орбитальных станций.

Лаборатория на орбите

Показательны в этом отношении результаты полета советского долговременного орбитального корабля «Союз-9». В программу его полета было включено большое количество разнообразных задач, среди которых, наряду с испытанием новых образцов космической техники, были следующие:

Выход экспериментатора в космическое пространство означает не просто расширение сферы научной деятельности. Эксперименты в космосе позволяют решить большое число проблем, пока еще неразрешимых в земных условиях. Этому способствуют отсутствие атмосферы и невесомость. Кроме того, при проведении исследований на борту космической лаборатории выявляются новые закономерности, явления и процессы, неизвестные на Земле. Эти новые открытия и эффекты способны, подобно катализатору, многократно ускорить развитие ряда научных направлений. Например, благодаря открывшейся возможности проведения экспериментов прямо в космосе, за короткий срок изменили свой облик космическая физика, астрофизика, радиоастрономия, возникли космическая биология, космическая медицина.

-осуществление обширного комплекса научных, технических и медико-биологических исследований и экспериментов, а также дальнейшая отработка методик проведения в космосе работ по изучению природных ресурсов Земли.

-исследование возможностей экипажа по выполнению различных работ при длительном воздействии факторов космического полета и изучение процесса реадаптации (перехода человека после многодневного пребывания в невесомости к условиям земной гравитации);

В целом данные, полученные экипажем «Союза-9», имеют, по свидетельству представителей различных наук, огромную научную ценность и с глубоким интересом изучаются по настоящее время. В частности, результаты этих исследований и экспериментов позволяют точнее производить расчеты высотных профилей яркости горизонта и атмосферы, уточняют ряд данных о физических характеристиках космического пространства и верхних слоев земной атмосферы, дают более глубокое представление о возможности человека жить и плодотворно трудиться при длительном пребывании в невесомости.

В ходе полета «Союза-9» его экипаж выполнил более 50 экспериментов, используя свыше 60 различных видов научной аппаратуры. При этом каждый из экспериментов практически проводился по нескольку раз с тем, чтобы получить более достоверные данные. В полете было отснято и затем доставлено на Землю более 1000 кадров с изображением земной поверхности, атмосферных метеорологических образований, дневного горизонта Земли, атмосферного ореола ее сумеречного горизонта, водной поверхности (снимки различного масштаба на черно-белой, цветной и спектрозональной пленке), получено около 200 спектрограмм атмосферного ореола Земли и подстилающей поверхности. Проводились визуальные астрономические наблюдения за звездным небом, Луной, метеорами и некоторыми планетами [7].

Во время наблюдений за ночным и сумеречным горизонтом космонавты отметили, что у края горизонта выделяется светлая полоса, несколько размытая. На высоте приблизительно 115 км от горизонта Земли они видели яркий светящийся слой серого цвета, слегка окрашенный в розоватый оттенок, — тонкий светящийся «жгут». Это явление до экипажа «Союза-9» не наблюдалось никем. Оно представляет большой интерес для ученых, а результаты проведенного советскими космонавтами подробного изучения особенностей и свойств этого явления имеют несомненную научную ценность. Обнаружена зависимость между размерами зари и толщиной «жгута», измерялась высота «жгута» над ночным горизонтом, над границей сумеречного и ночного горизонта, угловое расстояние между звездами и «жгутом», фиксировалось время прохождения звезд, лежащих в плоскости, от «жгута» до захода за горизонт Земли и аналогично при восходе звезд. Кроме открытия оптического явления, названного ими световым «жгутом», А. Г. Николаев и В. И. Севастьянов впервые наблюдали еще два эффекта. В момент появления первого солнечного луча при восходе Солнца размеры космической зари резко уменьшаются, приблизительно на 30%, что можно объяснить физиологическими особенностями глаза человека.

Очень интересными оказались наблюдения А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова за дневным и сумеречным горизонтом. Они подвергли детальному анализу наблюдавшийся всеми космонавтами в предыдущих полетах эффект дымки, которая «размывает» край горизонта. Космонавты заметили, что цвет дымки неоднороден и зависит от условий освещения и степени облачности. Если наблюдение происходит над океаном в то время, когда он закрыт облаками, горизонт над ним имеет белесовато-сероватый цвет, а если небо свободно от облаков, то горизонт ярко-голубой. По вертикали цвет горизонта изменяется от светло-голубого к синему, переходя затем к черному цвету космоса.

Аналогичные сведения можно было бы привести и о других научных экспериментах на пилотируемых космических кораблях, например астрофизических, биологических или медицинских. Кстати, в последнее время им отдавалось наибольшее предпочтение в программах полета космонавтов. Есть все основания полагать, что Интерес к этим направлениям научных исследований на пилотируемых станциях-лабораториях сохранится и в последующие годы. При этом необходимо подчеркнуть, что если включение медико-биологических исследований в программу полета кораблей с экипажем очевидно, поскольку в значительной степени связано с постановкой опытов на самих космонавтах, то усиленное внимание к астрофизическим экспериментам объясняется чрезвычайной научной актуальностью проблем современной астрофизики, в решении которых большие надежды возлагаются на внеатмосферные методы астрономических наблюдений. Выход в космос означает для астрофизики качественный скачок, позволяющий получить принципиально новые результаты.

Второй эффект наблюдался космонавтами, когда Солнце поднималось над горизонтом примерно на 10°. В этот момент над горизонтом Земли цветной ареол как бы отрывался от ее поверхности и строго по касательной уходил в зону черного неба. Этот эффект, названный космонавтами эффектом «усов», связан, видимо, с рассеянием и рефракцией света в земной атмосфере [7]. На этом примере хорошо видны преимущества исследования малознакомых явлений космонавтами по сравнению с экспериментами на автоматических спутниках. Результаты, получаемые человеком, отличаются большей полнотой данных, большей точностью оценок и неизмеримо более глубоким изучением явлений, с которыми исследователь сталкивается впервые.

Поэтому не случайно, что в программу полетов советских пилотируемых космических кораблей и станций включается все большее число астрофизических экспериментов, а сами корабли оснащаются все более совершенной и разнообразной астрономической аппаратурой. Особенно перспективны в этом отношении долговременные орбитальные станции. Большие возможности по размещению всевозможных приборов, наличие высококвалифицированных космонавтов-исследователей позволяют такой станции выполнять функции настоящей внеатмосферной астрофизической лаборатории.

Основой такого суждения служат достижения, полученные в астрофизике за последние 20 лет, когда с помощью новых методов наземных наблюдений (главным образом радиоастрономических) был сделан ряд выдающихся открытий (реликтовое коротковолновое радиоизлучение, квазары, пульсары, дискретные источники рентгеновского излучения и т. д.). Результатом этих открытий стало существенное изменение сложившихся ранее в науке представлений о строении и эволюции Вселенной, о закономерностях превращения материи в окружающем нас мире. Поскольку почти все эти открытия делались по мере освоения новых средств наблюдения и регистрации, можно ожидать, что применение внеатмосферных астрофизических приборов, устанавливаемых на пилотируемых (а может быть, и на автоматических) космических кораблях принесет новые успехи современной науке. Кроме того, разгадка тайн процессов, протекающих в звездах, позволит, очевидно, решить одну из актуальнейших проблем современной жизни — проблему энергетики. Объясняя такую направленность развития современных методов физических исследований объективной необходимостью, сложившейся в физике, известный советский ученый Л. А. Арцимович писал: «Если звездный мир построен сколько-нибудь рационально, то переход к использованию новой космической техники для наблюдений в инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучах, при правильном сочетании с традиционными методами оптической и радиоастрономии, должен будет со временем привести к такому «информационному взрыву», который заставит нас вновь подвергнуть коренному пересмотру многие из наиболее фундаментальных представлений о строении материи» [8].

В этих исследованиях, как и в исследованиях по определению космической ионизирующей радиации, на первых порах главная задача космонавтов-исследователей — отработка методики проведения экспериментов, настройка и регулировка приборов, выявление оптимального режима работы аппаратуры.

Некоторые важные данные о строении Вселенной, о характеристиках многих удаленных от нас космических объектов (квазарах, пульсарах и т. п.) могут быть получены при регистрации электромагнитных излучений от этих объектов. Однако большая их часть поглощается земной атмосферой. Экипаж космической лаборатории может регистрировать с помощью бортовой аппаратуры мягкое рентгеновское излучение от различных небесных объектов, изучать пространственное распределение излучений галактического и межгалактического происхождения, регистрировать инфракрасное излучение от дальних астрономических объектов, анализировать спектры излучения этих объектов.

Полеты американских космонавтов на космических кораблях «Аполлон» подтвердили возможность наблюдения человеком самых различных астрономических объектов и на больших удалениях от Земли, вблизи Луны. Так, сообщалось, что экипаж корабля «Аполлон-9» наблюдал планету Юпитер и четыре его спутника (Ио, Европу, Ганимед, Каллисто), а также следил в телескоп за спутником «Пегас», находившимся от корабля на расстоянии около 1600 км, и за взлетной ступенью лунной кабины корабля «Аполлон» примерно на таком же расстоянии.

Успех научных наблюдений космонавтов в значительной мере зависит и от физиологических особенностей зрения человека в условиях космического полета. Имеющиеся сейчас данные свидетельствуют о больших возможностях в этом направлении. В. И. Севастьянов после полета на корабле «Союз-9» писал: «Если Солнце находится не в зените, то в один иллюминатор отлично видна поверхность Земли и по ландшафту можно узнать, какой материк, а в противоположный иллюминатор на черном небе видна Луна, недалеко от нее — Юпитер, рядом с ним — Спика (Девы). На дневной стороне можно опознать Бегу (Лиры), даже когда космический корабль находится в закрутке. Таким образом, на фоне дневного неба звезды можно наблюдать, но без звездных карт трудно опознавать» [7].

В первое время, когда от космонавтов требовалось лишь подтверждение принципиальной переносимости условий космического полета хотя бы в течение непродолжительного времени, медицинские эксперименты включали в основном вестибулярные пробы, психологические тесты и измерение некоторых важнейших физиологических показателей — частоты дыхания, пульса. С увеличением длительности космических полетов человека диапазон медицинских исследований расширился, усовершенствовалась и медицинская аппаратура, используемая для регистрации необходимой информации. Очень интересные результаты были получены после полета советского космического корабля «Союз-9», который показал возможность не только длительного пребывания человека в невесомости, но и разносторонней его деятельности в условиях длительного космического полета.

Велики также задачи космической биологии и медицины — нового научного направления, сформировавшегося в последние несколько лет. Медико-биологические исследования в космосе очень разнообразны. Они направлены как на расширение проблем, связанных с длительными космическими полетами человека, так и на изучение принципиальных вопросов биологии: роли гравитации и различных временных циклов в развитии жизненных процессов в разлчных организмах — от простейших до человека, влиянии на живой организм проникающей радиации и других видов космических излучений и т. д.

Однако, несмотря на большие успехи космической медицины, много вопросов осталось еще невыясненными. Для того чтобы с уверенностью утверждать о возможности космических полетов человека продолжительностью в несколько месяцев, предстоит решить еще целый ряд медико-биологических проблем. Среди них центральной является проблема создания искусственной тяжести. О необходимости создания искусственной тяжести на борту пилотируемого космического корабля сейчас существуют различные точки зрения, но все они являются лишь предположениями, пока не изучены в полной мере физиологические эффекты, обусловленные невесомостью. С этой целью в программу полетов человека, особенно на долговременных кораблях и станциях, включаются специальные тесты и эксперименты, позволяющие получить необходимую медицинскую информацию. К таким исследованиям относятся, например, снятие электрокардиограмм, регистрация различных физиологических показателей в покое и после дозированных физических нагрузок, измерение плотности костной ткани, изучение измерений, происходящих в сердечно-сосудистой системе, в мышечной ткани, проведение психологических тестов. Большое внимание уделяется в длительных полетах составу и эволюции микрофлоры на коже, волосах, в пищеварительном тракте, в органах дыхания. Имеются опасения, что в условиях длительного космического полета состав микрофлоры может изменяться в сторону увеличения количества болезнетворных микроорганизмов. О такой возможности говорят, в частности, случаи заболевания американских космонавтов во время полетов на космических кораблях «Аполлон» Фрэнка Бормана гриппом и Расселла Швейкарта расстройством желудка. Если опасения врачей подтвердятся, то в будущем потребуется разработка специальных средств профилактики инфекционных заболеваний среди экипажей долговременных космических кораблей.

Большой круг медицинских исследований проводился и на орбитальной станции «Салют». На ней была установлена многочисленная медицинская аппаратура, в том числе многофункциональный медицинский прибор, помогающий изучать механизм адаптации организма человека к невесомости. Он снимает электрокардиограмму, измеряет артериальное давление, оценивает различные фазы деятельности сердца. В настоящее время разработан и успешно испытан автоматический прибор для взятия анализов крови во время полета. Создан также быстродействующий прибор для измерения плотности костной ткани. На космических кораблях может применяться аппаратура для измерения газообмена, остроты зрения, силы мышц и т. п.

Цель другого биологического эксперимента, осуществленного па «Салюте», — изучение развития головастиков болотных лягушек из икринок для исследования слияния невесомости на развитие вестибулярного аппарата. У головастиков формирование вестибулярного аппарата происходит примерно за четверо суток. Космонавты взяли с собой в полет оплодотворенные икринки и время от времени, согласно разработанной методике, брали пробы икринок, развивавшихся в невесомости, и фиксировали их консервирующим раствором. В таком виде икринки были доставлены на Землю для анализа их специалистами. Этот с виду несложный эксперимент является важным звеном общей цели исследований влияния факторов космического полета, в первую очередь невесомости, на развитие и функционирование живого организма на разном уровне, в том числе на клеточном.

Если в чисто медицинских исследованиях космонавт является не столько экспериментатором, сколько испытуемым, то в биологических экспериментах роль экипажа более творческая. Таких экспериментов проведено уже довольно много. Практически на всех советских кораблях, начиная с «Востоков», и на американских кораблях «Джемини» и «Аполлон» осуществлялись разнообразные биологические исследования. С Ю. А. Гагариным на «Востоке-1» отправилась в космос дрозофила — общепринятый биологический объект. На «Востоке-4» П. Р. Попович экспериментировал с дрозофилой и растениями. На «Востоке-5» В. Ф. Быковский фиксировал растительный материал. В 1970 г. на «Союзе-9» А. Г. Николаев регулировал доступ света к опытным посевам одноклеточной водоросли хлореллы. На орбитальной станции «Салют» проводились исследования по темпу и природе мутаций у дрозофилы, в клетках хлореллы и в семенах высших растений. Техническое оснащение станции позволяет ставить опыты с высокой точностью. Дрозофила, особенности размножения которой в условиях космического полета интересовали ученых, поставивших этот эксперимент, размещена в специально спроектированном термостате, условия в котором исключают влияние случайных факторов. Участие космонавтов в опыте обеспечивало повышенную надежность результатов.

Широкое проникновение «космических» методов исследований в самые различные направления современной науки, преобразующее зачастую облик и расширяющее содержание этих наук, является одним из следствий научно-технической революции наших дней. О том, насколько революционными и вместе с тем плодотворными оказываются последствия космизации традиционных наук, можно показать на примере одной из самых «земных» наук, глубоко связанных с нашей планетой и ее недрами не только своим содержанием, но даже и названием, на примере геологии. Развитие космической техники и расширение возможностей ее использования в интересах научных исследований оказывали двойное воздействие на геологическую науку. С одной стороны, происходит все большее преобразование геологии в общепланетарную науку, изучающую общие закономерности строения планет, рассматривающую планету как единое тело, состоящее из гигантских геологических структур, образований и разломов. Геологические исследования могут применяться как для изучения состава космических материалов — лунного и марсианского грунта, материалов астероидов, метеоритов, так и для специальных геологических или «планетологических» съемок.

Схожие эксперименты проводили американские космонавты с яйцами морского ежа.

Другой аспект влияния космонавтики на геологию связан с возможностями наблюдения за Землей и ее геолого-географическими объектами из космоса с автоматических искусственных спутников и пилотируемых лабораторий. Это направление также необычайно перспективно и очень привлекательно в практическом отношении, так как служит основой создания принципиально новых методов обнаружения запасов полезных ископаемых и других природных ресурсов Земли. О всех геологических задачах, решаемых методами наблюдений из космоса, говорить, конечно, еще рано. Однако уже сейчас получены интересные данные. С помощью космических средств выявлены некоторые неизвестные ранее эффекты, сопровождающие процессы, происходящие в недрах Земли и связанные с формированием земного магнитного поля и других особенностей строения нашей планеты.

Сейчас разработаны и успешно используются методы съемки из космоса Луны, Марса, Венеры и других планет. Такие съемки не только позволяют выявлять новые подробности рельефа планет (например, были обнаружены на Марсе кратеры, аналогичные лунным), но и служат практическим целям космонавтики, давая более точную информацию о рельефе изучаемой планеты перед посадкой на нее аппаратов. Так, перед тем как американский корабль «Аполлон» доставил на Луну космонавтов, проводилась детальная фотосъемка районов посадки с автоматических и пилотируемых кораблей, облетавших Луну. При исследовании планет это новое направление геологии, или, вернее, планетологии, очень важно. Не случайно первые образцы лунного грунта попали к геологам, изучавшим их состав. Среди научного оборудования космонавтов, побывавших на Луне, почетное место занимают геологические инструменты — буровой прибор, геологический молоток, специальный совок для сбора породы, сейсмометр и др. Возможно, что в геологии, наряду с «общепланетным» направлением, могут появиться и специальные ветви, посвященные отдельным небесным телам — селенология, марсология и т. п.

В принципе, разумеется, геологическую фотосъемку земной поверхности можно делать и с автоматических спутников. Но это не всегда эффективно. Во-первых, поверхность Земли часто покрыта облачностью. Если спутник будет снимать все подряд, то большая часть кадров окажется не пригодной для геологического анализа, а поскольку запас фотопленки на спутнике ограничен, может оказаться, что за все время его полета будет собрано слишком мало полезной информации. Если же предусмотреть фотосъемку лишь свободной от облаков поверхности, то усложнится автоматическое оборудование спутника 'и, следовательно, снизится его надежность. Рис. Группа советских космонавтов у памятника В.И.Ленину в Кремле. Слева направо: В.А.Шаталов, В.В.Горбатко, В.Н.Кубасов, А.В.Филипченко, В.Н.Волков, П.И.Беляев, Г.С.Шонин, Г.Т.Береговой и А.С.Елисеев

Ученые считают, что информация, получаемая с орбитальных кораблей и станций, очень важна для изучения тектонических и морфологических структур Земли, определения взаимосвязи крупных геологических элементов, исследования движения земной коры и формы залегания в ней горных пород. Данные, полученные во время полетов советских космонавтов, внесли существенный вклад в развитие геологии Земли.

Еще больше возможностей откроется перед наукой, когда в состав экипажа станции можно будет вводить ученых. Тогда геологи-исследователи, находясь на борту орбитальной лаборатории, получат уникальные условия для проведения планомерного и всестороннего изучения строения Земли, для совершенствования методов поиска полезных ископаемых. Геологические эксперименты входили в программу полета ряда кораблей типа «Союз», в программу станции «Салют». Еще в 1969 г. с кораблей «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» проводились фотосъемки геологических образований на восточном побережье Каспийского моря. Через год на борту корабля «Союз-9» В. И. Севастьянов сделал большое число фотоснимков геолого-географических объектов в южных районах европейской части СССР, в Казахстане, Западной Сибири.

Человек на борту орбитальной станции может решить эту задачу очень просто. Он будет выбирать для съемки наиболее подходящие участки земной поверхности. При этом он обеспечит наилучшее качество снимков, подбирая оптимальные режимы фотографирования. Кроме того, преимущество человека перед автоматикой в этих исследованиях заключается и в том, что он может одну и ту же фотоаппаратуру использовать для разных целей. Например, фотосъемка таких горных районов, как Памир, Кавказ, Гималаи, интересует не только геологов, но и гляциологов, гидрологов, геодезистов, картографов. При этом для каждой специальности наибольшую ценность представляет определенный вид фотографий — свой масштаб, участок спектра, размер кадра. Набор всех требований задать автоматике не всегда возможно из-за конструктивных, весовых или иных ограничений. Человек же может повторять съемку одного и того же участка в разных условиях, обеспечивая тем самым наибольшую ценность снимков.

Сейчас еще трудно в полной мере не только оценить, но и даже предположить последствия подобных исследований. По-видимому, многие из исследований надолго займут место в программах полета космических станций. Во всяком случае, нет сомнения, что будущим космонавтам, которые войдут в экипаж орбитальных научных станций, предстоит разнообразная, трудная и очень нужная для науки деятельность.

Кроме рассмотренных выше научных направлений, в которых накоплен уже некоторый опыт использования космических методов, существуют многочисленные разделы физики, химии и других фундаментальных наук, где ученые начинают все больше интересоваться возможностями, открывающимися при проведении экспериментов вне Земли.





Далее:
НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Космические марки не включенные в основной список.
Космос и хлеб.
МЕДИКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА.
ЭПОПЕЯ «САЛЮТА-6».
Дарить людям счастье.
К МАРСУ С ОСТАНОВКОЙ НА ЛУНЕ.
Женщина на Луне.
Контуры космического будущего.


Главная страница >  Цитатник