Космические системы

Страница 5

Благодаря развитию космонавтики физиче­ская наука обогатилась фундаментальными от­крытиями в области астрофизики, космического излучения, изучения радиационных поясов Зем­ли, солнечно-земной физики, рентгеновской астрономии и др. Потребности космической тех­ники стимулировали исследования в области фи­зики электронных и ионных пучков и направлен­ных плазменных потоков. Применение низко­температурных (криогенных) ракетных топлив, создание бортовых электрогенераторов сверх­большой мощности, технически совершенных, привело к необходимости глубокого изучения физики низкотемпературных жидкостей, пове­дения их в условиях невесомости, разработки новых методов криостатирования легких надежных магнитных систем с малым энергопотреблением, стимулиро­вало развитие физики сверхпроводимости и гелиевой криогеники.

Развитие космической энергетики позволило значительно усо­вершенствовать существующие источники тока. Так, например, топливные элементы, вырабатывающие электрический ток в ре­зультате электрохимических процессов, применяемые в косми­ческих кораблях, в будущем могут найти широчайшее исполь­зование в автомобилях, что позволит ликвидировать один из основных источников загрязнения атмосферы, каким является двигатель внутреннего сгорания. Топливные элементы, по-ви­димому, будут широко внедрены в промышленность и сель­ское хозяйство как удобный и эффективный источник электро­энергии. То же можно сказать о радиоизотопных и ядерных ис­точниках тока. Наряду с этим усовершенствованные химиче­ские аккумуляторы (никель-кадмиевые, серебряно-кадмиевые, серебряно-цинковые) и солнечные батареи, широко исполь­зующиеся в космических системах, найдут применение в самых различных областях народного хозяйства.

Большое значение в современной технике имеет надежность механизмов и машин. Разработка сложных космических ком­плексов, эксплуатация которых проходит в исключительно труд­ных и малоизведанных условиях, стимулировала дальнейшее развитие теории надежности, теории проектирования (внедре­ние системных методов), методов испытаний и эксперименталь­ной отработки и пр. В связи с тем что на космическую технику работают практически все отрасли народного хозяйства, проб­лемы повышения надежности охватывают и электронику, и из­мерительную технику, и машиностроение. Таким образом, кос­монавтика стимулирует повышение надежности в самых раз­личных областях производства.

Велико значение ракетно-космической техники в развитии ми­кроэлектроники и вычислительных машин. Острая потребность в малых размерах и незначительном энергопотреблении приве­ла к разработке сверхминиатюрных, компактных и высокона­дежных радиоэлектронных приборов и устройств, инициирова­ла развитие транзисторной техники и интегральных схем, кото­рые в последние годы широко употребляются в производстве радиоприемников, телевизоров, электронных часов и т. д. Внед­рение совершенных электронных вычислительных машин в раз­личные отрасли народного хозяйства привело к резкому уве­личению производительности труда и удешевлению продукции, позволило высвободить большое количество времени для твор­ческой деятельности человека.

Ракетно-космическая техника связана с разработкой и раз­вертыванием промышленного производства самых разнообраз­ных конструкционных материалов, которые находят в настоя­щее время применение в различных областях производства и строительства. Хорошо известно, как широко используется «крылатый» металл алюминий. Все больше начинает внедрять­ся титан и его сплавы. Но, пожалуй, наибольшее значение име­ет создание всевозможных неметаллических конструкционных материалов: армированных, комбинированных, слоистых, стой­ких и к высоким и к крайне низким температурам. Так, например, новый составной материал, состоящий из нитевидных кристал­лов бора, склеенных специальной резиной, вдвое прочнее и в два с половиной раза тверже алюминия. При этом он на 25% легче его. Одна из фирм Швейцарии применила разработанную для космических целей технологию в производстве нового «слоеного» материала (алюминий и пластиковая пена) для из­готовления стенных панелей, а также чрезвычайно прочных и легких лыж. Для крупных твердотопливных ракетных двигате­лей в США был создан так называемый армированный плас­тик (из стекловолокна). Сейчас он широко используется для производства водопроводных и канализационных труб и в ир­ригации. Он легок, не подвержен коррозии, устойчив на сжа­тие, практически не бьется и пригоден для получения тонко­стенных труб (особенно большого диаметра). Производство этого материала отличается простотой и не требует больших экономических затрат. Широкое распространение уже получил алюминированный пластик. Он нетеплопроводен, гибок, устой­чив против ветра и воды. Хотя его толщина всего 0,012 мм, он поразительно прочен. Широкое применение в народном хозяй­стве нашли также полиэтиленовые пленки, специальные искус­ственные кожи и многие другие материалы. Таким образом, потребности ракетно-космической техники вызвали целую революцию в области конструкционных материалов. Теперь материалы практически с любыми свойствами могут быть полу­чены чуть ли не из любого пригодного сырья, что позволяет меньше зависеть от природных ресурсов. Это имеет огромное экономическое значение.

Большой вклад внесла космонавтика в решение проблем ор­ганизации работ и управления разработками, а также в науку о прогнозировании развития науки и техники. Реализация круп­нейших проектов, связанных с созданием ракет-носителей, меж­планетных станций, пилотируемых кораблей и орбитальных баз, позволила разработать методы и средства, дающие возмож­ность вплотную подойти к таким, например, глобальным проектам, как освоение Мирового океана; послужила хорошей шко­лой для перевода управления различными отраслями промыш­ленности и народного хозяйства в целом на программные ме­тоды с широчайшим использованием электронной вычислитель­ной техники.

Большой вклад внесли космические исследования в здраво­охранение и медицину. Полеты в космос впервые по-новому поставили вопрос изучения организма человека, его работо­способности в различных условиях, определения его места в сложной кибернетизированной системе, какой является совре­менная космическая техника. Медики стали изучать здорового человека, потому что только с хорошим здоровьем возможны полеты в космос. Экстремальные условия, в которых оказыва­ется космонавт (невесомость, вибрации, перегрузки, изолиро­ванность и пр.), позволяют вскрыть не только тончайшие меха­низмы организма человека, но и понять его потенциальные воз­можности по выполнению самых разнообразных работ.

Большое количество различных технических разработок (приборов, устройств) нашло эффективное применение в меди­цинской науке и клинической практике. Это специальная датчиковая и телеметрическая аппаратура, высоконадежные и ми­ниатюрные моторы, используемые в аппаратах «искусственное сердце» и «искусственная почка», средства передвижения по поверхности Луны, используемые в качестве «шагающих» ин­валидных колясок и др. Широко применяются при лечении раз­личных заболеваний барокамеры и соответствующим образом приспособленные гермошлемы. В будущем все новые достиже­ния космической медицины и техники будут использоваться в медицинской практике. Не исключено, что многие начнут носить антипаторы — миниатюрные устройства для контроля жизне­деятельности организма — так же естественно, как, например, сейчас носят зубные протезы или искусственные шевелюры. Не­которые антипаторы могут быть специализированными. Их цель — тщательно отслеживать отдельные стороны жизнедея­тельности (для больных почками—состав крови, для желудоч­ных больных — уровень кислотности и т. д.). Могут применять­ся и комплексные антипаторы для отслеживания наиболее общих характеристик жизнедеятельности: дыхания, работы сердца, температуры тела и др. Подобные устройства позволят людям своевременно узнавать о надвигающихся нарушениях здоровья и о необходимости принятия соответствующих мер. Некоторые антипаторы смогут сообщать и целесообразные ме­ры для предупреждения многих недугов. Здоровые люди бу­дут при желании получать сигналы о приближении рубежа физической и умственной перегрузки. При соответствующей системе сигнализации ускорится оказание помощи при катастро­фах, травмах и внезапных нарушениях в работе жизненно важ­ных органов.