Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
298
Добавлен:
22.07.2018
Размер:
1.28 Mб
Скачать

впервые изобрел и создал пленочный полуавтоматический аэрофотоаппарат для маршрутной и площадной съемки. Фотопленка из гибкого материала была создана в России в 1879 г. И. В. Болдыревым.

Авиация начинает широко использоваться не только как транспортное средство, но и для проведения фотографирования и визуальных наблюдений. Быстрому развитию аэрофотосъемки способствует уже имеющаяся техническая база, которая была создана в период воздухоплавания. Широко начинают использоваться многообъективные аэрофотоаппараты конструкции Ф. В. Дробышева, немецкой фирмы К. Цейс, которые отличались от панорамографов тем, что у них использовалась одна камера с несколькими объективами. Другим направлением в развитии аэрофотоаппаратостроения явилось конструирование и создание широкоугольных и сверхширокоугольных камер, снабженных ортоскопическими объективами, позволяющими вести фототопографические работы. В СССР это направление возглавлял известный конструктор М. М. Русинов. Определенный вклад в конструирование фотоаппаратов внес белорусский фотограф Сигизмунд Сикорский, который в 1930-е гг. изобрел затворку для фотоаппарата.

Авиация начинает широко использоваться в научно-практи- ческих целях. В 1914 г. русским летчиком И. И. Нагурским были выполнены аэровизуальные наблюдения в Арктике при поисках экспедиции Седова. В 1915 г. уже по аэрофотоснимкам была составлена карта мазурских болот. В 1919—1920 гг. аэрофотосъемка использовалась во Франции при гидрографических работах, а в США и Канаде в лесном деле.

Становление гражданской аэрофотосъемки в России, которое происходило в 1920-е гг., связано с именем М. Д. Бонч-Бруевича, которого по праву называют дедушкой русской аэрофотосъемки. Автоматические аэрофотоаппараты, приобретенный опыт аэрофотосъемочного самолетовождения позволили сплошь покрывать аэрофотоснимками значительные территории. Одной из первых таких крупных работ была аэрофотосъемка марийских лесов с изготовлением по аэрофотоснимкам уточненных фотосхем.

Топографо-геодезическая служба приняла на вооружение аэрофотосъемку, для производства которой нужна ясная солнечная погода, не сразу, а лишь в 1930-е гг. Сначала внедряется в картографическое производство комбинированная съемка (Н. М. Алексапольский, Г. Ф. Гапочко, 1930), при которой по аэрофотоснимкам составлялась только контурная часть, а затем и стереотопографи-

12

ческая съемка, предусматривающая и рисовку рельефа по стереопарам аэрофотоснимков путем трассирования горизонталей на оригинальном приборе-стереометре (Ф. В. Дробышев, 1934). Рассчитан и изготовлен широкоугольный ортоскопический с достаточной светосилой аэрофотосъемочный объектив (М. М. Русинов, 1935), упростивший задачу получения топографических аэрофотоснимков обширных территорий. Интенсивно развиваются теоретические вопросы аэрофототопографии (Л. М. Гольдман, Н. Г. Келль, М. Д. Кокшин, В. Я. Михайлов и др.).

Получают развитие спектрофотометрические исследования (Е. Л. Кринов, 1947). Химическая промышленность освоила выпуск цветофотографических материалов, обеспечив производственное применение цветных и спектрозональных аэрофотоснимков.

Для сгущения опорной геодезической сети по аэрофотоснимкам разработан метод пространственного фототриангулирования, аналитический вариант которого предусматривал выполнение громоздких вычислений на ЭВМ еще первого поколения (А. Н. Лобанов, 1952).

Интенсивное применение аэрофотосъемки в различных отраслях науки и народного хозяйства потребовало создания целого ряда институтов и специализированных предприятий. В 1929 г. в Ленинграде был организован научно-исследовательский институт аэросъемки, первым директором которого был А. Е. Ферсман. Позже на базе слияния институтов аэросъемки (Ленинград) и геодезии и картографии (Москва) был создан Центральный научноисследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии. В 1939 г. для координации аэрометодических работ при Отделении геолого-географических наук АН СССР была создана комиссия по применению аэрометодов, которую возглавил А. Е. Ферсман. В 1944 г. комиссия была преобразована в Лабораторию аэрометодов АН СССР (ЛАЭМ), которую с 1947 г. возглавил Н. Г. Келль. В ЛАЭМ проведены большие работы по развитию аэрофотографии, фотограмметрии и применению авиации в различных направлениях, связанных с геолого-географическим изу- чением Земли. В связи с широким применением аэрофотосъемки в различных областях народного хозяйства назревает необходимость создания специализированных предприятий для координации работ по ее внедрению и использованию: «Сельхозаэросъемка» (1931 г.), «Аэрогеология» (1946 г.), «Леспроект» (1947 г.).

13

В послевоенные годы аэрометоды начали широко внедряться в различных науках о Земле. Становилась все более очевидным их высокая эффективность. Кроме того, аэрометоды расширяют диапазон электромагнитного спектра для съемок, на 1960-е гг. приходится применение тепловой и радиолокационной съемок.

2.3. Ракеты

История ракетостроения измеряется веками, и до недавнего времени вопрос авторства идеи создания первой ракеты с несколькими ступенями был открытым. Ясность в данный вопрос внесли белорусские историки А. М. Бельский и М. А. Ткачев в 1992 г.

Âте времена, когда только в фантастической литературе появились первые описания воображаемых полетов человека с помощью последовательно срабатывающих пороховых ракет (Сирано де Бержерак «Путешествие на Луну», 1649 г.), в столице Нидерландов Амстердаме (1650 г.) в типографии Яна Янсона вышла книга «Вял³кае мастацтва артылеры³» на латинском языке, автором которой был выходец из Беларуси Казимир Семянович. Объем этой книги составил 300 страниц с 206 иллюстрациями и 260 ссылками на литературные источники. Впоследствии она была переведена на французский, голландский и немецкий языки. Она состояла из трех разделов. Третий раздел книги полностью посвящен конструкции, производству и боевым характеристикам ракет, и в этом же разделе впервые было дано описание многоступенчатой ракеты. Кроме того,

âданном разделе К. Семянович дает описание батарейной ракеты с двигателями, установленными по кругу, а также ракетного стабилизатора типа «Дельта». Это было единственное фундаментальное пособие по артиллерии и ракетостроению до конца XVIII ст. Английский переводчик Джорж Шелван в 1929 г. писал: «Авторитет автора этой книги был и до сегодняшнего дня остается для ракетчиков и фейрверкеристов священным».

ÂРоссии первые упоминания об использовании ракет относятся к 1725 г. Впервые съемка с ракеты была выполнена саксонским инженером Маулем. Его аппарат для съемки был размещен на пороховой ракете и имел ряд приспособлений, включая парашют для его спуска после экспозиции, а также гироскоп для стабилизации фотоаппарата. Фотографирование проводилось с высоты 500—600 м. Однако в довоенные годы фотографирование с ракет широкого применения не нашло.

14

Первый запуск ракеты с жидким топливом был осуществлен американцем Робертом Годдартом в 1926 г. В январе 1945 г. была запущена немецкая двухступенчатая ракета А-4 (Фау-2), конструкции фон Брауна, которая впервые достигла космической высоты в 450 км. С 1945 г. в России начато фотографирование с ракет. Осенью 1951 г. впервые была запущена советская метеорологическая ракета МР-1 для измерения температуры, давления, плотности атмосферы и скорости ветра на высотах 80—90 км, а также впервые было выполнено фотографирование облачности.

С конца 1933 г. в Москве начал работу Реактивный научно-ис- следовательский институт. В этом же году были осуществлены первые запуски отечественных ракет ГИРД-09 и ГИРД-Х. С 1947 г. на исследовательских ракетах начали устанавливать на- учные приборы и фотографическую аппаратуру.

В США для фотографирования в исследовательских целях использовались ракеты У-2, Аэроби, Викинг и Атлас. В Англии, Австралии и Аргентине для изучения природных ресурсов Земли запускались специальные ракеты «Скатлан» с аэрофотосъемоч- ными камерами и «Хассельблад».

Однако вследствие ограниченности по времени и территории фотографических съемок Земли с исследовательских ракет приходилось решать только задачи на локальном уровне и они не могли конкурировать с космическими летательными аппаратами. Поэтому ракеты как средство съемок Земли сыграли свою роль только на этапе подготовки фотографирования с ИСЗ.

2.4. Космические летательные аппараты

Важную роль в развитии космических исследований сыграла рукопись «Проект воздухоплавательного прибора» Н. И. Кибаль- чича, который написал ее в 1881 г., будучи заключенным в Петропавловскую крепость и приговоренным к казни за покушение на царя Александра. В этой рукописи он впервые дает описание «предварительной конструкции ракетного самолета».

Другой проект космического корабля с реактивным двигателем предложил в 1893 г. немецкий изобретатель Герман Гансвинд. В области ракетостроения и межпланетных полетов с 1907 г. работал американский инженер Роберт Годдарт. С 1912 г. активно занимался проблемами космических полетов крупный французский ученый и авиаконструктор Робер Эно-Пельтри. Он впервые ввел в употребление термин «астронавтика».

15

Большой вклад в развитие космонавтики внес русский уче- ный и философ К. Э. Циолковский. Он является основоположником теоретической космонавтики. Особенно важную роль в развитии ракетодинамики и космонавтики сыграл его классический труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованный в 1903 г. В своих трудах К. Э. Циолковский писал о больших возможностях, которые могут открыться с освоением космоса, в использовании солнечной энергии для обеспечения жизни как на Земле, так и других планетах Солнечной системы.

Первый проект использования солнечной энергии на Земле с помощью отражающих зеркал, вынесенных в космос, был изложен в 1917 г. в рукописи Ю. В. Кондратюка. Однако первая попытка воплотить этот проект в жизнь была сделана только 4 февраля 1993 г. в России, когда на орбиту было выведено небольшое по размеру полотнище в виде зонтика, изготовленное из блестящей, тонкой и очень прочной пленки. Испытания механизма, поддерживающего парус в развернутом состоянии, и пленки прошло успешно, и исследования по созданию «космического зеркала» были продолжены.

Результатом этих исследований явилось создание российской ракетно-космической корпорацией «Энергия» космического отражателя света — блестящего полотнища площадью в 500 м2, которое 4 февраля 1999 г. с помощью грузового корабля «Прогресс М-40» было доставлено на околоземную орбиту и должно было быть развернуто вращающим устройством корабля над земной поверхностью между 48 и 51 с. ш. Это полотнище в виде зонтика должно было посылать луч из космоса, равный свету 10 лун, который на земной поверхности высвечивал бы пятно диаметром 5—7 км, каждый раз через 8—10 мин после захода Солнца. При безоблач- ной погоде этот космический свет мог быть виден на расстоянии до 300 км. Однако при развертывании полотнища оно запуталось и осуществить эксперимент не удалось.

Большой вклад в развитие советской ракетной и космической техники внесли академики — ленинградец В. П. Глушко и москвич С. П. Королев. В этот период в Лос-Анджелесе в американской фирме ракетных и космических исследований над созданием межконтинентальных систем работал выходец из Беларуси Борис Владимирович Кит. Он опубликовал первый в мире учебник по ракетной технике и ракетному топливу, издал книгу «История и

16

современное состояние советской астронавтики». Б. В. Кит работал в качестве эксперта по ракетостроению и конструктором по развитию астронавтики, а также экспертом на переговорах по сотрудничеству в области космонавтики между США и СССР.

Б. В. Кит является академиком астронавтики Парижской академии наук. За большой вклад в развитие космической науки награжден золотой медалью Германа Оберта.

Впервые в мире первый запуск ИСЗ был осуществлен в Советском Союзе 4 октября 1957 г. и положил начало полетам различ- ных космических летательных аппаратов. Хронология важнейших запусков космических аппаратов и проведение космических экспериментов проходили в следующей последовательности: 15 мая 1960 г. был запущен в беспилотном режиме космический корабль (КК) «Восток», а 19 августа 1960 г. второй КК с двумя собаками на борту.

12 апреля 1961 г. на КК «Восток» (вес 4725 кг), выведенном на орбиту с перигеем 181 км, апогеем 327 км и наклонением 65 , был осуществлен первый в мире пилотируемый 108-минутный полет летчика-космонавта Ю. А. Гагарина.

6 августа 1961 г. был выведен на орбиту КК «Восток-2», на котором летчик-космонавт Г. С. Титов впервые выполнил суточный орбитальный полет и провел фотографирование земной поверхности.

В августе 1962 г. состоялся первый групповой полет двух КК с космонавтами А. Г. Николаевым («Восток-3») и П. Р. Поповичем («Восток-4»).

Первый многоместный КК «Восход» (космонавты В. М. Комаров, К. П. Феоктистов, Б. Б. Егоров) был выведен 12 октября 1964 г. на орбиту с перигеем 177,5 км, апогеем 408 км и наклонением 65 .

18 марта 1965 г. был запущен КК «Восход-2» (космонавты П. П. Беляев, А. А. Леонов), на котором космонавт А. А. Леонов, используя надувной шлюзовый отсек и специальное оборудование, впервые в мире вышел в открытое космическое пространство и пробыл там 12 мин.

23 апреля 1967 г. состоялся первый испытательный полет (космонавт В. М. Комаров) многоцелевого орбитального КК второго поколения «Союз» (масса 6,5—6,8 т).

16 января 1969 г. впервые была выполнена стыковка на орбите двух пилотируемых КК «Союз-4» (В. А. Шаталов) и КК «Со-

17

юз-5» (Б. В. Волков, А. С. Елисеев, Е. Н. Хрюнов) и организована первая экспериментальная станция массой 12 924 кг, а также осуществлен переход через открытое космическое пространство двух членов экипажа из одного КК в другой.

18—26 декабря 1973 г. совершил первый космический полет космонавт-белорус П. И. Климук (всего три полета), а 9—11 октября 1977 г. на КК «Союз-25» космонавт-белорус В. В. Коваленок (всего три полета).

15—20 июля 1975 г. была осуществлена стыковка КК «Со- юз-19» (А. А. Леонов, В. Н. Кубасов) и американского КК «Аполлон» (астронавты Т. Стаффорд, Д. Слейтон, В. Бранд).

На корабле «Союз-22», запущенном 15 сентября 1976 г. (В. Ф. Быковский, В. В. Аксенов), была осуществлена программа фотографирования земной поверхности с помощью многозонального космического фотоаппарата МКФ-6. На базе КК «Союз» был создан усовершенствованный трехместный транспортный орбитальный КК «Союз Т» для доставки экипажа и грузов на орбитальную станцию «Салют» и в этом качестве использовался по 1981 г.

Первая орбитальная станция «Салют» в Советском Союзе была выведена на орбиту в 1971 г., а с 20 февраля 1986 г. по апрель 2000 г. эксплуатировалась орбитальная станция «Мир».

Первая американская орбитальная станция Skylab была выведена на околоземную орбиту 14 мая 1973 г., а завершила программу исследований 9 февраля 1974 г.

Первые испытания в США корабля многоразового использования были начаты в 1981 г., а первый орбитальный полет в беспилотном режиме корабля многоразового использования серии «Буран» в СССР состоялся 15 мая 1987 г.

15 октября 2003 г. в Китае запущен первый КК «Шеньжоу-5» с космонавтом на борту (Ян Ливэй), который совершил 14 оборотов вокруг Земли за 21 час.

В настоящее время правительственные организации, национальные — Главкосмос (Россия), NASA (США) и международные ЕSA (Европейское космическое агентство), финансируют дорогостоящие космические проекты. В системе картографо-геодезичес- кой и гидрометеорологической служб России созданы крупные научно-производственные центры — «Природа» (1973 г.) и «Планета» (1974 г.). Планомерно запускаются, сменяя друг друга, специальные спутники-съемщики, образуя постоянно действующие космические системы, обеспечивающие различных потребителей

18

сканерными и фотографическими снимками (NОАА, 1970; Landsat, 1972; Метеор—Природа, 1974; Ресурс Ф, 1975; SРОТ, 1986; Ресурс-0, 1989 и др.). К 1995 г. полностью развернута международная система геостационарных спутников, осуществляющих космическое патрулирование планеты. Космонавты на пилотируемых кораблях и орбитальных станциях регулярно осуществляют экспериментальные съемки. Электронные и фотографи- ческие снимки удачно дополняют друг друга. Для получения снимков освоен радиодиапазон электромагнитного спектра. Всепогодные радиолокаторы бокового обзора стали устанавливать не только на самолетах, но и на тяжелых космических аппаратах (Seasat, 1978; Алмаз, 1990; ЕРS, 1991). Широко используются многозональные снимки. Для их обработки разрабатываются автоматизированные методы на базе ЭВМ. Формируется устойчи- вый мировой рынок космических снимков, который пополняется конверсионными снимками, накопленными в военных ведомствах США и России. Для координатной привязки снимков начи- нают применяться портативные приемники спутниковых систем позиционирования (местоопределения) — GРS (1993), ГЛОНАСС.

Современные научно-технические достижения — многоэлементные приемники излучения на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), мощные рабочие станции с большой оперативной и дисковой памятью, оптические диски для хранения видеоинформации и, наконец, интегрированные ГИС предопределяют наступление очередного этапа в развитии аэрокосмического зондирования, который основывается на цифровых снимках. Они наиболее адекватно соответствуют информационным технологиям, базирующимся на цифровых ЭВМ и телекоммуникациях. Переход от фотографических к цифровым снимкам в аэрокосмическом зондировании диктуется требованиями современной информационной инфраструктуры.

3. НОСИТЕЛИ СЪЕМОЧНОЙ АППАРАТУРЫ

Для выполнения съемки съемочная аппаратура устанавливается на носитель, который поднимает ее на нужную высоту, перемещает относительно местности и обеспечивает определенное ориентирование в пространстве. Носители съемочной аппаратуры можно разделить на две основные группы — носители для воздушной и космической съемок.

19

3.1. Летательные аппараты 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 (рис. 1).

Ðèñ. 1. Носители съемочной аппаратуры

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

20

авиамотоциклы одноместные (114 кг) и двухместные (175 кг). Для разбега авиамотоцикла требуется дорожка длиной 45 м и для посадки — 30 м. Максимальная скорость 100 км/ч, запас горюче- го на 2 ч, радиус разворота 20 м, высота полета — 450.

Производительность составляет 3000 га/ч. В собранном виде составляет 5 м в длину и 1,2 м в ширину, можно перевозить на крыше автомобиля. В России для этих целей НПП «Альфа-М» выпускается специально оборудованный легкий самолет СЛ-А

(Ф). Выполненные аэрофотосъемочные работы в масштабе 1:3000 и 1:5000 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, так как их не нужно оснащать системами жизнеобеспечения и защиты.

Для визуальных наблюдений, а также 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. Например, на самолете ТУ-134 установлена камера МКФ-6, топографический аэрофотоаппарат ТАФА-10, радиолокатор бокового обзора «Нить» и сканер «Матра». Скорость полета при съемке 360—800 км/ч, высота полета — 200—10 800 м, производительность съемки с высоты 10 км, за один полет 8000—8500 км2.

3.2. Космические летательные аппараты (КЛА)

Под космическим летательным аппаратом следует понимать аппарат, предназначенный для полета в космосе или для работы на других небесных телах.

Космические аппараты подразделяются на два существенно отли- чающихся друг от друга класса: автоматические и пилотируемые.

3.2.1. Автоматические космические аппараты

Автоматические космические аппараты в зависимости от траектории полета подразделяются на следующие типы: искусственные спутники Земли, КА для полетов к Луне, планетам Солнечной системы и КА для полетов с выходом за пределы Солнеч- ной системы.

Искусственные спутники Земли (ÈÑÇ) характеризует относительно небольшое удаление от Земли, периодичность измене-

21