В свое время Константин Эдуардович Циолковский писал, что овладение космосом принесет человечеству «горы хлеба и бездну могущества».
Сегодня это образное выражение находит свое конкретное воплощение. Уже первые полеты наших космонавтов показали, что космическая техника может быть успешно применена и для решения многих задач, стоящих перед сельским хозяйством.
С каждым новым полетом в космос приобретается все больший опыт наблюдения за сельскохозяйственными угодьями, а в программу подготовки теперь включен инструктаж космонавтов специалистами агрономической науки. Это позволяет экипажам современных орбитальных станций не только постоянно следить за ходом созревания урожая и вовремя информировать о его готовности в тех или иных районах страны, но и своевременно сообщать о появлении на полях сорняков и насекомых-вредителей, а также определять степень заболоченности местности, содержание влаги и солей в почве. Из космоса можно вести наблюдение и за освобождением территории страны от снежного покрова, за вскрытием рек и паводком, за оттаиванием почвы и даже за ее температурой, за состоянием грунта и подготовкой полей к севу, за всходами культур, их цветением, созреванием и уборкой. С борта космических кораблей удобно определять степень готовности высокогорных пастбищ к выгулу сельскохозяйственных животных, а также следить за их передвижением. Применение космической техники может значительно облегчить поиск новых площадей пахотных земель, пастбищ, разведку водных ресурсов, что в конечном счете благотворно скажется на развитии сельского хозяйства.
Важно и то, что подобную информацию можно получить и с автоматических спутников, установив на них специальные дистанционные датчики, направленные на поверхность Земли. Действие таких датчиков основано на том принципе, что каждый наземный объект отражает или излучает в данном диапазоне длин волн присущее лишь ему количество энергии. Приборы для дистанционного измерения, так называемые сенсорные системы, бывают либо пассивные (фото-, кино — и телекамеры, большинство сканеров), способные лишь улавливать естественно отраженную и излучаемую радиацию в различных областях спектра электромагнитного излучения, либо активные (радары), которые сами излучают радиационные сигналы и фиксируют их отражение земной поверхностью.
Коль скоро речь зашла о спектральных особенностях объектов земной поверхности, наверное, необходимо хотя бы кратко напомнить здесь основы спектрометрии. Как известно, белый свет состоит из цветных лучей различной длины волны — красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового — которые, проходя сквозь призму, неодинаково отклоняются ею и, падая на различные места экрана, образуют спектр. Первые опыты по разложению белого света на составные цветные лучи были проведены еще И. Ньютоном в 1666 году. Позже он, помещая на пути этих цветных лучей призмы, доказал, что одноцветный луч разложить уже нельзя. Ньютон показал также, что, соединяя все эти цветные лучи, снова получают белый свет.
Для изучения оптических спектров в лабораториях пользуются особыми приборами — спектроскопами и спектрометрами, которые позволяют не только наблюдать число и расположение линий спектра, но и измерять длину волны соответствующего луча. Длины световых волн столь малы, что для их измерения существуют особые единицы длины — ангстрем (А°). 1 А°=10-10 м. Часто длины световых волн измеряют также в микронах (мк) и миллимикронах (ммк). За фиолетовыми лучами в спектре расположены невидимые глазом еще более короткие ультрафиолетовые лучи. Их можно обнаружить по почернению фотографической пластинки, на которую они падают. Эти лучи оказывают биологическое действие — вызывают загар, вредно действуют на сетчатую оболочку глаза. За красными лучами расположены в спектре невидимые глазом еще более длинные инфракрасные лучи. Существует непрерывный переход от видимого света к электромагнитным волнам любой длины. Поэтому можно говорить, что длинноволновые инфракрасные лучи граничат с еще более длинными радиоволнами, а за коротковолновой частью оптического спектра — ультрафиолетовыми лучами находятся лучи еще меньшей длины волны — рентгеновские лучи.
В СССР для космической съемки применяют следующие сенсорные средства:
фотокамеры, в том числе и стационарные МКФ-6М и КАТЭ-140, с полосой обзора соответственно 220 и 440 километров. Камера МКФ-6М, имеющая 6 независимых каналов съемки, работающих синхронно, позволяет получать изображения в узком интервале спектра от 0,4 до 0,84 миллимикрона;
фототелевизионные системы, с помощью которых фотоизображения при считывании преобразуются в форму, удобную для передачи по радиоканалу;
телевизионные кадровые системы, состоящие из трех высокочувствительных телекамер, каждая из которых дает изображение в одной из зон спектра;
телевизионные системы с механическим сканированием, с помощью которых сразу получают информацию об отражательной (излучательной) способности элементов ландшафта в нескольких спектральных диапазонах.
Видеоинформацию от этих систем передают на Землю по радиоканалам в аналоговой или цифровой форме (последняя особенно удобна для ввода в ЭВМ). Применяемая аппаратура позволяет проводить съемку посевных площадей, выделяя определенный вид растительности, либо при одновременной работе всех датчиков во многих спектрах получать многозональные цветные снимки сельскохозяйственных культур. По небольшому изменению цвета природных объектов на снимках можно предсказывать урожай, планировать его распределение и находить участки, где ему грозят засуха или болезни. Ну, а непрерывность наблюдений, которая достигается проведением съемок с помощью спутников, позволяет одновременно выявлять, например, участки, пораженные вредителями или болезнями, что, естественно, способствует более успешному «лечению». Полученные сведения передаются наземному решающему и анализирующему устройству для оперативного принятия неотложных мер. Анализ соответствующей космической сельскохозяйственной информации наземные диспетчеры могут проводить с учетом сведений, поступающих с метеорологических и гидрологических спутников, от службы Солнца, аэрофотонаблюдений и соответствующих наземных органов. Это позволит работникам сельского хозяйства оперативно получать информацию и своевременно намечать наиболее рациональные мероприятия с учетом всех внешних факторов, в том числе и прогнозов погоды. Специальные системы отображения, оснащенные современной электронно-вычислительной техникой, будут хранить в «памяти» самые разнообразные сведения о сельскохозяйственных районах (участках) и их производственных возможностях, в частности, материальных и людских ресурсах, поэтому ЭВМ смогут сопоставлять вновь поступающие данные с уже известными характеристиками и быстро выдавать результаты — основу для тех или иных рекомендаций, которые по системам космической связи будут незамедлительно доводиться до заинтересованных организаций. Сейчас, конечно, трудно делать какие-либо точные экономические подсчеты, однако уже первые результаты оказались весьма обнадеживающими.
Расчеты ученых показывают, что экономический эффект от применения космической техники в сельском хозяйстве чрезвычайно велик: в среднем 7 рублей прибыли на каждый затраченный рубль. Использование космических данных, по мнению специалистов, поможет увеличить в мире урожай хлопка до 10 процентов, поголовье скота — на 3,5 миллиона голов и снизить потери урожая только от сорняков на 10—15 процентов. Одно лишь точное регулирование начала сельскохозяйственных работ, по данным зарубежных ученых, даст в масштабе всей планеты ежегодную прибыль в 15 миллиардов долларов. Так что уже сегодня можно говорить, что пророческие слова К. Э. Циолковского сбываются.
Космонавтика еще очень молода — первый искусственный спутник Земли был выведен на орбиту лишь в 1957 году — а XXVI съездом КПСС уже поставлена задача «…дальнейшего изучения и освоения космического пространства в интересах науки, техники и народного хозяйства». Так, в ближайшие пятилетия предусмотрено строительство крупных ГЭС на реках Сибири, Дальнего Востока, Средней Азии. При реализации этих планов непременно будут использованы прогрессивные научно-технические средства и в первую очередь аэрофотосъемка и космическая съемка. Космонавтике предстоит сыграть важную роль и в осуществлении многих других предначертаний в промышленности, сельском хозяйстве, культурном строительстве.
Космическая техника поможет строителям провести первые разведывательные прикидки наиболее выгодных участков для будущих строек. Не обойтись без космической разведки нефтяникам, газовикам, шахтерам, которым предстоит осваивать новые месторождения нефти и газа как в Западной Сибири и Казахстане, так и на севере европейской части страны.
Или еще пример. Пятилетним планом экономического развития страны намечен подъем производства проката черных металлов, увеличение производства алюминия и меди, никеля и кобальта, цинка, свинца. А для этого нужно обеспечить опережающее развитие рудной сырьевой базы этих металлов, в поисках которой космонавтике будет принадлежать особое место.
Какую бы отрасль хозяйства ни взять, везде космонавтика оказывается более дешевым, быстрым и информативным подспорьем, чем многие исконные наземные средства. Думается, что в будущем при составлении экономических планов выгодам применения космических средств будет уделено еще большее внимание, а при выдаче плановых заданий тем или иным отраслям промышленности будет специально оговорено обязательное использование возможностей космической техники.
Продовольственной программой определены темпы роста среднегодового объема валовой продукции сельского хозяйства. В РСФСР намечается добиться прироста сельскохозяйственной продукции на 12—14 процентов, для чего за десятилетие необходимо ввести в севооборот 3,3 миллиона гектаров орошаемых земель и осушить 3,7 миллиона гектаров переувлажненных земель. На Украине при том же плане роста продукции необходимо дополнительно ввести в эксплуатацию свыше 1 миллиона гектаров орошаемых земель и осушить 1,3 миллиона гектаров переувлажненных. В Белоруссии для получения дополнительной продукции предстоит осушить 970 тысяч гектаров. А всего же по стране за десятилетие площади угодий для нужд земледелия и животноводства должны возрасти за счет орошения и осушения более чем на 32 миллиона гектаров. Использование информации, получаемой с искусственных спутников Земли, может ускорить и удешевить проведение соответствующих изыскательских работ.
Неоценимую помощь, как уже отмечалось в книге, окажет космонавтика и подъему культуры на селе. В ближайших пятилетках, как это предусмотрено планами социального и культурного развития, в сельской местности будет продолжено широкое культурно-бытовое строительство: появятся сотни новых школ, дошкольных детских учреждений, клубов, библиотек. А через них в массы придет вдохновенное партийное слово, которое, как сказал на июньском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС товарищ Ю. В. Андропов, всемерно поможет добиться, «чтобы человек воспитывался у нас не просто как носитель определенной суммы знаний, но прежде всего как гражданин социалистического общества, активный строитель коммунизма, с присущими ему идейными установками, моралью и интересами, высокой культурой труда и поведения».
А в арсенале пропагандистских средств одно из ведущих мест по праву принадлежит радио и телевидению. Многообразные средства космической связи донесут эти передачи до самых удаленных уголков нашей страны.