Космические технологии открывают широкие возможности для изучения Земли. Фото: sirius.imbp.ru
Предпоследний в этом сезоне круглый стол цикла «Вопросы о географии» был посвящен космической теме. Организаторы решили сделать его максимально полезным для школьных учителей географии и пригласили экспертов рассказать о том, как использовать отечественные достижения и технологии в исследовании околоземного пространства для учащихся на уроках географии.
Младший научный сотрудник Института географии РАН (ИГРАН) София Кудякова в своем докладе «Уроки географии с орбитальной высоты» напомнила об истории съемки земной поверхности с отечественных космических аппаратов и, в частности, о становлении космических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с 1971 года. Работа осуществлялась как с помощью спутниковых систем слежения, так и с борта пилотируемых орбитальных станций. Во втором случае помимо автоматической съемки нередко использовалась и ручная. Развитие этой отрасли привело в конце 1973 года к созданию государственного центра «Природа» (в составе Главного управления геодезии и картографии при Совмине СССР), ставшего к настоящему времени одной из ведущих организаций в области ДЗЗ системами детального наблюдения космического базирования.
Новые методы открыли земным географам колоссальные возможности для комплексного изучения земной поверхности, картографирования и исследования процессов в пространственно-временной динамике.
София Кудякова. Фото: Владимир Нескоромный/пресс-служба РГО
Особенно впечатляющими оказались результаты фотосъемки труднодоступных районов СССР и планеты в целом, прежде всего горных систем Большого Кавказа, Тань-Шаня и Памира, а также «пульсирующих» ледников. Это не просто дало ученым новые сведения о природе и динамике горным систем, но стало важным прорывом в деле прогнозирования катастрофических природных явлений.
В 2001 году был дан старт космическому эксперименту «Ураган», проводимому РКК «Энергия» вместе с ИГ РАН. Он осуществляется на борту российского сегмента Международной космической станции. Главная цель эксперимента — отработка новой аппаратуры, методов и технологий по изучению Земли и потенциально опасных процессов и явлений природного, а также техногенного характера.
К настоящему времени получено более полумиллиона фотоизображений объектов природной среды и техносферы.
София Кудякова вместе с коллегами работает в научной группе, которая курирует эксперимент «Ураган» со стороны ИГ РАН. Интересно, что самые впечатляющие фотографии Земли делают космонавты вручную, используя профессиональные цифровые фотоаппараты Nikon с длиннофокусными объективами. Аппаратура способна фиксировать цветные изображения объектов в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн с разрешением до 2–3 м. Некоторые из таких фотографий София Кудякова продемонстрировала в ходе круглого стола. Очевидно, на уроках географии в школе эти изображения можно с успехом использовать. И ученые готовы поделиться ими. Есть идея создать платформу, где впечатляющие космические снимки наиболее интересных географических объектов будут выложены в открытый доступ и снабжены профессиональными комментариями.
Модератор круглого стола, профессор Александр Лобжанидзе напомнил, что уже много лет существует американский сайт «Детский клуб НАСА», использующий эффектные фотографии из космоса, и выразил недоумение, что в России подобного сайта при всех достижениях и возможностях отечественной космонавтики до сих пор нет.
Эксперт инженерной компании «Лоретт» Огенез Торгулян поведал собравшимся о проекте «Дежурный по планете». Но сначала он сделал небольшой экскурс в историю космических снимков поверхности планеты, начиная с аэрофотосъемки. Первая успешная фотосъемка с высоты птичьего полета состоялась в 1853 году. Французский фотограф Надар сделал несколько кадров из корзины аэростата.
— Если мы посмотрим на снимки Надара, то можем заметить много схожего с фотографиями, полученными с коптеров, — примерно то же разрешение, все земные объекты довольно хорошо видны, — отметил Огенез Торгулян.
В начале ХХ века камеры начали закреплять на голубях. Практика пригодилась во время Второй мировой войны. Таким образом англичане снимали, например, стартовые позиции немецких ракет «Фау». Использовались автоматические камеры, «щелкавшие» постоянно с определенным интервалом. Известно, что накануне войны немцы снимали территорию Советского Союза, маскируя шпионские борты под гражданские самолеты.
А первая фотография Земли из космоса была сделана в 1946 году американцами с борта трофейной ракеты «Фау». В 1957 году СССР запустил первый искусственный спутник Земли. Данных, когда наши специалисты осуществили первую съемку из космоса, нет, поскольку такая информация была и, видимо, остается засекреченной. Зато известно, что американцы сделали первое фото с орбиты в 1959-м.
Огенез Торгулян. Фото: Владимир Нескоромный/пресс-служба РГО
В 70-е годы Советский Союз был мировым лидером по запуску космических аппаратов. Совершенствовалась и съемка. В конце 80-х на смену традиционным камерам пришли цифровые технологии. Появилась радиолокационная, усовершенствовалась многоспектральная съемка. США запустили программу Landsat, с 90-х годов фотографии стали выкладывать в открытый доступ. В 2000-х многие гражданские исследования по всему миру были основаны на них.
В настоящее время на околоземной орбите находятся тысячи спутников, осуществляющих постоянную съемку поверхности Земли. Среди них — спутники ДЗЗ: оптические, мультиспектральные и радиолокационные.
Кадр со спутника дистанционного зондирования Земли. Лавовое поле Голуграун в Исландии. Фото: NASA
В последние 20 лет спутниковую съемку, причем в очень хорошем разрешении, стали выкладывать на открытых платформах, самые известные у нас — Google Earth и «Яндекс Карты». Даже школьники, не обладая познаниями в области ГИС-технологий, могут использовать их и получать интересные данные.
— И вот у нас родилась идея проекта «Дежурный по планете». Его суть в том, что школьники могут отслеживать многие земные явления по спутниковым снимкам, где они легко различимы, — рассказал представитель компании «Лоретт». — Это загрязнения рек, пылевые бури, развитие инфраструктуры, наводнения, вулканы, лесные пожары и т. д. Например, уже есть свежая съемка апрельского разлива нефти у Анапы и наводнения в Дагестане. Можно посмотреть, как эти процессы происходили в динамике. Мы выпускаем портативные станции для приема различных данных, в том числе с метеорологических спутников.
Так создается современная образовательная среда, включая не только, например, школьный класс, но и онлайн-сообщество или сеть региональных центров. Программа «Дежурный по планете» формирует культуру работы со спутниковыми и геопространственными данными. А участники получают реальный шанс внести вклад в охрану окружающей среды и, возможно, даже сделать открытие.
По словам нашего эксперта, подобные навыки в любом случае полезны современному человеку, а кроме того, востребованы в будущей профессии. Это, помимо собственно географии, может быть природоохранная сфера, МЧС, спецслужбы, военное дело, космическая отрасль.
— Осваивая новые планеты, географы и геологи будущего, конечно, будут космонавтами.
C такого оптимистического замечания начала свой рассказ научный сотрудник лаборатории физиологии иммунной системы Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН Ксения Орлова.
Этот научный институт занимается в том числе изучением влияния космоса на человека и животных. В прошлом году 30 суток проработал на орбите спутник «Бион-М» №2, как раз предназначенный для проведения исследований в области космической биологии, физиологии и биотехнологии.
Ксения Орлова. Фото: Владимир Нескоромный/пресс-служба РГО
Прежде чем отправить человека на орбиту или еще дальше, нужно выяснить, как на него будут влиять космические факторы. Для этих целей построен наземный экспериментальный комплекс (НЭК), которому в прошлом году исполнилось 55 лет. Он состоит из четырех модулей, соответствующих структуре реальной космической станции. Внутри НЭКа проводятся разнообразные эксперименты, в том числе и длительные. Так, «Марс-500» (2010 год) длился 520 суток. В нем участвовали шесть космонавтов из России, Китая, Италии и Франции. Было поставлено более 100 научных методик. В рамках эксперимента имитировался полет на Марс и работа на самой планете.
Продолжением «Марса» стали несколько экспериментов под общим названием SIRIUS. Ксения Орлова была сначала врачом дежурной бригады, ассистировавшей экипажу, а затем сама стала участником эксперимента SIRIUS-23. Он проходил с 14 ноября 2023 года по 14 ноября 2024 года и был посвящен в первую очередь изучению влияния фактора длительной изоляции на организм космонавтов. Помимо психологии, предметом изучения стали биохимия, физиология, даже микробиология человека. Отдельно были поставлены эксперименты, изучавшие женское здоровье.
Члены экипажа имитировали даже высадку на инопланетную поверхность с помощью механических тренажеров с применением VR-технологий.
— С помощью фиксаторов человек «обезвешивается», как бы попадая в условия пониженной гравитации той или иной планеты, — пояснила Ксения Орлова.
Очень интересен эксперимент «Арфа». Испытуемого помещают внутрь установки, известной как «Клетка Фарадея». Она экранирует (не пропускает) внешние излучения, что позволяет изучить влияние гипомагнитных условий на человека. По словам нашего эксперта, одним из следствий подобного воздействия (точнее, его отсутствия) является изменение диаметра кровеносных сосудов человека.
Несмотря на то что у «космонавтов» каждый день был расписан, а выходных и праздников не было вовсе, они сумели вырастить себе овощи на самой настоящей грядке: 4,2 тыс. г зелени, 600 г помидоров. Впрочем, это тоже был эксперимент, в том числе и для людей — насколько занятие садоводством способно снять стресс.
В заключение Ксения Орлова сказала, что в ИМБП РАН проводятся экскурсии для школьников и педагогов, где, кроме прочего, можно увидеть НЭК.
Александр Лобжанидзе отметил, что фундаментальная база, которую дает этот институт, может быть полезна не только для космонавтов, но для путешественников на Земле. И напомнил, что все знают как минимум одного географа, который вышел из стен ИМБП РАН, — это знаменитый путешественник и телеведущий Юрий Сенкевич.
Завершая круглый стол, его модератор напомнил замечательные слова Юрия Гагарина: «Облетев Землю в корабле-спутнике, я увидел, как прекрасна наша планета. Люди, будем хранить и приумножать эту красоту, а не разрушать ее!»
— Все, что делается для исследования космоса, должно быть направлено на реализацию мирных задач. Космос — уже не предчувствие, а рабочая реальность. Работа на орбите приносит огромную пользу на Земле и, надеюсь, образованию. Первая космическая держава мира должна подтверждать свой статус и максимально эффективно использовать информацию из космоса для обучения географии, — резюмировал Александр Лобжанидзе.