Реферат: Влияние космоса на современные информационные технологии

<span Times New Roman",«serif»">ВСТУПЛЕНИЕ

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Освоениекосмоса, космические исследования относятся к од­ному из основных направленийнаучно-технической революции. Рассмотрение этого направления втехнико-экономическом ас­пекте представит определенный интерес дляспециалистов, раз­рабатывающих международные программы сотрудничества в областиэкономики, науки и техники.

<span Times New Roman",«serif»">Вэтой работе показаны некоторые технико-экономические и научные предпосылкисоздания ряда космических систем. Рас­сматриваются условия наблюдения природныхобразований из космоса, обсуждаются методы и средства дистанционного зон­дированияпри исследовании природных ресурсов и окружаю­щей среды. Кроме того, приводятсясведения о решении ряда других задач (связь, геодезия и т. д.) с помощьюкосмических систем.

<span Times New Roman",«serif»">Искусственныеспутники Земли, обладая такими особенно­стями, как возможностью находиться взоне прямой видимости со значительных территорий поверхности Земли,высокой  скоростью перемещения ирегулярностью движения, позво­ляют эффективно решать важныенароднохозяйственные за­дачи: определение координат (геодезия и навигация),пере­дача информации (телевидение, радиовещание, телефонная и телеграфнаясвязь),  наблюдение за Землей(исследование природных ресурсов и окружающей среды), изучение и конт­рольпроцессов в атмосфере.

<span Times New Roman",«serif»">Большойпрактический интерес, в частности, представляет вынесение в космос, например наорбиты искусственных спут­ников Земли или на Луну, частипроизводственно-технических комплексов. На Луну могут быть вынесены вредные,горнодо­бывающие, энергоемкие виды производства. В условиях кос­мическогополета (невесомость, вакуум) могут производиться крупные кристаллы, композитныематериалы, уникальная оп­тика, сверхчистые химические и лекарственные препаратыи многое другое. Особое значение в ближайшем будущем будет иметь вынос запределы Земли вредных, вторично не перерабатываемых отходов производства.

<span Times New Roman",«serif»">Техническиехарактеристики ракетно-космических систем, а также успехи в созданиирадиоэлектронной и оптико-механи­ческой аппаратуры позволили приступить уже внаши дни к решению конкретных задач. Среди них особо важное значение имеютзадачи, связанные с разно­сторонним и комплексным исследованием природных ресур­совЗемли и окружающей среды. Это объясняется по крайней мере двумя главнымиобстоятельствами. Первое из них свя­зано со все расширяющейся (причем запоследние годы тем­пы растут лавинообразно) хозяйственной деятельностью че­ловекана нашей планете, требующей форсированной разра­ботки природных ресурсов,второе— со все более существен­нымвлиянием человека и его производственной деятельности на природную среду. Еслив прежние годы вопрос стоял о том, чтобы в минимальной степени влиять наэкологическую систему планеты, другими словами, не нарушать равновесия вприроде, то теперь мы вынуждены на основании глубокого изучения биосферыизменять эти условия, но таким образом, чтобы сохранить природную среду всостоянии, пригодном для комфортной жизни человека. Решать такие глобальныезадачи возможно только с помощью космонавтики.

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Times New Roman",«serif»">КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Использованиекосмической техники сущест­венно повысило эффективность системы связи,позволило связать между собой   всеуголки земного шара, дало возможность широко ис­пользовать самые информативные,короткие волны, на которых работает телевидение. Даль­няя радиосвязь с помощьюобычных радио­станций осуществима на сравнительно малоинформативном диапазонерадиоволн длиной от 200 до10 м. В этом диапазоне, например, мож­ноодновременно осуществлять примерно нес­колько тысяч разговоров. Это мало. Болееко­роткие радиоволны— от10 м до2см— суще­ственно более информативны, нопрямолиней­ность распространения этих волн (они не за­держиваются ионосферой) делает невозможным их использованиедля глобальной радиосвязи с помощью обычных наземных радиопередающих средств. Болеетого, даже в том диапазо­не, которым пользуются наземные средстве, не удаетсясоздать высококачественной связи, так как радиосигналы, многократно отражаясьот ионосферы и Земли, претерпевают заметные изменения в зависимости отсостояния атмос­феры. Довольно частой ситуацией является пол­ное нарушениесвязи на несколько суток при так называемых магнитных бурях, вызванных сол­нечнойактивностью. Все это ограничивает ка­чество и надежность глобальной радиосвязи.

<span Times New Roman",«serif»">Новыевозможности для повышения каче­ства, оперативности и надежности связи откры­лисьс запуском искусственных спутников Зем­ли. Находясь в поле прямойрадиовидимости большого числа удаленных друг от друга наземных пунктов, спутникпозволяет объединить их сетью косми­ческой связи. В этом случае благодаряпрямой видимости спутника с наземных пунктов используются информативные,короткие волны, что обеспечивает надежную и высокоэкономичную передачу большогообъема информации на дальние расстояния.

<span Times New Roman",«serif»">Использованиеискусственных спутников   Земли в системесвязи основывается на ретрансляции отражающей поверхно­стью или аппаратуройспутника сигналов от передающих на­земных станций к приемным. В первом случаеретрансляция называется пассивной, во втором—активной. При пассивной ретрансляции используется большая площадь   отражающей поверхности спутника, котораярассеивает падающую на него часть энергии радиоволн, а наземная приемнаярадиостанция принимает часть рассеянной спутником энергии. Пассивные спутникипередают сигналы без  задержки (вреальном масштабе времени), т. е. обеспечивают мгновенную ретрансля­цию.

<span Times New Roman",«serif»">Такиеспутники отличаются простотой и малой стоимостью. Это могут быть надувныетонкостенные оболочки, не содержащие сложной специальной аппаратуры. Онинадежны в работе и могут служить весьма продолжительное время. Управлять ихработой предельно просто. Еще одним их преимуществом яв­ляется возможностьодновременной и независимой ретранс­ляции через один спутник практическинеограниченного числа сигналов совершенно различных систем связи, соединяющихразные пункты (при условии, что системы работают на разных частотах).

<span Times New Roman",«serif»">Посхеме пассивной ретрансляции работали американские спутники серии «Эхо».Тонкостенная оболочка из металлизиро­ванных синтетических пленок имеласферическую форму диа­метром30 м у «Эхо—1» и40м— у «Эхо—2».Эксперименталь­ная эксплуатация этих спутников показала, что связь на их ос­новенедостаточно эффективна. Это объясняется прежде всего слишком большимзатуханием сигнала. В связи с этим требу­ются большие мощности (около10 МВт) передающих станций и очень высокиечувствительности приемных    наземных ус­тройств.Это определяет сложность и высокую стоимость на­земных станций и,следовательно, всей системы космической связи в целом, несмотря на относительнонебольшую стоимость самих спутников. Кроме того, слабость отраженных к Землесигналов обусловливает большие шумы и помехи, а следова­тельно, низкое качествосвязи. Все это заставило отказаться от создания в настоящее времяэксплуатационных систем связи на основе использования пассивных космическихретрансля­торов.

<span Times New Roman",«serif»">Намногоболее перспективным оказался принцип построе­ния космических систем связи наоснове активной ретрансля­ции сигналов. В этом случае аппаратура спутникапринимает радиосигналы с Земли, усиливает и затем вновь передает (ре­транслирует)их на Землю. Наличие на спутнике специальной приемопередающей аппаратурыпозволяет существенно сни­зить мощность передающей и чувствительность    приемной станции, работающих на Земле.Вызванное этим снижение стои­мости наземных станций столь велико, что вполнеокупаются затраты на создание достаточно сложного спутника, его запуск ипоследующую эксплуатацию. Такая система космической свя­зи рентабельнее системына основе пассивных ретрансляторов и более рентабельна, чем обычные наземные системысвязи. Оценки показывают, что, например, в ряде случаев подобная космическаясистема связи становится экономически  более эффективной по сравнению с обычной наземной уже при даль­ностисвязи более200 км. Высокий уровеньмощности приходя­щего к Земле сигнала при его активной ретрансляции спутни­комобусловливает высокое качество связи. Эти факторы оп­ределили использование длякосмической системы связи прин­ципа активной ретрансляции сигналов.

<span Times New Roman",«serif»">Большимидостоинствами обладает космическая система свя­зи со спутниками на такназываемой стационарной орбите, представляющей собой круговую экваториальнуюорбиту высо­той около30 тыс. км. Такаяорбита характерна тем, что спут­ник на ней находится в неподвижном относительноповерхнос­ти Земли положении (в связи с равенством их угловых ско­ростейвращения). Со стационарной   орбитыобеспечивается большая зона охвата поверхности. Один стационарный спутник можетобеспечить круглосуточную связь между пунктами, уда­ленными друг от друга нарасстояние около17 тыс. км, причем дляуменьшения потерь сигналов принимается, что спутник а крайних точках виден подуглом7,5°.

<span Times New Roman",«serif»">Весьдиапазон частот, ретранслируемых спутником связи, де­лится на поддиапазоны,называемые стволами, причем каждый ствол занимает полосу частот, необходимуюдля передачи од­ной телевизионной программы. Однако через него может пе­редаватьсяне только телевизионная информация, но и, если необходимо, телефонная,телеграфная, фототелеграфная, ра­диовещательная. Так, например, через одинствол можно пе­редавать одновременно до600телефонных разговоров. Чем большее количество стволов имеет связной спутник,тем более информативную связь он может обеспечить, том более «про­изводительной»будет космическая система связи.

<span Times New Roman",«serif»">Всеобщийохват населения обширной территории телевиде­нием с помощью наземных средствхотя в принципе и возмо­жен, но сопряжен с большими материальными затратами, не­обходимымидля постройки уникальных телевизионных башен и линий радиорелейной связи. Приэтом при использовании ка­бельных линий приходится усиливать сигналы связичерез каж­дые6—10 км, а для связи порадиорелейным линиям необхо­димо через каждые40—60 км устанавливать сложные ретранс­ляционные станции. Для ихсоздания потребуются дефицитные строительные материалы и большая армия строителей,которые могли бы быть использованы на других работах. Время, необходи­мое дляввода в действие таких уникальных наземных сооруже­ний, будет исчислятьсядесятилетиями. Кроме того, многоэлементность такой системы делает еемалонадежной, неоператив­ной и низкокачественной. Что же касается организациимежкон­тинентальных передач, то наземными средствами реализо­вать их черезокеан практически не представляется возмож­ным. Такая задача под силу толькоспутниковым системам связи.

<span Times New Roman",«serif»">В1973 г. в СССР начал эксплуатироваться новыйспутник свя­зи «Молния-2» с диапазоном частот4—6ГГц. Он предназна­чен для организации многоканальной телефонно-телеграфнойсвязи, передачи программ черно-белого или цветного телеви­дения на сеть системы«Орбита», а также для   обеспечениямеждународного сотрудничества в области космической связи. В последующие годысовершенствовались как спутники, так и приемные станции. В Советском Союзе былизапущены спут­ники «Молния-3», «Радуга» и «Экран», которые должны вой­ти впостоянную эксплуатацию в1975—1980 гг.,причем спутник «Экран», располагаясь на стационарной орбите, позволяет при­ниматьсигналы на недорогие малогабаритные наземные ан­тенны коллективногопользования.

<span Times New Roman",«serif»">Системыкосмической связи обеспечивают решение нацио­нальных задач по удовлетворениювнутренних потребностей каждой страны и одновременно расширяют возможности меж­дународногообмена информацией.

<span Times New Roman",«serif»">Сегоднякосмические системы связи прочно вошли в жизнь. Десятки стран широко используютвозможности систем косми­ческой связи и телевидения, которые создалипредпосылки для обобщения и распространения информации в глобальном мас­штабе.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Times New Roman",«serif»">МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Множествопричин затрудняет точное пред­сказание погоды. В конечном счете практиче­скивсе явления в атмосфере связаны с превра­щениями получаемой Землей солнечнойэнер­гии, но эти превращения столь многообразны и сложны, что их изучение,учет, а тем более прогнозирование представляют большие труд­ности. Связано этос неоднородностью атмосфе­ры, ее подвижностью, разнообразностью рель­ефа ифизических свойств поверхности Земли, ее вращением, излучением тепла от Земли иат­мосферы в космос. К границе земной атмосфе­ры на каждый ее квадратный метрприходит от Солнца в течение минуты20ккал энергии. Око­ло35% ее отражаетсяобратно в космос,15% поглощаетсяатмосферой и50% — поверхно­стью Земли.

<span Times New Roman",«serif»">Разнообразенхарактер солнечного излучения. Оно проявляется в виде радиоизлучения, ин­фракрасного,светового,   ультрафиолетового,рентгеновского излучений, а также в виде по­тока заряженных частиц— электронов, прото­нов. Каждое изперечисленных излучений Сол­нца оказывает различное влияние на разные слоиатмосферы. При этом к поверхности Земли приходит в основном видимая частьизлучений Солнца.

<span Times New Roman",«serif»">Нагреваясь,Земля отдает тепло атмосфере. Теплоотдача происходит как при контакте воз­духас поверхностью суши и воды, так и путем теплового излучения Земли. Атмосфераочень хорошо поглощает излучаемое Землей тепло. Большая подвижность атмосферыведет к быс­трым перемещениям теплых масс воздуха вверх, а холодных вниз. Этойже причиной вызываются весьма значи­тельные перемещения холодных масс изохлажденных районов Земли и теплых из районов с высокой температурой. ВращениеЗемли заставляет возникающие в северном полушарии потоки воздуха отклонятьсявправо, а в южном—влево от тех на­правлений,которые они имели бы в случае неподвижности зем­ного шара. Это приводит кразвитию гигантских вихревых ат­мосферных образований—циклонов и антициклонов.

<span Times New Roman",«serif»">Вследствиетрения между земной поверхностью и переме­щающейся воздушной массой и междуотдельными слоями воз­духа отклоняющее воздействие вращения Земли на различныхвысотах сказывается по-разному. Оно возрастает с увеличени­ем высоты. Например,непосредственно над поверхностью су­ши направление ветра изменяется до45—55°, а на уровне50 м — до90°. В результате совместного действия всехфакторов получается очень сложная картина распределения воздушных течений ватмосфере.

<span Times New Roman",«serif»">Такимобразом, для изучения погодообразующих процессов и прогнозирования погодынеобходимо всестороннее изучение самых разнообразных явлений в атмосфере Землии на ее по­верхности,  а также вкосмосе  (в околоземном и дальнем,включая Солнце).

<span Times New Roman",«serif»">Делов том,   что   под  действием   коротковолновойрадиации «спокойного»   Солнцаобразуется   земная ио­носфера. Этоизлучение также оказывает непосредственное влияние на молекулярный состав иплотность верхних слоев атмосферы, что в свою очередь определяет тепловойбаланс нижних ее слоев. Не менее важно влияние различных активных процессов всолнечной короне, наиболее известными из кото­рых являются солнечные вспышки.

<span Times New Roman",«serif»">Проблемысолнечно-земных связей еще во многом ждут своего решения. Но уже сегодня ясно,что многие «спусковые механизмы» погодных явлений, происходящих на Земле, ини­циированыкосмическими причинами. Разнообразные спутники и межпланетные станцииприступили к систематическому изу­чению проблем солнечно-земной физики.

<span Times New Roman",«serif»">Дальнейшееразвитие техники и экономики предъявляет новые требования к метеорологии. Ещенедавно прогнозы пого­ды составляли для обеспечения хозяйственной деятельностиотносительно небольших районов. Теперь же с созданием регу­лярных авиалиний всамые отдаленные пункты нашей планеты, с организацией межконтинентальныхперелетов в Антарктиду, с развитием морского транспорта и распространением рыбо­ловствана весь Мировой океан наиболее необходима полная информация огидрометеорологической обстановке и ее пред­стоящих изменениях в масштабе всейЗемли.

<span Times New Roman",«serif»">Уверенноепрогнозирование погоды на длительный срок тре­бует создания теории общейциркуляции атмосферы, что не­возможно без систематических метеорологическихнаблюдений на всей поверхности планеты. Однако существующие в настоя­щее времяоколо10 тыс. метеостанций на Земле непозволя­ют решить эту задачу. Они не могут дать информацию с ог­ромныхпросторов океанов, их мало в труднодоступных рай­онах суши, на ледяныхпросторах Арктики и Антарктики. Поч­ти80%планеты остается «белым пятном» для метеорологии. Неконтролируемая частьатмосферы не только велика по раз­мерам, но и расположена над районами,играющими важней­шую роль в формировании погодных явлений.

<span Times New Roman",«serif»">По-настоящемушироко удалось взглянуть на атмосферу только с помощью космических аппаратов:только метеороло­гический спутник, вооруженный специальной аппаратурой, не­прерывноперемещаясь над Землей, может дать информацию о погоде на всей планете.

<span Times New Roman",«serif»">Измеряяс помощью бортовой аппаратуры спутника пара­метры излучения тепла различныхслоев атмосферы, можно получить богатый материал для изучения происходящих вней процессов. Кроме того, спутник может служить хорошим сред­ством для сбораинформации с наземных метеорологических пунктов, разбросанных по всему земномушару. За время од­ного оборота вокруг Земли спутник собирает данные, которые в100 раз превышают информацию, поступающую совсех метео­рологических станций, и, кроме того, дает сведения о погоде на тойчасти поверхности земного шара, которая является «бе­лым пятном» дляметеорологов.

<span Times New Roman",«serif»">Такимобразом, космическая техника станет одним из самых эффективных средств вметеорологии, имеющих огромное эко­номическое значение. Уже первыеметеорологические спутни­ки дали много ценной для хозяйственной практикиинформации. Так, например, «Космос-144», входивший в экспериментальнуюметеорологическую систему «Метеор», обнаружил, что от о. Врангеля до Беринговапролива океан очистился от льда. Это позволило начать навигацию по Северномуморскому пути на месяц раньше намеченного срока.

<span Times New Roman",«serif»">Обнаружениетайфунов и ураганов с помощью спутников стало обычным явлением. Так былиобнаружены ураганы «Бэтси», «Эстер», тайфуны «Ненси», «Памела», которые наносятог­ромные убытки хозяйству. Например, ураган «Агнес», обрушив­шийся навосточную часть США20—23 июня1972 г., унес118 жизней, а причиненный им материальный ущерб оценивается в три слишним миллиарда долларов. Объем осадков, выпав­ших на сушу во время урагана,составил около100 куб. км.

<span Times New Roman",«serif»">Ужесегодня эксплуатация метеорологических космических систем вносит серьезныйвклад в экономику, а в ближайшие годы он возрастает во много раз. Так,например, если метео­рологические спутники позволят составлять надежный прогнозпогоды на пять суток вперед, то (по оценкам совета экономи­ческих экспертов припрезиденте США) ежегодно будет обес­печен следующий экономический эффект: всельском хозяйстве—2500 млн. долл., вназемном транспорте—100 млн.; в леснойпромышленности—45 млн.; в водномхозяйстве—3000 млн. долл. Таким образом,суммарный эффект в хозяйственных отраслях Соединенных Штатов от такой системысоставит около 6 млрд. долл. Для всего мира эта цифра возрастет во многораз.

<span Times New Roman",«serif»">Помнению зарубежных ученых, прогнозы погоды с досто­верностью90—95% для всего земного шара на трое сутоквперед с помощью космической метеорологической системы обеспечат ежегоднуюэкономию около60 млрд. долл.

<span Times New Roman",«serif»">Длясоставления прогнозов Гидрометеослужбы СССР широко используются спутники«Метеор», на основе которых в1967 г.была создана метеорологическая космическая система. Она, по далеко не полным данным, позволяет сохранить ежегодноматериальные ценности на сумму около700млн. руб.

<span Times New Roman",«serif»">Метеорологическаясистема «Метеор» состоит из метеоро­логических спутников, находящихся наорбитах, наземного комплекса приема, обработки и распространения информации, атакже службы контроля состояния бортовых систем спутни­ков и управления ими.

<span Times New Roman",«serif»">Метеорологическийспутник состоит из двух герметичных от­секов: приборного, находящегося в егонижней части и содер­жащего научную аппаратуру, и энергоаппаратурного, вкотором размещаются основные служебные системы. С этим отсеком конструктивносвязан механизм электропривода панелей сол­нечных батарей. Продольная осьспутника постоянно направ­лена к центру Земли. Спутник ориентирован также подвум дру­гим осям, направленным вдоль траектории и перпендикулярно к плоскостиорбиты. Стабилизируется он с помощью электро-маховичной системы. Солнечныебатареи с помощью специаль­ной системы ориентации и стабилизации постояннорасполага­ются плоскостями панелей перпендикулярно солнечным лучам. Направлениеоси спутника контролируется датчиками теплового излучения Земли, а дляориентации солнечных батарей используются специальные фотоэлементы. Систематерморегулирова­ния обеспечивает требуемый режим работы внутри спутника.

<span Times New Roman",«serif»">Метеорологическаяаппаратура спутника состоит в основном из телевизионной (ТВ), инфракрасной (ИК)и актинометрической (АК) систем. Она может работать циклами различной продол­жительностии включается по заданной программе или по ко­мандам с Земли. ТВ и ИК снимкипозволяют выявить осо­бенности структуры полей облачности, не доступные наблюде­ниямс наземной сети станций, и сделать выводы не только о положении, но и обэволюции соответствующих синоптических объектов и воздушных масс. Совместная ТВи ИК информация позволяет сделать более надежную  оценку синоптической обстановки и характера развития атмосферных процессов.

<span Times New Roman",«serif»">АКаппаратура предназначена для измерения радиации, ухо­дящей от Земли. В еесоставе имеются два сканирующих узко-секторных прибора, один— для диапазона0,3—3 мкм, а дру­гой для диапазона3—30и8—12 мкм. Это позволяет исследо­ватьотражательные и излучательные свойства облаков и от­крытых участков земнойповерхности, а также радиационный баланс системы Земля—атмосфера.

<span Times New Roman",«serif»">Заодин оборот вокруг Земли спутник «Метеор» получает ТВ и ИК информацию стерритории около8% и о радиацион­ныхпотоках—с20% площади земного шара.Система из двух спутников, находящихся на круговых околополярных орбитахвысотой около630 км, плоскости которыхпересекаются под углом95°, дает втечение суток информацию с половины по­верхности Земли. При этом каждый израйонов планеты наб­людается с интервалом6ч.

<span Times New Roman",«serif»">ВСССР создана также наземная система сбора, обработки и распространенияметеоинформации, построенная на использо­вании электронно-вычислительных машин.Получаемая инфор­мация оформляется в виде снимков, на которые наносится сеткагеографических координат, свободных от перспективных искажений, приведенных кодному масштабу и удобных для сравнения с синоптическими картами. Результатыобработки данных АК аппаратуры представляются в виде цифровых карт савтоматически нанесенной на них сеткой координат и изоли­ниями. Полученнаяинформация используется для междуна­родного обмена. Уже в течение ряда летученые социалистиче­ских стран ведут в рамках программы «Интеркосмос» исследо­ванияоблачности, радиационного и теплового баланса системы Земля— атмосфера по спутниковым данным. Врезультате этой работы специалисты Болгарии, Венгрии, ГДР, Румынии и Совет­скогоСоюза создали совместную книгу «Использование данных о мезомасштабныхособенностях облачности в анализе погоды». Это издание имеет практическоезначение для оперативной ра­боты синоптиков-прогнозистов. Большой практическийинтерес представляет также совместная работа ученых этих стран надусовершенствованием методов получения полей метеорологи­ческих элементов наоснове спутниковой информации. В ряде социалистических стран создаются бортовыеприборы, устанав­ливаемые на советских метеорологических спутниках, а такженаземная аппаратура для приема информации со спутников в режименепосредственной передачи.

<span Times New Roman",«serif»">Большиевозможности для оперативного наблюдения погод­ных явлений имеют пилотируемыекосмические корабли и стан­ции, так как космонавт может немедленно датьсведения о тех или иных погодных явлениях, не дожидаясь специальной обра­боткиметеоинформации в наземном центре. В процессе поле­та космических кораблей«Союз» и орбитальных станций «Са­лют» был получен ряд ценных сведений,используемых в рабо­те Гидрометцентра СССР.

<span Times New Roman",«serif»">Метеорологическиесистемы как в СССР, так и в других стра­нах непрерывно совершенствуются. Можнопредполагать, что в будущем в метеорологическую систему войдут космическиеаппараты, расположенные на трех ярусах. Первый ярус состав­ляет долговременныеобитаемые орбитальные станции. Они обеспечат визуальные наблюдения геосферы ибыстропротекающих метеорологических явлений, а также, приливов, обвалов,пыльных и песчаных бурь, цунами, ураганов, землетрясений. Второй ярус— это автоматические спутники типа «Метеор» наполярных и приполярных орбитах высотой1—1,5тыс. км. Ос­новное их назначение—поставлять информацию, необходимую для численных методов прогнозирования погодыв глобальном и локальном масштабах, обеспечить наблюдение средне- и мел­комасштабныхпроцессов в атмосфере. Наконец, третий ярус— метеорологическиеспутники на орбитах высотой до36 тыс. кмдля непрерывного наблюдения динамических процессов в атмосфере Земли. Они дадуткартину общей циркуляции атмос­феры. Кроме того, такая трехъяруснаяметеосистема будет по­лучать дополнительную информацию о «погоде» в космосе откосмической службы Солнца и космоса. Суммируя всю эту ин­формацию, ученыесмогут точнее предсказывать ход событий в атмосфере, познать закономерностипогодообразования, что позволит вплотную подойти к управлению погодой на нашейпланете и создаст предпосылки для преобразования природы на Земле в нужном длячеловечества направлении.

<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Times New Roman",«serif»">ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВ В ГЕОДЕЗИИ И НАВИГАЦИИ

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Искусственныеспутники  открыли новую эру в науке обизмерении Земли— эру космическойгеодезии. Они внесли в геодезию новое качество —глобальность; благодаря большим размерам зоны видимости поверхности Земли соспутни­ка значительно упростилось создание геодези­ческой основы для большихтерриторий, так как существенно сократилось необходимое количествопромежуточных этапов измерений. Так, если в классической геодезии среднее расстоя­ниемежду определяемыми пунктами составля­ет10—30км, то в космической геодезии эти расстояния могут быть на два порядка больше (1—3 тыс. км). Тем самым упрощается передачагеодезических данных через водные простран­ства. Между материком и островами,рифами, архипелагами геодезическая связь может быть установлена при прямой ихвидимости со спут­ника непосредственно через него, без каких-ли­бопромежуточных этапов, что способствует бо­лее высокой точности построениягеодезиче­ской сети.

<span Times New Roman",«serif»">Основнымметодом космической геодезии яв­ляется одновременное наблюдение спутника сназемных пунктов. При этом измеряются самые разнообразные параметрыотносительно поло­жения пунктов и спутников. Параметрами могут служитьдальность, скорость изменения даль­ности (или радиальная скорость), угловаяориен­тация линии визирования пункт—спутникв ка­кой-либо системе координат, скорость измене­ния углов и т. д.Измерительные средства распола­гаются на наземных пунктах. На спутнике же раз­мещаетсяаппаратура, обеспечивающая работу этих измерительных средств. Спутник— это вспомогатель­ный маяк для проведенияизмерений относительно по­ложения опорных пунктов, причем этот маяк может бытькак пассивным, так и активным. В первом случае спутник, освещен­ный солнцем илиимеющий специальную лампу-вспышку, фото­графируется с наземных пунктов на фонезвездного неба.

<span Times New Roman",«serif»">Одновременностьнаблюдений спутника с нескольких пунктов обеспечивается специальнымсинхронизирующим устройством, которое по сигналам единого времени производитодновремен­ное открывание и закрывание затворов фотокамер. Наличие нафотографии изображений звезд (в виде точек) и следа спутни­ка в виде пунктирнойлинии позволяет путем графических изме­рений определить взаимное положениештрихов пунктирной линии, соответствующих положениям спутника, и ближайших кним точек, соответствующих звездам. Это дает возможность, зная положение звездпо звездному каталогу, определить ко­ординаты штрихов спутника или, точнее,угловую ориентацию линий визирования наблюдательный пункт—спутник. Совокуп­ность угловых координат линиивизирования пункт—спутник позволяетопределить взаимную угловую ориентацию геодези­ческих пунктов. Ориентация всейсети на поверхности Земли требует знания координат хотя бы одного пункта,определяе­мых классическими методами, и дальности до другого или ко­ординатдвух пунктов, называемых базисными. - Дляпреодоления неблагоприятных метеорологических усло­вий при оптическихнаблюдениях спутника используются радио­технические средства. В этом случаеспутник является как бы активным маяком. Применяются различные принципы измере­ний:эффект Доплера, смещение фаз радиосигналов спутника, принимаемых в различныхточках пункта, время распростра­нения сигнала пункт—спутник—пункт и т. д.

<span Times New Roman",«serif»">Большиеперспективы в измерительной технике космической геодезии имеют оптическиеквантовые генераторы (лазеры). Они позволяют измерять дальность и радиальнуюскорость со значительно более высокой точностью, чем с помощью радио­техническихсредств. Таким образом, космическая геодезия позволит уточнить форму Земли— геоид, точно определить ко­ординаты любыхпунктов на поверхности нашей планеты, соз­дать топографические карты на любыерайоны земной поверх­ности и определить параметры поля тяготения Земли.

<span Times New Roman",«serif»">Всеэто даст возможность морскому флоту определять очер­тания материков и получатьточные координаты островов, ри­фов, маяков и других морских объектов, авиации— определять координаты аэропортов, наземныхориентиров и станций наведения. Эти данные позволят выбирать наилучшие маршрутыдвижения и обеспечат   надежность ибезопасность работы морского и воздушного транспорта.

<span Times New Roman",«serif»">Какизвестно, для прокладки курса корабля или самолета в каждый момент временинеобходимо точно знать их место­положение. Для этих целей служат различныенавигационные системы, которые обеспечивают вождение по заданным мар­шрутам. Сдавних времен в навигации использовались есте­ственные ориентиры или поля:небесные светила, магнитное поле Земли и др. В последнее время большоераспростране­ние получили радионавигационные системы, среди которых наиболеесовременными являются системы, использующие ис­кусственные спутники Земли.

<span Times New Roman",«serif»">Спутникиобеспечивают навигационной системе глобальность. Всепогодность навигации в этомслучае достигается благодаря использованию радиосредств сверхвысокочастотногодиапазона.

<span Times New Roman",«serif»">Навигацияс использованием спутников основана на измере­нии параметров относительногоположения и движения навигируемого объекта и спутника. Такими параметрами могутслу­жить: расстояние (дальность), скорость изменения этого расстоя­ния (радиальнаяскорость), угловая ориентация линии объект-спутник (линии визирования) вкакой-либо системе координат, скорость изменения этих углов и др.

<span Times New Roman",«serif»">Координатыспутника в моменты навигационных определе­ний могут сообщаться кораблям (илисамолетам) при каждой навигации. Кроме того, на спутнике может устанавливатьсяза­поминающее устройство, в которое закладываются данные о его прогнозируемомдвижении. Эта информация «сбрасывает­ся» со спутника в процессе полета(периодически или по запро­су с навигируемого объекта). Для упрощения процессаопреде­ления координат объекта может быть составлен каталог эфеме­рид(параметров орбит) навигационных спутников на несколько месяцев или лет вперед.

<span Times New Roman",«serif»">Большоевлияние на прогнозирование движения спутника оказывают ошибки определенияэлементов орбиты, которые зависят прежде всего от точности работы наземныхизмери­тельных средств. Эти средства должны быть хорошо «привяза­ны» кгеодезической системе координат. Если этого не будет, то может произойти«сдвиг» координатной системы навигаци­онного спутника относительногеодезической. А это приведет к сдвигу в определении положения навигируемогообъекта от­носительно геодезической системы, а следовательно, и к сдвигуотносительно земных ориентиров, что может вызвать катастро­фические последствия.Геодезические спутники позволяют с высокой точностью осуществить привязкукоординат измеритель­ных пунктов к геодезической системе.

<span Times New Roman",«serif»">Дляуспешной работы навигационных спутников имеет значе­ние правильный выборпараметров их орбит. Необходимо обес­печить достаточную частоту видимостиспутника с навигируемых объектов. С этой точки зрения различные орбиты сильноотличаются друг от друга. Так, спутник, летящий по низкой полярной орбите«осматривает» всю Землю дважды в сутки, один раз на прямых, другой—на обратных витках. Точнее го­воря, Земляотносительно движущегося по орбите спутника перемещается так, что с любой ееточки он может быть виден 2 раза в сутки.Чтобы обеспечить непрерывный обзор поверх­ности Земли со спутников, запускаемыхна полярные орбиты, т. е. для обеспечения видимости одного или более спутниковс корабля или самолета, находящегося в любой точке нашей планеты, необходимо наорбитах высотой200 км иметь160 спут­ников, а высотой1 тыс. км— 36спутников.

<span Times New Roman",«serif»">Созданиесистем космической навигации позво

еще рефераты
Еще работы по космонавтике