Проект «Проекты отечественной космонавтики. Искусственные спутники Земли».

муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

города Ростова-на-Дону

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

(МАОУ «Школа № 60»)

Межрегиональная научно-практическая конференция

«Космос начинается с Земли»

Секция: «Модель летательных аппаратов, космических объектов»

Тема работы:

«Проекты отечественной космонавтики. Искусственные спутники Земли»

Подготовил:

Беднов Иван,

обучающийся  4 класса «Б»

Руководитель:

Храмцова Елена Анатольевна,

учитель начальных классов

высшей квалификационной категории

г. Ростов-на-Дону

2023

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

      Глава 1. Развитие космонавтики 

1. Легенды и мифы о космосе…………………………………………..…….5
2. Создание в СССР ракетной отрасли науки и промышленности……..….5
3. Шаг к звёздам. Первый искусственный спутник Земли…………………6
4. Глобальная  навигационная спутниковая система………………….……7
5. Решения на основе технологий ГЛОНАСС……………………..………..9
6. Крупнейшие проекты современной отечественной космонавтики…..…11

    Глава 2. Изготовление макета  искусственного спутника Земли

      2.1 Изготовление искусственного спутника Земли в технике папье-маше………………………………………………………………………………..13

Заключение…………………………………………………………………...…14

Источники нформации…………………………...………………………….….16

Приложение…………………………………………………………………..…17

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 2026 г. мы будем отмечать 80-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.

Меня заинтересовала тема отечественной космической промышленности, и я решил назвать свою работу «Проекты отечественной космонавтики. Искусственные спутники Земли».

Цель проекта: изучение информации о создании искусственных спутников Земли и области их применения.

Задачи: 

• изготовить макет первого искусственного спутника Земли;
• изучить историю искусственных спутников Земли с момента их создания и до наших дней;
• определить перспективы создания новых и развития существующих искусственных спутников Земли. 

Объект исследования: искусственный спутник Земли.

Предмет исследования: роль искусственных спутников Земли в жизни человека.

Методы исследования: изучение литературы, эксперимент, наблюдения, анализ.

Исследовательская   работа   рассчитана на повышение и расширение уровня знаний по окружающему миру, а также для знакомства школьников с  развитием космической промышленности.  

«Проекты отечественной космонавтики. Искусственные спутники Земли»

Глава 1. 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.

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.

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).

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 и многие другие.

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.

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

4. Глобальная  навигационная спутниковая система

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (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 2030 году планируется стать глобальной.

Европейская система «Галилео», спутники которой выводятся с помощью ракет «Союз-СТБ» с космодрома в Куру.

Индийская IRNSS, из 7 спутников, будет обеспечивать покрытие только самой Индии и сопредельных территорий.

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.

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.

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.

Глава 2. Изготовление макета искусственного спутника Земли

 2.1 Изготовление искусственного спутника Земли в технике папье-маше

Создание искусственного спутника Земли  в технике папье-маше - это несложное и в то же время интересное занятие для всей семьи. 

Для изготовления поделки понадобятся:

• воздушный шарик круглой формы;
• газета или ненужная бумага;
• кастрюля;
• вода — 1200 мл;
• мука — 200 г;
• водоэмульсионная краска;
• гуашь — 6−8 цветов;
• ножницы;
• кисточки для клея и рисования;
• мебельный лак.

Метод изготовления поделок с помощью папье-маше заключается в оклеивании какой-либо основы несколькими слоями бумаги с последующим ее окрашиванием. Каркасом для будущего спутника будет служить воздушный шарик, имеющий круглую форму. Его диаметр может быть любым — на ваше усмотрение. Такой шарик нужно надуть, крепко завязать и проверить, чтобы он не пропускал воздух. Затем поместите его на широкий и устойчивый стаканчик или небольшую вазочку — они пригодятся в качестве подставки для последующей работы.

Теперь необходимо подготовить клей. Для этого можно использовать обыкновенный ПВА, который разводится небольшим количеством воды, чтобы он стал менее густым, так как от этого зависит скорость высыхания поделки. Обычно к двум частям среднего по густоте клея добавляют одну часть воды и хорошо размешивают.

А также можно сварить клей самостоятельно. Для его приготовления нужно взять небольшую кастрюлю, налить в нее 1 литр воды и закипятить. Оставшуюся жидкость смешайте с мукой, проследите, чтобы она хорошо растворилась, а затем залейте тонкой струей в кипящую воду. Постоянно помешивая, проварите раствор 3−4 минуты на медленном огне. После этого снимите готовый клей с плиты и поставьте в прохладное место до полного остывания.

Теперь можно начать мастерить макет искусственного спутника Земли.

Заключение

Космонавтика нужна науке - это грандиозный 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. 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 «ещё 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

Приложение

Модель искусственного спутника Земли в технике папье-маше

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.