Міністерство освіти танауки України
Національний технічнийуніверситет
«Харківськийполітехнічний інститут»
Контрольна робота з історії науки і техніки
Тема №60: «Освоєннякосмосу: історія та сучасність»
Студента 1 курсу
Групи КІТЗ-19
Гладкова Євгена Єгоровича
План
Вступ
Початоккосмічної ери
Космоста наука
Чорнідірки
Висновок
Списоквикористаної літератури
Вступ
У другій половиніXX ст. людство, ступив на поріг Всесвіту, вийшло в космічний простір. Дорогу вкосмос відкрила наша Батьківщина. Перший штучний супутник Землі, який відкривкосмічну еру, запущений колишнім Радянським Союзом, а перший космонавт світу — громадянин колишнього СРСР.
Космонавтика — цевеличезний каталізатор сучасної науки і техніки, який став за небачено короткийтермін одним з головний важелів сучасного світового процесу. Вона стимулюєрозвиток електроніки, машинобудування, матеріалознавства, обчислювальноїтехніки, енергетики та багатьох інших галузей народного господарства.
У науковому планілюдство прагне знайти в космосі відповідь на такі принципові питання, як будоваі еволюція Всесвіту, утворення Сонячної системи, походження та шляхи розвиткужиття. Від гіпотез про природу планет і будову космосу, люди перейшли довсебічного і безпосереднього вивчення небесних тіл і міжпланетного простору задопомогою ракетно-космічної техніки.
В освоєнні космосулюдству належить вивчить різні області космічного простору: Місяць, інші планетиі міжпланетний простір.
Сучасний рівенькосмічної техніки та прогноз її розвитку показують, що основною метою науковихдосліджень за допомогою космічних засобів, очевидно, в найближчому майбутньомубуде наша Сонячна система. Головними при цьому будуть завдання вивченнясонячно-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 наорганізм людини та її працездатність.
У принципі розвитоккосмічної техніки повинен випереджати попит, пов'язаний з вирішенням актуальнихнародногосподарських проблем. Головними завданнями тут є створення ракет-носіїв,двигунів, космічних апаратів, а також засобів забезпечення(командно-вимірювальних і стартових комплексів, апаратури і т.д.), забезпеченняпрогресу в суміжних галузях техніки, прямо або побічно пов'язаних з розвиткомкосмонавтики.
До польотів усвітовий простір потрібно було зрозуміти і використовувати на практиці принципреактивного руху, навчитися робити ракети, створити теорію міжпланетнихповідомлень і т.д.
Ракетна техніка — далеко не нове поняття. До створення потужних сучасних ракет-носіїв людина йшлачерез тисячоліття мрій, фантазій, помилок, пошуків у різних галузях науки ітехніки, накопичення досвіду і знань.
Принцип дії ракетиполягає в її русі під дією сили потоку частинок, що виникають при згоранніпалива ракети. У ракеті, тобто апараті, обладнаному ракетним двигуном, газиутворюються за рахунок реакції окислювача і пального, що зберігаються в самійракеті. Ця обставина робить роботу ракетного двигуна незалежною від наявностіабо відсутності газового середовища. Таким чином, ракета являє собою дивнуконструкцію, здатну переміщатися в безповітряному просторі — космічному.
Особливе місцесеред російських проектів застосування реактивного принципу польоту займаєпроект Н. І. Кібальчича, відомого російського революціонера, який залишив,незважаючи на коротке життя (1853-1881), глибокий слід в історії науки ітехніки. Маючи великі й глибокі знання з математики, фізики і особливо з хімії,Кибальчич виготовляв саморобні снаряди і міни. «Проект повітроплавногоприладу» був результатом тривалої дослідницької роботи Кібальчича надвибуховими речовинами. Він, по суті, вперше запропонував не ракетний двигун,пристосований до якого-небудь існуючого літальному апарату, як це робили іншівинахідники, а зовсім новий (ракетодінамічний) апарат, прообраз сучаснихпілотованих космічних засобів, у яких тяга ракетних двигунів служить длябезпосереднього створення підйомної сили, що підтримує апарат у польоті.Літальний апарат Кибальчича повинен був функціонувати за принципом ракети!
Але Кибальчичапосадили до в'язниці за замах на царя Олександра II, і тому його проект літальногоапарату був виявлений тільки в 1917 році в архіві департаменту поліції.
Отже, до кінцяминулого століття ідея застосування для польотів реактивних приладів отримала уРосії великі масштаби. І першим, хто вирішив продовжити дослідження був нашвеликий співвітчизник Костянтин Едуардович Ціолковський (1857-1935рр.).Реактивним принципом руху він почав цікавитися дуже рано. Вже у 1883 році віндав опис корабля з реактивним двигуном, а у 1903 році Ціолковський вперше усвіті мав можливість сконструювати схему рідинної ракети. Ідеї Ціолковськогоотримали загальне визнання ще у 1920-і роки. І блискучий продовжувач йогосправи С. П. Корольов за місяць до запуску першого штучного супутника Земліговорив, що ідеї та праці Костянтина Едуардовича будуть все більше і більше залучатидо себе увагу в міру розвитку ракетної техніки, в чому, безперечно, виявився абсолютноправий.
Початоккосмічної ери
Через 40 роківпісля того, як був знайдений проект літального апарату, створений Кібальчичем,4 жовтня 1957 року колишній СРСР здійснив запуск першого в світі штучногосупутника Землі. Перший радянський супутник дозволив вперше виміряти щільністьверхньої 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 зчотирма штирові антенами довжиною 2,4-2,9 м. У герметичному корпусі розміщувалисяапаратура та джерела електроживлення. Початкові параметри орбіти складали:висота перигею 228 км, висота апогею 947 км, нахил 65,1º.
3 листопадаРадянський Союз повідомив про виведення на орбіту другого радянськогосупутника. В окремій герметичній кабіні знаходилися собака Лайка і телеметричнасистема для реєстрації її поведінки в невагомості. Супутник був такожзабезпечений науковими приладами для дослідження випромінювання Сонця і космічнихпроменів.
6 грудня 1957 року уСполучених Штатах Америки була зроблена спроба запустити супутник «Авангард-1»за допомогою ракети-носія, розробленого Дослідницькою лабораторією ВМФ. Післязапалювання ракета піднялася над пусковим столом, однак через секунду двигунивимкнулися і ракета впала на стіл, вибухнувши від удару .
31 січня 1958 рокубув виведений на орбіту супутник «Експлорер-1», американськавідповідь на запуск радянських супутників. За своїми розмірами і масою він небув кандидатом у рекордсмени. Будучи довжиною менше 1 м і діаметром близько15,2 см, він мав масу всього лише 4,8 кг.
Однак його кориснийвантаж 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 ньомубули встановлені датчики зовнішньої і внутрішньої температур, датчики ерозії іударів для визначення потоків мікрометеоритів і лічильник Гейгера-Мюллера дляреєстрації проникаючих космічних променів.
Важливий науковийрезультат польоту супутника складався у відкритті навколо Землі радіаційнихпоясів. Лічильник Гейгера-Мюллера припинив рахунок, коли апарат знаходився вжев апогеї на висоті 2530 км, а висота перигею становила приблизно 360 км.
5 лютого 1958 рокув США була зроблена друга спроба запустити супутник «Авангард-1», алевона також закінчилася аварією, як і перша спроба. Нарешті 17 березня супутникбув виведений на орбіту. У період з грудня 1957 року по вересень 1959 року булозроблено одинадцять спроб вивести на орбіту «Авангард-1» і тільки триз них були успішними.
Обидва супутникивнесли багато нового в розвиток космічної науки і техніки (сонячні батареї,нові дані про щільність верхній атмосфери, точне картування островів у Тихомуокеані і т.д.). 17 серпня 1958 року у США була зроблена перша спроба послати змису Канаверал, що знаходиться на околиці Місяця, зонд з науково-дослідноюапаратурою. Вона виявилася невдалою. Ракета піднялася і пролетіла всього 16 км.Перша ступінь ракети вибухнула на висоті на 77 м. 11 жовтня 1958 року булазроблена друга спроба запуску місячного зонда «Піонер-1», що такожвиявилася невдалою. Наступні кілька запусків також виявилися невдалими, лише 3березня 1959 року «Піонер-4», масою 6,1 кг частково виконавпоставлене завдання: пролетів мимо Місяця на відстані 60000 км (замістьпланованих 24000 км).
Так само, як і призапуску супутника Землі, пріоритет у запуску першого зонда належить СРСР. 2 січня1959 року був запущений перший, створений руками людини об'єкт, який буввиведений на траєкторію, що проходить досить близько від Місяця, на орбітусупутника Сонця. Таким чином " Місяць-1" вперше досягла другоїкосмічної швидкості. «Місяць-1» мала масу 361,3 кг і пролетіла біляМісяця на відстані 5500 км. На відстані 113000 км від Землі з ракетної ступені,пристикованої до «Місяцю-1», була випущена хмара парів натрію, якаутворила штучну комету. Сонячне випромінювання викликало яскраве свічення парівнатрію 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 іншенебесне тіло. У 390,2-кілограмової сфері розміщувалися прилади, які показали,що Місяць не має магнітного поля і радіаційного поясу.
Автоматичнаміжпланетна станція (АМС) «Місяць-3» була запущена 4 жовтня 1959року. Вага станції дорівнював 435 кг. Основною метою запуску був обліт Місяця іфотографування її зворотної, невидимої із Землі, сторони. Фотографуванняпроводилося 7 жовтня в протягом 40 хв. з висоти 6200 км над Місяцем.
12 квітня 1961 о 9год. 07 хв. за московським часом у кількох десятках кілометрів на північ відселища Тюратам у Казахстані на радянському космодромі Байконур відбувся запускміжконтинентальної балістичної ракети Р-7, в носовому відсіку якої розміщувавсяпілотований космічний корабель «Схід» з майором ВВС ЮріємОлексійовичем Гагаріним на борту. Запуск пройшов успішно. Космічний корабельбув виведений на орбіту з нахилом 65º, висотою перигею 181 км і висотоюапогею 327 км і зробив один виток навколо Землі за 89 хв. На 108-ій хвилиніпісля запуску він повернувся на Землю, приземлившись в районі села СмелівкаСаратовської області. Таким чином, через 4 роки після виведення першогоштучного супутника Землі Радянський Союз вперше в світі здійснив політ людини вкосмічний простір.
Космічний корабельскладався з двох відсіків. Спусковий апарат, який є одночасно кабіноюкосмонавта, являв собою сферу діаметром 2,3 м, покриту матеріалом для тепловогозахисту при вході в атмосферу. Керування кораблем здійснювалось автоматично, атакож 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. Космічнийкорабель «Схід» виводився в космос 5 разів, після чого було оголошенопро його безпеку для польоту людини.
Через чотири тижніпісля польоту Гагаріна — 5 травня 1961 року капітан 3-го рангу Алан Шепард ставпершим американським астронавтом.
Хоча він і не досягнавколоземній орбіти, він піднявся над Землею на висоту близько 186 км. Шепардбув запущений з мису Канаверал у космічному кораблі «Меркурій-3» задопомогою модифікованої балістичної ракети «Редстоун» і провів упольоті 15 хв. 22 с. до посадки в Атлантичному океані. Він довів, що людина вумовах невагомості може здійснювати ручне управління космічним кораблем. Космічнийкорабель «Меркурій» значно відрізнявся від космічний корабля «Схід».
Він складавсятільки з одного модуля — пілотованої капсули у формі усіченого конуса довжиною2,9 м і діаметром підстави 1,89 м. Його герметична оболонка з нікелевого сплавумала обшивку з титану для захисту від нагріву при вході в атмосферу. Атмосферавсередині «Меркурія» складалася з чистого кисню під тиском 0,36 ат.
20 лютого 1962 рокуСША 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 визначенняможливості роботи людини в космічного корабля «Меркурій». Останнійраз «Меркурій» вийшов у космос 15 травня 1963 року.
18 березня 1965року був виведений на орбіту корабель «Схід» з двома космонавтами наборту — командиром корабля полковником Павлом Бєляєвим і другим пілотомпідполковником Олексієм Леоновим. Відразу після виходу на орбіту екіпаж очистивсебе від азоту, вдихаючи чистий кисень. Потім був розгорнутий шлюзовий відсік:Леонов увійшов у шлюзовій відсік, закрив кришку люка космічного кораблю івперше в світі здійснив вихід у космічний простір. Космонавт з автономноюсистемою життєзабезпечення перебував поза кабіною кораблю протягом 20 хв.,часом віддаляючись від корабля на відстань до 5 м. Під час виходу він бувсполучений з кораблем тільки телефонним і телеметричним кабелями. Таким чином,була практично підтверджена можливість перебування і роботи космонавта поза космічнимкораблем.
3 червня бувзапущений «Джемені-4» з капітанами Джеймсом Макдівіттом і ЕдвардомВайтом. Під час цього польоту, що тривав 97 год. 56 хв. Уайт вийшов з кораблю іпровів поза кабіною 21 хв., перевіряючи можливість маневру в космосі задопомогою ручного реактивного пістолета на стиснутому газі.
На превеликий жаль,освоєння космосу не обійшлося без жертв. 27 січня 1967 року екіпаж, щоготувався здійснити перший пілотований політ за програмою «Аполлон»,загинув під час пожежі всередині корабля, згорівши за 15 с в атмосфері чистогокисню. Вірджил Гриссом, Едвард Уайт та Роджер Чаффі стали першимиамериканськими астронавтами, загиблими у космічних кораблях. 23 квітня зБайконура був запущений новий корабель «Союз-1», пілотованийполковником Володимиром Комаровим. Запуск пройшов успішно.
На 18 витку, через26 годин 45 хвилин після запуску, Комаров почав орієнтацію для входу ватмосферу. Всі операції пройшли нормально, але після входу в атмосферу ігальмування відмовила парашутна система. Космонавт загинув миттєво в моментудару «Союзу» о Землю зі швидкістю 644 км/год. У подальшомукосмос забрав ще не одне людське життя, але ці жертви були першими.
Потрібно зауважити,що в природно-науковому і продуктивному планах світ стоїть перед низкоюглобальних проблем, вирішення яких потребує об'єднаних зусиль усіх народів. Цепроблеми сировинних ресурсів, енергетики, контролю за станом навколишньогосередовища і збереження біосфери та інші. Величезну роль в кардинальному їхрішенні буде грати космічні дослідження — однин з найважливіших напрямівнауково-технічної революції.
Космонавтикаяскраво демонструє всьому світу плідність мирної творчої праці, вигодиоб'єднання зусиль різних країн у вирішенні наукових і народногосподарськихзавдань.
З якими жпроблемами стикається космонавтика і самі космонавти?
Почнемо з життєзабезпечення.Що це таке? Життєзабезпечення в космічному польоті — це створення і підтримкапротягом усього польоту в житлових та робочих відсіках корабля таких умов, якізабезпечили б екіпажу працездатність, достатню для виконання поставленогозавдання, і мінімальну ймовірність виникнення патологічних змін в організмілюдини. Як це зробити? Необхідно істотно зменшити ступінь впливу на людинунесприятливих зовнішніх факторів космічного польоту — вакууму, метеоричних тіл,проникаючої радіації, невагомості, перевантажень; забезпечити екіпаж речовинамиі енергією, без яких не можлива нормальна життєдіяльність людини; їжею, водою,киснем; видалити продукти життєдіяльності організму та шкідливі для здоров'яречовини, які виділяються при роботі систем і устаткування космічного корабля;забезпечити потреби людини в русі, відпочинку, зовнішній інформації танормальних умовах праці; організувати медичний контроль за станом здоров'яекіпажу та підтримувати його на необхідному рівні. Продукти харчування і водадоставляються в космос у відповідній упаковці, а кисень — в хімічно зв'язаномувигляді. Якщо не проводити відновлення продуктів життєдіяльності, то дляекіпажу з трьох чоловік на один рік буде потрібно 11 тонн перерахованих вищепродуктів, що, погодьтеся, становить чималу вагу, об'єм, так і як це все будезберігається протягом року?!
У найближчомумайбутньому системи регенерації дозволять майже повністю відтворювати кисень іводу на борту станції. Вже давно почали використовувати воду після вмивання ідуша, очищену в системі регенерації. Волога конденсується вхолодильно-сушильному агрегаті, а потім регенерується. Кисень для диханнявитягується з очищеної води електролізом, а газоподібний водень, реагуючи звуглекислим газом, що надходить з концентратора, утворює воду, яка живитьелектролізер. Використання такої системи дозволяє зменшити в розглянутомуприкладі масу запасів речовин з 11 до 2т. Останнім часом практикуєтьсявирощування різноманітних видів рослин прямо на борту корабля, що дозволяєскоротити запас їжі, який необхідно брати в космос, і про це згадував ще усвоїх працях Ціолковський.
Космоста наука
Освоєння космосубагато в чому допомагає в розвитку наук. Так, 18 грудня 1980 року буловстановлено явище стоку часток радіаційних поясів Землі під негативнимимагнітними аномаліями.
Експерименти,проведені на першому супутнику показали, що навколоземний простір за межамиатмосфери зовсім не «порожній». Він заповнений плазмою та пронизанийпотоками енергетичних частинок. У 1958 році в ближньому космосі були виявленірадіаційні пояси Землі — гігантські магнітні пастки, заповнені зарядженимичастками — протонами і електронами високої енергії.
Найбільшаінтенсивність радіації в поясах спостерігається на висотах у декілька тисяч кілометрів.Теоретичні оцінки показували, що нижче за 500 км не повинно бути підвищеноїрадіації. Тому зовсім несподіваним було виявлення під час польотів перших кораблівобластей інтенсивної радіації на висотах до 200-300 км. Виявилося, що цепов'язано з аномальними зонами магнітного поля Землі.
Розвинулисядослідження природних ресурсів Землі космічними методами, що багато в чомупосприяло розвитку народного господарства.
Перша проблема, якастояла в 1980 році перед космічними дослідниками, представляла перед собоюкомплекс наукових досліджень, що включають більшість найважливіших напрямківкосмічного природознавства. Їхньою метою була розробка методів тематичногодешифрування багатозональної відеоінформації та її використання при вирішеннізавдань наук про Землю та господарські галузі. До таких завдань належить вивченняглобальних і локальних структур земної кори для пізнання історії її розвитку.
Друга проблема єоднією з основних фізико-технічних проблем дистанційного зондування і має своєюметою створення каталогів радіаційних характеристик земних об'єктів і моделейїх трансформації, які дозволять виконати аналіз стану природних утворень на часзйомки і прогнозувати їх на динаміку.
Відмінноюособливістю третьої проблеми є орієнтація на випромінювання радіаційниххарактеристик великих регіонів аж до планети в цілому з залученням даних пропараметри і аномалії гравітаційного і геомагнітного полів Землі.
Людина вперше оцінилароль супутників для контролю за станом сільськогосподарських угідь, лісів таінших природних ресурсів Землі лише через кілька років після настання космічноїери. Початок був покладений у 1960 році, коли за допомогою метеорологічнихсупутників «Тірос» були отримані обриси земної кулі, що лежить підхмарами. Ці перші чорно-білі зображення давали досить слабке уявлення про діяльністьлюдини і тим не менше це було першим кроком. Незабаром були розроблені новітехнічні засоби, що дозволили підвищити якість спостережень. Інформація добувализ багатоспектральних зображень у видимому та інфрачервоному областях спектру.Першими супутниками, призначеними для максимального використання цихможливостей були апарати типу «Лендсат». Наприклад, супутник «Лендсат-D»,четвертий із серії, здійснював спостереження Землі з висоти понад 640 км задопомогою вдосконалених чутливих приладів, що дозволило отримувати значно більшдетальну та своєчасну інформацію. Однією з перших областей застосуваннязображень земної поверхні, була картографія. У епоху, коли ще не булосупутників, карти багатьох областей, навіть у розвинених районах світу булискладені 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-хроків НАСА та Міністерство сільського господарства США ухвалили рішенняпродемонструвати можливості супутникової системи в прогнозуванні найважливішоїсільськогосподарської культури — пшениці. Супутникові спостереження, щовиявилися на рідкість точними, в подальшому були поширені на іншісільськогосподарські культури. В той же час в СРСР спостереження засільськогосподарськими культурами проводилися з супутників серій «Космос»,«Метеор», «Мусон» і орбітальних станцій «Салют».
Використанняінформації з супутників виявило її незаперечні переваги при оцінці обсягустройового лісу на великих територіях будь-якої країни. Стало можливим керуватипроцесом вирубки лісу і при необхідності давати рекомендації щодо зміниконтурів району вирубки з точки зору найкращою збереження лісу. Завдяки зображеннямз 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 значеннядля людства в цілому має можливість практично безперервного спостереження запросторами Світового Океану, цієї «кузні» погоди. Саме над товщамиокеанської води зароджуються жахливої сили урагани і тайфуни, що несутьчисленні жертви і руйнування для жителів узбережжя. Раннє оповіщення населеннячасто має вирішальне значення для порятунку десятків тисяч життів. Визначеннязапасів риби та інших морепродуктів також має величезне практичне значення.Океанські течії часто викривляються, змінюють курс і розміри. Наприклад, ЕльНіно, тепла течія в південному напрямку біля берегів Еквадору в окремі рокиможе розповсюджуватися вздовж берегів Перу до 12º південної широти. Колице відбувається, планктон і риба гинуть у величезних кількостях, завдаючинепоправної шкоди рибним промислам багатьох країн, і тому числі і Росії. Великіконцентрації одноклітинних морських організмів підвищують смертність риби, можливочерез те, що в них міститься велика кількість токсинів. Спостереження зсупутників також допомагає виявити «капризи» течій і дати кориснуінформацію тим, хто її потребує. За деякими оцінками російських і американськихвчених, економія палива у поєднанні з «додатковим уловом» за рахуноквикористання інформації з супутників, отриманої в інфрачервоному діапазоні, даєщорічний прибуток у 2,44 млн. доларів. Використання супутників для оглядуполегшило завдання прокладання курсу морських суден. Так само супутникамивиявляються небезпечні для судів айсберги, льодовики. Точне знання запасівснігу в горах та обсягу льодовиків — важливе завдання наукових досліджень, аджеу міру освоєння посушливих територій потреба у воді різко зростає.
Неоціненною єдопомога космонавтів у створенні найбільшого картографічного твору — Атласусніжно-льодових ресурсів світу. Також за допомогою супутників знаходять нафтовізабруднення, забруднення повітря, корисні копалини.
Протягом короткогоперіоду часу з початку космічної ери людина не тільки послала автоматичнікосмічні станції до інших планет, вона ступила на поверхню Місяця, але такожзробила революцію в науці про космос, рівної якій не було за всю історіюлюдства. Поряд з великими технічними досягненнями, викликаними розвиткомкосмонавтики, були отримані нові знання про планету Земля і сусідні світи.Одним з перших важливих відкриттів, зроблених не традиційним (візуальним), аіншим методом спостереження, було встановлення факту різкого збільшення,починаючи з деякої граничної висоти, інтенсивності ізотропних космічнихпроменів. Це відкриття належить австрійцю В. Ф. Хесс, який запустив у 1946 роціна великі висоти газову кулю-зонд з апаратурою.
У 1952 і 1953 рокахДжеймс Ван Аллен проводив дослідження низки енергетичних космічних променів підчас запуску в районі північного магнітного полюса Землі невеликих ракет на висоту19-24 км і висотних куль — балонів. Проаналізувавши результати проведенихекспериментів, Ван Аллен запропонував розмістити на борту перших американськихштучних супутників Землі досить прості по конструкції детектори космічних променів.
За допомогоюсупутника «Експлорер-1», виведеного США на орбіту 31 січня 1958 рокубуло виявлено різке зменшення інтенсивності космічного випромінювання нависотах понад 950 км. Наприкінці 1958 року АМС «Піонер-3», подолалаза добу польоту відстань понад 100000 км і зареєструвала за допомогоювстановлених на борту датчиків другий радіаційний пояс Землі, що буврозташований вище першого і який також опоясував усю земну кулю.
У серпні та вересні1958 року на висоті більш ніж 320 км було зроблено три атомних вибухи, коженпотужністю 1,5 кілотонн. Метою випробувань (кодова назва «Аргус»)було вивчення можливості зникнення радіо і радіолокаційного зв'язку при такихвипробуваннях. Дослідження Сонця — найважливіше наукове завдання, вирішенню якогоприсвячено багато запусків перших супутників і АМС.
Американські «Піонери»(1959-1968роки) з орбіт, що були розташовані біля Сонця, передавали по радіо наЗемлю найважливішу інформацію про структуру Сонця. У той же час було запущенобільше двадцяти супутників серії "Інтеркосмос" з метою вивчення Сонцяі простору біля нього.
Чорнідірки
Про чорні діркидізналися в 1960-х роках. Виявилося, що якби наші очі могли бачити лишерентгенівське випромінювання, то зоряне небо над нами виглядало б зовсімінакше. Правда, рентгенівські промені, що випускаються Сонцем, вдалося виявитище до народження космонавтики, але про інші джерела в зоряному небі і непідозрювали. На них натрапили зовсім випадково.
У 1962 роціамериканці, вирішивши перевірити, чи не виходить від поверхні Місяцярентгенівське випромінювання, запустили ракету, оснащену спеціальноюапаратурою. Лише тоді, обробляючи результати спостережень переконалися, щоприлади відзначили потужне джерело рентгенівського випромінювання. Вінрозташовувався у сузір'ї Скорпіона. І вже у 70-х роках на орбіту вийшли перші 2супутники, призначені для досліджень та пошуку джерел рентгенівських променів увсесвіті — американський «Ухуру» і радянський «Космос-428».
До цього часу дещовже почало прояснюватися. Об'єкти, що випускають рентгенівські промені, зумілизв'язати з ледь видимими зірками, що мали незвичайні властивості. Це буликомпактні згустки плазми нікчемних (за космічними мірками) розмірів і мас,розпечені до декількох десятків мільйонів градусів. При досить скромнійзовнішності 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 жахливоїщільності, повинні були хоч якось заявити про себе. Тому так охоче врентгенівських джерелах «впізнавали» нейтронні зірки. Але розрахункиспростували очікування: тільки що утворені нейтронні зірки повинні були відразуохолонути і перестати випромінювати, а ці промінилися рентгеном.
За допомогоюзапущених супутників дослідники виявили строго періодичні зміни потоківвипромінювання деяких з них. Був визначений і період цих варіацій — зазвичайвін не перевищував декількох діб. Так могли вести себе лише два обертаютьсянавколо себе зірки, з яких одна періодично затьмарювала іншу. Це було доведенопри спостереженні в телескопи.
Звідки ж черпаютьрентгенівські джерела колосальну енергію випромінювання, Основною умовоюперетворення нормальної зірки в нейтронну вважається повне загасання в нійядерної реакції. Тому ядерна енергія виключається. Тоді, може, це кінетичнаенергія швидко обертається масивного тіла? Дійсно вона у нейтронних зіроквелика. Але і її вистачає лише ненадовго.
Більшістьнейтронних зірок існує не поодинці, а в парі з величезною зіркою. У їхвзаємодії, вважають теоретики, і приховано джерело могутньої сили космічногорентгену. Вона утворює навколо нейтронної зірки газовий диск. У магнітнихполюсів нейтронного кулі речовина диска випадає на його поверхню, а придбанапри цьому газом енергія перетворюється в рентгенівське випромінювання.
Свій сюрприз піднісі «Космос-428». Його апаратура зареєструвала нове, зовсім не відомеявище — рентгенівські спалаху. За один день супутник засік 20 сплесків, кожен зяких тривав не більше 1 сек., А потужність випромінювання зростала при цьому вдесятки разів. Джерела рентгенівських спалахів вчені назвали барстери. Їх тежпов'язують з подвійними системами. Найпотужніші спалаху за вистрілює енергіївсього лише в декілька разів поступається повного випромінювання сотеньмільярдів зірок, які є в нашій Галактиці.
Теоретики довели: «чорнідіри», що входять до складу подвійних зоряних систем, можуть сигналізуватипро 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 джереламирентгену.
Переходом нанейтронну зірку закінчують «життя» тільки ті світила, маса яких неперевищує 2-3 сонячних. Більш великі зірки спіткає доля «чорної діри».
Рентгенівськаастрономія повідала нам про останній, можливо, самому бурхливому, етапірозвитку зірок. Завдяки їй ми довідалися про найпотужніших космічних вибухи,про газ з температурою в десятки і сотні мільйонів градусів, про можливістьабсолютно незвичайного надщільного стану речовин в «чорні діри».
Що ж ще дає космоссаме для нас? У телевізійних (ТВ) програмах вже давним-давно не згадується проте, що передача ведеться через супутник. Це є зайвим свідченням величезногоуспіху в індустріалізації космосу, що стала невід'ємною частиною нашого життя.Супутники зв'язку буквально обплутують світ невидимими нитками. Ідея створеннясупутників зв'язку народилася незабаром після другої світової війни, коли А.Кларк в номері журналу «Світ радіо» (Wireless World) за жовтень1945р. представив свою концепцію ретрансляційні станції зв'язку, розташованоїна висоті 35880 км над Землею.
Заслуга Кларкаполягала в тому, що він визначив орбіту, на якій супутник нерухомий відносноЗемлі. Така орбіта називається геостаціонарній або орбітою Кларка. Під час рухупо круговій орбіті заввишки 35880 км один виток відбувається за 24 години,тобто за період добового обертання Землі. Супутник, який рухається по такійорбіті, буде постійно знаходитися над певною точкою поверхні Землі.
Перший супутникзв'язку «Телстар-1» був запущений все ж таки на низьку навколоземнуорбіту з параметрами 950 х 5630 км це сталося 10 липня 1962р. Майже через рікпішов запуск супутника «Телстар-2». У першій телепередачі бувпоказаний американський прапор у Новій Англії на тлі станції в Андовері. Цезображення було передано до Великобританії, Франції і на американську станцію вшт. Нью-Джерсі через 15 годин після запуску супутника. Двома тижнями пізнішемільйони європейців і американців спостерігали за переговорами людей, щознаходяться на протилежних берегах Атлантичного океану. Вони не лише розмовлялиале і бачили один одного, спілкуючись через супутник. Історики можуть вважатицей день датою народження космічного ТБ. Найбільша в світі державна системасупутникового зв'язку створена в Росії. Її початок був покладений у квітні1965р. запуском супутників серії «Блискавка», що виводяться на сильновитягнуті еліптичні орбіти з апогеєм над Північним півкулею. Кожна серіявключає чотири пари супутників, що обертаються на орбіті на кутовому відстаніодин від одного 90 гр.
На базі супутників «Блискавка»побудована перша система далекого космічного зв'язку «Орбіта». Угрудні 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 першихрозробок супутників настав новий період у розвитку техніки супутниковогозв'язку, коли супутники стали виводити на геостаціонарну орбіту за якою вонирухаються синхронно з обертанням Землі. Це дозволило встановити цілодобовийзв'язок між наземними станціями, використовуючи супутники нового покоління:американські «Сінком», «Ерлі берд» і "Інтелсат"російські — «Веселка» і «Горизонт».
Велике майбутнєпов'язують з розміщенням на геостаціонарній орбіті антенних комплексів.
17 червня 1991, буввиведений на орбіту супутник геодезичний ERS-1. Головним завданням супутниківповинні були стати спостереження за океанами і покритими льодом частинами суші,щоб представити кліматологів, океанографів і організаціям з охоронинавколишнього середовища дані про ці малодосліджених регіонах. Супутник бувоснащений найсучаснішою апаратурою мікрохвильової, завдяки якій він готовий добудь-якої погоди: «очі» його радіолокаційних приладів проникаютькрізь туман і хмари і дають чітке зображення поверхні Землі, через воду, черезсушу, — і через лід. ERS-1 був націлений на розробку льодових карт, які надалідопомогли б уникнути безліч катастроф, пов'язаних із зіткненням кораблів з айсбергамиі т.д.
При всьому тому,розробка судноплавних маршрутів це, говорячи образною мовою, тільки верхівкаайсберга, якщо тільки згадати про розшифровку даних ERS про океанах і покритихльодом просторах Землі. Нам відомі тривожні прогнози загального потеплінняЗемлі, які призведуть до того, що розтануть полярні шапки і підвищиться рівеньморя. Затоплено будуть всі прибережні зони, постраждають мільйони людей.
Але нам невідомо,наскільки правильні ці прогнози. Тривалі спостереження за полярними областямиза допомогою ERS-1 і його послідовника (наприкінці осені 1994 року) — супутникаERS-2 представляють дані, на підставі яких можна зробити висновки про цітенденції. Вони створюють систему «раннього виявлення» у справі протанення льодів.
Завдяки знімках,які супутник ERS-1 передав на Землю, ми знаємо, що дно океану з його горами ідолинами як би «віддруковується» на поверхні води. Так вчені можутьскласти уявлення про те, чи є відстань від супутника до морської поверхні (зточністю до десяти сантиметрів зміряне супутниковими радарним висотоміром)вказівкою на підвищення рівня моря, або ж це «відбиток» гори на дні.
Хоча спочаткусупутник ERS-1 був розроблений для спостережень за океаном і кригою, він дужешвидко довів свою багатосторонність і по відношенню до суші. У сільському ілісовому господарстві, у рибальстві, геології та картографії фахівці працюють зданими, що подаються супутником. Оскільки ERS-1 після трьох років виконаннясвоєї місії він все ще працездатний, вчені мають шанс експлуатувати його разомз ERS-2 для спільних завдань, як тандем. І вони збираються отримувати новівідомості про топографії земної поверхні і надавати допомогу, наприклад, впопередження про можливі землетруси.
Супутник ERS-2оснащений, крім того, вимірювальним приладом Global Ozone Monitoring ExperimentGome, який враховує обсяг і розподіл озону та інших газів в атмосфері Землі. Задопомогою цього приладу можна спостерігати за небезпечної озонової дірою ізмінами, що відбуваються. Одночасно за даними ERS-2 можна відводити близьке доземлі UV-B випромінювання.
На тлі безлічізагальних для всього світу проблем навколишнього середовища, для вирішення якихповинні надавати основну інформацію і ERS-1, і ERS-2, планування судноплавнихмаршрутів здається порівняно незначним підсумком роботи цього нового поколіннясупутників. Але це одна з тих сфер, в якій можливості комерційного використаннясупутникових даних використовуються особливо інтенсивно. Це допомагає прифінансуванні інших важливих завдань. І це має в області охорони навколишньогосередовища ефект, який важко переоцінити: швидкі судноплавні шляхи вимагають меншоївитрати енергії. Або згадаємо про нафтових танкерах, які в шторм сідали намілину або розбивалися і тонули, втрачаючи свій небезпечний для навколишньогосередовища вантаж. Надійне планування маршрутів допомагає уникнути такихкатастроф.
У передових космічних держав світу – Росії та США приблизно15 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 іншихапаратів. Потім у Росії змінилась політична обстановка, що привело до скороченнябюджету космічної програми.
Але у останні роки використання нових орбітальнихтелескопів дозволило отримати цікаві результати, які зробили новий поштовх длядослідження космосу. Найвидатнішим орбітальним телескопом був «Хаббл».Телескоп постійно модернізували, щоб якість його роботи відповідала сучасним цифровимтехнологіям. Він зробив вагомий вклад у дослідження Сонячної системи у видіфотознімків планет. Серед інших зроблених ним знімків є знімки народження тасмерті зірок, включаючи, можливо, найяскравішу з усіх зірок Всесвіту, сховануза хмарою космічного пилу у іншому кінці нашої галактики. Останні роки булисприятливими і для астрономів, робочі інструменти яких постійно знаходилися наЗемлі – на «бойове чергування» вставали нові, більш потужнітелескопи-рефлектори нових зразків. На сьогоднішній день найбільшими у світірефлекторами є два телескопа Кека, встановлені на Гаваях. Але незабаромз'явиться ще потужніший телескоп, який будують у Чілі.
Висновок
Створення Сонячної системи – звичайне явище. Подібнісистеми народжуються у Всесвіті постійно. Якщо таких сонячних систем такавелика кількість, то це означає можливість існування планет, подібних нашійЗемлі, 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 однимтехнологіям приходять інші, більш сучасні. Ніхто не знає, яка подальша долянашої планети та усього Всесвіту в цілому. Згідно теорії відкритого простору,Всесвіт буде збільшуватися доти, доки уся енергія не використається. Тоді усізірки та галактики припинять своє існування. Згідно теорії закритого простору,коли-небудь збільшення Всесвіту припиниться, і тоді вона почне стискатися ібуде стискатися до того часу, поки зовсім не зникне. У результаті цього може трапитисяще один потужний вибух, який створить новий всесвіт. Таким чином, цикл Всесвітуне скінчиться ніколи.
В наш час постійно вдосконалюється техніка, що працює укосмосі 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 можливоіснування життя.
Було б добре, якби через декілька десятків років людинамогла 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.
Списоквикористаної 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. «Освоєннякосмічного простору в СРСР». 1982р, Москва.
4. Издательство «Маршалл Кавендиш». «Древопознания. Наука и техника»