ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

© В.М.Чеснов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Исследование научного творчества К.Э. Циолковского"
2011 г.

В основе наших знаний о процессах, протекающих на Земле и на других планетах Солнечной системы, лежит интуиция и опыт дистанционного зондирования (ДЗ) в оптическом диапазоне. Следует особо подчеркнуть, что только в текущем столетии человечеству стала доступна информация, получаемая в других частях спектра электромагнитных волн, на основе чего оно смогло оценить возможности радиодиапазона по сравнению с видимым и инфракрасным. Этот факт в большой степени связан с возникновением и бурным развитием космонавтики, позволившей в полной мере выявить преимущества дистанционного зондирования вообще и в радиозондирования, в частности.

Первоначально развитие радиолокационной и радиометрической техники в большинстве случаев не было связано с ДЗ. Ряд радиолокаторов, в том числе позволявших получать изображение, был создан в годы второй мировой войны для управления огнем артиллерии, слежения за самолетами и для определения наземных целей при бомбардировках. Однако, первые радиолокаторы, использующие сложные частотномодулированные сигналы, были разработаны и применены для измерения параметров ионосферы Земли.

Начало дистанционных исследований планет в радиодиапазоне совпало с зарождением радиоастрономии. Первые опыты в этой области, выполненные К. Янским в 1931-32 гг. и продолженные в модифицированном виде Г. Ребером в начале 1940-х годов, не только открыли радиоизлучение, приходящее на Землю из космического пространства, но и показали принципиальную возможность использования его в научных целях. Особенно интенсивно радиоастрономия стала развиваться в послевоенное время. Опыт, накопленный во второй мировой войне, позволил в 1946 г. провести первые радиолокационные исследования Луны с помощью модернизированных военных установок. Дальнейший бурный прогресс радиоастрономии определялся не только чисто научными задачами, но и практическими запросами зарождавшейся космонавтики. Так, для точного расчета траекторий полета космических аппаратов к планетам Солнечной системы требовалось знание величины астрономической единицы с точностью, недоступной для оптических методов ее определения. С этой целью были созданы специальные радиоастрономические комплексы — планетные радиолокаторы.

Началом же собственно дистанционного радиозондирования Земли следует считать конец 1950-х годов, когда исследовательская аппаратура была размещена на летательных аппаратах. Использование же космических средств для изучения земной атмосферы и ионосферы началось с запуска первого искусственного спутника Земли в 1957 г. Правда, не с помощью специально разработанной аппаратуры, а лишь в качестве «побочного эффекта» при анализе характеристик знаменитого радиосигнала «бип-бип».

До конца 1960-х годов развитие радиозондирования шло достаточно медленно, что было связано как с недостатком знаний о взаимодействии радиоволн с исследуемым объектом, так и с низким уровнем развития радио- и электронной техники. Несмотря на то, что радиофизические методы использовались в основном как вспомогательные, они сыграли заметную роль, например, в исследованиях свойств лунной поверхности.

С конца 1970-х годов началось создание сложных бортовых систем радиозондирования Земли. Радиометоды были успешно применены при изучении Венеры. Здесь особенно ярко проявились их преимущества: независимость от облачного покрова, чувствительность к геометрии поверхности и присутствию воды. Вместе с тем, наблюдалось некоторое отставание в использовании радиометодов по сравнению с исследованиями в других диапазонах. Такое положение объясняется трудностями достижения высоких, сравнимых с получаемыми в оптическом диапазоне точностей измерений, напрямую зависящих от размеров антенной системы. Решение этой проблемы, в частности, с помощью синтеза искусственной апертуры антенны, привело к резкому нарастанию темпов развития космического радиозондирования с середины 1980-х годов, продолжающемуся и в наши дни.