Первый искусственный спутник земли - Начало космической эры человечества


МАОУ лицей № 110 им. Л.К. Гришиной

IV Семихатовские чтения (Молодежный космический форум - 2017)

Тема «Запуск первого искусственного спутника Земли – начало космической эры человечества (исследование)»

Исполнитель: Рагимханов Асим обучающийся 5 «А» класса

Руководитель: Юлия Александровна Захарова,

учитель географии

Екатеринбург, 2017г.

Содержание:

Введение………………………………………………………………………….3

1.Создание в СССР ракетной отрасли науки и промышленности……….4

2.Первый искусственный спутник Земли……………………………………5

3. Модель первого искусственного спутника Земли……………………….13

Заключение……………………………………………………………………...14

Использованная литература………………………………………………….15

.


Введение

«Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли. Остальное сравнительно легко, вплоть до удаления от нашей Солнечной системы».

К. Д. Циолковский

Быть может, уже много тысяч лет назад, глядя на ночное небо, человек мечтал о полёте к звездам. Мириады мерцающих ночных светил заставляли его уноситься мыслью в безбрежные дали Вселенной, будили воображение, заставляли задумываться над тайнами мироздания. Шли века, человек приобретал всё большую власть над природой, но мечта о полёте к звездам оставалась всё такой же несбыточной, как тысячи лет назад.

Великая честь открыть людям дорогу к другим мирам выпала на долю нашего соотечественника К. Э. Циолковского. Идеи Циолковского получили всеобщее признание ещё в 1920-е годы.

В 2016 г. мы отмечаем 70-летний юбилей отечественной космической промышленности - 13 мая 1946 г. Сталин И. В. подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности.

В настоящее время всё большую актуальность приобретает развитие космической промышленности, так как искусственные спутники Земли помогают изучать Землю, рационально эксплуатировать природные ресурсы, охранять окружающую среду. Тысячи учёных, инженеров и техников уже сегодня ищут новые решения, закладывают основы космических аппаратов, которые через несколько лет придут на смену уже бороздящим вселенную.

Цель проекта: определить, что такое искусственный спутник Земли, изучить область его использования.

Задачи: 1. Изучить материал по данному вопросу;

2. изготовить макет первого искусственного спутника.

1.Создание в СССР ракетной отрасли науки и промышленности

13 мая 1946 г. Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С. П. Королёв был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия.

Но еще в 1931 году в СССР была создана Группа изучения реактивного движения, которая занималась конструированием ракет. В этой группе работали Цандер, Тихонравов, Победоносцев, Королёв. В 1933 году на базе этой группы был организован Реактивный институт, который продолжил работы по созданию и совершенствованию ракет.

Цели запуска: проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска; ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника; экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника;

исследование условий работы аппаратуры.

Несмотря на то, что на спутнике полностью отсутствовала какая-либо научная аппаратура, изучение характера радиосигнала и оптические наблюдения за орбитой позволили получить важные научные данные.

2. Первый искусственный спутник Земли

Для реализации такой сложной задачи, как запуск искусственного спутника Земли, требовалось объединение огромных научных сил и технических средств. Этот первый шаг в космос был очень труден.

Не случайно еще К. Э. Циолковский говорил, что в освоении космического пространства «Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли. Остальное сравнительно легко, вплоть до удаления от нашей Солнечной системы».

Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года.

Кодовое обозначение спутника — ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (позже это место получило название космодром Байконур) на ракете-носителе «Спутник» (Р-7).

Над созданием искусственного спутника Земли во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым работали ученые М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, Н. С. Лидоренко и многие другие.

Устройство

Корпус спутника состоял из двух полусфер диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. В верхней полуоболочке располагались две антенны, каждая из двух штырей по 2,4 м и по 2,9 м. Так как спутник был неориентирован, то четырёхантенная система давала равномерное излучение во все стороны.

Внутри герметичного корпуса были размещены блок электрохимических источников; радиопередающее устройство; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Масса первого спутника: 83,6 кг.

Дата запуска первого искусственного спутника Земли считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный день Космических войск.

История запуска

В начале марта 1957 года первая ракета Р-7 № М1-5 доставлена на техническую позицию полигона, а 5 мая вывезена на стартовую площадку № 1. Подготовка к пуску длилась неделю, на восьмой день началась заправка. Пуск состоялся 15 мая в 19:00 по местному времени. Старт прошёл нормально, но на 98-й секунде полёта произошёл сбой в работе одного из боковых двигателей, ещё через 5 секунд все двигатели автоматически отключились, и ракета упала в 300 км от старта. Причиной аварии было возникновение пожара в результате разгерметизации топливной коммуникации высокого давления. Вторая ракета, Р-7 № 6Л, была подготовлена с учётом полученного опыта, но запустить её вовсе не удалось. 10—11 июня делались многократные попытки пуска, но в последние секунды срабатывала защитная автоматика. Выяснилось, что причиной была неправильная установка клапана азотной продувки и замерзание главного кислородного клапана. 12 июля пуск ракеты Р-7 № М1-7 снова прошёл неудачно, эта ракета пролетела всего 7 километров. Причиной на этот раз стало замыкание на корпус в одном из приборов системы управления, в результате чего прошла ложная команда на рулевые двигатели, ракета значительно отклонилась от курса и была автоматически ликвидирована.

Наконец, 21 августа 1957 года осуществился успешный запуск, ракета № 8Л нормально прошла весь активный участок полёта и достигла заданного района — полигона на Камчатке. Головная часть её полностью сгорела при входе в плотные слои атмосферы, несмотря на это 27 августа ТАСС сообщило о создании в СССР межконтинентальной баллистической ракеты. 7 сентября осуществлён второй полностью успешный полёт ракеты, но головная часть снова не выдержала температурной нагрузки, и Королёв вплотную занялся подготовкой к космическому запуску.

Итак, по результатам лётных испытаний пяти ракет было очевидно, что она может летать, но головная часть требует радикальной доработки. Это потребует, по расчётам оптимистов, не менее полугода. Разрушение головных частей открыло дорогу для пуска Первого простейшего спутника.

С. П. Королёв получил согласие Н. С. Хрущёва на использование двух ракет для экспериментального пуска простейшего спутника.

Проектирование простейшего спутника началось в ноябре 1956 года, а в начале сентября 1957 года ПС-1 прошёл окончательные испытания на вибростенде и в термокамере. Спутник был разработан как очень простой аппарат с двумя радиомаяками для проведения траекторных измерений. Диапазоны частот передатчиков простейшего спутника (20 МГц и 40 МГцбыли выбран так, чтобы слежение за спутником могли осуществлять радиолюбители.

22 сентября в Тюра-Там прибыла ракета Р-7 № 8К71ПС (изделие М1-ПС «Союз»). По сравнению со штатными, она была значительно облегчена: массивная головная часть заменена переходом под спутник, снята аппаратура системы радиоуправления и одна из систем телеметрии, упрощена автоматика выключения двигателей; масса ракеты в результате была уменьшена на 7 тонн.

2 октября Королёвым был подписан приказ о лётных испытаниях ПС-1 и направлено в Москву уведомление о готовности. Ответных указаний не пришло, и Королёв самостоятельно принял решение о постановке ракеты со спутником на стартовую позицию.

В пятницу, 4 октября, в 22:28:34 по московскому времени (19:28:34 по Гринвичу) был совершён успешный запуск. Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок ракеты весом 7,5 тонны были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. Через 314,5 секунд после старта произошло отделение Спутника, и он подал свой голос. «Бип! Бип!» — так звучали его позывные. На полигоне их ловили 2 минуты, потом Спутник ушёл за горизонт. Люди на космодроме выбежали на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных. И ещё на первом витке прозвучало сообщение ТАСС: «…В результате большой напряжённой работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли…»

Только после приёма первых сигналов Спутника поступили результаты обработки телеметрических данных и выяснилось, что лишь доли секунды отделяли от неудачи. Один из двигателей «запаздывал», а время выхода на режим жёстко контролируется, и при его превышении старт автоматически отменяется. Блок вышел на режим менее чем за секунду до контрольного времени. На 16-й секунде полёта отказала система управления подачи топлива, и из-за повышенного расхода керосина центральный двигатель отключился на 1 секунду раньше расчётного времени.

Ещё немного — и первая космическая скорость могла быть не достигнута.

Но победителей не судят!

Великое свершилось!

Спутник летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли (около 60 млн км), а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта. Из-за трения о верхние слои атмосферы спутник потерял скорость, вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел вследствие трения о воздух.

Общепринятое в то время представление, что без специальной оптики, визуально, мы наблюдаем ночью подсвечиваемый солнцем спутник, неверно. Отражающая поверхность спутника была слишком мала для визуального наблюдения. На самом деле наблюдалась вторая ступень — центральный блок ракеты, который вышел на ту же орбиту, что и спутник. Эта ошибка многократно повторялась в средствах массовой информации.

Памятник создателям первого в мире искусственного спутника Земли в Москве

Значение полёта.

Официально «Спутник-1», как и «Спутник-2», Советский Союз запускал в соответствии с принятыми на себя обязательствами по Международному Геофизическому Году. Спутник излучал радиоволны на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц в виде телеграфных посылок длительностью 0,3 с, это позволяло изучать верхние слои ионосферы, ведь до запуска первого спутника можно было наблюдать только за отражением радиоволн от областей ионосферы, лежащих ниже зоны максимальной ионизации ионосферных слоёв.

Спутник имел большое политическое значение. Его полёт увидел весь мир, излучаемый им сигнал мог услышать любой радиолюбитель в любой точке земного шара. Журнал «Радио» заблаговременно опубликовал подробные рекомендации по приёму сигналов из космоса[5][6]. Это шло вразрез с представлениями о сильной технической отсталости Советского Союза. Запуск первого спутника нанёс по престижу США сильный удар. «Юнайтед пресс» сообщило: «90 процентов разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США. Как оказалось, 100 процентов дела пришлось на Россию…»[7]. В американской прессе «Спутник-1» часто упоминается как «Red Moon» (Красная Луна).[8] В США запуск первого искусственного спутника «Эксплорер-1» был осуществлён командой Вернера фон Брауна 1 февраля 1958 года. Хотя спутник нёс 4,5 кг научной аппаратуры, а 4-я ступень являлась частью его конструкции и не отстыковывалась, масса его была в 6 раз меньше ПС-1 — 13,37 кг[9]. Это стало возможным благодаря низкой мощности передатчиков и использованию транзисторов, что позволило значительно уменьшить вес батарей.

Научные результаты полёта ПС-1

Цели запуска:

проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска;

ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника;

экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника;

исследование условий работы аппаратуры.

Несмотря на то, что на спутнике полностью отсутствовала какая-либо научная аппаратура, изучение характера радиосигнала и оптические наблюдения за орбитой позволили получить важные научные данные.

Сразу же после запуска на это событие обратил внимание небольшой тогда коллектив учёных из только что созданной в Швеции Геофизической обсерватории Кируны (ныне Шведский институт космической физики)[10]. Под руководством Бенгта Хултквиста начали проводиться измерения суммарного электронного состава ионосферы с использованием эффекта Фарадея. При запусках следующих спутников подобные измерения были продолжены.

Почтовый блок СССР 1982 года в честь 25-летия запуска первого в мире искусственного спутника Земли.

Задача оптического наблюдения ИСЗ была поставлена коллективу Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ[11]. В. Г. Куртом, П. В. Щегловым и В. Ф. Есиповым разработана методика наблюдений с точным определением координат спутника с временно́й привязкой. Для этой цели была приспособлена аэрофотосъёмочная камера НАФА с 10-сантиметровым объективом, точные промежутки времени измерялись морским хронометром с электрическими контактами. После проявки плёнки треки спутника с помощью измерительного микроскопа «привязывались» к координатам звёзд, затем вручную (на механических счётных машинах) определяли шесть параметров орбиты. Время пересчёта занимало 30—60 минут, на современных компьютерах для таких вычислений требуется не более, чем 1—2 секунды. Фотографические наблюдения орбиты Спутника-1 проводились ежедневно, в течение двух недель В. Г. Куртом и П. В. Щегловым в Ташкенте, из астрономической обсерватории АН Узбекистана. Характер изменений орбиты позволил произвести предварительную оценку величины плотности атмосферы на орбитальных высотах, её высокое значение (порядка 108 атомов/см³) стало для геофизиков большой неожиданностью. Результаты измерения плотности высоких слоёв атмосферы позволили создать теорию торможения спутников, основы которой были заложены М. Л. Лидовым.

Интересные факты

Расчёты траектории вывода на орбиту Спутника-1 сначала проводились на электромеханических счётных машинах, по устройству аналогичных арифмометрам. Только для последних этапов расчётов применили ЭВМ БЭСМ-1. (Из воспоминаний Г. М. Гречко)

День запуска первого искусственного спутника Земли совпал с открытием очередного международного конгресса по астронавтике в Барселоне. Академик Леонид Иванович Седов сделал сенсационное объявление о выводе на орбиту Спутника-1. Так как руководители советской космической программы, в силу секретности проводимой работы, были неизвестны в широких кругах, именно Леонид Иванович Седов стал известен мировой общественности как «отец Спутника».

Первыми смогли нанести на карту звёздного неба траекторию полёта Спутника-1 наблюдатели из Лаборатории космических исследований Ужгородского национального университета, основанной 4 октября 1957 года. Наблюдения Спутника начались там 6 октября 1957 года

В честь начала космической эры человечества в 1964 году в Москве на проспекте Мира был открыт 99-метровый обелиск «Покорителям космоса».

В честь 50-летия запуска Спутника-1, 4 октября 2007 года в городе Королёве на проспекте Космонавтов был открыт памятник «Первому искусственному спутнику Земли».

Результаты запуска Спутника-1 дали серьезный толчок к развитию современного интернета: вследствие успешного запуска Спутника-1 Министерство обороны США форсировало разработку телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией ARPANET, в основе сети были взяты идеи Пола Бэрана, которые изначально отвергались AT&T как невозможные в реализации. Интересно, что отчасти вследствие запуска Спутника-1, так же было создано Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США.

Отражение в кинематографе

«Укрощение огня» — советский фильм 1972 года, снятый по мотивам биографии конструктора ракет С. П. Королёва и других конструкторов авиационной и ракетной техники.

«Октябрьское небо» (англ. OctoberSky) — американский фильм 1999 года режиссёра Джо Джонстона. В основу сюжета положена реальная история Хомера Хикэма, сына шахтёра, который, будучи подростком, под впечатлением от запуска советского спутника решил построить ракету.

«Мурзилка на спутнике» — советский мультипликационный фильм 1960 года, режиссёров Евгения Райковского и Бориса Степанцева, композитор — Никита Богословский. Один из четырёх мультипликационных фильмов о приключениях специального корреспондента Мурзилки, посвящён теме освоения космического пространства.

3.Модель первого искусственного спутника Земли

Цель: создать макет (модель) первого искусственного спутника Земли, на основе изученного материала

Задачи:

Изучить устройство первого искусственного спутника Земли, по образцу разработать макет (модель);

Представить общественности макет (модель)

Требуемый материал: 2 полусферы (на примере новогоднего шара, глобуса и т.д.) и 4 рейки, для радиомаяков, детали для крепления, краска для оформления

Результат:

Заключение

Космонавтика нужна науке - она грандиозней и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека.

С каждым днём всё более расширяется сфера прикладного использования космонавтики. Служба погоды, навигация, спасение людей и спасение лесов, всемирное телевидение, всеобъемлющая связь, сверхчистые лекарства и полупроводники с орбиты, самая передовая технология - это уже и сегодняшний день, и очень близкий завтрашний день космонавтики. А впереди - электростанции в космосе, удаление вредных производств с поверхности планеты, заводы на околоземной орбите и Луне. И многое-многое другое.

Много изменений произошло в нашей стране. Распался Советский Союз, образовалось Содружество Независимых Государств. В одночасье оказалась неопределенной и судьба советской космонавтики. Но надо верить в торжество здравого смысла. Наша страна была пионером в области исследования космоса. Космическая отрасль долгое время была у нас символом прогресса предметом законной гордости нашей страны.

Космонавтика была частью политики - наши космические достижения должны были "еще раз продемонстрировать преимущество социалистического строя". Поэтому в официальных отчетах и монографиях с большой помпой описывались наши достижения и скромно умалчивалось о неудачах, а главное об успехах наших главных оппонентов - американцев.

Сейчас появились, наконец, публикации правдиво, без лишней помпезности и с изрядной долей самокритики рассказывающие о том как проходило у нас исследование межпланетного пространства и мы видим, что не все шло легко и гладко. Это ничуть не умаляет достижений нашей космической отрасли – напротив, свидетельствует о твердости и духе людей, несмотря на неудачи шедших к цели. Наши достижения в космосе не будут преданы забвению и получат дальнейшее развитие в новых идеях. Космонавтика жизненно необходима всему человечеству!

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

Исследования, проводимые на спутниках и орбитальных комплексах, исследования других планет позволяют расширить наши представления о Вселенной, о Солнечной системе, о нашей собственной планете, понять наше место в этом мире. Поэтому необходимо продолжать не только освоение Космоса для наших чисто практических нужд, но и фундаментальные исследования на космических обсерваториях, и исследования планет нашей Солнечной системы.

Источники информации

  • http://ruxpert.ru/%D0%EE%F1%F1%E8%E9%F1%EA%E8%E9_%EA%EE%F1%EC%EE%F1
  • http://www.roman.by/r-85919.html
  • http://www.dmitrysmor.ru/sto_izobreteniy/show/92
  • http://www.opoccuu.com/041011.htm
  • http://xroniki-nauki.ru/fakty-nauki/iskusstvennyj-sputnik
  • "Космическая техника" под редакцией К. Гэтланда. Издательство "Мир". 1986 г. Москва.
  • "Энциклопедический словарь юного техника" под редакцией Т. С .Хачатурова. Издательство "Педагогика". 1987 г. Москва.
  • "Элементарный учебник физики" под редакцией Г. С. Ландсберга. Издательство "Наука". 1983 г. Москва.
  • "Межпланетные полёты" автор Е. А. Гребеников. Издательство "Наука". 1975 г. Москва.
  • "Занимательная физика" автор В. Шаболовский Издательство "Тригон". 1997 г. Санкт-Петербург.
  • "Населённый космос" редактор Б. П. Константинов Издательство "Наука". 1972 г. Москва
0
Объявления
Начинается проектный практикум для студентов УрФУ

проектный практикум 2 курса

проектный практикум 3 курса

проектный практикум 4 курса

Молодежный космический форум - 2018 (V Семихатовские чтения)О Форуме-2018 Новое

Школа наставников - 2018 “Как создать проект в новом технологическом укладе” )Актуальное

Партнеры:

ИнФО УрФУ - Генеральный партнер в проведении проектной практики в июне-июле 2017 года

Роботология - Российское оборудование для программирования и конструирования роботов

Уральский клуб нового образования - общественная организация, которая разрабатывает и реализует социально-образовательные проекты

Архив событий:

Проектная практика для студентов Института фундаментального образования УрФУСобытие

Молодежный космический форум - 2017 (Четвертые Семихатовские чтения)Конкурс

Выбор темы работы для участия в IV Семихатовских чтенияхО Форуме-2017

Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club