В.И. Севастьянов, А.М. Старостин, А.Д. Урсул
Космонавтика и научный эксперимент

Структура научно-космического эксперимента

Если для дифференциации опыта на типы достаточен анализ основных его компонентов, то для разделения опыта на наблюдение и эксперимент существенно рассмотрение специфики взаимосвязей этих компонентов и дальнейшая детализация структуры опыта. Чтобы более четко разграничить космическое наблюдение и космический эксперимент, рассмотрим основные компоненты эксперимента относительно поставленных перед ним задач.

Анализ особенностей экспериментальной деятельности как разновидности практики показывает, что основные отличия ее от других видов практики заключаются в характере целей деятельности, используемых для этого средств, и соответственно результатов. Для характеристики современного естественнонаучного эксперимента, учитывая возникновение космического направления, следует выделить следующие общие его компоненты:
1) субъект;
2) объект;
3) воздействующий фактор (вещественной или полевой природы), свойства которого достаточно хорошо известны и которым мы можем управлять;
4) система или условия исследования (система взаимодействующих тел и технических средств, в которую включен исследуемый объект и в которой даны определенные его «проекции»);
5) приемно-регистрирующее устройство (средства фиксации, сравнения и измерения исходного и конечного состояния объекта и фактора воздействия).

Охарактеризуем особенности данных компонентов в космическом эксперименте. В нем широко применяются такие воздействующие факторы, как потоки электромагнитных волн или элементарных частиц. Они используются, например, при радиолокации космических объектов Земли с борта космических аппаратов. По изменениям этих факторов делают выводы о строении, структуре, температуре, энергетических и других характеристиках исследуемого объекта.

Изменения вещества и конструкции АЛС «Сервейер-3», пробывшей на Луне 31 месяц и обнаруженной одной из лунных экспедиций, характеризуют структуру и интенсивность воздействия некоторых элементов космической среды на земные материалы. О динамике верхних слоев атмосферы планеты (Марс, Венера, Юпитер) и ее плотности судят по торможению спутника, выступающего в роли воздействующего фактора вещественной природы. О массе небесного тела и некоторых деталях его строения судят по эволюциям космического аппарата, пролетающего мимо него или вращающегося по орбите (так были открыты лунные масконы). Вещественным фактором воздействия явились и «Луноход», оставляющий следы на грунте, и буровой механизм советской автоматической станции, взявший пробу лунного грунта.

Воздействующие факторы бывают естественными и искусственными. Так, источником освещения или подсветки могут быть либо лучи Солнца, либо специальное техническое устройство. Характеристиками естественного фактора воздействия, например, солнечного света, мы не можем управлять (длиной волны солнечного излучения), и при исследованиях лунной поверхности должны приспосабливаться к особенностям, цикличности действия этого фактора (солнечного излучения). В подобном случае мы не выходим за пределы наблюдательной ситуации, а экспериментальная ситуация возникает в том случае, если используется искусственный фактор воздействия.

В качестве приемно-регистрирующего устройства может выступать естественный орган восприятия — глаз, ухо и т. п. Но в космическом эксперименте можно рас= ширить пределы восприятия данным органом чувств или создать искусственные «органы чувств», позволяющие фиксировать явления, непосредственно не воспринимаемые людьми или приборными средствами, и преобразовать информацию в вид, удобный для прямого восприятия.

В космических экспериментах огромное значение имеют приемники-приборы, а также регистрирующие и измерительные части автоматических систем. Приемниками являются антенные устройства, различные детекторы, индикаторы, измерительные приборы. Приемные устройства могут быть очень сложными системами, и от качества их функционирования зависит успех эксперимента. Например, при радиолокационных исследованиях Луны и планет с помощью космических средств возможно несколько схем расположения и конструкции приемного устройства, в результате чего изменяется эффективность эксперимента: его точность, помехоустойчивость, репрезентативность получаемых данных. [См.: Н. Н. Крупенко. Радиоисследования планет с космических аппаратов. М., 1978]

Важное значение в космическом эксперименте имеет система исследования. При изучении космических объектов до появления космонавтики естественной системой исследования являлась совокупность технических средств, связанная с Землей, за пределы которой нельзя было выйти и можно было только выбирать оптимальные для наблюдений с Земли положения космических объектов относительно других объектов.

Выделение и краткий анализ основных компонентов космического эксперимента позволяют более четко отделить экспериментальную ситуацию в космосе от наблюдательной, хотя следует заметить, что какой-то абсолютной границы между ними нет. Тем не менее экспериментальной следует считать такую ситуацию в космических исследованиях, когда человек активно воздействует на объекты или на условия их существования с целью получения новой научной информации, а не с целью использования этих явлений в практических целях. Наблюдательная ситуация отличается от эксперимента тем, что здесь субъект лишь пассивно (но целенаправленно) воспринимает информацию от исследуемого объекта, не воздействуя на него.

Основные различия между наблюдением и экспериментом вытекают из характера связей, которые устанавливаются между основными компонентами космического наблюдения и космического эксперимента — от активности субъекта исследования, от воздействия на объект исследования. В одном случае (в эксперименте) происходит его изменение субъектом, а в другом (при наблюдении) — лишь получение информации от объекта в его «естественном» виде.

Именно наличие в составе элементов космического эксперимента активного компонента — субъекта, имеющего средства воздействия на объект,— главное отличие от наблюдения, где такие средства не обязательны. Если в космическом эксперименте можно выделить прямую активную связь от субъекта к исследуемому объекту, образуемую фактором воздействия, и обратную, то в космическом наблюдении присутствует только связь от объекта к субъекту.

При осуществлении космического опыта превращение системы исследования из геоцентрической в космическую является необходимым условием (однако для начала космических экспериментов этого условия еще недостаточно). Следует подчеркнуть, что для возникновения ситуации космического наблюдения важно присутствие космонавта-исследователя в космосе и вынесение средств наблюдения за пределы планеты. В противном случае, даже при наличии всех компонентов, мы имеем дело не с космическим, а с космизированным наблюдение, какими и являются традиционные астрономические наблюдения, в ходе которых изучаются космические объекты в космических условиях.

Современные космические и не только эксперименты в области высокой физики: Криофизика. Молекулярно-кинетическая теория

Следующая страница: Метод научного наблюдения