Быть может, уже много тысяч лет назад, глядя на ночное небо, человек мечтал о полете к звездам. Мириады мерцающих ночных светил заставляли его уноситься мыслью в безбрежные дали Вселенной, будили воображение, заставляли задумываться над тайнами мироздания. Шли века, человек приобретал все большую власть над природой, но мечта о полете к звездам оставалась все такой же несбыточной, как тысячи лет назад. Легенды и мифы всех народов полны рассказов о полете к Луне, Солнцу и звездам. Средства для таких полетов, предлагавшиеся народной фантазией, были примитивны: колесница, влекомая орлами, крылья, прикрепленные к рукам человека.
В 17 веке появился фантастический рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полете на Луну. Герои этого рассказа добрался до Луны в железной полоске, над которой он все время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, полоска все выше поднималась над Землей, пока не достигла Луны. “Из пушки на Луну” отправились герои Жюля Верна. Известный английский писатель Герберт Уэльс описал фантастическое путешествие на Луну в снаряде, корпус которого был сделан из материала, не подверженного силе тяготения.
Предлагались разные средства для осуществления космического полета. Писатели фантасты упоминали и ракеты. Однако эти ракеты были технически необоснованной мечтой. Ученые за многие века не назвали единственного находящегося в распоряжении человека средства, с помощью которого можно преодолеть могучую силу земного притяжения и унестись в меж планетное пространство. Великая честь открыть людям дорогу к другим мирам выпала на долю нашего соотечественника К. Э. Циолковского.
Скромный калужский учитель сумел рассмотреть в известной всем пороховой ракете прообраз могучих космических кораблей будущего. Его идеи еще долго будут служить основой в освоении человека космического пространства.
Много веков прошло с тех пор, когда был изобретен порох и создана первая ракета, применявшаяся главным образом для увеселительных фейерверков в дни больших торжеств. Но только Циолковский показал, что единственный летательный аппарат, способный проникнуть за атмосферу и даже на всегда покинуть Землю, - это ракета.
Возможно вы искали - Шпаргалка: Ответы на экзаменационные вопросы по теоретической механике
В 1911 году Циолковский произнес свои вещие слова: “Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, с начала робко проникнуть за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все около земное пространство”.
Осваиваем Космос
Сейчас мы становимся свидетелями того, как начинается сбываться это великое пророчество. Начало проникновения человека в космос было положено 4 октября 1957 года. В этот памятный день вышел на орбиту запущенный в СССР первый в истории человечества искусственный спутник Земли. Он весил 86,3 кг. Прорвавшись сквозь земную атмосферу, первая космическая ласточка вынесла в околоземное пространство научные приборы и радиопередатчики. Они передали на Землю первую научную информацию о космическом пространстве, окружающем Землю.
Первый спутник начал обращаться вокруг Земли по эллиптической орбите. Крайние точки ее подъема - наибольшая (апогей) и наименьшая (перигей) - располагались соответственно на высоте 947 и 228 км. Наклон плоскости орбиты к экватору составлял 650 . Свой первый оборот спутник совершил за 1 час 36,2 минуты и делал за сутки немногим менее 15 оборотов.
Сравнительно низкое расположение перигея орбиты вызвало торможение спутника в разряженный слоях земной атмосферы и сокращало его период обращения на 2,94 секунды в сутки. Такое незначительное сокращение времени обращения говорило о том, что спутник снижался очень медленно, причем с начала уменьшался апогей, а сама орбита постепенно приближалась к круговой.
Через 20 дней космический первенец умолк - иссякли батареи его передатчиков. Раскаляемый Солнцем и замерзающий в земной тени, он безмолвно кружился над пославшей его планетой, отражая солнечные лучи и импульсы радиолокаторов. Постепенно опускаясь, он просуществовал еще около двух с половиной месяцев и сгорел в нижних, более плотных слоях атмосферы.
Похожий материал - Курсовая работа: Существование в геометрии. Анализ категорий модальности
Полет первого спутника позволил получить ценнейшие сведения. Тщательно изучив постепенное изменение орбиты за счет торможения в атмосфере, ученые смогли рассчитать плотность атмосферы на всех высотах, где пролетел спутник, и по этим данным более точным предусмотреть изменение орбит последующих спутников.
Определение точной траектории искусственных спутников позволило провести ряд геофизических исследований, уточнить форму Земли, точнее изучить ее сплюснутость, что дает возможность составлять более точные географические карты.
Отклонения действительной траектории спутника от вычисленной говорят о неравномерности поля Земного тяготения, на которую влияет распределение масс внутри Земли и в земной коре. Таким образом, изучив движение спутника, ученые уточнили сведения о поле земного тяготения и о строении земной коры.
Такие вычисления делались и раньше на основании движения Луны, но спутник, летящий на высоте всего несколько сот километров над Землей, сильнее реагирует на ее поле тяготения, чем Луна, находящаяся от Земли на расстоянии почти 400 тыс. км.
Очень большое значение имело изучение прохождения радиоволн через ионосферу, т.е. через наэлектризованные верхние слои земной атмосферы. Радиоволны, посланные со спутника, как бы насквозь прощупывали ионосферу. Анализ этих результатов позволил существенно уточнить строение газовой оболочки земли.
Очень интересно - Шпаргалка: Вопросы к государственному экзамену по физике
Второй советский спутник был выведен на более вытянутую орбиту 3 ноября 1957 г. Если ракета первого спутника позволила поднять его на 947 км (апогей), то ракета второго спутника была более мощной. При почти той же минимальной высоте подъема (перигей) апогей орбиты достиг 1671 км, и спутник весил значительно больше первого — 508,3 кг.
Третий спутник поднялся еще выше — на 1880 км и был еще тяжелее. Он весил 1327 кг.
Вслед за советскими спутниками вышли на свои орбиты американские спутники. Свою программу ракетных исследований по плану Международного геофизического года американцы начали практически осуществлять позже. Только 31 января 1958 г. после нескольких неудачных попыток американцам удалось вывести на орбиту свой первый искусственный спутник Земли “Эксплорер-1” (“Исследователь-1”). Он весил 13,96 кг и был оборудован аппаратурой для изучения космических лучей. микрометеоритов, а также для измерения температуры оболочки спутника и газа, заполнявшего его внутренний объем.
Следующий спутник американцев — “Авангард” весил 1,5 кг. Он не имел на борту вообще никакой научной аппаратуры и был предназначен только для испытаний радиопередатчиков и солнечных батарей.
Оба эти американских спутника не могут идти ни в какое сравнение с первыми советскими спутниками. Позднее американцы вывели на орбиты несколько десятков спутников. Вес их колебался от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов. С их помощью американскими ученым удалось получить ряд важных данных о строении верхней атмосферы и околоземного пространства. Эти результаты могли бы быть более значительными, если бы американские спутники направлялись с целью изучения космоса. Но при запуске многих из них преследовались военные цели. С каждым годом растет число спутников, выпущенных советскими и американскими учеными. Усложняется и становится более многообразной и научная аппаратура — в космос посылаются целые лаборатории. Орбиты спутников, как обручи, опоясали земной шар во всех направлениях — от экваториальных (параллельных экватору) до полярных (проходящих через полюсы Земли). Ученые кропотливо изучают поступающую со всех широт и высот научную информацию (сообщения от установленных на спутниках приборов).
Вам будет интересно - Доклад: Олаф Ремер и скорость света
2 января 1959 г. умчалась в сторону Луны и вышла на околосолнечную орбиту советская космическая ракета “Луна-1”. Она стала спутником Солнца. На Западе ее назвали лунником. Запуском ее была прослежена вся толща околоземного космического пространства. За 34 часа полета ракета прошла 370 тыс. км, пересекла орбиту Луны и вышла в околосолнечное пространство. После этого еще около 30 часов велось наблюдение за ее полетом и принималась с установленных на ней приборов ценнейшая научная информация. Впервые приборы, посланные человеком, изучали космическое пространство на протяжении 500 тыс. км от Земли.
Сведения, полученные в этом полете, существенно дополнили наши сведения об одном из важнейших открытий первых лет космической эры — открытии околоземных поясов радиации. Кроме различных измерении, на протяжении 500 тыс. км полета велись наблюдения газового состава межпланетной среды, наблюдения метеоритов, космических лучей и др.
Не менее изумительным был полет второй советской космической ракеты “Луна-2”, запушенной 12 сентября 1959 г. Приборный контейнер этой ракеты 14 сентября в 00 часов 02 минуты 24 секунды коснулся поверхности Луны! Впервые за всю историю аппарат, созданный руками человека, достиг другого небесного тела и доставил на безжизненную планету памятник великому подвигу советского народа— вымпел с изображением Герба СССР. Луна-2 установила, что у Луны нет магнитного поля и поясов радиации в пределах точности приборов.
Не успела весть об этом событии как следует дойти до сознания людей, как наша страну поразила мир новым удивительным достижением: 4 октября 1959 г., в день второй годовщины запуска первого советского спутника Земли, в Советском Союзе была запущена третья космическая ракета — “Луна-3”. Она отделила от себя автоматическую межпланетную станцию с приборами. Контейнер был направлен так, что, обогнув Луну, он вернулся обратно в район Земли. Установленная в нем аппаратура сфотографировала и передала на Землю изображение не видимой нами обратной стороны Луны.
Этот блестящий научный эксперимент интересен не только беспримерным фактом получения первой фотографии, сделанной в космосе, и передачи ее на Землю, но и осуществлением чрезвычайно интересной и сложной орбиты.
Похожий материал - Доклад: Моделирование электростатического поля
“Луна-3” должна была оказаться над обратной стороны Луны, а система ориентации должна была развернуть контейнер так, чтобы его фотоаппараты были направлены на Луну. Для этого по команде с Земли весь контейнер привели во вращение, и, когда в фотоэлементы, расположенные на нижнем днище контейнера, попали яркие лучи Солнца, вызванный ими в этих фотоэлементах ток послужил сигналом, по которому контейнер прекратил вращение и, остановившись, как завороженный, стал смотреть на Солнце. (От слабого отраженного света Земли и Луны фотоэлементы — датчики солнечной ориентации — сработать не могли.) Фотоаппараты и лунные датчики, расположенные на противоположном верхнем днище контейнера, оказались смотрящими в сторону Луны. В начале работы выбрали такое взаимное расположение Земли Луны и Солнца, при котором Земля была в стороне от линии, соединяющей Луну и Солнце. Поэтому Земля — светило значительно более яркое, чем Луна,— не могла попасть в объективы датчиков лунной ориентации, так как находилась в другом секторе неба.
После того как освещенная Солнцем обратная сторона Луны оказалась в поле зрения лунных датчиков, солнечные датчики отключились, станция более точно “довернулась” по лунным датчикам и началось фотографирование.
И так, при подлете контейнера к Луне требовалось, чтобы он, Луна и Солнце оказались на одной прямой. Кроме того, притяжение Луны должно было так искривить орбиту “Луны-3”, чтобы она вернулась к Земле со стороны северного полушария, где расположены все советские наблюдательные станции.
Стартовав из северного полушария, “Луна-3” как бы поднырнула под Луну — прошла с ее южной стороны,—затем отклонялась вверх, полностью обогнув Луну, и вернулась к Земле, как и было рассчитано, со стороны северного полушарии.