Практическое использование космоса

План:

1. Начало космической эры;
2. Космическое исследование Венеры;
3. Практическое использование космоса;

1. Голоса из космоса;
2. Космическая метеорология;
3. Изучение Земли из космоса;
4. Координатно-временное обеспечение;
5. Компоновка;
6. Экипаж корабля "Индевор" STS-88;

4. Список литературы.

Начало космической  эры

4 октября 1957 г. СССР  произвел запуск первого в  мире искусственного спутника  Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83, 6 кг с четырьмя штыревыми антеннами длинной 2, 4-2, 9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания. Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65, 1 гр. 3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными приборами для исследования излучения Солнца и космических лучей.

6 декабря 1957 г. в США  была предпринята попытка запустить  спутник “Авангард-1” с помощью  ракеты-носителя, разработанной Исследовательской  лабораторией ВМФ. После зажигания  ракета поднялась над пусковым  столом, однако через секунду,  двигатели выключились, и ракета  упала на стол, взорвавшись от  удара. 31 января 1958 г. был выведен  на орбиту спутник “Эксплорер-1”,  американский ответ на запуск  советских спутников. По размерам  и массе он не был кандидатом  в рекордсмены. Будучи длинной  менее 1 м и диаметром только ~15, 2 см, он имел массу всего  лишь 4, 8 кг. Однако его полезный  груз был присоединен к четвертой,  последней ступени ракеты-насителя “Юнона-1”. Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей. Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в США  была предпринята вторая попытка  запустить спутник “Авангард-1”,  но она также закончилась аварией,  таки первая попытка. Наконец  17 марта спутник был выведен  на орбиту. В период с декабря  1957 г. по сентябрь 1959 г. было  предпринято одиннадцать попыток  вывести на орбиту “Авангард-1”,  только три из них были успешными.  Оба спутника внесли много  нового в космическую науку  и технику (солнечные батареи,  новые данные о плотности верхний  атмосферы, точное картирование  островов в Тихом океане и  т. д. ). 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда “Пионер-1”, также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. “Пионер-4”, массой 6, 1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км). Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом “Луна-1” впервые достигла второй космической скорости. “Луна-1” имела массу 361, 3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к “Луне-1”, было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия, и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея. “Луна-2” запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390, 2 килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля и радиационного пояса. Автоматическая межпланетная станция (АМС) “Луна-3” была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, невидимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

    Космическое исследование Венеры

Венера - вторая по расстоянию от Солнца и ближайшая к Земле  планета Солнечной системы. Среднее  расстояние от Солнца - 108 млн. км. Венера видна на небе либо после Захода Солнца (вечерняя звезда), либо незадолго  до его восхода (утренняя звезда). Венера - самое яркое светило на небе после Солнца и Луны, и при благоприятных  условиях можно даже наблюдать тень от предметов, создаваемую светом Венеры. Эта планета известна людям с  глубокой древности. Уже в 1610 году Галилей  произвел первые телескопические наблюдения небесных светил и наблюдал смену  фаз у Венеры, т. е. изменение ее видимой формы от диска до узкого серпа.

Существование атмосферы  Венеры было обнаружено в 1761 году М. В. Ломоносовым при наблюдениях  прохождения ее по диску Солнца.

Вращение любой планеты  и ориентирование оси вращения в  пространстве обычно изучались по наблюдениям  различных деталей, видимых на ее поверхности. Однако поверхность Венеры постоянно скрыта плотной атмосферой и облачным слоем, окутывающим планету, состоящим из капель серной кислоты  и вращающимся гораздо быстрее, чем сама планета. Поэтому параметры  вращения Венеры были определены только после возникновения в 30-х годах  нашего столетия и развития радиолокационных наблюдений. Интересно, что Венера вращается в обратную сторону по сравнению с Землей н другими планетами с наклоном оси вращения к плоскости орбиты почти 90°. Из-за такого необычного сочетания направлений и периодов вращения и обращения вокруг Солнца смена дня и ночи на Венере происходит за 117 суток, поэтому день и ночь продолжаются по 58. 5 суток.

В XX в. с помощью спектральных исследований в атмосфере Венеры найден углекислый газ, который оказался основным газом ее атмосферы (96, 5 %), в состав которой входит также около 3% азота и небольшие количества инертных газов, кислорода, окиси углерода, хлороводорода и фтороводорода. Кроме того, с ее атмосфере содержится около 0, 1% водяного пара. Углекислый пар и водяной пар создают в атмосфере Венеры парниковый эффект (причиной которого является сильное поглощение этими газами теплового излучения), приводящий к сильному разогреванию поверхности планеты. Температура ее поверхности около 500°С. Заметим, что великолепное представление о дикой "природе" Венеры - планеты бурь, адской жары и ядовитых облаков - дает один из ранних фантастических романов братьев Стругацких "Страна Багровых Туч" об экспедиции землян на Венеру.

Рисунок Венеры, сделанный  А. Дольфюсом на обсерватории Пик Меди, содержит большие подробности, чем любая фотография, полученная с Земли, но детали видимой поверхности настолько неясны, что их трудно зарисовать точно. К тому же облачный покров изменяется очень быстро.

Новая эра в астрономии - исследования планет с помощью  космических аппаратов позволила  аккумулировать огромный объем новой  информации о природе Венеры, уточните наши представления о ней.

        Практическое использование космоса

    Голоса  из космоса

В телевизионных (ТВ) программах уже не упоминается о том, что  передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально  опутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала  “Мир радио” (Wireless World) за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей. Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка. При движении по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается за 24 часа, т. е. за период суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будет постоянно находиться над определенной точкой поверхности Земли.

Первый спутник связи  “Телстар-1” был запущен все  же на низкую околоземную орбиту с  параметрами 950*5630 км, это случилось 10 июля 1962г. Почти через год последовал запуск спутника “Телстар-2”. В первой телепередаче был показан американский флаг в Новой Англии на фоне станции  в Андовере. Это изображение было передано в Великобританию, Францию и на американскую станцию в шт. Нью-Джерси через 15 часов после запуска спутника. Двумя неделями позже миллионы европейцев и американцев наблюдали за переговорами людей, находящихся на противоположных берегах Атлантического океана. Они не только разговаривали, но и видели друг друга, общаясь через спутник. Историки могут считать этот день датой рождения космического ТВ. Крупнейшая в мире государственная система спутниковой связи создана в России. Ее начало было положено в апреле 1965г. запуском спутников серии “Молния”, выводимых на сильно вытянутые эллиптические орбиты с апогеем над Северным полушарием. Каждая серия включает четыре пары спутников, обращающихся на орбите на угловом расстоянии друг от друга 90 гр. На базе спутников “Молния” построена первая система дальней космической связи “Орбита”. В декабре 1975г. семейство спутников связи пополнилось спутником “Радуга”, функционирующем на геостационарной орбите. Затем появился спутник “Экран” с более мощным передатчиком и более простыми наземными станциями. После первых разработок спутников наступил новый период в развитии техники спутниковой связи, когда спутники стали выводить на геостационарную орбиту, по которой они движутся синхронно с вращением Земли. Это позволило установить круглосуточную связь между наземными станциями , используя спутники нового поколения : американские “Синком”, “Эрли берд” и “Интелсат” российские “Радуга” и “Горизонт”. Большое будущее связывают с размещением на геостационарной орбите антенных комплексов.

Помимо систем фиксированной  связи в настоящее время получают развитие системы подвижной спутниковой  связи. Ведется разработка подобной системы "Марафон" на базе КА "Аркос" на геостационарном и КА "Маяк" на высокоэллиптической орбите типа "Молния" . Первым шагом в направлении обеспечения персональной связи является начало эксплуатации экспериментальных низкоорбитальных спутников типа "Горец" В ближайшее время космические аппараты СССВ постепенно будут заменятся на спутники нового поколения . При создании перспективных КА связи ("Экспресс-Д", "Галс-Р16", "Ямал-2000", "Аркос" и др. ) предполагается использовать передовые технологии , которые позволяют повысить пропускную способность и энергетику бортовых ретрансляционных комплексов , довести срок активного существования КА на орбите до 10-12 лет.

    Космическая  метеорология

После запусков советских  и американских спутников встал  вопрос о практическом использовании  разработанной техники. Возможности  аппаратуры и самих спутников  привлекли внимание метеорологов с  точки зрения получения обычной  регулярной информации о постоянно  меняющейся погоде в мировом масштабе. Первая попытка в этом направлении  была предпринята американцами, создавшими семейство метеорологических спутников  “Тирос”. Девять таких спутников были выведены на орбиту в период 1960-1965гг. На каждом спутнике были установлены две малогабаритные ТВ-камеры и приблизительно на половине спутников сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения облачного покрова Земли. В России метеорологическим космическим аппаратом стал спутник “Метеор”. Два или три спутника этой серии находятся на орбите одновременно и собирают информацию о состоянии атмосферы, тепловом излучении Земли и т. д. Полезный груз спутника состоит из оптико-механического ТВ оборудования работающего в видимой области спектра. Кроме того, имеется сканирующая инфракрасная аппаратура для получения данных о содержании влаги в атмосфере и вертикальном профиле температур. Предупреждения о внезапных изменениях погоды по объединенным данным с метеорологических радиолокационных станций и спутников передаются по радио из Москвы, Санкт-Петербурга и других центров, а специальная служба сообщает эту информацию на суда и самолеты. За последние 20 лет существенно возросли количество, качество и надежность обзора с помощью спутников. Начиная с 1966 г. Землю регулярно фотографируют, по крайней мере, один раз в сутки. Фотоснимки используют в повседневной работе, а также помещают в архивы. Метеорологическая информация, получаемая со спутников, неуклонно приобретает все более важное значение. В настоящее время она широко используется метеорологами и специалистами по окружающей среде всего мира в повседневной практике, и считаются почти обязательной для проведения анализов и краткосрочных прогнозов. Метеорологическая информация со всех света поступает в Национальную службу контроля окружающей среды с помощью спутников, расположенную в Вашингтоне, перерабатывается в материалы широкой номенклатуры и распределяется по всему свету. Спутниковая информация оказалась особенно полезной в двух сферах исследования. Во-первых, существуют обширные районы Земли, из которых метеорологическая информация, обычными средствами, недоступна. Это территории океанов северного и южного полушарий, пустынь и полярных областей. Спутниковая информация заполняет эти пробелы, выявляя крупномасштабные особенности из образований облаков. К таким особенностям относятся штормовые системы, фронты, наиболее значительные междуволновые впадины и гребни, струйные течения, густой туман, слоистые облака, ледовая обстановка, снежный покров и отчасти направление, и скорость наиболее сильных ветров. Во-вторых, спутниковая информация успешно используется для слежения за ураганами, тайфунами и тропическими штормами. Спутниковая информация включает данные о наличии и расположении атмосферных фронтов, бурь и общего облачного покрова. В итоге в настоящее время спутник стал практически признанным инструментом метеорологов в большинстве стран мира. Карты погоды, которые вечером появляются на наших телевизионных экранах, со всей очевидностью свидетельствуют о ценности наблюдения со спутников в обеспечении метеорологических систем.