РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ. Искусственные спутники. — PDF Free Download

Тема: «Смогу ли я построить ракету?!»

Тема: «Смогу ли я построить ракету?!» Обоснование: Меня очень интересует устройство космических летательных аппаратов. Цель: Изготовление ракеты в домашних условиях. Задачи: 1. Выяснить что такое ракета

Подробнее

Глава 1. Работа ионного двигателя

Глава 1. Работа ионного двигателя 1.1 Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивная тяга, а следовательно и принцип действия любого реактивного двигателя, основана на законе сохранения импульса. Поэтому

Подробнее

«Реактивное движение»

Реферат по физике на тему: «Реактивное движение» К. Э. Циолковский Автор работы: Морозов Алекскей. г. Ленинск-Кузнецкий 2017 г. Содержание. Реактивное движение—————————————————————

Подробнее

Реактивное движение и водяная ракета

Горелов Михаил Казеев Александр Ланцов Александр Реактивное движение и водяная ракета Главными целями нашей работы были: создание установки, демонстрирующей реактивное движение, изучение принципа действия

Подробнее

Механика. Лекция 4. aislepkov.phys.msu.ru

Механика Лекция 4 [email protected] aislepkov.phys.msu.u Лекция 4 Глава 1. Кинематика и динамика простейших систем П.1. Законы Ньютона. П.1..3. -й Закон Ньютона. Уравнение движения. Начальные условия.

Подробнее

Механика. Лекция 5. aislepkov.phys.msu.ru

Механика Лекция 5 [email protected] aislepkov.phys.msu.u Лекция 5 Глава. Законы сохранения в простейших системах П…3. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского Формула Циолковского.

Подробнее

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Переход от изучения космоса к его освоению станет возможным при создании эффективных носителей, а также мощных источников энергии космического базирования. Перспективен многоразовый

Подробнее

Проект: Раз, два, три ракета лети

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Чистоозерная средняя общеобразовательная школа 1 Проект: Раз, два, три ракета лети Выполнили: обучающиеся 7 класса «Б» Ахмедов Рустам Бородин Андрей

Подробнее

Как достать американцев

Источник: АиФ 20 января 1960 года в СССР на вооружение была принята первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7. Как достать американцев История первой советской межконтинентальной баллистической

Подробнее

Двигатели и энергоустановки аэрокосмических летательных аппаратов А.А. БЕЛИК, Ю.Г. ЕГОРОВ, В.М. КУЛЬКОВ, В.А. ОБУХОВ, Г.А. ПОПОВ

40 УДК 629.78 А.А. БЕЛИК, Ю.Г. ЕГОРОВ, В.М. КУЛЬКОВ, В.А. ОБУХОВ, Г.А. ПОПОВ Государственный НИИ прикладной механики и электродинамики, Москва, Россия КОСМИЧЕСКАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОЙ

Подробнее

Тепловые машины. Реактивные двигатели

Краевой конкурс учебно-исследовательских и проектных работ учащихся «Прикладные вопросы математики» Прикладные вопросы математики Тепловые машины. Реактивные двигатели Аппазова Екатерина Сергеевна, Казанцева

Подробнее

Тема: «Реактивное движение»

Тема: «Реактивное движение» Цели урока: Тип урока: показать проявление закона сохранения импульса в природе и технике; развивать у учащихся интерес к научным знаниям; воспитывать чувство патриотизма, гордости

Подробнее

Реактивное движение и водяная ракета

Государственное общеобразовательное бюджетное учреждение «Московская областная общеобразовательная школа-интернат естественно-математической направленности» имени П.Л. Капицы (ГОБУ «Физтех-лицей» им. П.Л.

Подробнее

9 класс Тесты для самоконтроля ТСК

ТСК 9.1.14 1.Тело массой m движется со скоростью. Как найти импульс тела? 1) 2) 3) 4) 2. На левом рисунке представлены векторы скорости и ускорения тела. Какой из четырех векторов на правом рисунке указывает

Подробнее

Механика. Лекция 3. aislepkov.phys.msu.ru

Механика Лекция 3 [email protected] aislepkov.phys.msu.ru Лекция 3 План Глава 1. Кинематика и динамика простейших систем П.1.1.5. Связь между скоростью и ускорением точки в различных системах отсчета

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА План лекции:. ГТУ с многоступенчатым сжатием и расширением. Замкнутые газотурбинные установки 3. Циклы реактивных двигателей Лекция 3. ГТУ С МНОГОСТУПЕНЧАТЫМ СЖАТИЕМ И РАСШИРЕНИЕМ

Подробнее

Сергей Павлович Королёв

Сергей Павлович Королёв Выполнил: Ворстер Артём НОУ СОО «Лицей ТГУ» Учитель Седова Людмила Дмитриевна Содержание 1. Биография 2. Работа в закрытых конструкторских бюро 3. Разработка ракет и их модификации

Подробнее

Рынок вооружений и военной техники

Рынок вооружений и военной техники Основные показатели 2 > Приблизительная сумма всех заключенных контрактов в 2007 г. 54,8 млрд. долл. По различным данным в 2006 г. объем мирового рынка вооружения оценивался

Подробнее

12 АПРЕЛЯ — День космонавтики

12 АПРЕЛЯ — День космонавтики В 1903 году опубликовал труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами» Впервые в мире описал основные элементы реактивного двигателя; Предложил двигатели на

Подробнее

1.МЕХАНИКА. 2.Динамика

1.МЕХАНИКА 2.Динамика 2.1.Прямолинейное движение тела 57.Вагон массой 20 т движется равнозамедленно с ускорением 0,3 м/с 2 и начальной скоростью 54 км/ч. Найти силу торможения, действующую на вагон, время

Подробнее

1) 135 кг 2) 150 кг 3) 1350 кг 4) 1500 кг

Задание 3. Закон сохранения импульса. Закон сохранения энергии 3.1. Тело массой m, брошенное с поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью υ 0, поднялось на максимальную высоту h 0. Сопротивление

Подробнее

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Отодвинуть границу человечества от ближнего околоземного пространства до окраин Солнечной системы станет возможным при создании эффективных носителей, а также мощных источников

Подробнее

Закон сохранения импульса

Закон сохранения импульса Определения ) Система материальных точек Внутренние и внешние силы Пусть система состоит из материальных точек Силы, действующие на j-ю точку, подразделяются на внутренние f jk

Подробнее

где γ удельный вес; v удельный объем.

Основные вопросы: 1 Параметры течения. Основное уравнение газовой динамики. 2 Адиабатическое течение газа. Критическая скорость 3 Механизм возникновения ударной волны 4 Ударная волна при движении со сверхзвуковыми

Подробнее

u м/с и имел расход 125

Олимпиада школьников «Надежда энергетики». Заключительный этап. Очная форма. ЗАДАНИЕ ПО КОМПЛЕКУ ПРЕДМЕТОВ (ФИЗИКА, ИНФОРМАТИКА, МАТЕМАТИКА) РЕШЕНИЕ ВАРИАНТА 014 начало задачи В недалеком будущем страна

Подробнее

Генеральная Ассамблея

Организация Объединенных Наций A/AC.105/C/1/L.265 Генеральная Ассамблея Distr.: Limited 19 February 2003 Original: Russian Комитет по использованию космического пространства в мирных целях Научно технический

Подробнее

Бугров Владимир Евграфович

СОВЕТСКИЙ ПРОЕКТ ЭКСПЕДИЦИИ НА МАРС 1959 1974 гг. Бугров Владимир Евграфович Непосредственный разработчик проектов С.П.Королева экспедиций на Марс и Луну. В 1966-1968 1968 гг проходил подготовку к полету

Подробнее

ИТТ Вариант 1 ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

ИТТ- 10.3.1 Вариант 1 ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ 1. Тело массой m движется со скоростью. Каков импульс тела? А. Б. В. Г. Д. Е. 2. Тело массой от движется со скоростью. Какова кинетическая энергия тела? А. Б. В.

Подробнее

Реактивное движение.Искусственные спутники. | Образовательная социальная сеть

Слайд 1

Реактивное движение. Искусственные спутники.

Слайд 2

Первые пороховые фейерверочные и сигнальные ракеты были применены в Китае в 10 веке. В 18 веке при ведении боевых действий между Индией и Англией, а также в Русско-турецких войнах. были использованы боевые ракеты. ИЗ ИСТОРИИ РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ

Слайд 3

Реактивное движение – это проявление закона сохранения импульса. Например, при полете ракеты продукты сгорания топлива выбрасываются из сопла ракеты с огромной скоростью, а ракета получает импульс, направленный в противоположную с торону.

Слайд 4

“ Реактивное движение – это движение, происходящее за счёт отделения от тела с какой-то скоростью некоторой его части”.

Слайд 5

Живые ракеты . Реактивное движение , используемое ныне в самолетах, ракетах и космических снарядах, свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды.

Слайд 6

Реактивный двигатель. Реактивный двигатель — это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении. На каких же принципах и физических законах основывается его действие? Отдача происходит потому, что отбрасываемая масса газов создаёт реактивную силу, благодаря которой может быть обеспечено движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. И чем больше масса и скорость истекающих газов, тем большую силу отдачи ощущает наше плечо, чем сильнее реакция ружья, тем больше реактивная сила.

Слайд 7

Залп «Буратино» – впечатляющее зрелище. Оставляя за собой огненный хвост, реактивный снаряд стремительно и точно летит к цели. О том, что остается от засевшего в укреплениях противника, можно лишь догадываться. Залп уничтожает все живое в радиусе 3 км.

Слайд 8

воздушно-реактивные. Реактивные двигатели ракетные

Слайд 9

Устройство ракеты Сила тяги в ракетном двигателе возникает в результате преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В зависимости от вида энергии, преобразующейся в кинетическую энергию реактивной струи, различают химические ракетные двигатели , ядерные ракетные двигатели и электрические ракетные двигатели . Характеристикой эффективности ракетного двигателя является удельный импульс (в двигателестроении применяют несколько другую характеристику — удельная тяга ) — отношение количества движения, получаемого ракетным двигателем, к массовому расходу рабочего тела. Удельный импульс имеет размерность м/c, то есть размерность скорости . Для идеального ракетного двигателя удельный импульс численно равен скорости истечения рабочего тела из сопла.

Слайд 10

Примеры реактивного движения в природе. В южных странах ( и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием » бешеный огурец «. Стоит только слегка прикоснуться к созревшему плоду, похожему на огурец, как он отскакивает от плодоножки, а через образовавшееся отверстие из плода фонтаном со скоростью до 10 м/с вылетает жидкость с семенами . Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.

Слайд 11

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости. Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких лет. Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах. ИСКУСТВЕННЫЕ СПУТНИКИ .

Слайд 12

Первые спутники. Первый в мире ИСЗ запущен в СССР 4 октября 1957 года (Спутник-1). Второй страной , запустившей ИСЗ, стали США 1 февраля 1958 года (Эксплорер-1). Следующие страны — Великобритания, Канада, Италия — запустили свои первые ИСЗ в 1962, 1962, 1964 гг. соответственно на американских РН. Третьей страной , выведшей первый ИСЗ на своей РН, стала Франция 26 ноября 1965 года ( Астерикс ). Австралия и ФРГ обзавелись первыми ИСЗ в 1967 и 1969 гг. соответственно также с помощью РН США. На своих РН запустили свои первые ИСЗ Япония, Китай, Израиль в 1970, 1970, 1988 гг. Ряд стран — Великобритания, Индия, Иран, а также Европа (межгосударственная организация ESRO, ныне ESA) — запустили свои первые ИСЗ на иностранных носителях, прежде чем создали свои РН. Первые ИСЗ многих стран были разработаны и закуплены в других странах (США, СССР, Китае и др.).

Слайд 13

Искусственные спутники земли.

Ejercicio de Искусственные спутники Земли. Реактивное движение. Ракеты.

Ejercicio de Искусственные спутники Земли. Реактивное движение. Ракеты.

Búsqueda avanzada

¡Terminado!

Estilo del cuadro de texto:

Fuente:

AldrichAmatic SCAnnie Use Your TelescopeArchitects DaughterArialBaloo PaajiBangersBlack Ops OneBoogalooBubblegum SansCherry Cream SodaChewyComic NeueComing SoonCovered By Your GraceCrafty GirlsCreepsterDancing ScriptEscolarExo 2Fontdiner SwankyFreckle FaceFredericka the GreatFredoka OneGloria HallelujahGochi HandGrand HotelGurmukhiHenny PennyIndie FlowerJolly LodgerJust Me Again Down HereKalamKrankyLobsterLobster TwoLove Ya Like A SisterLuckiest GuyMountains of ChristmasNeuchaOpen SansOrbitronOswaldPacificoPatrick HandPernament MarkerPinyon ScriptRanchoReenie BeanieRibeye MarrowRock SaltRusso OneSacramentoSatisfySchoolbellShadows Into Light TwoSpecial EliteUbuntuUnkemptVT323Yanone Kaffeesatz
   Tamaño:
89101112131416182022242832364050607080px

Color de fuente&nbsp 
Color de fondo&nbsp 
Color del borde

Opacidad del fondo:
0. 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

Tamaño del borde:
012345678910

Esquinas redondeadas:
02468101216202430

Alineación de texto:
CentroIzquierdaDerechaJustificar

    Últimos comentarios

Por favor, permite el acceso al micrófono
Mira en la parte alta de tu navegador. Si ves un mensaje pidiendo tu permiso para acceder al micrófono, por favor permítelo.

Cerrar

Искусственные спутники Земли реферат по физике

Вступление. Искусственные спутники Земли – космические летательные аппараты, выведенные на околоземные орбиты. Они предназначаются для решения различных научных и прикладных задач. Человечество всегда стремилось к звёздам, они манили к себе как магнит и ни что не могло удержать человека на Земле. Смотря трансляцию футбольного матча по телевизору, у меня часто появляется вопрос: как человеку удаётся передавать события, происходящие за пределами нашего материка. В Югославии идёт война. НАТОвские войска способны поражать цели на огромном расстоянии. Как же им это удаётся? Какую технику они используют? Когда я смотрю фантастику, я задумываюсь о том, сможет ли человек осуществить свои фантазии: летать с огромными скоростями на манёвренных космических объектах, встретиться с внеземными цивилизациями. Задумываясь о своём будущем, мне бы хотелось, чтобы наше государство не прекращало тенденции к развитию космической деятельности, чтобы наша страна не сдавала лидирующей позиции в области космических научных исследований. Ведь мы первыми смогли запустить искусственный спутник Земли, первым полетел в космос гражданин нашей страны, мы единственные смогли установить космическую станцию на околоземной орбите. Целью своей работы я поставил – ознакомиться с физическими основами полёта космических объектов. Только после этого можно найти ответы на поставленные мной вопросы Из моего реферата вы узнаете о физических основах устройства ракеты, о движении искусственных спутников и посадке космических кораблей, так же вы сможете узнать перспективы ракетной техники. Физические основы устройства ракеты. Принцип реактивного движения, открытый Исааком Ньютоном в 1686 году, коротко можно сформулировать так: действие равно и 1 противоположно по направлению противодействию. Но применение этого универсального принципа к решению сложнейшей и увлекательнейшей задачи о полётах на космических кораблях в мировые глубины было блестяще осуществлено нашим гениальным соотечественником К. Э. Циалковским. Именно Циалковский дал полное решение проблемы межпланетных перелётов на основе использования ракеты в качестве средства полёта. Ракетой, согласно К. Э. Циалковскому, называется всякий реактивный прибор, который двигается в направлении, противоположном направлению струи, образовавшейся в результате сгорания топлива в специальной камере. Основными частями космической ракеты являются: корпус, двигатели, топливные баки с вспомогательными приборами, система управления, стабилизаторы, кабина. В обычной одноступенчатой ракете энергия рабочего тела расходуется не вполне рационально – для разгона не только самой ракеты, но и освободившихся от топлива баков, которые уже сделали своё дело и являются лишним грузом. Наиболее выгодна, конечно, самоочищающаяся ракета, в которой непрерывно сгорает не топливо, но и свободные от топлива части баков. Сейчас конструирование таких непрерывных ракет трудно осуществлять по техническим причинам, однако можно сказать, что созданные по идее Циалковского многоступенчатые ракеты – это известное приближение к непрерывным ракетам: они состоят из нескольких ракетных ступеней, которые по мере расхода топлива автоматически или по команде с Земли отделяются от ракеты, освобождая её от бесполезного груза. В современных ракетах реактивные двигатели работают как на твёрдом, так и на жидком химическом топливе. Основную роль в космических ракетах играют жидкие топлива. С их помощью человек вступил в борьбе с силой земного притяжения и победил. Но сейчас ведутся поиски новых видов твёрдого топлива, которое обладает рядом преимуществ перед жидким. Ракеты на твёрдом топливе могут заправляться задолго до запуска и длительное время находиться на стартовых площадках, готовые в любую минуту взмыть вверх. За рубежом в настоящее время часто применяются комбинированные ракеты, у которых часть ступени работает на жидком топливе, а часть на твёрдом. Основной характеристикой реактивных двигателей является сила тяги. В соответствии с третьим законом механики при истечении газов появляется ответная сила, толкающая ракету в противоположном направлении. Эта сила и называется силой тяги двигателей. В технике 2 В первое время после запуска искусственного спутника Земли часто можно было слышать вопрос: «Почему спутник после выключения двигателей продолжает обращаться вокруг Земли, не падая на Землю?». Так ли это? В действительности спутник «падает» – он притягивается к Земле под действием силы тяжести. Если бы не было притяжения, то спутник улетел бы по инерции от Земли в направлении приобретённой им скорости. Земной наблюдатель воспринял бы такое движение спутника как движение вверх. Как известно из курса физики, для движения по кругу радиуса R тело должно обладать центростремительным ускорением a=V2/R, где а – ускорение, V – скорость. Поскольку в данном случае роль центростремительного ускорения играет ускорение силы тяжести, то можно написать: g=V2/R. Отсюда нетрудно определить скорость Vкр, необходимую для кругового движения на расстоянии R от центра Земли: Vкр2=gR. В приближённых расчётах принимается, что ускорение силы тяжести постоянно и равно 9,81 м/сек2. Эта формула справедлива и в более общем случае, только ускорение силы тяжести следует считать переменной величиной. Таким образом, мы нашли скорость кругового движения. Какова же та начальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно двигалось вокруг Земли по окружности? Нам уже известно, что чем большую скорость сообщить телу, тем на большее расстояние оно улетит. Траектории полёта будут эллипсами (мы пренебрегаем влиянием сопротивления земной атмосферы и рассматриваем полёт тела в пустоте). При некоторой достаточно большой скорости тело не успеет упасть на Землю и, сделав полный оборот вокруг Земли, возвратится в начальную точку, чтобы вновь начать движение по окружности. Скорость спутника, движущегося по круговой орбите вблизи земной поверхности, называется круговой или первой космической скоростью и представляет собой ту скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно стало спутником Земли. Первая космическая скорость у поверхности Земли может быть вычислена по приведенной выше формуле для скорости кругового движения, если подставить вместо R величину радиуса Земли (6400 км), а вместо g – ускорение свободного падения тела, равное 9,81 м/сек2. В результате найдём, что первая космическая скорость равна Vкр=7,9 км/сек. Познакомимся теперь со второй космической или параболической скоростью, под которой понимают скорость, необходимую для того, чтобы тело преодолело земное тяготение. Если тело достигнет второй космической скорости, то оно может удалиться от Земли на любое сколь угодно большое расстояние (предполагается, 5 что на тело не будут действовать никакие другие силы, кроме сил земного тяготения). Проще всего для получения величины второй космической скорости воспользоваться законом сохранения энергии. Совершенно очевидно, что после выключения двигателей сумма кинетической и потенциальной энергии ракеты должна оставаться постоянной. Пусть в момент выключения двигателей ракета находилась на расстоянии R от центра Земли и имела начальную скорость V (для простоты рассмотрим вертикальный полёт ракеты). Тогда по мере удаления ракеты от Земли скорость её будет уменьшаться. На некотором расстоянии rmax ракета остановится, так как её скорость обратится в ноль, и начнёт свободно падать на Землю. Если в начальный момент ракета обладала наибольшей кинетической энергией mV2/2, а потенциальная энергия была равна нулю, то в наивысшей точке, где скорость равна нулю, кинетическая энергия обращается в ноль, переходя целиком в потенциальную. Согласно закону сохранения энергии, находим: mV2/2=fmM(1/R-1/rmax) или V2=2fM(1/R-1/rmax). полагая rmax ,бесконечно, найдём значение второй космической скорости: Vпар= 2fM/R = 2 fM/R = 2 Vкр . Оказывается, она превышает первую космическую скорость в 2 раз. Если вспомнить, что ускорение свободного падения g=fM/R2, то приходим к формуле Vпар = 2gR . Чтобы определить вторую космическую скорость у поверхности Земли, следует в эту формулу подставить R=6400км, в результате чего получим: Vкр F 0B B11,19 км/сек По приведённым формулам можно вычислить параболическую скорость на любом расстоянии от Земли, а также определить её значение для других тел солнечной системы. Выведенный выше интеграл энергии позволяет решить многие задачи космонавтики, например, позволяет производить простые приближённые расчёты движения спутников планеты, космических ракет и больших планет. Выведенная формула параболической скорости может быть использована и в приближённых расчётах межзвёздного полёта. Чтобы осуществить полёт к звёздам, необходимо преодолеть солнечное притяжение, т.е. Звездолёту должна быть сообщена скорость, при которой он будет двигаться относительно Солнца по параболической или гиперболической орбите. Назовём наименьшую начальную скорость третьей космической скоростью. Подставляя в формулу параболической скорости вместо М значение массы Солнца, а вместо R – среднее расстояние от Земли до Солнца, найдём, что звездолёту, стартующему с земной орбиты, должна 6 быть сообщена скорость около 42,2 км/сек. Итак, если телу сообщить гелиоцентрическую скорость в 42,2 км/сек, то оно навсегда покинет солнечную систему, описав относительно Солнца параболическую орбиту. Выясним, какой должна быть величина скорости относительно Земли, чтобы обеспечить удаление тела не только от Земли, но и от Солнца? Иногда рассуждают так: поскольку средняя скорость Земли относительно Солнца равна 29,8 км/сек, то необходимо сообщить космическому кораблю скорость, равную 42,2 км/сек – 29,8 км/сек, т. е. 12,4 км/сек. Это неверно, так как в этом случае не учитывается движение Земли по орбите во время удаления космического корабля и притяжение со стороны Земли, пока корабль находится в сфере её действия. Поэтому третья космическая скорость относительно Земли больше 12,4 км/сек и равна 16,7 км/сек. Движение искусственных спутников Земли. Движение искусственных спутников Земли не описывается законами Кеплера, что обусловливается двумя причинами: 1) Земля не является точно шаром с однородным распределением плотности по объёму. Поэтому её поле 7 скоростях, — задача технически неразрешимая. Такая же картина будет наблюдаться при жёсткой посадке на Меркурий, астероиды и другие небесные тела, лишённые атмосферы. Другой способ посадки – грубая посадка с частичным замедлением скорости. В этом варианте при входе ракеты в сферу действия планеты корабль следует развернуть таким образом, чтобы сопла двигателей были направлены в сторону планеты назначения. Тогда тяга двигателей, будучи направлена в сторону, противоположную движению корабля, будет замедлять движение. Поворот корабля вокруг его оси можно выполнить с помощью двигателей небольшой мощности. Одно из возможных решений задачи состоит в установке по бокам корабля двух двигателей, смещённых относительно друг друга, причём силы тяги этих двигателей должны быть направлены противоположно. Тогда возникает пара сил (две равных по величине и противоположных по направлению силы), которая развернёт корабль в нужном направлении. Затем включаются ракетные двигатели, уменьшающие скорость до некоторого предела. В момент посадки ракета может обладать скоростью несколько сотен метров в секунду, чтобы она могла выдержать удар об поверхность. Наконец третий метод посадки, наиболее важный при доставке на планеты высокоточного научного оборудования и при высадке членов экспедиции, — это мягкая посадка корабля, подобная посадке самолёта на аэродром. Наиболее трудной является мягкая посадка с приземлением в заранее указанном месте. Если планета назначения не обладает атмосферой, то мягкая посадка может производиться только при помощи тормозных реактивных двигателей, гасящих скорость корабля до нескольких десятков метров в секунду. При этом работа двигателей должна заканчиваться на высоте примерно 10-30 метров от поверхности планеты во избежании пылевого вихря и пожара, обусловленного неполным выгоранием топлива. Удар о планету можно смягчить также при помощи амортизационной системы. Полёт космического корабля вблизи планеты назначения, вообще говоря, будет происходить по гиперболической орбите. Поэтому возможно либо сразу произвести посадку на поверхность планеты, гася гиперболическую скорость, либо предварительно вывести корабль на спутниковую орбиту, выбрать место для посадки и затем осуществлять спуск. 10 Опасности межпланетного перелёта. Опасность номер один – потоки частиц высоких энергий, проникающих через массовые преграды. Кроме жестких солнечных излучений в межпланетном полёте следует остерегаться воздействия космических людей и потоков частиц высоких энергий вблизи планет. В отдалённых областях космического пространства рождаются несущиеся с большими скоростями заряженные частицы, потоки которых именуются космическими лучами. Врываясь в верхнюю атмосферу Земли, они продолжают потоки вторично заряженных частиц. Последние накапливаются в околоземном космическом пространстве. Солнечная активность также является причиной накопления частиц высоких энергий вблизи Земли. Запуски первых спутников Земли и космических ракет дали возможность группе американских учёных под руководством Дж. Ван-Аллена и советским учёным, открыть и изучить потоки частиц высоких энергий в ближнем космосе. В результате этих исследований установлено существование поясов заряженных частиц вблизи Земли. Что это за пояса? Известно, что наша планета представляет собой гигантский магнит, а любое магнитное поле влияет на движение электрически заряженных частиц. Поэтому частицы, летящие из мировых глубин, — корпускулы, извергаемые Солнцем, подлетая к Земле, задерживаются её магнитным полем и распределяются по определённым областям ближнего космоса. Из этих частиц формируется три пояса, охватывающие Землю. Наиболее опасный внутренний пояс простирается до полярных широт. Околополярные области свободны от частиц высоких энергий. Ближняя к Земле граница внутреннего пояса в разных районах Земли проходит на различных высотах. Границы также зависят от фазы солнечной активности. Высота нижней границы в восточном 11 полушарии может составлять около 1500 км, а в западном – около 500 км. Такое расположение обусловлено несовпадением магнитных поясов Земли с её географическими полюсами. Внешний радиационный пояс простирается на расстоянии 70-150 тыс. км. Действие космических лучей и радиационных поясов такое же, как и действие радиоактивных веществ. Нахождение в радиационном поясе без всякой защиты в течение одних-двух суток влечёт за собой получение смертельной дозы радиации. Человек будет поражён лучевой болезнью в самой тяжёлой форме. Поставить эффективную защиту на космическом корабле пока не возможно, техника пока бессильна сделать это. Следовательно, пока существует лишь один выход – безопасные космические дороги. В годы спокойного Солнца в ближнем космосе летать возможно на высотах, не превышающих 600 км. Выше полёты противопоказаны: там расположены кольцевые потоки заряженных частиц. Полёт к другим планетам нужно осуществлять через «каналы», расположенные вблизи оси вращения Земли. Выход с Земли в межпланетное пространство возможен только в арктических и антарктических областях. Перейдём к опасности номер два – встрече с метеоритными частицами. Как мы видели ранее, метеорная материя широко распространена в межпланетном пространстве. Достаточно сказать, что за счёт выпадающих на Землю метеоритов и метеорной пыли масса Земли ежесуточно возрастает на 0,5*106 кг. Эти метеорные тела движется со скоростями, значение которых колеблется в пределах от 11 км/сек до 80 км/сек. Удар метеорита по обшивке корабля может привести к непоправимым последствиям. Чтобы определить необходимую для защиты толщину стенок корабля, выясним «пробивную» силу метеоритов. Лист дюралюминия толщиной 1 мм пробивается любым метеоритом диаметром 0,2 мм и более. Стальная обшивка толщиной 3 мм пробивается метеоритом диаметром более 1 мм, а сталь толщиной 12 мм может быть пробита метеоритом диаметром 0,5 см. Определённую опасность могут представлять и метеориты- пылинки, так называемые микрометеориты. Они малы, но каков будет эффект непрерывных ударов их о стенки корабля? Не могут ли они постепенно разрушить обшивку? Ведь даже пробоина микроскопических размеров вызовет катастрофу: нарушится герметизация кабины, температура упадёт до крайне низких значений, и космический путешественник погибнет. проведённые расчёты 12 выбрасываемый газ, равна противодействующей силе, приложенной со стороны выбрасываемого газа к ракете, т.е. равна искомой силе тяги. Воспользуемся законом импульсов: изменение количества движения тела равно импульсу действующей силы. Применим этот закон к массе газа, выброшенной из ракеты за определённый промежуток времени F 07 4. Так как приращение скорости выбрасываемого газа равняется скорости реактивной струи, то приращение количества движения выброшенной массы равно F 07 4 F 0 6 D F 0 6 E. Значит, импульс силы, подействовавший в течение промежутка времени F 07 4 на эту массу, также равен F 07 4 F 0 6 D. F 0 6 E Отсюда заключаем, что сила, действовавшая со стороны ракеты на струю, равнялась F 06 D F 0 6 E. Следовательно, этой же величина равна и сила реакции струи – тяга реактивного двигателя. Теперь можно выяснить, как влияют те или иные характеристики ракеты на её конечную скорость. Предположим сначала, что сила тяжести отсутствует. Предположим также, что режим работы реактивного двигателя не меняется: топливо расходуется равномерно и сила тяги остаётся постоянной во всё время работы двигателя. Так как масса ракеты будет всё время уменьшаться в результате расходования горючего и кислорода, то ускорение ракеты будет, согласно второму закону Ньютона, всё время увеличиваться (обратно пропорционально остающейся массе). В баллистических ракетах конечная масса (масса после выгорания всего топлива) в сотни раз меньше начальной («стартовой») массы ракеты. Значит, ускорение возрастает по мере расходования топлива также в сотни раз. Отсюда следует, что приращение скорости, получаемое ракетой при расходовании одного и того же количества топлива, сильно зависит от того, в какой момент это топлива расходуется: пока запас топлива на борту ракеты велик и масса ракеты велика, приращение скорости мало; когда топлива осталось мало и масса ракеты сильно уменьшилась, приращение скорости велико. По этой причине даже значительное увеличение запаса топлива не может сильно увеличить конечную скорость ракеты: ведь добавочное количество топлива будет расходоваться тогда, когда масса ракеты велика, а ускорение мало, а значит, мало и достигаемое дополнительное прекращение конечной скорости. Зато увеличение скорости реактивной струи позволяет при неизменном запасе топлива сильно увеличить конечную скорость ракеты. Так, если, не меняя секундный расход топлива, увеличить скорость реактивной струи, то в том же отношении увеличится и 15 ускорение ракеты. В результате конечная скорость ракеты также возрастает в том же отношении. Для увеличения скорости реактивный струи соплу реактивного двигателя придают специальную форму. Кроме того, выбирают топливо, дающее возможно большую температуру сгорания, так как скорость реактивной струи растёт при увеличении температуры газа, образующего струю. Предел повышению температуры струи ставит только жароупорность существующих металлов. Фотонный двигатель. Тип звездолёта, разработанный теоретически Е. Зенгером в 1956 г., называется фотонной ракетой. Внутри фотонной ракеты имеются большие запасы вещества (например, водорода) и антивещества (например, антиводорода), а также специальный аннигиляционный редактор, в котором есть сильное магнитное поле. Наличие магнитного поля приводит к тому, что возникающие при аннигиляции вещества и антивещества гамма-излучение носит направленный характер. Поток гамма фотонов, вытекающий через сопла фотонного реактивного двигателя, создаёт тягу. Главным достоинством фотонной ракеты является максимальная возможная скорость истечения, равная скорости света в вакууме. Однако многочисленные трудности принципиального характера, связанные с получением и длительным хранением огромных количеств антивещества, а также созданием гамма фотонной тяги, приводят к выводу, что сооружение фотонных ракет неизмеримо сложнее, чем термоядерных и ионных. В настоящее время на основании релятивистской механики тела с переменной массой покоя можно построить общую теорию ракет с однокомпонентной и даже многокомпонентной реактивной струёй. 16 Расчёты показывают, что для термоядерной и фотонной ракет с однокомпонентной реактивной струёй имеет место равенство: 1-(w2:c2) =1- F 06 12, где F 0 6 1 — отношение энергии, выделяющейся при сгорании топлива, а w – скорость истечения относительно ракеты, считаемая постоянной. Для термоядерной реакции превращения водорода в гелий F 0 6 1=0,0066, так что w/c=0,115. При реакции аннигиляции вещества в антивещества F 06 1=1, так что согласно формуле w=c. Расчёты также показывают, что для одного из принципиально возможных вариантов ионной ракеты справедливо соотношение: 1-w2:c2=1- F 06 22:(1- F 0 6 2 2(1- F 06 1)2, где F 0 6 2 — доля стартовой массы, приходящейся на источник энергии. Можно сказать, что F 06 2 не превышает 0,5. Если источником энергии служит термоядерный реактор, то w/c мало и составляет 0,12 при F 06 2=0,5. Таким образом, применение на ионной ракете в качестве источника энергии аннигиляционного реактора позволяет достичь огромных скоростей истечения. Рассмотрим для примера многоступенчатую фотонную ракету, предназначенную для прямого и обратного перелёта. Первая ступень разгоняет звездолёт до максимальной скорости v, а вторая тормозит его до нуля вблизи выбранной для исследования планетной системы. Третья и четвёртая ступени служат соответственно для разгона звездолёта на обратном пути до той же максимальной скорости и для торможения до нуля около Земли. На землю возвращается только жилая часть звездолёта. Предположим сначала, что все четыре ступени состоят только из топлива, а масса покоя жилой части не изменяется за время межзвёздного перелёта. Механика тела с переменной массой покоя позволяет определить стартовую массу такого звездолёта. Заметим что можно произвести и более реальные расчёты, учитывающие массы конструкции ступени. Кроме того, можно рассмотреть и одноступенчатую фотонную ракету с жилой частью как для случая ступени из топлива, так и с учётом массы конструкции ступени. 17 подобно проводнику с током придёт в движение и будет ускоренно двигаться. Это свойство плазмы использовано в электрореактивных двигателях. Истечение сильно нагретой плазмы с большой скоростью через сопло ракеты создаёт реактивную силу. Преимущество электрореактивных плазменных двигателей – высокая скорость истечения газов. Заключение 20 Когда я писал реферат, самым интересным в моей работе была работа с научно-популярной литературой. Я узнавал много нового и интересного. Я узнал, как движутся искусственные спутники Земли, которые передают мои любимые передачи, и как они приземляются на Землю, какими могут стать космические объекты, когда я выросту, какие опасности будут подстерегать меня, если я стану космонавтом. Больше всего мне была интересна информация про физические основы устройства ракеты, потому что мне интересно всё что связано с оружием и военной техникой. Как работает баллистическая ракета мне было неизвестно, поэтому я сделал для себя интересное открытие. Я считаю, что наша страна может развить свои технологии до того, что можно будет летать со сверх световыми скоростями, перемещаться между галактиками, осваивать новые планеты. Для решения этих задач нужно создавать новые и развивать старые отрасли науки и техники такие, как кибернетика и техника электронных вычислительных машин и анализаторов, без которых немыслимо создание космических кораблей и искусственных спутников; космическую биологию и медицину, а так же технику. Большую роль, конечно, играет изучение физики космических движений. На основе этих знаний развиваются идеи о строении космических кораблей таких, как атомные тепловые ракеты, корабли с электрореактивным или плазменным двигателем, ракеты с термоядерным двигателем. Литература 1. «Космическая техника» под редакцией К. Гэтланда. Издательство «Мир». 1986 г. Москва. 21 2. «Энциклопедический словарь юного техника» под редакцией Т. С .Хачатурова. Издательство «Педагогика». 1987 г. Москва. 3. «Элементарный учебник физики» под редакцией Г. С. Ландсберга. Издательство «Наука». 1983 г. Москва. 4. «Межпланетные полёты» автор Е. А. Гребеников. Издательство «Наука». 1975 г. Москва. 5. «Занимательная физика» автор В. Шаболовский Издательство «Тригон». 1997 г. Санкт-Петербург. 6. «Населённый космос» редактор Б. П. Константинов Издательство «Наука». 1972 г. Москва Содержание Вступление ……………………………………………………………. 1 Физические основы устройства ракеты ………………. 2 Три космические скорости …………………………………… 5 Движение искусственных спутников Земли ………… 8 22

Урок 12. реактивное движение — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 12. Реактивное движение

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) практическое применение закона сохранения импульса;

2) реактивное движение, реактивная сила;

3) использование реактивного движения в природе и технике;

4) этапы исторического развития освоения космоса;

Глоссарий по теме

Реактивное движение – это движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно него.

Реактивная сила – сила, возникающая при реактивном движении.

Особенность реактивной силы – возникновение без взаимодействия с внешними телами.

Скорость ракеты тем больше, чем больше скорость выбрасываемых газов и отношение массы топлива к массе ракеты.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 126 – 127;

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2014. – С.47-48.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1971/07/paradoksy_reaktivnogo_dvizheni.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Движение тела, которое возникает при отделении с определённой скоростью какой-либо его части, называется реактивным.

Реактивное движение издревле существует в природе. Его для своего перемещения используют некоторые живые существа: кальмары, осьминоги, каракатицы, медузы и т.д. Они всасывают, а затем с силой выталкивают из себя воду, за счёт этого они движутся. Реактивное движение встречается и в быту. Примеры: движение резинового шланга, когда мы включаем воду, салюты и т.д.

Яркий пример реактивного движения в технике — это движение ракеты при истечении из неё струи горючего газа, которая образуется при сгорании топлива.

Сила, с которой ракета действует на газы, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы отталкивают от себя ракету:

При реактивном движении возникает сила, которая называется реактивной. Сила — это реактивная сила.

Особенностью реактивной силы является то, что она возникает без взаимодействия с внешними телами.

Согласно закону сохранения импульса: импульс вырывающихся газов равен импульсу ракеты.

Закон сохранения импульса позволяет оценить скорость ракеты.

Закон сохранения импульса для реактивного движения:

откуда скорость ракеты:

Скорость ракеты тем больше, чем больше скорость выбрасываемых газов и отношение массы топлива к массе ракеты. Эта формула справедлива для случая мгновенного сгорания топлива. На самом деле топливо сгорает постепенно, т.к. мгновенное сгорание приводит к взрыву.

Точная формула для скорости ракеты была получена в 1897 году К.Э. Циолковским.

Первую конструкцию ракеты для космических полётов предложил Константин Эдуардович Циолковский – русский учёный, основоположник теоретической космонавтики. Он обосновал использование ракет для полётов в космос, сделал вывод о необходимости использования многоступенчатых ракет.

Идеи Циолковского воплотил в жизнь советский учёный, инженер-конструктор С.П. Королёв. 4 октября 1957 года считается началом космической эры. В этот день конструкторский коллектив под руководством Королёва осуществил запуск первого искусственного спутника Земли.

12 апреля 1961 г. впервые в мире на орбиту Земли был выведен космический корабль, в котором находился лётчик-космонавт СССР Юрий Алексеевич Гагарин. Он открыл дорогу в космос. В космосе нельзя использовать другие двигатели, кроме реактивных, так как там нет опоры, отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Реактивные двигатели применяют для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, чтобы максимально увеличить скорость полёта.

Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушно-реактивные. Воздушно-реактивные в основном используют на самолётах. Современная космическая ракета — это очень сложное и тяжелое устройство, состоящее из оболочки и топлива с окислителем.

Примеры и разбор решения заданий

1. Чему равна реактивная сила тяги двигателя, выбрасывающего каждую секунду 15 кг продуктов сгорания топлива со скоростью 3 км/с относительно ракеты?

Дано: m = 15 кг, v = 3 км/с = 3000 м/с, ∆t = 1 с. Найти F.

Решение:

Записываем 2-й закон Ньютона в импульсной форме: F ∆t = m (v — v₀). Перед стартом скорость ракеты равна 0: = 0. Выразим силу: F = mv/∆t, сделаем расчёт: F = (15 кг·3000 м/с) / 1 с = 45000 кг· м/ с² = 45000 Н. Ответ: F = 45000 Н.

2. Из пороховой ракеты, летящей со скоростью 16 м/с, вылетают продукты сгорания массой 24 г со скоростью 600 м/с. Вычислите массу ракеты.

Дано: v₁ = 16 м / с, m₂ = 24 г = 0,024 кг, v₂ = 600 м/с. Найти m₁.

Решение:

Запишем закон сохранения импульса для реактивного движения: m₁v₁ = m₂v₂, выразим массу ракеты: m₁ = m₂v₂ / v₁.

Делаем расчёт: m₁ = (0,024 кг·600 м/с) / 16 м / с = 0,9 кг. Ответ: m₁ = 0,9 кг.

Самый старый искусственный спутник Земли? Он всё еще на орбите

• Ричард Холлингэм
• BBC Future

21 октября 2017

Автор фото, NASA/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Около 60 лет назад в качестве ответа на запуск первого советского спутника военно-морские силы США запустили «Авангард-1». Шесть десятилетий спустя он все еще вращается вокруг нашей планеты.

Среди них можно найти что угодно — от космических кораблей и искусственных спутников (большая часть которых в нерабочем состоянии) до ракетных ступеней и фрагментов различных космических аппаратов. Все это — результат 60 лет освоения космоса человечеством.

Флохрер пользуется данными, поступающими от американской военной сети станций слежения за космическим пространством (основная функция которой — система раннего оповещения) и оптических телескопов.

Он следит за тем, чтобы куски космического мусора не угрожали действующим космическим кораблям и спутникам.

В начале нашей беседы я попросил его проверить объект 1958-002B, известный также как «Авангард-1».

Этот металлический шар размером с грейпфрут был запущен в марте 1958-го на высокоэллиптическую орбиту. И он до сих пор там — вращается вокруг Земли на высоте от 650 до 3800 км.

«Все искусственные спутники, запущенные раньше его, уже вернулись в земную атмосферу, — говорит Флохрер. — Но «Авангард-1″, я считаю, останется на орбите еще на несколько сотен лет, если не на тысячелетие».

Система «Авангард» состояла из спутника и трехступенчатой ракеты, с помощью которой этот самый гражданский научный спутник планировалось вывести на орбиту.

Ракета, спутник и сеть станций слежения должны были стать частью вклада США в празднование Международного геофизического года (1957-58 гг.). В научное сотрудничество тогда были вовлечены ученые из 67 государств по обе стороны тогдашнего «железного занавеса».

«Это не было космической гонкой, — вспоминает историк NRL Анджелина Каллахан. — Соединенные Штаты всегда откровенно говорили о целях запусков, однако Советский Союз не спешил раскрывать свои планы».

И когда 4 октября 1957 года СССР запустил свой «Спутник-1», для американцев это стало неприятным сюрпризом.

«Американская группа исследователей, работавших над своим спутником, была очень огорчена тем фактом, что их русские партнеры по международному проекту не предупредили о своем запуске», — говорит Каллахан.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Ракеты, которые выводили на орбиту спутники «Авангард», были сконструированы на базе немецкой Фау-2

«Запуск [советского] спутника породил большие страхи, — рассказывает Том Лассман, куратор экспозиции ракет времен холодной войны в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне. — «Спутник-1″ помог военному командованию понять, что Советский Союз способен накрыть нас ракетами».

В недели, последующие за советским запуском, Белый дом в лице президента Эйзенхауэра наращивал давление на коллектив ученых в Военно-морской исследовательской лаборатории — им была поставлена задача осуществить запуск собственного спутника как можно скорее.

6 декабря 1957 года то, что ранее планировалось как одно из испытаний (Vanguard Test Vehicle 3), превратилось в событие, о котором было широковещательно заявлено на весь мир.

Советский Союз сообщил о запуске «Спутника-1» только после того, как тот успешно вышел на орбиту. В США на пуск с мыса Канаверал пригласили политиков, высокопоставленных военных и журналистов со всего мира.

В 11:44, после нескольких переносов запуска, ракета «Авангард TV3» оторвалась от пусковой площадки. Спустя несколько секунд в комнате управления полетом кто-то закричал: «Нет, о Господи!».

Поднявшись на высоту чуть больше метра, ракета потеряла тягу и рухнула на стартовую площадку, охваченная пламенем.

Спутник был отброшен взрывом, и хотя его передатчик работал, он был поврежден (полный отчет о случившемся можно прочитать у НАСА).

Автор фото, US Navy

Подпись к фото,

Воплощение в жизнь американской программы «Авангард» было осложнено несколькими неудачными запусками

Газета New York Times описывала взрыв ракеты как удар по престижу США, сенатор Линдон Джонсон назвал его унизительным.

Остальные были еще менее дипломатичны в своих оценках: пресса окрестила американский спутник «капутником», «упсником» и «флопником» (от английского flop, «провал»).

В отношении коллектива лаборатории NRL это звучало крайне несправедливо. «В процессе успешных исследований и открытий всегда случается множество неудач, — подчеркивает Анджелина Каллахан. — Они в итоге разработали очень хорошую систему».

Нашедший убежище в США бывший нацистский ракетостроитель Вернер фон Браун, который давно уже настаивал на том, что надо начать запуски на орбиту, воспользовался возможностью.

При поддержке американских военных он разрабатывал ракету «Юпитер», развивающую идеи, стоявшие за баллистической ракетой «Фау-2».

«Как можно более быстрый запуск был тогда приоритетом», — рассказывает Лассман.

31 января 1958 года один из фон брауновских «Юпитеров» вывел таки на орбиту «Эксплорер-1» — спутник, всего за три месяца спроектированный и построенный в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) в Пасадене (Калифорния).

Первый американский спутник был оборудован датчиком космической радиации, способным измерять ее уровень в пространстве. Созданный Джеймсом Ван Алленом из Университета Айовы прибор помог обнаружить пояс заряженных частиц, удерживаемый магнитным полем Земли, впоследствии названный радиационным поясом Ван Аллена.

Наконец 17 марта 1958 года пришел черед праздновать успех и для военно-морских сил США. На орбиту было доставлено детище лаборатории NRL «Авангард-1».

Крохотный спутник скоро начал посылать на Землю радиосигналы. Поскольку это был первый искусственный спутник, получающий энергию от солнечных батарей, «Авангард-1» передавал свои сигналы вплоть до 1965 года. «Эксплорер-1» же просуществовал всего несколько месяцев.

Хотя он и не стал первым, «Авангард-1» — это значительное достижение. Помимо того, что он продемонстрировал, как функционирует новая система запусков, сеть наземных станций слежения и солнечные батареи, этот спутник обнаружил выпуклость нашей планеты в районе экватора.

Оборудованный прибором для измерения плотности атмосферы, он впервые передал как данные о внешней атмосфере Земли, так и примерное количество микрометеоритов, вращающихся вокруг планеты (важнейшая информация для будущих запусков космических кораблей).

Кроме того, поскольку этот проект финансировался военными, он помог в расчетах траекторий межконтинентальных баллистических ракет.

«Авангард-1» не просто по-прежнему на орбите — живо и его наследие. На базе его ракеты-носителя было создано семейство ракет-носителей «Дельта», с 1960 года обеспечивающее запуски в США.

Наблюдение за «Авангардом-1» помогает ученым изучить влияние атмосферы Земли на спутники и их орбиты.

Но, пожалуй, самое главное — это то, что «Авангард-1» показал потенциал искусственных спутников, от которых мы сейчас так зависим.

Автор фото, Audin/Wikimedia Commons

Подпись к фото,

«Авангард-3» выставлен в Смитсоновском Национальном музее авиации и космонавтики

«Военно-морская исследовательская лаборатория выпустила [в то время] засекреченный доклад о том, какие спутники понадобятся американским военно-морским силам в будущие десятилетия — метеоспутники, навигационные, разведывательные, спутники связи и так далее, — рассказывает Анджелина Каллахан. — В заключение в докладе перечислялись все научные разработки, необходимые для того, чтобы эти системы эффективно работали».

Спустя 60 лет те разработки и прогнозы, упомянутые в докладе, стали реальностью. Спутник, который помог воплотить это в жизнь, и коллектив ученых, сконструировавший его, заслуживают благодарной памяти человечества.

«Это удивительно, — говорит Том Лассман. — Это не просто модель, которая хранится у нас в музее. Он до сих пор вокруг Земли летает! Живая история…»

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

О проекте | Советский спутник первый в мире!

Интернет-проект подготовлен в целях ознакомления широкой общественности, историков и всех заинтересованных лиц с документами Архивного фонда Российской Федерации, отражающими историю запуска 4 октября 1957 г. в СССР первого искусственного спутника Земли (ИСЗ), открывшего эру практического освоения человеком космического пространства, и влияние этого события на дальнейшее осуществление масштабной программы полетов в космос аппаратов, созданных техническим гением советских ученых и конструкторов.

Из большого числа управленческих, научно-технических документов, в том числе ранее имевших гриф «секретно» и «совершенно секретно», документов личного происхождения, хранящихся в федеральных архивах, музеях и научных институтах, для размещения в Интернет-проекте отобрано около 200 документов, демонстрирующих зарождение и развитие идей создания искусственных спутников Земли в СССР и их запуск в космос.

Публикуемые архивные документы раскрывают обстоятельства, при которых первая советская межконтинентальная баллистическая ракета стала ракетой-носителем первого космического аппарата – искусственного спутника Земли; показывают принятие решений о проведении работ по созданию искусственного спутника Земли и его запуску на государственном уровне, этапы создания спутника советскими учеными и конструкторами, реакцию мирового сообщества.

В 10 разделах проекта представлены разнообразные по видовому составу документы: управленческие, научно-технические (отчеты о НИР, научные доклады), графические (чертежи, рисунки, схемы изделий), мемуары, фотодокументы, фонодокументы, кинодокументы.

Первый раздел «К.Э. Циолковский. У истоков идеи освоения космоса» содержит документы, отражающие зарождение идеи создания рукотворных орбитальных объектов. В него включены титульные листы прижизненных изданий работ К.Э. Циолковского (в т.ч. издание 1914 г. одного из его основных трудов «Исследование мировых пространств реактивными приборами» с автографами советских космонавтов А.А. Леонова и В.Н. Кубасова и американского астронавта Т. Стаффорда, сделанными во время международного орбитального полета по программе «Союз-Аполлон» в июле 1975 г.). Здесь же заметка «Изобретение К.Э. Циолковского. Письмо в редакцию А.П. Модестова», опубликованная в газете «Известия ЦИК СССР и ВЦИК» 24 октября 1923 г. Ее автор поставил своей целью «восстановить приоритет тов. Циолковского в разработке вопроса о реактивном приборе – ракете для внеатмосферных и междупланетных пространств» еще за 30 лет до немецкого ученого Г. Оберта. Кроме фотографий К.Э. Циолковского разных лет, публикуются фотодокументы, посвященные празднованию 100-летия со дня его рождения в Калуге и в Москве. Символично, что 17 сентября 1957 г. в Колонном зале Дома Союзов с докладом «Основоположник ракетной техники» выступил С.П. Королев, а до запуска первого ИСЗ оставалось чуть больше двух недель.

Документы раздела «Развитие идей о космических спутниках» показывают, что интерес к вопросу освоения космического пространства волновал разные слои общества на протяжении десятилетий. Интересны сохранившиеся в личных архивах афиши диспута 1924 г. «Полет на другие миры», в программе которого: сообщение члена Президиума Московского общества межпланетных сообщений Ф.А. Цандера об изобретенном им новом корабле, решающем задачу полета в мировое пространство; лекции профессора В.П. Ветчинкина «О межпланетных сообщениях» 1930 г. и профессора А.А. Космодемьянского «Реактивное движение» 1944 г.; «Программа освоения космоса» 1948 г. Я.И. Колтунова, в дальнейшем принимавшего участие в создании проекта первого спутника. Необходимо выделить материалы Конференции по исследованию верхних слоев атмосферы (1956 г.): стенограмму доклада С.П. Королева и доклад М.К. Тихонравова «Полет человека на ракетах как путь к осуществлению пилотируемого искусственного спутника Земли», непосредственно предшествующие технической реализации идеи ИСЗ.

Небольшой по объему, но важный по содержанию раздел «Принятие решения о создании искусственного спутника Земли». В разделе помещены записки в ЦК КПСС М.В. Хруничева, В.М. Рябикова и С.П. Королева о целесообразности в ближайшее время приступить к работам по созданию искусственного спутника Земли от 05 августа 1955 г. и М.В. Хруничева, В.М. Рябикова, Д.Ф. Устинова и др. о создании на базе ракеты Р-7 искусственного спутника Земли от 14 сентября 1955 г., а также выписки из протоколов заседаний Президиума ЦК КПСС по этим вопросам. С этих документов началась организационная проработка практической реализации запуска первого ИСЗ.

Постановление Совета Министров СССР «Вопросы реактивного вооружения» от 13 мая 1946 г., подписанное И.В. Сталиным, которое стало отправной точкой для формирования советского ракетостроения, открывает раздел «Баллистическая ракета Р-7 как основа создания ракет-носителей космических аппаратов». Далее публикуется Постановление Совета Министров СССР от 13 февраля 1953 г. «О плане научно-исследовательских работ по ракетам дальнего действия на 1953–1955 гг.» с визой «За» Л.П. Берия, в котором головным исполнителем работ назначается НИИ-88 Министерства вооружения СССР, а главным конструктором С.П. Королев. О роли главного конструктора говорится в публикуемом фрагменте выступления С.П. Королева, записанного в конце 1950-х гг. Пуск первой отечественной межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 состоялся 21 августа 1957 г. Именно на базе этой ракеты была создана ракета-носитель для первых двух – 8К71ПС и третьего – 8А91 ИСЗ. Специальная подборка архивных документов: приказы Министерства оборонной промышленности СССР, переписка Министерства с различными специальными комитетами и комиссиями при Совете Министров СССР, министерствами – отражает регулирование процессов создания и доработки агрегатов, приборов и прочих компонентов Р-7. В разделе также представлены фотографии строительства в Казахстане полигона 5 НИИП Министерства обороны СССР, построенного специально для запусков ракеты Р-7 и ставшего впоследствии первым советским космодромом.

Проектируемый в Советском Союзе ИСЗ в документах именовался «Объектом «Д», и этот спутник имел все шансы стать первым. В раздел «Объект «Д». Он должен был стать первым» включены документы 1956 г., которые показывают организационные, научно-исследовательские и опытно-конструкторские решения создания ИСЗ, среди них: «План разработки и изготовления объекта «Д», проведения научно-исследовательских работ и эскизной проработки по объекту «Д», отчет НИИ-4 Министерства обороны СССР и отчет НИИ-88 Министерства оборонной промышленности СССР, утвержденный главным конструктором С.П. Королевым. Представлены графические конструкторские документы – схемы объекта «Д» и его систем. В переписке заместителя Председателя Совета Министров СССР М.В. Хруничева и Министра оборонной промышленности СССР Д.Ф. Устинова о состоянии работ по объекту «Д» и «Записке Президента Академии наук СССР академика А.Н. Несмеянова и главного ученого секретаря Президиума Академии наук СССР академика А.В. Топчиева в ЦК КПСС о докладе председателя Спецкомиссии при Президиуме АН СССР по объекту «Д» академика М.В. Келдыша» от 28 сентября 1956 г. отмечено отставание от утвержденного графика, что и определило в дальнейшем подготовку в качестве первого спутника упрощенного спутника, получившего обозначение «ПС». В разделе также публикуется подборка документов (выписки из протоколов заседаний Президиума ЦК КПСС, проекты Постановлений Совета Министров СССР, приказы, письма, записки) о разработке научных приборов, которые должны были быть установлены на объекте «Д».

В разделе «Первый ИСЗ. Приоритет СССР в завоевании космоса» следует обратить внимание на следующие документы: «Записка Д.Ф. Устинова, С.П. Королева, В.М. Рябикова и других в Президиум ЦК КПСС о пусках упрощенных спутников», «Постановление Президиума ЦК КПСС «О мероприятиях, связанных с проведением Международного геофизического года», «Приказ № 80сс Министерства оборонной промышленности СССР (МОП СССР) о плане графике подготовки к пуску двух изделий 8К71-ПС и комплекта наземного оборудования» от февраля-марта 1957 г., свидетельствующие об изменении планов запуска ИСЗ. Интересен документ «Выписка из протокола заседания Президиума ЦК КПСС «О запуске искусственного спутника Земли» от 26 сентября 1957 г., к которому прилагался вариант информирования общественности о запуске и движении первого спутника для наблюдения за ним по всему миру. Примеры подобных наблюдений также помещены в разделе. Здесь же публикуются поздравления деятелей зарубежных стран и документы из «Дела о научно-технических достижениях и рекордах, установленных первым искусственным спутником Земли. 04.10.1957 г. – 04.01.1958 г.», которое было оформлено Федерацией авиационного спорта СССР только через 15 лет, в 1972 г. В раздел включены также фонодокументы (интервью, выступления), кинодокументы и письменные мемуары участников разработки и осуществления запуска первого ИСЗ К.П. Феоктистова, К.И. Грингауза, А.В. Брыкова, О.Г. Ивановского.

В разделе «Второй ИСЗ. В преддверии пилотируемой космонавтики» помещены документы о пуске второго ИСЗ («ПС-2») с собакой Лайкой на борту, который был произведен ракетой-носителем 8К71ПС № М1- 2ПС 3 ноября 1957 г., т.е. в канун 40-летия Великой Октябрьской социалистической революции. В разделе представлены записки в ЦК КПСС В.М. Рябикова, Д.Ф. Устинова, С.П. Королева, М.В. Келдыша, М.И. Неделина, К.Н. Руднева, А.Н. Несмеянова и др., о возможности запуска второго спутника и о научных итогах запусков двух первых спутников.

Раздел «Третий ИСЗ. Научная лаборатория в космосе» посвящен запуску третьего ИСЗ, фактически завершившим работы над «объектом «Д». Среди документов раздела: графические документы, интервью и выступления (фонограммы) членов-корреспондентов Академии наук СССР с подведением итогов полетов первых ИСЗ. Здесь же интервью академика Л.И Седова «Полет на Марс становится реальным», в котором отмечена прямая связь полетов первых ИСЗ с перспективами полета человека в космос и к другим планетам.

Среди документов раздела «Подведение итогов первого этапа практической космонавтики» наиболее информативными являются аналитические справки о результатах научных исследований, проведенных с помощью геофизических и космических ракет, искусственных спутников в 1951-1961 гг. Публикуются также фонозаписи выступлений главного конструктора С.П. Королева (1965 г.) и академика АН СССР Б.Н. Петрова (1967 г.).

Завершает проект раздел «Покорителям космоса», который посвящен увековечиванию памяти о запуске первого ИСЗ. Публикуются Постановления Совета Министров ССР о сооружении в Москве обелиска и учреждении настольной медали в ознаменование пуска в Советском Союзе первого в мире искусственного спутника Земли, проектные материалы и фотографии обелиска.

Большинство архивных документов, включенных в проект, публикуется впервые.

Организаторы Интернет-проекта

Федеральное архивное агентство

Российский государственный архив научно-технической документации

Участники Интернет-проекта

Государственный архив Российской Федерации

Российский государственный архив новейшей истории

Российский государственный архив экономики

Российский государственный архив социально-политической истории

Российский государственный архив кинофотодокументов

Российский государственный архив в г. Самаре

Центральный архив Министерства обороны Российской Федерации

Архив внешней политики Российской Федерации

Институт космических исследований Российской академии наук

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук

Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского

Автор предисловия – к.и.н., член-корреспондент Российской академии ракетных и артиллерийских наук (РАРАН) В.И. Ивкин

В подготовке Интернет-проекта принимали участие:

Федеральное архивное агентство: А.Н. Артизов (руководитель), А.В. Юрасов, А.Р. Ефименко, Е.В. Иванова

Российский государственный архив научно-технической документации (РГАНТД): А.С. Шапошников (директор, научный руководитель Интернет-проекта), Л.В. Успенская (автор концепции), Н.А. Буравченко, Г.А. Востокова, А.В. Куракин, В.Ю. Михайлова, С.Л. Новиков, А.В. Серегин, В.М. Смирнов

Государственный архив Российской Федерации (ГА РФ): Л.А. Роговая (директор), Е.В. Анискина, И.В. Байкова, Н.А. Крючков

Российский государственный архив новейшей истории (РГАНИ): Н.Г. Томилина (директор), М.Ю. Прозуменщиков, И.В. Казарина, Н.В. Переудина

Российский государственный архив экономики (РГАЭ): Е.А. Тюрина (директор), В.А. Комиссаров, И.А. Цыганов

Российский государственный архив социально-политической истории (РГАСПИ): А.К. Сорокин (директор), М.Ю. Короткова, В.Г. Дорофеев

Российский государственный архив кинофотодокументов (РГАКФД): Н.А. Калантарова (директор), Е.Е. Колоскова, А.В. Коробова, Ю.Д. Андрейкина, С.В. Борак, Г.А. Пантелеев

Российский государственный архив в г. Самаре (РГА в г. Самаре): И.Ю. Давыдова (директор), В.В. Клява

Центральный архив Министерства обороны Российской Федерации (ЦАМО): И.А. Перминов (директор), Д.П. Пищито

Архив внешней политики Российской Федерации (АВП РФ): И.И. Чубаров

Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН): Л.М. Зеленый (директор), О.В. Закутняя

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН): А.И. Аптекарев (директор), Н.Г. Афендикова

Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского (ГМИК им. К.Э. Циолковского): Н.А. Абакумова (директор), Л.А. Кутузова
 

Техническая реализация Интернет-проекта:
Н.В. Глищинская, И.В. Караваев, А.Ю. Бобкова, М.А. Бузуева (отдел межархивных информационно-коммуникационных проектов Российского государственного архива научно-технической документации)
 

В оформлении Интернет-проекта использована схема общего вида ИСЗ-1 в разрезе. 1957 г. (РГАНТД. Ф. 107. Оп. 4. Д. 1.).

Земля имеет значение

Эта статья была опубликована Лабораторией реактивного движения НАСА 23 января 2018 года. НАСА начало несколько месяцев празднования начала космической эры и эволюции наук о Земле из космоса.

Шестьдесят лет назад, на следующей неделе, надежды Америки на холодную войну взлетели в ночное небо, когда ракета взлетела в небо над мысом Канаверал, барьерным островом у побережья Флориды, который вскоре станет известным.

Это было янв.31 января 1958 года. НАСА еще не было создано, и честь этого первого полета принадлежала армии США. Единственной полезной нагрузкой ракеты был спутник в форме копья, построенный Лабораторией реактивного движения в Пасадене, Калифорния. Explorer 1, как вскоре его стали называть, был первым спутником Америки.

«Запуск Explorer 1 ознаменовал начало космических полетов США, а также научного исследования космоса, который привел к серии смелых миссий, которые открыли человечеству глаза на новые чудеса Солнечной системы», — сказал Майкл Уоткинс, в настоящее время директор JPL.«Это был переломный момент для нации, который также определил, кто мы в JPL».

В середине 1950-х годов и Соединенные Штаты, и Советский Союз разрабатывали возможность вывода космического корабля на орбиту. Однако над погоней нависла большая неуверенность. По мере углубления холодной войны между двумя странами еще не было установлено, простирается ли суверенитет национальных границ вверх в космос. Соответственно, тогдашний президент Эйзенхауэр стремился сделать так, чтобы первые американские спутники не воспринимались как военное средство или средство национальной безопасности.

В 1954 году международный совет ученых призвал к выводу искусственных спутников на орбиту в рамках всемирной научной программы под названием Международный геофизический год (МГГ), которая должна была проходить с июля 1957 года по декабрь 1958 года. об этой идее, объявив, что они будут запускать космические корабли как часть усилий. Вскоре между армией, военно-воздушными силами и флотом началось соревнование по разработке американского спутника и ракеты-носителя, способной выйти на орбиту.

В то время JPL, входившая в состав Калифорнийского технологического института в Пасадене, в основном выполняла оборонные работы для армии. («Реактивный двигатель» в названии JPL восходит к ракетным двигателям, которые использовались для обеспечения «реактивного» взлета армейских самолетов во время Второй мировой войны.) В 1954 году инженеры лаборатории начали работать с Армейским агентством баллистических ракет в Алабаме над проектом под названием «Орбитальный аппарат.» В состав армейской команды входили Вернер фон Браун (который позже спроектировал ракету НАСА Saturn V) и его команда инженеров.Их работа была сосредоточена вокруг ракеты Redstone Jupiter-C, созданной на основе ракеты Фау-2, которую Германия использовала против Великобритании во время войны.

Роль

JPL заключалась в подготовке трех верхних ступеней ракеты-носителя, включая сам спутник. Это использованные твердотопливные ракетные двигатели, разработанные лабораторией для управляемой ракеты «Сержант». JPL также будет отвечать за прием и передачу сообщений орбитального космического корабля. В дополнение к участию JPL в программе Orbiter, тогдашний директор лаборатории Уильям Пикеринг возглавлял научный комитет по слежению за спутниками для U.S. запускает усилия в целом.

ВМС США, получившая название «Авангард», имела конкурентное преимущество в том, что она не была основана на программе баллистических ракет — ее ракета была разработана с нуля для гражданских научных целей. Армейская ракета Юпитер-С совершила свой первый успешный суборбитальный полет в 1956 году, поэтому армейское командование было уверено, что они могут быть готовы к запуску спутника довольно быстро. Тем не менее, программа ВМФ была выбрана для запуска спутника к МГГ.

Физик из Университета Айовы Джеймс Ван Аллен, чье предложение по приборам было выбрано для спутника Vanguard, был обеспокоен проблемами разработки проекта.Таким образом, он удостоверился, что полезная нагрузка его научного прибора — детектора космических лучей — подходит для любой ракеты-носителя. Между тем, хотя их проект был официально законсервирован, инженеры JPL использовали уже существующий корпус ракеты, чтобы незаметно построить годный к полету спутник, на всякий случай, если он может понадобиться.

Мир изменился 4 октября 1957 года, когда Советский Союз запустил 23-дюймовую (58-сантиметровую) металлическую сферу под названием Спутник. С этого необычного события началась космическая эра. Запуск разрешил ключевую дипломатическую неопределенность в отношении будущего космических полетов, установив право на орбиту над любой территорией земного шара.Русские быстро завершили свой первый запуск вторым спутником всего месяц спустя. Под давлением США с требованием принять ответные меры администрация Эйзенхауэра решила, что запланированный испытательный полет ракеты Vanguard, уже запланированный в поддержку МГГ, будет соответствовать всем требованиям. Но когда ракета «Авангард» была, к сожалению, уничтожена во время попытки запуска 6 декабря, администрация обратилась к программе армии, чтобы спасти репутацию страны как технологического лидера.

Без ведома Лаборатории реактивного движения фон Браун и его команда также разрабатывали собственный спутник, но после некоторых размышлений армия решила, что Лаборатория реактивного движения по-прежнему предоставит космический корабль.Результатом этого судьбоносного решения стало постоянное смещение акцента JPL — с ракет на то, что находится на них.

Армейская команда получила приказ быть готовой к запуску в течение 90 дней. Благодаря предварительной подготовке, 84 дня спустя его спутник стоял на стартовой площадке на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде.

Космический аппарат был запущен в 22:48. EST в пятницу, 31 января 1958 года. Через полтора часа станция слежения JPL в Калифорнии уловила сигнал, переданный с орбиты.В соответствии с желанием изобразить запуск как выполнение обязательства США в рамках Международного геофизического года, объявление об его успехе было сделано на следующий день рано утром в Национальной академии наук в Вашингтоне вместе с Пикерингом, Ван Алленом и фон Брауном. под рукой, чтобы ответить на вопросы СМИ.

После запуска космическому кораблю было присвоено официальное название Explorer 1. (В последующие десятилетия почти сотням космических аппаратов будет присвоено обозначение «Explorer.») Спутник продолжал передавать данные около четырех месяцев, пока его батареи не разрядились, и он прекратил работу 23 мая 1958 года.

Позже в том же году, когда Конгрессом было учреждено Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Пикеринг и Калифорнийский технологический институт работали над тем, чтобы перенести JPL из своей оборонной деятельности в состав нового агентства. JPL остается подразделением Калифорнийского технологического института, который управляет лабораторией НАСА.

Начало освоения космоса США не обошлось без неудач — из первых пяти спутников Explorer два не смогли выйти на орбиту.Но три, которые сделали это, подарили миру первое научное открытие в космосе — радиационные пояса Ван Аллена. Эти области в форме бублика из частиц высокой энергии, удерживаемые магнитным полем Земли, возможно, сыграли важную роль в создании на Земле жилья, пригодного для жизни. Explorer 1 с детектором космических лучей Ван Аллена на борту был первым, кто обнаружил это явление, которое до сих пор изучается.

Выступая перед Конгрессом в защиту гражданского космического агентства после запуска Explorer 1, Пикеринг опирался на открытие Ван Аллена, заявив: «Доктор.Ван Аллен дал нам совершенно новую информацию о радиации, присутствующей в космическом пространстве … Это довольно драматический пример довольно простого научного эксперимента, который был нашим первым шагом в космос ».

Explorer 1 повторно вошел в атмосферу Земли и сгорел 31 марта 1970 года, пролетев более 58 000 витков.

Для получения дополнительной информации об Explorer 1 и последовавших за ним 60-ти годах освоения космоса США посетите:

https: //explorer1.jpl.nasa.gov

Каждый месяц на сайте Earth Matters мы предлагаем загадочные спутниковые снимки. Загадка января 2018 года выше. Ваша задача — использовать раздел комментариев, чтобы рассказать нам, на что мы смотрим, когда было получено изображение и почему сцена интересна.

Как ответить. Вы можете использовать несколько слов или несколько абзацев. Вы можете просто сообщить нам местоположение. Или вы можете копнуть глубже и объяснить, какой спутник и инструмент создали изображение, какие спектральные полосы были использованы для его создания или что привлекает внимание в некоторых неясных элементах изображения.Если вы считаете что-то интересным или заслуживающим внимания, расскажите нам об этом.

Приз. Мы не можем предложить денежные призы или поездку на Марс, но мы можем обещать вам признание и славу. Ну может просто кредит. Примерно через неделю после появления изображения-головоломки в этом блоге мы опубликуем его версию с комментариями и подписями как изображение дня. После того, как мы опубликуем ответ, мы подтвердим, что первый человек правильно определил изображение внизу этого сообщения в блоге. Мы также можем узнать читателей, которые предлагают самые интересные лакомые кусочки информации о геологических, метеорологических или человеческих процессах, которые сформировали ландшафт.Пожалуйста, укажите в своем комментарии ваше предпочтительное имя или псевдоним. Если вы работаете или посещаете учреждение, которое хотели бы узнать, также укажите это.

Последние победители. Если вы играли в головоломку за последние несколько месяцев или работаете с геопространственными изображениями, задержите ответ хотя бы на день, чтобы дать возможность менее опытным читателям поиграть.

Комментарии к освобождению . Опытные читатели решили несколько головоломок за несколько минут.Чтобы дать возможность поиграть большему количеству людей, мы можем подождать от 24 до 48 часов, прежде чем публиковать комментарии.

Удачи!

Что такое спутник? — Разъяснение истории и технологий

Всемирная неделя космоса 2020 будет отмечать влияние спутников на человечество с 4 по 10 октября. Узнайте, как отпраздновать здесь, и ознакомьтесь с историей спутников ниже!

Спутник — это космический объект, который вращается или вращается вокруг более крупного объекта.Есть два типа спутников: естественные (например, Луна, вращающаяся вокруг Земли) или искусственная (например, Международная космическая станция, вращающаяся вокруг Земли).

В Солнечной системе есть десятки и десятки естественных спутников, и почти на каждой планете есть хотя бы одна луна. У Сатурна, например, как минимум 53 естественных спутника, а в период с 2004 по 2017 год у него также был искусственный — космический корабль Кассини, который исследовал окольцованную планету и ее спутники.

Однако искусственные спутники стали реальностью только в середине 20 века.Первым искусственным спутником был Спутник, российский космический зонд размером с пляжный мяч, который стартовал 4 октября 1957 года. Этот акт шокировал большую часть западного мира, поскольку считалось, что у Советов не было возможности отправлять спутники в космос. космос.

Краткая история искусственных спутников

После этого подвига 3 ноября 1957 года Советы запустили еще более массивный спутник — Спутник-2, на котором была собака Лайка. Первым спутником США был Explorer 1 января.31 января 1958. Масса спутника составляла всего 2 процента от массы Спутника-2, однако весила она 30 фунтов (13 кг).

Спутники и Explorer 1 стали стартовыми кадрами в космической гонке между Соединенными Штатами и Советским Союзом, которая длилась по крайней мере до конца 1960-х годов. Внимание к спутникам как политическому инструменту начало уступать место людям, поскольку обе страны отправили людей в космос в 1961 году. Однако позже в этом десятилетии цели обеих стран начали расходиться. Пока Соединенные Штаты высадили людей на Луну и создали космический шаттл, Советский Союз построил первую в мире космическую станцию ​​Салют-1, запущенную в 1971 году.(За ними последовали и другие станции, такие как «Скайлаб» в США и «Мир» в Советском Союзе).

Эксплорер-1 был первым спутником США и первым спутником, на котором были установлены научные инструменты. (Изображение предоставлено НАСА / Лаборатория реактивного движения)

Другие страны начали отправлять свои собственные спутники в космос, поскольку выгода от их применения распространилась по всему обществу. Метеорологические спутники улучшили прогнозы даже для отдаленных районов. Спутники наблюдения за сушей, такие как серия Landsat, отслеживали изменения в лесах, воде и других частях поверхности Земли с течением времени.Телекоммуникационные спутники сделали междугородние телефонные звонки и, в конечном итоге, прямые телетрансляции со всего мира стали нормальной частью жизни. Последующие поколения помогли с подключением к Интернету. [Галерея изображений: Снимки Земли из космоса: Наследие спутников Landsat]

Благодаря миниатюризации компьютеров и другого оборудования теперь можно отправлять на орбиту гораздо меньшие спутники, которые могут выполнять научные, телекоммуникационные или другие функции. Сейчас компании и университеты часто создают «кубесаты» или спутники в форме куба, которые часто населяют низкую околоземную орбиту.

Их можно поднять на ракете вместе с большей полезной нагрузкой или отправить с мобильной пусковой установки на Международной космической станции (МКС). НАСА в настоящее время рассматривает возможность отправки CubeSats на Марс или на Луну Europa (около Юпитера) для будущих миссий, хотя CubeSats не подтверждены для включения.

МКС — самый большой спутник на орбите, на создание которого потребовалось более десяти лет. Постепенно 15 стран внесли финансовую и физическую инфраструктуру в орбитальный комплекс, который был собран в период с 1998 по 2011 год.Официальные представители программы ожидают, что МКС будет работать как минимум до 2024 года.

Части спутника

Каждый годный к использованию искусственный спутник — будь то человеческий или роботизированный — состоит из четырех основных частей: энергосистемы (которая может быть солнечной или солнечной). ядерный, например), способ управления своим положением, антенну для передачи и приема информации и полезную нагрузку для сбора информации (например, камеру или детектор частиц).

Однако, как будет показано ниже, не все искусственные спутники являются работоспособными.Даже винт или немного краски считается «искусственным» спутником, даже если в них отсутствуют эти детали.

Что удерживает спутник от падения на Землю?

Спутник лучше всего понимать как снаряд или объект, на который действует только одна сила — гравитация. Технически говоря, все, что пересекает линию Кармана на высоте 100 километров (62 мили), считается космическим. Однако спутник должен двигаться быстро — не менее 8 км (5 миль) в секунду — чтобы немедленно перестать падать на Землю.

Если спутник движется достаточно быстро, он будет постоянно «падать» на Землю, но кривизна Земли означает, что спутник упадет вокруг нашей планеты, а не рухнет обратно на поверхность. Спутники, которые приближаются к Земле, рискуют упасть, потому что сопротивление атмосферных молекул замедлит работу спутников. Тем, кто находится на орбите дальше от Земли, приходится бороться с меньшим количеством молекул.

Есть несколько общепринятых «зон» орбит вокруг Земли.Один из них называется околоземной орбитой и простирается от 160 до 2000 км (от 100 до 1250 миль). Это зона, где вращается МКС и где раньше выполнял свою работу космический шаттл. Фактически, все человеческие миссии, кроме полетов Аполлона на Луну, проходили в этой зоне. Большинство спутников также работают в этой зоне.

Однако геостационарная или геостационарная орбита — лучшее место для использования спутников связи. Это зона над экватором Земли на высоте 35 786 км (22 236 миль).На этой высоте скорость «падения» вокруг Земли примерно такая же, как и при вращении Земли, что позволяет спутнику почти постоянно оставаться над одним и тем же местом на Земле. Таким образом, спутник поддерживает постоянную связь с фиксированной антенной на земле, обеспечивая надежную связь. Когда срок службы геостационарных спутников подходит к концу, протокол требует, чтобы их убрали с дороги, чтобы на их место пришел новый спутник. Причина в том, что на этой орбите достаточно места или столько «щелей», чтобы спутники могли работать без помех.

В то время как некоторые спутники лучше всего использовать вокруг экватора, другие лучше подходят для более полярных орбит — те, которые вращаются вокруг Земли от полюса к полюсу, так что их зоны покрытия включают северный и южный полюса. Примеры спутников на полярной орбите включают метеорологические спутники и разведывательные спутники.

Три маленьких CubeSat плавают над Землей после запуска с Международной космической станции. Астронавт Рик Мастраккио опубликовал в Твиттере фотографию со станции 11 ноября.19, 2013. (Изображение предоставлено Риком Мастраккио (через Twitter как @AstroRM))

Что мешает одному спутнику врезаться в другой спутник?

По оценкам, сегодня на околоземной орбите находится около полумиллиона искусственных объектов, размером от пятен краски до полноценных спутников, каждый из которых движется со скоростью тысячи миль в час. Только часть этих спутников пригодна для использования, а это означает, что вокруг плавает много «космического мусора». Со всем, что выброшено на орбиту, вероятность столкновения увеличивается.

Космические агентства должны тщательно учитывать орбитальные траектории при запуске чего-либо в космос. Такие агентства, как Сеть космического наблюдения Соединенных Штатов, следят за орбитальным мусором с земли и предупреждают НАСА и другие организации, если сбившийся с пути объект может поразить что-то жизненно важное. Это означает, что время от времени МКС необходимо выполнять маневры уклонения, чтобы уйти с дороги.

Однако коллизии все же возникают. Одним из главных виновников космического мусора были остатки противоспутникового испытания 2007 года, проведенного китайцами, в результате которого в 2013 году был уничтожен российский спутник.В том же году спутники Iridium 33 и Cosmos 2251 врезались друг в друга, образовав облако обломков.

НАСА, Европейское космическое агентство и многие другие организации рассматривают меры по сокращению количества орбитального мусора. Некоторые предлагают каким-то образом сбивать мертвые спутники, возможно, используя сеть или воздушные удары, чтобы сбить обломки с их орбиты и приблизить их к Земле. Другие думают о дозаправке мертвых спутников для повторного использования — технологии, которая была продемонстрирована роботами на МКС.

Луны других миров

Большинство планет в нашей солнечной системе имеют естественные спутники, которые мы также называем лунами. Для внутренних планет: у Меркурия и Венеры нет лун. У Земли есть одна относительно большая луна, а у Марса есть два маленьких луны размером с астероид, называемые Фобос и Деймос. (Фобос медленно приближается к Марсу и, вероятно, распадется на части или упадет на поверхность через несколько тысяч лет.)

За поясом астероидов находятся четыре газовые планеты-гиганты, каждая из которых имеет пантеон лун.По состоянию на конец 2017 года у Юпитера было 69 известных спутников, у Сатурна — 53, у Урана — 27, а у Нептуна — 13 или 14. Новые луны иногда открываются — в основном с помощью миссий (прошлых или настоящих, как мы можем анализировать старые изображения) или выполнения свежие наблюдения в телескоп.

Сатурн — особый пример, потому что он окружен тысячами маленьких объектов, которые образуют кольцо, видимое даже в небольшие телескопы с Земли. Ученые, наблюдая за кольцами крупным планом более 13 лет во время миссии Кассини, увидели условия, в которых могут родиться новолуния.Ученые особенно интересовались пропеллерами, которые представляют собой следы в кольцах, образованные фрагментами в кольцах. Сразу после завершения миссии Кассини в 2017 году НАСА заявило, что, возможно, пропеллеры разделяют элементы формирования планет, которые происходят вокруг газовых дисков молодых звезд.

Однако даже у меньших объектов есть луны. Плутон технически карликовая планета. Однако люди, стоящие за миссией New Horizons, пролетевшей мимо Плутона в 2015 году, утверждают, что его разнообразная география делает его более похожим на планету.Однако одна вещь, которая не оспаривается, — это количество лун вокруг Плутона. У Плутона пять известных спутников, большинство из которых были открыты, когда New Horizons находился в разработке или на пути к карликовой планете.

У многих астероидов тоже есть спутники. Эти маленькие миры иногда летают близко к Земле, и луны появляются при наблюдениях с помощью радара. Несколько известных примеров астероидов с лунами включают 4 Весты (которые посещала миссия НАСА «Рассвет»), 243 Ида, 433 Эрос и 951 Гаспра. Есть также примеры астероидов с кольцами, такие как 10199 Харикло и 2060 Хирон.

Многие планеты и миры в нашей солнечной системе также имеют искусственные «луны», особенно вокруг Марса, где несколько зондов вращаются вокруг планеты, наблюдая за ее поверхностью и окружающей средой. Планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн в какой-то момент истории имели искусственные спутники, наблюдавшие за ними. У других объектов также были искусственные спутники, такие как комета 67P / Чурюмова-Герасименко (посещенная миссией Розетты Европейского космического агентства) или Веста и Церера (оба посещались миссией НАСА «Рассвет».С технической точки зрения, во время миссий Аполлона люди летали на искусственных «лунах» (космических кораблях) вокруг нашей Луны в период с 1968 по 1972 год. НАСА может даже построить космическую станцию ​​«Deep Space Gateway» возле Луны в ближайшие десятилетия, как стартовая точка для полетов людей на Марс.

Поклонники фильма «Аватар» (2009) помнят, что люди посетили Пандору, обитаемую луну газового гиганта по имени Полифем. Мы еще не знаем, есть ли у экзопланет луны, но подозреваем — учитывая, что планеты Солнечной системы имеют так много лун, — что у экзопланет тоже есть луны.В 2014 году ученые наблюдали за объектом, который можно интерпретировать как экзолуну, вращающуюся вокруг экзопланеты, но это наблюдение невозможно повторить, поскольку оно имело место, когда объект двигался перед звездой.

№ 1332: Момент инерции

Сегодня государственная тайна саботирует
спутниковое. Колледж Хьюстонского университета
Инжиниринг представляет серию о машинах
которые заставляют нашу цивилизацию бежать, а люди
чья изобретательность создала их.

В 1985 году Питер
Ликинс, тогдашний президент Университета Лихай, рассказал
интригующий рассказ о первых спутниках, которые
на орбите Земли. Российские Спутники I и
II летал в октябре и ноябре 1957 г.
Американский Explorer I поднялся в воздух в январе 1958 года.

Два спутника были не совсем
сферический.Но Explorer I был длинным и
узкий, как карандаш. Он должен был вращаться
вокруг собственной центральной линии, как вращающийся карандаш
о его поводке. Определенно не предполагалось
вращать конец за концом, как пропеллер самолета или
лезвие ветряной мельницы.

Технически говоря, мы говорим, что карандаш крутится
о его опережение находится в его минимальном моменте
инерционный режим .Карандаш для ветряной мельницы в
максимальный момент инерции режим, и он крутится
помедленнее.

Радиоастроном по имени Рональд Брейсвелл в
Стэнфордский университет отследил первый
Спутник и определил, что это
вращается в режиме максимального момента инерции. Как
его антенны согнуты, он рассеивает небольшое количество
вращательной энергии.Это дестабилизировало любой
вращение, которое было , а не в максимальном моменте
инерционного режима.

Брейсвелл знал об этом поведении, потому что это
как ведут себя галактики. Что он знал , и
Explorer инженеров не ,
было то, что вращение Explorer I на
быть нестабильным.Скоро он перевернется и начнется
мельница в космосе. Вот что такое спиннинг
монета делает. Он начинает вращаться вокруг одного из своих
диаметры. Затем, тратя свою энергию,
вращение выравнивается. Он пытается идти горизонтально
и вращаться, как вертушка.

Поэтому Брейсвелл позвонил инженерам Jet Propulsion.
Лаборатория, чтобы их предупредить.Но люди, ответственные за
охрана не позволяла ему разговаривать с инженерами.
Он должен был рассказать о себе, опубликовав статью в
открытая литература. Он вышел через семь месяцев после
Выпущен Explorer I . Однажды вверх,
Explorer I совершил всего одну околоземную орбиту.
Затем он перевернулся, и с тех пор он
мельницами по небу.

Собственно, в 1957 году другой инженер по имени Лэндон
описал такую ​​нестабильность в лаборатории
отмечает в RCA.Но он их не публиковал и не
он знает о проблеме Explorer .
Информация, которая не является общедоступной, не может многое сделать
хорошо.

Я полагаю, могут быть веские причины для секретности
в технологии. Но не заблуждайтесь, секретность — это
враг прогресса. Творчество, свобода и
открытость — естественные спутники жизни.

Десять лет назад российский инженер указал, почему
мы опередили Россию в компьютерном развитии.
По его словам, как только мы установили лидерство, Россия попыталась
чтобы не отставать, копируя то, что мы уже сделали. Они
было много способов прорваться через нашу безопасность.
Но, будучи вынужденным их системой играть в это
игры, вместо того, чтобы доверять собственному
изобретательный гений, они оказались в ловушке технологии
это было обречено остаться на шаг позади нас.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета,
где нас интересуют изобретательные умы
Работа.

(Музыкальная тема)

Лайкенс П. Динамика ориентации космического корабля и управление им.
— Личный взгляд на раннее развитие.
Препринт приглашенной лекции, Американский институт
Воздухоплавание и космонавтика, 1985.

Брейсуэлл Р. Н., Гэррио О. К. Вращение
Искусственные спутники Земли. Природа , Vol.
182, 20 сентября 1958 г., стр. 760 и след. .

Это переработанная версия 47 серии. Я благодарен Джеймсу.
Кейси, Калифорнийский университет в Беркли, за
предлагая эту тему и за серьезный совет
по теме.

Еще одна иллюстрация стабильности
явление, которое мы описываем здесь, см. Эпизод 1313 и особенно
обсуждение раттлбэка в
сноски.

Дополнительные сведения об Explorer I см. На веб-сайте:

http: // www.hq.nasa.gov/office/pao/History/sputnik/expinfo.html

Для схемы в полный размер
диаграмма проводника нажимаю на миниатюру
над.

Изображения Explorer I, любезно предоставлены
НАСА

Двигатели нашей изобретательности
Авторские права © 1988-2017, Джон Х.Линхард.

Предыдущая
Эпизод | Поиск серий |
Индекс |
Дом |
Следующая серия

Калифорния сотрудничает с Лабораторией реактивного движения НАСА, чтобы привлечь спутниковые данные наблюдения за Землей к усилиям по изменению климата • Atascadero News

САКРАМЕНТО — Новое партнерство с Лабораторией реактивного движения в Пасадене (NASA JPL) поможет агентствам штата лучше понять последствия изменения климата и определить возможности для повышения устойчивости, сохранения биоразнообразия и использования природных и рабочих земель Калифорнии для хранения и удаления углерода из атмосферы. .

Агентство природных ресурсов Калифорнии, Агентство по охране окружающей среды Калифорнии и Департамент продовольствия и сельского хозяйства Калифорнии подписали меморандум о взаимопонимании (MOU) с JPL, который позволит штату получать доступ к растущему объему данных со спутников наблюдения за Землей и других наземных объектов. основанные на технологиях. Множество данных дистанционного зондирования, в том числе информация, собранная спутником Sentinel-6 Michael Freilich, запущенным 21 ноября, будет использоваться для понимания текущих условий, прогнозирования уязвимостей в будущем и информирования о действиях по повышению устойчивости к изменению климата.(Короткий видеоролик о Меморандуме о взаимопонимании доступен здесь.)

Меморандум о взаимопонимании будет поддерживать усилия штата в соответствии с недавним распоряжением губернатора Гэвина Ньюсома по продвижению стратегий по хранению углерода в природных и рабочих землях и удалению его из атмосферы. Это также поможет поддержать первую в стране цель Калифорнии по сохранению 30 процентов земель и прибрежных вод штата к 2030 году для борьбы с потерей видов и разрушением экосистем.

Агентства и Лаборатория реактивного движения НАСА изучат возможности использования данных для более точного прогнозирования и борьбы с климатическими воздействиями, такими как повышение уровня моря, экстремальная засуха, риск лесных пожаров, сильные штормы и истощение бассейнов подземных вод.Они также оценят, как космические наблюдения и модели могут помочь в принятии мер по устранению последствий для сельского хозяйства и продовольственной безопасности, а также для оценки выбросов, накоплений и поглотителей углерода.

«Лаборатория реактивного движения входит в число мировых лидеров в понимании нашей планеты и воздействий, возникающих из-за изменения климата», — сказал министр природных ресурсов Калифорнии Уэйд Кроуфут. «Мы рады видеть это сотрудничество, которое позволит спутникам дистанционного зондирования JPL делать аэрофотоснимки и наземный мониторинг, чтобы улучшить способность Калифорнии защищать сообщества и природу и вести мир в борьбе с изменением климата и исчезновением видов.”

«Калифорния — это дом инноваций, будь то наша сельскохозяйственная продукция и методы работы или наши научные учреждения», — сказала министр сельского хозяйства Калифорнии Карен Росс. «Использование технологии JPL для мониторинга запасов углерода в реальном времени и понимания того, что происходит с грунтовыми водами и нашими поверхностными водами, является огромным шагом вперед — как в помощи нам в достижении наших климатических целей, так и в обеспечении устойчивости сельского хозяйства следующего поколения в Калифорнии. . »

«Климатическая повестка Калифорнии ориентирована на науку, поэтому чем больше у нас данных и чем более детализированными они будут, тем лучше будут наши решения», — сказал министр охраны окружающей среды Калифорнии Джаред Блюменфельд.«Мы больше не играем на обочине. Время небольших, постепенных действий прошло. Нам необходимо предпринять смелые действия, которые действительно быстро уменьшат выбросы парниковых газов и других загрязнителей климата. И нам нужны такие смелые партнерские отношения ».

«С этим меморандумом о взаимопонимании мы рады продолжить наше сотрудничество с государством, используя технологии для увеличения масштабов измерений для решения задач ближайших десятилетий», — сказал директор Лаборатории реактивного движения по наукам о Земле Джим Граф. «Уникальная наука, основанная на воздухе и космосе, JPL может предоставить Калифорнии столь необходимые данные для поддержания здоровья наших экосистем и лесов, управления нашими ограниченными ресурсами пресной воды и содействия усилиям по поддержанию процветания нашего сельскохозяйственного сектора.”

Сотрудничество с Лабораторией реактивного движения НАСА предоставит полезную информацию дистанционного зондирования в критических областях, включая, помимо прочего, следующие:

• Засуха, снежный покров, повышение температуры, объемы грунтовых вод, сильные штормы и наводнения и другие изменения климата усугубили проблемы

• Выбросы загрязнителей воздуха и парниковых газов

• Климат усугубил проблемы продовольственной безопасности и сельскохозяйственного производства

• Здоровье лесов, устойчивость, воздействие вредителей и болезней

• Вредное цветение водорослей, повышение уровня моря, закисление океана, судьба загрязнения пластиком и перенос

• Воздействие изменения земной поверхности, связанное с землетрясениями, проседанием, оползнями, чрезмерным расходом грунтовых вод, пожарами и т. Д.

• Объединение данных дистанционного зондирования и моделирования с данными наземного мониторинга, собранными государством

• И такие вопросы, как управление данными, разработка моделей больших данных, использование искусственного интеллекта для повышения точности и точности моделирования и т. Д.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Пройдя через это вместе, Атаскадеро

Как НАСА в поисках инопланетян опирается на продвинутый искусственный интеллект

Самым большим препятствием для отправки роботов для исследования Солнечной системы в поисках признаков жизни всегда была их неспособность принимать интуитивные, даже творческие решения так же эффективно, как и люди.Недавние достижения в области искусственного интеллекта (ИИ) обещают в ближайшее время сократить этот разрыв — и это хорошо, потому что в ближайшее время нет планов отправлять людей для исследования подземных пещер Марса или поиска гидротермальных жерл под ледяными водами Европы. В обозримом будущем эти роли, вероятно, будут выполнять почти автономные вездеходы и подводные лодки, которые смогут противостоять враждебным условиям и проводить важные научные эксперименты, даже если они не контактируют с Землей в течение недель или даже месяцев.

Когда Стив Чиен возглавил группу искусственного интеллекта (ИИ) Лаборатории реактивного движения НАСА в середине 1990-х, такой сложный ИИ казался больше похожим на научную фантастику, чем на что-то, что должно сыграть решающую роль в успехе предстоящей в 2020 году миссии НАСА на Марс.У Чиена было видение сделать эту технологию незаменимой частью крупнейших миссий НАСА. Но при том, что ИИ был тем, чем он был 25 лет назад — с менее сложными алгоритмами, работающими на более медленных компьютерах, — технология просто не справлялась с этой задачей.

Чиен, однако, был терпелив. Постепенно технологии его команды начали автоматизировать утомительные задачи и улучшить работу, которая долгое время полагалась на кропотливые наблюдения исследователей. Используя прогнозные модели, называемые деревьями решений, например, JPL создала Инструмент каталогизации и анализа изображений неба (SKICAT, pdf) — и использовала его, чтобы помочь НАСА автоматизировать классификацию объектов, обнаруженных во время второго обзора неба Паломар, который проводился в начало 1980-х.Как только SKICAT получил достаточно изображений того, что искали ученые, программа смогла классифицировать тысячи более слабых объектов с низким разрешением в обзоре Mount Palomar, чем люди.

После нескольких лет постепенных улучшений Чиен и его команда столкнулись с главной проблемой искусственного интеллекта, когда НАСА попросило их разработать программное обеспечение, которое будет использоваться для автоматизации спутника Earth Observing-1 (EO-1) . НАСА загрузило на спутник программу Autonomous Sciencecraft Experiment (ASE) JPL в 2003 году и более десяти лет помогало изучать наводнения, извержения вулканов и другие природные явления.До деактивации EO-1 в марте программное обеспечение ASE время от времени получало предупреждения об извержении с других спутников или наземных датчиков и автономно предлагало EO-1 делать снимки — еще до того, как ученые узнали об этом.

Работа

JPL над ASE и другими проектами вселила в НАСА уверенность в том, что ИИ может сыграть важную роль в миссии Mars 2020. Чиен и его команда возглавляют разработку нового класса марсоходов, гораздо более совершенных, чем любой другой автомобиль, который путешествовал по красной каменистой поверхности планеты.Марсоходы Mars 2020 будут иметь значительную свободу действий при выборе своих собственных целей для изучения и экспериментов, поскольку они ищут доказательства того, что жизнь когда-то существовала на ближайшем планетарном соседе Земли.

Scientific American недавно поговорил с Чиеном, руководителем технической группы JPL AI Group и старшим научным сотрудником отдела планирования и выполнения задач лаборатории. Чиен рассказал SciAm о требованиях, которые космические путешествия предъявляют к системам искусственного интеллекта, растущей потребности в автономии по мере того, как люди исследуют все дальше, и о том, как будет выглядеть «окончательная» космическая миссия искусственного интеллекта.

[ Отредактированная стенограмма разговора следует за ]

Каким образом программное обеспечение ASE , которое управляло спутником EO-1, стало важной вехой в области ИИ для НАСА?

Это определенно была веха в области ИИ не только для Лаборатории реактивного движения и НАСА, но и для сообщества ИИ в целом. Это из-за огромного успеха ASE в сочетании с ее долговечностью. Программное обеспечение просто невероятное — оно управляло космическим кораблем более 12 лет. За это время он выдал около трех миллионов команд, получил более 60 000 наблюдений и фактически достиг уровня надежности, который был выше, чем у людей, управляемых космическим кораблем.Эта программа имела такой успех, что фактически демократизировала пространство. У нас буквально была веб-страница, где учреждения по всему миру могли отправлять запросы на непосредственное задание космического корабля.

Сколько ответственности за выполнение миссии НАСА готово передать ИИ?

Одна из проблем, с которыми мы сталкиваемся в НАСА с искусственным интеллектом, заключается в том, что поскольку мы занимаемся космическими миссиями, это связано с большими расходами и длительным сроком выполнения заказа. Мы должны быть уверены, что ИИ все время работает хорошо — что вы собираете хорошие знания и защищаете космический корабль.Это не значит, что вы можете точно предсказать, что он будет делать. Вы хотите уйти от такого уровня микроменеджмента. Вы хотите, чтобы ИИ работал более тесно как ученик или помощник ученого, а не как машина, потому что машиной нужно управлять на микроуровне. Есть люди, которые беспокоятся о замене блестящего ученого, [но] это достаточно далеко, чтобы нам не о чем беспокоиться.

Как подготовить ИИ к пониманию неизвестного?

Обучение без учителя чрезвычайно важно для анализа неизвестного.Большая часть того, что люди могут делать, — это интерпретировать незнакомые данные. У НАСА много подобных проблем. Вы видите некоторые данные, а какая-то часть [этих данных] просто не подходит. Подумайте о Льюисе и Кларке, исследующих Северо-Западную территорию. Они не рисовали карту через каждые 10 футов, что мы сейчас делаем с большинством наших зондов. Экспедиция Льюиса и Кларка описала горы, реки и другие объекты, поместив их в контекст. Мы бы хотели, чтобы система искусственного интеллекта делала то же самое.

Чтобы разработать такую ​​систему, мы попросили одного студента сделать снимки с помощью цифровой камеры во время полета по пересеченной местности.Затем мы применили различные методы обучения без учителя к собранным данным. Мы хотели, чтобы ИИ узнал [сам по себе], что есть горы, леса и реки, и чтобы узнать, что есть облака, днем, ночью и т. Д. Но мы также хотим, чтобы ИИ был готов удивиться, когда почувствует что-то, что не попадает ни в одну категорию. ИИ воспроизвел примеры различных регионов, в которых выполнялся полет. Таким образом было получено 10 или 12 значимых классов изображений и предоставлены образцы этих классов.Классы были похожи на те, которые [исследователи] придумали — реки, леса, равнины, горы и так далее. Отправка примеров этих классов и карты регионов, соответствующих каждому классу, — гораздо более эффективный способ описания планеты.

Какую роль будет играть ИИ в предстоящей миссии марсохода на Марс 2020?

Есть три основных области ИИ для миссии. Первый — это автономное вождение марсоходов, технология, восходящая к Pathfinder, а также к MER [программе Mars Exploration Rover].Автономное вождение похоже на циферблат: вы можете [внимательно контролировать] его и указывать вездеходам, куда им двигаться, или вы можете просто сказать им, чтобы они ехали. У каждого есть свои компромиссы с точки зрения скорости и безопасности.

Вторая область ИИ включает системы, которые помогут марсоходам заниматься наукой. Возможности наведения будут намного лучше и будут доступны на большем количестве инструментов, а не только на SuperCam марсохода, которые будут обеспечивать получение изображений, анализ химического состава и минералогию. SuperCam — это эволюция ChemCam, которая использовалась на более ранних марсоходах, которая могла изучать химический состав горных пород, воздействуя на них лазером и изучая образующиеся газы.Предыдущие марсоходы — часть проекта Mars Exploration Rover, Марсианская научная лаборатория, а теперь и M2020 — имели все более широкие возможности выбора целей и получения последующих изображений на основе научных критериев, таких как форма цели, текстура или наличие прожилок. Эта возможность, называемая системой автономных исследований для сбора расширенных научных данных (AEGIS), позволяет марсоходам выполнять больше научных исследований за меньшее время.

В-третьих, марсоходы Mars 2020 также будут иметь более сложную систему планирования, которая позволит им быть более динамичными.Если работа идет с опережением или отставанием от графика, марсоход автоматически корректирует свой маршрут, что может повысить его производительность.

Как ИИ поможет марсоходам исследовать пещеры Марса?

Пока мы исследовали поверхность Марса, ученые хотели бы исследовать пещеры лавовых труб на Марсе. Поскольку связаться с пещерой сложнее — требуется ретрансляция [точек в] пещере — и такая миссия, вероятно, продлится всего несколько дней, потому что вездеходы будут полагаться исключительно на питание от батареи, исследование пещеры потребует большого количества ИИ.ИИ поможет координировать, отображать и исследовать как можно большую часть пещеры максимально эффективно [насколько это возможно] с их очень ограниченным временем. Один из подходов, над которым мы работаем, называется динамическим зональным распределением, который может начинаться следующим образом: у вас есть четыре марсохода, и вы хотите пройти 100 футов в пещеру на Марсе. Первый ровер отображает ноль на 25 футов, второй — от 25 до 50 футов и так далее. Они наносили на карту пещеру постепенно. Это классический принцип «разделяй и властвуй».

Они также используют друг друга для передачи данных из пещеры.Если посылать вездеходы дальше в пещеру, значит, они не смогут постоянно общаться с нами. Поэтому они начинают делать то, что мы называем сеткой для кроссовок: первый вездеход заходит в пещеру до тех пор, пока он не выйдет из зоны действия связи, наблюдает, а затем возвращается, чтобы вернуться в зону досягаемости и отправить данные. Второй марсоход уходит глубже в пещеру, но должен возвращаться достаточно далеко, чтобы оказаться в пределах досягаемости первого марсохода, который отправит данные. Каждый постепенно углубляется в пещеру, чтобы покрыть 100 футов.Думайте о четырех марсоходах как о части большого аккордеона, который продолжает расти и возвращаться. Марсоходы не выходят из пещер, но собирают данные. Это будет трех- или четырехдневная миссия, потому что именно на столько хватает заряда батареи.

Каким будет окончательное испытание ИИ в освоении космоса?

Окончательное испытание ИИ в космосе — это гораздо более продолжительная миссия. Например, подводный аппарат Europa должен будет выживать в течение многих лет самостоятельно, потенциально контактируя с Землей только каждые 30 дней.После того, как вы приземлите подводный аппарат на поверхность планеты, вам нужно растопить ледяную шапку, на что уйдет год. Затем вы хотите отправиться, скажем, от экватора к полюсам и обратно в поисках гидротермальных источников. Подобно марсоходам в пещере, ему придется путешествовать и возвращаться, чтобы общаться. Это займет, может быть, год, может быть, два года. В этом случае он мог быть сам по себе в течение шести месяцев, а может быть, и года. Чтобы смоделировать это, мы разработали управляемый ИИ подводный аппарат здесь, на Земле, для изучения гидротермального источника подо льдом.Ученые хотели бы пройти под шельфовыми ледниками Антарктики, чтобы изучить последствия изменения климата — для этих миссий требуются аналогичные технологии.

Даже это ничто по сравнению с межзвездной миссией, в которой космический корабль будет функционировать полностью автономно, потому что это девятилетний полет туда и обратно для связи с Проксимой Центавра — ближайшей звездой — и обратно. Если вы перейдете к системе Trappist-1, где, скорее всего, будет больше пригодных для жизни планет, то это будет примерно в 40 световых годах от нас. Это после того, как космический корабль проживет 60 или более лет, чтобы добраться до Проксимы Центавра.С такой задержкой связи космический корабль в значительной степени сам по себе, поэтому, когда вы запускаете такую ​​миссию, вам понадобится потрясающий ИИ, а затем просто скрестите пальцы.

Как искусственный интеллект помогает коммерциализировать космос?

AI Помощь в коммерциализации космоса

Гетти

Еще до того, как современные компьютеры стали реальностью, научная фантастика дала нам множество примеров искусственного интеллекта и умных роботов в контексте космоса.От Хэла в «Космической одиссее 2001 года» и компьютера в «Звездном пути» до C3PO и R2D2 в «Звездных войнах» и даже фантастических машин в «Автостопом по галактике» — кажется, что ИИ и космос идут рука об руку. Хотя эти примеры являются выдумкой, мы действительно начинаем видеть примеры в реальном мире, где мы используем искусственный интеллект для коммерциализации космоса.

AI Помощь в производстве спутников и космических аппаратов

Спутники и космические аппараты — сложное и дорогое оборудование в сборке.При производстве космических аппаратов возникают повторяющиеся и сложные задачи, которые необходимо выполнять с высокой точностью и часто необходимо выполнять в чистых помещениях с минимальным воздействием потенциального загрязнения. Системы с поддержкой ИИ и робототехника используются, чтобы помочь производственному процессу и устранить некоторые задачи, которые в настоящее время выполняют люди, чтобы люди могли сосредоточиться на деталях, которые компьютеры не могут собрать.

При работе над сборкой спутников искусственный интеллект может не только помочь физически ускорить процесс, но и проанализировать сам процесс, чтобы увидеть, есть ли способы его улучшения.Кроме того, ИИ также может отслеживать проделанную работу и следить за тем, чтобы все было сделано правильно. Кроме того, использование совместных роботов («коботов») как часть производственного процесса помогает снизить потребность в людях в чистых помещениях и сделать более надежные производственные этапы, которые могут быть подвержены ошибкам.

Изображения с искусственным интеллектом

Спутники генерируют тысячи, если не миллионы изображений каждую минуту дня.Спутники ежедневно обрабатывают около 150 терабайт данных. Эти изображения захватывают все, от изображений и данных погоды и окружающей среды до изображений вплоть до нескольких дюймов на каждый дюйм земного шара. При съемке изображений Земли автоматически возникает ряд проблем и возможностей, в которых помогает искусственный интеллект. Без ИИ люди в основном отвечают за интерпретацию, понимание и анализ изображений. К тому времени, когда человек приступит к интерпретации изображения, вам, возможно, придется подождать, пока спутник вернется в то же положение, чтобы еще больше уточнить анализ изображения.

Мощь глубокого обучения и распознавания с помощью ИИ обеспечивает значительные возможности при анализе изображений и дает возможность просматривать миллионы изображений, созданных космическими кораблями. Искусственный интеллект на другом конце может анализировать изображения во время их съемки и определять, есть ли какие-либо проблемы с изображениями. В отличие от людей, ИИ не нужно спать или делать перерывы, поэтому он может быстро обрабатывать большой объем данных. Использование искусственного интеллекта для захвата изображений Земли также устраняет необходимость в большом количестве сообщений на Землю и с Земли для анализа фотографий и определения необходимости создания новой фотографии.Сокращая связь, ИИ экономит вычислительную мощность, сокращает расход заряда батареи и ускоряет процесс сбора изображений.

Спутники также используются для анализа стихийных бедствий из космоса. Подробные изображения со спутника могут помочь тем, кто находится на земле, увидеть жертв, определить ход бедствия и многое другое. Искусственный интеллект используется для ускорения реакции спутников на стихийные бедствия. С помощью бортового искусственного интеллекта спутники могут определять, где находится стихийное бедствие, и перемещаться к этому месту.Они также могут автоматизировать процесс сбора изображений, чтобы компьютеру не приходилось ждать человека, чтобы получить быстрый ответ.

Системы

AI даже используются для анализа данных, собранных с зондов, направляющихся в глубокий космос, чтобы увидеть, способны ли они поддерживать жизнь. ИИ изучает закономерности в мирах, чтобы определить, пригодны ли они для жизни или в них может существовать какая-то форма жизни. Затем потенциальные планеты отправляются людям для дальнейшего изучения.

Контроль состояния спутников

Спутники — это сложное в эксплуатации оборудование.Может возникнуть множество потенциальных проблем, от неисправностей оборудования до столкновений с другими спутниками. Чтобы поддерживать правильную работу спутников, ИИ используется для мониторинга состояния спутников. ИИ может постоянно следить за датчиками и оборудованием, выдавать предупреждения и в некоторых случаях выполнять корректирующие действия. Например, SpaceX использует ИИ, чтобы спутники не сталкивались с другими объектами в космосе.

AI также используется для управления навигацией спутников и других космических аппаратов.ИИ может смотреть на модели других спутников, планет и космического мусора. Как только ИИ обнаружит закономерности, он может изменить траекторию корабля, чтобы избежать столкновений. Хотя это доказывает свою эффективность, некоторые эксперты по ИИ обеспокоены потенциальной уязвимостью или отказом этих систем. Эксперты считают, что с установкой на космическом корабле ИИ-навигации корабль становится более уязвимым. Однако обращение к ИИ для обеспечения кибербезопасности и мониторинга работоспособности может помочь противодействовать этому.

Помимо поддержания работоспособности космического корабля, связь между Землей и космосом может быть сложной задачей. В зависимости от состояния атмосферы, помех от других сигналов и окружающей среды может возникнуть множество проблем со связью, которые необходимо преодолеть спутнику. В настоящее время ИИ используется для управления спутниковой связью и устранения любых проблем с передачей. Эти системы с поддержкой ИИ могут определять количество энергии и частоты, необходимые для передачи данных обратно на Землю или на другие спутники.С ИИ на борту спутник постоянно делает это, чтобы сигналы могли проходить, пока спутник продолжает двигаться по своей орбите.

Даже космические корабли на других планетах или в глубоком космосе используют ИИ в своей работе, например, марсоходы, работающие в настоящее время на красной планете. В недавнем подкасте AI Today руководитель Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА Том Содерстрем поделился своими мыслями о том, как ИИ используется для марсоходов, космических кораблей и операций на объектах по всему миру.

ИИ на марсоходе используется для навигации по планете. Компьютер может вносить несколько изменений в курс ровера каждую минуту. Технологии марсоходов очень похожи на те, что используются в беспилотных автомобилях. Основное отличие состоит в том, что марсоходу приходится перемещаться по более сложной местности и не учитывать других транспортных средств или пешеходов. Эта сложная местность анализируется системами компьютерного зрения марсохода во время его движения. Если возникает проблема с рельефом местности, автономная система изменяет курс марсохода, чтобы избежать ее или настроить навигацию.

AI и космос: созданы друг для друга

В течение последних нескольких лет мы продолжали видеть большие усилия по коммерциализации космоса. Некоторые компании даже собираются начать туристические поездки в космос. Искусственный интеллект работает над тем, чтобы сделать космос возможностью коммерциализации и сделать космос безопасной средой для работы. Различные преимущества искусственного интеллекта в космосе работают вместе, чтобы позволить дальнейшее путешествие в неизведанное.

Гравитационный потенциал Земли, полученный в результате движения спутника