Как работают космические снимки? Созвездие фотожабы Какую информацию можно получить из космических снимков.
Космические снимки
Космические снимки - собирательное название данных, получаемых посредством космических аппаратов (КА) в различных диапазонах электро-магнитного спектра, визуализируемых затем по определённому алгоритму.
Основные сведения
Как правило, под понятием космические снимки в широких массах понимают обработанные данные дистанционного зондирования Земли , представленные в виде визуальных изображений, например, Google Earth .
Исходная информация космических снимков представляет собой зарегистрированное определённым видом сенсоров электромагнитное излучение (ЭМИ). Такое излучение может иметь как естественный природный характер, так и отклик от искусственного (антропогенного или иного) происхождения. Например, снимки Земли , т. н. оптического диапазона , представляют собой по сути обычную фотографию (способы получения, которой, тем не менее, могут быть весьма сложны). Такие снимки характеризуются тем, что регистрируют отражение естественного излучения Солнца от поверхности Земли (как в любой фотографии ясным днём).
Снимки, использующие отклик от искусственного излучения, похожи на фотографию ночью при фотовспышке , когда естественной подсветки нет и используется свет, отражённый от яркой вспышки лампы. В отличие от любительской съёмки, КА могут использовать переизлучение (отражение) в диапазонах электро-магнитного спектра, выходящего за пределы оптического диапазона, видимого глазом человека и чувствительного для сенсоров (см.: матрица (фото)) бытовых камер. Например, таковы радарные снимки, для которых облачность атмосферы является прозрачной. Такие снимки дают изображение поверхности Земли или других космических тел «через облачность».
В самом начале для получения космических снимков использовался либо классический «фотографический» способ - съёмка специальной фотокамерой на светочувствительную плёнку, с последующим возвращением капсулы с плёнкой из космоса на Землю, либо съёмка телевизионной камерой с передачей телесигнала на наземную принимающую станцию.
На начало 2009 года преобладает сканерный способ, когда поперечную развёртку (перпендикулярно маршруту движения КА) обеспечивает сканирующий (качающийся механически или обеспечивающий электронную развёртку) механизм, передающий ЭМИ на сенсор (приёмное устройство) КА, а продольную развёртку (вдоль маршрута движения КА) обеспечивает само перемещение КА.
Космические снимки Земли и других небесных тел могут использоваться для самой различной деятельности: оценка степени созревания урожая, оценка загрязнения поверхности определённым веществом, определение границ распространённости какого-либо объекта или явления, определения наличия полезных ископаемых на заданной территории, в целях военной разведки и многое другое.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Космические ракетные поезда
- Космические рейнджеры 2: Доминаторы
Смотреть что такое "Космические снимки" в других словарях:
Космический фотоснимок - Космические снимки со спутника Landsat с разрешением 15 м на пиксел составляют основу базы Google. Эти снимки постепенно замещаются в безе Google высокоточными космическими снимками с разрешением 60 см на пиксел. На картинке долина Шаксгама,… … Энциклопедия туриста
Веб-картография - Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон … Википедия
БКА (спутник) - БКА … Википедия
Дистанционное зондирование Земли - Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия
ДЕШИФРИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ - чтение, расшифровка, интерпретация содер. фотографических и телевизионных снимков, выполненных в разл. интервалах видимой зоны спектра и инфракрасных (ИК) снимков в диапазоне 1,8 14 ммк. Съемка из космоса производится с пилотируемых космических… … Геологическая энциклопедия
Украинский кризис: хроника противостояния на юго-востоке в июле 2014 г - Массовые антиправительственные акции начались в юго восточных областях Украины в конце февраля 2014 года. Они явились ответом местных жителей на насильственную смену власти в стране и последовавшую за этим попытку отмены Верховной радой закона,… … Энциклопедия ньюсмейкеров
Чад (озеро) - У этого термина существуют и другие значения, см. Чад (значения). Чад фр. Lac Tchad англ. Lake Chad Координаты: Координаты … Википедия
Озеро Чад - Чад Камерунский посёлок на берегу озера Чад Координаты: Координаты … Википедия
Стереофотограмметрия - раздел фотограмметрии (См. Фотограмметрия), изучающий геометрические свойства стереопар фотоснимков и методы определения размеров, формы, пространственного положения предметов по стереопаре его фотоизображений. Различают аэро и наземную С … Большая советская энциклопедия
КАРТА - уменьшенное обобщенное изображение поверхности Земли (или ее части) на плоскости. Человек создавал карты с древнейших времен, пытаясь наглядно представить взаимное расположение различных участков суши и морей. Собрание карт, обычно переплетенных… … Энциклопедия Кольера
Книги
- Вселенная. Иллюстрированный атлас , Гарлик Марк. В этой книге перед вами откроется захватывающая картина Вселенной: вы увидите звездные скопления и галактики, планеты и астероиды, кометы и метеоры, узнаете о новейших открытиях астрономов,…
36.Космическая съемка. Виды съемок. Способы определения масштаба космического снимка.
Космическая съёмка , съёмка Земли, небесных тел, туманностей и различных космических явлений, выполняемая приборами, находящимися за пределами земной атмосферы. Снимки земной поверхности, полученные таким путём, отличаются тем, что при целостном характере изображения местности они охватывают огромные площади (на одном снимке от десятков тысяч км2 до всего земного шара). Это позволяет изучать по космическим снимкам основные структурные, региональные, зональные и глобальные особенности атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты нашей планеты в целом. При Космической съёмке возможна повторная съёмка местности в течение одного и того же полёта носителя, т. е. через краткие промежутки времени, что позволяет изучать динамику как природных явлений, периодических (суточных, сезонных и др.) и эпизодических (извержения вулканов, лесные пожары и др.), так и различных проявлений хозяйственной деятельности (уборка урожая, заполнение водохранилищ и др.).
Первые снимки из космоса были сделаны с ракет в 1946, с искусственных спутников Земли - в 1960, с пилотируемых космических кораблей - в 1961 (Ю. А. Гагариным). Космическая съёмка вначале ограничивалась фотографированием в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн с непосредственной доставкой снимков на Землю (преимущественно в контейнерах с парашютом). Наряду с черно-белой и цветной фото- и телесъёмкой применяются инфратепловая, микроволновая, радарная, спектрометрическая и др. фотоэлектронные съёмки. Съёмочная аппаратура принципиально та же, что и при аэросъёмке.
Методами Космической съёмки нашей планеты являются:
1) съёмки с высот 150-300 км с недолговременных носителей и возвращением экспонированных плёнок и регистрограмм на Землю;
2) съёмки с высот 300-950 км с долговременных носителей (на орбитах, при которых спутник находится как бы постоянно над освещенной стороной Земли) и передачей изображений на Землю с помощью радиотелевизионных систем;
3) съёмки с высоты примерно 36 тыс. км с т. н. стационарных спутников с доставкой фотоинформации на Землю путём применения тех же систем;
4) съёмки с межпланетных автоматических станций с ряда последовательно увеличивающихся высот (например, со станции «Зонд» с 60 и 90 тыс. км и т. д.);
5) съёмки Земли с поверхности Луны и ближайших планет, автоматически выполняемые доставленной туда регистрирующей фотоэлектронной и передающей радиотелевизионной аппаратурой;
6) съёмки с пилотируемых космических кораблей и пилотируемых орбитальных станций (первая - советская станция «Салют»).
Средние масштабы космических снимков 1: 1000000 - 1: 10000000. Детальность изображения земной поверхности на снимках из космоса довольно значительна. Например, при рассматривании с 10-кратным увеличением фотографий масштаба 1:1500000, полученных с борта «Салюта», на открытой местности видны основная гидрографическая и дорожная сеть, контуры полей,селения средних размеров и все города с их квартальной планировкой.
Современные области использования Космической съёмки:
метеорология (изучение облачности, снежного покрова и др.),
океанология (течений, дна мелководий и др.),
геология и геоморфология (в особенности образований большой протяжённости),
исследования ледников, болот, пустынь, лесов, учёт культурных земель, природно-хозяйственное районирование территорий, создание и обновление мелкомасштабных тематических и общегеографических карт.
Ближайшие перспективы практического применения Космической съёмки для изучения, освоения и охраны географической среды и естественных ресурсов Земли связаны с выполнением с орбитальных научных станций-лабораторий т. н. многоканальных съёмок (одновременно в нескольких спектральных диапазонах при одинаковой освещённости местности). Это увеличивает разнообразие и объём получаемой информации и обеспечивает возможность её автоматической обработки, в частности при дешифрировании космических снимков. Носители и космические комплексы.
Космические системы (комплексы) мониторинга окружающий среды включают в себя (и выполняют):
1. Спутниковые системы на орбите (центр управления полетами и съемкой),
2. Прием информации наземными пунктами приема, спутниками-ретрансляторами,
3. Хранение и распространение материалов (центры первичной обработки, архивы снимков). Разработана информационная поисковая система, обеспечивающая накопление и систематизацию материалов, получаемых с искусственных спутников Земли.
Виды съемок.
По характеру покрытия земной поверхности космическими снимками можно выделить следующие съемки:
Одиночное (выборочное) фотографирование выполняется космонавтами ручными камерами. Снимки обычно получаются перспективными со значительными углами наклона.
Маршрутная съемка земной поверхности производится вдоль трассы полета спутника. Ширина полосы съемки зависит от высоты полета и угла обзора съемочной системы.
Прицельная (выборочная) съемка предназначена для получения снимков специально заданных участков земной поверхности в стороне от трассы.
Глобальную съемку производят с геостационарных и полярно- орбитальных спутников. спутников. Четыре-пять геостационарных спутников на экваториальной орбите обеспечивают практически непрерывное получение мелкомасштабных обзорных снимков всей Земли (космическое патрулирование) за исключением полярных шапок.
Аэрокосмический снимок – это двумерное изображение реальных объектов, которое получено по определенным геометрическим и радиометрическим (фотометрическим) законам путем дистанционной регистрации яркости объектов и предназначено для исследования видимых и скрытых объектов, явлений и процессов окружающего мира, а также для определения их пространственного положения.
Космическая съемка различается по : масштабам, пространственному разрешению, обзорности, спектральным характеристикам.
Эти параметры определяют возможности дешифрирования на космических снимках различных объектов и решения тех задач, которые целесообразно решать с их помощью.
Типы снимков подразделяются по обзорности, по масштабу, по пространственному разрешению.
Масштаб и обзорность (форма, размер) космических снимков позволяют выявить объекты разного ранга, снятые в одно время и в одном режиме съемки.Обзорность снимка зависит от размеров участков земной поверхности, отображенной на космоснимке, и измеряется в единицах площади.
Масштабы космоснимков разные: от 1:1000 до 100 000 000, т.е. он может меняться в сто тысяч раз. Самые распространенные масштабы космических снимков: от 1:200 000 до 1:10 000 000.
Масштабы космоснимков зависят от:
Высоты фотографирования,
Фокусного расстояния аппарата,
Коэффициента увеличения,
Углов наклона,
Кривизны земной поверхности.
Распознавание объектов на снимках зависит от масштаба съемки и разрешающей способности. По соотношению масштабного ряда космических снимков с масштабным рядом геологических карт, принятых в России, космические снимки разделяются по уровням естественной генерализации на:
Глобальные, с высот 20-30 тыс. км Масштаб: 1:5 000 000.
Континентальные, имеют малое разрешение
Региональные, среднее разрешение, Масштаб: 1:1 000 000 и 1:500 000
Локальные, Эта съемка использует цифровые сканеры, дающие высокое трехмерное изображение. Получаемые снимки пригодны для кадастра и инвентаризации, для изготовления среднемасштабных и крупномасштабных карт. Масштаб: 1:200 000 и 1:100 000
Детальные, по своим свойствам близки к высотным аэрофотоснимкам и снимкам мелкого масштаба. Проводится с орбит высотой около 200 км. Масштаб: 1:50 000 и 1:25 000.
Определение масштаба КС путем сравнения длины идентичных отрезков, измеренных на снимке и на топографической карте.
Достоинства космосъемки. Летящий спутник не испытывает вибраций и резких колебаний, поэтому космические снимки удается получать с более высокой разрешающей способностью и высоким качеством изображения, чем аэроснимки. Снимки могут быть переведены в цифровую форму для последующей компьютерной обработки.
Недостатки космосъемки: информация не поддается автоматизированной обработке без предварительных преобразований. При космофотосъемке происходит смещение точек (под влиянием кривизны Земли), их величина на краях снимка достигает 1,5 мм. В пределах снимка нарушено постоянство масштаба, различие которого на краях и в центре снимка может составлять выше 3%.
Сегодня нам доступны поразительные изображения Земли из космоса.
Как узнать, что мы на них видим?
Global Forest Watch и другие источники необходимые для Вашего исследования (смотри руководство 7 «Где взять данные») используют изображения Земли из космоса. Поэтому в данном руководстве для участников проекта будет рассказано, как получают космические снимки.
Что такое космическая съемка?
Как только человек научился летать и увидел Землю сверху, возникло дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) - исследование планеты без непосредственного контакта с её поверхностью, то есть на некотором расстоянии, с высоты. Космическая съёмка - это съёмка небесных тел и космических явлений приборами, находящимися за пределами земной атмосферы.
Виды спутников
Спутники используют различные виды датчиков для регистрации электромагнитного излучения, отраженного от Земли. Пассивные датчики не требуют энергии, так как регистрируют излучение, излучаемое Солнцем и отраженное от поверхности Земли. Активные датчики требуют значительного количества энергии, чтобы самим испускать электромагнитное излучение, но они незаменимы, так как могут быть использованы в любое время года и время суток (пассивные датчики не могут быть использованы на неосвещённой стороне Земли), а также могут быть источником излучения, не излучаемого Солнцем (например, радиоволн).
Одной из основных характеристик спутникового снимка является его пространственное разрешение. Оно выражается в размере самых мелких объектов, различимых на изображении. Изображение состоит из отдельных цветных точек – пикселей. Чем меньше метров на местности укладывается в один пиксель, тем выше разрешение и тем более детальное изображение на снимке можно получить.
В зависимости от разрешения существуют три вида спутников.
Спутники высокого разрешения применяются для детального исследования территорий, обнаружения в океане судов, планирования строительства; они необходимы при составлении и уточнении планов населенных пунктов, прогнозе техногенных аварий и природных стихийных бедствий.
На космических снимках высокого разрешения можно различить объекты размером в несколько десятков сантиметров. В лесу снимки высокого разрешения позволяют не только видеть кроны отдельных деревьев, но нередко и определить их породу. Во многих случаях только снимки высокого разрешения позволяют обнаружить незаконные рубки, если при них вырубаются только единичные деревья ценных пород.
Спутники среднего разрешения находят применение при уточнении и обновлении топографических карт, исследованиях лесов и контроле промышленных рубок, прогнозе неблагоприятных и опасных природных явлений (наводнений, лесных пожаров, разливов нефти), решении многих сельскохозяйственных задач (составлении схем полей, прогнозе урожайности культур).
Спутники низкого разрешения (несколько километров на пиксель) при съёмке охватывают большие площади поверхности Земли. Такие космические снимки используют при исследованиях атмосферы и облачного слоя, составлении метеокарт, определении температуры поверхности суши и океана, для слежения за ледовым покровом и лесными пожарами.
Спутники и электромагнитный спектр
В то время как люди могут воспринимать лишь малую часть электромагнитного спектра (видимый свет), спутниковые датчики используют и другие типы электромагнитного излучения, такие как инфракрасный свет, ультрафиолетовое излучение, радиоволны и даже микроволны. Горные породы, почвы, вода, растительность по-разному отражают и поглощают электромагнитное волны. Съёмку земной поверхности в видимом спектре ведут в дневное время и при ясной погоде. Съёмка в спектре радиоволн проводится специальной радиолокационной аппаратурой в любое время суток, независимо от условий освещения и облачности, поэтому она нашла широкое применение в исследованиях полярных областей планеты (наблюдения за ледовой обстановкой арктических морей, поиск полыней, изучение толщины льда).
Specular reflection
Specular reflection
Diffuse reflection
Diffuse reflection
Анализ спутниковых снимков
Спутниковые изображения позволяют получить полезную информацию, так как различные поверхности и предметы могут быть идентифицированы по-разному, в зависимости о того, как они реагируют на излучение. Например, гладкие поверхности, такие, как дороги, отражают почти всю энергию, которая приходит на них в одном направлении. Это называется зеркальное отражение. В то же время, шероховатые поверхности, такие как деревья, отражают энергию во всех направлениях. Это называется рассеянное отражение. Использовать различные типы отражения полезно при измерении плотности и количества лесов, а также фиксации изменений лесного покрова.
Кроме того, объекты по-разному отражают электромагнитное излучение с разной длиной волны. Например, инфракрасный свет даёт много информации о характере и состоянии растительного покрова. В инфракрасном спектре сильнее всего различаются различные древесные породы (в том числе, хвойные и лиственные леса), здоровая и повреждённая растительность.
В современных спутниках изображение разделяется на несколько спектральных каналов, каждый из которых передаётся и записывается отдельно. Каждый спектральный канал содержит определенную информацию, например, дальний инфракрасный канал - данные о температуре поверхности Земли. Применяя различные сочетания каналов, и передавая их на финальном изображении разными цветами видимой части спектра, можно получить различные цветовые вариации одного и того же снимка. Хотя цвета на таких изображениях кажутся «неестественными», опытному дешифровщику они могут многое рассказать видимой ни них о земной поверхности. Такие условные цвета часто используются для того, чтобы подчеркнуть различия в растительном покрове, в горных породах, увлажнённости и пр.
§ 9. Изображение земной поверхности на плоскости. Аэрофотоснимки и космические снимки
Зачем нужны плоские изображения Земли. Вы уже познакомились с одной из моделей Земли - глобусом. Однако использовать его для решения большинства практических задач неудобно. Главное достоинство глобуса - объемность - является одновременно и его главным недостатком. Для получения очень подробного изображения земной поверхности глобусы должны быть огромных размеров.
Поэтому чаще всего люди пользуются плоскими изображениями поверхности Земли. Как лучше всего получить точное плоское изображение земной поверхности? Для нас, жителей третьего тысячелетия, ответ на этот вопрос достаточно прост: надо сфотографировать ее сверху.
Аэрофотоснимки и космические снимки. Съемка земной поверхности с самолетов позволяет получать подробное изображение всех деталей местности (рис. 27, а).
Рис. 27. а - аэрофотоснимок; б - план
Во время съемки самолет летает по прямолинейным маршрутам, параллельным друг другу. Специальные фотографические камеры непрерывно делают снимки. Местность таким образом снимается по частям. Можно склеить снимки соседних участков и получить изображение большой территории.
На космических снимках хорошо видны скопления облаков и гигантские воздушные вихри, зоны наводнений и лесные пожары. Геологи по космическим снимкам выявляют зоны разломов на поверхности Земли, с которыми связаны месторождения полезных ископаемых, вероятные землетрясения.
Космические снимки делают со спутников, движущихся по орбитам вокруг Земли. От высоты, на которой летает спутник, зависит охват снимаемой территории и масштаб снимков. Чем выше от Земли летают спутники, тем меньше масштаб снимков и детальность их изображения (рис. 28).
Рис. 28. Площадь поверхности Земли, снимаемая с разной высоты
Географические объекты на космических и аэрофотоснимках представлены в непривычном для нас виде. Распознавание изображения на снимках называют дешифрированием. В дешифрировании все большую роль играет компьютерная техника. С помощью космических снимков составляют географические планы и карты.
Вопросы и задания
- Почему необходимо изображать Землю на плоскости?
- Назовите достоинства аэрофотоснимков.
- Какую информацию можно получить из космических снимков?
Впервые полученные из космоса фото- и телеизображения Земли и облачного покрова использовали для своих нужд метеорологи. В апреле 1960 года в США был выведен на орбиту первый специализированный метеоспутник «Тирос-1» (Television and Infrared Observation Satellite - спутник для наблюдений с телевизионным и инфракрасным оборудованием). Первые снимки, полученные этим аппаратом, показывали облачный покров и крупные географические детали в разрывах - и никаких следов деятельности человека! Первыми такими следами оказались темные пятна в снегах Канады , которые, как выяснилось, были следами расчистки лесов.
Только с началом пилотируемых полетов выяснилась возможность наблюдения деталей на земной поверхности. Насколько неясно это было в начале космической эры, видно из перечня объектов, подлежащих наблюдению и фото- и кинорегистрации в первых полетах советских космонавтов: это горизонт; облака в надире; Луна ; облака вдоль трассы; поверхность океана; высокогорные районы; заря; острова и полуострова; пустыни; города; северные сияния ; серебристые облака ; ночной горизонт. То есть, попросту говоря, предлагалось регистрировать все, что удастся увидеть. И неожиданностью, вызвавшей шок на Земле, было то, что с орбиты можно видеть достаточно мелкие объекты (строения, дороги, автомобили).
Уже первые фотографии, сделанные с орбиты космонавтами, позволили выявить многие детали структуры облачных систем, при этом они отличались от телеизображений, получаемых с автоматических метеоспутников, более высоким пространственным разрешением.
Первое время сообщения космонавтов о том, что они видят с орбиты, подвергались сомнениям. Например, вызвало недоверие сообщение, что с орбиты видны подводные хребты в океанах : ведь свет проникает на глубину всего нескольких десятков метров, а хребты находятся на километровых глубинах. И только через некоторое время выяснилось, что очертания зоны перемешивания теплых поверхностных и холодных глубинных вод как бы повторяют подводный рельеф.
«Пусть только читатель поверит, что, когда космонавт висит над иллюминатором и смотрит в окно, то рано или поздно его наблюдения пополнят общую копилку знаний, - писал в своих воспоминаниях космонавт-50 /100 В. П. Савиных . - В очереди за порцией позарез необходимых сведений к космонавтам стоят хлеборобы и геологи, мелиораторы и географы. Можно продолжать этот список чуть ли не бесконечно … И не только потому, что „сверху видно все“, но и потому, что из космоса легче выявить взаимосвязи некоторых земных процессов и даже предсказать их течение».
Сверху, с высоты орбиты, видно если и не все, то очень многое, чего иначе и не увидишь - люди заново открывали планету. Эксперименты и наблюдения, проведенные космонавтами на орбите, позволили получить изображения ряда не наблюдавшихся ранее традиционными средствами (как аэрофотосъемка) различных объектов (например, масштабные геологические образования - кольцевые структуры, разломы земной коры). Так, съемки со станции «Салют-5» позволили проследить на больших расстояниях крупные глубинные разломы , которые часто являются зонами залегания полезных ископаемых. Съемки со станции «Салют-6» показали возможность получения изображений дна морских мелководий, морских и океанских течений, что открыло возможность их картирования; зон скопления фито- и зоопланктонов, косяков рыб.
Результаты наблюдений космонавтов впоследствии практически всегда подтверждались. Особенно важны эти наблюдения и съемки были на начальном этапе, когда ещё не было полного и четкого представления о том, куда смотреть и что искать.
По мере накопления знаний определились новые области использования космической техники для изучения Земли. Стали создаваться различные спутниковые системы, вначале специализированные (связные, метеорологические, навигационные, для исследования природных ресурсов Земли и т.д.).
Орбитальные эксперименты и наблюдения космонавтов послужили основой для формирования технических требований при определении облика и характеристик автоматических систем и при разработке новой аппаратуры для проведения наблюдений и исследований из космоса.
Первой советской специализированной метеосистемой была система «Метеор». «Метеор-1» был запущен 26 марта 1969 года. В систему входило три спутника на квазиполярных околокруговых орбитах высотой порядка 900 км, ежечасно они охватывали территорию 30 тыс км². Информация получалась с помощью оптической и инфракрасной аппаратуры.
Национальная эксплутационная метеосистема США в полном составе начала функционировать в 70-х годах прошлого века. В её состав входят спутники «Тирос», «Нимбус» , АТС. За это время, по утверждению американских специалистов, не упущен ни один тропический шторм. В частности, в августе–сентябре 1979 года, когда ураганы «Давид» и «Фредерик» двигались к побережью Мексиканского залива, сотни тысяч жизней были спасены благодаря тому, что на орбитах находились метеоспутники. Данные, получаемые с этих спутников позволили метеорологам с большой точностью определять направление движения и скорость урагана и своевременно оповещать местное население об их приближении.
В 1978–1979 годах был осуществлен самый крупный по тем временам международный метеорологический проект ГАРП (Global Atmospheric Research Programme), направленный на изучение глобальных процессов в атмосфере, приводящих к изменениям погоды и климата. В группировку средств, осуществлявших метеонаблюдение, входили как низкоорбитальные, так и геостационарные спутники. Одновременно наблюдения велись с помощью морских судов, самолетов, буев, шаров-зондов, метеоракет.
Электронный глаз
Информация из космоса оказалась не просто полезной, а жизненно необходимой едва ли не для всех сфер деятельности человека. Кроме службы погоды это сельское и лесное хозяйство, градостроительство , прокладка трасс железнодорожных и автомобильных дорог, трубопроводов, охрана окружающей среды , разведка полезных ископаемых…
Весьма эффективным оказалось применение космических средств для исследования природных ресурсов Земли. В США на начальном этапе эти исследования проводились спутниками «Лэндсат», в СССР аппаратами серии «Космос». Информация извлекалась из изображений, получаемых в видимом и инфракрасном диапазонах спектра.
С помощью спутников были получены многоспектральные изображения крупномасштабных особенностей и разрывов структуры земной коры, которые ранее не наблюдались. Информация о зонах разрывов и разломов, полученная со спутников «Лэндсат», была использована при выборе мест для строительства атомных электростанций и прокладки трубопроводов .
С помощью спутниковых систем было сделано много важных открытий, разведаны новые месторождения полезных ископаемых, в том числе нефти и газа, картированы сейсмоопасные районы - все действительно трудно перечислить. В песках Кызылкум по снимкам со спутников обнаружены линзы неглубоко залегающих пресных и слабоминерализированных вод. Сделано и географическое открытие, правда, грустное - Аральского моря больше не существует .
Визуально-инструментальные наблюдения проводятся в каждом пилотируемом полете с начала космической эры и по сей день, круг задач расширяется и усложняется, совершенствуется аппаратура.
На первых советских аппаратах «Восток» для фото- и кинорегистрации использовалась обычная техника - профессиональный киноаппарат «Конвас». От него до современной аппаратуры, с которой сейчас работают космонавты - дистанция огромного размера. Для наблюдения и съемок с орбиты сейчас применяется многозональная и спектрозональная фотосъемка. В 1976 году на корабле «Союз-22» впервые был испытан многозональный фотоаппарат МКФ-6 , совместно разработанный учеными СССР и ГДР в рамках программы «Интеркосмос» и изготовленный на известном предприятии «Карл Цейс Йена» (Carl Zeiss Jena). Этим фотоаппаратом впервые получено стереоскопическое изображение ледника Федченко и более ста менее крупных ледников, из которых ранее было известно лишь около 30. Кроме того, выявлены районы, подходящие для разведения крупного рогатого скота.
Впоследствии стал использоваться блок из шести многозональных аппаратов МКФ-6 М. В аппаратах используются специальная пленка и светофильтры, воспринимающие различную информацию. Например, один из аппаратов регистрирует структуру почвы, её состав и содержание влаги, другая камера получает информацию о типах растительности, третья настроена на получение данных о качестве воды в озерах и океанах.
Эти камеры широко использовались на станциях «Салют» и «Мир». Сейчас на борту МКС работает новый прибор - «Спектр-256» . Он позволяет регистрировать спектральные характеристики земной поверхности в 256 каналах видимого и инфракрасного спектра. В качестве регистратора полученной информации используется микрокомпьютер.
Огромная работа по изучению крупномасштабных природных процессов и изменения климата была проведена американскими астронавтами в апреле 1994 года. На борту КК «Индевор» () на орбиту была выведена космическая радарная лаборатория SRL-1 (Space Radar Laboratory). В состав лаборатории входил также прибор для мониторинга загрязнений атмосферы. Планировалось получить около 6000 радиолокационных изображений более 400 объектов и около 50 млн км² (10%) площади Земли. Кроме того, астронавты должны были сделать 14000 снимков обычной аппаратурой, для чего на борту имелось 14 фото- и кинокамер. Съемки из космоса дополнялись наблюдениями наземных групп, а также с самолетов и судов.
План съемок был выполнен практически полностью. Были получены уникальные трехмерные стереоскопические изображения гор, пустынь, лесов, океанов и рек. Астронавты произвели съемку района гигантского пожара в Китае в 1987 году и измерили концентрацию окиси углерода над этим районом.
Во втором полете «Индевора» с SRL-1 в сентябре того же года в число объектов съемки входила Чернобыльская АЭС - исследовалось восстановление окружающей среды после катастрофы 1986 года. В это время происходило извержение Ключевской сопки на Камчатке , корабль дважды прошел над вулканом на высоте 283 км и заснял извержение. Это были уникальные съемки - ранее извержения случились в 1737 и 1945 годах.
В настоящее время создана и функционирует глобальная система дистанционного зондирования Земли, и подавляющая часть информации поступает с беспилотных аппаратов. Тем не менее визуально-инструментальные наблюдения с борта орбитальных станций и пилотируемых аппаратов не потеряли своего значения. Они проводятся постоянно и составляют важнейшую часть деятельности космонавта в полете.
В особенности это важно при исследовании быстро протекающих процессов и явлений, требующих оперативной передачи информации. Это тайфуны, районы аварийного слива нефти , сели, лесные пожары, подвижки ледников , и многое другое. Особенно эффективны визуально-инструментальные наблюдения при проведении океанографических исследований, т.к. другими средствами весьма затруднительно получить оперативную информацию о динамических процессах больших масштабов.
Объем информации, который приходит из космоса, колоссален. Например, объем информации, который получали экипажи советских орбитальных станций «Салют-6» и «Салют -7» за пять минут, мог бы быть собран лишь за два года аэрофотосъемок.
Присутствие на борту человека позволяет сократить объем передаваемой информации за счет её предварительного контроля, обработки и отбора перед передачей на Землю. При этом качество съемок, как правило, выше, чем с беспилотных спутников, так как оператор путем управления работой стационарной аппаратуры имеет возможность учесть условия съемки (облачность, дымку, освещенность и т.д.). Имеется возможность наблюдения и исследования случайно возникающих процессов и явлений различного рода, а также, что очень важно, оперативной передачи информации на Землю.
За послеперестроечные годы наши спутниковые системы значительно постарели и поредели, однако потихоньку все восстанавливается. Вот как выглядит программа запусков до 2015 года.