Кафедра маркшейдерского дела и геодезии имени чл кор. Нан рк и. И. Попова тенденции развития глобальных и прикладных космических программ караганда 2016



жүктеу 194.09 Kb.
Дата24.04.2016
өлшемі194.09 Kb.

Қазақстан Республикасының

білім және ғылым министрлігі
Қарағанды мемлекеттік

техникалық университеті

ҚР ҰҒА кор.-мүш. Попов И.И. атындағы

маркшейдерлік іс және геодезия кафедрасы




Министерство образования и науки

Республики Казахстан
Карагандинский государственный

технический университет

Кафедра маркшейдерского дела и геодезии имени чл.-кор. НАН РК И.И. Попова



ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ

И ПРИКЛАДНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПРОГРАММ


Караганда 2016


УДК 528.07

ББК 71 (5 Каз)

К 90

Под редакцией академика НАН РК А.М. Газалиева

Авторы-составители: Низаметдинов Ф.К., Мозер Д.В., Толеубекова Ж.З., Естаева А.Р., Каранеева А.Д.
К 90 Тенденции развития глобальных и прикладных космических программ. В помощь кураторам студенческих групп. Сборник 3 / Под ред. акад. НАН РК А.М. Газалиева. – 2-е издание, перераб. и доп. – Караганда: Изд-во Карагандинского государственного технического университета, 2015. – 15 с.

Брошюра содержит материал о развитии космических программ в современном мире. Дается подробный анализ сложившейся сегодняшней ситуации в космической отрасли и какие позиции занимает сегодня Казахстан в мире.

Материалы сборника рекомендуются кураторам для подготовки кураторских часов и других мероприятий в рамках реализации Концепции патриотического воспитания «Формирование Нового Казахстанского Патриотизма».

УДК 528.07

ББК 71 (5 Каз)

© Карагандинский государственный

технический университет, 2015


Содержание

Введение

4

История развития космической отрасли

5

Современное состояние и проблемы отрасли

7

Перспективы инновационного развития космической отрасли

13

Заключение

14

Список использованной литературы

15


Введение
Освоение космического пространства и космические исследования относятся к одному из главных направлений научно-технического прогресса в современном мире. Ни для кого не секрет, что, развитие космической деятельности в значительной мере определяет политический имидж любого современного государства, его экономическую, научно-техническую и оборонную мощь.

По инициативе президента страны Н.А. Назарбаева с 1991г. активно ведутся работы в области целевых комплексных программ «Казахстан-Космос», в которых заложены основные направления космических исследований в Казахстане. За прошедшие 25 лет космическая наука в Казахстане развивается в рамках различных Государственных программах фундаментальных и прикладных исследований.

С 2011 в Казахстане заложены основы единой технологической цепочки из 4 звеньев: научно-технологической базы, проектно-конструкторской и производственной основы, средств выведения в космос и наземного управления, а также сети операторов космических услуг. На сегодняшний день успешно введены в эксплуатацию две орбитальные группировки космических аппаратов Казахстана: группировка из двух спутников связи "Kazsat-2", "Kazsat -3" и группировка из двух космических аппаратов дистанционного зондирования Земли "KazEOSat-1" и "KazEOSat-2".

Сегодняшние успехи в космосе не только поднимут еще больший интерес к казахстанской деятельности, но и будут слагаемыми для вхождения Казахстана в клуб развитых космических стран мира наравне со своими главными стратегическими партнерами.



История развития космической отрасли
Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, советский космический аппарат, запущенный на орбиту4 октября 1957 года. Кодовое обозначение спутника — ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществился с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (получившего впоследствии открытое наименование космодром «Байконур») на ракете-носителе «Спутник», созданной на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

Над созданием искусственного спутника Земли, во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым, работали учёные М. В. КелдышМ. К. ТихонравовН. С. ЛидоренкоГ. Ю. Максимов, В. И. Лапко, Б. С. Чекунов, А. В. Бухтияров и многие другие.

Дата запуска считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный деньКосмических войск.В честь этого события в 1964 году в Москве на проспекте Мира, возле станции метро ВДНХ был сооружен 99-метровый обелиск «Покорителям космоса» в виде взлетающей ракеты, оставляющей за собой огненный шлейф.


Первый в мире искусственный спутник Земли ПС-1 (Простейший Спутник-1)



Юрий Алексеевич Гагарин – первый космонавт планеты Земля, 108 минут полета




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

Старт корабля «Восток» с пилотом-космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным на борту был произведён 12 апреля 1961 года в 09:07 по московскому времени с космодрома Байконур.

Космодром «Байконур» (каз. Байқоңыр — богатая долина) — первый и крупнейший в мире,самый востребованный космодром. Расположен на территории Казахстана,в Кызылординской области между городом Казалинск и посёлком Джусалы, вблизи посёлка Торетам. Занимает площадь 6717 км².

Построен и использовался как основной и крупнейший космодром СССР, вплоть до его распада, после чего космодром из союзной собственности перешёл в ведение ставшей независимой Республики Казахстан. Город Байконур и космодром Байконур вместе образуют комплекс «Байконур», арендованныйРоссией у Казахстана на период до 2050 года. Эксплуатация космодрома стоит около 5 млрд рублей в год. По состоянию на 2012 год Байконур сохраняет лидирующее место в мире по числу пусков: отсюда за год была запущена 21 ракета-носитель.

Казахстан в настоящее время прорабатывает вопросы самостоятельной эксплуатации «Байконура» после окончательного переноса стартов в Амурскую область и прекращения аренды космодрома «Байконур» Российской Федерацией (на период после 2050 года).

10 декабря 2012 года глава Национального космического агентства Казахстана («Казкосмос») Талгат Мусабаев заявил о том, что договор об аренде космодрома 1994 года устарел и может быть пересмотрен в сторону отхода от аренды и передачи космодрома и города Байконура под юрисдикцию Казахстана.

15 октября 2015 года в Астане, Россия и Казахстан подписали межправительственное соглашение о порядке взаимодействия при проведении пусков ракет из позиционного района Домбаровский с использованием земельного участка на территории Казахстана в качестве района падения их отделяющихся частей.

АйдынАймбетов вновь вернул казахстанскую космонавтику на международную орбиту. В космосе он провелт всего 10 дней, но поставил десятки сложных экспериментов. В состав международного экипажа вошли казахстанский космонавт АйдынАйымбетов, российский космонавт Геннадий Падалка и датский астронавт Андреас Могенсен. Прилет спускаемого аппарата космического корабля с международным экипажем состоялся в 146 километрах на юго-востоке от города Жезказгана в 6 часов 51 минуту по времени Астаны.




ТоктарАубакиров первый космонавт казахской национальности

Талгат Мусабаев Председатель Национального космического агентства Республики Казахстан

Третий космонавт казахстанец - Айдын Айымбетов

Космонавтами-казахстанцами ранее совершившими полет в космос являются Токтар Аубакиров и Талгат Мусабаев. Токтар Аубакиров — 72-й (и последний) космонавт СССР, первый космонавт казахской национальности. Генерал-майор ВВС Казахстана.

2 октября 1991 года стартовал в космос вместе с Александром Волковым и австрийским космонавтом Францем Фибёком в качестве космонавта-исследователя космического корабля «Союз ТМ-13». В течение недели работал на борту орбитального комплекса «Мир». Продолжительность пребывания в космосе составила 7 дней 22 часа 13 минут. 10 октября 1991 года возвратился на Землю вместе с Анатолием Арцебарским и австрийским космонавтом Францем Фибёком на борту космического корабля «Союз ТМ-12». Талгат Мусабаев является 79-м космонавтом СССР/России, 309-м космонавтом мира, вторым космонавтом казахской национальности. Он совершил три полета в космос, общая продолжительность пребывания в космосе — 341 день 9 часов 48 минут и 41 секунда.


Современное состояние и проблемы отрасли
Казахстанские спутники дистанционного зондирования Земли

Космический аппарат DZZ-HR – спутник высокого разрешения, построенный компанией Astrium для Системы спутникового зондирования Земли правительства Республики Казахстан. Спутник имеет стартовый вес 900 кг, и будет выведен на орбиту Земли пусковой системой ArianeSpace's Vega на высоту 750 км. Он запущен из Гвианского космического центра во Французской Гвиане, во втором квартале 2014 года..



Казахстанский спутник дистанционного зондирования

земли высокого и среднего разрешения
Космическое агентство Республики Казахстан, используя последние технологии компаний Astrium и SSTL в области наблюдений за земной поверхностью, создает национальную систему, которая оказывает помощь правительству в области мониторинга и управления ресурсов, а также экологического мониторинга и картирования землепользования, необходимых для разработки политики и принятия решений.

Спутник SSTL MRES предоставляет широкополосные мультиспектральные изображения территории РК и других стран. Весит менее 200 кг, и иметь возможность делать съемку площадью до 1 миллиона квадратных километров в сутки с исключительно гибкими настройками наведения. Казахстанский спутник MRES это передовые технологии, разработанные для NigeriaSat-2, которые включают в себя расширенные возможности для получения и обработки информации. Проект по созданию системы дистанционного зондирования Земли Республики Казахстан позволяет решить следующие задачи:

- мониторинг и оценка последствий чрезвычайных ситуаций;

- разведка и добыча полезных ископаемых и энергоносителей;

- контроль имущества и состояния инфраструктуры;

- экологический мониторинг;

- картографирование;

- мониторинг состояния сельскохозяйственных и лесных угодий.

Целевыми группами потребителей данных дистанционного зондирования Земли являются государственные структуры, научные учреждения, коммерческие организации.

КазСат-2 (KazSat-2) — космический аппарат фиксированной спутниковой связи Республики Казахстан. Запуск космического спутника КазСат-2 произведён 16 июля 2011 года с космодрома Байконур. Точка стояния на ГСО 86,5° в. д. По заявлению Республиканского центра космической связи зона обслуживания КА «КазСат-2» включает всю территорию Республики Казахстан, территорию стран Центральной Азии и центральной части России с неравномерностью не более 3 дБ.

Космический аппарат KazSat-2


Как считают казахстанские специалисты, новый спутник связи решит все проблемы связанные с информационным обеспечением в Республике Казахстан. «КазСат-2» сможет расширить определенный круг информационных услуг, которые так необходимы Республике а именно «КазСат-2» способствует расширению спектра для электронного правительства, интернета и мобильной связи.

Однако в то же время авария спутника может привести к большим финансовым потерям всей телекоммуникационной отрасли Казахстана, включая денежные и имиджевые потери ретрансляционной сети связи, телевизионных каналов, вещателей, операторов спутниковой связи, VSAT-операторов и т. д. При уменьшении средней продолжительности эксплуатации произведенных в России спутников и частом несоответствии заявленного компанией производителем срока службы реальному, это может стать значительной проблемой.



«KazSat-3» — коммерческий геостационарный телекоммуникационный спутник, изготовлен в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» по заказу АО «Республиканский центр космической связи» (Казахстан).



Геостационарный телекоммуникационный спутник KazSat-3
Космический аппарат (КА) предназначен для размещения в точку стояния 58,5° в.д. для предоставления различных услуг связи на территории Казахстатана: DTH, широкополосных систем и VSAT, передачи голоса и данных и видеоконференцсвязи.
Глобальные космические программы
GPS (англ. Global Positioning System ) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет в любом месте Земли (исключая приполярные области), почти при любой погоде, а также в околоземном космическом пространстве определять местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования для гражданских целей — нужен только навигатор или другой аппарат (например, смартфон) с GPS-приёмником.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)советская/российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. ГЛОНАСС предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой орбит 19400 км . В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Роскосмос и ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем».

Рисунок- подсистема космических аппаратов ГЛОНАСС, 3 орбиты по 8 спутников(слева); подсистема космических аппаратов GPS, 6 орбит по 4 спутника (справа)


Навигационная система «Бэйдоу»— китайская спутниковая система навигации. На 26 октября 2012 года включала в себя 20 спутников, расположенных на геостационарной орбите и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях. Планируется, что космический сегмент навигационной спутниковой системы Бэйдоу будет состоять из 5 спутников на ГСО и 30 спутников на орбитах, отличных от ГСО.

Система была запущена в коммерческую эксплуатацию 27 декабря 2012 как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников.


Интерферометрическая обработка радарных космических снимков со спутника COSMO-SkyMed на территорию г. Караганды
В промышленной зоне города повсеместно можно увидеть множество отвалов, терриконов и карьеров. Наиболее распространён отвал конической формы — террикон. Конические формы наиболее часто создаются при отсыпании породы опрокидывающимися вагонетками или скипами.

В Караганде ведётся как шахтная, так и открытая добыча угля, поэтому здесь можно увидеть карьеры. В промышленной зоне Караганды развивается открытая добыча угля в нескольких карьерах. Подземный тип техногенного рельефа представлен в Караганде угольными шахтами.



Расположение шахт Карагандинской области


Шахты Карагандинской области находятся на близком расстоянии по отношению друг к другу, вследствие этого город с полумиллионным населением вынужден находиться в центре горнодобывающего комплекса. В связи с этим возникает необходимость постоянного мониторинга за состоянием земной поверхности подработанных территорий.

В результате обработки в программном комплексе ENVI модуль SARscape Interferometric Stacking из радарных снимков со спутника COSMO-SkyMed для каждой из пар в автоматизированном режиме были построены интерферограммы, дифференциальные интерферограммы, выполнены фильтрация интерферометрической фазы, расчет когерентности и развертка фазы. На выходе была получена интерферограмма смещений земной поверхности на всю площадь космического снимка.

После анализа дифференциальной интерферограммы были выявлены участки, на которых образовались мульды оседания, для дальнейшего наблюдения за данной территорией. Данные мульды оседаний поверхности расположены в районах добычи угля шахты Абайская и Саранская.

После анализа дифференциальной интерферограммы был выявлен участок недалеко от п. Актас, на котором образовалась мульда оседания. Данная мульда оседания поверхности расположена в районе добычи угля шахты «Саранская», которая входит в состав угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау».






Дифференциальная интерферограмма в

районе шахты «Саранская»
Для лучшей визуализация смещений земной поверхности за отсчетный период были построены изолинии по результатам обработки 22 космических снимков.

Изолинии, построенные по космическим снимкам за весь период наблюдения на шахте «Саранская», максимальная величина оседания земной поверхности в районе ведения работ на шахте «Саранская»
По графику динамики оседания на шахте «Саранская», построенному по точке его максимального оседания на данной территории видно, что оседания составляют более 160мм.

По результатам процесса обработки 15 радарных снимков со спутника ALOS PALSAR в программном комплексе ENVI модуль SARscape Interferometric Stacking, для каждой из пар в автоматизированном режиме были построены дифференциальные интерферограммы, выполнены фильтрация интерферометрической фазы, расчет когерентности и развертка фазы. На выходе была получена интерферограмма смещений земной поверхности на всю площадь космического снимка.




Максимальная величина оседания земной поверхности

в юго-западной части разреза «Северный»


По результатам обработки возможно построение временных рядов оседаний одной и той же точки. Так на территории юго - западной части разреза «Северный» был построен график оседаний земной поверхности по точке его максимального оседания, что составляет около 140мм за исследуемый период. Временной ряд начинаются с 0, то есть 1 снимок всей цепочки принят за начало отсчета.

После анализа дифференциальной интерферограммы были выявлены участки, на которых образовались мульды оседания, для дальнейшего наблюдения за данной территорией. Данные мульды оседаний поверхности расположены в районах добычи угля разрезов «Северный», в районе юго-западной части разреза


Персперктивы инновационного развития космической отрасли
Акционерное общество «Национальная компания «Қазақстан Ғарыш Сапары» создано в соответствии с постановлением Правительства Республики Казахстан от 17 марта 2005 года № 242.

АО «Национальная компания «Қазақстан Ғарыш Сапары» принимает участие в реализации Программы путем выполнения следующих ключевых проектов и мероприятий, направленных на создание полноценной космической отрасли национальной экономики.



Проект «Создание космической системы дистанционного зондирования Земли» Республики Казахстан» (КС ДЗЗ РК).

Проект предусматривает:

-создание и запуск двух космических аппаратов: высокого и среднего разрешения;

-создание наземного комплекса управления космическими аппаратами;

-создание наземного целевого комплекса, включающего главный информационный центр и распределенную сеть наземных станций приема, обработки и распространения информации.

Создана и функционирует сеть из 60 дифференциальных станций, которые установлены по всей территории РК.



Сеть дифференциальных станций


С целью обеспечения безопасности плавания судов при подходах и маневрах в акватории порта (гавани) на берегу Каспийского моря установлена Морская локальная дифференциальная станция.

Тема освоения космоса на данный момент является актуальной. В своей книге " Казахстанский путь" Н.А. Назарбаев отмечает:"Мое отношение к космосу, как и у многих людей, было и остается особым. Это великая тайна, хранящая всю информацию о Вселенной, неземных цивилизациях, живую связь с духами предков, всегда привлекала и волновала меня"



Заключение
В брошюре подробно приведена история развития космонавтики от первого полета человека в космос до современных компьютерных программ обработки со спутников дистанционного зондирования Земли.

Казахстан по праву считает себя космической державой, так как на его просторах расположен первый, крупнейший и самый востребованный в мире космодром Байконур. В последние годы Байконур сохраняет лидирующее место в мире по числу пусков: отсюда в год в среднем запускаются до 20 ракет-носителей, а на втором месте с существенным отставанием до 10 запусков занимает космодром Мыс Канаверал США.

На данный момент Казахстан уверенно входит в лидеры мировых держав по количеству космонавтов: Токтар Аубакиров, Талгат Мусабаев и Айдын Аймбетов. Они являются настоящими героями не только для подрастающего поколения но и сегодняшней молодежи. Авторы считают, что их упорные тренировки и постоянная работа над собой является ярким примером для подражания и этим надо гордиться.

Спутники связи и дистанционного зондирования Земли с каждым годом приобретают большую значимость в экономической отрасли и безопасности стран. Казахстан на сегодняшний момент имеет 2 спутника связи и 2 спутника ДДЗ на орбите.

В брошюре подробно представлены результаты космического мониторинга подработанных территорий Карагандинского угольного бассейна, что помогло предотвратить ряд аварий, таких как обрушение ЛЭП и разрушения железной автомобильных дорог. По данным космического мониторинга авторы дают качественную оценку состояния горного массива Экибастузского каменноугольного бассейна.

Список использованной литературы:
1. Официальный сайт компании АО «НК «Қазақстан Ғарыш Сапары» http://gharysh.kz/

2. Kashnikov Y.A., Musikhin V.V., Lyskov I.A. Radar interferometry-based determination of ground surface subsidence under mineral mining// JOURNAL OF MINING SCIENCE Издательство: Springer New York Consultants Bureau ISSN: 1062-7391 IF=0,223, Том: 48 Номер: 4 Год: 2012 С: 649-655

3. Комплексная программа научно-технического и экономического сотрудничества "Казахстан-Космос"

4. Официальный сайт компании "Совзонд" http://sovzond.ru/

5. Мозер Д.В., Туякбай А.С., Гей Н.И., Нагибин А.А., Сатбергенова А.К. Мониторинг подработанных территорий Карагандинского угольного бассейна с использованием спутниковой радарной интерферометрии, научный конгресс "Интерэкспо ГЕО-Сибирь", СГГА, г. Новосибирск , 16-18 апреля 2014 г.

6. Официальный интернет-ресурс Аэрокосмического комитета (Казкосмос) Министерство по инвестициям и развитию Республики Казахстан http://kazcosmos.gov.kz/



7. Республиканская газета Казахстанская правда, Космические проекты Казахстана, -Ергазы Нургалиев, заместитель председателя Аэрокосмического комитета МИР РК от 06.11.2015




©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет