РАЗВИТИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ВЗАИМОВЛИЯНИЯ КОСМОНАВТИКИ И НАУК О ЗЕМЛЕ. DEVELOPMENT OF INTERACTION AND MUTUAL INFLUENCE OF COSMONAUTICS AND EARTH SCIENCES

© В.М.Чеснов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Исследование научного творчества К.Э. Циолковского"
2019 г.

Аннотация: Основой взаимодействия космонавтики и наук о Земле стала фоторазведка. Летательные аппараты стали незаменимым инструментом в картографировании. Спутники-фоторазведчики пришли им на смену с начала 1960-х годов. Определенные ограничения на использование полученных материалов в гражданских целях налагали условия секретности. Оптический диапазон съемки был дополнен инфракрасным. Новый этап начался в 1978 г. с использованием радиолокационной съемки, независимой от погодных условий. В последние десятилетия возможности гиперспектральной съемки позволяют определять характеристики объектов на местности, скрытые в нормальных условиях. В начальный период задача съемки поверхности во многом определяла параметры конструкции космического аппарата. Развитие электроники превратило его в платформу для зондирующего комплекса. Решающую роль играет обработка информации и соответствующее программное обеспечение.

Ключевые слова: история космонавтики, науки о Земле, дистанционное зондирование, картографирование.

Abstract: The basis of the interaction of astronautics and earth sciences was photo reconnaissance. Aircraft have become an indispensable tool in mapping. Reconnaissance satellites replaced them from the beginning of the 60s of the twentieth century. Certain restrictions on the use of the obtained materials for civilian purposes imposed conditions of secrecy. The optical photography range was supplemented by infrared. In 1978 a new development round began with the use of radar independent of weather conditions. In recent decades, the possibilities of hyperspectral remote sensing allow determining the characteristics of objects on the ground hidden under normal conditions. In the initial period the task of photography the surface determined the design parameters of the spacecraft. The development of electronics has turned it into a platform for a hardware complex. A crucial role is played by information processing with related software.

Keywords: history of astronautics, earth sciences, remote sensing, mapping.

Информация, полученная при зондировании нашей планеты из космоса, используется целым комплексом наук о Земле (в географии, геологии, вулканологии, геоинформатике, картографии, климатологии, метеорологии, океанологии, сейсмологии и др.) для решения прикладных задач во многих направлениях человеческой деятельности и в других целях. Под «другими целями» обычно понимаются различные аспекты военного применения. Следует отметить, что именно эта область применения космических средств сыграла решающую роль в последующем использовании космического зондирования земной поверхности в гражданских целях и в формировании отдельных научно-технических отраслей.

К середине 1950-х годов стало достаточно очевидно, что возможно создать космический аппарат, способный вести фотографирование поверхности и возвращать отснятую пленку в специальной капсуле. В 1959 г. были произведены первые запуски аппаратов по американской программе «Corona», а в 1960 г. была успешно возвращена на Землю капсула с пленкой. В СССР спускаемая капсула космического аппарата «Зенит» с фотоматериалами и спецаппаратурой благополучно приземлилась в 1962 г.

Наряду с очевидной необходимостью и важностью использования космических методов в картографии и геодезии (распознавание и привязка к местности интересующих объектов) особое внимание не только специалистов, но и руководителей страны было обращено на решение метеорологических задач. Первым космическим метеорологическим аппаратом стал американский «TIROS-1», выведенный на орбиту в 1960 г. Были получены изображения Земли в тепловом инфракрасном диапазоне. Первый отечественный оперативный спутник Космос 144 был выведен на орбиту в 1967 г. Этому событию предшествовали, начиная с 1964 г., пять технологических запусков. Конструкция аппаратов была уникальной и передовой. В дальнейшем стали использовать несколько спектральных каналов инфракрасного диапазона, что способствовало развитию комплекса наук о Земле (например, измерение температуры поверхности суши и океана, распознавание геологических структур и типов горных пород спектрометрическими методами).

Первым космическим радиолокатором с синтезированной апертурой антенны стал американский «Seasat-A» в 1978 г., позволивший получить изображение очень высокого качества независимо от погодных условий. Помимо того локатор давал возможность «заглянуть» под растительный покров, поскольку его разрешающая способность существенно возрастает в сравнении с системами, имеющими реальные размеры апертуры антенны. В 1983 г. на орбиту был выведен «Космос-1500» для отработки методов наблюдения Мирового океана, ледового покрова и атмосферы, бортовая аппаратура которого также включала в себя радиолокационную систему, сканирующий и трассовый радиометры и другие устройства.

Аппаратурное оснащение наблюдения за земной поверхностью пошло по пути создания бортовых многоканальных устройств. Совокупность каналов зондирования определяет ценность информации. Современные гиперспектральные системы имеют 200-400 каналов. Взамен исторически сложившихся принципов визуальной обработки и распознавания снимков основным анализирующим устройством становится компьютерная система и программное обеспечение. Это даже позволяет получить новые «производные» снимки. Исходя из значений растровых данных и их географической позиции, у исследователей возникает возможность определить характеристики, скрытые в нормальных условиях.