В.И. Севастьянов, А.М. Старостин, А.Д. Урсул
Космонавтика и научный эксперимент
Основные виды космического эксперимента и их познавательное значение
Анализируя процесс развития всех видов космического эксперимента, следует отметить в качестве общей тенденции рост активности субъекта космического эксперимента во всех видах, хотя темпы такого роста в разных видах, конечно, различны. Возрастание активности субъекта ведет к расширению масштабов преобразования объектов экспериментальной деятельности, а также интенсивности и глубины этого преобразования. Этот рост обусловлен как особенностями объектов, исследуемых в космическом эксперименте, так и современными возможностями космической техники.
Можно вычленить следующие уровни развития космического эксперимента.
1. Варьирование приборными средствами и факторами воздействия (например, изменением частоты, мощности и других параметров пучка электромагнитного излучения, которым зондируют объекты, и по их изменениям судят о его структуре).
2. Воздействие на отдельные локальные районы, оболочки или подструктуры космического объекта, когда возможно активным воздействием перевести эту подструктуру (некоторые оболочки поверхности Луны при активных сейсмических экспериментах) из одного состояния в другое.
3. Воздействие на объект в целом, вызывающее перестройку нескольких его подструктур — системное воздействие на космический объект, «нащупывание» классов существенных для изучаемого объекта взаимодействий, когда небольшие массо-энергетические макровоздействия вызывают изменения объекта, существенные по своим масштабам, и позволяют направленно его изменять.
4. Создание искусственных космических объектов, аналогичных естественным (создание искусственных комет, полярных сияний и т. д.).
5. Создание искусственных космических объектов, не имеющих естественных аналогов (техника и космическая технология) .
Каждый уровень космического эксперимента может, очевидно, включать разные виды. Точно так же переход от уровня к уровню зависит не только от активности субъекта и его технической вооруженности, но и от природы исследуемого объекта, обусловливающей различную степень трудности овладения этим объектом. Так, планетарные эксперименты (воздействие на планеты и околопланетную среду) с помощью средств космической техники осуществляются ныне лишь на первом уровне.
Более высокие уровни применительно к космическим объектам человеку пока непосильны. В то же время в отношении некоторых других космических объектов намечается уже переход ко второму уровню, поскольку уже производились активные сейсмические эксперименты на Луне, активные эксперименты в магнитосфере Земли и т. д.
Что касается опытов с земными макрообъектами в космических условиях, то здесь налицо, кроме перечисленных, также и третий уровень. Имеются отдельные космические эксперименты, относящиеся к четвертому и пятому уровням (создание искусственных комет, опыты по космической технологии, проводимые на современных орбитальных станциях).
В зависимости от своего объекта космические исследования сейчас подразделяются на три основных вида (они в существенной степени определяют различия космических наблюдений и экспериментов).
1. Исследование Земли как системы, а также земных объектов из космоса. Этот вид назовем геокосмическим наблюдением или экспериментом, поскольку он касается изучения земных подсистем космическими средствами.
2. Исследования земных объектов в космических условиях (земные материалы; механизмы в условиях сверхвысоких и сверхнизких температур, давлений, космической радиации; биологические объекты и человек в условиях невесомости, отсутствия магнитного поля или, наоборот, в мощных магнитных полях; ряд технологических процессов). Этот вид исследований будем называть космогеоцентрическим наблюдением или экспериментом, так как он представляет продолжение исследований объектов, бывших основным предметом земного опыта, в условиях космоса.
3. Изучение космических объектов в космических условиях с помощью средств космической техники. Этот вид исследований будем называть гелиокосмическим, поскольку основным его предметом являются микро- и макрообъекты Солнечной системы.
Объекты, являющиеся элементами дальнего космоса, являются предметом космического астрономического наблюдения.
Каждое из названных направлений имеет в гносеологическом аспекте свои особенные черты, обусловленные как прежними традициями и имеющимся опытом исследования выделенных классов объектов, так и взаимодействиями существующих астрономических средств. Охарактеризуем выделенные направления.
Геокосмические наблюдения и эксперименты обладают рядом специфических качеств. Прежде всего это касается их информационных возможностей. Они поставляют информацию о целостных земных образованиях в интегрированном виде, дают факты принципиально нового качества, которые нельзя было получить на основе прежних теоретических и эмпирических методов, изучая Землю, так сказать, «изнутри». Это новое качество особенно поражает непосредственного наблюдателя в космосе. Так, один из авторов этой работы отмечал в своем бортовом дневнике: «Сегодня наблюдали совершенно удивительное явление — пылевую бурю. Тянулась она на несколько сотен километров... Петр на мой крик восторга приплыл в переходной отсек и был поражен этим чудом макровзгляда. Да, это чудо!» [В. Севастьянов. Дневник над облаками. М.; 1977, с. 8]
Изменение системы исследования и возможность управляемого изменения масштабов съемки ведут к возникновению нового качества — ультрагенерализации деталей земной поверхности. Последнее определяется тем, что начинают проявляться такие черты земной коры, которые обусловлены наиболее общими глобальными причинами (если рассматривать в качестве примера данную подсистему Земли). Через «чехол» рыхлых отложений начинает как бы просвечивать строение глубинных горизонтов земной коры.
Другим новым эффектом является факторная интеграция — получение целостной картины взаимодействия нескольких подсистем Земли.
Кроме того, в данной ситуации удается за более короткие сроки собрать обширную и оперативную информацию, характеризующую динамику развития ряда процессов на Земле. То, что с помощью наземных средств выполняют за несколько лет, с помощью космических средств выполняется за несколько суток (картографирование, геологическая разведка, метеорологические и другие научно-прикладные исследования. Например, с помощью аппаратуры для дистанционного зондирования атмосферы, установленной на американском спутнике «Нимбус-.3», за год было получено такое количество информации о температурном распределении по высоте (от поверхности до верхних слоев атмосферы Земли), которое можно было бы получить при запусках для этих целей 10000 высотных баллонов или ракет. [Космонавтика: состояние и, перспективы. М., 1974, с. 6 — 7.]
Наконец, с помощью космических средств впервые стало возможным исследование, в полной мере и систематически, таких объектов и закономерностей их функционирования на Земле, которые до этого не «поддавались» в силу своей специфики и из-за неадекватности традиционных методов эффективному познанию (например, в случае исследовании динамики развития атмосферных процессов, отличающихся крайней специфичностью и нестационарностью).
Нужно подчеркнуть, что по своей информативности метод геокосмических наблюдений, пожалуй, сейчас эффективнее метода геокосмических экспериментов, и сфера его применения намного шире. Особенно бурное развитие этот метод исследования получил после полетов орбитальных станций: экипажи советских и американской орбитальных станций провели уже несколько тысяч сеансов наблюдений различных районов земной поверхности по программам исследования земных ресурсов. Изучалось более сотни типов земной поверхности (только один третий экипаж ОКС «Скайлэб» вел наблюдения за 85 различными типами поверхности).
Одним из интересных и редких визуальных наблюдений из космоса стало изучение мезосферных (серебристых) облаков во время полета космического корабля «Союз-9». Во время полета на ОКС «Салют-4» такие облака удалось не только наблюдать, но и проводить их исследование с помощью спектрофотометра. В упомянутом «Дневнике над облаками» есть такая запись: «Вчера вечером и сегодня мы наблюдали еще одно чудо природы — серебристые облака. Эти облака находятся на высоте 60 — 70 — 80 км. Природа их полностью неизвестна. Во многом они загадочны. На всей Земле их наблюдали не более тысячи раз. И вот мы наблюдаем их в космосе. Эти наблюдения проводятся впервые. Мы действительно первооткрыватели. Тщательно наблюдаем, записываем, надиктовываем на магнитофон, зарисовываем».
Физика XXI века. Научная и образовательная деятельность на сайте:
Кафедра низких температур МЭИ
Следующая страница: Геокосмические наблюдения
| 
