Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

на диких стерхов маяк. Спутники определяли путь движения и стандартные стоянки миграций. Затем группа добровольцев использовала дельтапланы и показывала выведенным птенцам дорогу. Одним из таких желающих стал президент Владимир Путин, что и принесло проекту «Полет надежды» известность. Такой же метод используется для исследования перемещений редких видов – от амурских тигров до китов. При этом иногда поведение животных изучается с помощью космических снимков. Джунгли Руанды – единственное место обитания горных горилл и единственное место, где можно было изучать вымирающий вид человекообразных обезьян. Из-за сложного рельефа и политической обстановки в этом районе проводить наземные исследования было невозможно, а снимки с космических аппаратов позволяли получить часть важной информации.

Маяки берут с собой и путешественники, чтобы активировать в случае чрезвычайной ситуации. Спутники регистрируют радиосигнал на аварийной частоте, по эффекту Доплера определяют примерное положение пострадавшего и передают информацию службам спасения.

Первый аппарат, предназначенный специально для этого, был запущен в 1982 году и назывался «Космос‐1383». Другое название – «Надежда». Сама же система именуется «КОСПАС‐1» (космическая система поиска аварийных судов). Через полтора месяца советский космический аппарат зарегистрировал сигнал бедствия от разбившегося самолета в горах Канады. Тогда оперативное оповещение и слаженная работа спасателей сохранила жизни трем людям.

Буй системы «Коспас-Sarsat»

Кстати, проект был международным и стал примером сотрудничества разных стран. Он имеет двойное название «Коспас-Sarsat». Оборудование для метода не очень громоздкое, и как побочную нагрузку его устанавливают на множество спутников навигации, связи и метеорологических аппаратов. Сейчас в год «Коспас-Sarsat» регистрирует порядка 800–1200 сигналов бедствия и спасает две-три тысячи жизней.

Большого прорыва удалось достигнуть в 1993–1994 годах. Тогда космонавты активно изучали катастрофы природного и техногенного характера и даже научились предсказывать ход последующих событий.

Скоро потребовалось локализовать очаги сильных пожаров в южной Калифорнии. Дым от них был настолько сильным, что астронавты не могли разглядеть детали поверхности.

В 1994–1995 годах наблюдения были расширены. Изучались: пожар танкеров в Босфоре, пожары в районе Читы, чуть выше реки Витим, пожары в Британской Колумбии, разлив Миссури, половодье в Германии, наводнения в Колумбии, тропический циклон «Одиль» в Тихом океане, тропический шторм «Дебби», два вулканических извержения в Новой Гвинее, извержение Ключевской сопки, вулкан Пинатубо на Филиппинах, землетрясение в районе острова Хоккайдо и Курильских островов, а чуть позже – землетрясения в Японии.

Тогда, например, космонавты первыми обнаружили пожар недалеко от Целинограда из-за взрыва газопровода.

А авария на нефтепромыслах в Аргентине позволила провести экологический эксперимент по оценке влияния выбросов углекислого газа на загрязнение атмосферы.

Слежение за лесными пожарами на самом деле зародилось гораздо раньше.

Космонавт Валерий Рюмин как выпускник лесотехнического института сам взялся провести исследования леса. В частности, в 1979 году он провел съемку пожаров и дымовых шлейфов от них. Причем тут тоже, как оказалось, есть нюансы. Например, деревья в Африке почти не дымят, а от тайги идет длинный и хорошо заметный темный шлейф.

Экипаж шаттла Discovery STS‐29 не смог провести основной эксперимент по отработке новой системы охлаждения и решил потратить время на съемку Земли. Астронавты получали кадры пожаров во Флориде и извержения вулкана Пакайя в Гватемале.

Из космоса легко можно определять произошедшие извержения вулканов или крупные пожары. Из-за выброса пепла в атмосферу снижается качество любых фотографий. Это было замечено в нескольких полетах, в том числе на шаттле Atlantis STS‐43.

В 1992 году Александр Калери с борта станции «Мир» поразился количеству мест возгораний и обратился с просьбой организовать систему постоянного мониторинга вместо разового проведения периодических экспериментов.

Астронавт Ричард Сиэрфосс в 1993 году во время миссии STS‐58 обратил внимание ученых на проблемы с распространением неконтролируемых пожаров в южной Калифорнии. Его озабоченность была связана с тем фактом, что там жила его семья. Астронавт снял процесс на инфракрасную камеру. Она не фиксирует дым, но чувствительна к изменению температуры. Можно сказать, что этот прибор – бесконтактный термометр. С его помощью можно отделить открытые очаги пламени от коптящего тления.

С тех пор направление начало активно развиваться. Ситуация с пожарами оказалась очень сложной. Несмотря на то что их стали искать далеко не одним космическим аппаратом, отследить все очаги крупных возгораний не удается. Например, однажды на шаттле Endeavour STS‐64 закончилась инфракрасная пленка. Даже современные цифровые системы ограничены скоростью передачи данных на Землю.

Сейчас эту задачу выполняют искусственные спутники дистанционного зондирования Земли «Канопус». Они не только фиксируют пожары и вулканическую активность, но и помогают локализовать их и предсказать возможные последствия.

Одним из самых известных катастрофических случаев последних лет стало извержение вулкана Эйяфьятлайёкудль в Исландии. Тогда было вовремя объявлено о запрете полетов в Европе из-за обилия в атмосфере пепла, который мог вывести из строя двигатели самолетов. Это помогло избежать большого числа аварий.

Но чаще всего чрезвычайные ситуации возникают из-за погодных явлений. Изучение метеорологической ситуации было одной из первых задач космонавтики. Уже второй космонавт планеты Герман Титов снял облака и сделал небольшой прогноз грозовой активности – помимо прочего, он видел вспышки молний.

С орбиты невооруженным глазом легко заметны ураганы и штормы. Они представляют собой закручивающиеся спирали. Теплый влажный воздух поднимается с моря, а холодный опускается и приводит к конденсации влаги в пар. Все это подвержено воздействию вращения Земли. На разных широтах линейная скорость воздушных масс разная. Высокие широты имеют меньший радиус малого круга с центром на оси вращения, и объекты там за сутки перемещаются на меньшее расстояние, чем на экваторе, где радиус самый большой.

В физике для описания подобных процессов используется понятие силы Кориолиса.

Циклоны, как и другие воздушные и водные массы, в северном полушарии из-за этого закручиваются по часовой стрелке, а в южном – в противоположном направлении.

Однако кадры позволяли получить только краткосрочный прогноз, а для доставки пленки и ее последующей проявки требовалось время. Для обнаружения циклонов фотокамеры высокой точности не требовалось, и ученые начали разрабатывать видиконы. Они за счет фотоэффекта регистрировали свет. Излучение порождало заряд, который накапливался на полупроводнике. Его можно было считать, передать по радиоканалу на Землю, а потом сбросить для новой регистрации. Так начали появляться первые цифровые фотоаппараты и видеокамеры. Технология развилась и стала популярной в быту. С появлением же видиконов появились и первые метеорологические спутники. В СССР для экспериментального апробирования технологии запускались аппараты «Космос‐14», «Космос‐44», «Космос‐122». Затем появились оперативные спутники серии «Метеор» и их модификации. Впоследствии в число метеорологических аппаратов на разных орбитах вошли «Океан-О» и «Электро-Л». В США экспериментальные и оперативные спутники назвались Tiros,