Космонавтика: Вчера, Сегодня, Завтра

 

Космонавтика: Вчера, Сегодня, Завтра.

Муниципальное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №76

 

 

 

Реферат

по астрономии

 

 

 

 

«Космонавтика: Вчера, Сегодня, Завтра.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил

ученика 11 "Б" класса

Никитина Ильи

 

Руководитель проекта

Учитель физики и астрономии

Маркова Т.Н.

 

 

 

 

Ярославль 2003

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Стр.

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Быть может, уже много тысяч лет назад, глядя на ночное небо, человек мечтал о полете к звездам. Мириады мерцающих ночных светил заставляли его уноситься мыслью в безбрежные дали Вселенной, будили воображение, заставляли задумываться над тайнами мироздания. Шли века, человек приобретал все большую власть над природой, но мечта о полете к звездам оставалась все такой же несбыточной, как тысячи лет назад. Легенды и мифы всех народов полны рассказов о полете к Луне, Солнцу и звездам. Средства для таких полетов, предлагавшиеся народной фантазией, были примитивны: колесница, влекомая орлами, крылья, прикрепленные к рукам человека.

В 1911 году Циолковский произнес свои вещие слова: «Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, с начала робко проникнуть за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все около земное пространство».

Цель работы: рассмотреть все основные моменты развития мировой космонавтики, рассмотреть современную космонавтику, понять её возможность и проблемы.

 

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОСМОНАВТИКИ

4 октября 1957 г. СССР  произвел запуск первого в  мире искусственного спутника  Земли. (Рис 1.) Первый советский спутник  позволил впервые  измерить плотность  верхней атмосферы, получить данные  о распространении радиосигналов  в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой  алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя  штыревыми антеннами длинной  2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания. Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км,  высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр. 3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго  советского спутника. В отдельной герметической кабине находились  собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости.Спутник был также снабжен научными приборами для исследования излучения Солнца и космических лучей. (Приложение 1) 

6 декабря 1957 г. в США была  предпринята попытка запустить  спутник «Авангард-1» с помощью ракеты-носителя, разработанной  Исследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.  31 января 1958 г. был выведен на орбиту спутник «Эксплорер-1», американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и  массе он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее  1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг. Однако его полезный груз был присоединен к четвертой, последней ступени ракеты-носителя «Юнона-1». Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей. Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Землю радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в  США была предпринята вторая  попытка запустить спутник «Авангард-1», но она также закончилась аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь  1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард-1» только три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и тд.)  17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного  зонда «Пионер-1», также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959  г. «Пионер-4», массой 6,1 кг частично выполнил поставленную   задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км).

Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом «Луна-1» впервые достигла второй космической скорости. «Луна-1» имела массу 361,3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, при стыкованной к «Луне-1», было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

«Луна-2» запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире  полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля и радиационного пояса. Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-3» была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, невидимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

 

 

КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ

Космический корабль — это летательный аппарат, предназначенный для полета людей или перевозки грузов в космическом пространстве. Космические корабли для полета по околоземным орбитам называют кораблями-спутниками, а для полета к другим небесным телам — межпланетными кораблями. Основные черты космических кораблей можно рассмотреть на примере всем известного космического корабля «Союз».

«Союзы» — поколение космических кораблей, пришедших на смену широко известным «Востокам», на одном из которых поднялся в космос первый посланец Земли — советский гражданин Ю. А. Гагарин, и «Восходам», первым многоместным космическим кораблям. На «Союзах» впервые были выполнены маневрирование в космосе, ручная стыковка, осуществлен переход двух космонавтов из корабля в корабль, отрабатывалась система управления спусков с орбиты и многое другое. Впоследствии «Союзы» неоднократно курсировали к орбитальным станциям «Салют» и обратно, экипаж «Союза» произвел первую стыковку с космическим кораблем США, на «Союзах» космонавты не раз выполняли научные исследования и доставляли с орбиты информацию, необходимую различным отраслям народного хозяйства страны.

Корабль «Союз» имеет внушительные размеры. Его длина — около 8 м, наибольший диаметр — около 3 м, масса перед стартом составляет почти 7 т. Все отсеки корабля покрыты снаружи специальным теплоизолирующим «одеялом», защищающим конструкцию и оборудование от перегрева на солнце и слишком сильного охлаждения в тени.

В корабле 3 отсека: орбитальный, приборно-агрегатный и спускаемый аппарат. В орбитальном отсеке космонавты работают и отдыхают во время полета по орбите. Здесь размещаются научная аппаратура, спальные места экипажа, различные бытовые устройства. Если корабль предназначен для стыковки с орбитальной станцией или другим кораблем, на орбитальном отсеке устанавливается стыковочный узел.

Круглый люк соединяет орбитальный отсек со спускаемым аппаратом. Это главное рабочее место экипажа при управлении кораблем в полете. Космонавты находятся в спускаемом аппарате во время выведения на орбиту, стыковки и спуска на Землю. Они размещаются в амортизированных креслах 1 перед пультами управления. Снаружи спускаемый аппарат имеет теплозащитное покрытие, защищающее его от чрезмерного нагрева во время полета в атмосфере. Особая форма и установленные на спускаемом аппарате управляющие микро реактивные двигатели позволяют ему совершать в атмосфере планирующий спуск по относительно пологой траектории. При этом экипаж испытывает не слишком большие перегрузки.

В третьем отсеке корабля — приборно-агрегатном — находятся его основные служебные системы. Здесь установлены: небольшие реактивные двигатели, обеспечивающие различные перемещения и ориентацию корабля в космическом пространстве, аппаратура и агрегаты системы терморегулирования, поддерживающей в корабле заданную температуру; радиотехническая аппаратура, с помощью которой на Землю передаются данные различных измерений, принимаются команды Центра управления и ведутся переговоры со специалистами.

В этом же отсеке размещена основная двигательная установка корабля. Она состоит из двух мощных жидкостных ракетных двигателей. Один из них — основной, другой — резервный. С помощью этих двигателей корабль может перейти на другую орбиту, сблизиться с орбитальной станцией или отойти от нее, замедлить свое движение для перехода на траекторию спуска.

После торможения на орбите отсеки корабля отделяются друг от друга. Орбитальный и приборно-агрегатный отсеки сгорают в атмосфере, а спускаемый аппарат совершает спуск в заданный район посадки. Когда до Земли остается 9—10 км, срабатывает парашютная система. Сначала раскрывается тормозной парашют, а затем — основной. На нем спускаемый аппарат совершает плавный спуск. Непосредственно перед приземлением на высоте 1 м включаются двигатели мягкой посадки.

Вслед за «Союзами» в нашей стране были созданы усовершенствованные космические корабли «Союз Т», и «Союз ТМ», которые существенно расширили возможности пилотируемых полетов и обслуживания орбитальных научных станций.

Транспортный космический корабль «Прогресс» предназначен для доставки на орбитальные станции «Салют» и «Мир» различных грузов и топлива для дозаправки двигательной установки станции. Хотя он во многом напоминает «Союз», в его конструкции имеются и существенные отличия. Этот корабль тоже состоит из 3 отсеков, но их назначение и, следовательно, конструкция иные. Транспортный корабль не должен возвращаться на Землю. Естественно, в его составе нет и спускаемого 1 аппарата. Вместо него имеется отсек для перевозки топлива — горючего и окислителя, а орбитальный отсек в «Прогрессе» превратился в грузовой. В нем на орбиту доставляют запасы пищи и воды, научную аппаратуру, сменные блоки различных систем орбитальной станции. Все это составляет свыше 2 т груза.

Приборно-агрегатный отсек «Прогресса» похож на аналогичный отсек корабля «Союз». Но и в нем есть некоторые различия. Ведь

«Прогресс» — корабль автоматический, и поэтому здесь все системы и агрегаты работают только самостоятельно или по командам с Земли.

Космические корабли создаются и в США. Самый известный среди них — корабль «Аполлон». В его состав помимо основного (орбитального) блока, состоявшего из отсека экипажа и двигательного отсека, входила лунная кабина, разделявшаяся на 2 ступени — посадочную и взлетную.

Лунная кабина предназначалась для посадки астронавтов на Луну и возвращения их обратно на окололунную орбиту. «Восьмигранное основание поддерживается четырьмя веретенообразными стойками-ногами. На это основание поставлено сооружение, отдаленно напоминающее голову человека... Люк похож на рот человека, а треугольные иллюминаторы выглядят как два глаза» — так описывала лунную кабину одна из американских газет.

В июле 1969 г. к Луне стартовала ракета-носитель с кораблем «Аполлон-1 1». На его борту было три астронавта — Н. Армстронг, М. Коллинз и Э. Олдрин. После выхода на окололунную орбиту и маневров на ней лунная кабина «Орел» с Н. Армстронгом и Э. Олд-рином на борту отделилась от корабля и опустилась на Луну. 21 июля в 5456 мин Н. Армстронг ступил на поверхность Луны. Затем к нему присоединился и Э. Олдрин. Установив на Луне научные приборы и собрав образцы грунта, экипаж вернулся в кабину. Через несколько часов взлетная ступень «Орла» оторвалась от его посадочной части и вышла на орбиту вокруг Луны. После стыковки с кораблем взлетная ступень лунной кабины отделилась от него и осталась в космосе. Покинув окололунную орбиту, «Аполлон-11» направился к Земле...

По пути, проторенному первым экипажем лунопроходцев, отправились экипажи следующих кораблей.

В начале 1980-х гг. в США создан транспортный космический корабль, получивший название «Спейсшаттл» (космический челнок). Он предназначен для вывода на околоземную орбиту различных спутников и небольших орбитальных станций. При этом он может возвращаться на Землю и многократно использоваться для полетов в космос.

Вторая ступень корабля представляет собой орбитальный самолет с большим баком жидкого топлива. Он связан с первой ступенью двумя блоками твердотопливных двигателей. При выводе корабля в космос сначала работают блоки двигателей с твердым топливом, затем они отделяются и на парашютах опускаются в океан. Далее включаются двигатели орбитального самолета, которые питаются жидким топливом из большого подвесного бака. После того как все топливо из него будет использовано, бак отделяется и, войдя в атмосферу, разрушается и сгорает.

Орбитальный самолет выносит на орбиту различные грузы, он может подойти к терпящему бедствие космическому кораблю или станции и оказать помощь космонавтам или эвакуировать их. Экипаж «Спейсшаттла» (до 7 человек), может обслуживать спутники прямо в космосе, устранять неполадки. Закончив свои дела на орбите, «челнок» возвращается на Землю. Атмосферу он проходит как скоростной планер, а приземляется как самолет — на специальную посадочную полосу. (К сожалению, все чаще этот корабль используется не для мирных целей, а для военных исследований в космосе.)