Міністерство освіти та науки України
Національний технічний університет
"Харківський політехнічний інститут"
Контрольна роботазісторії науки і техніки
Тема №60: "Освоєння космосу: історія та сучасність"
Студента 1 курсу
Групи КІТЗ-19
Гладкова Євгена Єгоровича
План
Вступ
Початок космічної ери
Космос та наука
Чорні дірки
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
У другій половині XX ст. людство, ступив на поріг Всесвіту, вийшло в космічний простір. Дорогу в космос відкрила наша Батьківщина. Перший штучний супутник Землі, який відкрив космічну еру, запущений колишнім Радянським Союзом, а перший космонавт світу - громадянин колишнього СРСР.
Космонавтика - це величезний каталізатор сучасної науки і техніки, який став за небачено короткий термін одним з головний важелів сучасного світового процесу. Вона стимулює розвиток електроніки, машинобудування, матеріалознавства, обчислювальної техніки, енергетики та багатьох інших галузей народного господарства.
У науковому плані людство прагне знайти в космосі відповідь на такі принципові питання, як будова і еволюція Всесвіту, утворення Сонячної системи, походження та шляхи розвитку життя. Від гіпотез про природу планет і будову космосу, люди перейшли до всебічного і безпосереднього вивчення небесних тіл і міжпланетного простору за допомогою ракетно-космічної техніки.
В освоєнні космосу людству належить вивчить різні області космічного простору: Місяць, інші планети і міжпланетний простір.
Сучасний рівень космічної техніки та прогноз її розвитку показують, що основною метою наукових досліджень за допомогою космічних засобів, очевидно, в найближчому майбутньому буде наша Сонячна система. Головними при цьому будуть завдання вивчення сонячно-земних зв'язків і простору Земля - Місяць, а так само Меркурія, Венери, Марса, Юпітера, Сатурна та інших планет, астрономічні дослідження, медико-біологічні дослідження з метою оцінки впливу тривалості польотів на організм людини та її працездатність.
У принципі розвиток космічної техніки повинен випереджати попит, пов'язаний з вирішенням актуальних народногосподарських проблем. Головними завданнями тут є створення ракет-носіїв, двигунів, космічних апаратів, а також засобів забезпечення (командно-вимірювальних і стартових комплексів, апаратури і т.д.), забезпечення прогресу в суміжних галузях техніки, прямо або побічно пов'язаних з розвитком космонавтики.
До польотів у світовий простір потрібно було зрозуміти і використовувати на практиці принцип реактивного руху, навчитися робити ракети, створити теорію міжпланетних повідомлень і т.д.
Ракетна техніка - далеко не нове поняття. До створення потужних сучасних ракет-носіїв людина йшла через тисячоліття мрій, фантазій, помилок, пошуків у різних галузях науки і техніки, накопичення досвіду і знань.
Принцип дії ракети полягає в її русі під дією сили потоку частинок, що виникають при згоранні палива ракети. У ракеті, тобто апараті, обладнаному ракетним двигуном, гази утворюються за рахунок реакції окислювача і пального, що зберігаються в самій ракеті. Ця обставина робить роботу ракетного двигуна незалежною від наявності або відсутності газового середовища. Таким чином, ракета являє собою дивну конструкцію, здатну переміщатися в безповітряному просторі - космічному.
Особливе місце серед російських проектів застосування реактивного принципу польоту займає проект Н. І. Кібальчича, відомого російського революціонера, який залишив, незважаючи на коротке життя (1853-1881), глибокий слід в історії науки і техніки. Маючи великі й глибокі знання з математики, фізики і особливо з хімії, Кибальчич виготовляв саморобні снаряди і міни. "Проект повітроплавного приладу" був результатом тривалої дослідницької роботи Кібальчича над вибуховими речовинами. Він, по суті, вперше запропонував не ракетний двигун, пристосований до якого-небудь існуючого літальному апарату, як це робили інші винахідники, а зовсім новий (ракетодінамічний) апарат, прообраз сучасних пілотованих космічних засобів, у яких тяга ракетних двигунів служить для безпосереднього створення підйомної сили, що підтримує апарат у польоті. Літальний апарат Кибальчича повинен був функціонувати за принципом ракети!
Але Кибальчича посадили до в'язниці за замах на царя Олександра II, і тому його проект літального апарату був виявлений тільки в 1917 році в архіві департаменту поліції.
Отже, до кінця минулого століття ідея застосування для польотів реактивних приладів отримала у Росії великі масштаби. І першим, хто вирішив продовжити дослідження був наш великий співвітчизник Костянтин Едуардович Ціолковський (1857-1935рр.). Реактивним принципом руху він почав цікавитися дуже рано. Вже у 1883 році він дав опис корабля з реактивним двигуном, а у 1903 році Ціолковський вперше у світі мав можливість сконструювати схему рідинної ракети. Ідеї Ціолковського отримали загальне визнання ще у 1920-і роки. І блискучий продовжувач його справи С. П. Корольов за місяць до запуску першого штучного супутника Землі говорив, що ідеї та праці Костянтина Едуардовича будуть все більше і більше залучати до себе увагу в міру розвитку ракетної техніки, в чому, безперечно, виявився абсолютно правий.
Початок космічної ери
Через 40 років після того, як був знайдений проект літального апарату, створений Кібальчичем, 4 жовтня 1957 року колишній СРСР здійснив запуск першого в світі штучного супутника Землі. Перший радянський супутник дозволив вперше виміряти щільність верхньої атмосфери, одержати дані про поширення радіосигналів в іоносфері, відпрацювати питання виведення на орбіту, тепловий режим та інші відомості. Супутник представляв собою алюмінієву сферу діаметром 58 см і масою 83,6 кг з чотирма штирові антенами довжиною 2,4-2,9 м. У герметичному корпусі розміщувалися апаратура та джерела електроживлення. Початкові параметри орбіти складали: висота перигею 228 км, висота апогею 947 км, нахил 65,1º.
3 листопада Радянський Союз повідомив про виведення на орбіту другого радянського супутника. В окремій герметичній кабіні знаходилися собака Лайка і телеметрична система для реєстрації її поведінки в невагомості. Супутник був також забезпечений науковими приладами для дослідження випромінювання Сонця і космічних променів.
6 грудня 1957 року у Сполучених Штатах Америки була зроблена спроба запустити супутник "Авангард-1" за допомогою ракети-носія, розробленого Дослідницькою лабораторією ВМФ. Після запалювання ракета піднялася над пусковим столом, однак через секунду двигуни вимкнулися і ракета впала на стіл, вибухнувши від удару .
31 січня 1958 року був виведений на орбіту супутник "Експлорер-1", американська відповідь на запуск радянських супутників. За своїми розмірами і масою він не був кандидатом у рекордсмени. Будучи довжиною менше 1 м і діаметром близько 15,2 см, він мав масу всього лише 4,8 кг.
Однак його корисний вантаж було приєднано до четвертого, останнього ступеню ракети-носія "Юнона-1". Супутник разом з ракетою на орбіті мав довжину 205 см і масу 14 кг. На ньому були встановлені датчики зовнішньої і внутрішньої температур, датчики ерозії і ударів для визначення потоків мікрометеоритів і лічильник Гейгера-Мюллера для реєстрації проникаючих космічних променів.
Важливий науковий результат польоту супутника складався у відкритті навколо Землі радіаційних поясів. Лічильник Гейгера-Мюллера припинив рахунок, коли апарат знаходився вже в апогеї на висоті 2530 км, а висота перигею становила приблизно 360 км.
5 лютого 1958 року в США була зроблена друга спроба запустити супутник "Авангард-1", але вона також закінчилася аварією, як і перша спроба. Нарешті 17 березня супутник був виведений на орбіту. У період з грудня 1957 року по вересень 1959 року було зроблено одинадцять спроб вивести на орбіту "Авангард-1" і тільки три з них були успішними.
Обидва супутники внесли багато нового в розвиток космічної науки і техніки (сонячні батареї, нові дані про щільність верхній атмосфери, точне картування островів у Тихому океані і т.д.). 17 серпня 1958 року у США була зроблена перша спроба послати з мису Канаверал, що знаходиться на околиці Місяця, зонд з науково-дослідною апаратурою. Вона виявилася невдалою. Ракета піднялася і пролетіла всього 16 км. Перша ступінь ракети вибухнула на висоті на 77 м. 11 жовтня 1958 року була зроблена друга спроба запуску місячного зонда "Піонер-1", що також виявилася невдалою. Наступні кілька запусків також виявилися невдалими, лише 3 березня 1959 року "Піонер-4", масою 6,1 кг частково виконав поставлене завдання: пролетів мимо Місяця на відстані 60000 км (замість планованих 24000 км).
Так само, як і при запуску супутника Землі, пріоритет у запуску першого зонда належить СРСР. 2 січня 1959 року був запущений перший, створений руками людини об'єкт, який був виведений на траєкторію, що проходить досить близько від Місяця, на орбіту супутника Сонця. Таким чином " Місяць-1" вперше досягла другої космічної швидкості. "Місяць-1" мала масу 361,3 кг і пролетіла біля Місяця на відстані 5500 км. На відстані 113000 км від Землі з ракетної ступені, пристикованої до "Місяцю-1", була випущена хмара парів натрію, яка утворила штучну комету. Сонячне випромінювання викликало яскраве свічення парів натрію і оптичні системи на Землі сфотографували хмару на тлі сузір'я Водолія.
"Місяць-2" була запущена 12 вересня 1959 року і здійснила перший у світі політ на інше небесне тіло. У 390,2-кілограмової сфері розміщувалися прилади, які показали, що Місяць не має магнітного поля і радіаційного поясу.
Автоматична міжпланетна станція (АМС) "Місяць-3" була запущена 4 жовтня 1959 року. Вага станції дорівнював 435 кг. Основною метою запуску був обліт Місяця і фотографування її зворотної, невидимої із Землі, сторони. Фотографування проводилося 7 жовтня в протягом 40 хв. з висоти 6200 км над Місяцем.
12 квітня 1961 о 9 год. 07 хв. за московським часом у кількох десятках кілометрів на північ від селища Тюратам у Казахстані на радянському космодромі Байконур відбувся запуск міжконтинентальної балістичної ракети Р-7, в носовому відсіку якої розміщувався пілотований космічний корабель "Схід" з майором ВВС Юрієм Олексійовичем Гагаріним на борту. Запуск пройшов успішно. Космічний корабель був виведений на орбіту з нахилом 65º, висотою перигею 181 км і висотою апогею 327 км і зробив один виток навколо Землі за 89 хв. На 108-ій хвилині після запуску він повернувся на Землю, приземлившись в районі села Смелівка Саратовської області. Таким чином, через 4 роки після виведення першого штучного супутника Землі Радянський Союз вперше в світі здійснив політ людини в космічний простір.
Космічний корабель складався з двох відсіків. Спусковий апарат, який є одночасно кабіною космонавта, являв собою сферу діаметром 2,3 м, покриту матеріалом для теплового захисту при вході в атмосферу. Керування кораблем здійснювалось автоматично, а також космонавтом. У польоті безперервно підтримувалася подібна с Землею атмосфера - суміш кисню з азотом під тиском 1 атм. (760 мм рт. ст.). "Схід-1" мав масу 4730 кг, а з останньою сходинкою ракети-носія 6170 кг. Космічний корабель "Схід" виводився в космос 5 разів, після чого було оголошено про його безпеку для польоту людини.
Через чотири тижні після польоту Гагаріна - 5 травня 1961 року капітан 3-го рангу Алан Шепард став першим американським астронавтом.
Хоча він і не досяг навколоземній орбіти, він піднявся над Землею на висоту близько 186 км. Шепард був запущений з мису Канаверал у космічному кораблі "Меркурій-3" за допомогою модифікованої балістичної ракети "Редстоун" і провів у польоті 15 хв. 22 с. до посадки в Атлантичному океані. Він довів, що людина в умовах невагомості може здійснювати ручне управління космічним кораблем. Космічний корабель "Меркурій" значно відрізнявся від космічний корабля "Схід".
Він складався тільки з одного модуля - пілотованої капсули у формі усіченого конуса довжиною 2,9 м і діаметром підстави 1,89 м. Його герметична оболонка з нікелевого сплаву мала обшивку з титану для захисту від нагріву при вході в атмосферу. Атмосфера всередині "Меркурія" складалася з чистого кисню під тиском 0,36 ат.
20 лютого 1962 року США досягли навколоземній орбіти. З мису Канаверал був запущений корабель "Меркурій-6", пілотований підполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробув на орбіті тільки 4 год. 55 хв., здійснивши 3 витка до успішної посадки. Метою польоту Гленна було визначення можливості роботи людини в космічного корабля "Меркурій". Останній раз "Меркурій" вийшов у космос 15 травня 1963 року.
18 березня 1965 року був виведений на орбіту корабель "Схід" з двома космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Бєляєвим і другим пілотом підполковником Олексієм Леоновим. Відразу після виходу на орбіту екіпаж очистив себе від азоту, вдихаючи чистий кисень. Потім був розгорнутий шлюзовий відсік: Леонов увійшов у шлюзовій відсік, закрив кришку люка космічного кораблю і вперше в світі здійснив вихід у космічний простір. Космонавт з автономною системою життєзабезпечення перебував поза кабіною кораблю протягом 20 хв., часом віддаляючись від корабля на відстань до 5 м. Під час виходу він був сполучений з кораблем тільки телефонним і телеметричним кабелями. Таким чином, була практично підтверджена можливість перебування і роботи космонавта поза космічним кораблем.
3 червня був запущений "Джемені-4" з капітанами Джеймсом Макдівіттом і Едвардом Вайтом. Під час цього польоту, що тривав 97 год. 56 хв. Уайт вийшов з кораблю і провів поза кабіною 21 хв., перевіряючи можливість маневру в космосі за допомогою ручного реактивного пістолета на стиснутому газі.
На превеликий жаль, освоєння космосу не обійшлося без жертв. 27 січня 1967 року екіпаж, що готувався здійснити перший пілотований політ за програмою "Аполлон", загинув під час пожежі всередині корабля, згорівши за 15 с в атмосфері чистого кисню. Вірджил Гриссом, Едвард Уайт та Роджер Чаффі стали першими американськими астронавтами, загиблими у космічних кораблях. 23 квітня з Байконура був запущений новий корабель "Союз-1", пілотований полковником Володимиром Комаровим. Запуск пройшов успішно.
На 18 витку, через 26 годин 45 хвилин після запуску, Комаров почав орієнтацію для входу в атмосферу. Всі операції пройшли нормально, але після входу в атмосферу і гальмування відмовила парашутна система. Космонавт загинув миттєво в момент удару "Союзу" о Землю зі швидкістю 644 км/год. У подальшому космос забрав ще не одне людське життя, але ці жертви були першими.
Потрібно зауважити, що в природно-науковому і продуктивному планах світ стоїть перед низкою глобальних проблем, вирішення яких потребує об'єднаних зусиль усіх народів. Це проблеми сировинних ресурсів, енергетики, контролю за станом навколишнього середовища і збереження біосфери та інші. Величезну роль в кардинальному їх рішенні буде грати космічні дослідження - однин з найважливіших напрямів науково-технічної революції.
Космонавтика яскраво демонструє всьому світу плідність мирної творчої праці, вигоди об'єднання зусиль різних країн у вирішенні наукових і народногосподарських завдань.
З якими ж проблемами стикається космонавтика і самі космонавти?
Почнемо з життєзабезпечення. Що це таке? Життєзабезпечення в космічному польоті - це створення і підтримка протягом усього польоту в житлових та робочих відсіках корабля таких умов, які забезпечили б екіпажу працездатність, достатню для виконання поставленого завдання, і мінімальну ймовірність виникнення патологічних змін в організмі людини. Як це зробити? Необхідно істотно зменшити ступінь впливу на людину несприятливих зовнішніх факторів космічного польоту - вакууму, метеоричних тіл, проникаючої радіації, невагомості, перевантажень; забезпечити екіпаж речовинами і енергією, без яких не можлива нормальна життєдіяльність людини; їжею, водою, киснем; видалити продукти життєдіяльності організму та шкідливі для здоров'я речовини, які виділяються при роботі систем і устаткування космічного корабля; забезпечити потреби людини в русі, відпочинку, зовнішній інформації та нормальних умовах праці; організувати медичний контроль за станом здоров'я екіпажу та підтримувати його на необхідному рівні. Продукти харчування і вода доставляються в космос у відповідній упаковці, а кисень - в хімічно зв'язаному вигляді. Якщо не проводити відновлення продуктів життєдіяльності, то для екіпажу з трьох чоловік на один рік буде потрібно 11 тонн перерахованих вище продуктів, що, погодьтеся, становить чималу вагу, об'єм, так і як це все буде зберігається протягом року?!
У найближчому майбутньому системи регенерації дозволять майже повністю відтворювати кисень і воду на борту станції. Вже давно почали використовувати воду після вмивання і душа, очищену в системі регенерації. Волога конденсується в холодильно-сушильному агрегаті, а потім регенерується. Кисень для дихання витягується з очищеної води електролізом, а газоподібний водень, реагуючи з вуглекислим газом, що надходить з концентратора, утворює воду, яка живить електролізер. Використання такої системи дозволяє зменшити в розглянутому прикладі масу запасів речовин з 11 до 2т. Останнім часом практикується вирощування різноманітних видів рослин прямо на борту корабля, що дозволяє скоротити запас їжі, який необхідно брати в космос, і про це згадував ще у своїх працях Ціолковський.
Космос та наука
Освоєння космосу багато в чому допомагає в розвитку наук. Так, 18 грудня 1980 року було встановлено явище стоку часток радіаційних поясів Землі під негативними магнітними аномаліями.
Експерименти, проведені на першому супутнику показали, що навколоземний простір за межами атмосфери зовсім не "порожній". Він заповнений плазмою та пронизаний потоками енергетичних частинок. У 1958 році в ближньому космосі були виявлені радіаційні пояси Землі - гігантські магнітні пастки, заповнені зарядженими частками - протонами і електронами високої енергії.
Найбільша інтенсивність радіації в поясах спостерігається на висотах у декілька тисяч кілометрів. Теоретичні оцінки показували, що нижче за 500 км не повинно бути підвищеної радіації. Тому зовсім несподіваним було виявлення під час польотів перших кораблів областей інтенсивної радіації на висотах до 200-300 км. Виявилося, що це пов'язано з аномальними зонами магнітного поля Землі.
Розвинулися дослідження природних ресурсів Землі космічними методами, що багато в чому посприяло розвитку народного господарства.
Перша проблема, яка стояла в 1980 році перед космічними дослідниками, представляла перед собою комплекс наукових досліджень, що включають більшість найважливіших напрямків космічного природознавства. Їхньою метою була розробка методів тематичного дешифрування багатозональної відеоінформації та її використання при вирішенні завдань наук про Землю та господарські галузі. До таких завдань належить вивчення глобальних і локальних структур земної кори для пізнання історії її розвитку.
Друга проблема є однією з основних фізико-технічних проблем дистанційного зондування і має своєю метою створення каталогів радіаційних характеристик земних об'єктів і моделей їх трансформації, які дозволять виконати аналіз стану природних утворень на час зйомки і прогнозувати їх на динаміку.
Відмінною особливістю третьої проблеми є орієнтація на випромінювання радіаційних характеристик великих регіонів аж до планети в цілому з залученням даних про параметри і аномалії гравітаційного і геомагнітного полів Землі.
Людина вперше оцінила роль супутників для контролю за станом сільськогосподарських угідь, лісів та інших природних ресурсів Землі лише через кілька років після настання космічної ери. Початок був покладений у 1960 році, коли за допомогою метеорологічних супутників "Тірос" були отримані обриси земної кулі, що лежить під хмарами. Ці перші чорно-білі зображення давали досить слабке уявлення про діяльність людини і тим не менше це було першим кроком. Незабаром були розроблені нові технічні засоби, що дозволили підвищити якість спостережень. Інформація добували з багатоспектральних зображень у видимому та інфрачервоному областях спектру. Першими супутниками, призначеними для максимального використання цих можливостей були апарати типу "Лендсат". Наприклад, супутник "Лендсат-D", четвертий із серії, здійснював спостереження Землі з висоти понад 640 км за допомогою вдосконалених чутливих приладів, що дозволило отримувати значно більш детальну та своєчасну інформацію. Однією з перших областей застосування зображень земної поверхні, була картографія. У епоху, коли ще не було супутників, карти багатьох областей, навіть у розвинених районах світу були складені неточно. Зображення, отримані за допомогою супутника "Лендсат", дозволили скорегувати й оновити деякі існуючі карти США. У СРСР зображення, отримані зі станції "Салют", виявилися незамінними для перевірки БАМ.
У середині 70-х років НАСА та Міністерство сільського господарства США ухвалили рішення продемонструвати можливості супутникової системи в прогнозуванні найважливішої сільськогосподарської культури - пшениці. Супутникові спостереження, що виявилися на рідкість точними, в подальшому були поширені на інші сільськогосподарські культури. В той же час в СРСР спостереження за сільськогосподарськими культурами проводилися з супутників серій "Космос", "Метеор", "Мусон" і орбітальних станцій "Салют".
Використання інформації з супутників виявило її незаперечні переваги при оцінці обсягу стройового лісу на великих територіях будь-якої країни. Стало можливим керувати процесом вирубки лісу і при необхідності давати рекомендації щодо зміни контурів району вирубки з точки зору найкращою збереження лісу. Завдяки зображенням з супутників стало також можливим швидко оцінювати межі лісових пожеж, особливо "коронообразних", характерних для західних областей Північної Америки, районів Примор'я і південних районів Східного Сибіру в Росії.
Величезне значення для людства в цілому має можливість практично безперервного спостереження за просторами Світового Океану, цієї "кузні" погоди. Саме над товщами океанської води зароджуються жахливої сили урагани і тайфуни, що несуть численні жертви і руйнування для жителів узбережжя. Раннє оповіщення населення часто має вирішальне значення для порятунку десятків тисяч життів. Визначення запасів риби та інших морепродуктів також має величезне практичне значення. Океанські течії часто викривляються, змінюють курс і розміри. Наприклад, Ель Ніно, тепла течія в південному напрямку біля берегів Еквадору в окремі роки може розповсюджуватися вздовж берегів Перу до 12º південної широти. Коли це відбувається, планктон і риба гинуть у величезних кількостях, завдаючи непоправної шкоди рибним промислам багатьох країн, і тому числі і Росії. Великі концентрації одноклітинних морських організмів підвищують смертність риби, можливо через те, що в них міститься велика кількість токсинів. Спостереження з супутників також допомагає виявити "капризи" течій і дати корисну інформацію тим, хто її потребує. За деякими оцінками російських і американських вчених, економія палива у поєднанні з "додатковим уловом" за рахунок використання інформації з супутників, отриманої в інфрачервоному діапазоні, дає щорічний прибуток у 2,44 млн. доларів. Використання супутників для огляду полегшило завдання прокладання курсу морських суден . Так само супутниками виявляються небезпечні для судів айсберги, льодовики. Точне знання запасів снігу в горах та обсягу льодовиків - важливе завдання наукових досліджень, адже у міру освоєння посушливих територій потреба у воді різко зростає.
Неоціненною є допомога космонавтів у створенні найбільшого картографічного твору - Атласу сніжно-льодових ресурсів світу. Також за допомогою супутників знаходять нафтові забруднення, забруднення повітря, корисні копалини.
Протягом короткого періоду часу з початку космічної ери людина не тільки послала автоматичні космічні станції до інших планет, вона ступила на поверхню Місяця, але також зробила революцію в науці про космос, рівної якій не було за всю історію людства. Поряд з великими технічними досягненнями, викликаними розвитком космонавтики, були отримані нові знання про планету Земля і сусідні світи. Одним з перших важливих відкриттів, зроблених не традиційним (візуальним), а іншим методом спостереження, було встановлення факту різкого збільшення, починаючи з деякої граничної висоти, інтенсивності ізотропних космічних променів. Це відкриття належить австрійцю В. Ф. Хесс, який запустив у 1946 році на великі висоти газову кулю-зонд з апаратурою.
У 1952 і 1953 роках Джеймс Ван Аллен проводив дослідження низки енергетичних космічних променів під час запуску в районі північного магнітного полюса Землі невеликих ракет на висоту 19-24 км і висотних куль - балонів. Проаналізувавши результати проведених експериментів, Ван Аллен запропонував розмістити на борту перших американських штучних супутників Землі досить прості по конструкції детектори космічних променів.
За допомогою супутника "Експлорер-1", виведеного США на орбіту 31 січня 1958 року було виявлено різке зменшення інтенсивності космічного випромінювання на висотах понад 950 км. Наприкінці 1958 року АМС "Піонер-3", подолала за добу польоту відстань понад 100000 км і зареєструвала за допомогою встановлених на борту датчиків другий радіаційний пояс Землі, що був розташований вище першого і який також опоясував усю земну кулю.
У серпні та вересні 1958 року на висоті більш ніж 320 км було зроблено три атомних вибухи, кожен потужністю 1,5 кілотонн. Метою випробувань (кодова назва "Аргус") було вивчення можливості зникнення радіо і радіолокаційного зв'язку при таких випробуваннях. Дослідження Сонця - найважливіше наукове завдання, вирішенню якого присвячено багато запусків перших супутників і АМС.
Американські "Піонери" (1959-1968роки) з орбіт, що були розташовані біля Сонця, передавали по радіо на Землю найважливішу інформацію про структуру Сонця. У той же час було запущено більше двадцяти супутників серії "Інтеркосмос" з метою вивчення Сонця і простору біля нього.
Чорні дірки
Про чорні дірки дізналися в 1960-х роках. Виявилося, що якби наші очі могли бачити лише рентгенівське випромінювання, то зоряне небо над нами виглядало б зовсім інакше. Правда, рентгенівські промені, що випускаються Сонцем, вдалося виявити ще до народження космонавтики, але про інші джерела в зоряному небі і не підозрювали. На них натрапили зовсім випадково.
У 1962 році американці, вирішивши перевірити, чи не виходить від поверхні Місяця рентгенівське випромінювання, запустили ракету, оснащену спеціальною апаратурою. Лише тоді, обробляючи результати спостережень переконалися, що прилади відзначили потужне джерело рентгенівського випромінювання. Він розташовувався у сузір'ї Скорпіона. І вже у 70-х роках на орбіту вийшли перші 2 супутники, призначені для досліджень та пошуку джерел рентгенівських променів у всесвіті - американський "Ухуру" і радянський "Космос-428".
До цього часу дещо вже почало прояснюватися. Об'єкти, що випускають рентгенівські промені, зуміли зв'язати з ледь видимими зірками, що мали незвичайні властивості. Це були компактні згустки плазми нікчемних (за космічними мірками) розмірів і мас, розпечені до декількох десятків мільйонів градусів. При досить скромній зовнішності ці об'єкти володіли колосальною потужністю рентгенівського випромінювання, що у кілька тисяч разів перевищує повне випромінення Сонця.
Ці крихітні, діаметром близько 10 км, останки повністю вигорілих зірок, зіщулені до жахливої щільності, повинні були хоч якось заявити про себе. Тому так охоче в рентгенівських джерелах "впізнавали" нейтронні зірки. Але розрахунки спростували очікування: тільки що утворені нейтронні зірки повинні були відразу охолонути і перестати випромінювати, а ці промінилися рентгеном.
За допомогою запущених супутників дослідники виявили строго періодичні зміни потоків випромінювання деяких з них. Був визначений і період цих варіацій - зазвичай він не перевищував декількох діб. Так могли вести себе лише два обертаються навколо себе зірки, з яких одна періодично затьмарювала іншу. Це було доведено при спостереженні в телескопи.
Звідки ж черпають рентгенівські джерела колосальну енергію випромінювання, Основною умовою перетворення нормальної зірки в нейтронну вважається повне загасання в ній ядерної реакції. Тому ядерна енергія виключається. Тоді, може, це кінетична енергія швидко обертається масивного тіла? Дійсно вона у нейтронних зірок велика. Але і її вистачає лише ненадовго.
Більшість нейтронних зірок існує не поодинці, а в парі з величезною зіркою. У їх взаємодії, вважають теоретики, і приховано джерело могутньої сили космічного рентгену. Вона утворює навколо нейтронної зірки газовий диск. У магнітних полюсів нейтронного кулі речовина диска випадає на його поверхню, а придбана при цьому газом енергія перетворюється в рентгенівське випромінювання.
Свій сюрприз підніс і "Космос-428". Його апаратура зареєструвала нове, зовсім не відоме явище - рентгенівські спалаху. За один день супутник засік 20 сплесків, кожен з яких тривав не більше 1 сек. , А потужність випромінювання зростала при цьому в десятки разів. Джерела рентгенівських спалахів вчені назвали барстери. Їх теж пов'язують з подвійними системами. Найпотужніші спалаху за вистрілює енергії всього лише в декілька разів поступається повного випромінювання сотень мільярдів зірок, які є в нашій Галактиці.
Теоретики довели: "чорні діри", що входять до складу подвійних зоряних систем, можуть сигналізувати про себе рентгенівськими променями. І причина виникнення та ж - Акреція газу. Щоправда механізм в цьому випадку дещо інший. Осідають в "дірку" внутрішні частини газового диска повинні нагрітися і тому стати джерелами рентгену.
Переходом на нейтронну зірку закінчують "життя" тільки ті світила, маса яких не перевищує 2-3 сонячних. Більш великі зірки спіткає доля "чорної діри".
Рентгенівська астрономія повідала нам про останній, можливо, самому бурхливому, етапі розвитку зірок. Завдяки їй ми довідалися про найпотужніших космічних вибухи, про газ з температурою в десятки і сотні мільйонів градусів, про можливість абсолютно незвичайного надщільного стану речовин в "чорні діри".
Що ж ще дає космос саме для нас? У телевізійних (ТВ) програмах вже давним-давно не згадується про те, що передача ведеться через супутник. Це є зайвим свідченням величезного успіху в індустріалізації космосу, що стала невід'ємною частиною нашого життя. Супутники зв'язку буквально обплутують світ невидимими нитками. Ідея створення супутників зв'язку народилася незабаром після другої світової війни, коли А. Кларк в номері журналу "Світ радіо" (Wireless World) за жовтень 1945р. представив свою концепцію ретрансляційні станції зв'язку, розташованої на висоті 35880 км над Землею.
Заслуга Кларка полягала в тому, що він визначив орбіту, на якій супутник нерухомий відносно Землі. Така орбіта називається геостаціонарній або орбітою Кларка. Під час руху по круговій орбіті заввишки 35880 км один виток відбувається за 24 години, тобто за період добового обертання Землі. Супутник, який рухається по такій орбіті, буде постійно знаходитися над певною точкою поверхні Землі.
Перший супутник зв'язку "Телстар-1" був запущений все ж таки на низьку навколоземну орбіту з параметрами 950 х 5630 км це сталося 10 липня 1962р. Майже через рік пішов запуск супутника "Телстар-2". У першій телепередачі був показаний американський прапор у Новій Англії на тлі станції в Андовері. Це зображення було передано до Великобританії, Франції і на американську станцію в шт. Нью-Джерсі через 15 годин після запуску супутника. Двома тижнями пізніше мільйони європейців і американців спостерігали за переговорами людей, що знаходяться на протилежних берегах Атлантичного океану. Вони не лише розмовляли але і бачили один одного, спілкуючись через супутник. Історики можуть вважати цей день датою народження космічного ТБ. Найбільша в світі державна система супутникового зв'язку створена в Росії. Її початок був покладений у квітні 1965р. запуском супутників серії "Блискавка", що виводяться на сильно витягнуті еліптичні орбіти з апогеєм над Північним півкулею. Кожна серія включає чотири пари супутників, що обертаються на орбіті на кутовому відстані один від одного 90 гр.
На базі супутників "Блискавка" побудована перша система далекого космічного зв'язку "Орбіта". У грудні 1975р. сімейство супутників зв'язку поповнилося супутником "Веселка", що функціонує на геостаціонарній орбіті. Потім з'явився супутник "Екран" з більш потужним передавачем і простішими наземними станціями. Після перших розробок супутників настав новий період у розвитку техніки супутникового зв'язку, коли супутники стали виводити на геостаціонарну орбіту за якою вони рухаються синхронно з обертанням Землі. Це дозволило встановити цілодобовий зв'язок між наземними станціями, використовуючи супутники нового покоління: американські "Сінком", "Ерлі берд" і "Інтелсат" російські - "Веселка" і "Горизонт".
Велике майбутнє пов'язують з розміщенням на геостаціонарній орбіті антенних комплексів.
17 червня 1991, був виведений на орбіту супутник геодезичний ERS-1. Головним завданням супутників повинні були стати спостереження за океанами і покритими льодом частинами суші, щоб представити кліматологів, океанографів і організаціям з охорони навколишнього середовища дані про ці малодосліджених регіонах. Супутник був оснащений найсучаснішою апаратурою мікрохвильової, завдяки якій він готовий до будь-якої погоди: "очі" його радіолокаційних приладів проникають крізь туман і хмари і дають чітке зображення поверхні Землі, через воду, через сушу, - і через лід. ERS-1 був націлений на розробку льодових карт, які надалі допомогли б уникнути безліч катастроф, пов'язаних із зіткненням кораблів з айсбергами і т.д.
При всьому тому, розробка судноплавних маршрутів це, говорячи образною мовою, тільки верхівка айсберга, якщо тільки згадати про розшифровку даних ERS про океанах і покритих льодом просторах Землі. Нам відомі тривожні прогнози загального потепління Землі, які призведуть до того, що розтануть полярні шапки і підвищиться рівень моря. Затоплено будуть всі прибережні зони, постраждають мільйони людей.
Але нам невідомо, наскільки правильні ці прогнози. Тривалі спостереження за полярними областями за допомогою ERS-1 і його послідовника (наприкінці осені 1994 року) - супутника ERS-2 представляють дані, на підставі яких можна зробити висновки про ці тенденції. Вони створюють систему "раннього виявлення" у справі про танення льодів.
Завдяки знімках, які супутник ERS-1 передав на Землю, ми знаємо, що дно океану з його горами і долинами як би "віддруковується" на поверхні води. Так вчені можуть скласти уявлення про те, чи є відстань від супутника до морської поверхні (з точністю до десяти сантиметрів зміряне супутниковими радарним висотоміром) вказівкою на підвищення рівня моря, або ж це "відбиток" гори на дні.
Хоча спочатку супутник ERS-1 був розроблений для спостережень за океаном і кригою, він дуже швидко довів свою багатосторонність і по відношенню до суші. У сільському і лісовому господарстві, у рибальстві, геології та картографії фахівці працюють з даними, що подаються супутником. Оскільки ERS-1 після трьох років виконання своєї місії він все ще працездатний, вчені мають шанс експлуатувати його разом з ERS-2 для спільних завдань, як тандем. І вони збираються отримувати нові відомості про топографії земної поверхні і надавати допомогу, наприклад, в попередження про можливі землетруси.
Супутник ERS-2 оснащений, крім того, вимірювальним приладом Global Ozone Monitoring Experiment Gome, який враховує обсяг і розподіл озону та інших газів в атмосфері Землі. За допомогою цього приладу можна спостерігати за небезпечної озонової дірою і змінами, що відбуваються. Одночасно за даними ERS-2 можна відводити близьке до землі UV-B випромінювання.
На тлі безлічі загальних для всього світу проблем навколишнього середовища, для вирішення яких повинні надавати основну інформацію і ERS-1, і ERS-2, планування судноплавних маршрутів здається порівняно незначним підсумком роботи цього нового покоління супутників. Але це одна з тих сфер, в якій можливості комерційного використання супутникових даних використовуються особливо інтенсивно. Це допомагає при фінансуванні інших важливих завдань. І це має в області охорони навколишнього середовища ефект, який важко переоцінити: швидкі судноплавні шляхи вимагають меншої витрати енергії. Або згадаємо про нафтових танкерах, які в шторм сідали на мілину або розбивалися і тонули, втрачаючи свій небезпечний для навколишнього середовища вантаж. Надійне планування маршрутів допомагає уникнути таких катастроф.
У передових космічних держав світу – Росії та США приблизно 15 років тому невдачі йшли одна за одною. Катастрофи космічних кораблів "Челенджер" році та "Колумбії" також призвели до затримання важливих запусків, тому що вони розроблялись як основний носій для виводу на орбіту інших апаратів. Потім у Росії змінилась політична обстановка, що привело до скорочення бюджету космічної програми.
Але у останні роки використання нових орбітальних телескопів дозволило отримати цікаві результати, які зробили новий поштовх для дослідження космосу. Найвидатнішим орбітальним телескопом був "Хаббл". Телескоп постійно модернізували, щоб якість його роботи відповідала сучасним цифровим технологіям. Він зробив вагомий вклад у дослідження Сонячної системи у виді фотознімків планет. Серед інших зроблених ним знімків є знімки народження та смерті зірок, включаючи, можливо, найяскравішу з усіх зірок Всесвіту, сховану за хмарою космічного пилу у іншому кінці нашої галактики. Останні роки були сприятливими і для астрономів, робочі інструменти яких постійно знаходилися на Землі – на "бойове чергування" вставали нові, більш потужні телескопи-рефлектори нових зразків. На сьогоднішній день найбільшими у світі рефлекторами є два телескопа Кека, встановлені на Гаваях. Але незабаром з'явиться ще потужніший телескоп, який будують у Чілі.
Висновок
Створення Сонячної системи – звичайне явище. Подібні системи народжуються у Всесвіті постійно. Якщо таких сонячних систем така велика кількість, то це означає можливість існування планет, подібних нашій Землі, що обертаються навколо інших зірок. А якщо це так, то можна припустити, що на багатьох з них існує життя.
Всесвіт має великий простір для досліджень. Техніка, завдяки якій вивчають космос постійно вдосконалюється, на зміну одним технологіям приходять інші, більш сучасні. Ніхто не знає, яка подальша доля нашої планети та усього Всесвіту в цілому. Згідно теорії відкритого простору, Всесвіт буде збільшуватися доти, доки уся енергія не використається. Тоді усі зірки та галактики припинять своє існування. Згідно теорії закритого простору, коли-небудь збільшення Всесвіту припиниться, і тоді вона почне стискатися і буде стискатися до того часу, поки зовсім не зникне. У результаті цього може трапитися ще один потужний вибух, який створить новий всесвіт. Таким чином, цикл Всесвіту не скінчиться ніколи.
В наш час постійно вдосконалюється техніка, що працює у космосі та вивчає його: телескопи-рефлектори, супутники, орбітальні станції. Усе це сприяє більш глибокому вивченню Сонячної системи та Всесвіту в цілому. Розвинені держави витрачають багато грошей, вивчаючи космічний простір, намагаючись з’ясувати, на яких ще планетах Сонячної системи існує або можливо існування життя.
Було б добре, якби через декілька десятків років людина могла б поїхати на екскурсію на будь-яку планету, подивитися на неї зблизька, побачити красу нашої планети з космосу і зрозуміти, що цю красу треба берегти. Це – наша Земля, ми на ній живемо, на ній будуть жити наші діти та наші онуки.
Список використаної літератури
1. К. Гетланд. "Космічна техніка". 1986р, Москва.
2. О. Д. Коваль, В. П. Сенкевич. "Космос: далекий та близький", 1977р, Москва.
3. В. Л. Барсуков. "Освоєння космічного простору в СРСР". 1982р, Москва.
4. Издательство "Маршалл Кавендиш". "Древо познания. Наука и техника"
|