Освоение космоса и глобальные проблемы

Цели занятия :ознакомить с глобальными проблемами человечества и путями их решения, с перспективными научными и техническими направлениями, помочь учащимся осознать значимость этих проблем и необходимость их решения, создать условия для развития познавательного интереса, показать роль экологии.

Человечество совсем недавно вступило в третье тысячелетие. Чем оно будет ознаменовано? Нас ждёт немало проблем, которые нужно решить во что бы то ни стало. По прогнозам, уже к 2050 г. численность населения на Земле увеличится почти в 2 раза и составит 10–11 млрд человек. Причем 94% прироста дадут развивающиеся страны и только 6% – промышленно развитые. Кроме того, мы учимся управлять процессами старения, и продолжительность жизни человека неуклонно возрастает. Всё это приведёт к резкому увеличению численности населения, и в связи с этим – к новым проблемам.

В первую очередь, нужно всех накормить. Сейчас более 600 млн человек страдают от голода, а около 50 млн ежегодно умирают от голода. А для обеспечения нормальным питанием 11-миллиардного населения необходимо увеличить производство продуктов питания более чем в 10 раз. Следовательно,немаловажной станет проблема поиска энергии и сырьевых ресурсов для обеспечения жизни 11 млрд человек, для чего нужно будет увеличить в несколько раз добычу сырья и топлива. Способна ли Земля выдержать такую нагрузку?

А проблема загрязнения окружающей среды? Наращивая темпы производства, мы не только истощаем земные ресурсы, но и постепенно изменяем климат нашей планеты. Выбросы в атмосферу углекислого газа заводами, электростанциями, машинами могут привести к парниковому эффекту, т.е. к увеличению средней температуры на Земле*. А это, в свою очередь, – к таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, что, конечно же, неблагоприятно скажется на условиях жизни человека.

А не начать ли нам осваивать космос? Переместим туда заводы, освоим Луну, Марс, будем добывать там энергию... И оживут страницы научно-фантастических романов и фильмов. А почему бы и нет?!

1. Энергия из космоса

В настоящее время 9/10 всей энергии получают, сжигая топливо в котлах электростанций, в автомобильных двигателях, в домашних печах. Каждые 20 лет происходит удвоение потребления энергии. Совершенно естественно возникает вопрос: на сколько лет хватит природных ресурсов для наших быстрорастущих нужд? По прогнозам, углём человечество обеспечено на 100–150 лет, запасов нефти хватит на 40–50 лет, а запасы газа будут израсходованы уже через 30–40 лет. Сегодняшнюю атомную энергию следует также отнести к источникам исчерпаемым.

Теоретически проблему поиска энергии решили еще в 30-х гг. прошлого века, когда была осуществлена ядерная реакция (распад тяжёлого ядра на два лёгких с выделением энергии). Тогда же была открыта и её противоположность – реакция термоядерного синтеза, когда ядра двух лёгких элементов, например дейтерия и трития, сливаются с выделением колоссальной энергии, в несколько раз большей, чем при ядерной реакции. Именно реакция термоядерного синтеза (управляемого!) может стать основой энергетики будущего. К великому сожалению, для осуществления термоядерной реакции ядра нужно нагреть до нескольких миллионов градусов, затем сдержать неминуемый взрыв, «растянуть» его во времени и заставить отдавать энергию не мгновенно, как в водородной бомбе, а длительно. Пока задача управления термоядерной реакцией не решена.

Предположим, что её решили. Тогда будущая индустрия сможет обеспечить себя энергией в любом количестве. Но не так всё просто – безграничный рост производства энергии может привести к перегреву Земли и её атмосферы. За последнее столетие наблюдается устойчивый рост производства энергии, в среднем на 3% в год. При таком темпе потребуется всего 50–60 лет для достижения предела теплового загрязнения планеты*. С освоением термоядерной энергии проблема ещё более усугубится. Кроме того, темп производства энергии будет возрастать и за счёт увеличения населения. При численности 11 млрд человек тепловой порог будет превышен на 30%, что может привести к необратимому воздействию на климат планеты.

Один из радикальных путей преодоления указанных трудностей состоит в переходе от «двумерной» индустрии (на поверхности планеты) к «трёхмерной» (переносу значительной части энергетики, а также части энергоёмких производств в космос).

Представим себе космическую электростанцию на стационарной орбите высотой 36 000 км. Такая станция будет освещаться Солнцем почти непрерывно. Каждый квадратный метр поверхности солнечных батарей ежесекундно будет получать от Солнца около 1400 Дж энергии, и даже если только 18% солнечной энергии удастся преобразовать в электрическую, мощность солнечной космической электростанции с двумя солнечными батареями размером 6 4 км каждая будет составлять 10 9 Вт. При этом масса батарей площадью 48 км 2 составит примерно 50 000 т, а масса всей электростанции 70 000 т.

Предположим, что мы сумели произвести электроэнергию в большом количестве. Но как передавать миллионы киловатт-часов на Землю? Есть два способа беспроводной передачи на дальние расстояния: с помощью либо лазерного, либо высокочастотного луча. Наиболее реален пока второй способ: на Земле монтируется чаша приёмной антенны, которая принимает высокочастотное излучение, преобразует его в обычный переменный ток и передаёт потребителю. Этот проект базируется на реальных расчётах и экспериментах. Для сборки, развертывания, доставки на рабочие орбиты и обслуживания космической электростанции потребуется создание специальных транспортных и сборочно-монтажных комплексов, а также мощных носителей, способных выводить на орбиту грузы массой до 100 и более тонн и в сотни раз более дешёвых, чем сейчас.

По оценкам специалистов, космическая электростанция на 90% может быть изготовлена из лунных и других внеземных материалов, тогда отпадает необходимость доставки с Земли грузов, снижается проблема засорения атмосферы. В любом случае требуется создание эффективных внеземных систем добычи, переработки и транспортировки сырья, производственных и сборочных комплексов, что потребует в свою очередь создания больших орбитальных станций.

Есть идея создавать космические электростанции не у Земли, а в областях, более близких к Солнцу, на уровне орбиты планеты Меркурий. Тогда солнечных батарей потребуется почти в 100 раз меньше. Интересно предложение вынести приёмные устройства с поверхности Земли в стратосферу, что позволит осуществить эффективную передачу энергии в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. При этом резко сократятся размеры передающих и приёмных антенн, существенно снизится стоимость систем приёма и передачи энергии. Подъём приёмной антенны предполагается осуществить с помощью аэростатов (дирижаблей) большой грузоподъёмности, управляемых автоматически.

Итак, принципиальная схема космической электростанции ясна. С точки зрения техники можно было бы приступить к её конструктивной разработке уже сегодня. Тормозит стоимость проекта. При современном уровне техники стоимость полученной электроэнергии была бы в 200 раз дороже стоимости электроэнергии, получаемой от тепловых электростанций. Однако прогресс науки и техники может существенно изменить это соотношение. Основной вклад в стоимость космической электроэнергии вносит стоимость солнечных батарей и их доставки на орбиту. За последние 20 лет масса и стоимость этих батарей значительно снизились и, по оценкам, её можно снизить ещё в 10 раз, а КПД можно существенно увеличить, если перейти на батареи из сульфида кадмия или арсенида галлия.

Таким образом, можно сделать оптимистичный вывод: создание солнечных космических электростанций представляет собой реализуемую задачу, для решения которой нет непреодолимых трудностей.

2. Круглосуточное Солнце

На всем протяжении своей истории человек пользовался солнечным светом. Однако потребность в свете не ограничивается рамками дня, он нужен гораздо дольше: для освещения вечером улиц, строек, полей во время сельскохозяйственных работ (уборки, посевной). Не говоря уже о Крайнем Севере, где Солнце по полгода не появляется на небосклоне. Как же увеличить продолжительность светового дня? Насколько реально повесить искусственное Солнце? Оказывается, на сегодняшнем этапе развития техники это вполне разрешимая задача.

Сегодня космическая техника открывает возможность установки в космосе приспособлений для отражения солнечного света на Землю. При этом интенсивность отражённого света можно менять от интенсивности полной Луны до интенсивности Солнца.

Впервые идея создания космических рефлекторов была высказана немецким ученым и инженером Германом Обертом еще в 1929 г. Дальнейшее развитие она получила в работах американского учёного Эрика Крафта. Сейчас мы вплотную подошли к практическому осуществлению этих казавшихся фантастическими проектов. Конструктивно такой рефлектор может представлять собой раму с натянутой на неё полимерной металлизированной пленкой, отражающей солнечное излучение. Ориентация светового потока будет производиться автоматически, по заданной программе или по команде с Земли.

В США исследуется возможность размещения на стационарной орбите над Северной Америкой спутников с шестнадцатью зеркалами-отражателями, что позволит на два часа увеличить световой день. Два отражателя предполагается использовать для освещения Аляски, чтобы зимой увеличить там световой день на 3 ч. Использование спутников-рефлекторов для продления светового дня на несколько часов в крупных городах обеспечит высококачественное и бестеневое освещение улиц, строек, магистралей и окажется экономически выгодным. Например, затраты на освещение из космоса пяти таких городов, как Москва, окупятся только благодаря экономии электроэнергии за 4–5 лет. Причём ту же систему спутников-рефлекторов можно переключать на другую группу городов практически без дополнительных затрат. А насколько чище будет воздух, если энергия на освещение будет поступать из космоса, а не от чадящих электростанций!

И опять единственным препятствием на пути осуществления этого проекта в России является недостаток денег в казне.

3. Заводы вне Земли

Более 300 лет назад Э.Торричелли получил вакуум. Это открытие сыграло в технике огромную роль. Без изучения вакуума, без понимания его физики невозможно было создать ни двигатели внутреннего сгорания, ни электронную технику. И если вакуум, полученный на Земле, способствовал развитию промышленности, то можно себе представить, какие возможности откроются при освоении безграничных просторов космоса.

Сначала робко, а затем всё смелее человек стал обживать новую для себя стихию – космос. А нельзя ли космос заставить служить людям, создав там космические заводы, – в совершенно иной среде, в условиях вакуума, мощных потоков солнечного излучения, низких температур и невесомости?

Сейчас ещё трудно представить все преимущества этих факторов, но уже можно утверждать, что открываются поистине фантастические перспективы. Лучи Солнца, сконцентрированные параболическим зеркалом, способны сваривать детали из нержавеющей стали, титановых сплавов и других металлов. При плавке в земных условиях в металлы попадают примеси, например, от тиглей. А техника всё больше нуждается в сверхчистых материалах. Как же их получить? Металл можно «подвесить» в сильном магнитном поле. Под действием токов высокой частоты металл плавится и удерживается в магнитном поле, если его масса достаточно мала. Кроме того, многие мелаллы немагнитны, многие имеют слишком высокую температуру плавления.

В космосе, где царит невесомость, может висеть расплав любых размеров и массы. Здесь не надо ни тиглей, ни форм для литья. Последующие шлифовки и полировка также не будут нужны. А плавить материалы можно либо в солнечных печах, либо в обычных электропечах. В условиях космического вакуума возможна «холодная сварка»: прижатые друг к другу хорошо подогнанные зачищенные поверхности металлов образуют прочные соединения.

В космосе можно получать не только абсолютно совершенные, без примесей, стёкла, но и создавать новые составы, обладающие заданными оптическими свойствами. Здесь нет ограничений по размерам. Можно изготавливать линзы и зеркала для телескопов такими большими, что на Земле они просто треснули бы под своей тяжестью.

В земных условиях не удаётся получить большие бездефектные полупроводниковые кристаллы. А дефекты – это снижение качества не только самих кристаллов, но и изготовленных из них приборов и микросхем. Невесомость и космический вакуум обеспечивают получение кристаллов с нужными свойствами.

В осуществлении всех этих идей сделаны только первые шаги, а фантазия инженеров уже видит заводы на орбите. В апреле 1985 г. был запущен спутник «Космос-1645». После 13-суточного полёта спускаемый аппарат спутника доставил на Землю образцы материалов, полученных в космосе. Начиная с этого года, такие запуски стали ежегодными.

НПО «Салют» разработало проект космического аппарата «Технология» массой 20 т и космического завода массой 100 т. Этот аппарат снабжён баллистическими капсулами, способными доставить на Землю изготовленную продукцию. Завод работает в автоматическом режиме, может посещаться космонавтами. И вновь только одно «но»: недостаточное финансирование.

4. Космические поселения

В начале ХХ в. К.Э.Циолковский написал фантастическую повесть «Вне Земли», в которой рассказал о космических поселениях. А спустя сто лет человечество подошло к практическому осуществлению этого фантастического проекта.

В 1974 г. профессор Принстонского университета «США) Джерард О"Нил, хорошо известный своими работами в области физики высоких энергий, опубликовал проект колонизации космоса. По его замыслу, гигантские космические поселения должны расположиться в точке либрации (точке, где силы притяжения со стороны Земли, Луны и Солнца компенсируют друг друга). Такой космический посёлок вечно будет висеть в одном месте.

О " Нил предполагает, что к 2074 г. значительная часть человечества будет жить в космосе, обладая неограниченными ресурсами энергии и изобилием пищевых и материальных средств. Земля превратится в огромный парк, свободный от промышленности. Она станет прекрасным местом, где можно будет провести отпуск.

Рассмотрим модель космической колонии О"Нила. Первоначально строится первая модель радиусом 100 м. В подобном сооружении могут разместиться около 10 тыс. человек. Основная задача этой колонии – разработка и создание следующей модели, в 10 раз большей. Затем площадь колонии ещё увеличивается, и конструируется модель диаметром 6–7 км и длиной более 20 км.

ПроектО"Нила вызывает яростные споры. Плотность населения в предлагаемых им поселениях примерно такая же, как в современных городах. Многовато! Особенно если учесть, что уж там в выходной день за город, на приволье полей и лесов, не выедешь. А в тесных парках не всякий захочет отдыхать. Разве можно это сопоставить с земными условиями? Как в этих «закупоренных банках» будет обстоять дело с психологической совместимостью, с удовлетворением жажды новых впечатлений, с тягой к перемене мест?

Не получится ли так, что и техника позволяет, и средства нашлись, а вот люди ещё не готовы? Или просто не захотят? Не явятся ли космические колонии местами, где будут широко распространены конфликты? Не сулит ли человечеству сам по себе процесс колонизации космоса широкого распространения насилия и глобальных бедствий?..

Однако, если смотреть на будущее с позиций завтрашнего дня, выход есть. Неограниченные возможности для человека появятся, как только он сможет направленно воздействовать на свою эволюцию. Цель этой эволюции – формирование человека будущего, интеллектуально и морально отличающегося от сегодняшнего человека.

5. Луна – первая станция на пути в космос

Чуть меньше пяти десятилетий отделяют нас от того момента, когда первый человек совершил полёт по космической орбите. За этот сравнительно короткий отрезок времени автоматические станции побывали на Луне, Марсе и Венере, человек высадился на Луну.

В свете этих достижений мы можем сделать предположение, что в скором времени Луна станет полигоном перспективных исследований, где будут проводиться эксперименты и наблюдения, которые нельзя организовать на Земле.

Дело не только в том, что мы получили ещё одну научно-исследовательскую базу, аналогичную организованной, например, в Антарктиде, а в том, что на Луне мы получаем новые условия для наблюдений. Это связано с отсутствием атмосферы, большими перепадами температур, пониженной силой тяжести. Появляется возможность детального обследования астероидов и спутников планет. В лунном грунте содержатся все вещества, необходимые для широкой деятельности человека на Луне, в первую очередь это кислород и металлы. Технологии выплавки металлов, выделения воды, получения кислорода и других элементов из лунных пород уже сейчас обстоятельно обсуждаются, отрабатываются экспериментально. Уместно обратить внимание на то, что вопрос об освоении ресурсов Луны диктуется не только настоятельной необходимостью получения ископаемых, но и выносом за пределы Земли целого ряда энергоёмких производств, которые губительным образом действуют на окружающую среду.

Как обеспечить нормальные жизненные условия человеку, оказавшемуся на Луне? Там ведь нет атмосферы, днем палит Солнце, а ночью мороз до –170 °С. Единственный путь – создать в жилых помещениях земные условия: атмосферное давление, температуру, земной состав воздуха. Это обстоятельство требует особых сооружений, способных выдержать значительное внутреннее давление и удержать заключённый в них воздух. Идеальной формой будет шар или цилиндр, способные обеспечить максимальную прочность и жёсткость. Будут сооружения различного целевого назначения: помещения для жилья, работы и отдыха лунопроходцев, площадки для посадки и взлёта летательных аппаратов, производственные помещения, где будут размещены мастерские и лаборатории, установки, вырабатывающие электроэнергию во время долгой лунной ночи.

Установлено, что наиболее просто из лунных пород можно получить кислород, стекло и керамику (практически все доставленные н Землю образцы содержат силикаты). Лунные породы наиболее целесообразно добывать открытым способом в горнодобывающих карьерах с помощью экскаваторов, а доставлять их на перерабатывающие заводы с помощью автоматических транспортных средств.

Рассмотрим жилое помещение на Луне. Оно должно быть помещено на глубине нескольких метров, чтобы защитить от ударов метеоритов. Мощные лампы дневного света будут создавать в лунных оранжереях освещение, близкое по спектру к солнечному. Ввиду того, что на Луне пониженная сила тяжести, растения будут вырастать гораздо более крупными, чем на Земле. Питательные соки из почвы смогут на Луне подниматься по стеблям быстрее, выше, в больших количествах, поэтому и плоды будут крупнее.

Основной формой энергии на Луне будет фотоэлектрическая. Таким образом, энергоснабжение всех лунных сооружений и установок, а также достижение необходимых топливного и светового режимов не вызовет каких-либо инженерных трудностей в течение лунного дня.

Но как обеспечить производство электроэнергии в течение долгой лунной ночи? Очевидно, это могут сделать установки, преобразующие тепловую энергию ядерного реактора в электрическую. Над созданием таких установок сейчас работают учёные.

Заключение

Неисчислимые материальные ресурсы таятся в недрах Солнечной системы, и естественно стремление человека заставить их служить ему.

Еще более века назад Циолковский говорил: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели…» Люди, утверждал он, «изменят поверхность Земли, её океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределённо долгое время будет оставаться жилищем человечества».

Космонавтика сделала пока первые шаги. Но надо признать, шаги эти весьма впечатляющие! Это шаги ребёнка, которому суждено стать гигантом. Никакая техника так быстро не развивается, как космическая. Мы уже многое умеем делать и на многое готовы, но освоение космоса потребует ещё больших усилий мысли и огромных материальных затрат. Это большие деньги, но их не сравнить с затратами на вооружение, на программу СОИ??(1000 000 000 000 $). Даже только 50%-ное сокращение военных расходов до конца столетия позволило бы сэкономить средства, достаточные для оснащения трёх экспедиций на Марс!

И поэтому в наше время человечество должно проникнуться идеей о единстве мира, в котором мы живём. Космос станет символом сотрудничества. Лучше создать космические электростанции и заводы, освоить Луну и Марс и тем самым принести человечеству несомненную пользу, чем повесить над нашей планетой платформы с ядерным и лазерным оружием. Тем, кто утверждает, что с освоением космоса можно подождать, учёные отвечают: «Конечно, космос будет существовать вечно, а вот будем ли мы?»

Литература

Уманский С.П . Космические орбиты. – М.: Просвещение, 1996.

Энциклопедический словарь юного техника. – М.: Педагогика, 1988.

Зиятдинов Ш.Г. Народонаселение и энергопотребление. – Физика (ПС), № 21/03. – Ред.

_____________________

*Альтернативный взгляд на связь содержания углекислого газа в атмосфере и климата Земли изложен в статье акад. О.Г.Сорохтина «Адиабатическая теория парникового эффекта» («Физика (ПС)», № 11/05). – Ред .

Вступление:

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 космонавтмира — гражданин бывшего СССР.

Космонавтика — это громадный катализатор современной науки и техники, ставшийза невиданно короткий срок одним из главный рычагов современного мировогопроцесса. Она стимулирует развитие электроники, машиностроения,

материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих других областей народногохозяйства.

В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такиепринципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование Солнечнойсистемы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о природе планет истроении космоса, люди перешли к всестороннему и непосредственному изучениюнебесных тел и межпланетного пространства с помощью ракетно-космическойтехники.

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

Современный уровень космической техники и прогноз её развития показывают, чтоосновной целью научных исследований с помощью космических средств, по-видимому, в ближайшем будущем будет наша Солнечная система. Главными при этом будутзадачи изучения солнечно-земных связей и пространства Земля — Луна, а так жеМеркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна и других планет, астрономическиеисследования, медико-биологические исследования с целью оценки влиянияпродолжительности полётов на организм человека и его работоспособность.

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

Фантазия есть качество величайшейценности В. И. Л е н и н

До полётов в мировое пространство нужно было понять и использовать на практикепринцип реактивного движения, научиться делать ракеты, создать теориюмежпланетных сообщений и т. д.

Ракетная техника — далеко не новое понятие. К созданию мощных современныхракет-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 реакцииокислителя и горючего, хранящихся в самой ракете. Это обстоятельство делаетработу ракетного двигателя независимой от наличия или отсутствия газовой среды. Таким образом, ракета представляет из себя удивительную конструкцию, способнуюперемещаться в безвоздушном пространстве, т. е. не опорном, космическомпространстве.

Особое место среди русских проектов применения реактивного принципа полётазанимает проект Н. И. Кибальчича, известного русского революционера, оставившего несмотря на короткую жизнь (1853−1881), глубокий след в историинауки и техники. Имея обширные и глубокие знания по математике, физике иособенно химии, Кибальчич изготовлял самодельные снаряды и мины длянародовольцев. «Проект воздухоплавательного прибора» был результатом длительнойисследовательской работы Кибальчича над взрывчатыми веществами. Он, посуществу, впервые предложил не ракетный двигатель, приспособленный ккакому-либо существовавшему летательном аппарату, как это делали другиеизобретатели, а совершенно новый (ракетодинамический) аппарат, прообразсовременных пилотируемых космических средств, у которых тяга ракетныхдвигателей служит для непосредственного создания подъемной силы, поддерживающейаппарат в полёте. Летательный аппарат Кибальчича должен был функционировать попринципу ракеты!

Но т.к. Кибальчича посадили в тюрьму за покушение на Царя Александра II,

топроект его летательного аппарата был обнаружен только в 1917 году в архиведепартамента полиции.

Итак, к концу прошлого века идея применения для полётов реактивных приборовполучила в России большие масштабы. И первым кто решил продолжить исследованиябыл наш великий соотечественник Константин Эдуардович Циолковский (1857−1935).Реактивным принципом движения он начал интересоваться очень рано. Уже в 1883 г. он дал описание корабля с реактивным двигателем. Уже в 1903 году Циолковский впервые в миредал возможность конструировать схему жидкостной ракеты. Идеи Циолковскогополучили всеобщее признание ещё в 1920-е годы. И блестящий продолжатель егодела С. П. Королёв за месяц до запуска первого искусственного спутника Землиговорил что идеи и труды Константина Эдуардовича будут всё больше и большепривлекать к себе внимание по мере развития ракетной техники, в чём оказалсяабсолютно прав!

Начало космической эры

И так через 40 лет после того как был найден проектлетательного аппарата, созданный Кибальчичем, 4 октября 1957 г. бывший СССР

произвел запуск первого в мире искусственногоспутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измеритьплотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов вионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутникпредставлял 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. Начальныепараметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр. 3 ноября Советский Союз сообщил о выведении наорбиту второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находилисьсобака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении вневесомости. Спутник был также снабжен научными приборами для исследованияизлучения Солнца и космических лучей.

6 декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник «Авангард-1» с помощью ракеты-носителя, разработаннойИсследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась надпусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала настол, 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. Будучидлинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг.

Однако его полезный груз был присоеденен к четвертой, послед-

ней ступени ракеты-носителя «Юнона-1». Спутник вместес ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов дляопределения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрациипроникающих космических лучей.

Важный научный результат полета спутника состоял воткрытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллерапрекратил 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 ипервая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период сдекабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попытоквывести на орбиту «Авангард-1» только три из них были успешными. ту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард

Оба спутника внесли много нового в космическуюнауку 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 снаучной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетелавсего 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: пролетелмимо Луны на расстоянии 60 000 км (вместо планируемых 24 000 км).

Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет взапуске 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» впервыедостигла второй космической скорости. «Луна-1» имела массу 361,3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113 000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к «Луне-1», было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечениепаров 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 сфереразмещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля ирадиационного 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 насоветском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальнойбаллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемыйкосмический корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным наборту. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту снаклонением 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 наЗемлю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Такимобразом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника ЗемлиСоветский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическоепространство.

Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлялсобой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловойзащиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосферакорабля — 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 егобезопасности для полета человека.

3-го ранга Алан Шепард стал первым американскимастронавтом.

Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялсянад Землей

на высоту около 186 км. Шепард запущенный с мыса Канаверал в

КК «Меркурий-3» с помощью модифицированнойбаллистической

ракеты «Редстоун», провел в полете 15 мин 22 с допосадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомостиможет осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК «Меркурий"значительно отличался от КК «Восток».

Он состоял только из одного модуля — пилотируемойкапсулы в

форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания

1,89 м . Его герметичная оболочкаиз никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе ватмосферу.

Атмосфера внутри «Меркурия» состояла из чистого кислорода

под давлением 0,36 ат.

Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6», пилотируемый

подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл наорбите только 4 ч 55 мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полетаГленна было определение возможности работы человека в КК «Меркурий». Последнийраз «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 подполковникомАлексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил себяот азота, вдыхая чистый кислород. Затем был

развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел в шлюзовойотсек, закрыл крышку люка КК и впервые в мире совершил выход в космическоепространство. Космонавт с автономной системой жизнеобеспечения находился внекабины 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. Такимобразом, была практически подтверждена возможность пребывания и работыкосмонавта вне КК.

3 июня был запущен КК «Джемени-4» с капитанамиДжеймсом Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, продолжавшегося97 ч 56 мин Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможностьманевра в космосе с помощью ручного реактивного пистолета на сжатом газе.

К большому сожалению освоение космоса не обошлосьбез жертв. 27 января 1967 г. экипаж готовившийся совершить первый

пилотируемый полет по программе «Аполлон» погиб вовремя

пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистогокислорода. Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первымиамериканскими астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущенновый КК «Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошелуспешно.

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

Нужно заметить, что в естественнонаучном и производительном планах мир стоитперед рядом глобальных проблем, решение которых требует объединённых усилийвсех народов. Это проблемы сырьевых ресурсов, энергетики, контроля засостоянием окружающей среды и сохранения биосферы и другие. Огромную роль вкардинальном их решении будут играть космические исследования — одно изважнейших направлений научно-технической революции.

Космонавтика ярко демонстрирует всему миру плодотворность мирногосозидательного труда, выгоды объединения усилий разных стран в решении научныхи народнохозяйственных задач.

С какими же проблемами сталкиваетсякосмонавтика и сами космонавты?

Начнёмс жизнеобеспечения. Что такое жизнеобеспечение? Жизнеобеспечение в космическомполёте — это создание и поддержание в течении всего полёта в жилых и рабочихотсеках К.К. таких условий, которые обеспечили бы экипажу работоспособность, достаточную для выполнения поставленной задачи, и минимальную вероятностьвозникновения патологических изменений в организме человека. Как это сделать? Необходимо существенно уменьшить степень воздействия на человеканеблагоприятных внешних факторов космического полёта — вакуума, метеорическихтел, проникающей радиации, невесомости, перегрузок; снабдить экипаж веществамии энергией без которых не возможна нормальная жизнедеятельность человека, -пищей, водой, кислородом и сетом; удалить продукты жизнедеятельности организмаи вредные для здоровья вещества, выделяемые при работе систем и оборудованиякосмического корабля; обеспечить потребности человека в движении, отдыхе, внешней информации и нормальных условиях труда; организовать медицинскийконтроль за состоянием здоровья экипажа и поддержание его на необходимомуровне. Пища и вода доставляются в космос в соответствующей упаковке, акислород — в химически связанном виде. Если не проводить восстановлениепродуктов жизнедеятельности, то для экипажа из трёх человек на один годпотребуется 11 тонн вышеперечисленных продуктов, что, согласитесь, составляетнемалый вес, объём, да и как это всё будет хранится в течении года?!

Вближайшем будущем системы регенерации позволят почти полностью воспроизводитькислород и вод на борту станции. Уже давно начали использовать вода послеумывания и душа, очищенную в системе регенерации. Выдыхаемая влагаконденсируется в холодильно-сушильном агрегате, а затем регенерируется. Кислород для дыхания извлекается из очищенной воды электролизом, а газообразныйводород, реагируя с углекислым газом, поступающим из концентратора, образуетводу, которая питает электролизер. Использование такой системы позволяетуменьшить в рассмотренном примере массу запасаемых веществ с 11 до 2 т. Впоследнее время практикуется выращивание разнообразных видов растений прямо наборту корабля, что позволяет сократить запас пищи который необходимо брать вкосмос, об этом упоминал ещё в своих трудах Циолковский.

Космос науке

Освоение космоса во многом помогает в развитии наук:

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

Эксперименты, проведённые на первых спутниках показали, что околоземноепространство 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 несколькотысяч км. Теоретические оценки показывали, что ниже 500 км. Не должно быть повышенной радиации. Поэтому совершенно неожиданным было обнаружение во времяполётов 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 исследователямипредставляла перед собой комплекс научных исследований, включающих большинствоважнейших направлений космического природоведения. Их целью являлись разработкаметодов тематического дешифрирования многозональной видеоинформации и их использованиепри решении задач наук о Земле и хозяйственных отраслей. К таким задачамотносятся: изучение глобальных и локальных структур земной коры для познанияистории её развития.

Вторая проблема является одной из основополагающих физико-технических проблемдистанционного зондирования и имеет своей целью создание каталоговрадиационных характеристик земных объектов и моделей их трансформации, которыепозволят выполнять анализ состояния природных образований на время съемки ипрогнозировать их на динамику.

Отличительной особенностью третей проблемы является ориентация на излучениерадиационных характеристик крупных регионов вплоть до планеты в целом спривлечением данных о параметрах и аномалиях гравитационного и геомагнитногополей Земли.

Изучение Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроляза состоянием

сельскохозяйственных угодий, лесов и других природныхресурсов

Земли лишь спустя несколько лет после наступлениякосмической

эры. Начало было положено в 1960 г., когда с помощьюметеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертанияземного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображениядавали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее этобыло первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась измногоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этихвозможностей 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 получатьзначительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первыхобластей применения изображений земной поверхности, была картография. Вдоспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых

районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с

помощью спутника «Лэндсат», позволили скорректироватьи обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения полученные состанции «Салют», оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельскогохозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковойсистемы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными в дальнейшем былираспространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то жевремя в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились соспутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».

Использование информации со спутников выявило еенеоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширныхтерриториях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса ипри необходимости давать рекомендации по изменению

контуров района вырубки с точки зрения наилучшейсохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможнымбыстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерныхдля западных областей Северной Америки, а так

же районов Приморья и южных районов Восточной Сибири вРоссии.

Огромное значение для человечества в целом имеетвозможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана,

этой «кузницы» погоды. Именно над толщами океанскойводы зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленныежертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения частоимеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определениезапасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например, ЭльНино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годыможет распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. ю.ш.. Когда это происходит, планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбнымпромыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрацииодноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-засодержащихся 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 ученыхэкономия топлива в сочетании с «дополнительным уловом» за счет использованияинформации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегоднуюприбыль в 2,44 млн долл. Использование спутников для целей обзора облегчилозадачу прокладывания курса морских судов. Так же спутниками обнаруживаютсяопасные для судов айсберги, ледники. Точное знание запасов снега в горах иобъема ледников — важная задача научных исследований, ведь по мере освоениязасушливых территорий потребность в воде резко возрастает.

Неоценима помощь космонавтов в создании крупнейшегокартографического произведения — Атласа снежно-ледовых ресурсов мира.

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

Наука о космосе

В течениинебольшого периода времени с начала космической эры человек не только послалавтоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхностьЛуны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было завсю историю человечества. Наряду с большими техническими достижениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля исоседних мирах. Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционнымвизуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкогоувеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты интенсивностисчитавшихся ранее изотропными космических лучей. Это открытие принадлежитавстрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г. газовыйшар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводилисследования низ-

ко энергетических космических лучей при запусках врайоне северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19−24 км и высотных шаров — баллонов. Проанализировав результаты проведенных экспериментов, Ван Алленпредложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Землидостаточно простые по конструкции детекторы космических лучей.

С помощью спутника «Эксплорер-1» выведенного США наорбиту

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 100 000 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. Цельюиспытаний с кодовым названием «Аргус» было изучение возможности

пропадания радио и радиолокационной связи при такихиспытаниях. Исследование Солнца — важнейшая научная задача, решению которойпосвящены многие запуски первых спутников и АМС.

Американские «Пионер-4» — «Пионер-9″ (1959−1968гг.)с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию оструктуре 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 могливидеть только рентгеновское излучение, то звёздное небо над нами выглядело бысовсем иначе. Правда, рентгеновские лучи, испускаемые Солнцем, удалосьобнаружить ещё до рождения космонавтики, но о других источниках в звёздном небеи не подозревали. На них наткнулись случайно.

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

К этому времени кое-что уже начало проясняться. Объекты, испускающиерентгеновские лучи, сумели связать с еле видимыми звёздами, обладающиминеобычными свойствами. Это были компактные сгустки плазмы ничтожных, конечно покосмическим меркам, размеров и масс, раскалённые до нескольких десятковмиллионов градусов. При весьма скромной наружности эти объекты обладаликолоссальной мощностью рентгеновского излучения, в несколько тысяч разпревышающей 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. Иведь казалось бы всё сходилось. Но расчёты опровергли ожидания: только чтообразовавшиеся нейтронные звёзды должны были сразу остыть и перестать излучать, а эти лучились рентгеном.

С помощью запущенных спутников исследователи обнаружили строго периодическиеизменения потоков излучения некоторых из них. Был определён и период этихвариаций — обычно он не превышал нескольких суток. Так могли вести себя лишьдве вращающиеся вокруг себя звезды, из которых одна периодически затмеваладругую. Это было доказано при наблюдении в телескопы.

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

Большинство нейтронных звёзд существует не по одиночке, а в паре с огромнойзвездой. В их взаимодействии, полагают теоретики, и скрыт источник могучей силыкосмического рентгена. Она образует вокруг нейтронной звезды газовый диск. Умагнитных 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 засёк20 всплесков, каждый из которых длился не более 1 сек., а мощность излучениявозрастала при этом в десятки раз. Источники рентгеновских вспышек учёныеназвали БАРСТЕРАМИ. Их тоже связывают с двойными системами. Самые мощныевспышки по выстреливаемой энергии всего лишь в несколько раз уступает полномуизлучению 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 таже — аккреция газа. Правда механизм в этом случае несколько другой. Оседающие в"дыру" внутренние части газового диска должны нагреться и потому статьисточниками рентгена.

Переходом в нейтронную звезду заканчивают «жизнь» только те светила, массакоторых 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, огазе с температурой в десятки и сотни миллионов градусов, о возможностисовершенно необычного сверхплотного состояния веществ в «чёрных дырах».

Что же ещё даёт космос именно для нас? Втелевизионных (ТВ) программах уже давным-давно не упоминается о том, чтопередача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромногоуспеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир невидимыми нитями. Идея созданияспутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк вномере журнала «Мир радио» (Wireless World ) за октябрь 1945 г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной навысоте 35 880 км над Землей.

Заслуга Кларка заключалась в том, что он определилорбиту, на

которой спутник неподвижен относительно Земли. Такаяорбита называется геостационарной или орбитой Кларка. При движении

по круговой орбите высотой 35 880 км один виток совершается

за 24 часа, т. е. за период суточного вращения Земли. Спутник,

движущийся по такой орбите, будет постоянно находитьсянад

определенной точкой поверхности Земли.

Первый спутник связи «Телстар-1» был запущен все жена низкую околоземную орбиту с параметрами 950×5630 км это случи-

лось 10 июля 1962 г. Почти через год последовал запускспутника «Телстар-2». В первой телепередаче был показан американский флаг вНовой Англии на фоне станции в Андовере. Это изображение было передано вВеликобританию, Францию и на американскую станцию в шт. Нью-Джерси через 15часов после запуска спутника. Двумя неделями позже миллионы европейцев иамериканцев наблюдали за переговорами людей, находящихся на противоположныхберегах Атлантического океана. Они не только разговаривали, но и видели другдруга, общаясь через спутник. Историки могут считать этот день датой рождениякосмического ТВ. Крупнейшая в мире государственная система спутниковой связисоздана в России. Ее начало было положено в апреле 1965 г. запуском спутниковсерии «Молния», выводимых на сильно вытянутые эллиптические орбиты с апогеемнад 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 системадальней

космической связи «Орбита». В декабре 1975 г. семействоспутников связи пополнилось спутником «Радуга», функционирующем нагеостационарной орбите. Затем появился спутник «Экран» с более мощнымпередатчиком и более простыми наземными станциями. После первых разработокспутников наступил новый период в развитии техники спутниковой связи, когдаспутники стали выводить на геостационарную орбиту по которой они движутсясинхронно с вращением Земли. Это позволило установить круглосуточную связьмежду наземными станциями, используя спутники нового поколения: американские"Синком", «Эрли берд» и «Интелсат» российские — «Радуга» и «Горизонт».

Большое будущее связывают с размещением нагеостационарной

орбите антенных комплексов.

17 июня 1991 года, былвыведен на орбиту геодезический спутник ERS-1. Главной задачей спутниковдолжны были стать наблюдения за океанами и покрытыми льдом частями суши, чтобыпредставить климатологам, океанографам и организациям по охране окружающейсреды данные об этих малоисследованных регионах. Спутник был оснащен самойсовременной микроволновой аппаратурой, благодаря которой он готов к любойпогоде: «глаза» его радиолокационных приборов проникают сквозь тумани облака и дают ясное изображение поверхности Земли, через воду, через сушу, — и через лед. ERS -1 был нацелен на разработку ледовых карт, которые впоследствии помогли бы избежать множество катастроф, связанных со столкновениемкораблей с айсбергами и т. д.

При всем том, разработкасудоходных маршрутов это, говоря об-

разным языком, тольковерхушка айсберга, если только вспомнить о расшифровке данных ERS об океанах ипокрытых льдом пространствах Земли. Нам известны тревожные прогнозы общегопотепления Земли, которые приведут к тому, что растают полярные шапки и повыситсяуровень моря. Затоплены будут все прибрежные зоны, пострадают миллионылюдей.

Но нам неизвестно, насколько правильны эти предсказания. Продолжительные наблюдения за полярнымиобластями при помощи ERS-1 и последовавшего за ним в конце осени 1994 годаспутника ERS-2 представляют данные, на основании которых можно сделать выводыоб этих тенденциях. Они создают систему «раннего обнаружения» в делео таянии льдов.

Благодаря снимкам, которыеспутник ERS-1 передал на Землю, мы знаем, что дно океана с его горами идолинами как бы «отпечатывается» на поверхности вод. Так ученые могутсоставить представление о том, является ли расстояние от спутника до морской поверхности (с точностью до десяти сантиметров измеренное спутниковымирадарными высотомерами) указанием на повышение уровня моря, или же это"отпечаток" горы на дне.

Хотя первоначально спутникERS-1 был разработан для наблюдений за океаном и льдами, он очень быстродоказал свою многосторонность и по отношению к суше. В сельском и лесномхозяйстве, в рыболовстве, геологии и картографии специалисты работают сданными, представляемыми спутником. Поскольку ERS-1 после трех лет выполнениясвоей миссии он все еще работоспособен, ученые имеют шанс эксплуатировать еговместе с ERS-2 для общих заданий, как тандем. И они собираются получатьновые сведения о топографии земной поверхности и оказывать помощь, например, впредупреждении о возможных землетрясениях.

Спутник ERS-2 оснащен, кроме того, измерительным прибором

Global OzoneMonitoring Experiment Gome который учитывает объем

и распределение озона идругих газов в атмосфере Земли. С помощью этого прибора можно наблюдать заопасной озоновой дырой и происходящими изменениями. Одновременно по данным ERS-2 можно отводить близкое к земле UV-B излучение.

На фоне множества общихдля всего мира проблем окружающей среды, для разрешения которых должныпредоставлять основополагающую информацию и ERS-1, и ERS-2, планированиесудоходных маршрутов кажется сравнительно незначительным итогом работы этого нового поколения спутников. Но это одна из техсфер, в которой

возможности коммерческого использования спутниковых данных используются особенно интенсивно. Этопомогает при финансировании других важных заданий. И это имеет в областиохраны окружающей среды эффект, который трудно переоценить: скорые судоходные путитребуют меньшего расхода энергии. Или вспомним о нефтяных танкерах, которые вшторм садились на мель или разбивались и тонули, теряя свой опасный дляокружающей среды груз. Надежное планирование маршрутов помогает избежать такихкатастроф.

В заключение справедливобудет 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». Человечествовступило на путь, ведущий в загадочные космические дали, покоряя которые онорасширит сферу своей деятельности. Космическое будущее человечества — залог егонепрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали икоторое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики идругих отраслях народного хозяйства.

Используемая литература:

1.«Космическаятехника» 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 .

4.«Космос землянам» Береговой

6. _________________________________________________________

Говоря об освоении Большого космоса и об осуществлении полетов на другие планеты, причем не только нашей Солнечной системы, но и за пределами ее, человек забывает о том, что он, по сути, неотъемлемая частичка Земли. И как поведет наш организм за пределами родной голубой планеты, и какие воообще возникнут проблемы в освоении космоса - еще неизвестно. (сайт)

Хотя можно даже догадаться - как. Не случайно российские космонавты в свое время шутили, что на орбите карандаш намного полезнее памяти, поскольку заметили, что последняя там начинает давать сбои в своей работе. И это еще на орбите Земли, а что говорить о полетах на другие планеты…

Проблемы освоения космоса человеком

В настоящее время НАСА проводит долгосрочный эксперимент, в котором участвуют астронавты - одноклеточные братья-близнецы . Первый провел на МКС целый год, а второй в это время спокойно жил на Земле. Обратите внимание, что сотрудники NASA, не смотря на возвращение Скотта с международной космической станции, не спешат с выводами, заявив, что окончательные результаты можно ожидать только в 2017 году.

Однако исследователи многих стран давно уже изучают эту проблему, поскольку от решения ее во многом будет зависеть развитие космонавтики на Земле. И наука до сих пор не может дать ответ даже на такой вопрос, как долго человек может находиться вдали от Земли, не говоря уже о многих других.

Во-первых, человек не может долго существовать без привычной для него , и пока эта проблема в освоении космоса не решена. Во-вторых, современные технологии не могут защитить астронавта от воздействия радиации и прочих космических излучений, которые буквально пронизывают все и вся. Космонавты на МКС, например, даже с закрытыми глазами «видят яркие вспышки», когда эти лучи воздействуют на их оптические нервы. А ведь такие излучения пронизывают весь организм человека, находящегося в космосе, могут влиять на иммунную систему и даже на ДНК. При этом любая защита астронавта автоматически сама становится источником вторичного излучения.

Влияние космоса на здоровье человека

Исследователи из Университета Колорадо недавно обследовали мышей, которые провели две недели на орбите (на борту шаттла «Атлантис»). Всего две недели! И за это короткое время в организме грызунов произошли неприятные перемены, все они вернулись на Землю с признаками поражения печени. До этого, замечает профессор Карен Йоншер, исследователи космоса даже не предполагали, что он так губителен для внутренних органов всего живущего на Земле, в том числе и для человека. Не случайно астронавты часто возвращаются с орбиты с симптомами, похожими на диабет. Конечно, на Земле их тут же подлечивают, однако что будет с человеком при длительном пребывании в космосе, да еще вдали от родной планеты? Будет ли полноценно решена проблема влияния космоса на человека?

Кстати, ученых постоянно интересует и такой вопрос - зачатие и размножение в космосе, коли уж в планах людей долгосрочные, а то и пожизненные полеты на другие планеты. Оказывается, в условиях невесомости икринки, например, делятся совсем по другому, то есть не на две, четыре, восемь и так далее, а на две, три, пять… Для человека это равносильно отсутствию зачатия или прерыванию беременности на самых ранних стадиях.

Правда, на днях китайские ученые выступили с «сенсационным заявлением», что им удалось добиться развития эмбриона млекопитающих в условиях микрогравитации. И хотя статья журналиста Cheng Yingqi звучит амбициозно - «Гигантский скачок в науке - эмбрионы растут в космосе», многие исследователи отнеслись к этой информации весьма скептически.

Неутешительные итоги, касающиеся освоения Большого космоса человеком

Итак, если подвести итоги, даже не дожидаясь результатов эксперимента НАСА с астронавтами-близнецами, можно сделать неутешительный вывод: человечество еще не готово к полетам в дальний космос, и еще неизвестно, когда это произойдет. Некоторые исследователи даже утверждают, что мы не готовы даже к полетам на Луну (отсюда можно сделать вывод, что американцы туда никогда не летали), не говоря уже о Марсе и прочих грандиозных космических замыслах.

Уфологи, в свою очередь, настаивают на не менее авторитетном мнении других ученых о том, что преодоление космического пространства, как это собираемся делать мы сейчас, - тупиковый путь. По их твердому убеждению, развитые путешествуют во Вселенной совсем иначе, например, используя кротовые норы - временно-пространственные дыры, позволяющие мгновенно перемещаться в любую точку Божественного мироздания. Возможно, есть и более совершенные способы, не доступные нашему пониманию. Земные космические ракеты пока претендуют лишь на освоение околоземной орбиты, причем исключительно по всем показателям, начиная от черепашьей (по меркам Большого космоса) скорости перемещения и кончая полной незащищенностью астронавтов в этих примитивных аппаратах…

Проблемы, которые касаются не какого-то отдельного континента или государства, а всей планеты, называются глобальными. По мере своего развития цивилизация накапливает их все больше. Сегодня основных проблем насчитывается восемь. Рассмотрим глобальные проблемы человечества и пути их решения.

Экологическая проблема

На сегодняшний день именно она считается основной. Люди долго использовали данные им природой ресурсы нерационально, загрязняли среду вокруг себя, отравляли Землю разнообразными отходами – от твердых до радиоактивных. Результат не заставил себя ждать – по мнению большинства компетентных исследователей, экологические проблемы в ближайшие сто лет приведут к необратимым последствиям для планеты, а значит, и для человечества.

Уже сейчас есть страны, где этот вопрос достиг очень высокого уровня, порождая понятие кризисного экологического района. Но угроза нависла и над всем миром: озоновый слой, защищающий планету от радиации, разрушается, климат земли меняется – и человек не в силах контролировать эти изменения.

Решить проблему в одиночку не может даже самая развитая страна, так что государства объединяются, чтобы сообща решать важные экологические задачи. Основным путем решения считается разумное природопользование и переорганизация быта и промышленного производства так, чтобы экосистема развивалась естественным путем.

Рис. 1. Угрожающие масштабы экологической проблемы.

Демографическая проблема

В 20 веке, когда население Земли превысило отметку в шесть миллиардов, о ней слышали все. Однако в 21 веке вектор сместился. Если кратко, то сейчас суть проблемы такова: людей становится все меньше. Решить этот вопрос поможет грамотная политика планирования семьи и улучшения условий жизни каждого отдельного человека.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Продовольственная проблема

Данная проблема тесно связана с демографической и состоит в том, что больше половины человечества испытывает острую нехватку продовольствия. Чтобы ее решить, нужно рациональнее использовать имеющиеся ресурсы для производства пищи. Специалисты видят два пути развития – интенсивный, когда биологическая продуктивность уже существующих полей и других угодий увеличивается, и экстенсивный – когда увеличивается их количество.

Все глобальные проблемы человечества должны решаться сообща, и эта – не исключение. Вопрос с продовольствием возник из-за того, что большая часть людей проживает на непригодных для этого территориях. Объединение усилий ученых из разных стран значительно ускорит процесс решения.

Энергетическая и сырьевая проблема

Неконтролируемое использование сырья привело к истощению запасов полезных ископаемых, которые копились сотни миллионов лет. Очень скоро топливо и другие ресурсы могут вообще исчезнуть, поэтому на всех стадиях производства внедряется НТП.

Проблема мира и разоружения

Некоторые ученые считают, что в самом скором времени может случиться так, что искать возможные пути решения глобальных проблем человечества не придется: люди производят такое количество наступательного вооружения (в том числе ядерного), что в какой-то момент могут сами себя уничтожить. Чтобы этого не произошло, разрабатываются мировые договоры о сокращении вооружения и демилитаризации экономик.

Проблема здоровья людей

Человечество продолжает страдать от смертельных болезней. Успехи науки велики, но болезни, не поддающиеся лечению, все еще существуют. Единственный путь решения – продолжать научные исследования в поисках лекарств.

Проблема использования Мирового океана

Истощение ресурсов суши привело к повышению интереса к Мировому океану – все страны, которые имеют к нему доступ, используют его не только как биологический ресурс. Активно развивается и добывающая сфера, и химическая. Что порождает сразу две проблемы: загрязнение и неравномерность освоения. Но как решаются эти вопросы? В настоящий момент ими занимаются ученые со всего мира, которые разрабатывают принципы рационального океанического природопользования.

Рис. 2. Промышленная станция в океане.

Проблема освоения Космоса

Чтобы освоить космическое пространство, важно объединить усилия в мировом масштабе. Последние исследования – результат консолидации работы многих стран. Именно это является основой решения проблемы.

Ученые уже разработали макет первой станции для поселенцев на Луне, а Илон Маск заявляет, что не за горами день, когда люди отправятся осваивать Марс.

Рис. 3. Макет лунной базы.

Что мы узнали?

У человечества множество глобальных проблем, которые могут в итоге привести к его гибели. Решить эти проблемы можно только в том случае, если консолидировать усилия – в противном случае усилия одной или нескольких стран будут сведены к нулю. Таким образом цивилизационное развитие и решение проблем всеобщего масштаба возможны только в том случае, если выживание человека как вида станет выше экономических и государственных интересов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 1043.

Освоение Мирового океана

Мировой океан, занимающий 71% поверхности Земли, всегда играл важную роль в общении стран и народов. Однако до середины ХХ века все виды деятельности в Океане давали лишь 1-2% мирового дохода. По мере развития НТР всестороннее исследование Мирового океана приняло другие масштабы.

Во-первых, обострение глобальных энергетической и сырьевой проблем привело к возникновению морской горно-добывающей и химической промышленности, морской энергетики. Достижения НТР открывают перспективы для дальнейшего увеличения добычи нефти и газа, железомарганцевых конкреций, для извлечения из морской воды изотопа водорода-дейтерия, для сооружения гигантских приливных электростанций, для опреснения морской воды.

Во-вторых, обострение глобальной продовольственной проблемы повысило интерес к биологическим ресурсам Океана, которые пока обеспечивают только 2% продовольствия, необходимого человечеству. Потенциальные возможности изъятия морепродуктов без угрозы нарушения сложившегося баланса оцениваются учёными разных стран от 100 до 150 млн. тонн. Дополнительным резервом является развитие марикультуры. В Японии осуществляется программа расширения морских ферм и плантаций, которая намечала в 2000 году получать 8-9 млн. тонн продукции «даров моря» и удовлетворять половину всего спроса населения в рыбе и морепродуктах. В США, Индии, на Филиппинах на морских фермах разводят креветок, крабов, мидий, во Франции - устриц. В тропических странах предполагается использование коралловых островов для создания китовых и дельфиньих ферм.

В-третьи, углубление международного географического разделения труда, быстрый рост мировой торговли сопровождаются увеличением морских перевозок. Это вызвало сдвиг производства и населения к морю и бурное развитие приморских районов. Крупные морские порты превратились в промышленно-портовые комплексы, для которых характерны такие отрасли, как судостроение, нефтепереработка, нефтехимия, металлургия, а в последнее время и некоторые из новейших отраслей. Огромные масштабы приняла приморская урбанизация. В результате всей производственной и научной деятельности в пределах Мирового океана и контактной зоны океан-суша возникла особая составная часть мирового хозяйства - морское хозяйство. Оно включает добывающую и обрабатывающую промышленность, энергетику, рыболовство, транспорт, торговлю, рекреацию, туризм. В целом в морском хозяйстве занято, по меньшей мере, 100 млн. человек.

Основной путь решения проблемы использования Мирового Океана - рациональное океаническое природопользование, сбалансированный, комплексный подход к его богатствам, основанный на объединении усилий всего мирового сообщества.

Мирное освоение космоса

Во второй половине ХХ века изучение и использование космического пространства стало ареной многостороннего сотрудничества. Выполнение космических программ требует концентрации технических, экономических, интеллектуальных усилий многих стран, поэтому освоение космоса стало одной из важнейших международных проблем. Международная организация «Интерспутник» со штаб-квартирой в Москве была создана ещё в 70-е годы ХХ века. В наши дни космической связью через систему «Интерспутник» пользуются более 100 государственных и частных компаний многих стран мира. Продолжаются работы по созданию Международной космической станции (МКС). Её сооружают США, Россия, Европейское космическое агентство, Япония, Канада. В наблюдениях на современных орбитальных обсерваториях принимают участие тысячи астрономов со всего мира. Существуют грандиозные проекты создания космических солнечных электростанций, которые будут размещены на гелиоцентрической орбите, на высоте 36 км. Освоение космоса базируется на использовании новейших достижений науки и техники, производства и управления. Многочисленные космические аппараты фотографируют поверхности далёких планет и их спутников, проводят возможные исследования, передавая данные на Землю, обеспечивают огромную космическую информацию о Земле и её ресурсах.

Мирное освоение Космоса предусматривает отказ от военных программ. Важнейшим в истории межгосударственных соглашений является Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, подписанный более 100 странами в Москве в 1963 году. Проблема защиты окружающей среды от разрушения в ходе военных действий нашла отражение в подписанной в 1977 году Конвенции о запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду, идея которой была выдвинута СССР. Термин «средства воздействия на природную среду» относится к любым средствам для изменения динамики, состава или структуры Земли или космического пространства путём преднамеренного управления природными процессами. Участники конвенции обязались не прибегать к военному или иному враждебному использованию средств воздействия на экосистему планеты, которые имеют широкие, долгосрочные или серьёзные последствия в качестве способов разрушения, нанесения ущерба другому государству, а также не помогать в осуществлении такого рода действий другим странам и организациям. Конвенция не ограничивает использование в мирных целях средств воздействия на природную среду в соответствии с принципами международного права. Конвенция является бессрочной.