Реферат: Освоение космоса

Начало космической эры

4 октября 1957 г.СССРпроизвел запуск первого в мире искуствен-

ного спутника Земли.Первыйсоветский спутник позволил впервые

измерить плотность верхней атмосферы,получить данные о распро-

странении радиосигналов в ионосфере,отработатьвопросы выведе-

ния на орбиту,тепловойрежим и др.Спутник представлял собой

алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг счетыремя

штыревыми антенами длинной 2,4-2,9 м.Вгерметичном корпусе

спутника размещались аппаратура и источникиэлектропитания.

Начальные параметры орбитысоставляли: высота перигея 228 км,

высота апогея 947 км,наклонение65,1 гр.

3 ноября Советский Союз сообщил о выведениина орбиту второго

советского спутника.Вотдельной герметической кабине находились

собака Лайка и телеметрическая система длярегистрации ее поведе-

нии в невесомости.Спутникбыл также снабжен научными прибора-

ми для исследования излучения Солнца икосмических лучей.

6 декабря 1957 г.в СШАбыла предпринята попытка запустить

спутник «Авангард-1» с помощьюракеты-носителя,разработанной

Исследовательской лабораторией ВМФ .Послезажигания ракета

поднялась над пусковым столом,однакочерез секунду двигатели

выключились и ракета упала на стол,взорвавшисьот удара.

31 января 1958 г.былвыведен на орбиту спутник «Эксплорер-1»,

американскийответ на запуск советскихспутников.По размерами

массе он не был кандидатом в рекордсмены.Будучидлинной менее

1 м и диаметром только ~15,2см,он имелмассу всего лишь 4,8 кг.

Однако его полезный груз былприесоеденен к четвертой,послед-

ней ступени ракеты-насителя «Юнона-1».Спутник вместе с ракетой

на орбите имел длинну 205 см и массу 14 кг.На нембыли установ-

лены датчики наружной и внутренней температур, датчикиэрозии

и ударов для определения потоковмикрометеоритов и счетчик Гей-

гера-Мюллера для регистрации проникающихкосмических лучей.

Важный научный результат полета спутникасостоял в открытии

окружающих Земля радиоционных поясов.Счетчик Гейгера-Мюл-

лера прекратил счет, когдааппарат находился в апогее на высоте

2530 км,высотаперигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г.в СШАбыла предпринята вторая попытка запус-

тить спутник «Авангард-1»,но онатакже закончилась аварией,как

и первая попытка. Наконец17 марта спутник был выведен на орби-

ту.В период с декабря 1957 г.посентябрь 1959 г.былопредпри-

нято одиннадцать попыток вывести на орбиту«Авангард-1» толь-

ко три из них были успешными. Обаспутника внесли много ново-

го в космическую науку и технику (солнечныебатареи,новыедан-

ные о плотности верхний атмосферы,точноекартирование остро-

вов в Тихом океане и тд.) 17 августа 1958 г.в СШАбыла предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окресности Луны зондс научной аппаратурой.Она оказалась неудачной.Ракетаподнялась и пролетела всего 16 км.Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета.11октября 1958 г.была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда «Пионер-1»,такжеоказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными,лишь 3марта 1959 г.«Пионер-4»,массой 6,1кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии60000 км (вместо планируемых 24000 км).

Так же как и при запуске спутника Земли,приоритет в запуске пер-

вого зонда пренадлежит СССР,2января 1959 г.был запущен пер-

вый созданный руками человека обьект,который был выведен на

траекторию,проходящую достаточно близко от Луны,на орбиту

спутника Солнца.Такимобразом «Луна-1» впервые достигла вто-

рой космической скорости.«Луна-1» имела массу 361,3кг и прол-

етела мимо Луны на расстоянии 5500 км.Нарасстоянии 113000 км

от Земли с ракетной ступени,пристыкованной к «Луне-1»,было

выпущено облако паров натрия,оьразовавшее искусственную ком-

ету.Солнечное излучение вызвалояркое свечение паров натрия и

оптические системы на Земле сфотографировалиоблако на фоне

созвездия Водолея.

«Луна-2» запущенная 12 сентября1959 г.совершила первый в мире

полет на другое небесное тело.В 390,2-килограммовойсфере раз-

мещались приборы,показавшие,что Луна не имеет магнитного по-

ля и радиационного пояса.

Автоматическая межпланетная станция (АМС)«Луна-3» была запу-

щена 4 октября 1959 г.Весстанции равнялся 435 кг.Основной це-

лью запуска был облет Луны и фотографированиеее обратной,не-

видимой с Земли,стороны.Фотографирование производилось 7

октября в течение 40 мин с высоты 6200 км надЛуной.

Человек в космосе

12 апреля 1961 г.в 9 ч07 мин по московскому времени в несколь-

ких десятках километровсеверниепоселка Тюратам в Казахстане

на советском космодроме Байконур состоялсязапуск межконти-

нентальной баллистической ракеты Р-7,вносовом отсеке которой

размещался пилотируемый космический корабль«Восток» с май-

ором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным наборту.Запускпро-

шел успешно.Космический корабль был выведен на орбиту с на-

клонением 65 гр,высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км

и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин.На 108-оймин по-

сле запуска он вернулся на Землю,приземлившись в районе дере-

вни Смеловка Саратовской области.Такимобразом,спустя4 го-

да после выведения первого искусственногоспутника Земли Сов-

етский Союзвпервые в мире осуществил полетчеловека в косми-

ческое пространство.

Космический корабль состоял из двух отсеков.Спускаемый апп-

арат,являющийся одновременнокабиной космонавта,представлял

собой сферу диаметром 2,3 м,покрытую абляционным материалом

для тепловой защиты при входе в атмосферу.Управление кораблем

осуществлялось автоматически,атакже космонавтом.В полете не-

прерывно поддерживалась с Землей.Атмосфера корабля — смесь

кислорода с азотом под давлением 1 атм (760мм рт.ст.). «Восток-

1» имел массу 4730 кг, а споследней ступенью ракеты-носителя

6170 кг.Космический корабль «Восток» выводился в космос 5

раз,после чего было объявлено оего безопасности для полета че-

ловека.

Через четыре недели после полета Гагарина 5мая 1961 г.капитан

3-го ранга Алан Шепард стал первымамериканским астронавтом.

Хотя он и не достиг околоземной орбиты,онподнялся над Землей

на высоту около 186 км.Шепардзапущеный с мыса Канаверал в

КК «Меркурий-3» с помощью модифицированнойбаллистической

ракеты «Редстоун»,провелв полете 15 мин 22 с до посадки в Ат-

лантическом океане.Ондоказал,чточеловек в условиях невесо-

мости может осушествлять ручное управлениекосмическим кора-

блем.КК «Меркурий» значительноотличался от КК «Восток».

Он состоял только из одного модуля — пилотируемой капсулы в

форме усеченного конуса длинной 2,9 м идиаметром основания

1,89 м.Егогерметичная оболочка из никелевого сплава имела об-

шивку из титана для защиты от нагрева привходе в атмосферу.

Атмосфера внутри «Меркурия»состояла из чистого кислорода

под давлением 0,36 ат.

20 февраля 1962 г.СШАдостигли околоземной орбиты.С мыса

Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6»,пилотируемый

подполковником ВМФ Джоном Гленном.Гленнпробыл на орби-

те только 4 ч 55 мин,совершив 3 витка до успешной посадки.Це-

лью полета Гленна было определениевозможности работы чело-

века в КК «Меркурий».Последний раз «Меркурий» был выведен

в космос 15 мая 1963 г.

18 марта 1965 г. былвыведен на орбиту КК «Восход» с двумя кос-

монавтами на борту — командиром корабляполковником Павлом

Иваровичем Беляевым и вторым пилотомподполковником Алек-

сеем Архиповичем Леоновым.Сразупосле выхода на орбиту эк-

ипаж очистил себя от азота,вдыхаячистый кислород.Затем был

развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел вшлюзовой отсек, за-

крыл крышку люка КК и впервые в мире совершилвыход в косм-

ическое пространство.Косманавт с автономной системой жизне-

обеспечения находился вне кабины КК в течении20 мин,време-

нами отдаляясь от корабля на расстояние до 5м.Вовремя вых-

ода он был соеденен с КК только телефонным ителемеметричес-

ким кабелями.Такимобразом,былапрактически подтверждена

возможность пребывания и работы космонавтавне КК.

3 июня был запущен КК «Джемени-4» скапитанами Джеймсом

Макдивиттом и Эдвардом Уайтом.Вовремя этого полета, прод-

олжавшегося 97 ч 56 мин Уайт вышел из КК ипровел вне кабины

21 мин,проверяя возможность маневра в космосе с помощью ру-

чного реактивного пистолета на сжатом газе.

К большому сожалению освоение космоса необошлось без жер-

тв.27 января 1967 г. экипажготовившийся совершить первый

пилотируемый полет по программе «Аполлон»погиб во время

пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосферечистого кислоро-

да.Вирджил Гриссом,ЭдвардУайт и Роджер Чаффи стали пер-

выми американскими астронавтами, погибшимив КК.23апреля

с Байконура был запущен новый КК «Союз-1»,пилотируемый

полковником Владимиром Комаровым.Запускпрошел успешно.

На 18витке,через26 ч 45 мин,после запуска,Комаров начал ор-

иентацию для входа в атмосферу.Всеоперации прошли нормаль-

но,но после входа в атмосферу иторможения отказала парашют-

ная система.Космонавт погиб мнгновенно в момент удара «Со-

юза» о Землю со скоростью 644 кмч.Вдальнейшем Космос ун-

ес не одну человеческую жизнь,но этижертвы были первыми.

Голоса из космоса

В телевизионных (ТВ) программах уже неупоминается о том,

что передача ведется через спутник.Этоявляется лишним сви-

детельством огромного успеха виндустриализации космоса,ста-

вшей неотъемлемой частью нашей жизни.Спутники связи буква-

льно опутывают мир невидимыми нитями.Идеясоздания спутн-

иков связи родилась вскоре после второймировой войны,когда

А.Кларк в номере журнала «Миррадио» (Wireless World )за ок-

тябрь 1945г.представил свою концепцию ретрансляционной ста-

нции связи,расположенной на высоте 35880 км над Землей.

Заслуга Кларка заключалась в том,что онопределил орбиту,на

которой спутник неподвижен относительно Земли.Такаяорбита

называется геостационарной или орбитой Кларка.Придвижении

по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается

за 24 часа,т.е.запериод суточного вращения Земли.Спутник,

движущийся по такой орбите,будетпостоянно находиться над

определенной точкой поверхности Земли.

Первый спутник связи «Телстар-1» был запущенвсе же на низк-

ую околоземную орбиту с параметрами950 х5630 км это случи-

лось 10 июля 1962г.Почтичерез год последовал запуск спутни-

ка «Телстар-2».

В первой телепередаче был показанамериканский флаг в Новой

Англии на фоне станции в Андовере.Этоизображение было пе-

редано в Великобританию,Францию и на американскую станц-

ию в шт.Нью-Джерси через 15 часов после запуска спутника.

Двумя неделями позже миллионы европейцев иамериканцев на-

блюдали за переговорами людей,находящихся на противополо-

жных берегах Атлантического океана.Они нетолько разговари-

вали но и видели друг друга,общаясь через спутник.Историки

могут считать этот день датой рождениякосмического ТВ.

Крупнейшая в мире государственная системаспутниковой свя-

зи создана в России.Ееначало было положено в апреле 1965г.

запуском спутников серии «Молния»,выводимых на сильновы-

тянутые эллиптические орбиты с апогеем надСеверным полу-

шарием.Каждаясерия включает четыре пары спутников,обраща-

ющихся на орбите на угловом расстоянии другот друга 90 гр.

На базе спутников «Молния» построена перваясистема дальней

космической связи «Орбита».Вдекабре 1975г.семейство спут-

ников связи пополнилось спутником «Радуга»,функционирую-

щем на геостационарной орбите.Затемпоявился спутник «Эк-

ран» с более мощным передатчиком и болеепростыми наземны-

ми станциями.Послепервых разработок спутников наступил но-

вый период в развитии техники спутниковойсвязи,когдаспутни-

ки стали выводить на геостационарную орбитупо которой они

движутся синхронно с вращением Земли.Этопозволило устано-

вить круглосуточную связь между наземнымистанциями ,испо-

льзуя спутники нового поколения :американские «Синком»,«Эр-

ли берд» и «Интелсат» российские — «Радуга» и«Горизонт».

Большое будущее связывают с размещением нагеостационарной

орбите антенных комплексов.

Космическая метеорология

После запусков советских и американскихспутников встал вопрос

о практическом использовании разработаннойтехники.Возмож-

ности аппаратуры и самих спутников привлекливнимание метео-

рологов с точки зрения получения обычнойрегулярной информа-

ции о постоянно меняющейся погоде в мировоммасштабе.

Первая попытка в этом направлении былапредпринята американ-

цами ,создавшимисемейство метеорологических спутников «Ти-

рос».Девять таких спутников быливыведены на орбиту в период

1960-1965гг.Накаждом спутнике были установлены две малогаба-

ритные ТВ-камеры и приблизительно на половинеспутников- ска-

нирующий инфракрасный радиометр для полученияизображения

облачного покрова Земли .ВРоссии метеорологическим космиче-

ским аппаратом стал спутник «Метеор».Дваили три спутника этой

серии находятся на орбите одновременно исобирают информацию

о состоянии атмосферы ,тепловом излучении Земли и т.д.Полез-

ный груз спутника состоит изоптико-механического ТВ оборудо-

вания работающего в видимой области спектра.Крометого,имее-

тся сканирующая инфракрасная аппаратура дляполучения данных

о содержании влаги в атмосфере и вертикальномпрофиле темпера-

тур.Предупреждения о внезапныхизменениях погоды по объеди-

ненным данным с метеорологическихрадиолокационных станций

и спутников передаются по радио из Москвы, Санкт-Петербургаи

других центров,аспециальная служба сообщает эту информацию

на суда и самолеты.Запоследнии 20 лет существенно возросли

количество,качество и надежность обзора с помощью спутников.

Начиная с 1966 г.Землюрегулярно фотографируют по крайней ме-

ре один раз в сутки.Фотоснимки используют в повседневной ра-

боте,а также помещают в архивы.Метеорологическая информация,

получаемая со спутников,неуклонно приобретает все более важное

значение.Внастоящее время она широко используется метеороло-

гами и специалистами по окружающей средевсего мира в повсед-

невной практике и считаются почтиобязательной для проведения

анализов и краткосрочных прогнозов.Метеорологическая инфор-

мация со всех света поступает в Национальнуюслужбу контроля

окружающей среды с помошью спутников,расположенную в Ва-

шингтоне,перерабатывается в материалы широкой номенклатуры

и распределяется по всему свету.Спутниковая информация оказа-

лась особенно полезной в двух сферахисследования.Во первых,

существуют обширные районы Земли,изкоторых метеорологичес-

кая информация,обычными средствами,недоступна.Это террито-

рии океанов северного и южного полушарий,пустынь и полярных

областей.Спутниковая информация заполняет эти пробелы,выявляя

крупномасштабные особенности из образованийоблаков.Ктаким

особенностям относятся штормовые системы,фронты,наиболее

значительные междуволновые впадины и гребни,струйные течения,

густой туман,слоистые облака,ледовая обстановка,снежный пок-

ров и отчасти направление и скорость наиболеесильных ветров.Во-

вторых,спутниковая информация успешно используется для слеже-

ния за ураганами,тайфунами и тропическими штормами.Спутнико-

вая информация включает данные о наличии ирасположении атмос-

ферных фронтов,бурь иобщего облачного покрова.В итоге в насто-

ящее время спутник стал практически признаныминструментом мете-

орологов в большинстве стран мира.Картыпогоды,которые вечером

появляютсяна наших телевизионных экранах,со всей очевидностью

свидетельствуют о ценности наблюдения соспутников в обеспечении

метеорологических систем.

Изучение Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников дляконтроля за состоянием

сельскохозяйственных угодий,лесови другихприродных ресурсов

Земли лишь спустя несколько лет посленаступления космической

эры.Начало было положено в 1960г.,когдас помощью метеорологи-

ческих спутников «Тирос» были полученыподобные карте очертан-

ия земного шара,лежащего под облаками.Эти первые черно-белые

ТВ изображения давали весьма слабоепредставление о деятельности

человека и тем не менее это было первым шагом.Вскоребыли разра-

ботаны новые технические средства,позволившие повысить качество

наблюдений .Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом иинфракрасном (ИК) областях спектра.Первыми спутниками,предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа«Лэндсат».Например спутник «Лэндсат-D»,четвертый из серии,осуществлялнаблюдение Земли с высоты более 640 км спомощью усовершенствованных чуствительных приборов,чтопозволило потребителям получать значительно более детальную и своевременнуюинформацию . Одной из первых областей применения изображений земнойповерхности,была картография.Вдоспутниковую эпоху карты многих областей,даже вразвитых

районах мира были составлены неточно.Изображения,полученные с

помощью спутника «Лэндсат»,позволили скорректировать и обнови-

ть некоторые существующие карты США.В СССРизображения полу-

ченные со станции «Салют»,оказались незаменимыми для выверки

железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА,министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы впрогнозировании важнейшей сельскохозяй-ственной культуры пшеницы.Спутниковые наблюдения,оказавшиеся наредкость точными в дальнейшем были распространены на другиесельскохозяйственные культуры.Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственнымикультурами проводились со спутников серий «Космос»,«Метеор»,«Муссон» и орбитальных станций «Салют».

Использование информации со спутников выявилоее неоспоримые

преимущества при оценке объема строевого лесана обширных терри-

ториях любой страны.Сталовозможным управлять процессом выру-

бки леса и при необходимости даватьрекомендации по изменению

контуров района вырубки с точки зрениянаилучшей сохранности ле-

са.Благодаря изображениям соспутников стало также возможным

быстро оценивать границы лесных пожаров,особенно «коронообраз-

ных»,харрактерных для западныхобластей Северной Америки ,а так

же районов Приморья и южных районов ВосточнойСибири в России.

Огромное значение для человечества в целомимеет возможность наб-

людения практически непрерывно за просторамиМирового Океана,

этой «кузницы» погоды.Именнонад толщами океанской воды зарож

даются чудовищной силы ураганы и тайфуны,несущие многочислен-

ные жертвы и разрушения для жителей побережья.Раннееоповещение населения часто имеетрешающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей.Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение .Океанские течения часто искривляются,меняют курс и размеры.Например ,Эль Нино,теплое течение в южном направлении у береговЭквадора в отдельные годы может распространяться идоль берегов Перу до 12гр.ю.ш. .Когдаэто присходит планктон и рыба гибнут огромных количествах,нанося непоправимый ущерб рыбным промысламмногих стран и том числе и России.Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы,возможно из-за содержащихся в них токсинов.Наблюдение со спутников помогает выявить «капризы» таких

течений и дать полезную информацию тем,кто вней нуждается.По

некоторым оценкам российских и американскихученых экономия топлива в сочетании с «дополнительным уловом» за счетиспользования

информации со спутников,полученной в инфракрасном диапазоне,дает ежегодную прибыль в 2,44 млн.долл.Использование спутников для целей обзораоблегчило задачу прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского атомноголедокола «Сибирь» была ис пользованаинформация с четырех типов спутников для составления

наиболее безопасных и экономичных путей всеверных морях.Полу-

чаемая с навигационного спутника«Космос-1000» информация испо-

льзовалась в вычислительной машине кораблядля определения точного местоположения.Со спутников «Метеор»поступали изображения облачного покроваипрогнозы снежной и ледовой обстановки,что позволило выбирать лучший курс.Спомощью спутника «Молния» поддерживалась связь с корабля с базой.Такжес помощью спутников находят нефтяныезагрязнения,загрязнения воздуха,полезные ископаемые.

Наука о космосе

Втечении небольшого периода времени с начала космической эры че-

ловек не только послал автоматическиекосмические станции к другим планетам иступил на поверхность Луны,но также произвел революцию в науке о космосе,равнойкоторой не было за всю историю человечес-

тва.Наряду с большими техническимидостяжениями,вызванными

развитием космонавтики,былиполучены новые знания о планете Зем

ля и соседних мирах.

Одним из первых важных открытий,сделанных не традиционным ви-

зуальным,а инымметодом наблюдения,было установление факта

резкого увеличения с высотой,начиная с некоторой пороговой

высоты,

интенсивности считавшихся ранее изотропнымикосмических лучей.

Это открытие пренадлежит австрийцу В.Ф.Хессу,запустившему в

1946 г. газовыйшар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг.д-рДжеймс Ван Аллен проводил исследования низ-

ко энергетических космических лучей призапусках в районе север-