186 (Освоєння космосу: історія та сучасність)

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут"

Контрольна робота з історії науки і техніки

Тема №60: "Освоєння космосу: історія та сучасність"

Студента 1 курсу

Групи КІТЗ-19

Гладкова Євгена Єгоровича

План

Вступ

Початок космічної ери

Космос та наука

Чорні дірки

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

У другій половині XX ст. людство, ступив на поріг Всесвіту, вийшло в космічний простір. Дорогу в космос відкрила наша Батьківщина. Перший штучний супутник Землі, який відкрив космічну еру, запущений колишнім Радянським Союзом, а перший космонавт світу - громадянин колишнього СРСР.

Космонавтика - це величезний каталізатор сучасної науки і техніки, який став за небачено короткий термін одним з головний важелів сучасного світового процесу. Вона стимулює розвиток електроніки, машинобудування, матеріалознавства, обчислювальної техніки, енергетики та багатьох інших галузей народного господарства.

У науковому плані людство прагне знайти в космосі відповідь на такі принципові питання, як будова і еволюція Всесвіту, утворення Сонячної системи, походження та шляхи розвитку життя. Від гіпотез про природу планет і будову космосу, люди перейшли до всебічного і безпосереднього вивчення небесних тіл і міжпланетного простору за допомогою ракетно-космічної техніки.

В освоєнні космосу людству належить вивчить різні області космічного простору: Місяць, інші планети і міжпланетний простір.

Сучасний рівень космічної техніки та прогноз її розвитку показують, що основною метою наукових досліджень за допомогою космічних засобів, очевидно, в найближчому майбутньому буде наша Сонячна система. Головними при цьому будуть завдання вивчення сонячно-земних зв'язків і простору Земля - Місяць, а так само Меркурія, Венери, Марса, Юпітера, Сатурна та інших планет, астрономічні дослідження, медико-біологічні дослідження з метою оцінки впливу тривалості польотів на організм людини та її працездатність.

У принципі розвиток космічної техніки повинен випереджати попит, пов'язаний з вирішенням актуальних народногосподарських проблем. Головними завданнями тут є створення ракет-носіїв, двигунів, космічних апаратів, а також засобів забезпечення (командно-вимірювальних і стартових комплексів, апаратури і т.д.), забезпечення прогресу в суміжних галузях техніки, прямо або побічно пов'язаних з розвитком космонавтики.

До польотів у світовий простір потрібно було зрозуміти і використовувати на практиці принцип реактивного руху, навчитися робити ракети, створити теорію міжпланетних повідомлень і т.д.

Ракетна техніка - далеко не нове поняття. До створення потужних сучасних ракет-носіїв людина йшла через тисячоліття мрій, фантазій, помилок, пошуків у різних галузях науки і техніки, накопичення досвіду і знань.

Принцип дії ракети полягає в її русі під дією сили потоку частинок, що виникають при згоранні палива ракети. У ракеті, тобто апараті, обладнаному ракетним двигуном, гази утворюються за рахунок реакції окислювача і пального, що зберігаються в самій ракеті. Ця обставина робить роботу ракетного двигуна незалежною від наявності або відсутності газового середовища. Таким чином, ракета являє собою дивну конструкцію, здатну переміщатися в безповітряному просторі - космічному.

Особливе місце серед російських проектів застосування реактивного принципу польоту займає проект Н. І. Кібальчича, відомого російського революціонера, який залишив, незважаючи на коротке життя (1853-1881), глибокий слід в історії науки і техніки. Маючи великі й глибокі знання з математики, фізики і особливо з хімії, Кибальчич виготовляв саморобні снаряди і міни. "Проект повітроплавного приладу" був результатом тривалої дослідницької роботи Кібальчича над вибуховими речовинами. Він, по суті, вперше запропонував не ракетний двигун, пристосований до якого-небудь існуючого літальному апарату, як це робили інші винахідники, а зовсім новий (ракетодінамічний) апарат, прообраз сучасних пілотованих космічних засобів, у яких тяга ракетних двигунів служить для безпосереднього створення підйомної сили, що підтримує апарат у польоті. Літальний апарат Кибальчича повинен був функціонувати за принципом ракети!

Але Кибальчича посадили до в'язниці за замах на царя Олександра II, і тому його проект літального апарату був виявлений тільки в 1917 році в архіві департаменту поліції.

Отже, до кінця минулого століття ідея застосування для польотів реактивних приладів отримала у Росії великі масштаби. І першим, хто вирішив продовжити дослідження був наш великий співвітчизник Костянтин Едуардович Ціолковський (1857-1935рр.). Реактивним принципом руху він почав цікавитися дуже рано. Вже у 1883 році він дав опис корабля з реактивним двигуном, а у 1903 році Ціолковський вперше у світі мав можливість сконструювати схему рідинної ракети. Ідеї Ціолковського отримали загальне визнання ще у 1920-і роки. І блискучий продовжувач його справи С. П. Корольов за місяць до запуску першого штучного супутника Землі говорив, що ідеї та праці Костянтина Едуардовича будуть все більше і більше залучати до себе увагу в міру розвитку ракетної техніки, в чому, безперечно, виявився абсолютно правий.

Початок космічної ери

Через 40 років після того, як був знайдений проект літального апарату, створений Кібальчичем, 4 жовтня 1957 року колишній СРСР здійснив запуск першого в світі штучного супутника Землі. Перший радянський супутник дозволив вперше виміряти щільність верхньої атмосфери, одержати дані про поширення радіосигналів в іоносфері, відпрацювати питання виведення на орбіту, тепловий режим та інші відомості. Супутник представляв собою алюмінієву сферу діаметром 58 см і масою 83,6 кг з чотирма штирові антенами довжиною 2,4-2,9 м. У герметичному корпусі розміщувалися апаратура та джерела електроживлення. Початкові параметри орбіти складали: висота перигею 228 км, висота апогею 947 км, нахил 65,1º.

3 листопада Радянський Союз повідомив про виведення на орбіту другого радянського супутника. В окремій герметичній кабіні знаходилися собака Лайка і телеметрична система для реєстрації її поведінки в невагомості. Супутник був також забезпечений науковими приладами для дослідження випромінювання Сонця і космічних променів.

6 грудня 1957 року у Сполучених Штатах Америки була зроблена спроба запустити супутник "Авангард-1" за допомогою ракети-носія, розробленого Дослідницькою лабораторією ВМФ. Після запалювання ракета піднялася над пусковим столом, однак через секунду двигуни вимкнулися і ракета впала на стіл, вибухнувши від удару .

31 січня 1958 року був виведений на орбіту супутник "Експлорер-1", американська відповідь на запуск радянських супутників. За своїми розмірами і масою він не був кандидатом у рекордсмени. Будучи довжиною менше 1 м і діаметром близько 15,2 см, він мав масу всього лише 4,8 кг.

Однак його корисний вантаж було приєднано до четвертого, останнього ступеню ракети-носія "Юнона-1". Супутник разом з ракетою на орбіті мав довжину 205 см і масу 14 кг. На ньому були встановлені датчики зовнішньої і внутрішньої температур, датчики ерозії і ударів для визначення потоків мікрометеоритів і лічильник Гейгера-Мюллера для реєстрації проникаючих космічних променів.

Важливий науковий результат польоту супутника складався у відкритті навколо Землі радіаційних поясів. Лічильник Гейгера-Мюллера припинив рахунок, коли апарат знаходився вже в апогеї на висоті 2530 км, а висота перигею становила приблизно 360 км.

5 лютого 1958 року в США була зроблена друга спроба запустити супутник "Авангард-1", але вона також закінчилася аварією, як і перша спроба. Нарешті 17 березня супутник був виведений на орбіту. У період з грудня 1957 року по вересень 1959 року було зроблено одинадцять спроб вивести на орбіту "Авангард-1" і тільки три з них були успішними.

Обидва супутники внесли багато нового в розвиток космічної науки і техніки (сонячні батареї, нові дані про щільність верхній атмосфери, точне картування островів у Тихому океані і т.д.). 17 серпня 1958 року у США була зроблена перша спроба послати з мису Канаверал, що знаходиться на околиці Місяця, зонд з науково-дослідною апаратурою. Вона виявилася невдалою. Ракета піднялася і пролетіла всього 16 км. Перша ступінь ракети вибухнула на висоті на 77 м. 11 жовтня 1958 року була зроблена друга спроба запуску місячного зонда "Піонер-1", що також виявилася невдалою. Наступні кілька запусків також виявилися невдалими, лише 3 березня 1959 року "Піонер-4", масою 6,1 кг частково виконав поставлене завдання: пролетів мимо Місяця на відстані 60000 км (замість планованих 24000 км).

Так само, як і при запуску супутника Землі, пріоритет у запуску першого зонда належить СРСР. 2 січня 1959 року був запущений перший, створений руками людини об'єкт, який був виведений на траєкторію, що проходить досить близько від Місяця, на орбіту супутника Сонця. Таким чином " Місяць-1" вперше досягла другої космічної швидкості. "Місяць-1" мала масу 361,3 кг і пролетіла біля Місяця на відстані 5500 км. На відстані 113000 км від Землі з ракетної ступені, пристикованої до "Місяцю-1", була випущена хмара парів натрію, яка утворила штучну комету. Сонячне випромінювання викликало яскраве свічення парів натрію і оптичні системи на Землі сфотографували хмару на тлі сузір'я Водолія.

"Місяць-2" була запущена 12 вересня 1959 року і здійснила перший у світі політ на інше небесне тіло. У 390,2-кілограмової сфері розміщувалися прилади, які показали, що Місяць не має магнітного поля і радіаційного поясу.

Автоматична міжпланетна станція (АМС) "Місяць-3" була запущена 4 жовтня 1959 року. Вага станції дорівнював 435 кг. Основною метою запуску був обліт Місяця і фотографування її зворотної, невидимої із Землі, сторони. Фотографування проводилося 7 жовтня в протягом 40 хв. з висоти 6200 км над Місяцем.

12 квітня 1961 о 9 год. 07 хв. за московським часом у кількох десятках кілометрів на північ від селища Тюратам у Казахстані на радянському космодромі Байконур відбувся запуск міжконтинентальної балістичної ракети Р-7, в носовому відсіку якої розміщувався пілотований космічний корабель "Схід" з майором ВВС Юрієм Олексійовичем Гагаріним на борту. Запуск пройшов успішно. Космічний корабель був виведений на орбіту з нахилом 65º, висотою перигею 181 км і висотою апогею 327 км і зробив один виток навколо Землі за 89 хв. На 108-ій хвилині після запуску він повернувся на Землю, приземлившись в районі села Смелівка Саратовської області. Таким чином, через 4 роки після виведення першого штучного супутника Землі Радянський Союз вперше в світі здійснив політ людини в космічний простір.

Космічний корабель складався з двох відсіків. Спусковий апарат, який є одночасно кабіною космонавта, являв собою сферу діаметром 2,3 м, покриту матеріалом для теплового захисту при вході в атмосферу. Керування кораблем здійснювалось автоматично, а також космонавтом. У польоті безперервно підтримувалася подібна с Землею атмосфера - суміш кисню з азотом під тиском 1 атм. (760 мм рт. ст.). "Схід-1" мав масу 4730 кг, а з останньою сходинкою ракети-носія 6170 кг. Космічний корабель "Схід" виводився в космос 5 разів, після чого було оголошено про його безпеку для польоту людини.

Через чотири тижні після польоту Гагаріна - 5 травня 1961 року капітан 3-го рангу Алан Шепард став першим американським астронавтом.

Хоча він і не досяг навколоземній орбіти, він піднявся над Землею на висоту близько 186 км. Шепард був запущений з мису Канаверал у космічному кораблі "Меркурій-3" за допомогою модифікованої балістичної ракети "Редстоун" і провів у польоті 15 хв. 22 с. до посадки в Атлантичному океані. Він довів, що людина в умовах невагомості може здійснювати ручне управління космічним кораблем. Космічний корабель "Меркурій" значно відрізнявся від космічний корабля "Схід".

Він складався тільки з одного модуля - пілотованої капсули у формі усіченого конуса довжиною 2,9 м і діаметром підстави 1,89 м. Його герметична оболонка з нікелевого сплаву мала обшивку з титану для захисту від нагріву при вході в атмосферу. Атмосфера всередині "Меркурія" складалася з чистого кисню під тиском 0,36 ат.

20 лютого 1962 року США досягли навколоземній орбіти. З мису Канаверал був запущений корабель "Меркурій-6", пілотований підполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробув на орбіті тільки 4 год. 55 хв., здійснивши 3 витка до успішної посадки. Метою польоту Гленна було визначення можливості роботи людини в космічного корабля "Меркурій". Останній раз "Меркурій" вийшов у космос 15 травня 1963 року.

18 березня 1965 року був виведений на орбіту корабель "Схід" з двома космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Бєляєвим і другим пілотом підполковником Олексієм Леоновим. Відразу після виходу на орбіту екіпаж очистив себе від азоту, вдихаючи чистий кисень. Потім був розгорнутий шлюзовий відсік: Леонов увійшов у шлюзовій відсік, закрив кришку люка космічного кораблю і вперше в світі здійснив вихід у космічний простір. Космонавт з автономною системою життєзабезпечення перебував поза кабіною кораблю протягом 20 хв., часом віддаляючись від корабля на відстань до 5 м. Під час виходу він був сполучений з кораблем тільки телефонним і телеметричним кабелями. Таким чином, була практично підтверджена можливість перебування і роботи космонавта поза космічним кораблем.