Глобальные проблемы мирного освоения космоса
Глобальные проблемы мирного освоения космоса
Вступление:
Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной - вышло
в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый
искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшим
Советским Союзом, первый космонавт мира - гражданин бывшего СССР.
Космонавтика - это громадный катализатор современной науки и техники,
ставший за невиданно короткий срок одним из главный рычагов современного
мирового процесса. Она стимулирует развитие электроники, машиностроения,
материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих других
областей народного хозяйства.
В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такие
принципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование
Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о
природе планет и строении космоса, люди перешли к всестороннему и
непосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства с
помощью ракетно-космической техники.
В освоении космоса человечеству предстоит изучит различные области
космического пространства: Луну, другие планеты и межпланетное
пространство.
Современный уровень космической техники и прогноз её развития
показывают, что основной целью научных исследований с помощью космических
средств, по-видимому, в ближайшем будущем будет наша Солнечная система.
Главными при этом будут задачи изучения солнечно-земных связей и
пространства Земля - Луна, а так же Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера,
Сатурна и других планет, астрономические исследования , медико-
биологические исследования с целью оценки влияния продолжительности полётов
на организм человека и его работоспособность.
В принципе развитие космической технике должно опережать «Спрос»,
связанный с решением актуальных народнохозяйственных проблем. Главными
задачами здесь являются ракет-носителей, двигательных установок,
космических аппаратов, а так же обеспечивающих средств(командно-
измерительных и стартовых комплексов, аппаратуры и т.д.), обеспечение
прогресса в смежных отраслях техники, прямо или косвенно связанных с
развитием космонавтики.
Фантазия
есть качество
величайшей ценности
В. И. Л е н и н
До полётов в мировое пространство нужно было понять и использовать на
практике принцип реактивного движения, научиться делать ракеты, создать
теорию межпланетных сообщений и т.д.
Ракетная техника - далеко не новое понятие. К созданию мощных
современных ракет-носителей человек шёл через тысячелетия мечтаний ,
фантазий, ошибок, поисков в различных областях науки и техники, накопления
опыта и знаний.
Принцип действия ракеты заключается в её движении под действием силы
отдачи, реакции потока частиц, отбрасываемых от ракеты. В ракете. т.е.
аппарате, снабжённом ракетным двигателем, истекающие газы образуются за
счёт реакции окислителя и горючего, хранящихся в самой ракете. Это
обстоятельство делает работу ракетного двигателя независимой от наличия или
отсутствия газовой среды. Таким образом, ракета представляет из себя
удивительную конструкцию, способную перемещаться в безвоздушном
пространстве, т.е. не опорном, космическом пространстве.
Особое место среди русских проектов применения реактивного принципа
полёта занимает проект Н. И. Кибальчича, известного русского революционера,
оставившего несмотря на короткую жизнь(1853-1881), глубокий след в истории
науки и техники. Имея обширные и глубокие знания по математике, физике и
особенно химии, Кибальчич изготовлял самодельные снаряды и мины для
народовольцев. «Проект воздухоплавательного прибора» был результатом
длительной исследовательской работы Кибальчича над взрывчатыми веществами.
Он, по существу, впервые предложил не ракетный двигатель, приспособленный к
какому-либо существовавшему летательном аппарату, как это делали другие
изобретатели, а совершенно новый(ракетодинамический) аппарат, прообраз
современных пилотируемых космических средств, у которых тяга ракетных
двигателей служит для непосредственного создания подъемной силы,
поддерживающей аппарат в полёте. Летательный аппарат Кибальчича должен был
функционировать по принципу ракеты!
Но т.к. Кибальчича посадили в тюрьму за покушение на Царя Александра II,
то проект его летательного аппарата был обнаружен только в 1917 году в
архиве департамента полиции.
Итак, к концу прошлого века идея применения для полётов реактивных
приборов получила в России большие масштабы. И первым кто решил продолжить
исследования был наш великий соотечественник Константин Эдуардович
Циолковский(1857-1935). Реактивным принципом движения он начал
интересоваться очень рано. Уже в 1883 г. он дал описание корабля с
реактивным двигателем. Уже в 1903 году Циолковский впервые в мире дал
возможность конструировать схему жидкостной ракеты. Идеи Циолковского
получили всеобщее признание ещё в 1920-е годы. И блестящий продолжатель его
дела С. П. Королёв за месяц до запуска первого искусственного спутника
Земли говорил что идеи и труды Константина Эдуардовича будут всё больше и
больше привлекать к себе внимание по мере развития ракетной техники, в чём
оказался абсолютно прав!
Начало космической эры
И так через 40 лет после того как был найден проект летательного
аппарата, созданный Кибальчичем, 4 октября 1957 г. бывший СССР
произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли.
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.
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 присоеденен к четвертой, послед-
ней 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
Земля 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.
ту. В период с декабря 1957
г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на
орбиту «Авангард
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 т.д.) 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,
пристыкованной 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.
Человек в космосе
12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких
десятках километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на советском
космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической
ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический
корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.
Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с
наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и
совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он
вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской
области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого
искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил
полет человека в космическое пространство.
Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат,
являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу
диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при
входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а
также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера
корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм. (760 мм рт. ст.).
«Восток-1» имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170
кг. Космический корабль «Восток» выводился в космос 5 раз, после чего было
объявлено о его безопасности для полета человека.
Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан
3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.
Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей
на высоту около 186 км. Шепард запущенный с мыса Канаверал в
КК «Меркурий-3» с помощью модифицированной баллистической
ракеты «Редстоун», провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом
океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять
ручное управление космическим кораблем. КК «Меркурий» значительно отличался
от КК «Восток».
Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в
форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания
1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из
титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.
Атмосфера внутри «Меркурия» состояла из чистого кислорода
под давлением 0,36 ат.
20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С мыса
Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6», пилотируемый
подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55
мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полета Гленна было
определение возможности работы человека в КК «Меркурий». Последний раз
«Меркурий» был выведен в космос 15 мая 1963 г.
18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК «Восход» с двумя космонавтами
на борту - командиром корабля полковником Павлом
Иваровичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем
Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил себя от азота, вдыхая
чистый кислород. Затем был
развернут шлюзовой отсек : Леонов вошел в шлюзовой отсек, закрыл крышку
люка КК и впервые в мире совершил выход в космическое пространство.
Космонавт с автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в
течении 20 мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во
время выхода он был соединен с КК только телефонным и телемеметрическим
кабелями. Таким образом, была практически подтверждена возможность
пребывания и работы космонавта вне КК.
3 июня был запущен КК «Джемени-4» с капитанами Джеймсом Макдивиттом и
Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, продолжавшегося 97 ч 56 мин Уайт
вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность маневра в
космосе с помощью ручного реактивного пистолета на сжатом газе.
К большому сожалению освоение космоса не обошлось без жертв. 27 января
1967 г. экипаж готовившийся совершить первый
пилотируемый полет по программе «Аполлон» погиб во время
пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого кислорода. Вирджил
Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми американскими
астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущен новый КК
«Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел
успешно.
На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал ориентацию для
входа в атмосферу. Все операции прошли нормально, но после входа в
атмосферу и торможения отказала парашютная система. Космонавт погиб
мгновенно в момент удара «Союза» о Землю со скоростью 644 км\ч. В
дальнейшем Космос унес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были
первыми.
Нужно заметить, что в естественнонаучном и производительном планах мир
стоит перед рядом глобальных проблем, решение которых требует объединённых
усилий всех народов. Это проблемы сырьевых ресурсов, энергетики, контроля
за состоянием окружающей среды и сохранения биосферы и другие. Огромную
роль в кардинальном их решении будут играть космические исследования - одно
из важнейших направлений научно-технической революции.
Космонавтика ярко демонстрирует всему миру плодотворность мирного
созидательного труда, выгоды объединения усилий разных стран в решении
научных и народнохозяйственных задач.
С какими же проблемами сталкивается космонавтика и сами космонавты?
Начнём с жизнеобеспечения. Что такое жизнеобеспечение? Жизнеобеспечение
в космическом полёте - это создание и поддержание в течении всего полёта в
жилых и рабочих отсеках К.К. таких условий, которые обеспечили бы экипажу
работоспособность, достаточную для выполнения поставленной задачи, и
минимальную вероятность возникновения патологических изменений в организме
человека. Как это сделать? Необходимо существенно уменьшить степень
воздействия на человека неблагоприятных внешних факторов космического
полёта - вакуума, метеорических тел, проникающей радиации, невесомости,
перегрузок; снабдить экипаж веществами и энергией без которых не возможна
нормальная жизнедеятельность человека, - пищей, водой, кислородом и сетом;
удалить продукты жизнедеятельности организма и вредные для здоровья
вещества, выделяемые при работе систем и оборудования космического корабля;
обеспечить потребности человека в движении, отдыхе, внешней информации и
нормальных условиях труда; организовать медицинский контроль за состоянием
здоровья экипажа и поддержание его на необходимом уровне. Пища и вода
доставляются в космос в соответствующей упаковке, а кислород - в химически
связанном виде. Если не проводить восстановление продуктов
жизнедеятельности, то для экипажа из трёх человек на один год потребуется
11 тонн вышеперечисленных продуктов, что, согласитесь, составляет немалый
вес, объём, да и как это всё будет хранится в течении года?!
В ближайшем будущем системы регенерации позволят почти полностью
воспроизводить кислород и вод на борту станции. Уже давно начали
использовать вода после умывания и душа, очищенную в системе регенерации.
Страницы: 1, 2
|