Влияние космоса на современные информационные технологии
освещенный солнцем или имеющий
специальную лампу-вспышку, фотографируется с наземных пунктов на фоне
звездного неба.
Одновременность наблюдений спутника с нескольких пунктов
обеспечивается специальным синхронизирующим устройством, которое по
сигналам единого времени производит одновременное открывание и закрывание
затворов фотокамер. Наличие на фотографии изображений звезд (в виде точек)
и следа спутника в виде пунктирной линии позволяет путем графических
измерений определить взаимное положение штрихов пунктирной линии,
соответствующих положениям спутника, и ближайших к ним точек,
соответствующих звездам. Это дает возможность, зная положение звезд по
звездному каталогу, определить координаты штрихов спутника или, точнее,
угловую ориентацию линий визирования наблюдательный пункт—спутник.
Совокупность угловых координат линии визирования пункт—спутник позволяет
определить взаимную угловую ориентацию геодезических пунктов. Ориентация
всей сети на поверхности Земли требует знания координат хотя бы одного
пункта, определяемых классическими методами, и дальности до другого или
координат двух пунктов, называемых базисными. - Для преодоления
неблагоприятных метеорологических условий при оптических наблюдениях
спутника используются радиотехнические средства. В этом случае спутник
является как бы активным маяком. Применяются различные принципы измерений:
эффект Доплера, смещение фаз радиосигналов спутника, принимаемых в
различных точках пункта, время распространения сигнала пункт—спутник—пункт
и т. д.
Большие перспективы в измерительной технике космической геодезии имеют
оптические квантовые генераторы (лазеры). Они позволяют измерять дальность
и радиальную скорость со значительно более высокой точностью, чем с помощью
радиотехнических средств. Таким образом, космическая геодезия позволит
уточнить форму Земли — геоид, точно определить координаты любых пунктов на
поверхности нашей планеты, создать топографические карты на любые районы
земной поверхности и определить параметры поля тяготения Земли.
Все это даст возможность морскому флоту определять очертания материков
и получать точные координаты островов, рифов, маяков и других морских
объектов, авиации — определять координаты аэропортов, наземных ориентиров и
станций наведения. Эти данные позволят выбирать наилучшие маршруты движения
и обеспечат надежность и безопасность работы морского и воздушного
транспорта.
Как известно, для прокладки курса корабля или самолета в каждый момент
времени необходимо точно знать их местоположение. Для этих целей служат
различные навигационные системы, которые обеспечивают вождение по заданным
маршрутам. С давних времен в навигации использовались естественные
ориентиры или поля: небесные светила, магнитное поле Земли и др. В
последнее время большое распространение получили радионавигационные
системы, среди которых наиболее современными являются системы, использующие
искусственные спутники Земли.
Спутники обеспечивают навигационной системе глобальность.
Всепогодность навигации в этом случае достигается благодаря использованию
радиосредств сверхвысокочастотного диапазона.
Навигация с использованием спутников основана на измерении параметров
относительного положения и движения навигируемого объекта и спутника.
Такими параметрами могут служить: расстояние (дальность), скорость
изменения этого расстояния (радиальная скорость), угловая ориентация линии
объект-спутник (линии визирования) в какой-либо системе координат, скорость
изменения этих углов и др.
Координаты спутника в моменты навигационных определений могут
сообщаться кораблям (или самолетам) при каждой навигации. Кроме того, на
спутнике может устанавливаться запоминающее устройство, в которое
закладываются данные о его прогнозируемом движении. Эта информация
«сбрасывается» со спутника в процессе полета (периодически или по запросу с
навигируемого объекта). Для упрощения процесса определения координат
объекта может быть составлен каталог эфемерид (параметров орбит)
навигационных спутников на несколько месяцев или лет вперед.
Большое влияние на прогнозирование движения спутника оказывают ошибки
определения элементов орбиты, которые зависят прежде всего от точности
работы наземных измерительных средств. Эти средства должны быть хорошо
«привязаны» к геодезической системе координат. Если этого не будет, то
может произойти «сдвиг» координатной системы навигационного спутника
относительно геодезической. А это приведет к сдвигу в определении положения
навигируемого объекта относительно геодезической системы, а следовательно,
и к сдвигу относительно земных ориентиров, что может вызвать
катастрофические последствия. Геодезические спутники позволяют с высокой
точностью осуществить привязку координат измерительных пунктов к
геодезической системе.
Для успешной работы навигационных спутников имеет значение правильный
выбор параметров их орбит. Необходимо обеспечить достаточную частоту
видимости спутника с навигируемых объектов. С этой точки зрения различные
орбиты сильно отличаются 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, Земля относительно движущегося по
орбите спутника перемещается так, что с любой ее точки он может быть виден
2 раза в сутки. Чтобы обеспечить непрерывный обзор поверхности Земли со
спутников, запускаемых на полярные орбиты, т. е. для обеспечения видимости
одного или более спутников с корабля или самолета, находящегося в любой
точке нашей планеты, необходимо на орбитах высотой 200 км иметь 160
спутников, а высотой 1 тыс. км — 36 спутников.
Создание систем космической навигации позволяет значительно улучшить
безопасность движения транспорта. Подобные системы прочно входят в практику
корабле и самолетовождения, так как позволяют с высокой точностью
определять местоположение кораблей и самолетов в любое время суток, при
любом состоянии погоды.
ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА РАЗВИТИЕ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА
Создание сложнейших ракетно-космических систем, возникновение
космической индустрии и решение фундаментальных проблем науки и техники,
связанных с полетами в космос, дали массу идей, технических средств и
принципиально новых конструктивно-технологических решений, внедрение
которых в традиционное производство и использование в различных сферах
деятельности человека даст колоссальные экономические выгоды.
Опосредованные выгоды, которые приносит человечеству космонавтика, весьма
трудно поддаются количественным оценкам. Тем не менее попытки таких
расчетов делаются. Так, например, согласно подсчетам ряда зарубежных
специалистов, прибыль, обусловленная научными исследованиями и разработками
в области космоса, достигает 207 млрд. долл.
Благодаря развитию космонавтики физическая наука обогатилась
фундаментальными открытиями в области астрофизики, космического излучения,
изучения радиационных поясов Земли, солнечно-земной физики, рентгеновской
астрономии и др. Потребности космической техники стимулировали исследования
в области физики электронных и ионных пучков и направленных плазменных
потоков. Применение низкотемпературных (криогенных) ракетных топлив,
создание бортовых электрогенераторов сверхбольшой мощности, технически
совершенных, привело к необходимости глубокого изучения физики
низкотемпературных жидкостей, поведения их в условиях невесомости,
разработки новых методов криостатирования легких надежных магнитных систем
с малым энергопотреблением, стимулировало развитие физики сверхпроводимости
и гелиевой криогеники.
Развитие космической энергетики позволило значительно
усовершенствовать существующие источники тока. Так, например, топливные
элементы, вырабатывающие электрический ток в результате электрохимических
процессов, применяемые в космических кораблях, в будущем могут найти
широчайшее использование в автомобилях, что позволит ликвидировать один из
основных источников загрязнения атмосферы, каким является двигатель
внутреннего сгорания. Топливные элементы, по-видимому, будут широко
внедрены в промышленность и сельское хозяйство как удобный и эффективный
источник электроэнергии. То же можно сказать о радиоизотопных и ядерных
источниках тока. Наряду с этим усовершенствованные химические аккумуляторы
(никель-кадмиевые, серебряно-кадмиевые, серебряно-цинковые) и солнечные
батареи, широко использующиеся в космических системах, найдут применение в
самых различных областях народного хозяйства.
Большое значение в современной технике имеет надежность механизмов и
машин. Разработка сложных космических комплексов, эксплуатация которых
проходит в исключительно трудных и малоизведанных условиях, стимулировала
дальнейшее развитие теории надежности, теории проектирования (внедрение
системных методов), методов испытаний и экспериментальной отработки и пр. В
связи с тем что на космическую технику работают практически все отрасли
народного хозяйства, проблемы повышения надежности охватывают и
электронику, и измерительную технику, и машиностроение. Таким образом,
космонавтика стимулир
| |  скачать работу |
Влияние космоса на современные информационные технологии |
