Международные экипажи в космосе
Шрифт:
Для проведения экспериментов по изучению атмосферы и поверхности Земли на орбитальной станции «Салют-6» находилась разнообразная научная аппаратура. Это, во-первых, многозональная фотоаппаратура МКФ-6М, разработанная специалистами СССР и ГДР и изготовленная в ГДР. О МКФ-6М, ее конструктивных и эксплуатационных достоинствах много писалось в советской печати[19]. Отметим только такой факт: за 10 суток работы на орбитальной станции камера МКФ-6М может сфотографировать в шести зонах спектра такую же площадь, которую методом аэрофотосъемки можно было бы отснять лишь за 10 лет.
Во-вторых, это болгарская аппаратура — ручной спектрофотометр «Спектр-15» и электрофотометр «Дуга», созданные специально для международных экипажей и отлично зарекомендовавшие себя при использовании их космонавтами
Совокупность экспериментов по изучению Земли и ее атмосферы достаточно условно можно разбить на четыре группы. К первой группе относятся эксперименты по исследованию ряда физических процессов, которые протекают в верхних слоях земной атмосферы, связанных как с локальными аэрономическими процессами, так и с воздействием магнитосферй на ионосферу. К этой группе в основном относится серия экспериментов, проведенных с помощью прибора «Дуга» («Экватор», «Полюс», «Эмиссия», «Свечение»). К этой группе тесно примыкают некоторые эксперименты по изучению физических свойств космического пространства, о которых речь пойдет в следующем разделе.
Ко второй группе следует отнести эксперименты по изучению атмосферы — ее структуры, состава, происходящих в ней физических процессов и т. п. Результаты этих экспериментов равно интересны для геофизики, метеорологии, климатологии, решения задач атмосферной оптики и других.
К третьей группе мы относим эксперименты, специально предназначенные для исследования атмосферы как среды, разделяющей при дистанционном зондировании Земли измерительный прибор и объект измерений. К этой же группе целесообразно отнести эксперименты по определению загрязнения атмосферы аэрозолями, продуктами промышленных отходов и т. п., поскольку это прямо влияет на передаточную функцию атмосферы.
Наконец, к четвертой группе относятся эксперименты, непосредственное назначение которых — дистанционное зондирование поверхности Земли в целях изучения ее природных ресурсов.
Первая группа экспериментов была посвящена исследованиям оптических явлений в верхней атмосфере (полярные сияния, среднеширотные красные дуги, экваториальное свечение и другие). В последнее время эти явления вызывают повышенный интерес, так как они имеют непосредственную связь с важными физическими процессами в магнитосферно-ионосферной плазме. Кроме наземных наблюдений, за последние два десятилетия был осуществлен ряд спутниковых и ракетных измерений этих явлений, в результате была получена информация о пространственной структуре свечений, их спектральном составе.
Наблюдения проводились с помощью прибора «Дуга», при этом с борта орбитальной станции наблюдались свечения верхней атмосферы в области экватора и экваториальных дуг в слое ионосферы (эксперимент «Экватор»), вертикальная структура основных эмиссионных линий в полярных сияниях («Полюс»), исследовалось широтное распределение основных атмосферных эмиссий («Эмиссия») наблюдалось свечение стабильных авроральных дуг («Свечение»).
Следует подчеркнуть, что эксперименты по изучению атмосферы и поверхности Земли проводились почти всеми международными экипажами. Так, переходя ко второй группе экспериментов, отметим, что четыре международных экипажа выполнили эксперименты «Заря», «Терминатор», «Поляризация» (СССР-ВНР, СССР-СРВ, СССР-Куба, СССР-МНР), последний эксперимент был проведен также международным экипажем СССР-ГДР.
В серии экспериментов «Поляризация» проводились визуально-инструментальные исследования поляризации солнечного света, рассеянного атмосферой и отраженного Землей. Поляризация наряду с другими оптическими явлениями — «тонкий инструмент» исследования природы, состава и структуры твердых, жидких, газообразных сред, их смесей, характера их поверхностей и динамики взаимодействия. Именно поэтому в течение более 70 лет с поверхности Земли ведутся систематические поляризационные исследования атмосферы, эти исследования имеют большое значение для атмосферной оптики, метеорологии, а в последние годы для дистанционного зондирования Земли из космоса.
Поляризационные
В эксперименте «Поляризация» ученые ставили перед космонавтами задачу накопления сведений, необходимых для автоматизации определения атмосферных ситуаций в целях повышения эффективности изучения природных ресурсов Земли из космоса. Кроме того, проводились прямые визуальные измерения степени поляризации зодиакального света и других, доступных глазу световых явлений в верхней атмосфере.
Важную информацию о структуре атмосферы могут дать исследования солнечного света, рассеянного земной атмосферой во время захода (или восхода) Солнца. Наблюдения восхода и захода Солнца с борта космических кораблей и орбитальных станций «Салют» показали их большую перспективность для решения задач атмосферной оптики и дистанционного зондирования, изучения Земли и земной атмосферы из космоса. Поэтому члены нескольких международных экипажей с помощью фотоаппарата, снабженного поляризационными фильтрами, и ручного спектрометра «Спектр-15» выполнили наблюдения восхода и захода Солнца и дневного горизонта (эксперимент «Заря»), а также последовательное фотографирование в двух симметричных точках солнечного меридиана, причем одна из точек лежит в области восхода (или захода) Солнца, а другая — в области земной тени (эксперимент «Терминатор»).
Важное значение имели эксперименты «Контраст», «Атмосфера», «Улан-Батор», «Солонго», «Иллюминатор» (СССР-НРБ, СССР-ВНР, СССР-СРВ, СССР-Куба, СССР-МНР). Известно, что при дистанционном зондировании Земли с целью изучения ее природных ресурсов объект исследования (земная поверхность) и измерительный инструмент, а точнее, чувствительный элемент, воспринимающий информацию (например, пленка фотоаппарата, находящегося на орбитальной станции), разделены несколькими средами: это, во-первых, атмосфера, во-вторых, оптика измерительного прибора, иллюминатор, через который производятся измерения, и т. п. Эти среды вносят искажения в результаты измерений, поэтому их необходимо корректировать.
Так, при изучении природных ресурсов Земли из космоса используются характеристики отраженной от земной поверхности солнечной радиации и собственное излучение природных образований. Так как солнечная радиация и собственное излучение земных объектов трансформируются при прохождении через атмосферу, то при корректировке измерительной информации о природных ресурсах необходимо учесть атмосферные эффекты. Трансформация излучения в атмосфере связана с поглощением и рассеянием электромагнитных волн атмосферными газовыми составляющими и аэрозольными частицами. Эти процессы изменяют спектральное, угловое и пространственное распределение радиации. Кроме того, за счет рассеяния и собственного излучения самой атмосферы на излучение исследуемого объекта накладывается фон, который искажает структуру исходного сигнала, а также несет информацию о самой атмосфере. Для учета атмосферных эффектов был предложен некий обобщающий параметр — передаточная функция атмосферы. С целью определения этой передаточной функции, а также с целью исследования оптических характеристик атмосферы на основе измерений угловой структуры излучения и спектральной яркости Земли и проводился эксперимент «Атмосфера».