КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ ЧЕЛОВЕКА

<

051514 1148 1 КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ ЧЕЛОВЕКА Впервые теоретические аспекты космических полётов исследовал русский учёный Константин Циолковский, который сформулировал основные математические положения ракетных двигателей и вывел формулу Циолковского. Он же предложил и средство для таких полетов — ракету. В его трудах были даны философские и технические обоснования освоения космоса человечеством. Однако теорию еще нужно было воплотить в практику. Проекты реактивных летательных аппаратов существовали в России еще в 19 веке. Вскоре после революции 1917 года в Советском Союзе появились общественные организации и группы энтузиастов, которые работали над конструированием ракетных двигателей, активно обсуждали проблемы космических полетов будущего. Уже в 1924 году в стране, не оправившейся от революций, гражданской войны и иностранной интервенции, было организовано Общество изучения межпланетных сообщений, а в Военно-научном обществе Академии воздушного флота им. Н.Е.Жуковского была создана секция межпланетных сообщений с целью объединения всей ведущейся в СССР работы по изучению реактивного движения и космических полетов.

Немец Герман Оберт также установил в 1923 году основное уравнение ракетной техники и показал с помощью концепции многоступенчатой ракеты как Циолковский, как можно вывести выгодно бо́льший полезный груз на желаемую орбиту.

Первым упомянутым инженером и учёным был американец Роберт Годдард, который в 1910 году разработал маленький ракетный двигатель. В 1926 годуему удалось запустить первый жидкотопливный ракетный двигатель. Ещё ранее активным был в этой области астроном и пионер ракетной техники изБольцано Макс Валье. Он сделал первые европейские эксперименты с жидким топливом и построил автомобиль с ракетным двигателем, который ныне находится в немецком музее. При испытаниях в Берлине ракета взорвалась, и металический осколок убил 35-летнего инженера.

Это изучение основ ракетостроения полных энтузиазмом отдельных людей было до начала 1930-ых фундаментом для развития новых технологий, которые только в совокупности военного интереса и государственного финансирования могли развиться. Большая часть развития космонавтики принадлежит Вернеру фон Брауну от Пенемюнде в 1934 году и Фау-2 (образец для многих советских и американских ракет) до Сатурна-5 с высадкой наЛуну в 1969—1972 годах.

Кроме технических основ, появились и астрономические знания небесной механики, которые являлись предпосылками к космическим полётам.

Запуск первого спутника, который оказался неожиданным для большинства людей, показал всему миру, сколь высокого уровня достигли наука и техника в Советском Союзе, возвестил о переходе человечества к планомерному изучению и освоению космического пространства. Впервые аппарат, созданный человеком, достиг первой космической скорости, вышел на орбиту искусственного спутника Земли и стал виток за витком огибать нашу планету.

Первый спутник явился символом нового и передового, всего, что стоит на переднем крае науки и техники, символом могущества человека в его борьбе с силами природы, его знаменем в завоевании новой стихии.

Трудно поверить, что потребовалось всего три с половиной года со времени запуска первого искусственного спутника Земли, чтобы подготовить полет человека в космическое пространство. Все ускоряющийся технический прогресс, помноженный на героизм первых покорителей космоса, сделал это возможным.

12 апреля 1961 г. стало исторической датой. В этот день впервые в неизведанные космические дали отправился человек — советский гражданин Юрий Гагарин. Не случайно, что запуск первого искусственного спутника, так же как и первый полет человека в космическое пространство, — эти величайшие достижения современности — были осуществлены в Советском Союзе, в стране Октября, строящей коммунистическое общество, на родине великого Ленина.

Эти исторические свершения советского народа, так же как и последующие достижения в исследовании и освоении космического пространства, стали возможными лишь благодаря тому, что в стране социализма под руководством Ленинской партии были созданы мощная индустрия, высокоразвитая современная техника, хорошо организованная промышленность, благодаря тому, что советская наука достигла невиданного расцвета и по многим направлениям заняла ведущее место в мире.

Для реализации программы космических исследований потребовались создание сложнейшей ракетно-космической техники, разработка труднейших научных и технических проблем, организация мощной опытно-конструкторской и производственной базы. Трудно переоценить значение огромного роста инженерных и научных кадров, организации широкой подготовки квалифицированных рабочих, техников и других специалистов, которая планомерно проводилась Советским государством и развернулась широким фронтом уже во времена первых пятилеток и особенно в послевоенный период.

Дерзновенная мечта человека — полет в космическое пространство — осуществилась в результате успехов в развитии многих областей новой техники. При решении этой задачи были преодолены громадные научные и технические трудности. До полета человека были с возможной полнотой изучены условия полета в космосе.

Исследования на спутниках показали, что метеорная опасность много ниже, чем ранее предполагалась, радиация вне радиационного пояса невысокая и допускает возможность создания сравнительно легкой защиты. Но при полетах возможно значительное временное возрастание радиации, связанное со вспышками на Солнце; для защиты от такой опасности имеет огромное значение прогнозирование радиационной обстановки.

Были проведены продолжительные детальные и многосторонние исследования на животных.

Еще в 1951 г. были начаты вертикальные запуски геофизических ракет с животными на борту на высоты от 100 до 400 км. 3 ноября 1957 г. был запущен второй советский искусственный спутник Земли с собакой Лайкой на борту. В результате полета была установлена способность высшего животного переносить невесомость и испытана разработанная система биологической «радиотелеметрии. 1960 год был годом запуска космических кораблей-спутников с разнообразным «биологическим экипажем» — от бактерий до собак. Эти опыты показали, что условия полета и созданные системы жизнеобеспечения позволяют переходить к новому этапу — осуществлению полета человека в космос.

Первый орбитальный полет человека — величайший подвиг. Это прыжок в неизвестность. Для его осуществления потребовалось преодолеть не только огромные технические трудности, связанные с созданием мощной ракеты-носителя космического корабля, систем жизнеобеспечения. Потребовалось преодолеть психологический барьер, который всегда встает на пути к новым рубежам в покорении человеком природы. И хотя первому полету человека в космос предшествовала большая программа подготовки, которая началась сразу же после запуска первого спутника, хотя до полета человека в космосе побывали животные, еще много неизвестного оставалось к моменту старта космического корабля «Восток», на котором должен был лететь Юрий Гагарин. Потребовались величайшее мужество и героизм, беззаветная преданность науке и прогрессу, Родине и человечеству, чтобы с таким спокойствием и уверенностью, как это сделал Юрий Гагарин, отправиться в первый космический рейс. Все помнят его знаменитое «поехали» — возглас, который слетел с его уст, когда мощная ракета уносила его в космические просторы, возглас, с каким в былые времена отправлялись в путешествие на перекладных.

«Человек в космосе…». Эта весть мгновенно облетела весь земной шар. Радиостанции прерывали свои сообщения, чтобы поведать об этом событии, открывающем эпоху космических полетов человека.

Дерзновенная мечта человека — полет в космическое пространство — свершилась! Лишь сейчас, когда прошли годы и за первым космическим полетом человека последовали новые и новые, все более сложные и длительные, когда совершено много новых открытий, становится ясным все величие подвига первооткрывателя космоса. Пройдут десятилетия, пройдут века, человек ступит на другие планеты, выйдет за пределы Солнечной системы, многое сотрется в памяти человечества, но имя Юрия Гагарина, впервые преодолевшего земное тяготение и вырвавшегося в космос, навсегда останется в анналах истории земной цивилизации.

<

При подготовке полета были решены сложнейшие задачи: созданы системы кондиционирования и регенерации воздуха, системы терморегулирования, специальные скафандры. Одной из сложных задач было создание систем спуска космических кораблей на Землю. Все это обеспечило вывод 12 апреля 1961 г. на орбиту вокруг Земли космического корабля «Восток» с летчиком-космонавтом Ю. А. Гагариным и последующие полеты советских космонавтов. Первый полет человека в космос вошел в историю человечества как новый триумф нашей науки и техники, как пример беззаветного героизма советского человека, его веры в советскую науку и технику, пример подвига ради интересов науки, во имя славы Родины.

Вслед за космическим рейсом первооткрывателя космоса Юрия Гагарина последовали новые героические полеты советских и американских космонавтов. Суточный полет Германа Титова, первый групповой полет Андрияна Николаева и Павла Поповича, новый групповой полет Валерия Быковского и первой в мире женщины-космонавта Валентины Терешковой стали крупными вехами в покорении космоса человеком.

12 октября 1964 г. впервые отправился в полет многоместный корабль «Восход-1» с экипажем в составе Владимира Комарова, Константина Феоктистова и Бориса Егорова. Во время этого полета участие инженера, ученого и врача позволило расширить круг наблюдений непосредственно на борту космического корабля.

Совершенствование космических кораблей продолжалось. Были поставлены задачи проведения научно-технических экспериментов и отработки таких систем и операций, которые имеют важное значение для развития космической техники и дальнейших полетов человека. Решением одной из таких задач явилось создание космического корабля, допускающего выход человека в открытое космическое пространство и изучение возможности человека работать в открытом космосе — проводить научные исследование, выполнять монтажные операции, удаляться от корабля на некоторое расстояние.

Многие задачи космических полетов требуют выхода человека из космического корабля наружу в открытый космос. Это и сборка на околоземной орбите крупных орбитальных станций, и проведение различных монтажных работ вне космического корабля, осмотр наружных поверхностей корабля, выполнение научных и технических экспериментов в открытом космическом пространстве. Наконец, это подготовка к выходу из космического корабля на поверхность других планет и, конечно, на поверхность Луны.

В 1965 г. космический корабль, допускающий выход в открытое космическое пространство, был создан, были разработаны средства жизнеобеспечения и скафандры для работы вне корабля. Корабль имел шлюзовую камеру, позволяющую одному из космонавтов выходить из него во время орбитального полета без разгерметизации кабины космонавтов. Первый шаг в открытое космическое пространство и свободный полет человека по орбите вокруг Земли вне космического корабля, когда человек превращается в живого спутника нашей планеты, требовал исключительного героизма.

18 марта 1965 г. советский космонавт Алексей Леонов впервые вышел в открытое космическое пространство из космического корабля, пилотируемого Павлом Беляевым, удалился от него на расстояние свыше 5 м и после выполнения намеченной программы возвратился в кабину корабля. Космонавт пробыл в открытом космическом пространстве свыше 20 мин. Этот смелый эксперимент принес ценные данные об условиях работы человека в открытом космосе и доказал, что человек может находиться и работать в открытом космическом пространстве. Советская космическая физиология получила новые сведения о протекании физиологических и биохимических процессов в организме в условиях космического полета. Эта новая область науки уже в значительной мере изучила основные закономерности поведения организма и его систем регуляции в условиях невесомости и при больших перегрузках, определила основные пути обеспечения здоровья и высокой работоспособности космонавтов, вскрыла многие особенности организма здорового человека, которые ранее не были известны, его приспособление и поведение в экстремальных условиях.

Алексей Леонов, впервые выйдя в открытый космос, не только доказал, что человек может жить и работать в свободном космическом пространстве, но и открыл дорогу другим космонавтам, снял сомнения в возможности выполнения различных операций в таких условиях. Вслед за ним советские и американские космонавты смелее могли проводить аналогичные эксперименты.

Выход человека в открытое космическое пространство явился крупным достижением и ряду исторических событий, представляющих собой важные вехи на пути освоения космоса.

 

2 ПРОБЛЕМЫ ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТОВ В КОСМОС И ВОЗМОЖНОЕ БУДУЩЕЕ

 

Космический полёт — это путешествие или транспортировка в или через космос. Чёткая граница между Землёй и космосом отсутствует, и Международной авиационной федерацией была принята границей высота в 100 км от поверхности Земли. Чтобы на такой высоте летательный аппарат летел благодаря действию аэродинамических сил, необходимо иметь первую космическую скорость, что является одним из факторов определения границы космоса и земной атмосферы. Классическое разделение между авиа- и космическим полётами всё больше размывается благодаря развитию суборбитальных космических кораблей и орбитальных самолётов.

Современные ракетные двигатели работают по принципу реактивной отдачи. Аналогично пушке, которая откатывается назад, когда ядро выстреливается, ракета движется вперёд, когда выбрасывает рабочее тело. Важный показатель ракетного топлива из antriebstechnischer вида — удельный импульс, который описывает эффективность двигателя и топлива. Чем он выше, тем лучше двигатель и топливо. Он показывает, как долго сила тяги производиться с массой топлива M равная его весу. Около небесного тела как Земля, чтобы вертикально взлететь, сила тяги должна быть больше веса. До сих пор на это способны только химические и ядерные ракетные двигатели

Различают орбитальный и суборбитальный космический полёт. Для достижения орбиты космический аппарат должен на минимальной высоте достичь первой космической скорости около 7,9 км/с в горизонтальном направлении, чтобы он стал искусственным спутником Земли. Если скорость будет меньше, то траектория станет баллистической. Чтобы достигнуть такой высокой скорости, на ракета-носителях применяют принцип многоступечатости. Различают Tank-, Triebwerks-, Parallel- und Tandemstufung. Запуск такой ракеты производится с так называемой стартовой установки (англ. Launch pad, нем. Startrampe).

Чтобы снизить стоимость космических полётов, пытаются разработать многоразовый транспортный космический корабль, который может стартовать и приземляться горизонтально, как самолёт. Эти так называемые орбитальные самолёты (англ. Spaceplane, нем. Raumflugzeug), которые используют дополнительно воздушно-реактивные двигатели для подъёма.

Каждый рукотворный объект, неважно космический корабль, станция или спутник, нуждаются как минимум в следующих компонентах:

– система терморегулирования, поскольку обмен теплом в вакууме может производиться только через излучение;

– система жизнеобеспечения, если есть люди;

– система связи;

– источник энергии4

– защита от космических лучей.

Проблема полета человека в космос встала перед конструкторами сразу после запуска первого искусственного спутника Земли. Теперь нужно создать такой космический пилотируемый аппарат, который был бы способен работать на околоземной орбите несколько суток, а затем благополучно возвратиться на Землю. Последняя задача оказалась особенно трудной. После многочисленных экспериментов с животными меньше чем за полтора года конструкторам все же удалось создать такую космическую систему.

9 марта 1961 г. стартовал космический корабль с манекеном «Иваном Ивановичем» на борту. После успешного полета стало ясно, что на его месте уже мог быть космонавт. Но пока рядом с ним находилась только собака Чернушка.

Так, постепенно совершенствуясь, создавался пилотируемый космический корабль «Восток». Он состоял из кабины пилота с рабочей аппаратурой, состыкованного с ним приборного отсека и спускаемого аппарата. Перед входом в атмосферные слои спускаемый аппарат продолжал движение к Земле отдельно от приборного отсека, который сгорал во время спуска. В результате получившаяся конструкция разделяющегося корабля стала классической для последующих космических аппаратов.

«Восток» был полностью автоматизированным кораблем, но в случае необходимости командир мог взять управление на себя. В приборном отсеке размещались служебные системы, баки с топливом, тормозная двигательная установка, системы жизнеобеспечения.

Первый космический полет человека длился всего 108 минут. За это время корабль успел совершить только один виток вокруг Земли. Но именно этот полет открыл эру пилотируемых полетов, а 12 апреля стал Днем космонавтики.

5 мая 1961 года: Алан Шепард становится первым американцем, побывавшем в космосе, совершив суборбитальный полёт по параболической траектории продолжительностью меньше минуты.

11-12 августа 1962 года: Андриян Николаев на Востоке-3 и Павел Попович на Востоке-4 совершают первый в мире групповой космический полёт. Максимальное сближение — 6,5 км.

16 июня 1963 года: Валентина Терешкова стала первой женщиной, побывавшей в космосе. Полёт совершила на Востоке-6.

18 марта 1965 года: Алексей Леонов покидает корабль Восход-2 и становится первым человеком, вышедшим в открытый космос. Командир экипажа — Павел Беляев.

3 февраля 1966 года: Луна-9 впервые совершила мягкую посадку на другое небесное тело — Луну.

21 декабря 1968 года: Аполлон-8 впервые покинул околоземную орбиту. Командир экипажа — Фрэнк Борман, на борту также были астронавтыДжеймс Ловелл и Уильям Андерс.

16 июля 1969 года: Аполлон-11 впервые совершает посадку на Луне. Нил Армстронг 20 июля 1969 года становится первым человеком, ступившим на Луну, за ним следует Базз Олдрин. Майкл Коллинз пилотирует корабль.

15 декабря 1971 года: Венера-7 впервые совершает посадку на другую планету — Венеру.

24 декабря 1979 года: первый полёт европейской ракеты-носителя Ариан-1.

12 апреля 1981 года: первый полёт шаттла Колумбия. Первый космический корабль многократного использования.

19 февраля 1986 года: запущен базовый блок космической станции Мир.

20 ноября 1998 года: с запуском российского модуля Заря началось строительство Международной космической станции, которая до сих пор является самым большим проектом в космонавтике.

15 октября 2003 года: Ян Ливэй становится первым китайцем, побывавшем в космосе, во время пилотируемого полёта Шэньчжоу-5.

24 октября 2007 года: Китай посылает первый свой лунный спутник — Чанъэ-1 на ракете-носителе типа Великий поход-3.

22 октября 2008 года: Индия реализует свою первую лунную программу, запустив спутник Чандраян-1 к Луне.

В естественнонаучном и производительном планах мир стоит перед рядом глобальных проблем, решение которых требует объединённых усилий всех народов. Это проблемы сырьевых ресурсов, энергетики, контроля за состоянием окружающей среды и сохранения биосферы и другие. Огромную роль в кардинальном их решении будут играть космические исследования — одно из важнейших направлений научно-технической революции.

Космонавтика ярко демонстрирует всему миру плодотворность мирного созидательного труда, выгоды объединения усилий разных стран в решении научных и народнохозяйственных задач.

С какими же проблемами сталкивается космонавтика и сами космонавты?

Начнём с жизнеобеспечения. Что такое жизнеобеспечение? Жизнеобеспечение в космическом полёте — это создание и поддержание в течении всего полёта в жилых и рабочих отсеках К.К. таких условий, которые обеспечили бы экипажу работоспособность, достаточную для выполнения поставленной задачи, и минимальную вероятность возникновения патологических изменений в организме человека. Как это сделать? Необходимо существенно уменьшить степень воздействия на человека неблагоприятных внешних факторов космического полёта — вакуума, метеорических тел, проникающей радиации, невесомости, перегрузок; снабдить экипаж веществами и энергией без которых не возможна нормальная жизнедеятельность человека, — пищей, водой, кислородом и сетом; удалить продукты жизнедеятельности организма и вредные для здоровья вещества, выделяемые при работе систем и оборудования космического корабля; обеспечить потребности человека в движении, отдыхе, внешней информации и нормальных условиях труда; организовать медицинский контроль за состоянием здоровья экипажа и поддержание его на необходимом уровне. Пища и вода доставляются в космос в соответствующей упаковке, а кислород — в химически связанном виде. Если не проводить восстановление продуктов жизнедеятельности, то для экипажа из трёх человек на один год потребуется 11 тонн вышеперечисленных продуктов, что, согласитесь, составляет немалый вес, объём, да и как это всё будет хранится в течении года?!

Проблема обеспечения безопасности космических полетов продолжает оставаться одной из наиболее актуальных проблем повышения эффективности применения авиационно-космической техники и снижения рисков чрезвычайных происшествий, имеющих огромный негативный общественный резонанс и связанных с большими экономическими потерями. Она относится к числу наиболее серьезных комплексных проблем пилотируемой космонавтики, поскольку безопасность космических полетов определяется не только надежностью пилотируемых космических объектов (ПКО) и его бортовых систем, но и качеством подготовки космонавтов, эргономичностью космической техники, характером неблагоприятных воздействий условий космической среды на космонавтов, состоянием здоровья экипажа, организацией управления полетом и множеством других факторов.

В ближайшем будущем системы регенерации позволят почти полностью воспроизводить кислород и вод на борту станции. Уже давно начали использовать вода после умывания и душа, очищенную в системе регенерации. Выдыхаемая влага конденсируется в холодильно-сушильном агрегате, а затем регенерируется. Кислород для дыхания извлекается из очищенной воды электролизом, а газообразный водород, реагируя с углекислым газом, поступающим из концентратора, образует воду, которая питает электролизер. Использование такой системы позволяет уменьшить в рассмотренном примере массу запасаемых веществ с 11 до 2т. В последнее время практикуется выращивание разнообразных видов растений прямо на борту корабля, что позволяет сократить запас пищи который необходимо брать в космос, об этом упоминал ещё в своих трудах Циолковский.

Сейчас развивается такие космические полеты как полеты космических туристов. В 2002 году государствами-участниками программы Международной космической станции (МКС) был согласован документ, устанавливающий общие критерии отбора космонавтов и посетителей МКС. Документ носит название «Принципы, касающиеся процессов и критериев отбора, назначения, подготовки и сертификации членов основных экипажей МКС и экспедиций посещения».

В документе определены две категории членов экипажа: профессиональные астронавты (космонавты) и участники космических полетов. В категорию участников космических полетов отнесены лица, отобранные для полета («спонсируемые») одним или несколькими космическими агентствами – партнерами в программе МКС для выполнения коммерческих, научных и других программ, а также представители космических агентств, не являющихся партнерами по МКС, инженеры, ученые, учителя, журналисты, деятели искусства или туристы.

Согласно этому документу понятие «космический турист» является составной частью понятия «участник космического полета», таким образом, космическими туристами являются частные лица, которые совершили (или готовятся совершить) космический полет, оплатив его на коммерческой основе.

Этот список критериев отбора распространяется на космические агентства США, России, Канады, Японии и Европы.

В настоящее время единственной используемой целью космического туризма является Международная космическая станция. Полеты осуществляются при помощи российских космических кораблей «Союз».

Колонизация космоса является одной из основных тем научной фантастики.

Исследователи этой проблемы считают, что на Луне и ближайших к Земле астероидах достаточно ресурсов для создания такого поселения.Солнечная энергия там довольно легко доступна в больших количествах. Достижений современной науки вполне достаточно для начала колонизации, но необходимо огромное количество инженерной работы

Наилучшее расположение колонии является одним из основных предметов спора сторонников космической колонизации.

Колонии могут располагаться в следующих местах:

– планета, спутник планеты или астероид;

– орбита вокруг Земли, Солнца или другого космического тела;

– точка Лагранжа.

Марс рассматривается как один из наиболее вероятных кандидатов на роль места первого внеземного поселения. Его общая площадь приблизительно равна площади земной суши. На Марсе существуют большие запасы воды, а также присутствует углерод (в виде двуокиси углерода в атмосфере). Вероятно, Марс подвергался тем же геологическим и гидрологическим процессам, что и Земля, и может содержать запасы минеральных руд (хотя это не доказано). Существующего оборудования было бы достаточно, чтобы получать необходимые для жизни ресурсы (воду, кислород, и т. п.) из марсианского грунта и атмосферы.

Атмосфера Марса достаточно тонкая (всего 800 Па, или около 0,8 % земного давления на уровне моря), а климат холоднее. Сила тяжести на Марсе составляет около трети земной. Обсуждается возможность терраформирования Марса с целью сделать всю или часть его поверхности пригодной для жизни

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2008.
  2. Миронов А.В. Концепции современного естествознания. М., 2007.
  3. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. М., 2007.
  4. Соломатин В.А. История и концепции современного естествознания. -Яросл., ДИА-пресс, 2006.
<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.94MB/0.00138 sec

WordPress: 21.31MB | MySQL:122 | 1,434sec