Ко дню Космонавтики
занимательные факты по физике (7,8,9,10,11 класс) по теме

ВЕХИ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА

1. 4 октября 1957 — запущен первый искусственный спутник Земли Спутник-1. (СССР).
2. 3 ноября 1957 — запущен второй искусственный спутник Земли Спутник-2 впервые выведший в космос живое существо — собаку Лайку. (СССР).
3. 4 января 1959 — станция «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Она стала первым в мире искусственным спутником Солнца. (СССР).
4. 14 сентября 1959 — станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристид, Архимед и Автолик, доставив вымпел с гербом СССР. (СССР).
5. 4 октября 1959 — запущена АМС «Луна-3», которая впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны. Также во время полёта впервые в мире был на практике осуществлён гравитационный манёвр. (СССР).
6. 19 августа 1960 — совершён первый в истории орбитальный полёт в космос живых существ с успешным возвращением на Землю. На корабле «Спутник-5» орбитальный полёт совершили собаки Белка и Стрелка. (СССР).
7. 12 апреля 1961 — совершён первый полёт человека в космос (Ю. Гагарин) на корабле Восток-1. (СССР).
8. 16 июня 1963 — совершён первый в мире полёт в космос женщины-космонавта (Валентина Терешкова) на космическом корабле Восток-6. (СССР).
9. 12 октября 1964 — совершил полёт первый в мире многоместный космический корабль Восход-1. (СССР).
10. 18 марта 1965 — совершён первый в истории выход человека в открытый космос. Космонавт Алексей Леонов совершил выход в открытый космос из корабля Восход-2. (СССР).
11. 3 февраля 1966 — АМС Луна-9 совершила первую в мире мягкую посадку на поверхность Луны, были переданы панорамные снимки Луны. (СССР).
12. 1 марта 1966 — станция «Венера-3» впервые достигла поверхности Венеры, доставив вымпел СССР. Это был первый в мире перелёт космического аппарата с Земли на другую планету. (СССР).
13. 3 апреля 1966 — станция «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны. (СССР).
14. 30 октября 1967 — произведена первая стыковка двух беспилотных космических аппаратов «Космос-186» и «Космос-188». (CCCР).
15. 15 сентября 1968 — первое возвращение космического аппарата (Зонд-5) на Землю после облета Луны. На борту находились живые существа: черепахи, плодовые мухи, черви, растения, семена, бактерии. (СССР).
16. 16 января 1969 — произведена первая стыковка двух пилотируемых космических кораблей Союз-4 и Союз-5. (СССР).
17. 21 июля 1969 — первая высадка человека на Луну (Н. Армстронг) в рамках лунной экспедиции корабля Аполлон-11, доставившей на Землю, в том числе и первые пробы лунного грунта. (США).
18. 24 сентября 1970 — станция «Луна-16» произвела забор и последующую доставку на Землю (станцией «Луна-16») образцов лунного грунта. (СССР). Она же — первый беспилотный космический аппарат, доставивший на Землю пробы породы с другого космического тела (то есть, в данном случае, с Луны).
19. 17 ноября 1970 — мягкая посадка и начало работы первого в мире полуавтоматического дистанционно управляемого самоходного аппарата, управляемого с Земли: Луноход-1. (СССР).
20. 15 декабря 1970 — первая в мире мягкая посадка на поверхность Венеры: «Венера-7». (СССР).
21. 19 апреля 1971 — запущена первая орбитальная станция Салют-1. (СССР).
22. 13 ноября 1971 — станция «Маринер-9» стала первым искусственным спутником Марса. (США).
23. 27 ноября 1971 — станция «Марс-2» впервые достигла поверхности Марса. (СССР).
24. 2 декабря 1971 — первая мягкая посадка АМС на Марс: «Марс-3». (СССР).
25. 3 марта 1972 — запуск первого аппарата, покинувшего впоследствии пределы Солнечной системы: Пионер-10. (США).
26. 20 октября 1975 — станция «Венера-9» стала первым искусственным спутником Венеры. (СССР).
27. октябрь 1975 — мягкая посадка двух космических аппаратов «Венера-9» и «Венера-10» и первые в мире фотоснимки поверхности Венеры. (СССР).
28. 12 апреля 1981 — первый полёт первого многоразового транспортного космического корабля «Колумбия». (США).
29. 20 февраля 1986 — вывод на орбиту базового модуля орбитальной станции Мир
30. 7 декабря 1995 — станция «Галилео» стала первым искусственным спутником Юпитера. (США).
31. 20 ноября 1998 — запуск первого блока Международной космической станции. Производство и запуск (Россия). Владелец (США).
32. 24 июня 2000 — станция «NEAR Shoemaker» стала первым искусственным спутником астероида (433 Эрос). (США).
33. 28 апреля 2001 г. В 11.37 по москов скому времени с космодрома Байконур со стоялся поистине исторический старт кораб ля «Союз ТМ-32»: впервые в космос отпра вился «турист». Им стал американский мил лионер Деннис Тито. Наряду с российскими космонавтами - командиром Талгатом Мусабаевым и бортинженером Юрием Батуриным он вошел в состав экипажа посещения МКС. 6 мая экипаж вернулся на Землю.
34. 30 июня 2004 — станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна. (США).
35. 15 января 2006 — станция «Стардаст» доставила на землю образцы кометы Вильда 2. (США).
36. 30 мая 2007 — РБ «Фрегат» вывел на ОИСЗ спутники «Глобалстар». Осуществлен кластерный запуск четырех телекоммуникационных КА «Глобалстар». Аппараты выведены на заданные орбиты.
37. 21 июня 2010 — состоялся успешный пуск по программе «Днепр» ракеты РС-20 с КА TanDem-X. Это был 40-й пуск с пл.109 космодрома Байконур и 50-й космический аппарат, запущенный по программе «Днепр».
38. 31 июля 2010 — Указ Президента РФ Д.Медведева об объявлении 2011 года Годом российской космонавтики.

СОБАКИ-КОСМОНАВТЫ

Белка и Стрелка — советские собаки-космонавты — первые животные, совершившие орбитальный космический полёт на корабле «Спутник-5», и вернувшиеся на Землю невредимыми. Старт состоялся 19 августа 1960 года, полёт продолжался более 25 часов, за время которого корабль совершил 17 полных витков вокруг Земли. 

Основной целью эксперимента было исследование влияния факторов космического полёта на организм животных и других биологических объектов (перегрузка, длительная невесомость, переход от перегрузок к невесомости и обратно), изучение действия космической радиации на животные и растительные организмы, на состояние их жизнедеятельности и наследственность, отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, безопасность полёта и благополучное возвращение на Землю. Также было проведено несколько медико-биологических экспериментов и научных исследований космического пространства.

У Белки и Стрелки после орбитального полёта биохимические исследования показали, что суточный полёт вызвал у них стресс, но на Земле эти отклонения быстро возвратились к исходным значениям. Заметных изменений в обмене веществ также не было обнаружено. Учёных насторожили некоторые особенности физиологического состояния собаки Белки, которая после четвёртого витка стала крайне беспокойной, билась и пыталась освободиться от элементов крепления. Собака лаяла, было отчётливо видно, что она плохо себя чувствует, хотя её попутчица Стрелка весь полёт провела спокойно. Никаких отклонений в проведённых послеполётных анализах у собак не наблюдалось. Были сделаны выводы, что необходимо осторожно подходить к вопросам планирования предстоящего полёта человека в космос. На основании этого было принято решение ограничить полёт первого человека в космос минимальным количеством витков. Так что Белка фактически предопределила одновитковый полёт первого космонавта Юрия Алексеевича Гагарина.

Сначала у Белки и Стрелки были другие имена — Альбина (от лат. alba — белая) и Маркиза. Главнокомандующий ракетными войсками стратегического назначения Митрофан Иванович Неделин потребовал сменить имена собак с иностранных на русские. В итоге Альбина и Маркиза стали Белкой и Стрелкой.

Белка и Стрелка являлись дублёрами собак Чайки и Лисички, которые погибли в катастрофе такого же корабля при неудачном старте 28 июля 1960 года. На 19-й секунде полёта у ракеты-носителя разрушился боковой блок первой ступени, в результате чего она упала и взорвалась.

Дальнейшая жизнь Белки и Стрелки прошла в вольере Института авиационной и космической медицины. При этом их возили на показ в детские сады, школы и детские дома. Через несколько месяцев Стрелка принесла потомство. Все шесть щенков были здоровы. Одного из них — девочку по имени Пушинка, Никита Сергеевич Хрущёв подарил супруге Президента США Джона Кеннеди Жаклин и их дочери Каролин. Белка и Стрелка дожили до глубокой старости и умерли своей смертью.

           Катапультируемый контейнер Белки и Стрелки в Музее Космонавтики

ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ ЗЕМЛИ

Он открыл людям Земли дорогу в неизвестный мир. Но только ли это?  Думается, Гагарин сделал нечто большее – он дал людям веру в их собственные силы, в их возможности, дал силу идти увереннее, смелее... Это - Прометеево деяние...

                                                                                                                С.П.КОРОЛЕВ.

Гагарин Юрий Алексеевич - пилот космического корабля (КК) «Восток», лётчик-космонавт СССР № 1; первый космонавт планеты Земля!

Юрий Гагарин родился 9 марта 1934 года в селе Клушино Гжатского района Смоленской области. После окончания школы и ремесленного училища в 1951 году продолжил учебу в Саратовском индустриальном техникуме, который окончил в 1955 году. Будучи студентом техникума, поступил в аэроклуб и навсегда связал свою жизнь с авиацией. В аэроклубе Юрий Гагарин совершил свой первый полет.

В 1955 году поступил, а в 1957 году окончил 1-е Чкаловское военное авиационное училище летчиков имени К.Е.Ворошилова в Оренбурге по первому разряду. И по собственному выбору был отправлен в Заполярье в одну из авиационных частей Северного флота.

В конце 1950-х годов среди молодых летчиков-истребителей начался набор для переучивания на «новой технике». 9 декабря 1959 года Гагарин написал заявление с просьбой зачислить его в группу кандидатов в космонавты. После прохождения специального медицинского обследования  3 марта 1960 года приказом Главнокомандующего ВВС К.А.Вершинина Юрий был зачислен в группу кандидатов в космонавты, а с 11 марта приступил к тренировкам.

12 апреля 1961 года в 9.07 по московскому времени Юрий Алексеевич Гагарин стартовал с космодрома Байконур, совершив первый в истории человечества космический полёт на корабле-спутнике «Восток».

Полёт проходил на околоземной орбите на высотах 181-327 километров. Всего 108 минут продолжался первый полет, но этим минутам суждено было стать звездными. Когда радостная новость за считанные часы облетела Землю, Юрий Гагарин уже был Гражданином мира. Смелость и бесстрашие простого русского парня с широкой улыбкой покорили все человечество.

20 декабря 1963 года Гагарин был назначен заместителем начальника Центра подготовки космонавтов. Но больше всего ему хотелось летать. К летной подготовке он вернулся в 1963 году, а к новому космическому полету стал готовиться летом 1966 года. В те годы в Советском Союзе началась реализация «лунной программы». Одним из тех, кто стал готовиться к полету на Луну, стал и Гагарин. Для этого было необходимо научить летать космический корабль «Союз».

Первый испытательный полет в пилотируемом варианте был намечен на апрель 1967 года. К нему готовились Владимир Комаров и Юрий Гагарин.  Всем известно, чем закончился полет корабля «Союз-1». Выступая на траурном митинге, посвященном памяти Владимира Комарова, его дублер Юрий Гагарин пообещал, что космонавты научат летать «Союзы». Так и произошло: «Союзы» летают до сих пор. Но сделано это было уже без Юрия Гагарина.

27 марта 1968 года мир узнал о страшной трагедии - гибели  первого космонавта планеты. Это случилось в небе Владимирской области около деревни Новоселово. Юрий Гагарин совершал тренировочный полет с инструктором, Героем Советского Союза Владимиром Серегиным.

Для расследования катастрофы была создана Государственная комиссия, но даже после многомесячной работы сотен специалистов комиссия не смогла однозначно объяснить причины трагедии. В результате отчёт комиссии был засекречен и его детали известны только из статей и интервью отдельных её членов. По сей день причины и обстоятельства катастрофы не являются выясненными. Существует ряд противоречивых версий случившегося.

В СССР был объявлен общенациональный траур. Это был первый случай в истории СССР, когда день траура был объявлен в случае смерти человека, не являвшегося на момент смерти действующим главой государства.

Урны с прахом Гагарина и Серёгина замурованы в Кремлёвскую стену.

ВНУТРИ МЕРКУРИЯ ИДЕТ ЖЕЛЕЗНЫЙ СНЕГ

Учёные из университета Иллинойса  нашли неожиданное объяснение тайне ядра Меркурия.
По видимому, его строение отлично от всего, с чем исследователи сталкивались ранее. Загадка несоответствия строения недр Меркурия (как его представляют учёные сейчас) и параметров магнитного поля этой планеты давно волнует планетологов. Очень слабое (но всё же существующее) поле поначалу заставило специалистов предположить, что ядро Меркурия  - твёрдое. Однако многолетнее исследование  привело специалистов к выводу, что  ядро  Меркурия не вполне жидкое, но и не твёрдое, а значительную его часть составляет вечно перемещающийся железный снег.

Как это представить и откуда это известно? Учёные знают, что ядро Меркурия состоит преимущественно из железа с приличной добавкой серы. Последняя снижает температуру плавления смеси, так что ядро может оставаться жидким при относительно низких температурах. Однако как эти вещества распределены внутри ядра и как взаимодействуют между собой — оставалось неясным. И вот группа американских учёных решила провести серию натурных экспериментов  в условиях,  соответствующих условиям в глубине Меркурия. И в результате они составили полную картину. Оказалось, что во внешних слоях железосерного ядра Меркурия железо конденсируется в виде кубических хлопьев или снежинок и выпадает вниз - к центру планеты. Этот снег падает постоянно, расплавляясь только в глубине. А навстречу ему из нижней части ядра поднимается жидкое железо, обогащённое серой. Эти конвективные потоки и влияют на формирование магнитного поля планеты. Эти  открытия  имеют прямые последствия для понимания природы и эволюции ядра как Меркурия, так и других планет и спутников.

                                                                                            http://www.membrana.ru/

МИКРОСПУТНИКИ ОСТАНОВЯТ ПОТЕПЛЕНИЕ?

Роджер Энджел с кафедры астрономии университета Аризона предложил очередной экзотический способ борьбы с глобальным потеплением — гигантский космический зонтик.

Реализация плана Энджела  заняла бы 25 лет и обошлась бы в $100 миллиардов за каждый год этой работы. Однако  потери мировой экономики из-за неблагоприятных эффектов глобального потепления с настоящего времени по 2050 год составят $7 триллионов.

Энджел предлагает затенить Землю при помощи 20 триллионов спутников весом 1 грамм и диаметром примерно в 0,6 метра (как серебристый воздушный шарик), выведенных на высоту порядка полутора миллионов километров. Они должны сформировать облако цилиндрической формы  с осью, лежащей на линии Солнце—Земля. Диаметр облака составит около 7 тысяч километров, а длина — примерно 14 тысяч километров.

Свет Солнца, проходящий сквозь облако, частично отклонялся бы в сторону, так что освещённость земной поверхности упала бы на пару процентов, чего должно хватить для компенсации глобального потепления.

                                                                                      http://www.membrana.ru/

У РОССИИ БУДЕТ НОВАЯ ПИЛОТИРУЕМАЯ СТАНЦИЯ

К 2025 году МКС перестанет существовать. Вместо нее на орбите появится новая пилотируемая станция. Об этом заявили представители Роскосмоса.

Многоцелевая станция будет наклонена на 70 градусов на орбите, что обеспечит обзор всей территории России. В настоящий момент из МКС видно только не более 7% нашей страны. На новой станции планируется наладить производство материалов, которые невозможно создать на Земле. Кроме того, здесь будет осуществляться мониторинг нашей планеты и космоса, а также подготовка к межпланетным экспедициям на Луну и Марс.

http://zhelezyaka.com

Спутниковая система навигации

«Navstar-GPS», спутник второго поколения

Спутниковая система навигации — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Основные элементы спутниковой системы навигации:

1. Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы;
2. Наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
3. Приёмное клиентское оборудование («спутниковые навигаторы»), используемое для определения координат;
4. Опционально: наземная система радиомаяков, позволяющая значительно повысить точность определения координат.
5. Опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

 Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах.

Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определенными координатами.

В реальности работа системы происходит значительно сложнее. Ниже перечислены некоторые проблемы, требующие специальных технических приёмов по их решению:

1. отсутствие атомных часов в большинстве навигационных приёмников. Этот недостаток обычно устраняется требованием получения информации не менее чем с трёх (2-мерная навигация при известной высоте) или четырёх (3-мерная навигация) спутников;
2. неоднородность гравитационного поля Земли, влияющая на орбиты спутников;
3. неоднородность атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в некоторых пределах;
4. отражения сигналов от наземных объектов, что особенно заметно в городе;
5. невозможность разместить на спутниках передатчики большой мощности, из-за чего приём их сигналов возможен только в прямой видимости на открытом воздухе.

Применение систем навигации

Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:

1. Геодезия: с помощью систем навигации определяются точные координаты точек и границы земельных участков
2. Картография: системы навигации используется в гражданской и военной картографии
3. Навигация: с применением систем навигации осуществляется как морская, так и дорожная навигация
4. Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью систем навигации ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей  и т.п.
5. Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах (например, США) это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта - Эра-ГЛОНАСС.
6. Тектоника, Тектоника плит: с помощью систем навигации ведутся наблюдения движений и колебаний плит
7. Активный отдых: существуют различные игры, где применяются системы навигации, например, Геокэшинг и др.
8. Геотегинг: информация, например фотографии "привязываются" к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам

Современное состояние

В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:

GPS(Global Positioning System) - принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система. Также известна под более ранним названием NAVSTAR.

 ГЛОНАСС - принадлежит министерству обороны России. Находится на этапе повторного развёртывания спутниковой группировки.  

Современная система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с GPS. Однако в настоящее время эти утверждения проверить невозможно ввиду недостаточности спутниковой группировки и малой распространенности клиентского оборудования.

 Бэйдоу - развёртываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS предназначена для использования только в этой стране. Особенность — небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите.

 Galileo - Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки.

 IRNSS - Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 году.

Рассмотрим некоторые особенности основных систем спутниковой навигации (GPS и ГЛОНАСС):

1. Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (~100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (~10-15 м и точнее) для военного применения. Для ограничения доступа к точной навигационной информации вводят специальные помехи, которые могут быть учтены после получения ключей от соответствующего военного ведомства (США для GPS и России для ГЛОНАСС). В настоящее время эти помехи отменены, и точный сигнал доступен гражданским приёмникам, однако в случае соответствующего решения государственных органов стран-владельцев военный код может быть снова заблокирован (в системе GPS это ограничение было отменено только в мае 2000 года и в любой момент может быть восстановлено).
2. Спутники GPS располагаются в шести плоскостях на высоте примерно 20 180 км. Спутники ГЛОНАСС (шифр «Ураган») находятся в трёх плоскостях на высоте примерно 19 100 км. Номинальное количество спутников в обеих системах — 24. Группировка GPS полностью укомплектована в апреле 1994-го и с тех пор

поддерживается, группировка ГЛОНАСС была полностью развёрнута в декабре 1995-го, но с тех пор значительно деградировала. В настоящий момент идёт её активное восстановление.

3. Обе системы используют сигналы на основе т. н. «псевдошумовых последовательностей», применение которых придаёт им высокую помехозащищённость и надёжность при невысокой мощности излучения передатчиков.
4. В соответствии с назначением, в каждой системе есть две базовые частоты — L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для GPS L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов, т. е. каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53. Сигнал в L1 доступен всем пользователям, сигнал в L2 — только военным (то есть, не может быть расшифрован без специального секретного ключа).
5. Каждый спутник системы, помимо основной информации, передаёт также вспомогательную, необходимую для непрерывной работы приёмного оборудования. В эту категорию входит полный альманах всей спутниковой группировки, передаваемый последовательно в течение нескольких минут. Таким образом, старт приёмного устройства может быть достаточно быстрым, если он содержит актуальный альманах (порядка 1-й минуты) — это называется «тёплый старт», но может занять и до 15-ти минут, если приёмник вынужден получать полный альманах — т. н. «холодный старт». Необходимость в «холодном старте» возникает обычно при первом включении приёмника, либо если он долго не использовался.
6. Для подавления сигналов спутниковых навигационных систем используются передатчики активных помех. Впервые широкой общественности передатчики разработки российской компании «Авиаконверсия» были представлены в 1997 году на авиасалоне МАКС-1997.

   GPS

                                                                                                               ГЛОНАСС