Исследовательская работа
творческая работа учащихся по физике (11 класс)

Исследовательская работа "Космодромы России"

Выполнил ученик 11 класса М.Пирогов

В работе рассмотрены важнейшие характеристики главных космодромов России, изучено их влияние на окружающую среду.

КОСМОДРОМЫ РОССИИ

     Космодромов в мире насчитывается более двадцати. Все они похожи по структуре и отличаются лишь некоторыми деталями. Важнейшей характеристикой космодрома является его географическое место расположения. У каждого космодрома своя история: одни сначала были полигонами для военных испытаний, а потом уже переросли в стартовые комплексы; другие стали полигонами для запуска метеорологических ракет.

Россия использует пять стартовых комплексов. Четыре из них расположены в России и еще один находится в Казахстане.

На протяжении уже нескольких лет наша страна сохраняет за собой позицию лидера по числу пусков ракет-носителей.

Космодром Плесецк— расположен в 180 километрах к югу от Архангельска неподалёку от железнодорожной станции Плесецкая Северной железной дороги. Общая площадь космодрома составляет 176 200 гектаров. [1]. Существует космодром с 11 января 1957 года.

Космодром Плесецк - это сложный, научно-технический комплекс. Он выполняет различные задачи как и в интересах Вооруженных Сил России, так и в мирных целях.

В его состав входят:

• стартовые комплексы с пусковыми установками ракет-носителей;
• технические комплексы подготовки ракет космического назначения и космических аппаратов;

• многофункциональная заправочно-нейтрализационная станция для заправки ракет-носителей, разгонных блоков и космических аппаратов компонентами ракетного топлива;
• 1473 здания и сооружения;
• 237 объектов энергоснабжения.

Основными агрегатами, размещаемыми в стартовом сооружении, являются:

• пусковой стол;
• кабель-заправочная башня. [1]

С1970-х и до начала 1990 годов Плесецк удерживал 1-ое место в мире по количеству запусков ракет в космос.

Сейчас среди действующих космодромов, Плесецк - самый северный космодром в мире. Его координаты 63°00′ с. ш. 41°00′ в. д.

Космодром располагает разветвлённой сетью автомобильных дорог — 301,4 км и железнодорожных путей — 326 км, авиационной техникой и военным аэродромом, позволяющим эксплуатировать воздушные суда с максимальной посадочной массой до 220 тонн, и средствами связи, в том числе космической.

Железнодорожная сеть космодрома Плесецк — одна из крупнейших в России железных дорог. Протяжённость самого дальнего из них составляет около 80 километров.

Начало космодрома положено 17 марта 1966 г. стартом РН «Восток-2» с искусственным спутником Земли «Космос-112».

Начиная с 1968 года, космодром включился в выполнение международных космических программ. 4 апреля 1972 года впервые в СССР с космодрома был запущен малый французский космический аппарат МАС-1. В 1970-80 гг. с Плесецка производилось до 40 % мировых космических запусков. Всего с космодрома Плесецк осуществлено более 1600 запусков РН и выведено на орбиту свыше 1950 КА, испытано и принято в эксплуатацию 10 видов РН, 11 ракетных комплексов, и более 30 типов КА. За большие заслуги в деле освоения специальной техники и укрепления обороны страны, космодром Плесецк награждён орденами Красного Знамени  и Трудового Красного Знамени .

Байкону́р — первый и крупнейший в мире космодром, расположен на территории Казахстана,

в Кызылординской области между городом Казалинск и посёлком Джусалы, вблизи посёлка Тюратам. Занимает площадь 6717 км².[1]

Строительные работы на космодроме были начаты во второй половине зимы 1955 года. Официальным днём рождения космодрома считается 2 июня 1955 года. 15 мая 1957 года в 18 часов 50 минут был проведен старт первой МБР. 19 августа 1960 года – запущен «Спутник-5» с собаками Белкой и Стрелкой на борту. После 17 витков вокруг Земли аппарат приземлился в заданном районе. Собаки вернулись живыми. 24 октября 1960 года на космодроме при испытании баллистической ракеты «Р-16» произошла крупная катастрофа, в результате которой от огня и отравления компонентами топлива погибло 78 человек, среди которых был главнокомандующий РВСН Митрофан Неделин. 12 апреля 1961 года с космодрома запущен «Восток-1» – космический аппарат, впервые в мире доставивший человека на околоземную орбиту (Ю. А. Гагарин). Совершив один виток вокруг Земли за 1 час 48 минут, аппарат приземлился в Саратовской области.

Город Байконур и космодром Байконур вместе образуют комплекс Байконур, арендованный Россией у Казахстана на период до 2050 года. Эксплуатация космодрома стоит около 5 млрд. рублей в год, что составляет 4,2 % от общего бюджета Роскосмоса на 2012 год. Кроме того, из федерального бюджета России в бюджет города Байконура ежегодно осуществляется безвозмездное поступление в размере 1,16 млрд. рублей (по состоянию на 2012 год). В общей сложности космодром и город обходятся бюджету России в 6,16 млрд. рублей в год.

По состоянию на 2014 год Байконур сохраняет лидирующее место в мире по числу пусков.

Россия считает для себя перспективным перенос пилотируемых пусков на новый российский космодром

Восточный в Амурской области. Таким образом, в 2020—40 годах с Байконура будут запускаться автоматические космические аппараты. К 2030 году 90 % космических запусков Россия будет проводить с собственных космодромов Плесецк и Восточный, доля Байконура упадёт с 75 % до 10 %.

Казахстан в настоящее время прорабатывает вопросы самостоятельной эксплуатации Байконура после окончательного переноса стартов в Амурскую область и прекращения аренды космодрома Байконур Российской Федерацией (на период после 2050 года). По одной из неподтверждённых версий, после 2050 года космодром будет реконструирован в международный центр космических полетов совместно с Европейским и Израильским космическими агентствами.

Космодром Свободный  - 2-й Государственный испытательный космодром Министерства Обороны РФ  , расположенный в Амурской области России. Географические координаты космодрома — 51°42′ с. ш. 128°00′ в. д.  С точки зрения широты Восточный расположен удачнее космодрома Плесецк (62°57' с.ш.), но хуже Байконура (45°57' с.ш.). Площадь космодрома  — 410 км². [1]

Основная причина строительства космодрома Свободный - в результате распада СССР космодром Байконур оказался вне территории России. Если запуски КА ракетами-носителями лёгкого и среднего классов можно было осуществлять с космодрома Плесецк, то особую остроту имел вопрос запусков ракет-носителей тяжёлого класса. Стартовые комплексы РН «Протон» имелись только на Байконуре.

4 марта 1997 стартом ракеты-носителя «Старт 1.2» с космическим аппаратом «Зея» на борту началась история российского космодрома Свободный. Запуск был осуществлен с мобильной пусковой установки типа «Тополь».

За всё время существования космодрома здесь было произведено пять запусков ракет. Из них последний — 25 апреля 2006 года. С 2007 года фактически не функционирует.

Капустин Яр — ракетный военный полигон в северо-западной части Астраханской области. Официальное название: 4-й Государственный центральный межвидовой полигон Российской Федерации. [1]

Полигон был создан 13 мая 1946 года для испытаний первых советских баллистических ракет. Возможны запуски на орбиты наклонением, градусов: минимальное 48,4 (азимут пуска 90 градусов), максимальное 50,7. Площадь полигона около 650 км, расположен большей частью в России, но занимает также земли в пределах Атырауской и Западно-Казахстанской областей Казахстана.

Административно-жилой центр полигона — город Знаменск с численностью населения 32,1 тыс. чел. Именуется полигон по названию расположенного рядом старинного села Капустин Яр, примыкающего с юго-востока к городу Знаменск. Вблизи города Знаменск имеется военный аэродром Капустин Яр.

18 октября 1947 года в 10:47 по московскому времени произведён первый старт баллистической ракеты в СССР.

С 1947 по 1957 года Капустин Яр был единственным местом испытаний советских баллистических ракет. На полигоне были проведены испытания ракет Р-1, Р-2, Р-5, Р-12, Р-14, и т. д.

2 сентября 1959 года на полигоне ракета Р-12, впервые в мире, стартовала из шахтной пусковой установки.

В 1957—1959 годах на полигоне Капустин Яр проходили пуски межконтинентальной крылатой ракеты «Буря».

16 марта 1962 года Капустин Яр стал космодромом. Был осуществлён запуск спутника «Космос-1». В дальнейшем с космодрома Капустин Яр стартовали небольшие исследовательские спутники, для запуска которых использовались ракета-носитель лёгкого класса серии «Космос».

В последующие годы на полигоне испытывалось и испытывается большое количество разнообразных ракет малой и средней дальности, крылатых ракет, комплексов и ракет ПВО.

Ясный — российский космодром, расположенный на территории позиционного района «Домбаровский» РВСН в Ясненском районе Оренбургской области России. Используется для запуска космических аппаратов посредством ракет-носителей «Днепр».
Это пятый космодром России (после Байконура, Плесецка, Восточного и полигона Капустин Яр). Первый космический пуск отсюда был осуществлён 12 июля 2006 года, когда стартовавшая в 18 часов 53 минуты по московскому времени ракета-носитель РС-20 «Воевода» вывела на околоземную орбиту американский спутник «Genesis I».

Космодром Восточный — будущий российский космодром, строящийся на Дальнем Востоке в Амурской области, вблизи посёлка Углегорск. [1]. Строительство космодрома было начато в 2010 году (на базе космодрома Свободный). И связано это с расформированием космодрома Свободный.

Первый беспилотный запуск ракет намечен на 2015 год, завершение строительства – на 2016 год, а на 2018 год – запуски кораблей с космонавтами. Полный ввод космодрома в строй планируется в 2020 году.

Космодром Восточный будет полноценной заменой прославленного и великого космодрома Байконур.

По информации Роскосмоса, космодром имеет ряд преимуществ:

• начальный участок траектории полёта ракеты-носителя не проходит над густонаселёнными районами России и над территориями иностранных государств;
• районы падения отделяющихся частей ракет-носителей расположены в малонаселённых районах территории России или в нейтральных водах;
• место расположения космодрома находится поблизости от развитых железнодорожных и автомобильных магистралей и аэродромов.

Список космических запусков России

Как видно из таблицы космодром Байконур занимает лидирующее место по числу пусков.

Из 198 запусков за 7 лет неудачными были 8. Причем первую позицию по неудачным запускам также занимает космодром Байконур (6 из 8). А наибольшее количество аварий произошло с ракетоносителем Протон-М.

Влияние космодромов на окружающую среду

Какую опасность могут представлять космодромы для окружающей среды?

Основными факторами негативного влияния космодромов на окружающую среду являются:

• загрязнение атмосферного воздуха продуктами выбросов ракетных двигателей,
• загрязнение атмосферы во время запусков ракет-носителей,
• риск возникновения аварийных ситуаций,
• негативное влияние на состояние озонового слоя Земли,
• образование космического мусора.

При старте ракет выделяется огромное количество остатков топлива, которое оседает в районе десятков тысяч квадратных километров. [2]. При этом у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара, песка и пыли. После запуска это облако может подняться на высоту до 3 км и перемещаться под действием ветра. Оно может рассеяться или стать причиной кислотных дождей.

Одним из самых опасных химических компонентов в ракетном топливе является гептил. Гептил – это очень токсичное вещество первого класса. Гептил оказывает на организм человека общетоксическое и кожнораздражающее действие. Он может поступать в организм через органы дыхания, кожный покров, желудочно-кишечный тракт. [3]. Поражает печень и центральную нервную систему.

Гептил самовоспламеняется при контакте с окислителями. В качестве окислителя в ракетных двигателях используется азотный тетраоксид, который является веществом первого класса опасности.

При ингаляционном воздействии на организм человека нарушается в первую очередь деятельность органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. [3].

Страшно вдуматься в последствия воздействия гептила и тетраоксида на организм человека. Ну если они так опасны, разве применяли бы эти вещества? Высокотоксичные (по отношению к человеку) характеристики химического вещества совершенно не означает, что оно может нанести и большой экологический вред. [4]

Продукты сгорания ракетных топлив более чем на 70-80% состоят из паров воды и углекислого газа. Эти выбросы составляют всего 1,462% от величины загрязняющих выбросов предприятий Российской Федерации. [5]. А выброс токсичных веществ ракетными двигателями составляет 5% от всех поступающих в атмосферу выбросов (с учетом всех типов транспортных средств).

Таким образом проведение пусков ракет с космодромов приводят к незначительному загрязнению природной среды.

Изучением влияния космической деятельности на окружающую среду занималась не одна комиссия. При этом существенных нарушений в загрязнении атмосферы, связанных с запуском космических аппаратов с космодромов не отмечено. Исследования влияния космодрома Байконур на загрязнение атмосферы выявило, что испытание ракетных двигателей и запуск космических аппаратов типа «Протон» действительно приводят к определенным нарушениям в верхних слоях атмосферы Земли. Они выражаются в кратковременном (2-3 дня) нарушении отдельных параметров режима погоды вдоль траектории полета ракет, изменение ветрового режима, влажности воздуха и пр.

Космическая деятельность оказывает пренебрежимо малое воздействие на природную среду и население, как по масштабам этого воздействия, так и по степени токсичности используемых химических веществ.

Освоение космического пространства является первостепенной задачей, стоящей перед Российской Федерацией.

Новый космодром Восточный поможет России решать весь спектр задач в космической области, то есть производить запуски в ближний и дальний космос.

Библиографический список

1. Википедия: свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. URL:https://ru.wikipedia.org
2. Тарайко В.И. Космодром «Плесецк» и проблемы чрезвычайных ситуаций. – «Экология человечества», 1996 №3 с.50-53.
3. Медико-социальные и экологические проблемы использования ракет на жидком топливе (гептиле). [Электронный ресурс]. URL:http://al-tai.ru/ecolog/mediko-socialnye-i-ekologicheskie-problemy-ispolzovaniya-raket-na-zhidkom-toplive-geptile
4. Сравнительная оценка степени влияния космической деятельности на природную среду Архангельской области. [Электронный ресурс]. URL: http://www.plesetzk.ru
5. Экологические проблемы космодрома «Плесецк» [Электронный ресурс]. URL: http://www.plesetzk.ru