5) Летательные аппараты, применяемые для воздушной съемки.

Воздушную съемку производят, как правило, с самолетов, хотя возможно применение других летательных аппаратов: воздушных «змеев» большой грузоподъемности, воздушных шаров, дирижаблей, привязных аэростатов.

Для крупномасштабной съемки используются двухмоторные самолеты – ИЛ-14, АН-24; самолет АН-2 – одномоторный самолет, отличающийся большой маневренностью. Однако в последнее время для этих целей широко начала использоваться, так называемая малая авиация. Например, во Франции выпускаются авиамотоциклы одноместные и двухместные.

В России для этих целей НПП «Альфа-М» выпускается специально оборудованный легкий самолет СЛ-А (Ф). Выполненные аэрофотосъемочные работы в масштабе 1:3 000 и 1:5 000 данным самолетом показали, что стоимость этих работ в 2 раза ниже, чем при использовании самолета АН-2.

В США ведутся испытания беспилотных летательных аппаратов, которые на порядок дешевле пилотируемых самолетов, т.к. их не нужно оснащать системами жизнеобеспечения и защиты.

Для визуальных наблюдений, а так же выборочных съемок в крупных масштабах небольших участков широкое применение находят вертолеты МИ-4, Ка-18 и др. Для средней и мелкомасштабной съемок используются самолеты: ИЛ-18, АН-30, ТУ-134, обладающие большой грузоподъемностью и высотой полета.

6) Космические летательные аппараты и их классификация.

Автоматические космические аппараты

Автоматические космические аппараты в зависимости от траектории полета подразделяются на следующие типы:

искусственные спутники Земли,

КА для полетов к планетам Солнечной системы,

КА для полетов с выходом за пределы Солнечной системы.

1.Искусственные спутники Земли (ИСЗ) характеризуют относительно неболь-шое удалении от Земли, периодичность изменения внешних условий и прохождения над определенными географическими районами Земли, кратное периоду обращения. ИСЗ в зависимости от их назначения подразделяются на исследовательские и техниче-ские.

К исследовательским ИСЗ относятся: ресурсные, метеорологические, геодези-ческие, астрономические и геофизические. К техническим относятся спутники связи и навигации.

Ресурсные ИСЗ предназначены для изучения природных ресурсов Земли. Ре-сурсные спутники, используемые для изучения природных ресурсов, в зависимости от оснащенности аппаратурой для съемок подразделяются на ИСЗ оснащенные оптиче-ской аппаратурой дистанционного зондирования (американский Landsat, французский Spot, индийский IRS, японский Adeos, бразильский Mecb, китайский Cbers и российский «Ресурс-0) и ИСЗ оснащенные радиолокационными системами (европейские кос-мические системы Ers и Envisat, японский спутник Jers-1, канадский Radarsat, россий-ский спутник “Алмаз” и российский модуль “Природа”.

Различают три основных типа оптических датчиков дистанционного зондирования Земли: телевизионные камеры, оптические камеры с механическим сканированием, оптико-электронные камеры на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Телевизионные камеры работают в том же диапазоне (0,4-0,9 мкм), что и фотографиче-ские и используются для получения изображений со средним разрешением. Съемочные оптические камеры с механическим сканированием по сравнению с телевизионными имеют более широкий спектральный диапазон съемки: от ультрафиолетового до тепло-вого инфракрасного (0,3-14 мкм). В оптико-электронных камерах на приборах с зарядовой связью элементы с механическим сканированием не используются. Строка изображения в одном спектральном диапазоне формируется при помощи линейной матрицы (линейки) детекторов на ПЗС, ориентированной перпендикулярно направлению полета спутника. Срочная развертка изображения проводится путем последовательного электронного включения детекторов.

Ресурсные спутники, оснащенные радиолокационной аппаратурой имеют ряд преимуществ над спутниками оснащенных оптической аппаратурой, которые заключа-ются в возможности проведения съемки при любой освещенности и погодных условиях. Кроме того, с использованием радиолокационных станций бокового обзора (РЛС БО) можно получить изображения не только земной поверхности, но и объектов, нахо-дящихся на определенной глубине.

Ресурсные ИСЗ, предназначенные для изучения глобальных изменений окру-жающей среды, созданы по программе США EOS. В рамках программы EOS до 2014г. будет осуществлен запуск 21 ИСЗ, с помощью которого будут осуществляться всесто-ронние исследования атмосферы, океанов, криосферы, биосферы и поверхности суши, а также будет выполнен ряд экспериментов, связанных с изучением особенностей энер-гетического баланса планеты, глобального водооборота и биогеохимического цикла. При этом в ходе программы будут фиксироваться происходящие глобальные изменения, выявляться ключевые процессы, регулирующие состояние окружающей природной среды, а также совершенствоваться модели, позволяющие изучать и прогнозировать эти изменения.

Работы по программе ЕОS осуществляются по трем основным направлениям: развитие научных отраслей, связанных с изучением протекающих на планете глобальных, естественных и антропогенных процессов; создание глобальной информационной системы; а также последовательный вывод на орбиту космических аппаратов серии ЕОS. Обработку и архивирование поступающей информации, поступающей со спутников серии ЕОS, будут проводить 8 научно-исследовательских центров.

Метеорологические спутники в зависимости от вида их орбит можно разделить на две группы: ИСЗ выведенные на низкие приполярные орбиты и ИСЗ работающие на геостационарных орбитах. Метеорологические системы с космическими аппаратами на низших приполярных орбитах обеспечивают решение следующих задач:

- мониторинг облачного покрова Земли и других погодных явлений в видимом и инфракрасном диапазонах спектра;

- измерение вертикального профиля температуры атмосферы,характеристики приповерхностного ветра и температуры поверхности моря;

- заблаговременное предупреждение об опасных явлениях природы;

- получение информации о состоянии околоземного космическогопространства;

- сбор информации с платформ геофизического мониторинга окружающей среды;

- прием и ретрансляция сигналов бедствия в рамках системы поиска и спасения, а также определение местоположения источников этих сигналов.

Метеоинформация поступает из трех ярусов. Первый – долговременные орби-тальные станции – визуальное наблюдение за приливами, обвалами, пыльными и пес-чаными бурями, цунами, ураганами. Второй – автоматические спутники типа «Ме-теор», NOAA – поставляют информацию для прогнозирования погоды в глобальном и локальном масштабах, а также ведутся наблюдения за средне масштабными и локаль-ными процессами в атмосфере. Третий – спутники с геостационарной орбитой для не-прерывного наблюдения за глобальными динамическими процессами в атмосфере Зем-ли.

К первой группе относятся спутники метеорологической системы NОАА (США), российской метеорологической спутниковой системы «МЕТЕОР» и китайский спутник серии FY-1.

Ко второй группе относятся спутники выведенные на высокие геостационарные орбиты. Геостационарными метеорологическими спутниками обладают США (система Geos), Европейское космическое агентство (система Meteostat), Россия (ИСЗ «Электро»), Индия (система Insat) и Япония (система GMS).

Геостационарная система Geos базируется на двух геостационарных космиче-ских аппаратах типа Geos и обеспечивает получение оперативной информации о состоянии погоды, заблаговременное выявление опасных природных явлений, типа ураганов и сильных штормов, сбор и ретрансляцию в наземный центр, обработки данных с наземных, морских и воздушных платформ мониторинга окружающей среды, а также получение информации о состоянии околоземного космического пространства.

Геодезические ИСЗ предназначены для построения геодезических сетей – про-странственной триангуляции, для определения фигуры Земли и изучения ее строения. Для этих целей используются американские ИСЗ серии «Geos».

Астрономические ИСЗ позволяют изучать другие планеты и избежать при этом влияния атмосферы, т.е. исследования можно проводить в более широком диапазоне спектра чем с Земли.

В США разработан ряд астрономических спутников. Это в первую очередь ор-битальная астрономическая лаборатория» (ОАО) при помощи которой проводились исследования в ультрафиолетовом диапазоне Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна и Урана. Спутник SAS предназначен для исследования космического пространства в рентгеновском и гамма- диапазонах спектра. Кроме того, 2 декабря 1995г. Европейским космическим агентством (ЕКА) и американским Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) была запущена орбитальная солнечная лаборатория «Сохо», предназначенная для изучения солнечно-земных связей и процессов, происходящих в гелиосфере.

Геофизические спутники применяются для изучения верхних слоев атмосферы и ближайшего к Земле космического пространства. К ним относятся ИСЗ серии «Кос-мос».

Спутники связи относят к техническим и обеспечивают ретрансляцию радио-сигналов между наземными станциями, расположенными на большом расстоянии друг от друга. В России для этих целей используются спутники серии «Орбита», «Экран», «Горизонт». В США для обеспечения комуникационной связи используются спутники серии Intelsat, которые обеспечивают связь с 73 наземными станциями в 55 странах и позволяют обслуживать до 30 000 каналов телефонной связи. Для телевизионного ве-щания НАСА был разработан специальный спутник ATS, в число задач которого вхо-дит ретрансляция телепрограмм, а так же решения метео- и навигационных задач.

Навигационные спутники предназначены для определения положения кораблей и самолетов, относительно навигационного ИСЗ в нескольких точках орбиты. Для этих целей используются американские спутники серии «Транзит» и «Секор».

.Космические аппараты для полетов к Луне. Для изучения поверхности Луны использовались советские автоматические межпланетные станции (АМС) «Зонд» и ав-томатические лунные станции серии «Луна».

АМС «Зонд» использовались для отработки техники полета к Луне и возвра-щения на Землю, а так же фотографирования лунной поверхности. Впервые фотогра-фирование обратной стороны Луны было выполнено АМС «Зонд-5», а при возвраще-нии на Землю 21 сентября 1968г было проведено фотографирование Земли с расстояния 90 000 км. АМС «Зонд-6-8» выполняли фотосъемку поверхности Луны с окололунных орбит с расстояния около 3 000 км, с целью картографирования в первую очередь невидимой стороны Луны.

Автоматическая лунная станция «Луна» предназначалась для взятия проб лун-ного грунта и его доставки на Землю, а так же доставки на лунную поверхность по-движной лаборатории «Луноход».

Американцами для исследования Луны использовались МАС Surveyor и пило-тируемые космические корабли серии Apollo. 20 июля 1969г. завершилась 10-летняя американская программа подготовки высадки человека на Луну. 19 июля 1969г. к Луне был запущен пилотируемый космический корабль Apollo-11 с астронавтами на борту. После четырехсуточного полета космический корабль с командиром экспедиции Нилом Армстронгом, пилотом командного отсека Майклом Коллинзом и пилотом лунного отсека Эдвином Олдрином произвел посадку на лунную поверхность. Спустя 6 часов после посадки первым на лунную поверхность ступил Нил Армстронг и произнес следующие слова: «Этот маленький шаг одного человека, огромный прыжок для всего человечества». Основная задача первой экспедиции заключалась в доставке и установке на лунной поверхности различных приборов и отбор лунного грунта (22 кг).

Всего в период с 19 июля 1969г. по 7 декабря 1972г. на Луну было осуществле-но 7 экспедиций, шесть из которых завершились успешно. В результате было выполне-но фотографирование лунной поверхности, проведено изучение геологического строе-ния лунной поверхности и установлено высокое содержание в лунном грунте изотопа Гелия-3, который может использоваться в качестве топлива для экологически чистых термоядерных электростанций.

В 1998г. в США запущена МАС «Лунар-проспектор» для съемки и изучения лунной поверхности.

2.Космические аппараты для полетов к планетам Солнечной системы. Косми-ческие аппараты данного типа классифицируют по планетам, особенности которых существенно влияют на построение КА, особенно на КА, совершающие посадку на планету. Эти аппараты имеют существенно большие по сравнению с лунными удаления от Земли и продолжительность полета.

Для исследования планет земной группы (Меркурий, Венера, Марс) использо-вались советские межпланетные автоматические станции «Вега», «Венера», и «Марс» и американские «Mariner», «Викинг» и «Марс – Патфайндер».

Наибольший интерес у ученых вызывает изучение планеты Марс, с точки зре-ния наличия на ней жизни. Всего к Марсу было осуществлено 18 экспедиций в СССР 10 из которых были неудачными, 7 выполнили задачу лишь частично и 1 был очень успешным. В США было осуществлено 11 экспедиций, три из которых были неудач-ными. Самым продуктивным оказался последний запуск МАС «Марс – Патфайндер», который стартовал в декабре 1996г. и примарсился в день независимости США 4 июля 1997г. На марсианскую поверхность был доставлен марсоход весом 20 кг с помощью которого проводилась съемка поверхности и химический анализ грунта.

В соответствии с американской программой НАСА планируется в 2005г. до-ставить на Землю марсианский грунт, а в 2012г. осуществить первый пилотируемый полет на Марс.

Для исследования планет юпитерской группы использовались американские МАС «Пионер» и «Кассини».

В 1996г. специалистами НАСА впервые был запущен зонд «Shoemaker» для изучения астероидов, который успешно вывели на орбиту, а затем и осуществили по-садку на поверхность астероида Эрос.

3Космические аппараты для полетов с выходом за пределы Солнечной систе-мы. В настоящее время только один аппарат преодолел пространство Солнечной системы, покинул ее пределы. Таким аппаратом является американская МАС Pioner 10, которая была запущена 2 марта 1972г. для исследования межпланетной среды, астероидного пояса и свойств атмосферы Юпитера.

Выполнив программу исследований МАС Pioner 10 в 1999г. покинула пределы солнечной системы. На случай попадания МАС на планетную систему другой звезды и ее обнаружения внеземной цивилизации, создатели МАС Pioner 10 поместили на ней пластинку из алюминия, анодированного золотом, размером 15?23 см с символическим рисунком, который сообщает о цивилизации на Земле.

3.2.2. Пилотируемые космические аппараты

1.Пилотируемые космические корабли. Пилотируемый космический корабль – это космический аппарат, предназначенный для полета людей и имеющий все необхо-димые средства для работы при выведении на орбиту и выполнения задач полета в космосе и возвращения экипажа на Землю.

Полеты пилотируемых космических кораблей в зависимости от назначения по-лета подразделяются на следующие виды:

-Полеты одиночных кораблей (автономные полеты) по орбитам ИСЗ начинали освоение космического пространства. Для таких полетов были специально разработаны космические корабли советский «Восток» и американский «Меркурий». Для автономных полетов иногда использовались КК сзданные в других целях. Например, при полете КК «Союз-22» (1976г.) проводилось фотографирование территории Советского Союза в народнохозяйственных целях.

-Экспериментальные орбитальные полеты имеют целью проведение техниче-ских экспериментов. Например, на КК «Восход» и «Джемини» отрабатывались сред-ства выхода человека в космическое пространство (1965г.), а при полете КК «Союз-4» и «Союз-5» (1969г.) была выполнена их стыковка и переход двух космонавтов из корабля в корабль через открытый космос.

-Полеты кораблей многоразового использования. Предназначены для много-кратных космических полетов экипажей и доставки аппаратуры на орбитальные стан-ции в исследовательских целях. Орбитальный корабль (ОК) многоразового использова-ния представляющий собой гиперзвуковой летательный аппарат с дельтовидным кры-лом, является носителем полезного груза со средствами его развертывания и обслужи-вания на орбите и обеспечивает необходимые условия для жизнедеятельности и работы экипажа до 10 человек. По своей массе и габаритным характеристикам ОК сравним с современными транспортными самолетами.

Первые испытания американского КК многоразового использования начались ровно через 20 лет после полета в космос Гагарина. В серию КК «Спейс Шаттл» (кос-мический челнок) вошли четыре однотипных корабля с именами в честь знаменитых исследовательских судов: «Колумбия», «Челленджер», «Дискавери» и «Атлантис». Общая длина КК 40 м, грузоподъемность 30 т.

В Советском Союзе единственный испытательный полет в беспилотном режи-ме КК многоразового использования серии «Буран» состоялся 15 мая 1987г. Длина КК 36,4 м, размах крыльев 24 м, грузоподъемность до 30 т.

-Транспортные полеты пилотируемых КК к долговременным орбитальным станциям предназначены для доставки на борт станций экипажа и его возвращения на Землю, а также транспортирования груза. К таким полетам относятся полеты КК «Со-юз» и «Прогресс» к орбитальным станциям «Салют» и «Мир», транспортного корабля КК «Аполлон» к станции «Скайлэб» и КК «Прогресс» и кораблей многоразового ис-пользования к орбитальной станции «Альфа».

-Дальние полеты КК проводились по американской программе «Аполлон», в ходе которой была осуществлена первая посадка на Луну пилотируемого КА. В Совет-ском Союзе в качестве пилотируемого КА для полетов на Луну планировалось исполь-зовать МАС «Зонд», однако эта программа не была осуществлена.

-Космические корабли – спасатели предназначены для спасения экипажей, терпящих бедствие, пилотируемых КК и орбитальных станций. Например, в задачи совместной программы «Союз» - «Аполлон» входила разработка и проверка в полете экспериментальных совместных средств сближения и стыковки, необходимых не толь-ко для совместных полетов, но и для операции по спасению.

-Полеты пилотируемых кораблей для ремонта и сборки на орбите больших конструкций. Примером может служить доставка на орбиту отдельных модулей и их сборка для строительства международной орбитальной станции «Альфа», а также осу-ществления будущих программ по строительству на орбите электростанций, обсерваторий, антенн и др.

2. Пилотируемые орбитальные станции. Они служат для проведения исследо-ваний и экспериментов, освоения длительных полетов человека в условиях невесомо-сти, обработки технических средств космической техники для ее совершенствования на околоземных орбитах. Станция состоит из пяти отсеков (рабочего, переходного, промежуточной камеры, отсека научной аппаратуры и негерметичного агрегатного отсека).

По времени нахождения на орбите экипажа станции подразделяются на обитаемые и посещаемые. Экипаж на станции необходим для выполнения наблюдений, проведения научных исследований, управления работой аппаратуры, для прикладных и экономических задач, технических экспериментов, монтажно-демонтажных работ, освоения длительных полетов в условиях невесомости и т.д.

По способу создания конструкции на орбите станции могут быть моноблоч-ными, многоблочными (модульными) и сборными. К моноблочным станциям относят-ся советская станция «Салют», советско-российская «Мир» и американская «Скайлэб» с численностью экипажа до 4 человек. К многоблочным станциям относятся Между-народная орбитальная станция «Альфа», создание которой начато в июне 1998г. и должно завершиться в 2003г. Она будет состоять из служебного и трех научных моду-лей, а так же трех кораблей эвакуаторов. Одним из модулей будет американский мо-дуль под названием «Сад на орбите» объемом 1200м3. основное его предназначение – обеспечение космонавтов овощами. Одновременно на станции смогут находиться до 13 членов экипажа.

По профилю решаемых задач станции могут быть универсальными и специализированными.

В зависимости от задач, решаемых орбитальной станцией и способов их реше-ния могут использоваться различные средства, в том числе отдельные КА.

- Для доставки экипажа на станцию и возвращения его на землю используются пилотируемые КК.

- Для материально-технического снабжения используются грузовые корабли «Прогресс» или транспортные, способные доставлять груз с экипажем – «Союз Т» и корабли многоразового использования.

- Результаты работ и небольшие грузы доставляются на Землю вместе с эки-пажем на КК.

- Для перемещения грузов с орбиты на орбиту применяются специально создан-ные буксиры.