Искусственные спутники за эти годы стали еще более специализированными, что позволяет глубже изучать различные явления и процессы, происходящие в космосе и на Земле. Системы терморегулирования, телеметрии, радиоаппаратура и другие бортовые средства стали унифицированными и применяются в различных по назначению конструкциях аппаратов. Срок службы их измеряется десятками лет. При необходимости из автоматических аппаратов создаются новые специализированные системы. Стоимость различных космических аппаратов и ракет-носителей за счет перехода на новые принципы эксплуатации, технологии и производства снижена в несколько раз. Результаты, полученные с помощью средств космической техники, находят широкое применение в науке и хозяйстве. 

Прогресс в области производства ракет-носителей привел к тому, что появились носители многократного применения, а их повышенная «энерговооруженность» позволяет выводить на орбиты полезные грузы значительно большего веса, чем в первые годы космической эры, при меньшей относительной стоимости запусков. Плоды космических исследований становятся достаточно хорошо ощутимы.

Широкое применение находит так называемое «вертикальное зондирование» со спутников, оснащенных инфракрасными спектрометрами и другими устройствами, использующими принципы фотографирования, тепловой индикации, радиолокации, лазерной локации и других. В состав передаваемой информации включаются не только сведения о циклонах и антициклонах, штормах в океане, снежной и ледовой обстановке, но и результаты измерения уровня рек, количества выпадающих в различных районах осадков, профилей температуры на всех высотах, начиная от поверхности Земли до верхних слоев атмосферы.

С наземных пунктов и метеостанций на плавающих буях, с шаров-зондов и самолетов на спутники передается информация о метеорологических и океанографических данных.

Штормовые предупреждения и точные предсказания погоды на месячный и более продолжительные сроки позволяют более точно определить время для сельскохозяйственных, строительных и других работ. Подобные прогнозы значительно помогли в использовании водных ресурсов, повысили экономичность транспортных перевозок и увеличили безопасность кораблевождения.

Доступ к метеоинформации из космоса (при небольшом годовом взносе в кооперацию участников) получили практически все государства.

На повестку дня ученые поставили вопрос о проведении новых исследований и экспериментов по локальному изменению метеорологических условий. Они пробуют уменьшать вредные воздействия ураганов, рассеивать град и туман, регулировать время выпадения и количество осадков, готовятся к изменению климата на планете.

Спутники связи в основном выводятся на стационарные орбиты. Собственный период обращения такого спутника вокруг Земли равен суткам, высота круговой орбиты — около 40 тысяч километров, а плоскость орбиты совпадает с плоскостью земного экватора. Такой спутник кажется «подвешенным» над определенной точкой земной поверхности, поскольку угловые скорости спутника и этой точки соответственно равны. Для создания глобальной системы связи достаточно трех стационарных спутников.

Через спутники связи осуществляется трансляция программ разных стран на индивидуальные телеприемники. Применение спутников связи и непосредственного телевещания позволило знакомить миллионы людей с новейшими научно-техническими и социально-экономическими достижениями.

Для удобства эксплуатации навигационных спутников оказалось удобным использовать синхронные орбиты как экваториальные, так и наклонные.

Огромную роль играют спутники нового класса — для исследования природных ресурсов. Они оказались высокоэффективными в таких областях, как океанография, геология, сельское хозяйство и т. д.

Оснащенные разнообразной аппаратурой и датчиками, эти спутники за очень короткий срок нашли широкое применение и помогли человеку в наблюдениях за оледенением северных морей, в изучении морских течений, геологии берегов, изучении биологических ресурсов моря. Они позволили изучить почвенные ресурсы, расширить площади культивированных земель, улучшить планирование урожаев и многое другое.

Первый — контроль и планирование урожая. Изо дня в день, от недели к неделе со спутников ведутся наблюдения за ростом сельскохозяйственных культур. Специальные датчики ведут регистрацию урожая. Действие их основано на том, что различные растения отражают свет по-разному: у каждого свой характерный спектр и притом определенной интенсивности. Это позволяет так запрограммировать съемку, чтобы «видеть» лишь один вид культур, скажем, ячмень. Делая снимки больших площадей со спутника, можно получать информацию об общем предполагаемом урожае ячменя. При этом на снимках можно различить те участки посевов, которые находятся под угрозой. Небольшие изменения цвета снимков указывают на заболевания растений, причем при постоянном наблюдении это можно обнаружить заблаговременно и принять необходимые меры. А ведь еще несколько десятилетий назад огромное количество продовольственных продуктов мира гибло из-за насекомых или болезней, из-за отсутствия должных предохранительных мер.

Второй пример — разведка полезных ископаемых. Было установлено, что некоторые из них могут находиться только в строго определенных породах, обнаруживаемых с большой высоты по их характерной окраске и залеганию (например, хромовые, железные, марганцевые руды, фосфориты и др.). Некоторые рудные месторождения под влиянием окисления становятся источниками тепловой радиации, вследствие чего их опознавание также стало возможным на расстоянии. Установленные на спутниках приборы для исследования природных ресурсов помогли зарегистрировать новые нефтеносные районы, глубже изучить геологические структуры, зоны растительности, составить точные карты Земли для решения многих практических задач.

Да, мы можем констатировать, что функции автоматических аппаратов существенно расширились. Теперь это и наблюдения за движением льдов, температурой и соленостью в Мировом океане, и регистрация перемещения планктона, что важно для рыболовства, и многое другое. Они надежно следят за радиационной обстановкой в космосе, участвуют в постоянной «службе Солнца» (это очень важно, ибо от солнечной активности зависит жизнь и интенсивность многих процессов на Земле), наблюдают за мелиорацией, оперативно предупреждают об очагах крупных пожаров.

В результате эффективных систем обработки, распределения и использования поступающей информации от разнообразных космических систем, а также благодаря совершенствованию самих космических средств экономический эффект от их эксплуатации уже составляет миллиарды рублей. Эти цифры свидетельствуют о больших возможностях космической техники.

Проводятся научные и прикладные исследования по согласованным программам разных стран в рамках международного сотрудничества. Так целесообразнее и экономически выгоднее для различных государств. Расходы на космонавтику балансируются, а мера вклада той или иной страны определяется ее научно-техническим и экономическим потенциалом и располагаемыми ею промышленными возможностями.

Космос обживается все больше как с помощью автоматических средств, так и пилотируемых. Люди выходят на работу в космос, идут трудовые космические будни.

В области же пилотируемых полетов основным достижением является создание высокоэффективных, длительно функционирующих орбитальных станций.

Процесс их развития идет последовательно и характеризуется увеличением численности экипажей станций и постоянным возрастанием объема и сложности решаемых задач. Например, в период 1975-х — 1980-х годов успешно эксплуатировалась орбитальная станция, представлявшая грандиозное сооружение из двух состыкованных станций «Салют» и обслуживавшаяся транспортными кораблями. Экипаж станции состоял из 6—8 человек, объем рабочих помещений превышал 200 куб. м, а вес аппаратуры для проведения исследований и экспериментов — 10 тонн.

Через шлюзовой отсек члены экипажа выходили в космическое пространство. Подобные прогулки космонавтов совершались с целью проведения внешнего осмотра станции, а в случае необходимости и мелкого ремонта наружной аппаратуры, а также для доставки внутрь жилых отсеков станции результатов исследований с приборов, установленных на выносных штангах или упругих тросах.

В астрономическом отсеке размещались телескопы и другое сложное оборудование для проведения наблюдений за небесными светилами.

В космосе идеальная прозрачность среды, здесь нет искажающей наблюдений атмосферы. А значит и условия для астрономов самые благоприятные. Наряду с оптическими средствами наблюдения с борта станций и по сей день проводятся исследования глубин Вселенной с помощью радиотелескопов, работающих в других диапазонах волн.

Из-за обилия атмосферных помех наблюдения за Солнцем с Земли также не столь эффективны. А вместе с тем исследование неожиданных интенсивных вспышек на Солнце, необычные формы протуберанцев, изучение разнообразного спектра заряженных частиц, излучаемых Солнцем, — все это ценнейший материал для гелиофизиков.

Проводя наблюдения за Вселенной в ультрафиолетовом диапазоне, люди многое узнали о голубых звездах и «белых карликах», подошли к разгадке происхождения протекающих на них энергетических процессов. Исследована связь между зодиакальным светом и внешней солнечной короной.

Особый интерес представило изучение комет. Кометы — это тела, которые приходят к нам из межзвездных глубин, но быстро разрушаются, проникая внутрь Солнечной системы. Огромное значение для развития астрономии имеет изучение свойств кометных ядер, состава комет и включенных в них, как предполагают некоторые ученые, возможных органических соединений.

Для научного комплекса, размещаемого на борту орбитальной космической станции, стало доступным изучение радиации всех длин волн. Изучаются объекты самой различной природы: источники, испускающие гамма- и рентгеновские лучи, объекты с незначительной температурой поверхности — «темные карлики», изобилующие в нашей Галактике и, возможно, находящиеся по соседству с Солнечной системой, а также квазары и пульсары. Не вызывает сомнения, что материалы, полученные в космической обсерватории, позволят раскрыть многие новые загадки Вселенной.

Астрономические приборы, как правило, являются уникальными и дорогостоящими, рассчитанными на длительную работу. Однако и самые совершенные аппараты требуют профилактического ремонта и наладки.

Орбитальные астрономические обсерватории, персонал которых время от времени сменяется, — вот наиболее разумное решение проблемы эффективного и рационального использования дорогостоящей аппаратуры.

После создания постоянно действующих орбитальных станций геофизики и физики по изучению атмосферы стали проводить длительные исследования регулярно и в глобальных масштабах.

Физики получили прекрасную лабораторию — идеальный вакуум космоса и все компоненты космического излучения.

Планы ученых широки и устремлены в более отдаленное будущее. Специалисты мечтают о том, чтобы на геоцентрических орбитах можно было собирать и эксплуатировать электронно-вакуумные трубы, в которых на субсветовых скоростях можно будет «продувать» (на манер продувки моделей в аэродинамических трубах) натурные модели космических кораблей, проверять идеи несимметричной механики Козырева, уточнять характеристики некоторых физических констант и многое другое.

Важным является проведение на космических станциях всесторонних медико-биологических исследований в условиях длительного пребывания людей, животных и растений в космической среде. Все это необходимо для обеспечения полетов человека к другим планетам, для усовершенствования методики отбора и тренировки космонавтов.

Такие факторы, как невесомость, широкий спектр излучений, специфические условия теплоотдачи, — все это мощные рычаги воздействия на живой организм. И было бы просто недопустимо, если бы медицина не научилась их использовать — в первую очередь для исцеления больных, неизлечимых в привычных земных условиях. Новым «космическим» методам лечения подвергаются сердечно-сосудистые заболевания, болезни органов дыхания, расстройства обмена веществ, а в дальнейшем злокачественные опухоли (а может быть, и такие болезни, которые пока не известны современной медицине, либо причины которых еще не обнаружены).

Из-за несколько иного, чем на поверхности Земли, протекания в космосе ряда физико-химических процессов, необычные факторы космической среды стали использоваться для разработки особой технологии. Это позволило организовать на орбитальных станциях первые эксперименты по созданию недоступных на Земле химических и биологических препаратов, эффективнейших медикаментов, конструкционных материалов с новыми свойствами и т. д.

Различные приборы, установленные на орбитальных станциях, решают хозяйственные задачи. О многих из них мы уже говорили, рассказывая о спутниках. Отметим лишь, что так же, как и метеорологические спутники, орбитальные станции позволяют в глобальном масштабе контролировать состояние погоды, решать целый ряд практически важных задач. Не до конца раскрыты еще потенциальные возможности орбитальных станций, далеко не исчерпан список задач, которые может решать с их помощью наука и техника.

Орбитальные станции дали и еще многое дадут дальнейшему прогрессу человечества. При этом присутствие человека на борту станции повышает эффективность решения задач. Способность человека выбирать нужное решение из нескольких возможных вариантов позволяет упростить некоторые элементы бортовой аппаратуры и принципы их действия.

У автомата есть свои, довольно весомые, преимущества: он не подвержен усталости, раздражительности, неуверенности, страху и прочим эмоциям. Но только человеку присущи ум, воля и творческий подъем.

Автомат не вытесняет человека из сферы творческой деятельности, и речь идет лишь об оптимальном, наивыгоднейшем сочетании свойств и качеств человека и автоматики с целью наилучшего выполнения поставленной задачи.

Одни аппараты в околоземном космосе по-прежнему остаются чисто автоматическими, другие — посещаются космонавтами, которые контролируют их работу, перенастраивают приборы, производят смену или ремонт отказавшей аппаратуры. Как правило, это большие комплексные автоматические лаборатории. Да, в космонавтике много задач, которые может решить человек, хотя и не все следует делать ему самому.

Рассмотрев некоторые задачи, решаемые с помощью длительно действующих орбитальных станций, следует сказать о том, что к ним могут причаливать и пристыковываться транспортные корабли и орбитальные станции других стран. Прописка в космосе интернациональна. С этой целью, начиная еще с начала семидесятых годов, по соглашению между СССР и США, а позднее и с другими странами были доработаны и унифицированы методы и системы взаимного поиска кораблей разных государств, их маневрирования и стыковки.

Еще одна прекрасная иллюстрация международного сотрудничества в космосе.

Кстати, в рамках другого международного соглашения, страны — участники экспериментов по исследованию и освоению космоса — проводят подготовительные работы по очистке околоземных трасс путем ликвидации или возврата на Землю частей спутников, прекративших свое активное существование.

Конструкцию орбитальной станции во многом определяет способ ее сборки. Станции типа «Салют» собирались на Земле и выводились на орбиту ракетами-носителями, готовыми к непосредственному выполнению своих задач. На орбите использовался лишь принцип стыковки, подобно тому, как еще в 1969 году собиралась путем стыковки кораблей «Союз-4» и «Союз-5» первая экспериментальная орбитальная станция.

Однако станцию можно собирать и на орбите с помощью специальной монтажно-сборочной группы. При этом элементы станции выводятся на орбиту несколькими ракетами-носителями. Так можно создавать станции различных весов, видов и размеров.

Отдельные отсеки и агрегаты станции полностью собираются на Земле, выводятся грузовыми ракетами-носителями в район сборки и пристыковываются друг к другу либо автоматически, либо с помощью космонавтов-монтажников.

Собранная из таких отсеков (или секций) станция может иметь любую конфигурацию: цилиндрическую, сферическую, в виде ступицы с лопастями, гантелеобразную, торообразную и т. д. Предпочтение было отдано торообразной, ибо последняя очень удобна для создания постоянной искусственной тяжести.

Станцию назвали «К. Э. Циолковский» в честь гениального ученого, автора первого проекта «эфирного поселения» вне Земли, творца многих идей, предложившего ряд блестящих решений, и поныне питающих мировую космонавтику. Станция «К. Э. Циолковский» огромна — по существу, это крупный научно-исследовательский центр на орбите. Экипаж — десятки человек, люди самых различных земных и космических профессий и специальностей. Число их определяется необходимостью выполнения новой грандиозной программы исследований и экспериментов, проводимых вблизи Земли.

Станция рассчитана на функционирование в течение десятилетий, поэтому на ней предусмотрено многое: и съемное оборудование, и универсальная аппаратура, и мощная атомная электростанция и многие другие новинки из того, чем располагает человечество. Станция собиралась из многих отсеков, выводимых на орбиту ракетами-носителями. На станции имеется целая космическая «верфь», где могут в случае необходимости ремонтироваться транспортные корабли, часть из которых стоит здесь же исправными на случай появления необходимости в быстрой эвакуации экипажа.

В нескольких стах метрах от станции находится гигантский экспедиционный корабль для полетов в дальний космос.
На станции есть все необходимое для жизни и работы в течение ряда лет, но все же регулярная связь станции с Землей посредством транспортных кораблей играет чрезвычайно важную роль.

Транспортные корабли регулярно производят смену экипажа станции, доставляют на ее борт компоненты систем жизнеобеспечения, оборудование, аппаратуру. Эти же корабли возвращают на Землю грузы и материалы научных исследований, анализ и обобщение которых предстоит на родной планете.

Первыми транспортными кораблями были корабли «Союз», осуществившие еще в 1971 году доставку экипажей на станцию «Салют», снабжение ее некоторыми грузами и переносным научным оборудованием.

По сравнению с космическими аппаратами 70-х годов, курсировавшими по трассе «Земля — околоземная орбита — Земля», современные транспортные корабли значительно изменили внешнюю форму и стали крылатыми, рассчитанными на вход в атмосферу с высокими скоростями, но имеющими хорошие аэродинамические характеристики при планировании на малых высотах. Эти корабли в какой-то мере стали похожи на сверхзвуковые самолеты.

Единая космическая система «орбитальная станция—транспортный корабль» может рассматриваться в недалеком будущем и как высокоэффективная, экономически выгодная система межпланетной связи.

Например, чтобы человеку попасть на Луну, необходимо выполнить такие операции. Транспортный корабль, обладающий возможностью старта с различных районов Земли, доставит его на орбитальную станцию, затем пассажир пересядет на транспортный корабль, курсирующий по трассе «околоземная орбита — окололунная орбита», после этого опять пересадка теперь уже в лунный транспортный корабль, который и доставит его в любой район Луны. При этом, конечно, последние два типа транспортных кораблей внешне не похожи на первый, ибо они не имеют крыльев (в космической пустоте они не нужны), а для полета и управления используются ракетные двигатели, создающие реактивную силу.

Что же из себя представляет транспортный корабль, курсирующий между Землей и орбитальной станцией? Для доставки на орбитальную станцию полезных грузов применяется ракетоплан, который выходит на орбиту самостоятельно или выводится с помощью многоступенчатых ракет-носителей, а потом с помощью тормозных двигателей возвращается в атмосферу и как самолет совершает посадку на аэродром.

Вес транспортного корабля определяется в результате решения сложной задачи оптимизации разнообразных требований, включающих вопросы стоимости и надежности. Для станции «К. Э. Циолковский» вес транспортного корабля составляет примерно 25 тонн. В связи с необходимостью дальнейшего увеличения количества грузов, доставляемых на орбиту, веса транспортных систем будут возрастать. При этом намечается разделение транспортных кораблей на грузовые, грузопассажирские и пассажирские. Помимо этого будут по-прежнему использоваться многоразовые легкие маневренные корабли. Они применяются и сегодня для ремонта и профилактического осмотра автоматических аппаратов на орбите, тренировки космонавтов и как резервное средство спасения экипажей орбитальных станций в аварийных ситуациях. Конечно, все перечисленные задачи, решаемые транспортными кораблями многократного использования, предъявляют к ним ряд повышенных требований, таких как экономичность, маневренность, возможность входа в атмосферу в пределах широкого коридора и посадки в заданном районе, высокая надежность, постоянная готовность к возвращению на Землю на всех этапах полета и т. д.

Да, околоземное космическое пространство интенсивно «обживается» как с помощью автоматических, так и пилотируемых аппаратов. Здесь уместно вспомнить пророческие слова К. Э. Циолковского: «Планета есть колыбель разума. Но нельзя вечно жить в колыбели». Его замечательная идея о создании «эфирных поселений» и расселении человека во всем околосолнечном пространстве живет, развивается и в новом тысячелетии может быть реализована. Залогом этому служат достижения космонавтики и большой труд ее творцов и создателей.