БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (КО)

  Серьёзной проблемой является защита экипажа КК от действия космического излучения. Биологическое действие космических лучей изучено недостаточно, тем более в сочетании с перегрузками, вибрацией, колебаниями барометрического давления, возможным изменением состава газовой среды в кабине КК и скафандре, а также др. неблагоприятными факторами полёта.

  В СССР координационную работу в области К. м. осуществляют Комиссия по исследованию и использованию космического пространства при АН СССР и министерство здравоохранения СССР. Во Всесоюзном обществе физиологов им. И. П. Павлова при АН СССР функционирует Секция авиационной и космической медицины. Проводятся всесоюзные конференции по космической биологии и медицине и ежегодные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского. Советские учёные участвуют в работе международных организаций - Комитета по исследованию космичического пространства (COSPAR) и Международной астронавтической федерации (IAE).

  Наиболее крупные международные и национальные организации в области К. м. - Американская авиакосмическая медицинская ассоциация (ААКА), Академия авиационной и космической медицины (с представительством в Брюсселе), Комитет биоастронавтики Международногой астронавтической федерации. В США координацией и разработкой проблем К. м. занимается Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).

  Лит.:Газенко О. Г., Космическая биология и медицина, в кн.: Успехи СССР в исследовании космического пространства, М., 1968, С.321-70; Парин В. В., Правецкий В. Н., Космическая биология и медицина, в кн.: Пятьдесят лет советского здравоохранения, М., 1967, с. 621-635; Краткий справочник по космической биологии и медицине, под ред. А. И. Бурназяна [и др.], М., 1967; Ларин В. В., Смирнов К. В., Гуровский Н. Н., Советское здравоохранение и космическая медицина, в кн.: Авиакосмическая медицина, сб. 2, М., 1968.

   О. Г. Газенко, Р. Б. Стрелков.

Космическая навигация

Косми'ческая навига'ция,в широком смысле управление движением космического летательного аппарата; в более узком значении навигационная задача заключается в определении местоположения космического аппарата, прогнозировании его движения как материальной точки. Система, выполняющая эти функции (система К. н.), в общем случае включает бортовые и наземные измерительные и вычислительные средства. В решении задач К. н. возможно участие космонавта.

Космическая постоянная

Косми'ческая постоя'нная,то же, что космологическая постоянная.

Космическая психология

Косми'ческая психоло'гия,раздел психологии, изучающий воздействие специфических условий и факторов космического полёта на психологические аспекты деятельности космонавтов. Основное содержание К. п. составляют экспериментально-психологические исследования, связанные с отбором и подготовкой космонавтов, повышением эффективности их деятельности. К. п. вырабатывает рекомендации по оптимальным режимам физического и умственного труда, а также отдыха космонавтов. Она тесно связана с инженерной психологией.Деятельность космонавта обладает рядом особенностей: практической непрерывностью; жестко регламентированным порядком работы; строгим ограничением времени, отводимого на рабочие операции; опосредствованным характером оценки полезных результатов работы (определяемым «включением» автоматических устройств и приборов в интеллектуальные и исполнительные процессы); факторами, обусловленными специфическим воздействием космического полёта (невесомость, перегрузки и др.); фактором «новизны», связанным с большой эмоциональной нагрузкой, нервным и умственным напряжением. Эти и некоторые др. факторы космического полёта приводят к появлению новых взаимоотношений между сигнальной (воспринимаемой) информацией и оперативной деятельностью, что ведёт к возникновению состояний напряжения, преодоление которых требует значительной психической и мышечно-тоничной адаптации (см. Адаптационный синдром ) .Таковы, например, нарушения спонтанной деятельности анализаторов в условиях невесомости, вызывающие у отдельных лиц пространственную дезориентацию вплоть до полного нарушения правильного восприятия внешнего мира и т. н. «схемы тела» - отражения в сознании свойств и способов функционирования как отдельных частей и органов тела, так и всего тела. Опыт показывает, что только специальными методами тренировки можно выработать и закрепить новую функциональную схему анализаторов, при которой достигается адаптация к условиям космического полёта. К. п. изучает также факторы, вызывающие психологический стресс (напряжённость): ограничение объёма помещения («синдром изоляции») и связанную с ним гиподинамию, ограничение сенсорной (сигнальной) информации, монотонность и др. (см. также Космическая медицина ) .

 К. п. разрабатывает специальные экспериментально-психологические методики, направленные на обнаружение и мобилизацию функциональных возможностей организма и адаптацию к разнообразным факторам космического полёта. При отборе космонавтов немалое значение отводится психическому симптомокомплексу, выражаемому обычно понятиями мнительности, внушаемости; так, в систему психологической подготовки космонавтов входят мероприятия, направленные на преодоление или ослабление состояния тревожного ожидания, неуверенности, беспокойства за благополучный исход.

  Особое значение в К. п. приобретают вопросы взаимодействия космонавтов, коллективной организации их труда и отдыха, проблемы прогноза эффективности деятельности экипажа, а также проблемы взаимоотношений и общения членов коллектива, психологической совместимости, формирования группового настроения и т. п. Быстрое развитие К. п. содействует прикладным исследованиям во многих др. отраслях психологии, в частности исследованиям мобилизации психо-физиологических возможностей человека-оператора, условия профессиональной деятельности которого во многих случаях приближаются к условиям космического полёта.

  Лит.:Гератеваль З., Психология человека в самолёте, пер. с нем., М., 1956; Первые космические полёты человека. Сб. ст., М., 1962; Гагарин Ю., Лебедев В., Психология и космос, М., 1968.

  Ф. Д. Горбов, Г. Л. Смолян.

Космическая пыль

Косми'ческая пы'ль,частицы вещества в межзвёздном и межпланетном пространстве. Поглощающие свет сгущения К. п. видны как тёмные пятна на фотографиях Млечного Пути. Ослабление света вследствие влияния К. п. - т. н. межзвёздное поглощение, или экстинкция, - неодинаково для электромагнитных волн разной длины l, вследствие чего наблюдается покраснение звёзд. В видимой области экстинкция приблизительно пропорциональна l ^-1, в близкой же ультрафиолетовой области почти не зависит от длины волны, но около 1400  имеется дополнительный максимум поглощения. Большая часть экстинкции объясняется рассеянием света, а не его поглощением. Это следует из наблюдений содержащих К. п. отражательных туманностей, видимых вокруг звёзд спектрального класса B и некоторых др. звёзд, достаточно ярких, чтобы осветить пыль. Сопоставление яркости туманностей и освещающих их звёзд показывает, что альбедо пыли велико. Наблюдаемые экстинкция и альбедо приводят к заключению, что К. п. состоит из диэлектрических частиц с примесью металлов при размере немного меньше 1 мкм.Ультрафиолетовый максимум экстинкции может быть объяснён тем, что внутри пылинок имеются графитовые чешуйки размером около 0,05 ґ 0,05 ґ 0,01 мкм.Из-за дифракции света на частице, размеры которой сравнимы с длиной волны, свет рассеивается преимущественно вперёд. Межзвёздное поглощение часто приводит к поляризации света, которая объясняется анизотропией свойств пылинок (вытянутой формой у диэлектрических частиц или анизотропией проводимости графита) и их упорядоченной ориентацией в пространстве. Последняя объясняется действием слабого межзвёздного поля, которое ориентирует пылинки их длинной осью перпендикулярно силовой линии. Т. о., наблюдая поляризованный свет далёких небесных светил, можно судить об ориентации поля в межзвёздном пространстве.

  Относительное количество пыли определяется из величины среднего поглощения света в плоскости Галактики - от 0,5 до нескольких звёздных величин на 1 килопарсек в визуальной области спектра. Масса пыли составляет около 1% массы межзвёздного вещества. Пыль, как и газ, распределена неоднородно, образуя облака и более плотные образования - глобулы.В глобулах пыль является охлаждающим фактором, экранируя свет звёзд и излучая в инфракрасном диапазоне энергию, получаемую пылинкой от неупругих столкновений с атомами газа. На поверхности пыли происходит соединение атомов в молекулы: пыль является катализатором.

  Образуется пыль, по-видимому, вследствие конденсации молекул газа на зародышах - частицах графита, SiO ₂и др. в межзвёздном пространстве. Сами зародыши образуются в атмосферах холодных звёзд-гигантов, в расширяющихся оболочках сверхновых звёзд;расширение их приводит к охлаждению и к конденсации молекул. При образовании звёзд в плотном облаке часть пыли может сгуститься в планеты. См. также Межзвёздная среда.

  Лит.:Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, 2 изд., М., 1970; Гринберг Дж. М., Межзвёздная пыль, пер. с англ., М., 1970.

  С. Б. Пикельнер.

Космическая ракета

Косми'ческая раке'та,предназначена для запуска автоматических или пилотируемых аппаратов в космическое пространство искусственных спутников Земли (ИСЗ) и к др. небесным телам. Современная К. р многоступенчатая баллистическая ракета (ракета-носитель), несущая полезный груз (космический объект). В случае дальних полетов К. Р. обычно выводится на орбиту ИСЗ с последующим стартом с этой орбиты. ,См. Ракета-носитель и Космический летательный аппарат.

Космическая связь

Косми'ческая свя'зь,передача информации: между земными пунктами и космическим летательным аппаратами (КЛА); между двумя или несколькими земными пунктами через расположенные в космосе КЛА или искусственные средства ( пояс иголок,облако ионизированных частиц и т. п.); между двумя или несколькими КЛА. В космосе широко используются системы связи самого различного назначения: для передачи телеметрической, телефонной, телеграфной, телевизионной и прочей информации; для передачи сигналов команд и управления КЛА; для проведения траекторных измерений. Наиболее широко в системах К. с. используется радиосвязь. Основные особенности систем К. с., отличающие их от наземных: непрерывное (часто весьма быстрое) изменение положения КЛА; необходимость знания текущих координат КЛА и наведения приёмных и передающих антенн земного пункта связи на заданный КЛА; непрерывное изменение частоты принимаемых сигналов из-за Доплера эффекта;ограниченные и изменяющиеся во времени зоны взаимной видимости земного пункта и КЛА; ограниченная мощность бортовых радиопередатчиков КЛА; большая дальность связи и как следствие работа с очень малыми уровнями принимаемых радиосигналов. Всё это обусловливает создание для К. с. специальных комплексов сложной аппаратуры, включающих наводящиеся антенны больших размеров, приёмные устройства с малым уровнем шумов, высокоэффективные системы обнаружения, выделения и регистрации радиосигналов. Необходимость знания текущего положения КЛА требует периодического измерения его координат и вычисления параметров его траектории. Т. о., система К. с. существует, как правило, при совместном действии измерительных средств (система траекторных измерений), вычислительного центра и комплекса управления КЛА. Для радиоканалов К. с. в зависимости от их направления и назначения применяются различные диапазоны частот. Их распределение и порядок использования определяются регламентом радиосвязи .

 Связь Земля - КЛА. Связь между земным пунктом и КЛА предназначается для обеспечения двусторонней передачи всех видов необходимой информации. Для связи с дальними КЛА (автоматическими межпланетными станциями - АМС) характерны крайне малые уровни принимаемых радиосигналов и большое время взаимной видимости, поскольку изменение направления земной пункт - КЛА определяется в основном скоростью суточного вращения Земли. Для связи с близкими КЛА ( искусственными спутниками Земли-ИСЗ, космическими кораблями-КК, орбитальными космическими станциями и др.) характерны большая скорость изменения направления связи, малое время взаимной видимости, относительно небольшие дальности и соответственно достаточно большие уровни радиосигналов.

  Линия Земля - борт КЛА (З - Б) и борт КЛА - Земля (Б - З) несут различную информационную нагрузку и имеют различный энергетический потенциал. Линия З - Б обеспечивает передачу на КЛА сигналов управления, траекторных измерений, телефонную, телеграфную, связь с космонавтами на обитаемых КК. Линия Б - З, как правило, имеет значительно более низкий энергетический потенциал, т. к. мощность передатчика КЛА ниже мощности передатчика земной станции в линии З - Б (обычные мощности на КЛА - единицы-десятки вт,на земной станции - единицы-десятки квт) .Однако основной поток информации идёт именно по линии Б - З. Это вынуждает применять на земных пунктах для приёма информации с КЛА антенны с весьма большой эффективной площадью (десятки м ²) ,а в случае приёма информации с межпланетных КЛА (поскольку мощность принимаемого сигнала уменьшается пропорционально квадрату расстояния) необходимы эффективные площади в сотни и тысячи м ².Эффективные площади 2-5 тыс. м ²достигаются только в уникальных дорогостоящих антенных системах. Посредством таких антенных систем может быть обеспечена телефонная связь на межпланетных расстояниях.

  Начало радиосвязи с человеком в космосе было положено 12 апреля 1961, когда лётчик-космонавт Ю. А. Гагарин впервые в истории человечества облетел Землю на КК «Восток» и во время полёта поддерживал устойчивую двустороннюю телефонно-телеграфную связь с Землёй на метровых и декаметровых волнах. В последующих полётах КК «Восток» и «Восход» радиосвязь с Землёй совершенствовалась и была с успехом опробована между КК в групповых полётах. Во время полёта КК «Восток-2» в августе 1961 впервые из космоса на Землю передавалось телевизионное изображение лётчика-космонавта Г. С. Титова. При передаче телевизионного изображения для сужения спектра частот число кадров было уменьшено до 10 в сек.В дальнейшем стали применяться телевизионные системы с обычным стандартом (см. Космовидение ) .Наибольшая дальность двусторонней радиосвязи достигнута при полётах АМС к планетам. Например, при полётах к Марсу дальность связи между земным пунктом и АМС достигала 350 млн. км,к Юпитеру - 800-900 млн. км.С целью обеспечения таких дальних связей на АМС обычно используется направленная на Землю антенна.

  Связь через ИСЗ. Обычно связь на большие расстояния обеспечивается по радиорелейным линиям прямой видимости, состоящим из двух оконечных и ряда промежуточных пунктов-ретрансляторов, отстоящих друг от друга на расстояние прямой видимости (50-70 км) .При установке одного промежуточного ретранслятора на борту ИСЗ с высокой орбитой можно осуществить связь между двумя пунктами, удалёнными один от другого на тысячи км.Максимальная дальность непосредственной связи при этом определяется возможностью видения ИСЗ одновременно с каждого пункта. Связные ИСЗ могут применяться как в отдельных линиях связи, так и в сетях радиорелейных линий для передачи телевизионных программ, многоканальной телефонии и телеграфии и др. видов информации. Примером сети, имеющей большое число земных станций, может служить система действующая в Советском Союзе с 1967. Для связи могут использоваться ИСЗ, обращающиеся по различным орбитам и на разных высотах. Основные варианты орбит для связных ИСЗ: круговая стационарная, сильно вытянутая эллиптическая синхронная, средневысокая круговая, низкая круговая. ИСЗ на стационарной орбите (стационарный ИСЗ) постоянно находится («висит») над выбранной точкой экватора и обеспечивает круглосуточную связь между земными станциями на широтах меньше 75° в радиусе до 8000 кмот точки, над которой расположен спутник, например ИСЗ «Интелсат». Три таких ИСЗ, находящихся на равном удалении вдоль экватора, осуществляют связь любых земных станций в пределах указанных широт. Для районов, расположенных на широтах выше 70-75°, наиболее выгодны сильно вытянутые эллиптические синхронные орбиты с апогеем над центром обслуживаемой линии связи и с периодом обращения ИСЗ в половину или целые сутки (см. ИСЗ «Молния» ). При надлежащем выборе угла наклонения и места расположения апогея орбиты спутник будет значительную часть суток находиться в пределах видимости из заданного района. Для работы с ИСЗ на стационарной или эллиптической синхронной орбите применяются на земных пунктах связи антенны большого размера, т. к. расстояние ИСЗ - земной пункт превышает 30000 кми мощность принимаемых сигналов мала. ИСЗ на средневысоких и низких круговых орбитах, например ИСЗ «Курьер», «Реле», обеспечивают значительно большие мощности принимаемых сигналов. Однако уменьшение высоты полёта сокращает время взаимной видимости спутника и земного пункта связи и приводит в конечном счёте к значительному увеличению количества спутников, требуемых для непрерывной связи. Кроме того, усложняется система слежения и наведения антенн земных станций. При малой высоте полёта непосредственная связь между значительно удалёнными пунктами невозможна и приходится применять систему радиолиний с задержанной ретрансляцией. Однако в этом случае уровни принимаемых сигналов достаточно велики и не нужны большие и дорогостоящие антенные системы, благодаря чему связь с низкими ИСЗ может проводиться даже небольшими подвижными пунктами. Связной ИСЗ для транзитной передачи сигналов может быть оснащен активным ретранслятором, обеспечивающим также усиление сигналов, или представлять собой пассивный ретранслятор, т. е. отражатель. Кроме ИСЗ в виде отражателя были предложены и испытаны линии связи с рассеянными отражателями в виде пояса иголок, облака ионизированных частиц. Пассивный ретранслятор может обслуживать радиосеть, состоящую из большого числа линий с различными частотами радиосигналов, т. к. он отражает или рассеивает энергию многих одновременно приходящих радиосигналов без взаимных помех, например ИСЗ «Эхо». В отличие от него, активный ретранслятор может обслуживать сеть связи только с ограниченным числом линий, причём для устранения взаимных помех необходимо применять частотное, временное или кодовое разделение сигналов, поддерживать необходимый их уровень и не допускать перегрузок ретранслятора. Несмотря на это, наибольшее распространение имеют системы с активными ретрансляторами, которые обеспечивают одновременную передачу сообщений по нескольким (до десятка) телевизионным или нескольким тысячам телефонных каналов, например ИСЗ «Молния», «Интелсат», «Синком».

  Для экономичности связи применяют многоканальные линии радиосвязи, что приводит к необходимости увеличения полосы пропускания частот в линии (см. Многоканальная связь ) .Широкая полоса требуется также для ретрансляции телевизионных сигналов. С расширением полосы пропускания растет опасность искажения сообщений помехами радиоприёму.Поэтому приём сообщений с допустимыми искажениями - важнейшая задача, решаемая увеличением мощности радиосигналов, выбором частот связи, уменьшением уровня шумов радиоприёмников, применением эффективного кодирования, выбором типа модуляции, способа приёма и обработки радиосигналов при малом отношении сигнал/помеха и др. Например, частоты радиосигналов выбирают в пределах от 1 до 10 Ггц,т. к. на меньших частотах резко растут помехи от шумов космоса,а на больших - от шумов атмосферы ; в первых каскадах усилителей радиоприёмников земных станций используют малошумящие квантовые усилители и параметрические усилители, охлаждаемые жидким гелием.

  В линии связи с пассивным ретранслятором для обеспечения необходимого уровня принимаемого сигнала увеличивают мощность передатчика и размеры антенны земной станции, размеры отражателя ретранслятора или переходят к ретрансляторам с направленным рассеянием энергии на земную станцию, а также сужают полосу пропускания частот в линии и понижают скорость передачи сообщений. Перечисленные меры имеют свои пределы, т. к. увеличивают стоимость оборудования линии связи и её эксплуатации.

  Связь между КЛА. Связь между КЛА может осуществляться для обмена информацией между экипажами двух или нескольких КК, одновременно находящихся в космосе, и между экипажами КК и космонавтами, находящимися в открытом космическом пространстве. Кроме того, может осуществляться связь между двумя автоматическими КЛА с целью ретрансляции сигналов, измерения положения, навигации, управления движением и сближения. Особенности связи между КЛА следующие. Как правило, связь обеспечивается между взаимодействующими КЛА, т. е. между ИСЗ, на сравнительно небольших расстояниях, например между КК «Восток-3» и «Восток-4» или между «Восток-5» и «Восток-6». Из-за трудности взаимной ориентации антенн КЛА предпочтительна ненаправленная связь. Отсутствие воздействия атмосферы, а при высоких орбитах и ионосферы обеспечивает более свободный выбор диапазона радиочастот и использование оптических средств связи. При выборе диапазона частот и организации связи между ИСЗ необходимо учитывать возможность помех от мощных наземных станций. Системы К. с. усложняются при высадке космических экспедиций на Луну, например КК «Аполлон»,или другие небесные тела, т. к. требуется поддерживать связь экспедиции с КК, остающимся на планетоцентрической орбите, и (через КК или непосредственно) с Землёй. В этом случае объединяются все особенности связи между ИСЗ и земным пунктом, а также между дальними КЛА и земными пунктами.

  В перспективе будут созданы системы передачи телевизионных программ через стационарные ИСЗ непосредственно на телевизоры; при этом открываются возможности полной телефикации и обеспечения передачи центральных программ в любое место на Земле. С совершенствованием квантовых оптических генераторов ( лазеров ) становится перспективной оптическая связь, т. к. на оптических волнах можно передать сообщения на сверхдальние расстояния (до десятков световых лет) благодаря очень высокой направленности луча (расхождение луча не более долей сек) при относительно малых размерах излучателей и приемлемой потребляемой мощности. Но узконаправленное излучение и приём оптических волн требуют тщательной стабилизации устройств, ориентации оптических систем на КЛА, сложного вхождения в связь и поддержания её. Наиболее выгодны оптические линии связи между КЛА, находящимися за пределами земной атмосферы, т. к. атмосфера сильно поглощает и рассеивает энергию оптических волн.

  Лит.:Системы связи с использованием искусственных спутников Земли, Сб. ст., пер. с англ., М., 1964; Петрович Н. Т., Камнев Е. Ф., Вопросы космической радиосвязи, М., 1965; Спутники связи, пер. с англ., М., 1966; Крэсснер Г.-И. и Михаелс Дж.-В., Введение в системы космической связи, пер. с англ., М., 1967; Космические радиотехнические комплексы, М., 1968; Космические траекторные измерения, М., 1969.

  Ю. К. Ходарев.

Космическая съёмка

Косми'ческая съёмка,съёмка Земли, небесных тел, туманностей и различных космических явлений, выполняемая приборами, находящимися за пределами земной атмосферы. Снимки земной поверхности, полученные путём К. с., отличаются тем, что при целостном (и более объективном, чем на картах) характере изображения местности они охватывают огромные площади (на одном снимке от десятков тысяч км ²до 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 К. с. 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.). К. с. даёт основу для разработки комплексных мероприятий по борьбе с загрязнением воздуха, суши и морей.

  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). К. с. 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 (см.