способы выведения спутника на геостационарную орбиту земли

18. Мартынов Д.Я.; Курс общей астрофизики: Учебник для вузов; Москва, 1988.
19. Материалы из Википедии – http://ru.wikipedia.org/
20. Перельман Я.И.; Занимательный космос: межпланетные путешествия; Москва, 2008.
21. Пинский А.А., Разумовский В.Г., Дик Ю.И.; Физика и астрономия, пробный учебник; Москва, 1993.
22. Рандзини Д. (пер. с итал. Лебедевой Н.); Космос; Москва, 2003.
23. Саган К., Космос. Эволюция вселенной, жизни и цивилизации; Санкт-Петербург, 2008.
24. Сурдин В.Г.; Астрономия: век XXI; Фрязино, 2007.
25. ТеррикорпиПекка и др.; Эволюция Вселенной и происхождение жизни; Москва, 2010.
26. Фейгин Олег; Теория всего; Москва, 2011.
27. Фейгин Олег; Вселенная от Большого взрыва до черных дыр; Москва, 2011.
28. Хокинг С.; Мир в ореховой скорлупке; Санкт-Петербург, 2007.
29. Цесевич В.П.; Что и как наблюдать на небе; Москва, 1984.
30. Шимбалев А.А.; Атлас звездного неба. Все созвездия Северного и Южного полушарий с подробными
картами; Минск, 2008.
СПОСОБЫ ВЫВЕДЕНИЯ СПУТНИКА НА ГЕОСТАЦИОНАРНУЮ
ОРБИТУ ЗЕМЛИ
Пичугина Д.В., Кровякова Е.А.
Научный руководитель: Козлова Г. М., учитель физики
МБОУ Лицей при ТПУ,634028, Россия, г. Томск, ул. Аркадия Иванова,4
E-mail: [email protected]
Человек всегда стремился познать мир в полном объеме. Он наблюдал за различными
происходящими вокруг него процессами (сменой дня и ночи, времен года, солнечными и
лунными затмениями) и стремился понять природу их происхождения, для чего и начал
заниматься исследованиями неба. Так появилась наука, изучающая расположение, движение
и строение небесных тел, - астрономия. Человечество стремилось подняться в небо все выше
и выше, появились воздушные шары,дирижабли, самолеты. Но мощности этих устройств не
хватало, чтобы преодолеть силу притяжения Земли. В XX веке возник вопрос о разработке
устройств, которые смогли бы покинуть атмосферу Земли. Понадобилось немало усилий для
создания первого спутника.
Его прообразы зародились в XII – XIIIвека. Еще Исаак Ньютон в своих сочинениях
упоминал о некой огромной пушке (в дальнейшем названной «Пушкой Ньютона»),с
помощью которой можно было бы запустить ядро на постоянную орбиту вокруг Земли.
[1]Осуществить эту идею попытался русский ученый, революционер Н.И. Кибальчич (18531881г.). Находясь в тюрьме за соучастие в убийстве Александра II, он разработал
оригинальный проект пилотируемого ракетного летательного аппарата. Но его работы были
опубликованы лишь в 1918 году[2]. Разработкой первого ракетного двигателя занимался
известный русский ученый К.Э. Циолковский (1857-1935). [3]
Но главной предпосылкой
создания первого искусственного спутника Земли,
несомненно, послужило бурное развитие военной техники в начале XX века. Немецкие
разработки дали начало в развитие ракетостроения. Основными достижениями специалистов
была технология серийного изготовления мощных жидкостных ракетных двигателей и
системы управления полетом.
Идеи ученых Константина Циолковского, Германа Оберта, Роберта Годдарда
превращались в инженерные системы университетов, которые вели исследования по
заданиям Пенемюнде. Затем, изучая вГерманииракету на протяжении нескольких лет,
ученые убедились, что она является сложной системой, требующей использования
последних достижений производства того времени.
Таким образом, с развитием в СССР ракетной отрасли, в августе 1946 году главным
конструктором баллистических ракет дальнего действия был назначен Сергей Королев. Уже
в 1948 году на полигоне Капустин Яр были проведены первые испытания советской ракеты
286
Р-1, построенной по чертежам немецкой ФАУ-2. Благодаря политической нестабильности
середины прошлого столетия, развитие получило военную направленность.Именно поэтому
боевая межконтинентальная ракета Р-7 послужила ракетоносителем для первого спутника
(рис. 1).
Рис. 3. Головная часть ракеты Р-7 с первым спутником
Благодаря проделанной работе ученых и сплоченности команды, первый спутник
«Спутник-1» был запущен в точно назначенные сроки (4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. 3
с).[4] Успешное выведение советского спутника на орбиту Земли послужило одной из
главных событий в освоение космоса.
На сегодняшний день создано разнообразное количество спутников. Назначение и
наименование некоторых из них вы можете увидеть в Таблице 1.
Таблица 1. Классификация спутников
Наименование некоторых видов
спутников
Астрономические спутники
Биоспутники
Спутники дистанционного
зондирования Земли
Космические корабли
Космические станции
Метеорологические спутники
Малые спутники
Навигационные спутники
Спутники связи
Экспериментальные спутники
Спутники наблюдения
Назначение
Спутники, предназначенные для исследования планет, галактик и других
космических объектов.
Спутники, предназначенные для проведения научных экспериментов над
живыми организмами в условиях космоса.
Предназначены для изучения природных ресурсов планеты и решения
задач метеорологии.
Пилотируемые космические аппараты.
Пилотируемые долговременные космические корабли со сменным
экипажем, разработанные с целью проведения научных исследований.
Спутники, предназначенные для наблюдения за климатом Земли.
Спутники малого веса и размера. Включают в себя мини-спутники,
микроспутники и наноспутники.
Предназначены для обеспечения навигации судов и самолѐтов.
Предназначены для ретрансляции радиосигнала между точками на
поверхности земли, которые не имеют прямой видимости.
Предназначены для усовершенствования и дальнейшей разработки
новых научных методов получения, обработки и интерпретации
космической информации.
Предназначены для передачи информации, важной для различных
отраслей промышленности и отдельных организаций.
Рассмотрим способы выведения спутника на геостационарную орбиту:
1. Предварительное выведение спутника на орбиту Луны.
В этом способе изменяют плоскость орбиты спутника. На нисходящей ветви
траектории облета Луны спутник переходит на промежуточную орбиту с высотой
перицентра не менее 40000 км над поверхностью Земли. Затем с помощью двигателей малой
тяги переводят спутник на геостационарную орбиту. Этот способ применяют:
- с использованием двухимпульсного хомановского перехода с исходной низкой
орбиты ИСЗ;
287
- с использованием двух и трехимпульсных переходов [5].
2. Вывод спутника на геостационарную орбиту с Земли.
VЦ
В этом способе применяют зависимость
, где VЦ - скорость ракеты; с - скорость
с
истечения реактивной струи, которая достигается с использованием многоступенчатых
ракет. Мы можем вычислить оптимальное число ступеней, обеспечивающее минимальное
отношение веса ракеты ( G0 ) к весу ее полезного груза ( G П ). Кривые, соответствующие
ракетам с различным числом ступеней, имеет огибающую (пунктирная прямая на рис. 2).
Предельные значения характеристической скорости, отвечающие такой огибающей,
G
выражены формулой: VЦ  Kc ln 0 , где значение K зависит от относительного веса
GП
конструкции.
Из приведенной формулы, очевидно, что предельная скорость ракеты при оптимальном
выборе ее параметров зависит от отношения ее начального веса к весу полезного груза,
скорости истечения реактивной струи и относительного веса конструкции. При этом
начальный вес ракеты, обеспечивающей выведение на орбиту космического аппарата
определенного веса, как видно из рис.1, может находиться в широких пределах.
При выведении спутника с помощью данного способа, его движение может быть
начато с любой выбранной точки орбиты. Для этого требуется вывести спутник на высоту,
отвечающую выбранной точке орбиты, и сообщить ему необходимую скорость в
направление касательной к орбите в этой точке.[6]
Рис.4. Графикзависимости
от
В настоящее время существует множество различных способов выведения спутников
на геоцентрическую орбиту. С развитием космической промышленности мы продвинулись
достаточно далеко в изучении устройства мира. Но наступают новые времена, требующие
менее затратных и более эффективных способов запуска, как спутников, так и ракет в
космическое пространство. Поэтому для дальнейшего развития астрономии необходимы
новые технологии и разработки, которые помогут сделать еще один шаг к изучению
Вселенной.
288
Список литературы:
1. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.mirf.ru/Articles/print2293.html, свободный. – Загл. с
экрана.
2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.famous-scientists.ru/great/90, свободный. – Загл. с
экрана.
3. Маркушевич А.Е. Детская Энциклопедия. Вещество и энергия. М.: Педагогика, 1973. – 544с.
4. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.phys.msu.ru/rus/about/sovphys/ISSUES-2007, свободный.
– Загл. с экрана.
5. Давлетшин Г.З. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. М.: Машиностроение,
1980. – 115с.
6. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.ussrlive.org/?p=882&page=16, свободный. – Загл. с
экрана.
КОСМИЧЕСКИЙ ЭВАКУАТОР
Резниченко Е.
Научный руководитель: Буркова Т. Д., преподаватель физики
МАОУ СОШ № 16, 634009, Россия г. Томск, пер.Сухоозерный, 6
E-mail: [email protected]
В настоящее время при аварии у космонавтов нет никакого выхода. При появлении
каких-либо неисправностей в космическом корабле или станции, космонавты могут лишь
попытаться сделать что-то сами или ждать помощи. Я предлагаю ввести в эксплуатацию
индивидуальные средства спуска на поверхность планеты. Этот аппарат позволит спасти
огромное количество жизней, дорогой аппаратуры и важной информации. Аппарат будет
совершать спуски на поверхность планеты под управлением одного пилота, либо на
автопилоте. Запас топлива рассчитан на один спуск.
Поэтому я поставила перед собой цель разработать электронную модель
индивидуального средства спасения космонавта при аварии на орбите, которое должно будет
входить в стандартный набор оборудования космических кораблей.
Для достижения цели я преследовала следующие задачи:
- изучить экстренные случаи на орбите и ЧС в космосе;
- изучить способы спасения от катастроф на орбите в сегодняшнем арсенале
космонавтов;
- рассмотреть необходимые составляющие индивидуального средства спасения;
По итогам исследовательской работы можно
отметить
следующие
преимущества
индивидуального средства спасения (см. рис. 1):
- Универсальность – аппарат будет
применяем не только для нужд космонавтов, но и
для перспективного направления космического
туризма.
- Рентабельность – корпус будет сделан из
недорогого углеродного волокна, не уступающего в
своих свойствах и качествах современным
оболочкам космических кораблей.
(Углеродное волокно – материал, состоящий
из тонких нитей диаметром 3-15 микрон,
образованных преимущественно атомами углерода,
Рис. 1. Внешний вид космического
объединенными в микроскопические кристаллы,
эвакуатора
выровненные
параллельно
друг
другу.
289