12 апреля 1961 года состоялся первый полет человека на околоземную орбиту космического корабля «Восток-1». Легендарный полет Юрия Алексеевича Гагарина занял 1 час 48 минут. В течение этого короткого времени решались важнейшие задачи для будущего космонавтики СССР и Земли. Учитывая важность этих задач, вопрос дистанционного изучения Земли во время полета Гагарина не стоял.
Уже в августе 1961 года совершил полет в космос Герман Степанович Титов. Именно им и был сделан первый снимок планеты с пилотируемого борта на корабле ВОСТОК-2. Главный недостаток такого снимка для целей изучения Земли был связан с особенностями проведения полета – Титов был в скафандре, а диаметр иллюминатора был около 20 см, обзору также мешала мощная металлическая решетка.
«Мне посчастливилось побывать с Германом Станиславовичем в Германии на полигоне Пенемюнде – это тот самый полигон, откуда немцы стреляли по Лондону ракетами «Фау-2» (запуск трофейных, а в дальнейшем модифицированных ракет «Фау-2» стал основой космической программы СССР и США – прим. ред.), - делится воспоминаниями Лев Васильевич Десинов, ведущий научный сотрудник Института географии РАН. – Мы были в составе научной делегации. Мне довелось постоять на нулевой точке – той самой, откуда стартовали ракеты. И там я задал ему вопрос: Герман Степанович, а где же, собственно, первая фотография? Он мне ответил, что у него ее нет, и сам он не может найти ее в фондах».
Эта знаменитая фотография была опубликована в журнале «Огонек» и других изданиях, но оригинал не сохранился. Первая фотография Земли, сделанная Германом Титовым, утеряна, и есть только копии в журналах тех лет. К сожалению, ее история не ясна до сих пор. Но именно с того исторического снимка и началась история фотографирования Земли с орбитального пространства.
Все, кто летал с 1961 года на кораблях серии «Восток», делали разовые снимки. Они были неинформативными с точки зрения географии и не ставили своей целью решение географических задач, но были красивы и привлекали внимание.
«Затем пошла серия кораблей «Восход», - продолжает Лев Десинов. – Они гораздо лучше подходили для космической съемки земной поверхности. Корабли были многоместные. Подчеркиваю, что это были разовые съемки: публиковались в газетах, журналах и славили нашу космонавтику. Но была одна примечательная деталь – снимки для публикации проходили серьезную государственную цензуру. Чтобы опубликовать снимок, он должен был пройти множество инстанций».
В 1967 году впервые была поставлена задача серьезно поработать с космической съемкой Земли. Космонавт Владимир Комаров на корабле «Союз-1» сделал серию снимков, однако корабль потерпел катастрофу, а космонавт погиб – это был первый случай в истории пилотируемой космонавтики.
1969 год ознаменовался первым длительным полетом, который длился 19 суток, на корабле «Союз-9». Космонавты Андриян Николаев и Виталий Севостьянов сделали первые космические съемки с проведением подспутниковых экспериментов. На тот момент их проведением занимался географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, предприятие № 7 ГУГК при Совете Министров СССР, МИИГАиК и ЦНИИГАиК, внесшие значительный вклад в развитие изучения Земли из космоса. Конечно, программы никакой не было, но набирались опыта. Была доказана эффективность комплексных съемок, что послужило основой для принятия решения о создании специальной географической программы пилотируемой космонавтики.
Параллельно с 1964 года велась программа разработки орбитальной станции «Алмаз». Это были секретные работы. На ней предполагалось установить фотоаппарат-телескоп «Агат-1», который фотографировал на пленку шириной 60 см с сухой проявкой. Космонавты прямо на борту проявляли и дешифрировали космические снимки. Стоит отметить, что детальность таких снимков была до 1 м. Дешифрировали с «живой» проявленной пленки. Кроме того, на станции стоял ОД-4, который использовался на станциях «Салют». Он позволял смотреть на Землю в двух режимах: с увеличением 2,5-8 крат и 25-80 крат. Кратность, равная 60, стала реальным максимумом – возможно было проводить наблюдения только над горами, дальше все плыло. Также имелось уникальное устройство – можно было «останавливать бег Земли» на 1 минуту и делать неподвижные фотографии. Кадр из-за особенностей оборудования имел круглую форму. 16 февраля 1970 года было принято решение о запуске программы орбитальных станций народнохозяйственного назначения «Салют» на основе станции «Алмаз» (без использования аппаратуры «Агат-1», а его технологическую нишу занял орбитальный солнечный телескоп «ОСТ-1» разработки Крымской астрофизической обсерватории). 16 февраля 1971 года станция была отправлена на космодром, и через 2 месяца, 19 апреля 1971 года, состоялся старт.
Запуск станции «Салют-1» имел решающее значение для развития пилотируемого исследования Земли с орбиты. Она летала на высоте 200-220 км, на борту имелось 3 пленочных фотоаппарата. Лев Десинов в те годы работал инженером, а затем руководителем научной группы подготовки научной аппаратуры к полету и являлся активным участником и свидетелем развития космической программы в нашей стране.
«В мои обязанности входило слежение за тремя фотоаппаратами серии АФА, которые ставили на борт. Подспутниковые исследования велись под руководством лаборатории аэрокосмических методов географического факультета МГУ (Ю.Ф. Книжников, В.И. Кравцова, И.А. Лабутина и Ю.И. Февенский), которая внесла решающий вклад в первые настоящие долговременные работы. Также принимали активное участие МИИКАиГ, ЦНИИГАиК и предприятие №7 ГУГК. Тогда же были получены первые снимки со станции «Салют-1», но экипаж, к сожалению, погиб на этапе спуска и посадки», - вспоминает Лев Десинов.
В 1973 года возникла необходимость систематизации исследований Земли из космоса. Разрозненные работы в этом направлении объединились в одну программу: об обеспечении контроля окружающей среды и использовании космических снимков. Она должна была состоять из двух блоков: первый впоследствии стал основой для НИЦ «Планета» (метеонаблюдения), а на основе второго был создан Госцентр «Природа».
В это время в Госцентр «Природа» приходит на работу Николай Степанович Зацепа. Как отмечает Лев Десинов: «Николай Зацепа – личность легендарная, к сожалению, незаслуженно забытая: он был главным штурманом ВВС СССР и летчиком-штурманом ВВС СССР № 1». Н.С. Зацепа участвовал в испытаниях на невесомость самолёта-лаборатории Ту-104ЛЛ, а после создания Центра подготовки космонавтов ВВС – в тренировках первых советских космонавтов на этой летающей лаборатории. Он внёс вклад в подготовку экипажей космических кораблей по программе аэровизуальных наблюдений и проведения фотографирования земной поверхности. Центр, в первую очередь, был нацелен на спутниковую съемку.
Запуск «Салют-2» был неудачен, а под индексом «Салют-3» начата реализация программы «Алмаз». Второй и последний «Алмаз» был запущен под индексом «Салют-5».
В 1974-1977 гг. на станции «Салют-4» продолжаются совместные работы. Были установлены 12 фотоаппаратов: черно-белые, цветные и многозональные. Тогда же в Госцентре «Природа» были инициированы работы по КИПР – комплексному изучению природных ресурсов Земли. В рамках проекта были выбраны 6 районов для исследования: среди них Таджикистан, Калмыкия, северный Каспий и Крым. Работы предвосхитили будущие ГИС – брались различные карты масштаба 1:500 000 и накладывались друг на друга в целях исследования территории. Это были масштабные работы. «Налетывали по каждой теме по 250-350 часов в год для проведения подспутниковых исследований. Это был мощнейший комплекс работ по фотографированию Земли из космоса и проведению наземных исследований». Главным достижением работ 1974-1977 гг. были работы по КИПР. В основе лежали снимки с восьми автоматических спутников. Значительный вклад внес Александр Алексеевич Лютый, на тот момент «космический картограф», который отвечал за картографирование: в Госцентре «Природа» был огромный отдел природных ресурсов. «Люди работали очень опытные, и существовало требование – если ты хочешь дешифрировать космические снимки, ты должен 15-20 лет поработать «на земле». Первые кадры обрабатывали именно такие опытные люди. Мне посчастливилось поработать с А. Лютым, пока в 1977 году не ушел работать в ИГАН».
«Тогда же мы предложили создать (Г. Береговой, Н. Зацепа, Л. Десинов – прим. ред.) целевую программу пилотируемой съемки. Для этого планировалось использовать самолет ТУ-134 для подготовки космонавтов. Была принята специальная программа по целевому использованию космонавтов для изучения природных ресурсов Земли. Начало ей было положено в 1976 году. В программу подготовки каждого космонавта входило минимум 3 полета по всей стране, включая такие регионы, как Памир, Тянь-Шань, Алтай, Камчатка».
С 9 по 11 октября 1977 года состоялся первый полет на «Салют-4» («Союз-25», экипаж: Владимир Коваленок и Валерий Рюмин): космонавты испытали аппаратуру для изучения Земли. 10 декабря 1977 года экипаж «Союза-26» - Юрий Романенко и Георгий Гречко - получил первый снимок в рамках специальной программы применения космонавтов для изучения Земли. Им стал снимок ледника южной Патагонии О'Хиггинс. Он оказался уникальнейшим: редко мы видим отделение айсберга в несколько гектар, а здесь была серия снимков, фиксирующая отделение айсберга площадью 12 квадратных километров. Снимок был сделан Георгием Михайловичем Гречко. Также велись работы по визуальному наблюдению. На станции была серия биноклей для оценки возможностей визуального наблюдения космонавтами поверхности Земли. Было решено использовать миру (мира для изучения разрешающей способности космических фотоаппаратов представляет собой большую площадку на земной поверхности с контрастными и протяженными полосами разного размера и отличается от миры, принятой в оптике, – прим.ред.). В СССР на тот момент существовало две миры, но они не подходили для проведения эксперимента, и Лев Десинов предложил использовать в качестве миры природный объект – был выбран ледник Бивачный на Памире. Были измерены 8 морен от 10 до 200 метров шириной. Для космонавтов Коваленка, Рюмина, Гречко и Иванченкова организовывали облеты ледника 3 раза, для ознакомления с территорией. Затем, уже на орбите, космонавты использовали схему, где территория ледника был разбита на квадраты, и им задавались вопросы, что видно в конкретных квадратах. В результате эксперимента было установлено, после серии работ «хорошим» глазом можно увидеть объекты размером 25-30 м, в то время как врачи ограничивали разрешающую способность человеческого глаза на такой высоте в 150-200 м. Тогда стало понятно, что изучать земную поверхность визуально – можно. Сейчас эти наработки лежат в основе алгоритма поиска объекта.
«Когда я занимался ледниками, впервые была поставлена задача по изучению ледников Патагонии (Южная Америка) – этому способствовал зимний полет Гречко. Тогда уже было ясно, что климат Земли меняется. Для летних полетов были выбраны Памир, Алтай, Кавказ. Стояла задача сделать и исследовать серию снимков, определить, как сокращаются площади ледников», - отмечает Лев Десинов. Определение отступания южного ледникового поля Патагонии является важным для понимания регионального климата. Первые шаги по изучению глобального потепления по отступанию ледников проводились именно в рамках пилотируемой космической программы.
Между пилотируемыми программами на «Салюте» и Международной космической станции существовала программа станции «Мир» (МКС и «Мир» даже какое-то время находились на орбите одновременно). В географической научной программе на станции «Мир» основной упор делался на многозональную съемку. К сожалению, архив снимков утерян. Именно на станции мир впервые был совершен переход на цифровую съемку в рамках пилотируемой программы. На МКС уже сразу использовались цифровые камеры.
С 1999 по 2006 гг. не было получено ни одного снимка с российского спутника гражданского назначения. Потребность в космической съемке удовлетворялась с пилотируемого борта и, при особой необходимости, с военных спутников.
Космонавтами долговременной экспедиции «МКС-1» 1 января 2001 был сделан первый снимок в рамках использования пилотируемой космонавтики для целей исследования Земли. Из-за времени года внимание опять было уделено ледникам Патагонии. Была сделана серия снимков ледников. Был отснят ледник Брюгген (Пия-IX), который является самым крупным западным оттоком из Южного Патагонского ледникового поля длиной 66 км. Уникальностью этого ледника, кроме размеров, является его непрерывное наступление с 1945 года, в отличие от большинства отступающих ледников в мире.
На текущий момент основная программа географических исследований на МКС состоит из получения предложений на съемку, составления бортовой документации (25-30 основных задач). Институт географии принимает участие в обучении космонавтов на последнем этапе – непосредственно перед полетом для решения конкретных географических задач. Первоначальную подготовку по проведению съемки космонавты проходят в Центре подготовки. После отправки каждой экспедиции на МКС, когда появляется связь с бортом, возникают оперативные задачи в дополнение к основной программе. Например, сейчас стало известно, что оползень в Дагестане перекрыл горную долину, глубина образовавшегося озера около 50 м. Соответственно, ставится оперативная задача для целей предотвращения катастрофы. Или сейчас опять на Байкале возникли ледовые купола (круги) – это тоже задача для совместного изучения Земли географами и космонавтами. Возгорание лесов под Киевом рядом с Чернобылем также требует оперативных снимков из космоса: особенности орбиты МКС позволяют получить следующую серию кадров уже через полчаса. За все время работы МКС получено более 500 000 снимков. В основном, они пополняют каталог снимков Института географии РАН, а оперативные снимки использует МЧС для предотвращения кризисных ситуаций.
11 сентября 2001 года после получения информации о теракте через час МКС находилась над Нью-Йорком, и был получен снимок момента таранов. Это был снимок важнейшего оперативного события.
В ночь с 6 на 7 июля 2012 года с МКС проводился мониторинг наводнения в Крымске. Снимок, сделанный экипажем Г. Падалака и С. Ревина, уже утром был получен для работы, в то время как снимки с автоматических аппаратов были получены лишь 10 июля. Группа ученых ИГ РАН оперативно вылетела на место катастрофы. Имея, кроме оперативной информации, космическую съемку, Владимир Михайлович Котляков и Лев Васильевич Десинов уже имели рабочую гипотезу, которая впоследствии подтвердилась.
Существуют национальные программы космической съемки с пилотируемого борта: европейская, американская, японская – все, кто летает на МКС, имеют свои программы. Зарубежные программы также используют ручные камеры с телеобъективами.
В учебных целях школьники США имеют возможность получить съемку с двух автоматических камер (среднего и низкого разрешения), которые стоят на МКС, одна из них имеет возможность вращаться.
Лев Васильевич Десинов – научный руководитель программы «Ураган» на МКС. Под его руководством реализуется проект «Уроки географии с орбитальной высоты», цель которого – обеспечить наглядными и доступными учебными материалами учителей географии, а особенно учителей сельских школ по всей стране. Проект охватывает широкий спектр тем физической и социально-экономической географии: от ледников и гор до промышленности и расселения. Именно в этом проекте реализуется образовательный потенциал снимков Земли из космоса, полученных в результате пилотируемой программы.
Фото: Роскосмос, экспедиция МКС-28
