Космическая техника и наземные комплексы для исследования земли и вселенной реферат

Обновлено: 02.07.2024

Мы живем в период, когда в мире происходит научно-техническая революция, обусловленная гигантским скачком в достижениях науки и техники, в жизни всего общества. Космические исследования — это не только новый этап в развитии науки о космосе, это эпоха в развитии науки вообще, эпоха значительных успехов многих областей науки и техники.

Содержание

Введение
Глава 1. Космонавтика
1.1. Польза космонавтики
1.2. Значимые полеты в космос
Глава 2. Роль космонавтики в жизни человека
2.1. Космонавтика в науке
2.2. Спутники
Заключение
Список использованных источников

Введение

Невозможно перечислить всех, чьи труды легли в основу современной космонавтики. Среди них Николай Коперник, давший представление о гелиоцентрической системе; Джордано Бруно, выдвинувший идею множественности обитаемых миров; Галилео Галилей, Иоганн Кеплер, открывший законы движения планет, по которым сейчас обращаются не только естественные небесные тела; Исаак Ньютон, открывший закон всемирного тяготения — основу основ небесной механики; Михаил Ломоносов, уже в 18 веке обнаруживший атмосферу на Венере и тем самым давший людям начальные сведения о новой науке, название которой — физика планет.

Космос всегда интересовал людей, притягивал их своей загадочностью и непостижимостью. Но только за последний век мы смогли хотя бы немного приблизиться к космическому пространству. Несмотря на все развитие технологии для нашего времени мы собираем сведения о вселенной и космическом пространстве по каплям, приближаясь мелкими шажками к таинственным секретам вселенной.

Глава 1. Космонавтика

1.1. Польза космонавтики

Благодаря космонавтике, в последние десятилетия, околоземное космическое пространство, Луна и планеты становились сферой активной деятельности человека. Освоение космоса ставит перед человечеством много насущных научно–технических, народнохозяйственных и мировоззренческих проблем.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Глобальные философские и мировоззренческие проблемы освоения космоса столь тесно связаны друг с другом, что грань между ними во многих случаях проводится весьма условно.

Космонавтика – отрасль науки, которая занимается освоением космического пространства в мирных целях. Этому служат проводимые в космосе научные исследования и технические эксперименты. Участие в космических исследованиях способствует приобщению к передовой технологии и международному сотрудничеству.

Космонавтика призвана содействовать решению современных проблем земной цивилизации, глобальным экологическим контролем и охраной окружающей среды.

Масштабной задачей индустриализации космоса является разработка в перспективе природных ресурсов Луны. Условия на Лунной поверхности (вакуум, небольшая сила тяжести) позволяют организовать на базе радикально новые технологии: производство различных металлов, композиционных материалов, металлокерамики и др. Опыт создания лунных станций может стать неоценимым вкладом в программу исследования и освоения Марса.

Существует несколько вариантов полета на Марс, обусловленных конкретными задачами экспедиции, выбранной схемой полета, применяемым типом двигательно-энергетической установки.

Кроме этого успешное развитие и широта использования космических методов в геологии позволяют говорить о становлении нового научного направления — космогеологии. Космические снимки вместе с материалами традиционных методов изучения Земли дают космогеологии надежные данные для построения геологических моделей исследуемых территорий.

Оценка состояния и прогноз изменения геологической среды имеют важнейшее значение для выявления угрозы нарушения экологического равновесия в природе, а также большое народнохозяйственное значение. Прежде всего, для обеспечения полного, безопасного и рационального освоения полезных ископаемых, для оптимального использования и инженерной защиты осваиваемых территорий, для рационального землепользования и мелиорации сельскохозяйственных земельных угодий.

1.2. Значимые полеты в космос

Первый искусственный спутник Земли был запущен СССР на орбиту 4 октября 1957 года. В 1967 году эта дата была утверждена как день начала космической эры. Второй космический аппарат, запущенный на орбиту Земли 3 ноября 1957,впервые вывел в космос живое существо — собаку Лайку.

Нужна помощь в написании реферата?

Белка и Стрелка — собаки, запущенные в космос на советском корабле Спутник-5, и находились там с 19 по 20 августа 1960 года. Впервые в мире живые существа, побывав в Космосе, возвратились на Землю после орбитального полёта. Целью эксперимента по запуску животных в космос была проверка эффективности систем жизнеобеспечения в космосе и исследование космического излучения на живые организмы, для изучения различного рода биологических процессов, эффектов микрогравитации и других целей.

Наряду с Россией и США космические исследования получили практическое развитие в целом ряде стран: Индии, Австралии, Японии, Канаде, Франции, Англии, Китае и других. Каждая страна, выполняя свою национальную космическую программу или сотрудничая с другими странами, вносит в той или иной мере свой определенный вклад в дело развития мировой космонавтики.

Сейчас нельзя не вспомнить наиболее значительные этапы в истории развития мировой космонавтики:

Более поздние отправки в космос:

Несомненно, каждое такое событие – это крупная историческая веха на пути освоения космического пространства, большой вклад в науку, в развитие космической техники. Наряду с этим великими достижениями космонавтики и в решении хозяйственных (прикладных) задач, таких, как связь, метеорология, навигация, геодезия, исследование природных ресурсов и др.

Здесь также необходимо отметить интенсивность работ по изучению и освоению космоса. Если в первом космическом десятилетии в Советском Союзе было осуществлено менее 250 запусков космических аппаратов, то во втором их число увеличилось примерно в четыре раза.

Всего в мире к настоящему времени запущено более 2 тысяч автоматических аппаратов и пилотируемых кораблей.

Глава 2. Роль космонавтики в жизни человека

2.1. Космонавтика в науке

Окрестности земного шара и районы дальнего космоса сегодня стали гигантской научной лабораторией, где работают посланцы Земли — автоматические аппараты или пилотируемые космические корабли.

Нужна помощь в написании реферата?

Развитие ракетно-космической техники, космические исследования и освоение космического пространства — одно из характерных проявлений современной научно-технической революции, а сама космонавтика выступает сегодня как своеобразный синтез того, что достигнуто сейчас в мире наукой и техникой. Разработка и создание ракетно-космических систем, годами работающих в космосе, искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей и станций и межпланетных автоматических станций ускорили развитие многих научно-технических областей, которые не связаны непосредственно с космосом. Космонавтика с ее небывало высокими требованиями к точности, надежности систем и аппаратуры побуждает сегодня многие отрасли промышленности использовать новейшие достижения науки и техники, улучшать и модернизировать производство.

Космические исследования все глубже входят в жизнь всего человечества, начинают играть все большую роль в экономике, оказывают большое влияние на повышение благосостояния народов всех стран.

Начало изучения космоса стало началом новой эры в науке. До этого времени в ряде областей науки о космосе доминировали очень смелые, но экспериментально не подтвержденные теории. Многие дисциплины получили возможность перейти к новым методам исследований, которые раньше были просто невозможны или казались нереальными.

За короткое время возникли и получили теоретическое и практическое развитие космическая физика, космическая химия, космическая медицина, космическая геология и т. д.

Космические исследования обогащают нас новыми открытиями и новыми научными результатами, дают богатейший экспериментальный материал о структуре околоземного космического пространства, о Луне и ближайших планетах, о процессах, протекающих в атмосфере Земли, об активности Солнца, о строении вещества. Эти новые факты уточняют, а иногда и коренным образом изменяют представления об окружающем нас материальном мире. Например, ученые до запуска межпланетных станций не подозревали об отсутствии постоянного дипольного магнитного поля у Луны, о высоком давлении на Венере, об особенностях поверхности Луны и Марса.

Сам космос — гигантская, неисчерпаемая, бесконечно разнообразная лаборатория, созданная природой. Все в большей степени нуждаются в сведениях из космоса физика, химия, астрономия и многие другие науки, от которых зависит рост производительных сил общества, его прогресс.

Например, изучение космических лучей имеет огромное значение для развития ядерной физики. Поиски элементарных частиц, получение ядерных реакций и особенно изучение частиц высоких и сверхвысоких энергий связаны с исследованиями космических лучей. Трудно переоценить также значение астрофизических и радиофизических исследований для решения многих кардинальных проблем современности. Большой вклад внесли спутники и орбитальные станции в изучение квазаров и пульсаров — этих мощных источников радиоизлучений.

Нужна помощь в написании реферата?

Космонавтика ставит ряд сложных проблем перед прикладными науками, обеспечивающими прогресс в самых различных отраслях техники. Сюда относятся: технология металлов, материаловедение, энергетика, аэродинамика, автоматическое управление и многое другое. Причем космонавтика наряду с постановкой перед этими научно-техническими дисциплинами ряда требований резко стимулирует их развитие и позволяет постепенно распространять эти нормы и в других отраслях.

2.2. Спутники

Но уже в первом десятилетии космической эры были созданы некоторые эксплуатационные спутниковые системы. Во втором десятилетии эти системы приобрели важное хозяйственное значение, вследствие чего сейчас все большее внимание уделяется рентабельности спутниковых систем и их практическому использованию.

Космические метеоспутники с помощью телевизионной аппаратуры позволяют наблюдать за самыми различными погодными явлениями: облачными образованиями, вихрями, циклонами, грозами, тепловыми и холодными фронтами и т.д.

Помимо телеснимков, полученных на освещенной стороне Земли, спутники передают изображения атмосферных процессов и с ночного полушария нашей планеты.

Спутниковая метеорологическая информация содержит пока что лишь сведения о полях облачности и уходящем излучении. Поэтому для получения наиболее полных данных в труднодоступных районах разрабатываются системы, позволяющие сочетать обычные автоматические измерения на наземных станциях, шарах-зондах и морских буях со сбором и передачей этих данных при помощи спутников в наземные центры обработки и анализа информации. Со спутников может осуществляться отслеживание перемещений шаров-зондов и буев с целью определения скорости и направления ветра, а также морских течений.

Нужна помощь в написании реферата?

Процессы в атмосфере носят глобальный характер. Поэтому человечество объединяется для изучения воздушного океана. При Организации Объединенных Наций создана Всемирная метеорологическая организация. Создается Всемирная служба погоды. Уже функционируют три ее главных мировых центра: в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. В них собирается обширная информация от спутников, наземных измерительных средств, воздушных шаров, зондирующих ракет и даже от наблюдателей с кораблей и самолетов. Она приходит сюда уже в предварительно обработанном виде, но все же объем ее настолько велик, что потребовалось коренное изменение способов обработки этой метеорологической информации. Громадный объем данных, получаемых со спутников, сделал необходимой полную автоматизацию их обработки с помощью быстродействующих электронных вычислительных машин, начиная от стадии регистрации сигналов спутников до построения синоптических карт и реализации численных прогнозов погоды. Эта информация сосредоточивается в мировых метеорологических центрах, затем рассылается в различные страны и становится достоянием всего человечества.

Заключение

В целом к настоящему времени в мировой практике космических исследований можно достаточно уверенно выделить три основные области использования космических аппаратов:
— околоземное космическое пространство (ближний космос);
— Луна и окололунное космическое пространство;
— межпланетное космическое пространство (дальний космос) и планеты Венера и Марс.

Основной и наиболее важной областью исследований сегодня является околоземное космическое пространство. Вслед за первыми искусственными спутниками были созданы и выведены на орбиты вокруг Земли сотни других, имеющих, как уже отмечалось, самое разнообразное назначение и применение.

Свыше одиннадцати лет осваивают околоземное пространство и космонавты с помощью пилотируемых космических кораблей и станций. Космонавты все активнее участвуют в решении чисто практических земных задач. Они выполняют метеорологические наблюдения, предупреждая земные службы о движении ураганов, извещают о лесных пожарах, изучают облачный покров, фотографируют интересные с геологической точки зрения участки земной поверхности и т.д.

Околоземный космос в первую очередь должен и будет служить человеку. Важная роль в этом отношении будет, несомненно, принадлежать орбитальным многоцелевым научным станциям с продолжительным сроком функционирования. Первые практические шаги на этом магистральном пути советской космонавтики уже сделаны.

Луна и окололунное космическое пространство также занимают важное место в современных космических исследованиях. Что вполне понятно и оправданно. Луна — ближайшее к нашей планете небесное тело Солнечной системы. Естественно, что Луна и явилась первоначальным объектом изучения с помощью средств космической, техники, так как далеко не все ее тайны возможно познать одними наземными способами наблюдений и исследований.

Изучая с помощью космических аппаратов естественный спутник Луну, мы получаем информацию, сопоставляя которую с данными о нашей планете, можно решить много чисто земных проблем. Кроме того, Луна является сегодня своеобразным полигоном, где в специфичных условиях (резкий перепад температур, вакуум, более низкий уровень гравитации и интенсивное облучение различными излучениями космического характера) проходят всестороннюю проверку на функционирование различные по своему конструктивному решению космические аппараты. Стационарные и передвижные автоматические аппараты, успешно работающие на поверхности Луны и в окололунном космическом пространстве, позволят ученым и инженерам уже сегодня накопить необходимые экспериментальные данные для создания новых автоматов, которые завтра придут на смену сегодняшним и будут использоваться для изучения самых удаленных районов Вселенной.

Нельзя переоценить вклад космонавтики в исследование и познание солнечной системы в современном мире.

Нужна помощь в написании реферата?

Список использованных источников

Неизведанные глубины Космоса интересовали человечество на протяжении многих веков. Исследователи и ученые всегда делали шаги к познанию созвездий и космического простора. Это были первые, но значительные достижения на то время, которые послужили дальнейшему развитию исследований в этой отрасли.

Немаловажным достижением было изобретение телескопа, с помощью которого человечеству удалось заглянуть значительно дальше в космические просторы и познакомиться с космическими объектами, которые окружают нашу планету более близко. В наше время исследования космического пространства осуществляются значительно легче, чем в те года. Наш портал Kvant.Space предлагает Вам массу интересных и увлекательных фактов о Космосе и его загадках.

Первые космические аппараты и техника

Активное исследование космического пространства началось с запуска первого искусственно созданного спутника нашей планеты. Это событие датируется 1957 годом, когда он и был запущен на орбиту Земли. Что касается первого аппарата, который появился на орбите, то он был предельно простым в своей конструкции. Этот аппарат был оснащен достаточно простым радиопередатчиком. При его создании конструкторы решили обойтись самым минимальным техническим набором. Все же первый простейший спутник послужил стартом к развитию новой эры космической техники и аппаратуры. На сегодняшний день можно сказать, что это устройство стало огромным достижением для человечества и развития многих научных отраслей исследований. Кроме того, вывод спутника на орбиту был достижением для всего мира, а не только для СССР. Это стало возможным за счет упорной работы конструкторов над созданием баллистических ракет межконтинентального действия.

Именно высокие достижения в ракетостроении дали возможность осознать конструкторам, что при снижении полезного груза ракетоносителя можно достичь очень высоких скоростей полета, которые будут превышать космическую скорость в ~7,9 км/с. Все это и дало возможность вывести первый спутник на орбиту Земли. Космические аппараты и техника являются интересными из-за того, что предлагалось много различных конструкций и концепций.

В широком понятии космическим аппаратом называют устройство, которое осуществляет транспортировку оборудования или людей к границе, где заканчивается верхняя часть земной атмосферы. Но это выход лишь в ближний Космос. При решении различных космических задач космические аппараты разделены на такие категории:

- орбитальные или околоземные, которые передвигаются по геоцентрическим орбитам;

Созданием первой ракеты для вывода спутника в Космос занимались конструкторы СССР, причем само ее создание заняло меньше времени, чем доводка и отладка всех систем. Также временной фактор повлиял на примитивную комплектацию спутника, поскольку именно СССР стремился достичь показателя первой космической скорости ее творения. Тем более что сам факт вывода ракеты за пределы планеты был более веским достижением на то время, чем количество и качество установленной аппаратуры на спутник. Вся проделанная работа увенчалась триумфом для всего человечества.

Как известно, покорение космического пространства только было начато, именно поэтому конструкторы достигали все большего в ракетостроении, что и позволило создать более совершенные космические аппараты и технику, которые помогли сделать огромный скачок в исследовании Космоса. Также дальнейшее развитие и модернизация ракет и их компонентов позволили достичь второй космической скорости и увеличить массу полезного груза на борту. За счет всего этого стал возможным первый вывод ракеты с человеком на борту в 1961 году.

Портал Kvant.Space может поведать много интересного о развитии космических аппаратов и техники за все года и во всех странах мира. Мало кому известно, что действительно космические исследования учеными были начаты еще до 1957 года. В космическое пространство первая научная аппаратура для изучения была отправлена еще в конце 40-х годов. Первые отечественные ракеты смогли поднять научную аппаратуру на высоту в 100 километров. Кроме того, это был не единичный запуск, они проводились достаточно часто, при этом максимальная высота их подъема доходила до показателя в 500 километров, а это значит, что первые представления о космическом пространстве уже были до начала космической эры. В наше время при использовании самых последних технологий те достижения могут показаться примитивными, но именно они позволили достичь того, что мы имеем на данный момент.

Созданные космические аппараты и техника требовали решения огромного количества различных задач. Самыми важными проблемами были:

Выбор правильной траектории полета космического аппарата и дальнейший анализ его движения. Для осуществления данной проблемы пришлось более активно развивать небесную механику, которая становилась прикладной наукой.
Космический вакуум и невесомость поставили перед учеными свои задачи. И это не только создание надежного герметичного корпуса, который мог бы выдерживать достаточно жесткие космические условия, а и разработка аппаратуры, которая могла бы выполнять свои задачи в Космосе так же эффективно, как и на Земле. Поскольку не все механизмы могли отлично работать в невесомости и вакууме так же, как и в земных условиях. Основной проблемой было исключение тепловой конвекции в герметизированных объемах, все это нарушало нормальное протекание многих процессов.

Работу оборудования нарушало также тепловое излучение от Солнца. Для устранения этого влияния пришлось продумывать новые методы расчета для устройств. Также была продумана масса устройств для поддержания нормальных температурных условий внутри самого космического аппарата.
Большой проблемой стало электроснабжение космических устройств. Самым оптимальным решением конструкторов стало преобразование солнечного радиационного излучения в электроэнергию.
Достаточно долго пришлось решать проблему радиосвязи и управления космическими аппаратами, поскольку наземные радиолокационные устройства могли работать только на расстоянии до 20 тысяч километров, а этого недостаточно для космических пространств. Эволюция сверхдальней радиосвязи в наше время позволяет поддерживать связь с зондами и другими аппаратами на расстоянии в миллионы километров.
Все же наибольшей проблемой осталась доводка аппаратуры, которой были укомплектованы космические устройства. Прежде всего, техника должна быть надежной, поскольку ремонт в Космосе, как правило, был невозможен. Также были продуманы новые пути дублирования и записи информации.

Возникшие проблемы пробудили интерес исследователей и ученых разных областей знаний. Совместное сотрудничество позволило получить положительные результаты при решении поставленных задач. В силу всего этого начала зарождаться новая область знаний, а именно космическая техника. Возникновение данного рода конструирования было отделено от авиации и других отраслей за счет его уникальности, особых знаний и навыков работы.

Непосредственно после создания и удачного запуска первого искусственного спутника Земли развитие космической техники проходило в трех основных направлениях, а именно:

Проектирование и изготовление спутников Земли для выполнения различных задач. Кроме того, данная отрасль занимается модернизацией и усовершенствованием этих устройств, за счет чего появляется возможность применять их более широко.
Создание аппаратов для исследования межпланетного пространства и поверхностей других планет. Как правило, данные устройства осуществляют запрограммированные задачи, также ими можно управлять дистанционно.
Космическая техника прорабатывает различные модели создания космических станций, на которых можно проводить исследовательскую деятельность учеными. Эта отрасль также занимается проектированием и изготовлением пилотируемых кораблей для космического пространства.

Множество областей работы космической техники и достижения второй космической скорости позволили ученым получить доступ к более дальним космическим объектам. Именно поэтому в конце 50-х годов удалось осуществить пуск спутника в сторону Луны, кроме того, техника того времени уже позволяла отправлять исследовательские спутники к ближайшим планетам возле Земли. Так, первые аппараты, которые были посланы на изучение Луны, позволили человечеству впервые узнать о параметрах космического пространства и увидеть обратную сторону Луны. Все же космическая техника начала космической эры была еще несовершенная и неуправляемая, и после отделения от ракетоносителя главная часть вращалась достаточно хаотически вокруг центра своей массы. Неуправляемое вращение не позволяло ученым производить много исследований, что, в свою очередь, стимулировало конструкторов к созданию более совершенных космических аппаратов и техники.

Именно разработка управляемых аппаратов позволила ученым провести еще больше исследований и узнать больше о космическом пространстве и его свойствах. Также контролируемый и стабильный полет спутников и других автоматических устройств, запущенных в Космос, позволяет более точно и качественно передавать информацию на Землю за счет ориентации антенн. За счет контролируемого управления можно осуществлять необходимые маневры.

В начале 60-х годов активно проводились пуски спутников к самым близким планетам. Эти запуски позволили более подробно ознакомиться с условиями на соседних планетах. Но все же самым большим успехом этого времени для всего человечества нашей планеты является полет Ю.А. Гагарина. После достижений СССР в строении космической аппаратуры большинство стран мира также обратили особое внимание на ракетостроение и создание собственной космической техники. Все же СССР являлся лидером в данной отрасли, поскольку ему первому удалось создать аппарат, который осуществил мягкое прилунение. После первых успешных посадок на Луне и других планетах была поставлена задача для более детального исследования поверхностей космических тел с помощью автоматических устройств для изучения поверхностей и передачи на Землю фото и видео.

Первые космические аппараты, как говорилось выше, были неуправляемыми и не могли вернуться на Землю. При создании управляемых устройств конструкторы столкнулись с проблемой безопасного приземления устройств и экипажа. Поскольку очень быстрое вхождение устройства в атмосферу Земли могло просто сжечь его от высокой температуры при трении. Кроме того, при возвращении устройства должны были безопасно приземляться и приводняться в самых различных условиях.

Выше указана очень маленькая часть всех событий и достижений при создании и использовании космических аппаратов и техники, которая была создана в мире для изучения Космоса. Но все же самым знаменательным стал 1957 год, с которого и началась эпоха активного ракетостроения и изучения Космоса. Именно запуск первого зонда породил взрывоподобное развитие космической техники во всем мире. А это стало возможным за счет создания в СССР ракетоносителя нового поколения, который и смог поднять зонд на высоту орбиты Земли.

В последние годы - годы НТП (научно-технического прогресса) - одной из ведущих отраслей народного хозяйства является космос. Достижения в исследовании и эксплуатации космоса являются одним из важнейших показателей уровня развития страны. Несмотря на то, что эта отрасль очень молодая, темпы ее развития очень высоки, и уже давно стало ясно, что исследования и использование космического пространства ныне немыслимы без широкого и разностороннего сотрудничества государств.

За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой "провинции всего человечества" - продолжается нарастающими темпами.

В положительном плане на космос работают такие тенденции современных международных отношений, как глобализация, усиление интеграционных процессов и регионализма. С одной стороны, они ставят перед космической деятельностью задачи воистину глобального порядка, поскольку только космические средства делают возможным собирать, обрабатывать и распространять в масштабах планеты информацию о состоянии глобальных проблем. С другой - они позволяют объединять усилия и изыскивать средства для решения проблем национальных и региональных, обеспечивая экономическую рентабельность.

Глава 1. Некоторые результаты работ в области космической технологии, выполненных советскими учёными

В 1978 г. в исследованиях, проводимых по программе "Интеркосмос", появилось новое направление - изучение процессов образования и поведения материалов в условиях космического пространства. Для решения многих стоящих перед человечеством задач нужны различного рода материалы со специальными, порой экстраординарными свойствами и возможностями: полупроводники, кристаллы для инфракрасной техники, сложнейшие оптические материалы. Космос предоставляет человеку близкую к идеальной среду для их получения. Почти полное отсутствие силы тяжести на борту космического аппарата, глубокий вакуум, зачастую мешающие космонавтам и усложняющие работу некоторых бортовых приборов и систем, в данном случае выступают в качестве позитивного явления.

Однако возникает ряд вопросов. В частности, оправдано ли перенесение уже отработанных на Земле процессов в космос с экономической точки зрения? Подобные сомнения имеют некоторые основания. Во-первых, создание аппаратуры для работы в космосе обходится значительно дороже. Во-вторых, вывод этой аппаратуры в космос и ее функционирование на борту космического корабля или станции требуют больших материальных затрат. В СССР эти прикладные исследования носят скорее опытно-конструкторский характер. До создания космических заводов предстоит пройти еще долгий и трудный путь.

Как правило, космические исследования ведутся в основном в интересах наших чисто земных нужд. Это справедливо и для космического материаловедения. Одними из главных потребителей таких материалов являются наука и техника. Космические приборы, системы и агрегаты, например, должны обладать максимальной чувствительностью, способностью работать в экстремальных условиях. Ни для кого не секрет, что на изготовление космической техники идут самые совершенные из имеющихся в распоряжении человека материалы. Только с их помощью можно успешно решить грандиозные задачи, стоящие перед исследователями космоса. Вот почему, чем интенсивнее и плодотворнее будет развиваться космическое материаловедение, тем быстрее оно сможет предоставить космической технике новые материалы, тем большую отдачу мы сможем получить от всех направлений космических исследований. Важность этой проблемы, ее актуальность несомненны.

Начало сотрудничества в этом направлении в рамках программы "Интеркосмос" совпало с подготовкой первых полетов международных экипажей. Появилась возможность осуществлять совместные исследования на орбитальной станции "Салют-6", много лет служившей базой самых разнообразных исследований. Для проведения совместных материаловедческих экспериментов Советский Союз предоставил ученым братских стран бортовые технологические установки "Кристалл" и "Сплав", позволяющие осуществить исследования с материалами различных типов, используя широкий диапазон методов получения соединений. Ценность экспериментов повышалась ещё и присутствием на борту станции космонавтов, прошедших специальную подготовку по проведению работ такого рода.

В Советском Союзе был выполнен значительный объем работ по изучению процессов сварки в условиях микрогравитации и созданию различного оборудования для этой цели. При создании такого оборудования необходимо учитывать ряд требований к его конструкции и эксплуатации, обусловленных особенностями проведения работ на космическом аппарате. Безопасная эксплуатация оборудования на космическом аппарате зависит от правильного учета факторов, таких как разрушительное действие источника нагрева, наличие ванны с жидким металлом и брызг расплавленного металла, повышенное напряжение источников питания и побочные явления типа теплового или рентгеновского излучения. Например, в установке типа "Вулкан", предназначенной для электронно-лучевой сварки, ускоряющее напряжение было выбрано меньше 15 В, так как при этом исключается возможность появления тормозного рентгеновского излучения. Удачный выбор режима дуговой сварки позволил избежать разбрызгивания металла. В той же установке высоковольтные элементы и цепи как потенциальные источники опасности были заключены в один блок и залиты эпоксидной смолой. Для локализации металлической пыли, теплового и светового излучений в установке "Вулкан" использован специальный защитный кожух. Контроль параметров процесса и поддержание их на необходимом уровне обеспечивался системой электрической и механической защиты.

Анализ различных способов сварки показал, что относительная простота выполнения электронно-лучевой сварки, высокая эффективность процесса, возможность его применения для всех металлов делают этот способ одним из наиболее перспективных в космической технологии.

Космическое информационное обеспечение в биосферных исследованиях

Три десятилетия космической эры существенно повлияли на наши знания о Земле, на технологию создания карт, на оперативные наблюдения за природными процессами, особенно в метеорологии.

При помощи искусственных спутников оказалось возможным предсказывать на 3-5-дневный срок погоду на большей части Земли с точностью и покрытием, ранее недоступными; наблюдать явления засухи в крупных регионах; выявлять лесные пожары и сведение лесов в малообжитых районах; выявлять биопродуктивные зоны океана, наиболее подходящие для обитания рыб; определять смещения тектонических плит и прогнозировать землетрясения по параметрам траекторий орбит ИСЗ.

Поляризация научных интересов отчетливо делит страны мира по направлениям, использования космических методов дистанционного зондирования.

Даже такие высокоразвитые страны, как ФРГ, Франция, Англия ограничивают свои исследования отдельными территориями. Использование ими космических снимков основано на высокой технологической культуре создания карт на базе информационных систем. США в отличие от западноевропейских стран активно развивают концепцию и программу системных глобальных исследований, ориентированных на решение задач наук о Земле.

Изучение природных циклов должно быть основано на многомерных временных рядах космических измерений. Только такой подход в состоянии обеспечить регистрацию динамических процессов. Для изучения фенологического развития сельскохозяйственных культур в эксперименте "Курск-85" положительные результаты были достигнуты с помощью объединения многомерных временных рядов оптических измерений. Таким образом, для изучения природных процессов требуется практически круглогодичный цикл космических съемок и соответствующих подспутниковых наблюдений.

Космические методы приобретают решающую роль в решении современной проблемы человечества - изучении Земли как планеты. Эффективность практического использования космических методов будет в значительной степени определяться развитием разветвленной сети геоинформационных систем, которые должны обеспечить широкий доступ к космическим данным.

Перспективы развития космических технологий

1.Использование космических технологий для борьбы с вирусами

Российские космические технологии намерена использовать французская компания "Эр ин спейс" для защиты иммунодефицитных больных и для борьбы с вирусом птичьего гриппа.

Внимание французских медицинских специалистов привлекли российские методики плазменной очистки воздуха от биологического загрязнения на космических станциях. Они были разработаны еще в 90-е годы минувшего века и с успехом использовались на орбитальном комплексе "Мир". С апреля 2001 года такие устройства применяются и для очистки воздуха в российском сегменте.

Международной космической станции.Французская компания "Эр ин спейс" адаптировала их к наземным госпитальным условиям с помощью Европейского космического агентства, осуществляющего масштабную программу передачи космических технологий. Сертификация оборудования проводилась в Лаборатории вирусологии в Лионе. По словам специалистов российское изобретение позволяет, в частности, полностью уничтожать в воздухе вирусы птичьего гриппа даже при сильной их концентрации.

По мнению французских экспертов, в случае пандемии птичьего гриппа с помощью таких технологий можно быстро переоборудовать под госпитали, к примеру, помещения школ. Разработка также может с успехом использоваться для стерилизации операционных и лабораторных помещений, подчеркивают специалисты.

Соединенные Штаты планируют в скором будущем создать космическое оружие, способное поражать наземные объекты с орбиты. На эту перспективную разработку, как ожидается, будет выделено около 100 млн. долларов, - об этом сообщило агентство "Интерфакс". За выделение средств на космическое оружие проголосовала Согласительная комиссия Конгресса США.

По данным американских СМИ, космическое оружие - это спутник, который будет запускаться с Земли и размещенная на нем ракета. После проведения атаки с околоземной орбиты, космический аппарат будет возвращаться на базу. После перезарядки и профилактики многоразовый спутник может быть вновь отправлен в космос.

3.Космические технологии будущего

Магнитный космический поезд Startram

Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.

Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.

Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.

Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.

Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.

3D-напечатанные марсианские дома

Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.

Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, TeamSpaceExplorationArchitecture и CloudsArchitectureOffice, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.

Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.

Освоение космоса не только стимулировало интерес к образованию, но и позволило использовать великолепные технические средства - радиовещательные и телевизионные спутники для образовательных целей. Широкие массы населения планеты могут получить через всеобщую глобальную систему образования, построенного на использовании мировых космических систем связи и телевидения на основе использованных спутников Земли, самые обширные знания. Радио - и телепередачи через спутники позволят решать проблемы ликвидации неграмотности, повышать образовательный ценз детей и взрослых и т.п. Таким образом, космос и образование оказались элементами двуединого процесса: без глубоких знаний невозможно покорение космоса, последнее же в свою очередь, дает эффективное средство для всестороннего совершенствования и развития образования.

Космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека. С каждым днем все 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 т.д.

Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.

Список использованной литературы

1. "Космическая техника" / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 1986

2. "Космические методы изучения биосферы"/ ответств. ред. Л.Н. Васильев, М.: Наука, 1990

3. Освоение космического пространства в СССР (по материалам печати) / ответств. ред. Р.З. Сагдеев, М.: Наука, 1987

Читайте также: