Изучение космического пространства. Космические открытия последнего времени, которые поразили наше воображение

Пред нами тайны обнажатся,

Возблещут дальние миры…

А.Блок

ВВЕДЕНИЕ

ВСЕЛЕННАЯ - извечная загадка бытия, манящая тайна навсегда. Ибо нет конца у познания. Есть лишь непрерывное преодоление границ неведомого. Но как только сделан этот шаг – открываются новые горизонты. А за ними – новые тайны. Так было, и так будет всегда. Особенно в познании Космоса. Слово «космос» происходит от греческого “kosmos”, синонима астрономического определения Вселенной. Под Вселенной подразумевается весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная, изучаемая астрономией, - часть материального мира, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развития науки.

Часто выделяют ближний космос, исследуемый при помощи космических аппаратов и межпланетных станций, и дальний космос – мир звезд и галактик.

Великий немецкий философ Иммануил Кант заметил однажды, что есть всего две вещи, достойные подлинного удивления и восхищения: звездное небо над нами и нравственный закон внутри нас. Древние считали: и то и другое неразрывно связаны между собой. Космос обусловливает прошлое, настоящее и будущее человечества и каждого отдельно взятого человека. Говоря языком современной науки, в Человеке закодирована вся информация о Вселенной. Жизнь и Космос нерасторжимы.

Человек постоянно стремился к Небу. Сначала – мыслью, взором и на крыльях, затем – с помощью воздухоплавательных и летательных аппаратов, космических кораблей и орбитальных станций. О существовании галактик еще в прошлом веке никто даже не подозревал. Млечный Путь никем не воспринимался, как рукав гигантской космической спирали. Даже обладая современными знаниями, невозможно воочию увидеть такую спираль изнутри. Нужно удалиться на много-много световых лет за ее пределы, чтобы увидеть нашу Галактику в ее подлинном спиральном обличии. Впрочем, астрономические наблюдения и математические расчеты, графическое и компьютерное моделирование, а также абстрактно-теоретическое мышление позволяют сделать это, не выходя из дома. Но стало это возможно лишь в результате долгого и тернистого развития науки. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше возникает новых вопросов.

ГЛАВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ АСТРОНОМОВ

Вся история изучения Вселенной есть, в сущности, поиски и находки средств, улучшающих человеческое зрение. До начала XVII в. невооруженный глаз был единственным оптическим инструментом астрономов. Вся астрономическая техника древних сводилась к созданию различных угломерных инструментов, как можно более точных и прочных. Уже первые телескопы сразу резко повысили разрешающую и проницающую способность человеческого глаза. Постепенно были созданы приемники невидимых излучений и в настоящее время Вселенную мы воспринимаем во всех диапазонах электромагнитного спектра – от гамма-излучения до сверхдлинных радиоволн.

Более того, созданы приемники корпускулярных излучений, улавливающие мельчайшие частицы – корпускулы (в основном ядра атомов и электроны), приходящие к нам от небесных тел. Совокупность всех приемников космических излучений способны фиксировать объекты, от которых до нас лучи света доходят за многие миллиарды лет. По существу, вся история мировой астрономии и космологии делится на две не равные по времени части – до и после изобретения телескопа. ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам добавились новые, ранее совершенно невиданные -– радиотелескопы, а затем и рентгеновские (которые применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе). Также с помощью спутников используются гамма-телескопы, позволяющие зафиксировать уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных состояниях материи во Вселенной.

Для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются телескопы с объективами из мышьяковистого трехсернистого стекла. С помощью этой аппаратуры удалось открыть много ранее не известных объектов, постичь важные и удивительные закономерности Вселенной. Так, вблизи центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его пока неясна. Зарегистрированы и другие мощные источники инфракрасного излучения, находящиеся в других галактиках и внегалактическом пространстве.

В ОТКРЫТЫЙ КОСМОС!

Вселенная настолько огромна, что астрономы до сих пор не смогли установить, насколько она велика! Однако благодаря последним достижениям науки и техники мы узнали много нового о космосе и нашем месте в нем. В последние 50 лет люди получили возможность покидать Землю и изучать звезды и планеты не только наблюдая их в телескопы, но и получая информацию прямо из космоса. Запускаемые спутники оснащены сложнейшим оборудованием, с помощью которого были сделаны удивительные открытия, в существование которых астрономы не верили, например, черные дыры и новые планеты.

Со времени запуска в открытый космос первого искусственного спутника в октябре 1957 года за пределы нашей планеты было отправлено множество спутников и роботов-зондов. Благодаря им ученые “посетили” почти все основные планеты Солнечной системы, а также их спутники, астероиды, кометы. Подобные запуски осуществляются постоянно, и в наши дни зонды нового поколения продолжают свой полет к другим планетам, добывая и передавая на Землю всю информацию.

Некоторые ракеты сконструированы так, что могут достигать лишь верхних слоев атмосферы, и их скорость недостаточна для выхода в космос. Чтобы выйти за пределы атмосферы, ракете нужно преодолеть силу притяжения Земли, а для этого требуется определенная скорость. Если скорость ракеты 28 500 км/ч, то она будет лететь с ускорением, равным силе тяжести. В результате она так и будет летать вокруг Земли по кругу. Чтобы полностью преодолеть силу земного притяжения, ракета должна двигаться со скоростью большей, чем 40 320 км/ч. Выйдя на орбиту, некоторые космические аппараты, используя энергию гравитации Земли и других планет, могут за счет этого увеличить собственную скорость для дальнейшего рывка в космос. Это называется «эффектом пращи».

К ГРАНИЦАМ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Спутники и космические зонды неоднократно запускались к внутренним планетам: российская «Венера», американские «Маринер» к Меркурию и «Викинг» к Марсу. Запущенные в 1972-1973 гг. американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» достигли внешних планет - Юпитера и Сатурна. В 1977 г. к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну были также запущены «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Некоторые из этих зондов до сих пор продолжают летать у самых границ Солнечной системы и будут посылать информацию на Землю до 2020 года, а некоторые уже покинули пределы Солнечной системы.

ПОЛЕТЫ НА ЛУНУ

Самая близкая к нам Луна всегда была и остается весьма притягательным объектом для научных исследований. Поскольку мы всегда видим лишь ту часть Луны, которая освещена Солнцем, особый интерес представляла для нас и невидимая ее часть. Первый облет Луны и фотографирование ее обратной стороны осуществлены советской автоматической межпланетной станцией «Луна-3» в 1959 г. Если еще совсем недавно ученые просто мечтали о полетах на Луну, то сегодня их планы идут намного дальше: земляне рассматривают эту планету как источник ценных пород и минералов. С 1969 по 1972 год космические корабли «Аполлон», выведенные на орбиту ракетой-носителем «Сатурн-5», совершили несколько полетов на Луну и доставили туда людей. И вот на Серебряную планету 21 июля 1969 г. ступила нога первого человека. Им стал Нейл Армстронг, командир американского космического корабля «Аполлон-11», а также Эдвин Олдрин. Астронавты собрали образцы лунной породы, провели над ней ряд экспериментов, данные о которых продолжали поступать на Землю в течение длительного времени после их возвращения. Две экспедиции на космических кораблях «Аполлон-11» и «Аполлон-12» позволили накопить некоторые сведения о поведении человека на Луне. Созданное защитное оснащение помогло космонавтам жить и работать в условиях враждебного вакуума и аномальных температур. Лунное притяжение оказалось весьма благоприятным для работы космонавтов, которые не обнаружили ни физических, ни психологических затруднений.

Космический зонд «Проспектор» (США) был запущен в сентябре 1997 г. После непродолжительного полета на околоземной орбите он устремился к Луне и вышел на ее орбиту через пять дней после запуска. Этот американский зонд предназначен для сбора и передачи на Землю информации о составе поверхности и недр Луны. На нем нет фотокамер, но есть приборы для проведения необходимых исследований непосредственно с орбиты, с высоты

Японский космический зонд «Лунар-А» предназначен для изучения состава пород, образующих лунную поверхность. «Лунар-А», находясь на орбите, посылает на Луну три маленьких зонда. Каждый из них снабжен сейсмометром для измерения силы “лунотрясений” и прибором для измерения глубинного тепла Луны. Все данные, полученные ими, передаются на «Лунар-А», находящийся на орбите на высоте 250 км от Луны.

Хотя человек уже неоднократно побывал на Луне, он так и не обнаружил там никакой жизни. Но интерес к вопросу о заселенности Луны (если не в настоящем, то в прошлом) усиливается и подогревается разного рода сообщениями российских и американских исследователей. Например, об обнаружении льда на дне одного из лунных кратеров. Публикуются и другие материалы на данную тему. Можно сослаться на заметку Альберта Валентинова (научного обозревателя «Российской газеты») в ее номере от 16 мая 1997 г. В ней рассказывается о секретных фотографиях лунной поверхности, хранящихся за семью печатями в сейфах Пентагона. На публикуемых фотографиях видны разрушенные города в районе кратера Укерта (сам снимок сделан со спутника). На одной фотографии хорошо различается гигантская насыпь высотой в 3 км, похожая на стену городского укрепления с башнями. На другой фотографии – еще более громадный холм, состоящий уже из нескольких башен.

Одно из первых открытий, сделанное при анализе образцов лунных пород, оказалось в числе наиболее важных: породы из темных лунных морей в целом аналогичны земным базальтам. Это показывает, что Луна не всегда была холодной; скорее всего она когда-то была достаточно горячей для образования магмы (расплавленной породы), которая, излившись на поверхность, кристаллизовалась в базальты. Были также обнаружены существенные различия лунных и земных пород. Откуда вытекает вывод, что Луна никогда не могла быть частью Земли. В настоящее время специалисты практически единодушно отдают предпочтение идее, что Луна образовалась примерно там, где находится теперь. Ее формирование было частью процесса формирования Земли.

ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА

Целый ряд открытий, сделанных учеными за последнее время, связан с Марсом. До 2005 года намечено осуществить 10 полетов к этой планете, а пока лишь американский космический зонд «Пасфайндер» коснулся марсианской поверхности. «Пасфайндер» опустился на поверхность Марса в июле 1997 г. и доставил на него мини-вездеход “Содженэр”. Парашют замедлил его спуск, а воздушные подушки обеспечили мягкую посадку. Затем воздух был спущен, и из зонда выехал вездеход, работающий на солнечных батареях. Он обследовал часть поверхности вблизи «Пасфайндера», в районе бывшего русла, называемом Долина Ареса, немного севернее от марсианских каналов.

Ученые обнаружили факты, свидетельствующие о возможно существовавшей на этой планете жизни. Хотя Марс и напоминает немного земную пустыню, природные условия на нем куда более суровые. Марс – следующая за Землей планета, но на нем намного холоднее. Марс меньше, и его атмосфера, состоящая главным образом из двуокиси углерода, слишком разрежена и поэтому непригодна для дыхания. Несмотря на тонкий слой облаков над поверхностью, вода на Марсе отсутствует. Однако эта планета не всегда была такой. В далеком прошлом там было гораздо теплее, воздуха было больше, и по ныне пересохшим долинам текли полноводные реки.

В 1996 г. ученые обнаружили в Антарктиде метеорит, который имел тот же химический состав, что и марсианские породы. Вероятно, он упал на Землю после столкновения Марса с кометой. Внутри же метеорита были найдены странные отпечатки, по-видимому, следы простых бактерий.

Чтобы составить подробную карту Марса, на его орбиту в конце 1997 г. был запущен космический зонд «Глобал Сэрвэйер», который должен проводить исследования поверхности планеты в течение нескольких лет. Зонд оснащен такой мощной аппаратурой, которая позволит получить информацию даже об объектах величиной всего лишь 3 метра в диаметре. Во всяком случае, марсианские карты, составленные с помощью этого зонда, будут такие же подробные, как и земные.

Между тем разрабатываются вполне респектабельные программы дальнейшего освоения и даже колонизации Марса. В Америке вот уже 15 лет разработкой таких программ занимается «Марс Андеграунд», неформальный клуб ученых и инженеров. Его глава – известный специалист Роберт Зубрин. Например, определена даже дата полета на Марс космического корабля с людьми на борту. Ученые называют в качестве наиболее оптимального 2008 год, когда Земля вновь сблизится со своим космическим братом.

В американском Космическом центре имени Джонсона планируют, начиная с 2007 г., запустить к Марсу 12 экспедиций, рассчитывая уже в 2016 г. основать на «красной планете» обитаемую колонию землян. Сначала будет три грузовых пуска. Затем в 2009 г. на околомарсианскую орбиту доставят запасной «возвратный» корабль и запасную взлетную ступень для эвакуации астронавтов. В случае успеха всей предварительной подготовки на Марс отправится экипаж из 6 человек и останется там больше года – до 20 месяцев. В 2012 г. его сменит вторая экспедиция. Так начнется реальное заселение околоземного пространства.

ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА

Юпитер не похож на Землю, Луну или Марс – он состоит в основном из газов: водорода и гелия. Поэтому на Юпитер невозможно послать космический корабль: “приземлиться” ему просто негде, он будет проваливаться сквозь газовые облака, пока из-за давления и высокой температуры полностью не разрушится. Именно это и случилось с маленьким зондом, запущенным к Юпитеру в 1995 г. с космического аппарата «Галилео».

В целях экономии энергии «Галилео» не сразу отправился к Юпитеру. После запуска в 1989 году он проследовал к Венере, затем вернулся к Земле и, набрав огромную скорость, вылетел, как камень из пращи, в глубину Солнечной системы. В 1991 г. «Галилео» вошел в пояс астероидов и сфотографировал с близкого расстояния астероиды Гаспра и Ида. В 1994 г. он достиг Юпитера и запустил зонд в его атмосферу, в конце 1997 г. «Галилео» завершил свою работу.

Запущенный с «Галилео» зонд, по мере того как он погружался в атмосферу Юпитера, успел передать некоторые данные. Например, скорость ветра: в нижних слоях атмосферы 650 км/ч, а в верхних – 160 км/ч. Но из-за давления и высокой температуры (140 градусов по Цельсию) зонд был разрушен.

С помощью космического аппарата «Галилео» ученые получили ценную информацию о Юпитере и уникальные снимки, хотя работа «Галилео» проходила не гладко: его похожая на зонтик антенна не смогла занять нужное положение, поэтому подаваемые им сигналы были слабее, чем предполагалось. И все же он передал ряд важных сведений. Например, зафиксировал столкновение с Юпитером кометы Шумахера-Леви-9. Это драматическое событие произошло в космосе в 1994 г. При столкновении комета распалась на 21 часть, и эти обломки, самые крупные из которых достигали 4 км в диаметре, растянулись на миллион километров. Удар во время катастрофы был настолько силен, что превосходил по силе взрыв в триллионы мегатонн. Следы от столкновения с кометой на поверхности Юпитера сохранялись в течение многих месяцев, пока их не сгладили бушующие ветры.

Орбиты у комет и астероидов очень странные, и поэтому они часто пролетают очень близко к другим планетам, а бывает, что и врезаются в них. Последствия таких столкновений могут быть трагическими! На многих планетах есть следы подобных катастроф. Несколько раз такое происходило и с Землей. Кратеры космического происхождения встречаются и на нашей планете. Один из них, диаметром 180 км, недавно обнаружен на полуострове Юкатан в Центральной Америке. Возможно, это след той самой катастрофы, которая когда-то погубила динозавров.

К САТУРНУ

Пролетая мимо Сатурна, два зонда «Вояджер» сделали удивительные снимки. «Вояджер», посетивший Сатурн в 1979-1980 гг., сумел добыть удивительную информацию, которая поразила ученых. Оказалось, что по внешнему краю колец Сатурна располагается великое множество узких колечек, как бы переплетенных друг с другом. Все объяснилось, когда чуть позже были открыты еще два спутника Сатурна – Пандора и Прометей, орбиты которых пролегают по разные стороны от колец. Сила их притяжения изменяет форму колец, сталкивая их и даже перевивая одно с другим.

Теперь ученые послали к планете третий зонд – «Кассини». Зонд должен достичь Сатурна в 2004 г. Он, подобно «Галилео», следует к цели длинным путем – мимо Венеры, Земли и Юпитера. Экспедиция займет у него почти 7 лет. С орбиты Сатурна «Кассини» отправит небольшой зонд «Хайгенс» на самый большой спутник планеты – Титан. Когда космический зонд приблизится к Титану, его скорость превысит 20 000 км/ч, но трение замедлит его спуск, а несколько парашютов обеспечат мягкую посадку. «Хайгенс» должен взять пробы атмосферы, собрать данные о “погоде” на планете, сделать фотоснимки. Первую информацию «Хайгенс» передаст на «Кассини» уже во время посадки.

КОСМИЧЕСКИЕ ПРОСТОРЫ

Исследования галактик

Слово “галактика” происходит от греческого “galaktikos” – млечный. Галактики – гигантские звездные системы, разбросанные по всем бесконечным далям Вселенной. В прошлом астрономам мало было известно о галактиках. Далекие туманные объекты привлекли повышенное внимание лишь после изобретения телескопа. Постепенно было открыто более 100 таких объектов, и уже в XVIII в. был составлен первый каталог туманностей (туманность – космические скопления из газа и пыли, могут быть протяженностью в несколько тысяч световых лет. Многие туманности – это остатки взорвавшихся звезд, или сверхновые звезды). Среди них одни из самых прекрасных созданий природы, космических “чудес света” – спиральные галактики, олицетворением которых может служить туманность в созвездии Андромеды, видимая, кстати, при благоприятных условиях невооруженным глазом – в форме небольшого размытого светящегося пятнышка. Наша галактика Млечный Путь также имеет форму спирали. Другие (неспиральные) галактики, видимые без зрительных приборов, но только в Южном полушарии, - Большое и Малое Магеллановы облака. Впоследствии оказалось, что это ближайшие к нам “звездные континенты”. Достаточно распространены эллиптические галактики. Чрезвычайный исследовательский интерес представляют те из галактик, которые связаны между собой перемычками (“мостами”). Существуют и небольшие – карликовые галактики. Звезды, которые мы видим на ночном небе, - самые близкие к нашей Солнечной системе. А светлая полоса, видимая темной ясной ночью, под названием Млечный Путь – это видимый край нашей галактики – всего лишь одна из сотен миллиардов звезд, составляющих Млечный Путь. А Млечный Путь – одна из миллиардов галактик, разбросанный во Вселенной.

Чтобы достичь самых близких галактик, свету требуются сотни лет. Самые дальние из открытых на сегодня удалены от Земли на миллиарды лет. Для измерения космического пространства ученые используют особую единицу измерения – световой год. Она обозначает расстояние, которое луч света проходит за год. Оно равно десяти миллионам миллионов километров, или десяти триллионам.

Млечный Путь

Наша галактика представляет собой плоский диск протяженностью примерно 120 000 световых лет в поперечнике, с выпуклостью в центре. Звезды на диске расположены по спирали (лишь в середине нынешнего века стало ясно, что Млечный Путь – гигантский рукав, скрученный в спираль огромной звездной системы). Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов (точная цифра пока не установлена). Там, где родились или рождаются новые звезды, витки этой огромной спирали содержат пыль и газ. Диск галактики вращается в виде целостности – наподобие тарелки. Угловая скорость вращения вокруг центра отдельных звезд разная. Вращение галактики было открыто нидерландским астрономом Яном Хендриком Оортом (1925 г.). Он же определил и положение ее центра, находящегося в направлении созвездия Стрельца. Наше Солнце находится на расстоянии 30 000 световых лет от центра Млечного Пути, в той части спирали, которая называется ветвь Ориона. Изучая относительное движение звезд, Оорт установил, что Солнце движется и вокруг центра галактики по орбите, близкой к круговой, со скоростью 220 км/сек. Современные измерения доводят эту величину до 250 км/сек.

Наша галактика (как и другие) чрезвычайно напоминает живой организм. Она обладает своего рода обменом веществ – “космическим метаболизмом”. Различные объекты галактики и составные элементы ее иерархии находятся в состоянии непрерывного взаимодействия. Наша галактика, по мнению большинства ученых, относится к сравнительно молодым галактикам.

Черная дыра

Недавно ученые обнаружили, что в центре нашей галактики может находиться гигантская ЧЕРНАЯ ДЫРА. Черные дыры – это невидимые космические объекты очень большой плотности, образующиеся после взрыва больших звезд. Они имеют такую большую гравитацию, которую не может преодолеть даже луч света. Однако черную дыру можно распознать по выбросу рентгеновских лучей, которые испускает материя, засасываемая ею. Если мы наблюдаем звезды, вращающиеся вокруг мощного, но невидимого источника рентгеновского излучения, значит, можно говорить о наличии черной дыры.

Скопления галактик

А что же творится вокруг нашего галактического острова? Еще совсем недавно ученые полагали, что галактики образуют во Вселенной достаточно однородную массу, равномерно и монотонно распределяясь в необозримом космическом пространстве. Все оказалось не так! Обнаружилось, что на самом деле галактики сбиты в комки, а между ними – зияющие пустоты. Причем комья эти образованы не отдельными галактиками, а их скоплениями. По существу, вся Вселенная состоит из подобных сверхскоплений. Так была открыта крупномасштабная структура Вселенной -–одно из значительных достижений теоретической космологии, наблюдательной астрономии и практической астрофизики в конце ХХ в. Самые большие из обнаруженных на сегодня сверхскоплений напоминают длинные волокна или же сферические оболочки, состоящие из сотен и даже тысяч галактик. Самое большое из обнаруженных скоплений имеет протяженность более 1 миллиарда световых лет. Такое вытянутое галактическое волокно было открыто в области созвездий Персей и Пегас. Космические пустоты столь же протяженны. Так, измеренные расстояния между волокнами достигают 300 миллионов световых лет. Все это позволило космологам сравнивать структуру Вселенной с гигантской губкой.

Интенсивное изучение галактик, в том числе и с помощью радиотелескопов, открытие фонового излучения, новых космических объектов типа квазаров, излучающих в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, привело к возникновению новых загадок в изучении Вселенной.

Большой взрыв. Большое сжатие

Установлено, что расстояние между дальними галактиками увеличивается, т.е. Вселенная расширяется. Исходя из этого астрономы полагают, что начало Вселенной положил Большой взрыв, в результате которого образовались звезды, планеты и галактики. Некоторые ученые уверены, что Вселенная может расширяться до бесконечности, однако, другие думают, что расширение постепенно замедлится и, возможно, остановится совсем. Тогда Вселенная начнет сжиматься, и в конце концов все закончится противоположностью Большого взрыва – большим сжатием.

ОТКРЫТИЕ КОМЕТЫ ХЭЙЛА-БОППА

Многими великими открытиями мы обязаны астрономам-любителям, которые часами просиживают в темноте, разглядывая ночное небо. Именно любителями открыты многие новые звезды и кометы – к примеру, комета Хэйла-Боппа. Чаще всего астроном-любитель совершает открытие, долгое время наблюдая за небольшим участком ночного неба и сверяя свои наблюдения с картой. Только так любитель может обнаружить что-то стоящее. Как правило, они делают свои открытия случайно. Комета Хэйла-Боппа тоже была открыта благодаря случаю. В июле 1995 г. Алан Хэйл и Томас Бопп, наблюдая звездное небо, заметили возле одного из созвездий слабо светящийся объект, который оказался не известной ранее кометой. А в 1997 г. эта комета максимально приблизилась к Земле – она была от нас на расстоянии 200 000 000 км. Комета Хэйла-Боппа – одна из самых крупных в Солнечной системе. Ученые вычислили, что в ближайшие 4000 лет она не вернется.

ТЕЛЕСКОП ХАББЛА

Многие годы астрономы мечтали о том, чтобы поместить в космосе мощный телескоп. Ведь из космоса, где нет воздуха и пыли, звезды будут видны особенно отчетливо. В 1990 г. их мечта сбылась: шаттл вывел на орбиту телескоп Хаббла. Не обошлось и без огорчений: вскоре выяснилось, что главное зеркало телескопа имеет дефект. Но в 1993 г. астронавты, добавив дополнительные линзы, исправили телескоп. С тех пор с его помощью на Земле было получено множество уникальных снимков небесных тел – планет, туманностей, квазаров, которые способствовали ряду открытий, пополнивших наши знания о Вселенной. С помощью космического телескопа Хаббла сделаны фотоснимки галактик, отдаленных от нас на 11 миллиардов световых лет. Представляете: мы видим их такими, какими они были 11 миллиардов лет назад! Они могут многое поведать нам о Вселенной, ее рождении, а возможно, и о ее последнем часе.

С помощью телескопа Хаббла было доказано, что квазизвездные источники (квазары), испускающие свет огромной интенсивности, являются центрами очень молодых галактик. Молодые галактики окружают квазар, обычно скрытый в самом центре галактического скопления. Ученые считают, что квазары черпают свою энергию за счет черных дыр, которые находятся в центре рождающихся галактик.

Один из наиболее впечатляющих снимков – туманность Орла. В этом гигантском газовом облаке рождаются новые звезды. Внутри длинных облачных отростков образуются уплотнения, которые под действием собственной силы тяжести начинают сжиматься. При этом они нагреваются до такой степени, что облако вспыхивает, превращаясь в сияющую звезду.

Рождение звезд происходит и в туманности Ориона. Здесь с помощью телескопа Хаббла вокруг очень молодых звезд были обнаружены газопылевые скопления в форме дисков, называемые протопланетарными дисками, или проплидами. Ученые предполагают, что это самые ранние стадии образования планетарных систем. Со временем эти гигантские облака пыли и газа сожмутся, соединяясь друг с другом, и постепенно образуют новые планеты, подобные уже существующим в Солнечной системе.

Пройдут миллиарды лет, и энергия звезды, необходимая для свечения, постепенно иссякнет. Звезда взорвется изнутри. Такой взрыв называется вспышкой сверхновой звезды. В результате взрыва образуются гигантские пространства, заполненные газом и обломками. Так, в результате подобного взрыва появилась туманность Кошачий Глаз. Пройдут еще тысячелетия, и постепенно эта гигантская газообразная туманность сожмется, что может привести к образованию черной дыры.

Обслуживание телескопа Хаббла

Раз в несколько лет астронавты прилетают на шаттле и проводят настройку, замену приборов и ремонт телескопа. С помощью дистанционно управляемого рукава они доставляют его в грузовой отсек шаттла и там заново настраивают или делают необходимый ремонт. Во время последней такой экспедиции в 1997 г. многие детали телескопа Хаббла, в том числе и инфракрасная камера, были заменены новыми.

ЗА ПРЕДЕЛАМИ ВИДИМОГО

Человеческий глаз видит далеко не все – например, мы не можем увидеть те излучения, которые, наряду со световыми лучами, испускают звезды и другие космические тела: рентгеновские и гамма-лучи, микро- и радиоволны. Вместе с лучами видимого света они образуют так называемый электромагнитный спектр. Изучая невидимые части спектра с помощью специальных приборов, астрономы сделали множество открытий, в частности, обнаружили над нашей галактикой огромное облако античастиц, а также гигантские черные дыры, пожирающие все вокруг себя. Наиболее мощные в электромагнитном спектре – рентгеновские и гамма-лучи. Их обычно излучает материя, которую поглощают черные дыры. Горячие звезды излучают большое количество ультрафиолета, тогда как микро- и радиоволны – признаки облаков холодного газа.

Недавно установлено, что внезапные выбросы гамма-лучей, причину которых долгое время не могли понять ученые, свидетельствуют о драматических событиях в далеких галактиках.

Изучая ультрафиолетовое излучение небесных тел, астрономы узнают о процессах, происходящих в недрах звезд.

Исследования, проводимые со спутников, выявляющих инфракрасное излучение, помогают ученым понять, что находится в центре Млечного Пути и других галактик.

Чтобы получить подробную картину других галактик, астрономы соединяют радиотелескопы, располагающиеся на противоположных концах Земли.

ПОИСКИ НОВЫХ ПЛАНЕТ

Нам хорошо известны планеты, вращающиеся вокруг нашей звезды – Солнца. А есть ли планеты у других звезд? Должны быть, считают ученые. Но обнаружить их чрезвычайно трудно. Даже ближайшая к нам звезда настолько далека от Земли, что и в мощный телескоп кажется маленькой светящейся точкой. А ведь любая планета в тысячи раз меньше, и значит, разглядеть ее во столько же раз труднее. Поэтому ученые пытаются обнаружить новые планеты, определяя малейшие изменения положения звезд в пространстве и детально анализируя структуру их света. И недавно факт существования планет в других системах получил подтверждение. Сейчас даже обсуждается возможность их съемки. Однако из-за пыли, окружающей Землю, качественные фотографии можно получить лишь с космического зонда, находящегося во внешней части Солнечной системы.

Зонд «Дарвин»

Зонд «Дарвин», над созданием которого сейчас работают ученые, будет участвовать в поисках планет иных звездных систем. Его предполагается оснастить несколькими телескопами, расположенными на расстоянии 100 м от центра и связанными с ним лазерами. «Дарвин» выведут на орбиту между Марсом и Юпитером.

Звезды намного больше планет. И все же сила притяжения планеты влияет на движение звезды, вокруг которой она вращается, и астрономы могут видеть, как звезды, совершая свой путь, слегка подрагивают. Количество и интенсивность этих колебаний дают представление о размерах планеты.

Свет звезды содержит разные цвета. Ученые умеют расщеплять звездный свет на цвета – подобно тому, как свет расщепляется на поверхности компакт-диска. Спектр света звезды может рассказать, из чего она состоит и есть ли у нее планеты.

Интересно, что же там, на других планетах? Может ли человек жить где-нибудь, кроме Земли? По всей вероятности, нет. Даже на планетах Солнечной системы условия жизни совершенно непригодны для человека. Планеты же других миров могут иметь в составе атмосферы ядовитые газы, а излучения многих звезд вредны для человека.

Со времени запуска в апреле 1981 г. первого шаттла космические корабли этого типа более 90 раз побывали в космосе с самыми разными заданиями – от вывода на орбиту секретных военных спутников до обслуживания телескопа Хаббла. А шаттл «Атлантис» совершил тренировочный полет в рамках подготовки к строительству международной космической станции, во время которого состоялась стыковка с российской станцией «Мир». Вот несколько интересных фактов о шаттлах:

на шаттлах самые большие космические экипажи – до 10 человек;

шаттл имеет такой огромный грузовой отсек – 18 м в длину и 4,5 м в ширину, что в него может поместиться даже автобус;

во время стыковки шаттл и «Мир» были самым большим искусственным объектом на орбите Земли – вместе они весили 200 тонн.

Международная космическая станция

Последние 30 лет исследовательские обитаемые станции (российские «Мир» и «Салют», американская «Скайлэб») играли важную роль в освоении космоса. Работающие на них космонавты проводили различные эксперименты. Эти исследования дали ценную информацию о жизни в космосе

Станция «Мир», выведенная на орбиту в 1986 г., закончила срок своей службы. С окончанием строительства международной космической станции, которая создается совместными усилиями Америки, России, Европейского Космического Агентства, Японии, Канады и Италии, начнется эра аппаратов нового поколения.

Строительство будет продолжаться 5 лет и завершится к 2003 году. Американские, российские и европейские космические корабли доставят на орбиту части станции. Для этого им потребуется слетать в космос 44 раза! На станции планируется проводить дальнейшие эксперименты по изучению возможностей жизни и работы в космосе, а также разнообразные медицинские и технические исследования. Для этого там будет постоянно находиться экипаж из 6 человек, каждые 3 – 5 месяцев космонавты будут меняться.

Станция будет состоять из двух больших отделений – американского и российского – с собственными жилыми отсеками и системами жизнеобеспечения. Будут на ней европейские и японские лаборатории. Одну из секций займут двигатели для изменения орбиты станции. Огромные солнечные батареи станут источником энергии.

Международная космическая станция будет служить разным целям. На ней могут отбывать “карантин” образцы, добытые на Марсе. Ее можно использовать и как перевалочную базу для экспедиций в глубь Солнечной системы, например к Марсу.

Космический корабль будущего

НАСА (Национальное управление по аэронавтике США) планирует создать принципиально новый космический корабль, который не будет, пободно шаттлу, сбрасывать при старте топливные баки. Он может служить для доставки космонавтов на космические станции и в эксплуатации будет значительно дешевле шаттла. Испытания первой версии нового корабля с рабочим названием Х-33 проведены в 1999 г. Задумано и спасательное судно для международной космической станции.

ПОИСКИ ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА

При наблюдениях в галактике обнаружены три звездные системы, которые имеют подходящие экосферы и являются хорошими кандидатами на роль светил в планетных системах, где возможна жизнь. Даже у столь ничтожной части звезд нашей галактики может быть планета, подобная той, на которой мы живем. Это не означает, что такая планета должна служить приютом для разумной цивилизации, и даже не означает, что на ее поверхности должна возникнуть жизнь. Но это наводит на мысль, что Земля почти наверняка не уникальна. Чтобы обнаружить внеземную жизнь, следует начать более тщательные поиски, возможно, в пределах многих парсеков от нашей Солнечной системы.

Методы контактов

Главный метод поиска, применявшийся до сих пор, - это прослушивание космоса в радиодиапазоне. При помощи радиотелескопов ученые надеются обнаружить либо направленную на нас радиопередачу, либо всенаправленный сигнал, посланный вслепую в надежде, что кто-то его перехватит, либо радиопереговоры каких-нибудь цивилизаций, либо какое-то искусственное радиоизлучение, появляющееся, например, при работе многочисленных радио- и телестанций цивилизации. Время поисков измеряется уже десятками лет, а положительных результатов все нет. Но работы продолжаются и планируются на будущее.

В 1974 г. было направлено радиопослание с закодированной информацией о Земле и ее жителях в сторону огромного шарового звездного скопления, насчитывающего сотни тысяч звезд, причем все они более старые, чем Солнце. Учитывая расстояние, ответа следует ожидать, если он будет дан, только через 48 000 лет.

В 1977 г. в таблице автоматического печатающего устройства ЭВМ, подключенного к радиоастрономическому комплексу, появилась информация, свидетельствующая о приеме в течение целой минуты сильного сигнала со всеми признаками внеземного маяка. Космические позывные в 30 раз превысили общий уровень фона и были прерывистыми, как земная морзянка.

Район, откуда поступил сигнал, был тщательно изучен; он расположен вблизи галактической плоскости, недалеко от центра Галактики. В имеющемся каталоге звезды солнечного типа здесь не значатся. Повторное «прочесывание» неба антенной радиотелескопа не увенчалось успехом. Космос – в который раз! – задал загадку, но она так и осталась без ответа.

Другой метод поиска заключается в тщательном анализе всех имеющихся данных о небесных объектах, а также космические полеты. Однако из научного анализа проблемы следует, что лучшим средством межзвездных контактов является радиосвязь, а не космические полеты. Таким образом, можно предположить, что первый контакт с другими цивилизациями будет представлять собой обмен телевизионными программами, а не прямое общение в космосе.

Межзвездные путешествия

Хотя многие считают, что межзвездные путешествия скоро станут реальностью, анализ с учетом законов физики показывает, что в обозримом будущем межзвездный космический полет остается невероятно сложным, если не невозможным. Космические корабли, созданные людьми до настоящего времени, движутся со скоростью, составляющей примерно 1/30 000 скорости света, поэтому даже полет к ближайшей звезде займет 100 000 лет. Чтобы двигаться быстрее, нужно найти новые способы разгона корабля до более высоких скоростей; это, в свою очередь, требует колоссального количества топлива.

Если бы удалось каким-то образом построить космический корабль, способный двигаться с субсветовой скоростью, благодаря эффекту замедления времени, открытому Эйнштейном, космические путешественники старели бы медленнее, чем оставшиеся на Земле, т.к. время течет медленнее для тех, кто движется с субсветовой скоростью. Однако теория относительности предсказывает также, что при скоростях, близких к скорости света, каждая крошечная частица межзвездных газа или пыли превращается для космического корабля и тех, кто в нем находится, в снаряд огромной энергии. Следовательно, придется придумать способ, как избежать столкновения с этими снарядами, что дополнительно усложняет создание источника энергии для разгона межзвездного корабля до околосветовых скоростей. Если подумать о гигантских расстояниях между соседними цивилизациями и законах физики, то можно сделать вывод в пользу радиоволн как лучшего средства межзвездной связи.

КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГНОЗЫ

Разносторонние космические исследования и реальное освоение Вселенной во всех странах, участвующих в этой работе, ведутся в соответствии с краткосрочными и долгосрочными программами. В них подробно и на много лет вперед расписаны планируемые мероприятия, прогнозируются ожидаемые результаты. В соответствии с такой Программой становятся зримыми и сроки космической деятельности россиян, включая и освоение ближайших планет Солнечной системы:

2005-2020 годы – новое поколение международных систем связи, телевещания,

предупреждения о стихийных бедствиях;

2010-2015 годы – полупромышленное производство уникальных материалов в космосе;

2010-2025 годы – промышленное удаление с орбит космического мусора;

2015-2035 годы – пилотируемые базы-станции на Луне, в том числе и как возможный этап

подготовки к марсианской пилотируемой экспедиции;

2015-2040 годы – пилотируемые экспедиции к Марсу и другим планетам;

2015-2040 годы – удаление радиоактивных отходов атомной энергетики в специальные места

захоронения в космосе (сначала в объеме 800 т/год, затем в полном объеме

более 1200 т/год);

2005-2025 годы – использование в космосе солнечной энергетики мощностью от 200 кВт и

более 1 МВт;

2020-2050 годы – система глобальной военной безопасности;

2020-2040 годы – системы для передачи энергии на Землю для обеспечения и освещения

полярных районов и городов;

2050-2060 годы – чувствительность земных антенн позволит осуществить радиоперехват

переговоров внеземных цивилизаций.

Существуют и более долгосрочные программы поэтапного освоения Космоса. Они рассчитаны, главным образом, на будущие поколения землян и носят во многом гипотетический характер. Однако, как свидетельствует опыт, предсказывать отдаленные результаты научно-технического прогресса – занятие достаточно малоперспективное. Тем не менее существуют довольно-таки детальные прорисовки будущего космической эры. К ним относится и популярная на западе книга американского футуролога Маршалла Т.Сэвиджа «Проект тысячелетия. Колонизация Галактики в восемь последовательных шагов». В своей книге Сэвидж планирует освоение Вселенной не только на много десятилетий вперед, но также и веков, вплоть до конца следующего тысячелетия.

Материал из Юнциклопедии

Не так много лет минуло со дня запуска в 1957 г. первого искусственного спутника Земли, но за этот короткий срок космические исследования сумели занять одно из ведущих мест в мировой науке. Ощутив себя гражданином Вселенной, человек, естественно, захотел лучше узнать свой мир и его окружение.

Уже первый спутник передал ценную информацию о свойствах верхних слоев атмосферы Земли, об особенностях прохождения радиоволн через ионосферу. Второй спутник положил начало целому научному направлению - космической биологии: на его борту в космос впервые отправилось живое существо - собака Лайка. Третий орбитальный полет советского аппарата снова посвящался Земле - исследованию ее атмосферы, магнитного поля, взаимодействия воздушной оболочки с солнечным излучением, метеорной обстановки вокруг планеты.

После первых запусков стало ясно, что исследование космоса должно вестись целенаправленно, по долгосрочным научным программам. В 1962 г. в Советском Союзе начались запуски автоматических спутников серии «Космос», число которых в настоящее время приближается уже к 2 тыс. Спутники «Космос» выводятся на близкие и далекие от Земли орбиты, оснащаются научными приборами для изучения ближайших окрестностей планеты и многообразных явлений в верхней атмосфере и околоземном космическом пространстве.

Спутники «Электрон» и орбитальные автоматические обсерватории «Прогноз» рассказали о Солнце и его определяющем влиянии на земную жизнь. Изучая наше светило, мы постигаем также тайны далеких звезд, знакомимся с работой естественного термоядерного реактора, построить который на Земле пока не удается. Из космоса увидели и «невидимое солнце» - его «портрет» в ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучах, которые не доходят до поверхности Земли из-за непрозрачности атмосферы в этих участках спектра электромагнитных волн. Кроме спутников-автоматов длительные исследования Солнца вели советские и американские космонавты на орбитальных космических станциях.

Благодаря исследованиям из космоса мы лучше узнали состав, строение и свойства верхних слоев атмосферы и ионосферы Земли, зависимость их от солнечной активности, что позволило повысить надежность прогноза погоды и условий радиосвязи.

«Космический глаз» позволил не только по-новому оценить «внешние данные» нашей планеты, но и заглянуть в ее недра. С орбит лучше обнаруживаются геологические структуры, прослеживаются закономерности строения земной коры и размещения нужных человеку минералов.

Спутники позволяют в считанные минуты просмотреть и огромные акватории, передать их снимки специалистам-океанологам. С орбит получают информацию о направлениях и скорости ветров, зонах зарождения циклонических вихрей.

С 1959 г. началось изучение спутника Земли - Луны - с помощью советских автоматических станций. Станция «Луна-3», облетев Луну, впервые сфотографировала ее обратную сторону; «Луна-9» осуществила мягкую посадку на спутник Земли. Чтобы иметь более ясное представление о всей Луне, необходимы были длительные наблюдения с орбит ее искусственных спутников. Первый из них - советская станция «Луна-10» - был запущен в 1966 г. Осенью 1970 г. к Луне ушла станция «Луна-16», которая, вернувшись на Землю, привезла с собой образцы пород лунного грунта. Но только длительные систематические исследования лунной поверхности могли помочь селенологам разобраться в происхождении и строении нашего естественного спутника. Такую возможность вскоре предоставили им самоходные советские научные лаборатории - луноходы. Результаты космических исследований Луны предоставили новые данные и об истории происхождения Земли.

Характерные особенности советской программы изучения планет - планомерность, последовательность, постепенное усложнение решаемых задач - особенно ярко проявились в исследованиях Венеры. Два последних десятилетия принесли больше сведений об этой планете, чем весь предыдущий более чем трехвековой период ее изучения. При этом значительная часть информации добыта советской наукой и техникой. Спускаемые аппараты автоматических межпланетных станций «Венера» не раз совершали посадки на поверхность планеты, зондировали ее атмосферу и облака. Советские станции стали и первыми искусственными спутниками Венеры.

Начиная с 1962 г. производится запуск советских автоматических межпланетных станций к планете Марс.

Космонавтика изучает и более удаленные от Земли планеты. Сегодня можно рассматривать телевизионные изображения поверхности Меркурия, Юпитера, Сатурна и их спутников.

Астрономы, получившие в свое распоряжение космическую технику, естественно, не ограничились изучением лишь Солнечной системы. Их приборы, вынесенные за пределы атмосферы, непрозрачной для коротковолновых космических излучений, нацелились в сторону других звезд и галактик.

Идущие от них невидимые лучи - радиоволны, ультрафиолетовое и инфракрасное, рентгеновское и гамма-излучение - несут ценнейшую информацию о том, что происходит в глубинах Вселенной (см. Астрофизика).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной - вышло в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшим Советским Союзом, первый космонавт мира - гражданин бывшего СССР.

Космонавтика - это громадный катализатор современной науки и техники, ставший за невиданно короткий срок одним из главный рычагов современного мирового процесса. Она стимулирует развитие электроники, машиностроения, материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих других областей народного хозяйства.

В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такие принципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о природе планет и строении космоса, люди перешли к всестороннему и непосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства с помощью ракетно-космической техники.

В освоении космоса человечеству предстоит изучит различные области космического пространства: Луну, другие планеты и межпланетное пространство.

Современный уровень космической техники и прогноз её развития показывают, что основной целью научных исследований с помощью космических средств, по-видимому, в ближайшем будущем будет наша Солнечная система. Главными при этом будут задачи изучения солнечно-земных связей и пространства Земля - Луна, а так же Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна и других планет, астрономические исследования, медико-биологические исследования с целью оценки влияния продолжительности полётов на организм человека и его работоспособность.

В принципе развитие космической технике должно опережать «Спрос», связанный с решением актуальных народнохозяйственных проблем. Главными задачами здесь являются ракет-носителей, двигательных установок, космических аппаратов, а так же обеспечивающих средств(командно-измерительных и стартовых комплексов, аппаратуры и т.д.), обеспечение прогресса в смежных отраслях техники, прямо или косвенно связанных с развитием космонавтики.

До полётов в мировое пространство нужно было понять и использовать на практике принцип реактивного движения, научиться делать ракеты, создать теорию межпланетных сообщений и т.д.

Ракетная техника - далеко не новое понятие. К созданию мощных современных ракет-носителей человек шёл через тысячелетия мечтаний, фантазий, ошибок, поисков в различных областях науки и техники, накопления опыта и знаний.

Принцип действия ракеты заключается в её движении под действием силы отдачи, реакции потока частиц, отбрасываемых от ракеты. В ракете. т.е. аппарате, снабжённом ракетным двигателем, истекающие газы образуются за счёт реакции окислителя и горючего, хранящихся в самой ракете. Это обстоятельство делает работу ракетного двигателя независимой от наличия или отсутствия газовой среды. Таким образом, ракета представляет из себя удивительную конструкцию, способную перемещаться в безвоздушном пространстве, т.е. не опорном, космическом пространстве.

Особое место среди русских проектов применения реактивного принципа полёта занимает проект Н. И. Кибальчича, известного русского революционера, оставившего несмотря на короткую жизнь(1853-1881), глубокий след в истории науки и техники. Имея обширные и глубокие знания по математике, физике и особенно химии, Кибальчич изготовлял самодельные снаряды и мины для народовольцев. «Проект воздухоплавательного прибора» был результатом длительной исследовательской работы Кибальчича над взрывчатыми веществами. Он, по существу, впервые предложил не ракетный двигатель, приспособленный к какому-либо существовавшему летательном аппарату, как это делали другие изобретатели, а совершенно новый(ракетодинамический) аппарат, прообраз современных пилотируемых космических средств, у которых тяга ракетных двигателей служит для непосредственного создания подъемной силы, поддерживающей аппарат в полёте. Летательный аппарат Кибальчича должен был функционировать по принципу ракеты!

Но т.к. Кибальчича посадили в тюрьму за покушение на Царя Александра II, то проект его летательного аппарата был обнаружен только в 1917 году в архиве департамента полиции.

Итак, к концу прошлого века идея применения для полётов реактивных приборов получила в России большие масштабы. И первым кто решил продолжить исследования был наш великий соотечественник Константин Эдуардович Циолковский(1857-1935). Уже в 1883 г. он дал описание корабля с реактивным двигателем. Уже в 1903 году Циолковский впервые в мире дал возможность конструировать схему жидкостной ракеты. Идеи Циолковского получили всеобщее признание ещё в 1920-е годы. И блестящий продолжатель его дела С. П. Королёв за месяц до запуска первого искусственного спутника Земли говорил что идеи и труды Константина Эдуардовича будут всё больше и больше привлекать к себе внимание по мере развития ракетной техники, в чём оказался абсолютно прав.

Начало космической эры

И так через 40 лет после того как был найден проект летательного аппарата, созданный Кибальчичем, 4 октября 1957 г. бывший 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-носителя «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, как и 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.

В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард

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 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Человек в космосе

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких десятках километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.

Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм. (760 мм рт. ст.). «Восток-1» имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический корабль «Восток» выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.

Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.

Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард запущенный с мыса Канаверал в КК «Меркурий-3» с помощью модифицированной баллистической ракеты «Редстоун», провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК «Меркурий» значительно отличался от КК «Восток».

Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.

Атмосфера внутри «Меркурия» состояла из чистого кислорода под давлением 0,36 ат.

20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С мыса Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6», пилотируемый подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55 мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полета Гленна было определение возможности работы человека в КК «Меркурий». Последний раз «Меркурий» был выведен в космос 15 мая 1963 г.

18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК «Восход» с двумя космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Иваровичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил себя от азота, вдыхая чистый кислород. Затем был развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел в шлюзовой отсек, закрыл крышку люка КК и впервые в мире совершил выход в космическое пространство. Космонавт с автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в течении 20 мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода он был соединен с КК только телефонным и телемеметрическим кабелями. Таким образом, была практически подтверждена возможность пребывания и работы космонавта вне КК.

3 июня был запущен КК «Джемени-4» с капитанами Джеймсом Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, продолжавшегося 97 ч 56 мин Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность маневра в космосе с помощью ручного реактивного пистолета на сжатом газе.

К большому сожалению освоение космоса не обошлось без жертв. 27 января 1967 г. экипаж готовившийся совершить первый пилотируемый полет по программе «Аполлон» погиб во время пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого кислорода. Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми американскими астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущен новый КК «Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел успешно.

На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал ориентацию для входа в атмосферу. Все операции прошли нормально, но после входа в атмосферу и торможения отказала парашютная система. Космонавт погиб мгновенно в момент удара «Союза» о Землю со скоростью 644 км\ч. В дальнейшем Космос унес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были первыми.

Нужно заметить, что 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?!

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.

Космос науке

Освоение космоса во многом помогает в развитии наук:

18 декабря 1980 года было установлено явление стока частиц радиационных поясов Земли под отрицательными магнитными аномалиями.

Эксперименты, проведённые на первых спутниках показали, что околоземное пространство за пределами атмосферы вовсе не «пустое». Оно заполнено плазмой, пронизано потоками энергетических частиц. В 1958 г. в ближнем космосе были обнаружены радиационные пояса Земли - гигантские магнитные ловушки, заполненные заряженными частицами - протонами и электронами высокой энергии.

Наибольшая интенсивность радиации в поясах наблюдается на высотах в несколько тысяч км. Теоретические оценки показывали, что ниже 500 км. Не должно быть повышенной радиации. Поэтому совершенно неожиданным было обнаружение во время полётов первых К.К. областей интенсивной радиации на высотах до 200-300 км. Оказалось, что это связано с аномальными зонами магнитного поля Земли.

Распространилось исследование природных ресурсов Земли космическими методами, что во многом посодействовало развитию народного хозяйства.

Первая проблема которая стояла в 1980 году перед космическими исследователями представляла перед собой комплекс научных исследований, включающих большинство важнейших направлений космического природоведения. Их целью являлись разработка методов тематического дешифрирования многозональной видеоинформации и их использование при решении задач наук о Земле и хозяйственных отраслей. К таким задачам относятся: изучение глобальных и локальных структур земной коры для познания истории её развития.

Вторая проблема является одной из основополагающих физико-технических проблем дистанционного зондирования и имеет своей целью создание каталогов радиационных характеристик земных объектов и моделей их трансформации, которые позволят выполнять анализ состояния природных образований на время съемки и прогнозировать их на динамику.

Отличительной особенностью третей проблемы является ориентация на излучение радиационных характеристик крупных регионов вплоть до планеты в целом с привлечением данных о параметрах и аномалиях гравитационного и геомагнитного полей Земли.

Изучение Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа «Лэндсат». Например спутник «Лэндсат-D», четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Лэндсат», позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».

Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей Северной Америки, а так же районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.

Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например, Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. ю.ш. . Когда это происходит, планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить «капризы» таких течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с «дополнительным уловом» за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов. Так же спутниками обнаруживаются опасные для судов айсберги, ледники. Точное знание запасов снега в горах и объема ледников - важная задача научных исследований, ведь по мере освоения засушливых территорий потребность в воде резко возрастает.

Неоценима помощь космонавтов в создании крупнейшего картографического произведения - Атласа снежно-ледовых ресурсов мира.

Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.

космос изучение дыра спутник

Наука о космосе

В течении небольшого периода времени с начала космической эры человек не только послал автоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечества. Наряду с большими техническими достижениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах. Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей. Это открытие принадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г.газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низко энергетических космических лучей при запусках в районе северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров - баллонов. Проанализировав результаты проведенных экспериментов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно простые по конструкции детекторы космических лучей.

С помощью спутника «Эксплорер-1» выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км. В конце 1958 г. АМС «Пионер-3», преодолевшая за сутки полета расстояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.

В августе и сентябре 1958 г. на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощностью 1,5 к.т. Целью испытаний с кодовым названием «Аргус» было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.

Американские «Пионер-4» - «Пионер-9» (1959-1968гг.) с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двадцати спутников серии «Интеркосмос» с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.

Чёрные дыры

О чёрных дырах узнали в 1960-х годах. Оказалось, что если бы наши глаза могли видеть только рентгеновское излучение, то звёздное небо над нами выглядело бы совсем иначе. Правда, рентгеновские лучи, испускаемые Солнцем, удалось обнаружить ещё до рождения космонавтики, но о других источниках в звёздном небе и не подозревали. На них наткнулись случайно.

В 1962 году американцы, решив проверить, не исходит ли от поверхности Луны рентгеновское излучение, запустили ракету, снабжённую специальной аппаратурой. Вот тогда-то, обрабатывая результаты наблюдений убедились, что приборы отметили мощный источник рентгеновского излучения. Он располагался в созвездии Скорпион. И уже в 70-х годах на орбиту вышли первые 2 спутника, предназначенные для поиска исследований источников рентгеновских лучей во вселенной, - американский «Ухуру» и советский «Космос-428».

К этому времени кое-что уже начало проясняться. Объекты, испускающие рентгеновские лучи, сумели связать с еле видимыми звёздами, обладающими необычными свойствами. Это были компактные сгустки плазмы ничтожных, конечно по космическим меркам, размеров и масс, раскалённые до нескольких десятков миллионов градусов. При весьма скромной наружности эти объекты обладали колоссальной мощностью рентгеновского излучения, в несколько тысяч раз превышающей полную совместимость Солнца.

Эти крохотные, диаметром около 10 км. , останки полностью выгоревших звёзд, сжавшиеся до чудовищной плотности, должны были хоть как-то заявить о себе. Поэтому так охотно в рентгеновских источниках «узнавали» нейтронные звёзды. И ведь казалось бы всё сходилось. Но расчёты опровергли ожидания: только что образовавшиеся нейтронные звёзды должны были сразу остыть и перестать излучать, а эти лучились рентгеном.

С помощью запущенных спутников исследователи обнаружили строго периодические изменения потоков излучения некоторых из них. Был определён и период этих вариаций - обычно он не превышал нескольких суток. Так могли вести себя лишь две вращающиеся вокруг себя звезды, из которых одна периодически затмевала другую. Это было доказано при наблюдении в телескопы.

Откуда же черпают рентгеновские источники колоссальную энергию излучения, Основным условием превращения нормальной звезды в нейтронную считается полное затухание в ней ядерной реакции. Поэтому ядерная энергия исключается. Тогда, может быть, это кинетическая энергия быстро вращающегося массивного тела? Действительно она у нейтронных звёзд велика. Но и её хватает лишь ненадолго.

Большинство нейтронных звёзд существует не по одиночке, а в паре с огромной звездой. В их взаимодействии, полагают теоретики, и скрыт источник могучей силы космического рентгена. Она образует вокруг нейтронной звезды газовый диск. У магнитных полюсов нейтронного шара вещество диска выпадает на его поверхность, а приобретённая при этом газом энергия превращается в рентгеновское излучение.

Свой сюрприз преподнёс и «Космос-428». Его аппаратура зарегистрировала новое, совсем не известное явление - рентгеновские вспышки. За один день спутник засёк 20 всплесков, каждый из которых длился не более 1 сек. , а мощность излучения возрастала при этом в десятки раз. Источники рентгеновских вспышек учёные назвали БАРСТЕРАМИ. Их тоже связывают с двойными системами. Самые мощные вспышки по выстреливаемой энергии всего лишь в несколько раз уступает полному излучению сотен миллиардов звёзд находящихся в нашей Галлактке.

Теоретики доказали: «чёрные дыры», входящие в состав двойных звёздных систем, могут сигнализировать о себе рентгеновскими лучами. И причина возникновения та же - аккреция газа. Правда механизм в этом случае несколько другой. Оседающие в «дыру» внутренние части газового диска должны нагреться и потому стать источниками рентгена.

Переходом в нейтронную звезду заканчивают «жизнь» только те светила, масса которых не превышает 2-3 солнечных. Более крупные звёзды постигает участь «черной дыры».

Рентгеновская астрономия поведала нам о последнем, может быть, самом бурном, этапе развития звёзд. Благодаря ей мы узнали о мощнейших космических взрывах, о газе с температурой в десятки и сотни миллионов градусов, о возможности совершенно необычного сверхплотного состояния веществ в «чёрных дырах».

Что же ещё даёт космос именно для нас?

В телевизионных (ТВ) программах уже давным-давно 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 х 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.

17 июня 1991 года, был выведен на орбиту геодезический спутник ERS-1. Главной задачей спутников должны были стать наблюдения за океанами и покрытыми льдом частями суши, чтобы представить климатологам, океанографам и организациям по охране окружающей среды данные об этих малоисследованных регионах. Спутник был оснащен самой современной микроволновой аппаратурой, благодаря которой он готов к любой погоде: "глаза" его радиолокационных приборов проникают сквозь туман и облака и дают ясное изображение поверхности Земли, через воду, через сушу, - и через лед. ERS-1 был нацелен на разработку ледовых карт, которые в последствии помогли бы избежать множество катастроф, связанных со столкновением кораблей с айсбергами и т.д.

При всем том, разработка судоходных маршрутов это, говоря об- разным языком, только верхушка айсберга, если только вспомнить о расшифровке данных ERS об океанах и покрытых льдом пространствах Земли. Нам известны тревожные прогнозы общего потепления Земли, которые приведут к тому, что растают полярные шапки и повысится уровень моря. Затоплены будут все прибрежные зоны, пострадают миллионы людей.

Но нам неизвестно, насколько правильны эти предсказания. Продолжительные наблюдения за полярными областями при помощи ERS-1 и последовавшего за ним в конце осени 1994 года спутника ERS-2 представляют данные, на основании которых можно сделать выводы об этих тенденциях. Они создают систему "раннего обнаружения" в деле о таянии льдов.

Благодаря снимкам, которые спутник ERS-1 передал на Землю, мы знаем, что дно океана с его горами и долинами как бы "отпечатывается" на поверхности вод. Так ученые могут составить представление о том, является ли расстояние от спутника до морской поверхности (с точностью до десяти сантиметров измеренное спутниковыми радарными высотомерами) указанием на повышение уровня моря, или же это "отпечаток" горы на дне.

Хотя первоначально спутник ERS-1 был разработан для наблюдений за океаном и льдами, он очень быстро доказал свою многосторонность и по отношению к суше. В сельском и лесном хозяйстве, в рыболовстве, геологии и картографии специалисты работают с данными, представляемыми спутником. Поскольку ERS-1 после трех лет выполнения своей миссии он все еще работоспособен, ученые имеют шанс эксплуатировать его вместе с ERS-2 для общих заданий, как тандем. И они собираются получать новые сведения о топографии земной поверхности и оказывать помощь, например, в предупреждении о возможных землетрясениях.

Спутник ERS-2 оснащен, кроме того, измерительным прибором Global Ozone Monitoring Experiment Gome который учитывает объем и распределение озона и других газов в атмосфере Земли. С помощью этого прибора можно наблюдать за опасной озоновой дырой и происходящими изменениями. Одновременно по данным ERS-2 можно отводить близкое к земле UV-B излучение.

На фоне множества общих для всего мира проблем окружающей среды, для разрешения которых должны предоставлять основополагающую информацию и ERS-1, и ERS-2, планирование судоходных маршрутов кажется сравнительно незначительным итогом работы этого нового поколения спутников. Но это одна из тех сфер, в которой возможности коммерческого использования спутниковых данных используются особенно интенсивно. Это помогает при финансировании других важных заданий. И это имеет в области охраны окружающей среды эффект, который трудно переоценить: скорые судоходные пути требуют меньшего расхода энергии. Или вспомним о нефтяных танкерах, которые в шторм садились на мель или разбивались и тонули, теряя свой опасный для окружающей среды груз. Надежное планирование маршрутов помогает избежать таких катастроф.

Заключение

В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по праву называют «веком электричества», «атомным веком», «веком химии», «веком биологии». Но самое последнее и, по-видимому, также справедливое его название - «космический век». Человечество вступило на путь, ведущий в загадочные космические дали, покоряя которые оно расширит сферу своей деятельности. Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.

Список литературы

1.«Космическая техника» под редакцией К. Гэтланда. 1986 г. Москва.

2.«КОСМОС далёкий и близкий» А.Д. Коваль В.П. Сенкевич. 1977 г.

3.«Освоение космического пространства в СССР» В.Л. Барсуков 1982 г.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://goldref.ru/

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Первый искусственный спутник. Советские собаки-космонавты Белка и Стрелка. Проблема радиоактивных отходов в космосе. Нерациональная модель производства и потребления энергии. Спутниковые солнечные электростанции. Использование гравитационных полей.

презентация , добавлен 30.03.2016


Роль освоения космоса для человечества. День космонавтики – праздник, который по решению Генеральной ассамблеи ООН, отмечается во всемирном масштабе. Ю. Гагарин - первый человек, который преодолел земное притяжение и положил начало новой космической эры.

презентация , добавлен 21.09.2011


К.Э. Циолковский как основоположник космонавтики в России. Важнейшие этапы освоения космоса. Запуск первого искусственного спутника Земли Спутник-1. Первый отряд космонавтов СССР. Первый полёт человека в космос. Исторические слова Юрия Гагарина.

презентация , добавлен 11.04.2012


Понятие космического пространства. Таинственные наскальные рисунки первых людей. 4 октября 1957 года - начало космической эры. Устройство первого спутника. Первые космонавты СССР. Солнечная система. Звезды, составляющие зодиак. Кометы и метеорные тела.

презентация , добавлен 19.09.2012


Пищеварительные процессы на космической орбите, их отличия от земных. Отсутствие разделения на день и ночь, нарушение циркадных ритмов. Условия микрогравитации - испытание для нервной системы. Нарушения иммунной системы. Возможность зачатия в космосе.

презентация , добавлен 08.12.2016


Космос как огромное пространство. Анализ первых советских искусственных спутников Земли. Рассмотрение особенностей ракетно-космической системы "Энергия-Буран". Основные этапы развития космонавтики. Характеристика космических систем-мусоросборщиков.

реферат , добавлен 26.01.2013


Запуск первого искусственного спутника, положивший начало освоению космоса. Понятие космонавтики, основные направления интеграции космических систем в инфраструктуру народного хозяйства. Развитие космического туризма. Легендарный полет Юрия Гагарина.

презентация , добавлен 13.02.2012


Ю.А. Гагарин - первый человек, совершивший полёт в космос. Цели запусков на орбиту Земли космических кораблей "Восток". Первая женщина в космосе. Выход человека из корабля в космическое пространство. Трагическая гибель лётчика-космонавта В.М. Комарова.

презентация , добавлен 06.04.2012


Вопрос замены человека роботами. Использование робототехники для целей исследования и освоения космоса. Что такое космороботы и их основные типы. Основные направления развития робототехнических систем космического назначения на ближайшую перспективу.

реферат , добавлен 14.12.2012


Программа NASA демонстрации лазерной связи со спутником на Лунной орбите LLCD. Космический аппарат LADEE, его научное оборудование. Основные компоненты линии лазерной космической связи для проведения эксперимента. Установление лазерной космической связи.

История освоения космоса - самый яркий пример торжества человеческого разума над непокорной материей в кратчайший срок. С того момента, как созданный руками человека объект впервые преодолел земное притяжение и развил достаточную скорость, чтобы выйти на орбиту Земли, прошло всего лишь чуть более пятидесяти лет - ничто по меркам истории! Большая часть населения планеты живо помнит времена, когда полёт на Луну считался чем-то из области фантастики, а мечтающих пронзить небесную высь признавали, в лучшем случае, неопасными для общества сумасшедшими. Сегодня же космические корабли не только «бороздят просторы», успешно маневрируя в условиях минимальной гравитации, но и доставляют на земную орбиту грузы, космонавтов и космических туристов. Более того - продолжительность полёта в космос ныне может составлять сколь угодно длительное время: вахта российских космонавтов на МКС, к примеру, длится по 6-7 месяцев. А ещё за прошедшие полвека человек успел походить по Луне и сфотографировать её тёмную сторону, осчастливил искусственными спутниками Марс, Юпитер, Сатурн и Меркурий, «узнал в лицо» отдалённые туманности с помощью телескопа «Хаббл» и всерьёз задумывается о колонизации Марса. И хотя вступить в контакт с инопланетянами и ангелами пока не удалось (во всяком случае, официально), не будем отчаиваться - ведь всё ещё только начинается!

Мечты о космосе и пробы пера

Впервые в реальность полёта к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце 19 века. Именно тогда стало понятно, что если летательному аппарату придать нужную для преодоления гравитации скорость и сохранять её достаточное время, он сможет выйти за пределы земной атмосферы и закрепиться на орбите, подобно Луне, вращаясь вокруг Земли. Загвоздка была в двигателях. Существующие на тот момент экземпляры либо чрезвычайно мощно, но кратко «плевались» выбросами энергии, либо работали по принципу «ахнет, хряснет и пойдёт себе помаленьку». Первое больше подходило для бомб, второе - для телег. Вдобавок регулировать вектор тяги и тем самым влиять на траекторию движения аппарата было невозможно: вертикальный старт неизбежно вёл к её закруглению, и тело в результате валилось на землю, так и не достигнув космоса; горизонтальный же при таком выделении энергии грозил уничтожить вокруг всё живое (как если бы нынешнюю баллистическую ракету запустили плашмя). Наконец, в начале 20 века исследователи обратили внимание на ракетный двигатель, принцип действия которого был известен человечеству ещё с рубежа нашей эры: топливо сгорает в корпусе ракеты, одновременно облегчая её массу, а выделяемая энергия двигает ракету вперёд. Первую ракету, способную вывести объект за пределы земного притяжения, спроектировал Циолковский в 1903 году.

Вид на Землю с МКС

Первый искусственный спутник

Время шло, и хотя две мировые войны сильно замедлили процесс создания ракет для мирного использования, космический прогресс всё же не стоял на месте. Ключевой момент послевоенного времени - принятие так называемой пакетной схемы расположения ракет, применяемой в космонавтике и поныне. Её суть - в одновременном использовании нескольких ракет, размещённых симметрично по отношению к центру массы тела, которое требуется вывести на орбиту Земли. Таким образом обеспечивается мощная, устойчивая и равномерная тяга, достаточная, чтобы объект двигался с постоянной скоростью 7,9 км/с, необходимой для преодоления земного тяготения. И вот 4 октября 1957 года началась новая, а точнее первая, эра в освоении космоса - запуск первого искусственного спутника Земли, как всё гениальное названного просто «Спутник-1», с помощью ракеты Р-7, спроектированной под руководством Сергея Королёва. Силуэт Р-7, прародительницы всех последующих космических ракет, и сегодня узнаваем в суперсовременной ракете-носителе «Союз», успешно отправляющей на орбиту «грузовики» и «легковушки» с космонавтами и туристами на борту - те же четыре «ноги» пакетной схемы и красные сопла. Первый спутник был микроскопическим, чуть более полуметра в диаметре и весил всего 83 кг. Полный виток вокруг Земли он совершал за 96 минут. «Звёздная жизнь» железного пионера космонавтики продлилась три месяца, но за этот период он прошёл фантастический путь в 60 миллионов км!

Первые живые существа на орбите

Успех первого запуска окрылял конструкторов, и перспектива отправить в космос живое существо и вернуть его целым и невредимым уже не казалась неосуществимой. Всего через месяц после запуска «Спутника-1» на борту второго искусственного спутника Земли на орбиту отправилось первое животное - собака Лайка. Цель у неё была почётная, но грустная - проверить выживаемость живых существ в условиях космического полёта. Более того, возвращение собаки не планировалось… Запуск и вывод спутника на орбиту прошли успешно, но после четырёх витков вокруг Земли из-за ошибки в расчётах температура внутри аппарата чрезмерно поднялась, и Лайка погибла. Сам же спутник вращался в космосе ещё 5 месяцев, а затем потерял скорость и сгорел в плотных слоях атмосферы. Первыми лохматыми космонавтами, по возвращении приветствовавшими своих «отправителей» радостным лаем, стали хрестоматийные Белка и Стрелка, отправившиеся покорять небесные просторы на пятом спутнике в августе 1960 г. Их полёт длился чуть более суток, и за это время собаки успели облететь планету 17 раз. Всё это время за ними наблюдали с экранов мониторов в Центре управления полётами - кстати, именно по причине контрастности были выбраны белые собаки - ведь изображение тогда было чёрно-белым. По итогам запуска также был доработан и окончательно утверждён сам космический корабль - всего через 8 месяцев в аналогичном аппарате в космос отправится первый человек.

Помимо собак и до, и после 1961 г в космосе побывали обезьяны (макаки, беличьи обезьяны и шимпанзе), кошки, черепахи, а также всякая мелочь – мухи, жуки и т. д.

В этот же период СССР запустил первый искусственный спутник Солнца, станция «Луна-2» сумела мягко прилуниться на поверхность планеты, а также были получены первые фотографии невидимой с Земли стороны Луны.

День 12 апреля 1961 г. разделил историю освоения космических далей на два периода - «когда человек мечтал о звёздах» и «с тех пор, как человек покорил космос».

Человек в космосе

День 12 апреля 1961 г. разделил историю освоения космических далей на два периода - «когда человек мечтал о звёздах» и «с тех пор, как человек покорил космос». В 9:07 по московскому времени со стартовой площадки № 1 космодрома Байконур был запущен космический корабль «Восток-1» с первым в мире космонавтом на борту - Юрием Гагариным. Совершив один виток вокруг Земли и проделав путь в 41 тыс. км, спустя 90 минут после старта, Гагарин приземлился под Саратовом, став на долгие годы самым знаменитым, почитаемым и любимым человеком планеты. Его «поехали!» и «всё видно очень ясно - космос чёрный - земля голубая» вошли в список наиболее известных фраз человечества, его открытая улыбка, непринуждённость и радушие растопили сердца людей по всему миру. Первый полёт человека в космос управлялся с Земли, сам Гагарин являлся скорее пассажиром, хотя и великолепно подготовленным. Нужно отметить, что условия полёта были далеки от тех, что предлагаются ныне космическим туристам: Гагарин испытывал восьми-десятикратные перегрузки, был период, когда корабль буквально кувыркался, а за иллюминаторами горела обшивка и плавился металл. В течение полёта произошло несколько сбоев в различных системах корабля, но к счастью, космонавт не пострадал.

Вслед за полётом Гагарина знаменательные вехи в истории освоения космоса посыпались одна за другой: был совершён первый в мире групповой космический полёт, затем в космос отправилась первая женщина-космонавт Валентина Терешкова (1963 г), состоялся полёт первого многоместного космического корабля, Алексей Леонов стал первым человеком, совершившим выход в открытый космос (1965 г) - и все эти грандиозные события - целиком заслуга отечественной космонавтики. Наконец, 21 июля 1969 г состоялась первая высадка человека на Луну: американец Нил Армстронг сделал тот самый «маленький-большой шаг».

Лучший вид в Солнечной системе

Космонавтика - сегодня, завтра и всегда

Сегодня путешествия в космос воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Над нами летают сотни спутников и тысячи прочих нужных и бесполезных объектов, за секунды до восхода солнца из окна спальни можно увидеть вспыхнувшие в ещё невидимых с земли лучах плоскости солнечных батарей Международной космической станции, космические туристы с завидной регулярностью отправляются «бороздить просторы» (тем самым воплощая в реальность ерническую фразу «если очень захотеть, можно в космос полететь») и вот-вот начнётся эра коммерческих суборбитальных полётов с чуть ли не двумя отправлениями ежедневно. Освоение космоса управляемыми аппаратами и вовсе поражает всякое воображение: тут и снимки давно взорвавшихся звёзд, и HD-изображения дальних галактик, и веские доказательства возможности существования жизни на других планетах. Корпорации-миллиардеры уже согласовывают планы по строительству на орбите Земли космических отелей, да и проекты колонизации соседних нам планет давно не кажутся отрывком из романов Азимова или Кларка. Очевидно одно: однажды преодолев земное тяготение, человечество будет вновь и вновь стремиться ввысь, к бесконечным мирам звёзд, галактик и вселенных. Хочется пожелать только, чтобы нас никогда не покидала красота ночного неба и мириадов мерцающих звёзд, по-прежнему манящих, таинственных и прекрасных, как в первые дни творения.

Космос раскрывает свои тайны

Академик Благонравов остановился на некоторых новых достижениях советской науки: в области физики космоса.

Начиная со 2 января 1959 года, при каждом полете советских космических ракет проводилось исследование излучений на больших расстояниях от Земли. Детальному изучению подвергся открытый советскими учеными так называемый внешний радиационный пояс Земли. Изучение состава частиц радиационных поясов с помощью различных сцинтилляционных и газоразрядных счетчиков, находившихся на спутниках и космических ракетах, позволило установить, что во внешнем поясе присутствуют электроны значительных энергий до миллиона электронвольт и даже выше. При торможении в оболочках космических кораблей они создают интенсивное пронизывающее рентгеновское излучение. При полете автоматической межпланетной станции в сторону Венеры была определена средняя энергия этого рентгеновского излучения на расстояниях от 30 до 40 тысяч километров от центра Земли, составляющая около 130 килоэлектронвольт. Эта величина мало изменялась с изменением расстояния, что позволяет судить о постоянном энергетическом спектре электронов в этой области.

Уже первые исследования показали нестабильность внешнего пояса радиации, перемещения максимума интенсивности, связанные с магнитными бурями, вызываемыми солнечными корпускулярными потоками. Последние измерения с автоматической межпланетной станции, запущенной в сторону Венеры, показали, что хотя ближе к Земле происходят изменения интенсивности, но наружная граница внешнего пояса при спокойном состоянии магнитного поля практически на протяжении двух лет оставалась постоянной как по интенсивности, так и по пространственному расположению. Исследования последних лет позволили также построить модель ионизованной газовой оболочки Земли на основе экспериментальных данных для периода, близкого к максимуму солнечной деятельности. Наши исследования показали, что на высотах меньше тысячи километров основную роль играют ионы атомарного кислорода, а начиная с высот, лежащих между одной и двумя тысячами километров, в ионосфере превалируют ионы водорода. Протяженность самой внешней области ионизованной газовой оболочки Земли, так называемой водородной «короны», весьма велика.

Обработка результатов измерений, проведенных на первых советских космических ракетах, показала, что на высотах примерно от 50 до 75 тысяч километров за пределами внешнего радиационного пояса обнаружены потоки электронов с энергиями, превышающими 200 электронвольт. Это позволило предположить существование третьего самого внешнего пояса заряженных частиц с большой интенсивностью потоков, но меньшей энергией. После пуска в марте 1960 года американской космической ракеты «Пионер V» были получены данные, которые подтвердили наши предположения о существовании третьего пояса заряженных частиц. Этот пояс, по-видимому, образуется в результате проникновения солнечных корпускулярных потоков в периферийные области магнитного поля Земли.

Были получены новые данные в отношении пространственного расположения радиационных поясов Земли, обнаружена область повышенной радиации в южной части Атлантического океана, что связано с соответствующей магнитной земной аномалией. В этом районе нижняя граница внутреннего радиационного пояса Земли опускается до 250 – 300 километров от поверхности Земли.

Полеты второго и третьего кораблей-спутников дали новые сведения, которые позволили составить карту распределения радиации по интенсивности ионов над поверхностью земного шара. (Докладчик демонстрирует эту карту перед слушателями).

Впервые токи, создаваемые положительными ионами, входящими в состав солнечного корпускулярного излучения, были зарегистрированы вне магнитного поля Земли на расстояниях порядка сотен тысяч километров от Земли, при помощи трехэлектродных ловушек заряженных частиц, установленных на советских космических ракетах. В частности, на автоматической межпланетной станции, запущенной по направлению к Венере, были установлены ловушки, ориентированные на Солнце, одна из которых предназначалась для регистрации солнечного корпускулярного излучения. 17 февраля, во время сеанса связи с автоматической межпланетной станцией, было зарегистрировано прохождение ее через значительный поток корпускул (с плотностью порядка 10 9 частиц на квадратный сантиметр в секунду). Это наблюдение совпало с наблюдением магнитной бури. Такие опыты открывают пути к установлению количественных соотношений между геомагнитными возмущениями и интенсивностью солнечных корпускулярных потоков. На втором и третьем кораблях-спутниках была изучена в количественном выражении радиационная опасность, вызываемая космическими излучениями за пределами земной атмосферы. Эти же спутники были использованы для исследования химического состава первичного космического излучения. Новая аппаратура, установленная на кораблях-спутниках, включала фотоэмульсионный прибор, предназначенный для экспонирования и проявления непосредственно на борту корабля стопки толстослойных эмульсий. Полученные результаты имеют большую научную ценность для выяснения биологического влияния космических излучений.

Технические проблемы полета

Далее докладчик остановился на ряде существенных проблем, обеспечивших организацию полета человека в космос. Прежде всего надо было решить вопрос о методах выведения на орбиту тяжелого корабля, для чего нужно было иметь мощную ракетную технику. Такая техника у нас создана. Однако недостаточно было сообщить кораблю скорость, превышающую первую космическую. Необходима была еще и высокая точность выведения корабля на заранее рассчитанную орбиту.

Следует иметь в виду, что требования к точности движения по орбите в дальнейшем будут повышаться. Это потребует проведения коррекции движения с помощью специальных двигательных установок. К проблеме коррекции траекторий примыкает проблема маневра направленного изменения траектории полета космического аппарата. Маневры могут осуществляться с помощью импульсов, сообщаемых реактивным двигателем на отдельных специально выбранных участках траекторий, либо с помощью тяги, действующей длительное время, для создания которой применены двигатели электрореактивного типа (ионные, плазменные).

В качестве примеров маневра можно указать переход на более высоко лежащую орбиту, переход на орбиту, входящую в плотные слои атмосферы для торможения и посадки в заданном районе. Маневр последнего типа применялся при посадке советских кораблей-спутников с собаками на борту и при посадке корабля-спутника «Восток».

Для осуществления маневра, выполнения ряда измерений и для других целей необходимо обеспечить стабилизацию корабля-спутника и его ориентацию в пространстве, сохраняемую в течение определенного промежутка времени или изменяемую по заданной программе.

Переходя к проблеме возвращения на Землю, докладчик остановился на следующих вопросах: торможение скорости, защита от нагрева при движении в плотных слоях атмосферы, обеспечение приземления в заданном районе.

Торможение космического аппарата, необходимое для гашения космической скорости, может быть осуществлено либо с помощью специальной мощной двигательной установки, либо посредством торможения аппарата в атмосфере. Первый из этих способов требует весьма больших запасов веса. Использование сопротивления атмосферы для торможения позволяет обойтись сравнительно небольшими дополнительными весами.

Комплекс проблем, связанных с разработкой защитных покрытий при торможении аппарата в атмосфере и организацией процесса входа с приемлемыми для организма человека перегрузками, представляет собой сложную научно-техническую задачу.

Бурное развитие космической медицины поставило на повестку дня вопрос о биологической телеметрии как об основном средстве врачебного контроля и научного медицинского исследования во время космического полета. Использование радиотелеметрии накладывает специфический отпечаток на методику и технику медико-биологических исследований, поскольку к аппаратуре, размещаемой на борту космических кораблей, предъявляется ряд специальных требований. Эта аппаратура должна иметь очень небольшой вес, малые габариты. Она должна быть рассчитана на минимальное энергопотребление. Кроме того, бортовая аппаратура должна устойчиво работать на активном участке и при спуске, когда действуют вибрации и перегрузки.

Датчики, предназначенные для преобразования физиологических параметров в электрические сигналы, должны быть миниатюрными, рассчитанными на длительную работу. Они не должны создавать неудобств космонавту.

Широкое применение радиотелеметрии в космической медицине заставляет исследователей обратить серьезное внимание на конструирование такой аппаратуры, а также на согласование объема необходимой для передачи информации с емкостью радиоканалов. Поскольку новые задачи, стоящие перед космической медициной, приведут к дальнейшему углублению исследований, к необходимости значительного увеличения количества регистрируемых параметров, потребуется внедрение систем, запоминающих информации, и методов кодирования.

В заключение докладчик остановился на вопросе о том, почему для первого космического путешествия был выбран именно вариант облета Земли по орбите. Этот вариант представлял собою решительный шаг к завоеванию космического пространства. Им обеспечивалось исследование вопроса о влиянии длительности полета на человека, решалась задача управляемого полета, задача управления спуском, вхождения в плотные слои атмосферы и благополучного возвращения на Землю. По сравнению с этим полет, осуществленный недавно в США, представляется малоценным. Он мог иметь значение как промежуточный вариант для проверки состояния человека при этапе набора скорости, при перегрузках во время спуска; но после полета Ю. Гагарина в такой проверке уже не было надобности. В этом варианте эксперимента безусловно преобладал элемент сенсации. Единственную ценность этого полета можно видеть в проверке действия разработанных систем, обеспечивающих вхождение в атмосферу и приземление, но, как мы видели, проверка подобных систем, разработанных у нас в Советском Союзе для более сложных условий, была надежно осуществлена еще ранее первого космического полета человека. Таким образом, ни в какое сравнение не могут быть поставлены достижения, полученные у нас 12 апреля 1961 г., с тем, что до настоящего времени оказалось достигнуто в США.

И как бы ни старались, говорит академик, враждебно настроенные по отношению к Советскому Союзу люди за рубежом своими измышлениями умалить успехи нашей науки и техники, весь мир оценивает эти успехи должным образом и видит, насколько вырвалась наша страна вперед по пути технического прогресса. Я лично был свидетелем того восторга и восхищения, которые были вызваны известием об историческом полете нашего первого космонавта среди широких масс итальянского народа.

Полет прошел исключительно успешно

Доклад о биологических проблемах космических полетов сделал академик Н. М. Сисакян. Он охарактеризовал основные этапы развития космической биологии и подвел некоторые итоги научных биологических исследований, связанных с космическими полетами.

Докладчик привел медико-биологические характеристики полета Ю. А. Гагарина. В кабине поддерживалось барометрическое давление в пределах 750 – 770 миллиметров ртутного столба, температура воздуха – 19 – 22 градуса Цельсия, относительная влажность – 62 – 71 процент.

В предстартовом периоде, примерно за 30 минут до старта космического корабля, частота сердечных сокращений составила 66 в минуту, частота дыхания – 24. За три минуты до старта некоторое эмоциональное напряжение проявилось в увеличении частоты пульса до 109 ударов в минуту, дыхание продолжало оставаться ровным и спокойным.

В момент старта корабля и постепенного набора скорости частота сердцебиения возросла до 140 – 158 в минуту, частота дыхания составляла 20 – 26. Изменения физиологических показателей на активном участке полета, по данным телеметрической записи электрокардиограмм и пнеймограмм, были в допустимых пределах. К концу активного участка частота сердечных сокращений составила уже 109, а дыхания – 18 в минуту. Иными словами, эти показатели достигли значений, характерных для ближайшего к старту момента.

При переходе к невесомости и полете в этом состоянии показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем последовательно приближались к исходным значениям. Так, уже на десятой минуте невесомости частота пульса достигла 97 ударов в минуту, дыхания – 22. Работоспособность не нарушилась, движения сохранили координацию и необходимую точность.

На участке спуска, при торможении аппарата, когда вновь возникали перегрузки, были отмечены кратковременные, быстро преходящие периоды учащения дыхания. Однако уже при подходе к Земле дыхание стало ровным, спокойным, с частотой около 16 в минуту.

Через три часа после приземления частота сердечных сокращений составляла 68, дыхание – 20 в минуту, т. е. величины, характерные для спокойного, нормального состояния Ю. А. Гагарина.

Все это свидетельствует о том, что полет прошел исключительно успешно, самочувствие и общее состояние космонавта на всех участках полета было удовлетворительным. Системы жизнеобеспечения работали нормально.

В заключение докладчик остановился на важнейших очередных проблемах космической биологии.

6 142

Человечество зародилось в Африке. Но не все мы остались там, более чем тысячи лет наши предки распространялись по всему континенту и затем покинули его. Когда они добрались до моря, они построили лодки и пересекли под парусом огромные расстояния до островов, о существовании которых они возможно и не знали. Почему?

Вероятно, по той же самой причине, почему мы и звезды и говорим: “Что происходит там? Мы могли туда добраться? Возможно, мы могли бы туда полететь”.

Космос, конечно, более враждебен к человеческой жизни, чем поверхность моря; возможность избежать силы тяжести Земли влечет за собой намного больше работы и расходов, чем отчаливать на лодке от берега. Но тогда лодки были передовой технологией своего времени. Путешественники тщательно планировали свои опасные поездки, и многие из них умерли, пытаясь узнать то, что было за горизонтом.

Покорение космоса с целью поиска новой среды обитания - это грандиозный, опасный, и, быть может, невозможный проект. Но это никогда не останавливало людей от попытки.

1. Взлет

Сопротивление гравитации

Мощные силы сговорились против вас - в частности, гравитация. Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 43 000 км в час. Это влечет большие денежные затраты.

Например, чтобы запустить марсоход “Любопытство” на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.

Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты например, разрабатывались для многоразового использования, и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.

2. Полет

Наши корабли слишком медленные

Лететь сквозь космос легко. Это - вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его, и ракеты имеют огромную массу.

Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски много фильмов в полете. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета.

Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы вырветесь в космос, откуда не возьмись появится обломок старого спутника и врежется в ваш топливный бак. Все, ракеты больше нет.

Это проблема космического мусора, и это очень реально. “Американская Сеть Наблюдения” за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов - каждый, размером с мяч - мчащийся вокруг Земли на скоростях больше чем 28 000 км в час; и еще почти 500,000 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, даже пятно краски могут пробить воронку в критических системах.

Щиты Уиппла - слои металла и кевлара - могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.

Вытолкнуть их из орбиты не реалистично - это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.

4. Навигация

Нет никакого GPS для космоса

“Сеть Открытого космоса”, антенны в Калифорнии, Австралии, и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос – от спутников студенческих проектов до зонда “Новые горизонты”, блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.

Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Коммутатор часто занят. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса. И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.

Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.

Эксперт по навигации открытого космоса Джозеф Гинн хочет проектировать автономную систему для будущих миссий, которая собрала бы изображения целей и соседних объектов и использовала бы их относительное местоположение, чтобы разбить на треугольники координат космического корабля, не требующее никакого наземного управления.

Это будет как GPS на Земле. Вы ставите GPS приемник на свое авто и проблема решена.

5. Радиация

Космос превратит вас в мешок с раком

Вне безопасного кокона атмосферы Земли и магнитного поля, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Кроме рака, это может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера.

Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.

Решение проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях или космических скафандрах.

Или как насчет этого слова: магниты. Ученые на космическом радиационном проекте “Щит Сверхпроводимости” работают над диборидом магния – сверхпроводник, который отклонил бы заряженные частицы далеко от судна.

6. Еда и вода

На Марсе нет супермаркетов

В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации – это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.

Некоторые овощи уже довольно космически-эффективны, но ученые работают над генетически модифицированной карликовой сливой, высотой меньше метра. Белки, жиры и углеводы могут восполнятся за счет более разнообразного урожая - как картофель и арахис.

Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь. Майкл Флинн, инженер научно-исследовательского центра НАСА, работает над водным фильтром, сделанным из генетически модифицированных бактерий. Он сравнил это с тем, как тонкий кишечник перерабатывает то, что вы пьете. В основном вы – система рециркуляции воды, со сроком полезного использования 75 или 80 лет.

7. Мышцы и кости

Невесомость преобразует вас в месиво

Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает ваше сердце ленивым.

Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это.

В своей лаборатории в массачусетском технологическом институте, бывший астронавт Лоуренс Янг проводит испытания на центрифуге: испытуемые лежат на боку на платформе и вращают ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция постепенно раскручивается вокруг своей оси. Результирующая сила воздействует на ноги космонавтов, отдалённо напоминая гравитационное воздействие.

Тренажёр Янга слишком ограничен, его можно использовать использовать больше часа или два в день, для постоянной гравитации, целый космический корабль должен будет стать центрифугой.

8. Психическое здоровье

Межпланетные путешествия - прямой путь к безумию

Когда у человека случается инсульт или сердечный приступ, врачи иногда понижают температуру пациента, замедляя их метаболизм, чтобы уменьшить повреждение от отсутствия кислорода. Это – уловка, которая могла бы работать и для астронавтов. Межпланетное путешествие в течение года (как минимум) , проживание в тесном космическом корабле с плохой едой и нулевой частной жизнью - рецепт для космического безумия.

Вот почему Джон Брэдфорд говорит, что мы должны спать во время космического путешествия. Президент проектной фирмы SpaceWorks и соавтор отчета для НАСА на длинных миссиях, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа сократит расходы еды, воды, и сохранит команду от психического расстройства.

9. Посадка

Вероятность аварии

Планета, привет! Вы были в космосе в течение многих месяцев или даже несколько лет. Далекий мир наконец виднеется через ваш иллюминатор. Все, что вы должны сделать – приземлиться. Но вы кренитесь через лишенное трения пространство со скоростью 200,000 миль в час. О, да, и еще есть гравитация планеты.

Проблема приземления все еще одна из самых актуальных, которую предстоит решить инженерам. Вспомните неудачную на Марс.

10. Ресурсы

Вы не можете взять гору алюминиевой руды с собой

Когда космические корабли отправятся в долгое путешествие, они возьмут с собой запасы с Земли. Но вы не можете взять с собой все. Семена, кислородные генераторы, возможно несколько машин для строительства инфраструктуры. Но поселенцы должны будут сделать все остальное сами.

К счастью космос не совсем бесплоден. “У каждой планеты есть все химические элементы, хотя концентрации отличаются”, говорит Иэн Кроуфорд, планетарный ученый из Биркбека, Лондонского университета. У луны есть много алюминия. У Марса есть кварц и окись железа. Соседние астероиды – большой источник углеродных и платиновых руд - и воды, как только первопроходцы выяснят, как взорвать материю в космосе. Если взрыватели и бурильщики слишком тяжелы, чтоб взять их на корабль, они должны будут извлечь ископаемые другими методами: таяние, магниты или переваривающие металл микробы. И НАСА изучает процесс 3D печати, чтобы напечатать целые здания - и не будет никакой потребности импортировать специальное оборудование.

11. Исследование

Мы не можем сделать все сами

Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на . Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.

Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы - большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.

Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2 есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.

12. Космос огромен

Варп-двигатели все еще не существуют

Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени Гелиос 2. Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 157,000 миль в час. Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля, но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19,000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду – Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.

Чтобы победить время нам нужна энергия – очень много энергии. Возможно вы могли бы добыть на Юпитере достаточное количества гелия 3 для термоядерного синтеза (после того, как изобретем термоядерные двигатели, конечно же). Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле – опасно.

“Вы никогда не хотели бы делать это на Земле”, говорит Ле Джонсон, техник НАСА, который работает над сумасшедшими идеями звездолета. “Если вы сделаете это в открытом космосе, и что-то пойдет не так, вы не разрушаете континент”. Слишком сильно? Как насчет солнечной энергии? Все, что вам потребуется – это парус, размером с Техас.

Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной - с помощью физики. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.

Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в местах как Большой Адронный Коллайдер, чтобы распутать все теоретические узлы. Вполне возможно, что мы сделаем некоторое открытие, которое изменит все, но этот прорыв вряд ли спасет сложившуюся ситуацию. Если вы хотите больше открытий, вы должны вкладывать в них большие деньги.

13. Есть только одна Земля

Мы должны иметь смелость остаться

Пара десятилетий назад, научно-фантастический автор Ким Стэнли Робинсон изобразил схематически будущую утопию на Марсе, построенном учеными из перенаселенной, перенапрягшей Земли. Его “Марсианская трилогия” сделала мощный толчок для колонизации . Но, на самом деле, кроме науки, почему мы стремимся в космос?

Потребность исследовать заложена в наши гены, это единственный аргумент - первопроходческий дух и желание узнать свое предназначение. “Несколько лет назад мечты о покорении космоса занимали наше воображение, - вспоминает сотрудник NASA, астроном Хайди Хаммел. - Мы говорили на языке отважных покорителей космоса, но всё изменилось после того, как станция «Новые горизонты» в июле 2015 года. Перед нами открылось всё многообразие миров Солнечной системы».

А что же с судьбой и предназначением человечества? Историки знают лучше. Расширение Запада было захватом земли, и великие исследователи были главным образом в нем ради ресурсов или сокровищ. Человеческая охота к перемене мест выражается только в обслуживании политического или экономического желания.

Конечно, нависшее разрушение Земли может быть стимулом. Исчерпайте ресурсы планеты, измените климат, и космос станет единственной надеждой на выживание.

Но это опасный ход мыслей. Это создает моральную опасность. Люди думают, что если мы , то можем начать с чистого листа где-нибудь на Марсе. Это неправильное суждение.

Насколько нам известно, Земля – единственное пригодное для жилья место в известной нам Вселенной. И если мы собираемся покинуть эту планету, то это должно быть нашим желанием, а не следствием безвыходного положения.