Интересные факты об искусственных спутниках земли. Интересные факты о искусственных спутниках земли

Искусственные спутники Земли

Ведение. Искусственные спутники Земли - это космические аппараты, выведенные на околоземные орбиты. Форма орбит ИСЗ зависит от скорости движения спутника и его расстояния от центра Земли и представляет собой окружность или эллипс. Кроме того, орбиты различаются наклоном по отношению к плоскости экватора, а также направлением вращения. На форму орбит ИСЗ влияет несферичность гравитационного поля Земли, гравитационные поля Луны, Солнца и других небесных тел, а также аэродинамические силы, возникающие при движении ИСЗ в верхних слоях атмосферы, и другие причины.

Выбор формы орбиты ИСЗ во многом зависит от его назначения и особенностей выполняемых им задач.

Назначение ИСЗ. В зависимости от решаемых задач ИСЗ подразделяют на научно-исследовательские, прикладные и военные.

Научно-исследовательские ИСЗслужат для изучения Земли, небесных тел и космического пространства. С их помощью проводятся геофизические, астрономические, геодезические, биологические и др. исследования. Орбиты таких спутников разнообразны: от почти круговых на высоте 200...300 км до вытянутых эллиптических с высотой в апогее до 500 тыс. км. Это ИСЗ «Прогноз», «Электрон», «Протон» и др., выведенные на орбиты для изучения процессов солнечной активности и их влияния на магнитосферу Земли, изучения космических лучей и взаимодействия с веществом частиц сверхзвуковых энергий.

К прикладным ИСЗотносятся связные (телекоммуникационные), метеорологические, геодезические, навигационные, океанографические, геологические, спасательно-поисковые и другие.

Особое значение имеют связные ИСЗ - «Молния» (рис. 2.5), «Радуга», «Экран», «Горизонт», предназначенные для ретрансляции телевизионных программ и обеспечения дальней радиосвязи. Для них используются эллиптические синхронные орбиты с большим эксцентриситетом. Для непрерывной связи с регионом следует иметь три таких спутника. ИСЗ «Радуга», «Экран» и «Горизонт» также имеют круговые экваториальные геостационарные орбиты высотой 35500 - 36800 км, что обеспечивает круглосуточную связь через сеть наземных приемных телевизионных станций «Орбита».

Все эти спутники имеют динамическую стабилизацию относительно Земли и Солнца, что позволяет надежно ретранслировать получаемые сигналы, а также ориентировать панели солнечных батарей (СБ) на Солнце.

Рис. 2.5. Схема связного искусственного спутника Земли «Молния»:

1 - датчики системы ориентации; 2 - панели СБ; 3 - радиоприемники и передатчики;
4 - антенны; 5 - баллоны гидразина; 6 - двигатель коррекции орбиты; 7 - радиаторы

Метеорологические ИСЗ типа «Метеор» выводятся на круговые орбиты высотой 900 км. Они регистрируют состояние атмосферы и облачности, обрабатывают полученную информацию и передают ее на Землю (за один оборот ИСЗ обследует до 20% площади земного шара).

Геодезические ИСЗ предназначены для картографирования местности и привязки объектов на местности с учетом ее рельефа. В состав бортового комплекса таких ИСЗ входит: аппаратура, позволяющая точно фиксировать их положение в пространстве относительно наземных контрольных пунктов и определять расстояние между ними.

Навигационные ИСЗ типа «Цикада» и «Ураган» предназначены для глобальной навигационной спутниковой системы «Глонасс», «Космос-1000» (Россия), «Навстар» (США) - для обеспечения навигации морских судов, самолетов и других движущихся объектов. С помощью навигационно-радиотехнических систем судно или самолет может определить свое положение относительно нескольких ИСЗ (или в нескольких точках орбиты ИСЗ). Для навигационных ИСЗ предпочтительными являются полярные орбиты, т.к. они охватывают всю поверхность Земли.

Военные ИСЗ используются для обеспечения связи, управления войсками, осуществления различных видов разведки (наблюдения за территориями, военными объектами, запусками ракет, перемещениями кораблей и др.), а также для навигации самолетов, ракет, кораблей, подводных лодок и др.

Бортовое оснащение ИСЗ. Состав бортового оснащения ИСЗ определяется назначением ИСЗ.

В состав оснащения могут входить различные приборы и устройства для наблюдения. Эти приборы в соответствии с назначением могут работать на разных физических принципах. Например, на ИСЗ могут быть установлены: оптический телескоп, радиотелескоп, лазерный отражатель, фотоаппаратура с работой в видимом и инфракрасном диапазонах и т.п.

Для обработки результатов наблюдений и их анализа на борту ИСЗ могут устанавливаться сложные информационно-аналитические комплексы, использующие вычислительную технику и другие средства. Полученная и обработанная на борту информация, обычно в виде кодов, передается на Землю с помощью специальных бортовых радиокомплексов, работающих в различных диапазонах радиочастот. В составе радиокомплекса может быть несколько антенн различного типа и назначения (параболические, спиральные, штыревые, рупорные и др.).

Для управления движением ИСЗ и обеспечения функционирования его бортовой аппаратуры на борту ИСЗ устанавливается бортовой комплекс управления, который работает автономно (в соответствии с программами, имеющимися на борту), а также по командам, получаемым от наземного комплекса управления.

Для обеспечения электрической энергией бортового комплекса, а также всех бортовых приборов и устройств на ИСЗ устанавливаются панели солнечных батарей, собранных из полупроводниковых элементов, либо топливные химические элементы, либо ядерные энергетические установки.

Двигательные установки. На некоторых ИСЗ имеются двигательные установки, применяемые для коррекции траектории либо стабилизации вращением. Так, с целью увеличения времени существования низкоорбитных ИСЗ на них периодически включаются двигатели, переводящие спутники на более высокую орбиту.

Система ориентации ИСЗ. На большинстве ИСЗ применяется система ориентации, обеспечивающая фиксированное положение осей по отношению к поверхности Земли или каких-либо небесных объектов (например, для изучения космического пространства с помощью телескопов и других приборов). Ориентация осуществляется с помощью микроракетных двигателей или реактивных сопел, расположенных на поверхности ИСЗ или выступающих конструкциях (панелях, фермах и др.). Для стабилизации ИСЗ на средних и высоких орбитах требуются очень малые тяги (0,01... 1 Н).

Конструктивные особенности. ИСЗ выводятся на орбиты под специальными обтекателями, которые воспринимают все аэродинамические и тепловые нагрузки. Поэтому форма ИСЗ и конструктивные решения определяются функциональной целесообразностью и допустимыми габаритами. Обычно ИСЗ имеют моноблочные, многоблочные или ферменные конструкции. Часть оборудования размещается в термостатированных герметичных отсеках.

Автоматические межпланетные станции

Введение. Автоматические межпланетные станции (АМС) предназначены для полетов к Луне и планетам Солнечной системы. Их особенности определяются большой удаленностью функционирования от Земли (вплоть до выхода за сферу действия ее гравитационного поля) и временем полета (может измеряться годами). Все это предъявляет особые требования к их конструкции, управлению, энергоснабжению и др.

Общий вид и типовая компоновка АМС приведена на примере автоматической межпланетной станции «Вега» (рис. 2.6)

Рис. 2.6. Общий вид автоматической межпланетной станции «Вега»:

1 - спускаемый аппарат; 2 - орбитальный аппарат; 3 - солнечная батарея; 4 - блоки научной аппаратуры; 5 - малонаправленная антенна; 6 - остронаправленная антенна

Полеты АМС начались в январе 1959 года выводом на орбиту советской АМС «Луна-1», совершившей полет к Луне. В сентябре того же года «Луна-2» достигла поверхности Луны, а в октябре «Луна-3» сфотографировала невидимую сторону планеты, передав эти изображения на Землю.

В 1970 - 1976 годах с Луны на Землю были доставлены образцы лунного грунта, а на Луне успешно работали «Луноходы». Эти достижения существенно опередили американские исследования Луны автоматическими аппаратами.

С помощью серии АМС, запущенных в сторону Венеры (начиная с 1961 года) и Марса (с 1962 года), были получены уникальные данные о структуре и параметрах этих планет и их атмосфере. В результате полетов АМС установлено, что давление атмосферы Венеры составляет более 9 МПа (90 атм,), а температура 475°С; получена панорама поверхности планеты. Эти данные передавались на Землю при помощи сложной комбинированной конструкции АМС , одна из частей которой спускалась на поверхность планеты, а вторая, выведенная на орбиту спутника, принимала информацию и транслировала ее на Землю. Аналогичные сложные исследования проводились и на Марсе. В эти же годы богатая научная информация была получена на Земле с АМС «Зонд», на которых отрабатывались многие конструктивные решения для последующих АМС, в том числе по возвращении их на Землю.

Рис. 2.7. Траектория полета АМС «Вега» к планете Венера и комете Галлея

Полеты американских АМС «Рейнджер», «Сервейер», «Маринер», «Викинг» продолжили исследования Луны, Венеры и Марса («Маринер-9» - первый искусственный спутник Марса, вышел на орбиту 13 ноября 1971 г. после успешного выполнения маневра торможения, рис. 2.9), а АМС «Пионер», «Вояджер» и «Галилей» достигли дальних планет солнечной системы: Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, передав уникальные снимки и данные об этих планетах.

Рис. 2.9 «Маринер-9» - первый искусственный спутник Марса, вышел на орбиту 13 ноября 1971 г. после успешного выполнения маневра торможения:

1 - малонаправленная антенна; 2 - двигатель маневрирования; 3 - топливный бак (2 шт.); 4 - прибор ориентации на звезду Канопус; 5 - баллон в системе наддува двигательной установки; 6 -жалюзи системы терморегулирования; 7 - инфракрасный интерферометр-спектрометр; 8 - телевизионная камера с малым углом обзора;
9 - ультрафиолетовый спектрометр; 10 -телевизионная камера большим углом обзора; 11 - инфракрасный радиометр; 12 - остронаправленная антенна; 13 - датчики захвата Солнца (4 шт.); 14 - датчик слежения за Солнцем; 15 - антенна с умеренным коэффициентом усиления; 16 - панель солнечных элементов (4 шт.).

Орбиты AMС. Для полетов АМС к планетам солнечной системы им должна быть сообщена скорость, близкая ко второй космической скорости или даже превышающая ее, при этом орбита приобретает форму параболы или гиперболы. При приближении к планете назначения АМС попадает в зону ее гравитационного поля (грависферы), которое изменяет форму орбиты. Таким образом, траектория АМС может состоять из нескольких участков, форма которых определяется законами небесной механики.

Бортовое оснащение АМС. На АМС, предназначенных для исследования планет, в зависимости от решаемых задач устанавливаются разнообразнейшие приборы и устройства: телевизионные камеры с малым и большим углом обзора, фотоаппараты и фотополяриметры, ультрафиолетовые спектрометры и инфракрасные интерферометры, магнитометры, детекторы космических лучей и заряженных частиц, приборы для измерения характеристик плазмы, телескопы и др.

Для выполнения запланированных исследований некоторые научные приборы могут располагаться в корпусе АМС, другие выносятся из корпуса с помощью ферм или штанг, устанавливаются на сканирующих платформах, поворачиваются относительно осей.

Для передачи полученной и обработанной информации на Землю на АМС устанавливается специальная приемо-передающая радиоаппаратура с остронаправленной параболической антенной, а также бортовой управляющий комплекс с вычислительным устройством, формирующий команды для работы приборов и систем, находящихся на борту.

Для обеспечения бортового управляющего комплекса и приборов электроэнергией на АМС могут применяться панели солнечных батарей или ядерные радиоизотопные термоэлектрические генераторы (необходимые при длительных полетах к дальним планетам).

Особенности конструкции АМС. Несущая конструкция АМС имеет обычно легкий ферменный каркас (платформу), на котором крепится все оборудование, системы и отсеки. Для электронного и другого оборудования применяются герметичные отсеки с многослойной теплоизоляцией и системой терморегулирования.

АМС должны быть оснащены системой ориентации по трем осям с отслеживанием определенных ориентиров (например, Солнца, звезды Канопус). Пространственная ориентация АМС и маневры коррекции траектории осуществляются с помощью микроракетных двигателей или сопел, работающих на горячих или холодных газах.

АМС могут иметь двигательную установку орбитального маневрирования для корректирования траектории либо для перевода АМС на орбиту планеты или ее спутника. В последнем случае конструкция АМС значительно усложняется, т.к. для посадки станции на поверхность планет требуется ее торможение. Оно осуществляется с помощью тормозной двигательной установки либо за счет атмосферы планеты (если ее плотность достаточна для торможения, как на Венере). При торможении и посадке возникают значительные нагрузки на конструкцию и приборы, поэтому спускаемую часть обычно отделяют от АМС, придавая ей соответствующую прочность и защищая от нагрева и других нагрузок.

Спускаемая часть АМС может иметь на борту различную научно-исследовательскую аппаратуру, средства для ее передвижения по поверхности планеты (например, «Луноход» на АМС «Луна-17») и даже возвращаемый на Землю аппарат с капсулой грунта (АМС «Луна-16»). В последнем случае на возвращаемом аппарате устанавливается дополнительная двигательная установка, обеспечивающая разгон и коррекцию траектории возвращаемого аппарата.

В 1957 году под руководством С.П. Королёва была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая в том же году была использована для запуска первого в мире искусственного спутника Земли.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ ) - это космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. - траектория движения небесного тела по эллиптической траектории вокруг Земли. Один из двух фокусов эллипса, по которому движется небесное тело, совпадает с Землёй. Для того, чтобы космический корабль оказался на этой орбите, ему необходимо сообщить скорость, которая меньше второй космической скорости, но не меньше чем первая космическая скорость. Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких суток.

Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах. Геостациона́рная орби́та (ГСО) - круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. Движение искусственного спутника Земли по геостационарной орбите.

Спутник-1 - первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года.

Кодовое обозначение спутника - ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (позже это место получило название космодром Байконур) на ракете-носителе «Спутник» (Р-7).

Над созданием искусственного спутника Земли во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым работали ученые М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, Н. С. Лидоренко, В. И. Лапко, Б. С. Чекунов, А. В. Бухтияров и многие другие.

Дата запуска первого искусственного спутника Земли считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный день Космических войск.

Корпус спутника состоял из двух полусфер диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. В верхней полуоболочке располагались две антенны, каждая из двух штырей по 2,4 м и по 2,9 м. Так как спутник был неориентирован, то четырёхантенная система давала равномерное излучение во все стороны.

Внутри герметичного корпуса были размещены блок электрохимических источников; радиопередающее устройство; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Масса первого спутника: 83,6 кг.

История создания первого спутника

13 мая 1946 г. Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С. П. Королёв был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия.

Но еще в 1931 году в СССР была создана Группа изучения реактивного движения, которая занималась конструированием ракет. В этой группе работали Цандер, Тихонравов, Победоносцев, Королёв . В 1933 году на базе этой группы был организован Реактивный институт, который продолжил работы по созданию и совершенствованию ракет.

В 1947 году в Германии были собраны и прошли лётные испытания ракеты Фау-2, они и положили начало советским работам по освоению ракетной техники. Однако Фау-2 воплотила в своей конструкции идеи гениев-одиночек Константина Циолковского, Германа Оберта, Роберта Годдарда.

В 1948 г. на полигоне Капустин Яр проводились уже испытания ракеты Р-1, которая являлась копией Фау-2, изготовляемой полностью в СССР. Затем появились Р-2 с дальностью полета до 600 км, эти ракеты были приняты на вооружение с 1951 г. А Создание ракеты Р-5 с дальностью до 1200 км стало первым отрывом от техники Фау-2. Эти ракеты прошли испытания в 1953 г, и сразу же начались исследования использования их как носителя ядерного оружия. 20 мая 1954 г. правительство выдало постановление о разработке двухступенчатой межконтинентальной ракеты Р-7. А уже 27 мая Королёв направил докладную министру оборонной промышленности Д. Ф. Устинову о разработке ИСЗ и возможности его запуска с помощью будущей ракеты Р-7.

Запуск!

В пятницу, 4 октября, в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени был совершён успешный запуск . Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок ракеты весом 7,5 тонны были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. На 314,5 секунде после старта произошло отделение Спутника и он подал свой голос. «Бип! Бип!» - так звучали его позывные. На полигоне их ловили 2 минуты, потом Спутник ушёл за горизонт. Люди на космодроме выбежали на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных. И ещё на первом витке прозвучало сообщение ТАСС: «…В результате большой напряжённой работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли…»

Только после приёма первых сигналов Спутника поступили результаты обработки телеметрических данных и выяснилось, что лишь доли секунды отделяли от неудачи. Один из двигателей «запаздывал», а время выхода на режим жёстко контролируется и при его превышении старт автоматически отменяется. Блок вышел на режим менее чем за секунду до контрольного времени. На 16-й секунде полёта отказала система управления подачи топлива, и из-за повышенного расхода керосина центральный двигатель отключился на 1 секунду раньше расчётного времени. Но победителей не судят! Спутник летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли (около 60 млн. км), а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта. Из-за трения о верхние слои атмосферы спутник потерял скорость, вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел вследствие трения о воздух.

Официально «Спутник-1» и «Спутник-2», Советский Союз запускал в соответствии с принятыми на себя обязательствами по Международному Геофизическому Году. Спутник излучал радиоволны на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц в виде телеграфных посылок длительностью 0,3 с, это позволяло изучать верхние слои ионосферы - до запуска первого спутника можно было наблюдать только за отражением радиоволн от областей ионосферы, лежащих ниже зоны максимальной ионизации ионосферных слоёв.

Цели запуска

проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска;
ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника;
экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника;
исследование условий работы аппаратуры.

Несмотря на то, что на спутнике полностью отсутствовала какая-либо научная аппаратура, изучение характера радиосигнала и оптические наблюдения за орбитой позволили получить важные научные данные.

Другие спутники

Второй страной, запустившей ИСЗ, стали США: 1 февраля 1958 года был запущен искусственный спутник земли Эксплорер-1 . Он находился на орбите до марта 1970 г., но прекратил радиопередачи еще 28 февраля 1958 г. Первый американский искусственный спутник Земли был запущен командой Брауна.

Вернер Магнус Максимилиан фон Браун - немецкий, а с конца 1940-х годов американский конструктор ракетно-космической техники, один из основоположников современного ракетостроения, создатель первых баллистических ракет. В США он считается «отцом» американской космической программы. Фон Брауну по политическим причинам долго не давали разрешения на запуск первого американского спутника (руководство США хотело, чтобы спутник был запущен военными), поэтому подготовка к запуску «Эксплорера» началась всерьёз лишь после аварии «Авангарда». Для запуска была создана форсированная версия баллистической ракеты Редстоун, названная Юпитер-С. Масса спутника была ровно в 10 раз меньше массы первого советского ИСЗ - 8,3 кг. На нем был установлен счетчик Гейгера и датчик метеорных частиц. Орбита «Эксплорера» была заметно выше орбиты первого ИСЗ .

Следующие страны, запустившие спутники - Великобритания, Канада, Италия - запустили свои первые ИСЗ в 1962, 1962, 1964 гг. на американских ракетах-носителях . А третьей страной, выведшей первый ИСЗ на своей ракете-носителе, стала Франция 26 ноября 1965 г.

Сейчас ИСЗ запускаются более чем 40 странами (а также отдельными компаниями) с помощью как собственных ракет-носителей (РН), так и предоставляемых в качестве пусковых услуг другими странами и межгосударственными и частными организациями.

Юдакова Дарья

В настоящее время всё большую актуальность приобретает развитие космической промышленности, так как искусственные спутники Земли помогают изучать Землю, рационально эксплуатировать природные ресурсы , охранять окружающую среду. Тысячи учёных, инженеров и техников уже сегодня ищут новые решения, закладывают основы космических аппаратов, которые через несколько лет придут на смену уже бороздящим вселенную.

Скачать:

Предварительный просмотр:

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

города Ростова-на-Дону

«Школа № 60 имени пятого гвардейского Донского казачьего кавалерийского Краснознаменного Будапештского корпуса»

(МБОУ «Школа № 60»)

__________________________________________________________________

РЕФЕРАТ

«Проекты отечественной космонавтики. Искусственные спутники Земли»

Выполнила:

ученица 4 «В» класса

Юдакова Дарья Учитель:

Храмцова Елена Анатольевна

г. Ростов-на-Дону

2016 год

Введение ………………………………………………………..……………..3

Развитие космонавтики ……………………………………………………4

Легенды и мифы о космосе……………………………………………….4
Создание в СССР ракетной отрасли науки и промышленности……….4
Шаг к звёздам. Первый искусственный спутник Земли………………5
Глобальная навигационная спутниковая система……………………5-7
Решения на основе технологий ГЛОНАСС………………………….7-8
Крупнейшие проекты современной отечественной космонавтики…8-9

Изготовление макета искусственного спутника Земли…………………9

Заключение………………………………………………………………10-11

Список литературы………………………………………………………….11

Приложение………………………………………………………………12-13

Введение

«Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли. Остальное сравнительно легко, вплоть до удаления от нашей Солнечной системы».

К. Д. Циолковский

Быть может, уже много тысяч лет назад, глядя на ночное небо, человек мечтал о полёте 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 всё большую власть над природой, но мечта о полёте к звездам оставалась всё такой же несбыточной, как тысячи лет назад.

Великая честь открыть людям дорогу к другим мирам выпала на долю нашего соотечественника К. Э. Циолковского. Идеи Циолковского получили всеобщее признание ещё в 1920-е годы.

В 2016 г. мы отмечаем 70-летний юбилей отечественной космической промышленности - 13 мая 1946 г. Сталин И. В. подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности.

В настоящее время всё большую актуальность приобретает развитие космической промышленности, так как искусственные спутники Земли помогают изучать Землю, рационально эксплуатировать природные ресурсы , охранять окружающую среду. Тысячи учёных, инженеров и техников уже сегодня ищут новые решения, закладывают основы космических аппаратов, которые через несколько лет придут на смену уже бороздящим вселенную.

Цель проекта: определить, что такое искусственные спутники Земли, изучить область их использования.

Задачи: изучить материал по данному вопросу, изготовить макет первого искусственного спутника.

Развитие космонавтики

1.1 Легенды и мифы о космосе

Легенды и мифы всех народов полны рассказов о полете к Луне, Солнцу и звёздам. Средства для таких полётов, предлагавшиеся народной фантазией, были примитивны: колесница, влекомая орлами, крылья, прикрепленные к рукам человека.

В 17 веке появился фантастический рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полете на Луну. Герои этого рассказа добрался до Луны в железной полоске, над которой он все время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, полоска все выше поднималась над Землей, пока не достигла Луны. «Из пушки на Луну» отправились герои Жюля Верна. Известный английский писатель Герберт Уэльс описал фантастическое путешествие на Луну в снаряде, корпус которого был сделан из материала, не подверженного силе тяготения.

Предлагались разные средства для осуществления космического полета. Писатели фантасты упоминали и ракеты. Однако эти ракеты были технически необоснованной мечтой. Учёные за многие века не назвали единственного находящегося в распоряжении человека средства, с помощью которого можно преодолеть могучую силу земного притяжения и унестись в межпланетное пространство.

1.2 Создание в СССР ракетной отрасли науки и промышленности

13 мая 1946 г . Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С. П. Королёв был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия.

Но еще в 1931 году в СССР была создана Группа изучения реактивного движения, которая занималась конструированием ракет. В этой группе работали Цандер, Тихонравов, Победоносцев, Королёв . В 1933 году на базе этой группы был организован Реактивный институт, который продолжил работы по созданию и совершенствованию ракет.

Цели запуска: проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска; ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника; экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника;

исследование условий работы аппаратуры.

1.3 Первый искусственный спутник Земли

Для реализации такой сложной задачи, как запуск искусственного спутника Земли, требовалось объединение огромных научных сил и технических средств. Этот первый шаг в космос был очень труден.

Не случайно еще К. Э. Циолковский говорил, что в освоении космического пространства «Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли. Остальное сравнительно легко, вплоть до удаления от нашей Солнечной системы».

Спутник-1 - первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года.

Кодовое обозначение спутника - ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (позже это место получило название космодром Байконур) на ракете-носителе «Спутник» (Р-7).

Глобальная навигационная спутниковая система

ГЛО бальная НА вигационная С путниковая С истема (ГЛОНАСС) - советская и российская спутниковая система, которую начали разрабатывать в 1976 году. Официально принята в эксплуатацию в 1993 году. Всего с 1982 по 1998 год на орбиту было выведено 74 космических аппарата, по ценам 1997 года на развёртывание было потрачено 2,5 млрд долларов. К 1995 году группировка была развёрнута практически до штатного состава - до 24 спутников.

Однако дальше из-за слабого финансирования и малого срока службы спутников их число начало стремительно сокращаться. К 2001 году осталось только 6 действующих космических аппаратов. В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», согласно которой покрытие России должно быть обеспечено к 2008 году, а глобальное покрытие в 2010 году. Эта программа с небольшими поправками была реализована. 2 сентября 2010 года группировка ГЛОНАСС составляла 26 спутников.

ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы» предусматривает изготовление 13 «Глонасс-М» со сроком службы 7 лет и 22 «Глонасс-К» со сроком службы 10 лет.

Кроме Российской ГЛОНАСС сейчас действует только одна глобальная навигационная система: американская GPS. Для своего функционирования, как и российской ГЛОНАСС, ей требуется 24 работающих спутника.

На планете неспешно развёртывается ещё несколько спутниковых навигационных систем:

Китайская система «Бэйдоу», уже насчитывает 16 спутников из примерно 30-35. Уже функционирует как региональная навигационная система, к 2020 году планируется стать глобальной;

Европейская система «Галилео», спутники которой выводятся с помощью ракет «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Первые виды услуг должны быть предоставлены в 2014 году;

Индийская IRNSS, из 7 спутников, будет обеспечивать покрытие только самой Индии и сопредельных территорий. Окончание завершения работ - 2015 год.

Особняком стоят системы дифференциальной коррекции, которые позволяют заметно увеличить точность позиционирования. Такие системы могут включать как наземные пункты измерения, так и ретрансляторы сигналов на спутниках (обычно на геостационарных и геосинхронных орбитах). Для ГЛОНАСС роль такой системы выполняет Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) .

Первые российские смартфоны с поддержкой ГЛОНАСС вызывали град вполне обоснованной критики из-за высокой цены и скромных технических характеристик. Скептики высказывали мнение, что для ГЛОНАСС путь на потребительский рынок закрыт. Тем не менее, сегодня российская спутниковая система используется ведущими мировыми брендами: Apple, BlackBerry, HP, HTC, Nokia, Samsung, Sharp, Sony Ericsson и другими.

Поддержка ГЛОНАСС часто никак не отображается в интерфейсе мобильных устройств, чипсет автоматически выбирает наиболее подходящие спутники. Например, отечественный чип ML8088s позволяет определять местоположение по спутникам GPS, ГЛОНАСС и GALILEO.

1.5 Решения на основе технологий ГЛОНАСС

Решения на основе технологий ГЛОНАСС активно внедряются в нашу жизнь. Современные системы мониторинга и управления транспортом позволяют снижать затраты на перевозку людей и грузов, экономить топливо, оптимизировать логистику, уменьшать выбросы в атмосферу- всё вместе это даёт значительный экономический эффект.

Кроме того, космические системы обеспечивают безопасность граждан. Ежегодно на российских дорогах погибают более 30 тысяч человек в основном трудоспособного возраста. Применение технологий спутниковой навигации позволяет оптимизировать алгоритмы управления дорожным движением, работу бригад "Скорой помощи", спасателей, нарядов ДПС, страховых компаний.

Решения на основе технологий ГЛОНАСС активно внедряются правоохранительными органами. Это позволяет эффективно использовать имеющиеся в распоряжении стажей правопорядка силы и средства. В итоге применение спутниковой навигации в Министерстве внутренних дел позволило повысить раскрываемость "по горячим следам", в том числе таких тяжких преступлений, как разбои, грабежи.

Планируется использование ГЛОНАСС/GPS-технологий в мобильных телефонах, смартфонах с теми же функциями-сигнал в службу спасения вместе с информацией о позиционировании. Кроме этого, в разработке находится проект "Социальный ГЛОНАСС" для людей с ограниченными возможностями, например с ослабленным зрением - им система может помочь ориентироваться на улицах, а также больным, детям.

Без использования современных навигационных технологий трудно будет обеспечить конкурентоспособность национальной экономики. Глобальная навигационная система как нельзя лучше подходит на роль локомотива инновационного развития отечественной экономики. Её возможности востребованы практически во всех отраслях - от энергетики и связи до строительства, сельского хозяйства, транспорта.

Специально организуемые позиционные и дальномерные синхронные наблюдения спутников (одновременно с нескольких станций) методами спутниковой геодезии позволяют осуществлять геодезическую привязку пунктов, удалённых на тысячи км друг от друга, изучать движение материков и т. п.

В 1968 г. в нашей стране создана метеорологическая система «Метеор». В нее входит несколько спутников, находящихся одновременно в полете на разных орбитах. На борту каждого - две телевизионные камеры. Они ведут наблюдения за облачным покровом планеты. На ночной стороне Земли съёмка проводится с помощью инфракрасных лучей, позволяющих фиксировать контуры материков, морей , облачных образований. Подобные сведения постоянно передаются в Гидрометеоцентр. По ним составляются сводки и прогнозы погоды.

Метеорологические спутники дают картину распределения облаков над всей планетой, даже над теми территориями, где нет наземных метеорологических станций. А ведь динамика атмосферы во многом связана с такими безлюдными районами, как Арктика и Антарктика , труднодоступными высокогорьями и океаническими просторами. И еще одно достоинство спутников: они ведут наблюдения постоянно, следят за перемещением ураганов, помогая заблаговременно предупреждать жителей о грозящей опасности.

Метеорологические спутники предоставляют ценный материал для земледельцев, летчиков, моряков, рыбаков - всех тех, кого интересует прогноз погоды; они приносят ощутимую пользу народному хозяйству.

Итак, искусственные спутники Земли помогают изучать Землю, рационально эксплуатировать природные ресурсы , охранять окружающую среду.

1.6 Крупнейшие проекты современной отечественной космонавтики

Уже реализованы полностью или практически полностью:

Космический радиотелескоп «Радиоастрон», крупнейший в мире телескоп с разрешением в 1000 раз больше, чем у «Хаббла»;
ГЛОНАСС, одна из двух действующих в мире глобальных систем спутникового геопозиционирования;
Международная космическая станция, крупный проект, главные роли в котором играют Россия и США;
Морской старт, единственный в мире плавучий космодром;
В Южной Корее создается РН KSLV-1 совместно с ГКНПЦ имени М. В. Хруничева - фактически проведены летные испытания модуля первой ступени РН «Ангара» - УРМ-1;
Стартовый комплекс «Союз» на космодроме в Куру;
Конверсионная ракета-носитель «Рокот» со стартовым комплексом, переделанным из-под РН «Космос» на космодроме «Плесецк» и разгонным блоком «Бриз-КМ»;
«Протон-М» - глубокая модернизация ракеты «Протон-К», с разработкой под нее разгонного блока «Бриз-М».

В процессе реализации находятся следующие проекты:

«Союз-2» - глубокая поэтапная модернизация ракеты-носителя «Союз». В значительной степени уже выполнена, в ближайшее время в рамках проекта должен войти в строй носитель лёгкого класса «Союз-2 этапа 1в», представляющий собой, по сути, ракету «Союз» без боковых блоков;
Семейство модульных ракет-носителей «Ангара»;
Перспективная пилотируемая транспортная система;
Космодром Восточный;
Транспортная космическая система с ядерной силовой установкой;
Проект по исследованию Марса «ЭкзоМарс» (совместно с Европейским космическим агентством);
Космический телескоп «Спектр-РГ» (диапазона рентгеновских и гамма-лучей).

В ближней перспективе ожидается начало работ по следующим проектам, предусмотренным документами Роскосмоса:

Создание космического ракетного комплекса с ракетой-носителем сверхтяжелого класса грузоподъемностью более 50 тонн;
Создание космического ракетного комплекса с ракетой-носителем с многоразовой первой ступенью.

Изготовление макета искусственного спутника Земли

Для изготовления макета искусственного спутника Земли потребуется две металлические полусферы, которые я соединила межу собой с помощью пластина и заклёпок. Затем, произвожу разметку для крепления антенн на корпусе по металлическим прямоугольным бобышкам, имеющим сквозные отверстия, и высверливаю их. Приобретённые заранее телевизионные антенны расплющиваю у основания и просверливаю в них аналогичные отверстия. Соединяю корпус спутника с антеннами также при помощи заклёпок.

Заключение

Космонавтика нужна науке - она грандиозней и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека.

С каждым днём всё более расширяется сфера прикладного использования космонавтики. Служба погоды, навигация, спасение людей и спасение лесов, всемирное телевидение, всеобъемлющая связь, сверхчистые лекарства и полупроводники с орбиты, самая передовая технология - это уже и сегодняшний день, и очень близкий завтрашний день космонавтики. А впереди - электростанции в космосе, удаление вредных производств с поверхности планеты, заводы на околоземной орбите и Луне. И многое-многое другое.

Много изменений произошло в нашей стране. Распался Советский Союз, образовалось Содружество Независимых Государств. В одночасье оказалась неопределенной и судьба советской космонавтики. Но надо верить в торжество здравого смысла. Наша страна была пионером в области исследования космоса. Космическая отрасль долгое время была у нас символом прогресса предметом законной гордости нашей страны.

Космонавтика была частью политики - наши космические достижения должны были "еще раз продемонстрировать преимущество социалистического строя". Поэтому в официальных отчетах и монографиях с большой помпой описывались наши достижения и скромно умалчивалось о неудачах, а главное об успехах наших главных оппонентов - американцев.

Сейчас появились, наконец, публикации правдиво, без лишней помпезности и с изрядной долей самокритики рассказывающие о том как проходило у нас исследование межпланетного пространства и мы видим, что не все шло легко и гладко. Это ничуть не умаляет достижений нашей космической отрасли – напротив, свидетельствует о твердости и духе людей, несмотря на неудачи шедших к цели. Наши достижения в космосе не будут преданы забвению и получат дальнейшее развитие в новых идеях. Космонавтика жизненно необходима всему человечеству!

Это громадный катализатор современной 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.

Исследования, проводимые на спутниках и орбитальных комплексах, исследования других планет позволяют расширить наши представления о Вселенной, о Солнечной системе, о нашей собственной планете, понять наше место в этом мире. Поэтому необходимо продолжать не только освоение Космоса для наших чисто практических нужд, но и фундаментальные исследования на космических обсерваториях, и исследования планет нашей Солнечной системы.

Источники информации

http://ruxpert.ru/%D0%EE%F1%F1%E8%E9%F1%EA%E8%E9_%EA%EE%F1%EC%EE%F1
http://www.roman.by/r-85919.html
http://www.dmitrysmor.ru/sto_izobreteniy/show/92
http://www.opoccuu.com/041011.htm
http://xroniki-nauki.ru/fakty-nauki/iskusstvennyj-sputnik
"Космическая техника" под редакцией К. Гэтланда. Издательство "Мир". 1986 г. Москва.
"Энциклопедический словарь юного техника" под редакцией Т. С.Хачатурова. Издательство "Педагогика". 1987 г. Москва.
"Элементарный учебник физики" под редакцией Г. С. Ландсберга. Издательство "Наука". 1983 г. Москва.
"Межпланетные полёты" автор Е. А. Гребеников. Издательство "Наука". 1975 г. Москва.
"Занимательная физика" автор В. Шаболовский Издательство "Тригон". 1997 г. Санкт-Петербург.
"Населённый космос" редактор Б. П. Константинов Издательство "Наука". 1972 г. Москва

ДЕСЯТЬ ПРИЧИН ИССЛЕДОВАТЬ КОСМОС

1. Развитие технологий. Сотни технологических разработок уже перекочевали из космоса на Землю и стали частью повседневной жизни миллионов людей.

2. Научные открытия, совершаемые с помощью космических исследований, позволяют пополнить наши знания о природе Вселенной и продвигают фундаментальные области науки.

3. Космос может помочь решить энергетические проблемы человечества. На данный момент наиболее перспективным вариантом является добыча изотопа гелия-3 на Луне.

4. Космическая индустрия дает работу сотням тысяч людей во многих странах. Ежегодный оборот мировой космической индустрии составляет $170 млрд.

5. Прямым развитием космической программы является космический туризм, с годами он станет крупной отраслью, обеспечивая работой многих людей и принося большие прибыли.

6. Космос неразрывно связан с военными технологиями, в перспективе возможно создание космических видов оружия, которые будут многократно превосходить существующие ныне.

Например, кинетическое оружие. Запущенный с орбиты небольшой астероид будет во много раз страшнее любой атомной бомбы.

7. Только располагая мощными космическими технологиями, можно обеспечить защиту планеты от астероидов, подобных тем, которые уничтожили динозавров 70 млн. лет назад.

8. Создание баз на Луне и Марсе станет подготовкой резервных убежищ для человечества на случай катаклизмов на Земле. Эти колонии также спасут планету от практически неизбежного перенаселения.

9. Космос имеет огромное политическое значение, успехи во внеземном пространстве поднимают престиж страны.

10. Космос является глобальной целью, вокруг которой со временем может объединиться все человечество, навсегда позабыв о внутренних межнациональных и религиозных распрях.

4 октября 1957 года на околоземную орбиту был выведен первый в мире искусственный спутник Земли. Так началась космическая эра в истории человечества. С тех пор искусственные спутники исправно помогают изучать космические тела нашей галактики

Искусственные спутники Земли (ИСЗ)

В 1957 году СССР первыми запустили спутник на околоземную орбиту. Вторыми это сделали США, год спустя. Потом уже многие страны запускали свои спутники на орбиту Земли - правда, для этого зачастую использовались спутники, купленные в тех же СССР, США или Китае. Сейчас спутники запускаются даже радиолюбителями. Однако у многих ИСЗ есть важные задачи: астрономические спутники исследуют галактику и космические объекты, биоспутники помогают проводить научные эксперименты над живыми организмами в космосе, метеорологические ИСЗ позволяют предсказывать погоду и наблюдать за климатом Земли, а задачи навигационных и спутников связи ясны из их названия. Спутники могут находиться на орбите от нескольких часов до нескольких лет: так, пилотируемые космические корабли могут стать краткосрочным искусственным спутником, а космическая станция - долговременным космическим кораблем на орбите Земли. Всего с 1957 года было запущено более 5800 спутников, 3100 из них по-прежнему в космосе, однако работают из этих трех тысяч лишь около одной тысячи.

Искусственные спутники Луны (ИСЛ)

ИСЛ в свое время очень помогли в изучении Луны: выходя на ее орбиту, спутники фотографировали лунную поверхность в высоком разрешении и отправляли снимки на Землю. Кроме того, по изменению траектории спутников можно было сделать выводы о поле тяготения Луны, особенности ее формы и внутреннего строения. Здесь Советский Союз вновь опередил всех: в 1966 году первой на лунную орбиту вышла советская автоматическая станция «Луна-10». А за последующие три года было запущено еще 5 советских спутников серии «Луна» и 5 американских - серии «Лунар орбитер».

Искусственные спутники Солнца

Любопытно, что до 1970-ых годов искусственные спутники появлялись у Солнца… по ошибке. Первым таким спутником стал «Луна-1», промахнувшийся мимо Луны и вышедший на орбиту Солнца. И это при том, что перейти на гелиоцентрическую орбиту не так просто: аппарат должен набрать вторую космическую скорость, не превысив при этом третьей. А сближаясь с планетами, аппарат может замедлиться и стать спутником планеты, или ускориться и вовсе покинуть солнечную систему. Но вот спутники NASA, вращающиеся вокруг Солнца вблизи земной орбиты, стали выполнять детальные измерения параметров солнечного ветра. Японский спутник около десяти лет наблюдал за Солнцем в рентгеновском диапазоне - до 2001 года. Россия запустила солнечный спутник в 2009 году: «Коронас-Фотон» будет исследовать наиболее динамичные солнечные процессы и круглосуточно наблюдать за солнечной активностью, чтобы прогнозировать геомагнитные возмущения.

Искусственные спутники Марса (ИСМ)

Первыми искусственными спутниками Марса стали… сразу три ИСМ. Два космических зонда выпустил СССР («Марс-2» и «Марс-3») и еще один - США («Маринер-9»). Но дело не в том, что запуск проходил «наперегонки» и произошла така янакладка: у каждого из этих спутников была своя задача. Все три ИСМ были выведены на существенно разные эллиптические орбиты и выполняли разные научные исследования, дополняя друг друга. «Маринер-9» производил схемку поверхности Марса для картографирования, а советские спутники изучали характеристики планеты: обтекание Марса солнечным ветром, ионосферу и атмосферу, рельеф, распределение температуры, количество паров воды в атмосфере и прочие данные. К тому же, «Марс-3» первым в мире произвел мягкую посадку на поверхность Марса.

Искусственные спутники Венеры (ИСВ)

Первыми ИСВ вновь стали советские космические аппараты. «Венера-9» и «Венера-10» вышли на орбиту в 1975 году. Достигнув планеты. Они разделились на спутники и спускаемые на планету аппараты. Благодаря радиолокации ИСВ ученые смогли получить радиоизображения с высокой степенью детализации, а мягко опустившиеся на поверхность Венеры аппараты сделали первые в мире фотографии поверхности другой планеты… Третьим спутником стал американский «Пионер-Венера-1» — его запустили спустя три года.

В современном мире жители нашей планеты уже активно пользуются достижениями космических технологий. Научные спутники , такие, как космический телескоп , демонстрируют нам все величие и необъятность окружающего нас пространства, чудеса, происходящие как в отдаленных уголках Вселенной, так и в ближайшем космосе. Активное использование получили спутники связи , подобные, например, "Гэлакси XI" . С их участием обеспечивается международная и мобильная телефонная связь и, конечно, спутниковое телевидение . Спутники связи играют огромную роль в распространении интернета . Это благодаря им мы имеем возможность с огромной скоростью получить доступ к информации, которая физически расположена на другом конце света, на другом континенте. Спутники наблюдения , один из них "Спот" , передают информацию, важную для различных отраслей промышленности и отдельных организаций, помогая, например, геологам искать месторождения полезных ископаемых, администрациям крупных городов - планировать застройку, экологам - оценивать уровень загрязнения рек и морей. Самолеты, корабли и автомобили ориентируются, используя спутники Глобальной системы ориентирования (GPS) , а управление морскими коммуникациями осуществляется с использованием навигационных спутников и спутников связи. Мы уже привыкли видеть в прогнозах погоды снимки, сделанные такими спутниками, как "Метеосат" . Другие спутники помогают ученым следить за состоянием окружающей среды, передавая такую информацию, как высота волн и температура морской воды. Военные спутники обеспечивают армии и органы безопасности самой различной информацией, в том числе данными радиоэлектронной разведки, выполняемой, например, спутниками "Магнум" , а также снимками с очень высоким разрешением, которые выполняют секретные спутники оптической и радиолокационной разведки . В этом разделе сайта мы познакомимся со многими спутниковыми системами, принципами их работы и устройством спутников.

Для начала, чтобы сразу иметь представление о сложности спутниковых систем и коммуникаций, рассмотрим более "приближенный к действительности" один из первых спутников связи - спутник «Комстар» .

Спутник связи «Комстар 1»

Конструкция спутника связи «Комстар-1»

Одним из первых геостационарных спутников, применявшихся для повседневных нужд людей, стал спутник «Комстар» . Спутники «Комстар 1» управляются оператором «Комсат» и арендуются AT&T. Их срок службы рассчитан на семь лет. Они ретранслируют сигналы телефонии и телевизионные сигналы в пределах территории США, а также Пуэрто-Рико. Через них может одновременно ретранслироваться до 6000 телефонных разговоров и до 12 телевизионных каналов. Геометрические размеры спутника «Комстар 1» : высота: 5,2 м (17 футов), диаметр: 2,3 м (7,5 фута). Стартовый вес составляет 1410 кг (3109 фунтов).

Приемопередающая антенна связи с вертикальной и горизонтальной поляризационными решетками, позволяет вести и прием, и передачу на одной частоте, но с перпендикулярной поляризацией. За счет этого пропускная способность радиочастотных каналов спутника удваивается. Забегая вперед, можно сказать, что поляризация радиосигнала используется сейчас практически во всех спутниковых системах, особенно это знакомо владельцам спутниковых приемных телевизионных систем, где при настройке на высокочастотные телеканалы приходится устанавливать либо вертикальную, либо горизонтальную поляризацию.

Еще одна интересная конструктивная особенность состоит в том, что цилиндрический корпус спутника вращается со скоростью около одного оборота в секунду, чтобы обеспечить эффект гироскопической стабилизации спутника в пространстве. Если учесть немалую массу спутника - около полутора тонн - то эффект действительно имеет место. И при этом антенны спутника остаются направленными в определенную точку пространства на Земле, чтобы излучать туда полезный радиосигнал.

Одновременно спутник должен находиться на геостационарной орбите, т.е. "висеть" над Землей "неподвижно", точнее, лететь вокруг планеты со скоростью её вращения вокруг собственной оси в направлении её вращения. Уход с точки позиционирования вследствие влияния различных факторов, самыми значительными из которых являются мешающее притяжение Луны, встреча с космической пылью и другими объектами космоса, отслеживается системой управления и периодически корректируется двигателями системы ориентации спутника.