(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

Спутниковая связь и космическая метеорология

Рубрика: (Как рождались технологии) | Автор: moderator | Дата: 28-10-2013

Метки: , , , , ,

История знает множество случаев, когда талантливые писатели-фантасты предсказывали научные открытия и изобретения. Но чтобы писатель стал автором идеи, захватившей впоследствии умы учёных? Такого вроде бы не было… Или было? Один такой случай (на самом деле гораздо больше) известен достаточно широко. В 1954 году английский писатель-фантаст Артур Чарльз Кларк (годы жизни 1917-2008) написал письмо доктору Гарри Векслеру, руководителю отдела научных исследований американского метеорологического бюро, и предложил использовать искусственные спутники Земли для долговременного прогноза погоды. Это предложение способствовало появлению нового направления в метеорологии — космической метеорологии. А доктор Векслер стал горячим сторонником использования ракет и спутников для ведения метеонаблюдений из космоса.

Почему именно 1954 год? В космосе ещё не было ни одного искусственного спутника, но американская и мировая научно-популярная периодика уже пестрела статьями о космосе. В воздухе в буквальном смысле веяло близким расцветом космической эры. Это вызывало энтузиазм не только у просвещённой публики, но и в среде вполне серьёзных учёных. Главный вопрос – как можно использовать будущие спутники с практической стороны? Исследование космического излучения и верхних слоёв атмосферы – да, это очень важно, однако быстрой практической выгоды не подразумевает. Между тем даже у самых мощных мировых держав, в число которых, безусловно, входили и Соединённые Штаты Америки, хватало других забот, кроме развития теоретической науки. А космические программы требовали колоссальных финансовых вложений.

Артур Кларк

В печати с популярными статьями выступали и вполне авторитетные учёные, вроде Вернера фон Брауна, отца американской астронавтики и конструктора первых немецких и американских ракет. Большой интерес вызывали фантастические произведения самого Кларка и художника Чарльза Броунстелла. Под их влиянием космические исследования (которые к тому времени ещё не начались) разделились на три больших направления. Первое – научное, особенно так называемая внеатмосферная астрономия. Второе – военное, подразумевающее использование спутников для разведывательной деятельности, наблюдения за военными объектами недружественных стран. Наконец, третье – гражданское, в которое входят спутники связи, метеорологии, навигации. Эти спутники могут выполнять и военные задачи, поскольку обычно финансируются государством (затраты на космические программы очень велики, не любая частная компания, тем более научная организация, способны их выдержать), но всё же основное предназначение гражданское.

В Советском Союзе работы по освоению космоса всегда оставались засекреченными и проводились в рамках, скорее, военных, чем научных программ (гражданских лиц в космических центрах было немного, в основном военные чины). А США ситуация складывалась иначе. В конце 1957 – начале 1958 годов в США состоялись слушания Конгресса для выяснения причин отставания Америки от СССР в области космических исследований. Поводом стал запуск первого искусственного спутника Земли, который произвёл в Америке эффект разорвавшейся бомбы. Никто просто не ожидал, что разрушенная войной страна способна так быстро восстановиться и опередить экономически более развитую сверхдержаву на таком трудоёмком направлении. Проанализировав ситуацию, президент Эйзенхауэр пришел к выводу, что военные и гражданские космические разработки плохо совмещаются, а поэтому программы невоенного характера следует выделить из компетенции вооружённых сил США. И, взяв за основу национальный консультативного комитет по аэронавтике, работающий в США с 1918 года, создать новую организацию — Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Официально деятельность НАСА официально началась 1 октября 1958 года.

Следует признать, это было важное решение. После уже упомянутой речи 25 мая 1961 года следующего после Эйзенхауэра американского президента Кеннеди, во время которой он объявил о начале лунной программы, НАСА развернула бурную деятельность. Это был серьёзный соперник советским конструкторам и учёным Сергея Павловича Королёва. В 60-е годы НАСА приступило к проектированию и постройке космического корабля «Аполлон» и ракеты-носителя «Сатурн-5», которым и предстояло доставить астронавтов на Луну. В те же годы НАСА приступило к исследованиям Луны, а также планет Венеры и Марса с помощью автоматических межпланетных станций, к разработке искусственных спутников Земли для проведения исследований Солнца и звезд в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. Начались запуски экспериментальных метеорологических и связных искусственных спутников.

«Аполлон 11»

На этом этапе преимущество в исследованиях ещё долго оставалось за СССР. Но после смерти Королёва темпы работ постепенно снизились. Поворотным моментом стал день 16 июля 1969 года, когда стартовал космический корабль «Аполлон 11», который доставил на Луну американскую команду астронавтов. Лунная гонка была выиграна американцами.

В начале 70-х годов для НАСА начались трудные времена. Лунная программа была завершена, а с ней урезано и финансирование. Амбициозным планам учёных, среди которых была и высадка человека на Марс, не суждено было осуществиться. Деятельность НАСА была урезана до разработки «космического челнока» — космического корабля многоразового использования «Шаттл», который совершил первый полёт в космос в 1981 году. Самое же крупное сокращение программ НАСА произошло в 1995 году, когда космический бюджет был доведён до уровня 1961 года.

Мы взяли ради примера историю НАСА, но советские космические программы прошли, практически, тот же путь. Как только политическое руководство страны утрачивало интерес к гражданским космическим исследованиям, научные программы сокращались, финансирование урезалось. И это не могло не сказаться на темпах освоения космоса.

Но всё же за первые десятилетия космической эпохи сделать удалось очень многое. В рамках научных программ исследования планет Солнечной системы были запущены автоматические станции к Луне, Венере, Марсу и другим планетам. Удалось создать работающую систему метеорологических наблюдений с использованием искусственных спутников Земли. Сегодня метеопрогнозы, которые мы ежедневно видим по телевидению и слушаем по радио, составляются мощными компьютерами на основании данных, полученных с орбитальных спутников. Эта мощная система позволяет с большой точностью делать краткосрочные и с приемлемой точностью долгосрочные прогнозы изменений погоды в любой точке планеты.

Ещё в 1965 году в СССР была создана постоянно действующая спутниковая система связи «Орбита». В эту систему вошли наземные приёмо-передающие станции и три искусственных спутника Земли – «Молния», «Радуга», «Горизонт – с установленными на них антеннами ретрансляторов. Эта система позволила обеспечить высококачественной связью в ультракоротковолновом диапазоне самые отдалённые районы Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. Эта же система использовалась для трансляции программ московского телевидения.

«Орбита» работает по тому же принципу, что и все современные спутники связи. Радиосигнал, который в диапазоне ультракоротких волн распространяется только прямолинейно и в зоне прямой видимости передаётся с наземного передатчика на орбиту, отражается от пассивной антенны спутника (то есть ретранслятору не требуется энергия для усиления и передачи сигнала) и возвращается на Землю под углом – фокусируясь на антенне другой наземной станции, которая из-за шарообразности Земли находится вне зоны видимости первого передатчика. Ретранслирующие спутники находятся на гелиостационарных орбитах, то есть скорость их вращения совпадает со скоростью вращения Земли, поэтому для наземного наблюдателя они неподвижны. Система получается долговечная, надёжная и хорошо работающая.

Спутники связи работают в системах телевизионной и радиотрансляции (спутниковое ТВ), в системах спутниковой телефонии и в системе глобального позиционирования GPS. Эта система – Global Positioning System — очень интересная и вполне доступная любому человеку технология, позволяющая определить свои координаты, проложить маршрут движения, отметить его на карте, узнать скорость передвижения и многое другое.




Оставить комментарий

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru