Проект "Достижение отечественных ученых и конструкторов ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли"
проект по физике (10 класс)

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ВЕЧЕРНЯЯ (СМЕННАЯ) ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1»

ПРОЕКТ

ДОСТИЖЕНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ И КОНСТРУКТОРОВ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ ПРИ ЗАПУСКЕ ИСКУСТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ

                                                                      Авторы проекта:

                                                                       учащиеся 10 класса               

                                                                                    Руководитель проекта:      

                                                        учитель физики

                                                                                            Добровольский Анатолий Андреевич

Рубцовск

2020

СОДЕРЖАНИЕ

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

1. Начало

     1.1 Циолковский и первые ракеты........................................................................... ……. 5

     1.2  Михаил Клавдиевич Тихонравов......................................................................... ….. 6

     1.3  Валентин Петрович Глушко_............................................................................... ….. 6

     1.4  Фридрих Артурович Цандер......................................................................................  7

     1.5  Юрий Васильевич Кондратюк................................................................................... .7

 2. Развитие……………………………………… …..............................................................  8

 3. Начало космической эры................................................................................................... 10

 4. Автоматические межпланетные станции......................................................................... 11

 5. Космические скорости и условия существования искусственного спутника земли…12

 6. Заключение ………………………………………………………………………………..13

 7. Информационные ресурсы …………………………………………………………….....15

2

ВВЕДЕНИЕ.

   В нашей повседневной жизни мы привыкли пользоваться интернетом, спутниковыми автомобильными навигаторами, различной аппаратурой и гаджетами, жить в комфортных условиях. Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др. В настоящее время всё большую значимость приобретает развитие космической промышленности,  так как искусственные спутники 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. Однако, мы практически не задумываемся над тем благодаря кому все это стало возможным, какова роль отечественных ученых, инженеров, конструкторов в развитии ракетной техники и искусственных спутников Земли. К тому же часть учеников затрудняется назвать хоть какие нибудь фамилии отечественных ученых и конструкторов ракетной техники.  Поэтому изучение данной темы актуально.

Проблема – исследовать достижение отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли.. 

Объект исследования — деятельность отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли

Предмет исследования — достижение отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли.  

Цель — всесторонне изучить роль отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли, выявить их вклад в зарождение и развитие космической промышленности.  

 Задачи:

1. Проанализировать данные литературных источников и сайтов по выявлению роли  

      отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске  

      искусственных спутников Земли.

2. Выявить  вклад отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники в зарождение и развитие космической промышленности.
3. Определить насколько значимым был вклад отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске  искусственных спутников Земли.
4. Изучить условия существования искусственного спутника Земли.

 Гипотеза:

Отечественные ученые и конструкторы  ракетной техники внесли значительный вклад в зарождение и развитие космической промышленности.  

3

Методы исследования – поиск, изучение источников информации (книги, статьи, сайты), анализ.

Практическая значимость исследования состоит в том, что оно может быть использовано школьниками для повышения образовательного уровня, учителем истории и физики для объяснения тем и проведения занимательного урока посвященного «Дню космонавтики».

Этапы работы:

подготовительный (теоретический) (сентябрь 2020 г.) – сбор информации по теме исследования из различных источников, планирование работы, определение научного аппарата;

практический (сентябрь-октябрь 2020 г.) – обработка и анализ собранных данных;

заключительный (октябрь 2020 г.) –,оформление и защита проекта.

Тип проекта — информационный.

4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

     4 октября 2017 года исполнилось 60 лет со дня запуска первого в мире искусственного спутника Земли. С этого космического аппарата, созданного Советским Союзом, началось освоение космического пространства человечеством. 

1. НАЧАЛО

1. 1.1 Циолковский и первые ракеты

     Первым идею полетов в космос высказал основоположник практической космонавтики, русский ученый Константин Циолковский (1857-1935). (слайд 2) В своем труде "Грезы о земле и небе и эффекты всемирного тяготения" (1895) он писал: "Еще с юных лет я нашел путь к космическим полетам. Это - центробежная сила и быстрое движение". Впоследствии в своих работах он подробно описал теорию полета и конструкцию ракет, предложенных им для исследования атмосферы, первым  предложил заселить космическое пространство орбитальными станциями, придумал космический лифт, поезда на воздушной подушке. Занимаясь изначально аэростатами и дирижаблями, в 1926–1929 годах Циолковский решил практический вопрос: сколько нужно топлива ракете, чтобы набрать скорость отрыва и оторваться от Земли? В 1933 году Циолковский выступил научным консультантом фильма «Космический рейс». (слайд 3)  В ходе работы он создал для съемочной группы серию поясняющих иллюстраций, в том числе изображение спутника-ракеты. В подписях к эскизам он не только указал первую космическую скорость (около 8 км/с), но и достаточно точно определил время обращения спутника вокруг Земли — «около 5400 секунд» (1,5 часа). В своих ранних работах Циолковский не торопился с датой первого полета человека в космос. В его научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918 год) люди отправились исследовать космическое пространство только в 2017 году. Тем не менее на протяжении многих лет Циолковский активно изучал теоретическую сторону пребывания человека в невесомости. Впервые этот вопрос был рассмотрен в статье «Свободное пространство», написанной еще в 1883 году. В дальнейшем работы ученого наполнялись подробностями. Вскоре после полета Юрия Гагарина сбылось еще одно космическое предсказание Циолковского, названное им «Игры на привязи вокруг ракеты» и «Хоровод и человеческие гирлянды». Речь шла о выходе в безвоздушное пространство. В своих работах ученый нигде напрямую не называл подобную процедуру именно выходом в открытый космос. Тем не менее его тексты содержат несколько узнаваемых описаний. Так, Циолковский понимал, что космонавту нельзя выйти в безвоздушное пространство без скафандра и специальной подготовки: предварительно необходимо провести некоторое время в шлюзовой камере, чтобы выровнять давление. Исследователь также подчеркивал, что в космосе нельзя находиться незакрепленным. На эскизах Циолковского присутствует прообраз специальных страховочных тросов (фалов), связывающих космонавтов с космическим кораблем. Что характерно, практически все внеземные исследования, описанные Циолковским, проводятся на базе «космических жилищ», в которых угадываются орбитальные станции. Наиболее полно идея создания «эфирных поселений» отражена в повести «Вне Земли» (версия 1920 года). Но фрагментарные описания принципов работы и особенностей строения станций можно найти и во многих других работах Циолковского. Ученый описывал станции нескольких типов: от простых, состоящих из одного обитаемого отделения, до сложных, представляющих собой связки из нескольких модулей. Наименее реалистичной (и наиболее по

5

пулярной в фантастических фильмах) оказалась концепция кольцеобразных «колоний-буб-ликов», вращающихся вокруг собственной оси. По замыслу Циолковского, при достаточно высокой скорости вращения центробежная сила смогла бы «заменить» привычную земную силу тяжести и создать внутри станции искусственную гравитацию. Зато идеи Циолковского по созданию простых («односоставных») и модульных орбитальных станций успешно воплотились: в 1971 году — при запуске орбитальной станции «Салют-1», в 1986 году — при выводе на орбиту первой модульной станции «Мир». Впрочем, с точки зрения Циолковского, орбитальные станции — это всего лишь промежуточный этап на пути к покорению дальнего космоса. В своих работах ученый подчеркивал, что человечеству следует стремиться к созданию «колоний звездолетов за земной атмосферой», «удалению от земной орбиты к астероидам» и «посещению планет иных солнечных систем». Сказать, что эта часть его предсказаний начала осуществляться, мы пока не можем: первые пилотируемые полеты на Марс запланированы только на 2030-е годы. Много и плодотворно Циолковский работал над теорией полета реактивных самолетов, придумал свой газотурбинный двигатель, первым предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси, рассчитал оптимальную траекторию спуска космического аппарата по возвращению из космоса и многое-многое другое. Имя Циолковского и космонавтика - дополняющие друг друга вещи.

       Идеи Циолковского начали воплощаться в 1933 году, когда инженеры московской Группы изучения реактивного движения (ГИРД) под руководством Сергея Королева провели испытания экспериментальной ракеты на гибридном топливе ГИРД-09 (конструкции Михаила Тихонравова). Она поднялась на высоту 400 м, всего находилась в полете 18 секунд

1.2 Михаил Клавдиевич Тихонравов (1900-1974)

        Первая советская ракета на жидком топливе, которая взлетела в воздух в 1933 году, была построена по конструкции Михаила Тихонравова. (слайд 4) Его «перу» принадлежат также первые ракеты с высотой полета до 40 километров и многоступенчатые пороховые ракеты для полета в стратосферу. Вот кто воистину сделал «маленький шаг» от Земли, но гигантский скачок для всего человечества - и России, в частности.

Проекты Тихонравова имеют прямое отношение к запуску первого искусственного спутника Земли, к полету Юрия Гагарина на орбиту, к первому в истории выходу человека в открытый космос; они лежат в основе многих космических кораблей, которые «вышли» из конструкторского бюро Сергея Королева. Сам Тихонравов долгое время изучал возможность построить надежный летательный аппарат, машущий крыльями, — махолет. С этой целью он каждое лето, отправляясь с друзьями на лодках в путешествия, ловил птиц, тщательно их измерял и вел интересную статистику. Работы Тихонравова, «винтика» в точнейшем механизме советского ракетостроения, дали толчок первым экскурсиям людей за пределы земной орбиты.

1.3 Валентин Петрович Глушко (1908 – 1989)

Валентин Глушко, крупнейший советский ученый в области ракетно-космической техники, был одним из пионеров в этой области, а его деятельность положила начало

6

отечественному жидкостному ракетному двигателестроению. (слайд 5)

Эти двигатели выводили на орбиту первый и последующие спутники Земли, космические корабли с Юрием Гагариным и другими космонавты, а также участвовали в полетах к Луне и планетам Солнечной системы. Базовый блок орбитальной станции «Мир» также был разработан Глушко. Этот человек внес и колоссальный личный вклад в мировую науку, благодаря многолетним работам по созданию фундаментальных справочников.

1.4 Фридрих Артурович Цандер (1887 – 1933)

   В 1909 году Фридрих Цандер стал первым советским ученым и изобретателем, работающим в области теории межпланетных полетов и реактивных двигателей, который высказал мысль о том, что в качестве горючего целесообразно использовать элементы конструкции межпланетного корабля. Спустя десять лет систематических исследований проблем ракетно-космической науки и техники Цандер предложил свою основную идею: сочетать ракету с самолетом для взлета с Земли, затем сжечь в полете самолет в качестве горючего в камере ракетного двигателя для увеличения дальности полета ракеты. (слайд 6)  В том же, 1924 году, Цандер разработал идею использования Луны или других планет, а точнее их гравитационное поле или атмосферу, для увеличения скорости полета на другие планеты. Его авторству принадлежит идея планирующего спуска с торможением в атмосфере планеты. Советский ученый предложил схему и конструкцию двигателя внутреннего сгорания, которому не был нужен воздух. Говоря об истории создания реактивных двигателей, о работах Ф.А. Цандера, полезно отметить, что он с группой изобретателей трудился в неотапливаемом помещении, почти без средств существования. Название этой группы ГИРД расшифровали как «Группа Инженеров, Работающих Даром». Но их вдохновляло понимание того, что будущее за самолетами с реактивными двигателями, и создание таких самолетов важно для обороноспособности страны. Великая Отечественная война показала, как они были правы.

Эти и многие другие идеи и разработки плодовитого ученого и инженера внесли вклад в развитие советской космонавтики, который сложно переоценить.

5. Юрий Васильевич Кондратюк (1897 – 1942)

(слайд 7)

       В своей книге «Тем, кто будет читать, чтобы строить» 1919 года Кондратюк, независимо от Циолковского, оригинальным образом вывел основное уравнение движения ракеты, описал схемы четырехступенчатной ракеты на кислородно-водородном топливе, параболоидального сопла и многое другое. Он предлагал использовать сопротивление атмосферы для торможения ракеты при спуске ради экономии топлива. При полетах к другим планетам — выводить корабль на орбиту искусственного спутника, а для высадки человека и возвращения обратно применять небольшой взлетно-посадочный корабль. Книга Кондратюка «Завоевание межпланетных пространств» у многих любителей ракетной техники лежит на особой полке. Этот труд стал настолько значимым в классической ракетотехнике, что надолго определил научной методы этой сферы. Расчеты Кондратюка использовались NASA в лунной программе «Аполлон».

Американский астронавт Нил Армстронг, первый человек на Луне, специально побывал в Новосибирске, чтобы набрать пригоршню земли у дома, в котором жил Кондратюк. «Эта земля для меня имеет не меньшую ценность, чем лунный грунт», - так впоследствии

7

прокомментировал свои действия знаменитый астронавт. Его можно понять: если бы не гений Кондратюка, кто знает, возможно Армстронг не оставил бы первые следы на пыльной лунной поверхности.

Также авторству Кондратюка принадлежит идея использовать гравитационное поле встречных небесных тел для разгона или торможения, так называемый «пертурбационный маневр». Возможно, многие его расчеты еще найдут применение - когда мы будем вплотную рассекать по Солнечной системе. 

1. 2. РАЗВИТИЕ

       После окончания Великой Отечественной войны среди советских трофеев оказались комплектующие немецких баллистических ракет "Фау-2" (V-2, сокращение от Vergeltungswaffe-2 - "Оружие возмездия - 2"), а также их завод по производству близ города Нордхаузен. Первоначально завод был занят американскими военными, которые вывезли оттуда все собранные ракеты, но затем был передан в Советскую зону оккупации Германии в обмен на Западный Берлин.

     Кроме того, в плену у советских войск оказались около ста немецких ученых-ракетчиков. При этом основной разработчик "Фау-2" Вернер фон Браун сдался в плен американцам, захватив с собой всю документацию. Уже летом 1945 года специальная группа, руководить которой назначили освобожденного из заключения незадолго до этого Королева, приступила к изучению немецких ракет. 13 мая 1946 года вышло секретное постановление Совета министров СССР №1017-419сс "Вопросы реактивного вооружения". Документ предусматривал создание при Совмине СССР специального комитета по реактивной технике во главе с заместителем председателя Совета министров Георгием Маленковым, а также научно-исследовательских институтов (НИИ), конструкторских бюро (КБ) и полигонов по этой тематике. В их число входило специальное конструкторского бюро НИИ-88, при котором в августе того же года был образован отдел №3 для разработки баллистических ракет дальнего действия под руководством Королева. В апреле 1950 года отдел был преобразован в особое конструкторское бюро №1 (ОКБ-1) НИИ-88. В августе 1956 года ОКБ-1 вместе с опытным заводом №88 было выделено из состава НИИ-88 и стало самостоятельной организацией (впоследствии - ЦКБЭМ, НПО "Энергия", ныне - Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева).

    Специалистами ОКБ-1 на основе узлов и агрегатов немецкой "Фау-2" была собрана баллистическая ракета и 18 октября 1947 года произведен ее запуск. Копия "Фау-2" пролетела 247 км, поднявшись на высоту 86 км.

    Конструкторским бюро Королева из отечественных материалов на базе немецкой ракеты была разработана ракета Р-1. С 1950 года, изучив все недостатки немецкой конструкции, коллектив Королева, с участием таких ученых, как Валентин Глушко, Николай Пилюгин и др., занялся ее коренной переработкой. В 1949 году начались испытания Р-2, чья дальность увеличилась с 300 до 600 км. В 1955 году впервые стартовала советская стратегическая баллистическая ракета Р-5М (8К51), а в 1957 году - межконтинентальная Р-7 (8К71). (слайд 8)

8

 Несмотря на то, что первоначально у американцев было преимущество в виде команды фон Брауна, и их ракетная программа до середины 1950-х годов опережала советскую,                                                                                                                 руководство США совершило ряд просчетов. Так, баллистическая ракета Jupiter-C, сравнимая по классу с "семеркой", была запущена почти на год раньше, в сентябре 1956 года, однако президент Дуайт Эйзенхауэр запретил использовать ее для запуска спутника.

     Специально разработанная для космических полетов облеченная ракета Vanguard оказалась крайне ненадежной. В результате американцам пришлось возобновлять программу по космическому запуску с помощью ракеты Jupiter-C, четырехступенчатая модификация которой под названием Juno 1 смогла вывести на орбиту спутник Explorer 1 лишь 1 февраля 1958 года.

       В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы. (слайд 9) В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км. Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:

• исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
• изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
• получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:

• парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
• электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
• система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Тихонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания

9

составных ракет-носителей и искусственных спутников. В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова...)".

        Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Королевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство космической программой СССР, ставшего мировым лидером в освоении космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром космической науки и промышленности в СССР. (слайд 10)

3. НАЧАЛО КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ

      4 октября 1957 года с помощью переоборудованной МБР Р-7 (получила индекс 8К71ПС) в космос был выведен первый искусственный спутник Земли. (слайд 11) Запуск был осуществлен с 5-го Научно-исследовательского испытательного полигона Минобороны СССР (ныне - космодром Байконур).                                                                                                                                    

       Первый спутник представлял собой сферический аппарат диаметром 58 см с 4 антеннами длиной 2,4 и 2,9 м. Внутри заполненного жидким азотом корпуса из алюминиевого сплава находились три аккумуляторные серебряно-цинковые батареи для питания радиопередатчиков, работавших на волнах длиной 15 и 7,5 м и вентилятор. Масса спутника достигала 83,6 кг. Он назывался ПС — простейший спутник. Эллиптическая орбита первого спутника имела наибольшее удаление от Земли, апогей, 947 км, наименьшее, перигей, 228 км, время обращения вокруг Земли — 96 минут. Первый искусственный спутник Земли просуществовал как космическое тело 92 суток, за это время он совершил 1400 оборотов вокруг Земли и прошел около 60 млн км. И вот 4 января 1958 г. он вошел в плотные слои атмосферы и прекратил свое существование.

       3 ноября 1957 г. на орбиту был выведен второй ИСЗ. (слайд 12)  Он представлял собой последнюю ступень ракеты-носителя, в которой была размещена вся научная аппаратура. В передней части последней ступени ракеты были установлены приборы для исследования излучения Солнца и космических лучей, сферический контейнер с радиопередатчиками и другой аппаратурой, а также герметическая кабина с подопытным животным, собакой Лайкой. Системы регенерации и терморегулирования поддерживали в кабине условия, необходимые для существования собаки. Общий вес аппаратуры, животного и источников питания составлял 508,3 кг. Приборы и контейнер ракеты были защищены во время полета в плотных слоях атмосферы от аэродинамических и тепловых воздействий специальным защитным кожухом. После выведения последней ступени ракеты на орбиту защитный кожух был сброшен.                                                                                                                                    

       Во время полета спутника автоматически велась передача разнообразных наблюдений. Эти передачи обеспечивались при помощи специальной радиоаппаратуры. Мощность установленных радиопередатчиков позволила принимать сигналы спутника

10

любительскими приемниками на расстояние нескольких тысяч километров. Сигналы, излучаемые передатчиками, имели вид телеграфных посылок. Эти сигналы использовались для наблюдения за орбитой спутника, а также для передачи изменений параметров на спутнике. Это достигалось путем установления на спутнике чувствительных элементов, которые в зависимости от изменения тех или иных параметров автоматически меняли длительность посылок и пауз. Радиотелепередающая аппаратура, установленная в корпусе. последней ступени ракеты, где находилась герметическая кабина с подопытным животным, значительно расширила имеющиеся сведения о состоянии подопытного животного.

       Второй искусственный спутник весил 508,3 кг. Высота перигея была 225 км, апогея — 1671 км. Второй ИСЗ находился на орбите до 14 апреля 1958 г. Проведенные на нем исследования дали первые научные сведения о состоянии живого организма в условиях космического полета.

        15 мая 1958 г. состоялся запуск третьего советского искусственного спутника Земли. (слайд 13) Его вес достигал 1327 кг, длина — 3,57 м, наибольший диаметр 1,73 м (без учета выступающих антенн). Параметры орбиты: перигей — 226 км, апогей — 1881 км. Этот спутник представлял собой первую в мире автоматическую космическую станцию. На нем были установлены 12 научных приборов, многоканальная телеметрическая система с запоминающим устройством, система терморегулирования, программно-временное оборудование. В результате полета был обнаружен радиационный пояс, существующий вокруг Земли, изучены распределение плотности и состав атмосферы, концентрация заряженных частиц магнитного и электростатического поля. Третий спутник прекратил свое существование на 10 037-м обороте 6 апреля 1960 года.

4. АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ

     Автоматические межпланетные станции (АМС) предназначены для полетов к Луне и планетам Солнечной системы. Их особенности определяются большой удаленностью функционирования от Земли (вплоть до выхода за сферу действия ее гравитационного поля) и временем полета (может измеряться годами). Все это предъявляет особые требования к их конструкции, управлению, энергоснабжению и др. Полеты АМС начались в январе 1959 года выводом на орбиту советской АМС «Луна-1» (слайд 14), совершившей полет к Луне. В сентябре того же года «Луна-2» достигла поверхности Луны, а в октябре «Луна-3» сфотографировала невидимую сторону планеты, передав эти изображения на Землю.

      В 1970 — 1976 годах с Луны на Землю были доставлены образцы лунного грунта, а на Луне успешно работали «Луноходы». (слайд 15) Эти достижения существенно опередили американские исследования Луны автоматическими аппаратами. С помощью серии АМС, запущенных в сторону Венеры (начиная с 1961 года) и Марса (с 1962 года), были получены уникальные данные о структуре и параметрах этих планет и их атмосфере. В результате полетов АМС установлено, что давление атмосферы Венеры составляет более 9 МПа (90 атм,), а температура 475°С; получена панорама поверхности планеты. Эти данные передавались на Землю при помощи сложной комбинированной

11

конструкции АМС, одна из частей которой спускалась на поверхность планеты, а вторая, выведенная на орбиту спутника, принимала информацию и транслировала ее на Землю. Аналогичные сложные исследования проводились и на Марсе. В эти же годы богатая научная информация была получена на Земле с АМС «Зонд», на которых отрабатывались многие конструктивные решения для последующих АМС, в том числе по возвращении их на Землю. Уникальными следует считать и полеты двух АМС «Вега» для одновременного обследования планеты Венера и кометы Галлея, со спуском отделяемой части аппаратов в атмосферу Венеры.

       В наше время просторы вселенной бороздят уже примерно около 13 тысяч искусственных спутников Земли, (слайд 16) большая часть из них принадлежит США, России, и Китаю. Технология запусков спутников заключается в том чтобы при запуске дать ему как можно большую скорость. Попав на эллиптическую орбиту земли спутник сможет сам, без включения двигателей, за счёт набранной скорости долгое время вращаться и передавать сигнал

        Современные ИСЗ имеют различное назначение. Существуют исследовательские ИСЗ для научных исследований космоса и верхних слоев атмосферы. Спутники связи применяются для ретрансляции радиосигналов между наземными станциями. Метеорологические спутники помогают наблюдать за распределением облачного покрова и теплового излучения Земли с целью получения данных для прогноза погоды. Навигационные спутники служат для определения положения кораблей и самолетов относительно спутника в нескольких точках его орбиты. Военные ИСЗ ведут разведку из космоса, могут поражать другие спутники или наземные цели.

2. 5. КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ И УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ

Спутник движется вокруг Земли, как небесное тело. Движение спутника подчиняется тем же законам небесной механики, что и движение Луны вокруг Земли, а также движение Земли и других планет солнечной системы вокруг Солнца. Эти законы были открыты Кеплером. Современная небесная механика основана на законе всемирного тяготения, открытом Ньютоном. (слайд 17)

Движение спутника вокруг Земли происходит с большой скоростью. Если бы притяжение Земли отсутствовало, то спутник двигался бы в безвоздушном пространстве равномерно и прямолинейно. Притяжение Земли искривляет его траекторию и заставляет спутник огибать Землю и двигаться вокруг Земли вдоль ее поверхности.

Движение спутника можно уподобить движению камня, к которому привязана одним концом веревка. Держа другой конец веревки в руках, можно раскрутить ее так, чтобы заставить камень вращаться по кругу. Так как при этом мы все время будем отклонять камень от прямого пути и заставлять его искривлять направление своего движения, то веревка будет все время натянута. Сила натяжения ее зависит от скорости движения камня и при увеличении скорости движения будет возрастать.

При движении спутника роль веревки играет сила притяжения Земли. Однако имеется существенное отличие, которое заключается в том, что сила притяжения, действующая на спутник, является вполне определенной величиной. Поэтому круговое движение спутника вокруг Земли возможно лишь с некоторой вполне определенной скоростью. Для спутника,

12

движущегося сравнительно недалеко от поверхности Земли, эта скорость равна приблизительно 8 км в секунду.

Может возникнуть вопрос: почему эта скорость одинакова для тел любого веса? Ведь сила притяжения, действующая на более тяжелое тело, больше, и на первый взгляд может показаться, что такое тело должно двигаться вокруг Земли по круговой орбите под действием силы притяжения с большей скоростью. Однако если принять во внимание, что более тяжелое тело труднее отклонить от прямолинейного движения, причем ровно во столько раз, во сколько больше его вес, то станет ясным, что скорость движения спутника не должна зависеть от его веса. Поэтому скорость движения по орбите, имевшая месте для первого советского ИСЗ, осталась приблизительно такой же для второго спутника и будет такой же для других спутников, которые предполагается запустить в Советском Союзе в течение Международного геофизического года.

Сила притяжения к Земле убывает при увеличении расстояния от Земли. Поэтому спутник на более высокой орбите должен двигаться с меньшей круговой скоростью. При движении спутника по различным орбитам, лежащим в пределах порядка тысячи километров над поверхностью Земли, отличия в скорости движения сравнительно невелики. Однако для спутника, движущегося на значительно больших расстояниях от Земли, скорость движения оказывается существенно меньшей. Так, Луна, которая также является спутником Земли и находится от Земли на расстоянии примерно 380 тыс. километров, движется вокруг Земли со скоростью около одного километра в секунду, то есть со скоростью примерно в 8 раз меньшей, чем спутник, летящий вблизи Земли. Если принять во внимание, что путь, проходимый Луной вокруг Земли, гораздо длиннее, чем путь движения искусственного спутника за один оборот, то станет понятным, почему Луна совершает один оборот вокруг Земли не в 8 раз медленнее спутника, а гораздо более медленно. Луна совершает один оборот примерно за месяц, в то время как первые спутники совершали примерно 15 оборотов за одни сутки.

Для того чтобы спутник мог двигаться по орбите на заданной высоте, скорость его должна быть вполне определенной. Создать спутник, движущийся по той же самой орбите, но с иной скоростью, невозможно.

Из того, что скорость движения спутника на более высокой круговой орбите меньше, следует, что при выведении спутника на такую орбиту его необходимо разогнать до меньшей скорости. Это отнюдь не означает, что запуск спутника на более высокую круговую орбиту проще, чем на орбиту более низкую.

6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  6.1 В самом начале нашего проекта мы поставили перед собой цель — всесторонне изучить роль отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли, выявить их вклад в зарождение и развитие космической промышленности В связи с этим была выдвинута гипотеза о том что Отечественные ученые и конструкторы  ракетной техники внесли значительный вклад в зарождение и развитие космической промышленности

  6.2 Наша работа в рамках проекта позволяет сделать вывод о том что космонавтика стала делом жизни нескольких поколений наших соотечественников. Российские исследователи были первооткрывателями в этой сфере. Их жизнь переполнена достижениями и трагизмом. Выполняя эту работу, мы испытывали настоящее чувство гордости и восхищения этими людьми.

13

      Люди Земли никогда не забудут слова С.П.Королева: «То, что казалось несбыточным на протяжении веков, что еще вчера было лишь дерзновенной мечтой, сегодня становится реальной задачей, завтра – свершением. Нет преград человеческой мысли!»

Космонавтика жизненно необходима всему человечеству!

Начался космический век, пришло время освоения космического пространства. Началось время изучения планет при помощи автономных беспилотных космических станций.

   6.3 Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования космической техники, например организация технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов. В условиях невесомости свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.

  6.4 Первым идею полетов в космос высказал основоположник практической космонавтики, русский ученый Константин Циолковский. Идеи Циолковского блестяще воплотили в жизнь Михаил Клавдиевич Тихонравов, Валентин Петрович Глушко,  Фридрих Артурович Цандер, Юрий Васильевич Кондратюк, Сергей Павлович Королев и многие другие.   Задачи по освоению космического пространства решали и решают в СССР и России ряд организаций и предприятий, возглавляемых плеядой наследников первого Совета главных конструкторов Ю.П. Семеновым, Н.А. Анфимовым, И.В. Барминым, Г.П. Бирюковым, Б.И. Губановым, Г.А. Ефремовым, А.Г. Козловым, Б.И. Каторгиным, Г.Е. Лозино-Лозинским и др. Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия", ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется Росавиакосмосом.

        Таким образом, мы считаем, что поставленная нами цель достигнута, задачи решены.

  6.5 За время работы над проектом, нами была изучена лишь небольшая часть достижений отечественных ученых и конструкторов  ракетной техники при запуске искусственных спутников Земли . В дальнейшем, мы продолжим наши исследования в этом направлении при более детальном изучении в старших классах предмета «Астрономия».

14

7.  ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ

1. https://cosmos.mirtesen.ru/blog/43228702207/Kratkaya-istoriya-razvitiya-kosmonavtiki.

2.https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2016/03/14/referat-proekty-otechestvennoy-kosmonavtiki.

3. https://tass.ru/info/4616112

4. https://tsiolkovsky.tass.ru/

5. https://bravedefender.ru/iskusstvennyj-sputnik-zemli-istoriya-izobreteniya-i-zapuskov/

6. https://helpiks.org/4-82548.html

7. https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/petrov/isz58/01.html

8. http://www.gmik.ru/wp-content/uploads/2018/09/7822947am6.jpg

15