Для связи с Землей чаще всего используются параболические антенны большого диаметра. (Например, на станции «Мир» было четыре параболических антенны диаметром 4.5 метра каждая). Зачастую кроме непосредственной связи с командным пунктом используются наземные ретрансляторы и спутники-ретрансляторы.

Для связи с другими космическими кораблями используются менее мощные антенны, поскольку им не надо пробивать оболочку атмосферы. Чаще всего эти антенны являются направленными.

Системы ориентации в пространстве, стабилизации и навигации

Задача перечисленных систем – обеспечение четкого, стабильного и безошибочного перемещения космического корабля и надежная фиксация его в неподвижности в случае необходимости.

Главными компонентами системы являются различные гироскопические стабилизаторы, датчики горизонта, датчики Солнца, датчики звезд, датчики ускорения, а также различные инфракрасные датчики и радары.

С помощью гироскопических систем возможно с большой точностью определить ориентацию корабля относительно некоторого однажды заданного положения. Эффект базируется на сохранении неподвижности в пространстве вращающегося тела – гироскопа. Сигналы от гироскопических систем передаются на двигатели ориентации в пространстве, и космический корабль поддерживает заданную пространственную ориентацию.

Датчики горизонта позволяют определять положение корабля относительно земного шара, датчики Солнца определяют расположение корабля относительно Солнца, а датчики звезд позволяют определить пространственное положение корабля по расположению звездной сферы. Все перечисленные системы являются вспомогательными по отношению к главным гироскопическим приборам.

Еще одним видом вспомогательных навигационных устройств являются датчики ускорения.

Важнейшую роль в космической навигации имеют радарные установки кораблей. За счет использования различных радарных устройств определяется расстояние до Земли и других космических аппаратов. Важнейшую роль играют стыковочные радары при сложнейшей операции – стыковке.

Научные системы

Научные системы космических кораблей очень разнообразны и различны по форме, устройству и назначению.

В условиях земной орбиты возможно проведение микрогравиметрических опытов, а также астрономические наблюдения, точность которых тем выше, что они не затруднены атмосферными искажениями и не зависят от метеоусловий.

В опытах в условиях микрогравитации выделяют два основных направления: биотехнологическое и химико-металлургическое.

Основными направлениями биотехнологических исследований являются изучение влияния невесомости на земные организмы и синтез биологически активных и целебных веществ, производство которых невозможно на Земле.

Биотехнологический модуль «Природа» станции «Мир»

К биотехнологическим модулям космических кораблей высказываются особенно высокие требования по поддержанию на постоянном уровне температуры, влажности и давления, поскольку даже незначительное отклонение этих параметров от эталонных величин способно сорвать многодневные или даже многомесячные эксперименты.

Основными направлениями химико-металлургических исследований в космосе являются получение новых сплавов, получение которых возможно лишь в невесомости, и исследование новых методов напыления металла на разнообразные поверхности. Кроме того, проводятся и некоторые другие, более сложные химические опыты.

Научно-исследовательский модуль «Кристалл» станции «Мир»

Интереснейшие результаты дает производство в космосе различных полупроводников.

Материалы, полученные на орбитальных станциях, доставляются на Землю либо на многоразовых космических кораблях, советском «Буране» и его американском аналоге, так называемом «Челноке» (“Shuttle”), либо на спускаемых капсулах. В любом случае цена одного килограмма полезного груза достигает сотен тысяч, а иногда и миллионов долларов.

В настоящее время ведутся разработки автоматических беспилотных космических аппаратов, способных после выхода в космос за некоторое время совершить над находящимися в них материалами все необходимые технологические операции и вернуться на Землю уже с готовым продуктом. Разработка таких систем начата в нашей стране еще в восьмидесятые годы в конструкторском бюро «Салют», и к началу девяностых получены первые результаты, однако экономический кризис девяностых годов не позволил работам по этой теме перейти в практическую плоскость.

Другим важнейшим направлением научных исследований в космосе являются астрономические и геодезические наблюдения.

Исследование космоса с орбиты не затруднено атмосферой, что позволяет получать высококачественные и высокоточные снимки.

Астрономический модуль «Квант-2» станции «Мир»

Исследование космоса с орбиты Земли проходит не только в оптическом диапазоне, на космических кораблях установлены также радиотелескопы и датчики гамма-лучей. При помощи телескопического оборудования, выведенного в космос, уже было обнаружено несколько сотен неизвестных ранее звезд, звездных скоплений и галактик.

На многих космических кораблях устанавливаются спектрометры различных типов и видов. Получены интереснейшие спектроскопические снимки.

Проводятся исследования космической пыли и межзвездного газа.

В последнее время наметилась некоторая тенденция к созданию беспилотных космических кораблей с астрономическим оборудованием. Примером такого рода искусственных спутников может служить широко известный американский телескоп «Хаббл» (“Hubble”), снимки с которого доступны через всемирную компьютерную сеть Интернет.

Для наблюдения Земли из космоса используется сверхточное геодезическое оборудование.

Из космоса при изучении земной коры было открыто несколько месторождений полезных ископаемых, при помощи спутников наблюдения за облаками с высокой точностью предсказывается погода и заранее высылаются штормовые предупреждения в случае опасности возникновения шторма.

Благодаря орбитальным геодезическим системам на карте Земли не осталось «белых пятен», даже те места, куда ни разу не ступала нога человека, тщательно сфотографированы из космоса и нанесены на карты.

Спутники, наблюдающие за морем, передают рыболовам информацию о миграции косяков рыб, что увеличивает уловы. Эти же спутники координируют работу службы рыбнадзора по борьбе с браконьерами, помогают ликвидировать последствия для экологии от крушений нефтяных танкеров.

Земля опутана сетью наблюдающих за ее поверхностью спутников, которые предоставляют человечеству подробнейшую информацию о жизни его планеты.