Космонавтика и Пензенский край

Исследовательский проект: «Космонавтика и Пензенский край».

Выполнил обучающийся 10 класса Будылин Вадим.

Руководитель: учитель физики и математики 1 квалификационной категории Васина Н. П.

С.Липовка, 2014 год.

Содержание.

1.Введение.___________________________________________________3

2.Немного истории…

2.1 Мечты о космосе и пробы пера.______________________________4

2.2 Первый искусственный спутник Земли._______________________5

2.3 Первые живые существа на орбите.__________________________7

2.4 Человек в космосе._________________________________________10

3. Вклад наших земляков в освоение космоса._______________________13

4. Заключение._________________________________________________18

5. Список литературы.___________________________________________19

История освоения космоса — самый яркий пример торжества человеческого разума над непокорной материей в кратчайший срок. С того момента, как созданный руками человека объект впервые преодолел земное притяжение и развил достаточную скорость, чтобы выйти на орбиту Земли, прошло всего лишь чуть более пятидесяти лет — ничто по меркам истории! Большая часть населения планеты живо помнит времена, когда полёт на Луну считался чем-то из области фантастики, а мечтающих пронзить небесную высь признавали, в лучшем случае, неопасными для общества сумасшедшими. Сегодня же космические корабли не только «бороздят просторы», успешно маневрируя в условиях минимальной гравитации, но и доставляют на земную орбиту грузы, космонавтов и космических туристов. Более того — продолжительность полёта в космос ныне может составлять сколь угодно длительное время: вахта российских космонавтов на МКС, к примеру, длится по 6-7 месяцев. А ещё за прошедшие полвека человек успел походить по Луне и сфотографировать её тёмную сторону, осчастливил искусственными спутниками Марс, Юпитер, Сатурн и Меркурий, «узнал в лицо» отдалённые туманности с помощью телескопа «Хаббл» и всерьёз задумывается о колонизации Марса. И хотя вступить в контакт с инопланетянами и ангелами пока не удалось (во всяком случае, официально), не будем отчаиваться — ведь всё ещё только начинается! Космическая деятельность, освоение космического пространства представляют собой область создания передовых технологий, ассоциированных с наукой, безопасностью государства, имеющую стратегическое значение с точки зрения политического и экономического статуса государства. Работая над проектом «Космонавтика и Пензенский край», мы узнали о том, что многие космонавты связаны с Пензенской землей, познакомились с предприятиями Пензы и области, учеными, внесшими свой вклад в развитие  космонавтики. Своим проектом мы хотим привлечь внимание сверстников к вкладу наших земляков-пензенцев в освоение, изучение космоса. Цель проекта: Выяснить, какой вклад внесли наши земляки в освоение космоса. Задачи проекта: 1. Изучить исторические сведения освоения космоса. 2. Собрать информацию наших земляках, которые внесли свой вклад в освоение космоса.

Впервые в реальность полёта к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце 19 века. Именно тогда стало понятно, что если летательному аппарату придать нужную для преодоления гравитации скорость и сохранять её достаточное время, он сможет выйти за пределы земной атмосферы и закрепиться на орбите, подобно Луне, вращаясь вокруг Земли. Загвоздка была в двигателях. Существующие на тот момент экземпляры либо чрезвычайно мощно, но кратко «плевались» выбросами энергии, либо работали по принципу «ахнет, хряснет и пойдёт себе помаленьку». Первое больше подходило для бомб, второе — для телег. Вдобавок регулировать вектор тяги и тем самым влиять на траекторию движения аппарата было невозможно: вертикальный старт неизбежно вёл к её закруглению, и тело в результате валилось на землю, так и не достигнув космоса; горизонтальный же при таком выделении энергии грозил уничтожить вокруг всё живое (как если бы нынешнюю баллистическую ракету запустили плашмя). Наконец, в начале 20 века исследователи обратили внимание на ракетный двигатель, принцип действия которого был известен человечеству ещё с рубежа нашей эры: топливо сгорает в корпусе ракеты, одновременно облегчая её массу, а выделяемая энергия двигает ракету вперёд. Первую ракету, способную вывести объект за пределы земного притяжения, спроектировал Циолковский в 1903 году.

Время шло, и хотя две мировые войны сильно замедлили процесс создания ракет для мирного использования, космический прогресс всё же не стоял на месте. Ключевой момент послевоенного времени — принятие так называемой пакетной схемы расположения ракет, применяемой в космонавтике и поныне. Её суть — в одновременном использовании нескольких ракет, размещённых симметрично по отношению к центру массы тела, которое требуется вывести на орбиту Земли. Таким образом обеспечивается мощная, устойчивая и равномерная тяга, достаточная, чтобы объект двигался с постоянной скоростью 7,9 км/с, необходимой для преодоления земного тяготения. И вот 4 октября 1957 года началась новая, а точнее первая, эра в освоении космоса — запуск первого искусственного спутника Земли, как всё гениальное названного просто «Спутник-1», с помощью ракеты Р-7, спроектированной под руководством Сергея Королёва. Силуэт Р-7, прародительницы всех последующих космических ракет, и сегодня узнаваем в суперсовременной ракете-носителе «Союз», успешно отправляющей на орбиту «грузовики» и «легковушки» с космонавтами и туристами на борту — те же четыре «ноги» пакетной схемы и красные сопла. Первый спутник был микроскопическим, чуть более полуметра в диаметре и весил всего 83 кг. Полный виток вокруг Земли он совершал за 96 минут. «Звёздная жизнь» железного пионера космонавтики продлилась три месяца, но за этот период он прошёл фантастический путь в 60 миллионов км!

После запуска первого в мире искусственного спутника всем стало ясно, что полет человека в космос — дело не столь отдаленного будущего. И у нас, и в США развернулись работы по созданию пилотируемых космических кораблей.

В СССР эту работу возглавил Сергей Павлович Королев. Уже к середине 1958 года прорисовалась общая схема космического корабля для полета космонавта: корабль должен состоять из двух отсеков, один из них — спускаемый аппарат для возвращения космонавта на Землю, второй назвали приборно-агрегатным, в нем размещались служебные системы корабля и тормозная двигательная установка (ТДУ). Форму спускаемого аппарата решили выбрать в виде сферы, это существенно упрощало все необходимые расчеты возвращения этой капсулы на Землю. К весне 1960 года первый летный образец корабля был готов. Параллельно с созданием корабля шла отработка ракеты, поскольку для полета человека в космос потребовалась ракета более мощная, чем та, что выводила первый спутник. Прикидки показывали, что масса космического корабля с человеком должна быть где-то около пяти тонн. На ракету — знаменитую «семерку», или Р-7, установили третью ступень, которая обеспечивала выполнение поставленной задачи. При этом решили одну из больших трудностей в то время — необходимость запуска ракетного двигателя в пустоте, поскольку двигатель третьей ступени было необходимо включать уже в безвоздушном пространстве.

Серию пусков, предшествующих полету человека в космос, открыл полет первого корабля-спутника, выведенного на орбиту 15 мая 1960 года. Выведение и полет прошли успешно. При попытке отправить корабль к Земле произошел сбой в системе ориентации и тормозной импульс не уменьшил, а увеличил скорость корабля. Это было не очень приятно, но как шутил С.П.Королев: «Теперь мы научились маневрировать в космосе».

Успех первого запуска окрылял конструкторов, и перспектива отправить в космос живое существо и вернуть его целым и невредимым уже не казалась неосуществимой. Всего через месяц после запуска «Спутника-1» на борту второго искусственного спутника Земли на орбиту отправилось первое животное — собака Лайка. Цель у неё была почётная, но грустная — проверить выживаемость живых существ в условиях космического полёта. Более того, возвращение собаки не планировалось… Запуск и вывод спутника на орбиту прошли успешно, но после четырёх витков вокруг Земли из-за ошибки в расчётах температура внутри аппарата чрезмерно поднялась, и Лайка погибла. Сам же спутник вращался в космосе ещё 5 месяцев, а затем потерял скорость и сгорел в плотных слоях атмосферы.

Первыми лохматыми космонавтами, по возвращении приветствовавшими своих «отправителей» радостным лаем, стали хрестоматийные Белка и Стрелка, отправившиеся покорять небесные просторы на пятом спутнике в августе 1960 г. Их полёт длился чуть более суток, и за это время собаки успели облететь планету 17 раз. Всё это время за ними наблюдали с экранов мониторов в Центре управления полётами — кстати, именно по причине контрастности были выбраны белые собаки — ведь изображение тогда было чёрно-белым. По итогам запуска также был доработан и окончательно утверждён сам космический корабль — всего через 8 месяцев в аналогичном аппарате в космос отправится первый человек.

Полет следующего космического корабля с собачками Пчелкой и Мушкой, запущенного 1 декабря 1960 года, завершился неудачно — при возвращении на Землю спускаемый аппарат разрушился, спускаясь по нерасчетной траектории. В декабре 1960 года была предпринята еще одна попытка запуска корабля с собачками на борту, это случилось 22 декабря. Однако не сработала третья ступень ракеты, и спускаемый аппарат приземлился в глухой тайге в районе реки Нижняя Тунгуска. Были приняты все меры к тому, чтобы разыскать этот спускаемый аппарат и доставить его на предприятие. Эту экспедицию возглавил Арвид Владимирович Палло, один из старых сподвижников С.П.Королева, который должен был снять с боевого взвода систему аварийного подрыва спускаемого аппарата, установленную на случай приземления аппарата в недоступном для эвакуации месте. Корабль был найден. Собачки Комета и Шутка (Жулька и Альфа) перенесли огромные перегрузки при возвращении на Землю и сорокаградусный мороз в месте приземления. В разных источниках клички собак рознятся, что связано с обычаем давать более «благозвучные» имена перед запуском. Из-за отказа катапульты космические путешественницы остались в спускаемом аппарате, что спасло им жизнь. На вторые сутки после посадки они были спасены. Были подготовлены два зачетных пуска, которые состоялись 9 и 25 марта 1961 года. В ходе этих полетов была повторена полностью программа полета с человеком на борту. Старт, одновитковый полет, посадка. В кресле космонавта находился антропометрический манекен, его называли «Иван Иванович», сходство с человеком было полным, его даже одели почему-то в обычный костюм. После облачения в скафандр, на лицо Ивана Ивановича в пуске 25 марта положили лист ватмана с надписью «макет», чтобы не испугать тех, кто случайно мог найти его раньше спасателей. Для проверки голосовой связи в него был вмонтирован магнитофон, на который записали песню в исполнении хора им. Пятницкого, опять же для того, чтобы в случае неудачи не могло бы возникнуть и тени подозрения, что погиб человек, а не манекен. Собачку Чернушку в полете 9 марта разместили в малом контейнере, который расположили там, где при полете космонавта должен быть контейнер с пищей, предназначавшейся для космонавта во время его полета.

День 12 апреля 1961 г. разделил историю освоения космических далей на два периода — «когда человек мечтал о звёздах» и «с тех пор, как человек покорил космос». В 9:07 по московскому времени со стартовой площадки № 1 космодрома Байконур был запущен космический корабль «Восток-1» с первым в мире космонавтом на борту — Юрием Гагариным. Совершив один виток вокруг Земли и, проделав путь в 41 тыс. км, спустя 90 минут после старта, Гагарин приземлился под Саратовом, став на долгие годы самым знаменитым, почитаемым и любимым человеком планеты. Его «поехали!» и «всё видно очень ясно — космос чёрный — земля голубая» вошли в список наиболее известных фраз человечества, его открытая улыбка, непринуждённость и радушие растопили сердца людей по всему миру. Первый полёт человека в космос управлялся с Земли, сам Гагарин являлся скорее пассажиром, хотя и великолепно подготовленным. Нужно отметить, что условия полёта были далеки от тех, что предлагаются ныне космическим туристам: Гагарин испытывал восьми-десятикратные перегрузки, был период, когда корабль буквально кувыркался, а за иллюминаторами горела обшивка и плавился металл. В течение полёта произошло несколько сбоев в различных системах корабля, но к счастью, космонавт не пострадал.

Волновался ли Ю.А.Гагарин? Все отмечали его отличное, ровное настроение в день старта. Но вот что показало измерение пульса на разных стадиях подготовки, старта и полета, в определенной степени связанное с эмоциональным состоянием космонавта. За четыре часа до старта — пульс 65 ударов в минуту, за пять минут до старта — 108, на участке выведения — в конце первой минуты — выше 150, к концу участка выведения — опять около 108. В момент включения тормозной двигательной установки и при начале входа в атмосферу — 112. Во время полета в невесомости частота пульса была 97 ударов в минуту.

16 июня 1963 года на орбиту был выведен космический корабль «Восток- 6», впервые в мире пилотируемый женщиной- гражданкой Советского Союза Валентиной Терешковой. Её позывной на время полёта «Чайка», перед стартом Валентина Терешкова сказала: «Эй! Небо, сними шляпу». Полёт длился почти трое суток, за это время космический корабль сделал 48 оборотов вокруг Земли. Валентина Терешкова является единственной в мире женщиной, совершившей полёт в космос в одиночку.

18 марта 1965 г. был запущен космический корабль ЗКД N 4, получивший название "Восход-2", с космонавтами Павлом Беляевым и Алексеем Леоновым на борту. Масса корабля составила 5 682 кг - на 362 кг больше массы "Восхода". Через 1 час 35 минут после старта (в начале 2-го витка) Алексей Леонов первым в мире покинул космический корабль, о чем на весь мир объявил Павел Беляев: "Внимание! Человек вышел в космическое пространство! Человек вышел в космическое пространство!" Телевизионное изображение парящего на фоне Земли Алексея Леонова транслировалось по всем телеканалам. Леонов находился в условиях космического пространства 23 мин. 41 сек., а вне шлюза в открытом космосе - 12 мин. 09 сек. В это время он удалялся от корабля на расстояние до 5.35 м. Во время выхода его скафандр был связан с бортом корабля специальным электрическим кабелем, так как не был полностью автономным. Во время полета космонавты разговаривали с руководителями партии и правительства, собравшимися в Свердловском зале Кремля. Через сутки, на 18-м витке, корабль приземлился в Пермской области, и ТАСС объявил о полном успехе полета. Первый выход в открытый космос советские космонавты провели на 2,5 месяца раньше американцев.

С чего всё начиналось…

Талантливый инженер Юрий Фёдоров отвечал за безопасность систем «Востока». Юрий Иванович родился и вырос в Пензе В 1950 году, после окончания индустриального института, он получил распределение на Байконур. На космодроме наш земляк проработал 26 лет, пройдя путь от младшего инженера до начальника лаборатории. Он готовил к запуску первую межконтинентальную ракету, первый искусственный спутник Земли, а также легендарный корабль «Восток», на борту которого летал Юрий Гагарин. Юрий Иванович очень переживал, когда в полёте погиб космонавт Владимир Комаров. Это была первая смерть в космосе. Фёдоров вспоминал, что корабль к полёту готовили в страшной спешке. Было выявлено много недостатков, причём не только заводского, но и конструктивного характера. Дело доходило до того, что военные испытатели отказывались ставить свои подписи об окончании того или иного раздела испытаний. Но высокое начальство давило, торопило. И конструкторское бюро вынуждено было дать согласие. В конце 1983 года подполковник Фёдоров вышел в отставку, год преподавал в Московском авиационном институте, затем переехал в родную Пензу. За заслуги Юрию Ивановичу было присвоено звание «Ветеран космодрома Байконур». Умер Фёдоров в октябре 1999 года. Более 30 лет трудится в Центре управления полётами (ЦУП) наш земляк, уроженец с. Знаменская Пестровка , Иван Николаевич Цыплихин. Он сотни раз отправлял в сложный полёт грузовые космические корабли и осуществлял их посадку.

«В огне не горят и в воде не тонут»,- так говорят об измерительных датчиках пензенского производства. Если представить освоение космоса , как некий документальный фильм, в титрах его мы бы обязательно увидели названия многих пензенских предприятий. В своё время на «Химмаше» создавали стартовые площадки для космодромов, на бессоновском «ГРАЗе» выпускались специальные автозаправщики. Сейчас космическая тематика этих предприятий закрыта. А вот в НИИФИ она до сих пор играет важную роль. Пензенский научно-исследовательский институт физических измерений (НИИФИ), принимал непосредственное участие в разработках и создании ракетно-космической вычислительной техники: датчиков, элементов стартового сооружения, радиоэлектронных элементов, резисторов, конденсаторов, аппаратуры телеметрической информации, заправок. Все эти разработки были внедрены в серийное производство во многих пензенских НИИ и на промышленных предприятиях. Поражает надёжность аппаратуры . В заводском музее выставлены образцы с потерпевших аварию ракет. Оплавленные, выдержавшие колоссальные перегрузки и давление приборы находятся в рабочем состоянии. Хоть снова в космос посылай! Измерительные приборы НИИФИ использовались во всех отечественных космических зондах, отправленных на Венеру, Луну, Марс и Юпитер. Особая гордость заводчан- участие в запуске ракетного комплекса «Энергия- Буран» За полётом следили три с половиной тысячи датчиков пензенского производства. И ни один не отказал! Опыт создания измерительной техники для проекта «Энергия- Буран» послужил основой для создания новых типов датчиков. До сих пор некоторые из них не имеют зарубежных аналогов. Американские транспортные комплексы «Атлас» оснащаются датчиками НИИФИ. Прославленный коллектив Федерального научно-производственного центра ФГУП "НИИ физических измерений" с 1995 по 2009 годы возглавлял его генеральный директор и главный конструктор, доктор технических наук, профессор, академик Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, Российской инженерной академии, Международной академии навигации и управления движением Евгений Мокров.

  Эхо космического старта прокатилось по всей нашей планете, вызывая восхищение и гордость всех  людей на земле.  Свершилось! Сбылась вековая мечта человечества! Впервые житель планеты Земля устремился к звездам. Юрий Гагарин сделал один виток вокруг Земли, но этот подвиг открыл новую эру полетов человека в космическое пространство, в котором принимали участие тысячи советских людей. Сегодня путешествия в космос воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Над нами летают сотни спутников и тысячи прочих нужных и бесполезных объектов, за секунды до восхода солнца из окна спальни можно увидеть вспыхнувшие в ещё невидимых с земли лучах плоскости солнечных батарей Международной космической станции, космические туристы с завидной регулярностью отправляются «бороздить просторы» (тем самым воплощая в реальность ерническую фразу «если очень захотеть, можно в космос полететь») и вот-вот начнётся эра коммерческих суборбитальных полётов с чуть ли не двумя отправлениями ежедневно. Освоение космоса управляемыми аппаратами и вовсе поражает всякое воображение: тут и снимки давно взорвавшихся звёзд, и HD-изображения дальних галактик, и веские доказательства возможности существования жизни на других планетах. Корпорации-миллиардеры уже согласовывают планы по строительству на орбите Земли космических отелей, да и проекты колонизации соседних нам планет давно не кажутся отрывком из романов Азимова или Кларка. Очевидно одно: однажды преодолев земное тяготение, человечество будет вновь и вновь стремиться ввысь, к бесконечным мирам звёзд, галактик и вселенных. Хочется пожелать только, чтобы нас никогда не покидала красота ночного неба и мириадов мерцающих звёзд, по-прежнему манящих, таинственных и прекрасных, как в первые дни творения.

1.«Космическая техника» под редакцией К. Гэтланда. 1986 г. Москва.

2.«КОСМОС далёкий и близкий» А.Д. Коваль В.П. Сенкевич. 1977 г.

3.«Освоение космического пространства в СССР» В.Л. Барсуков 1982 г

4. Интернет- энциклопедия «Википедия»

5. Газета «Пензенская правда» № 28 от 12 апреля 2011г.