Отчет о выполненной работе по Государственному контракту №14. 741. 11. 0160 от 14 июня 2011 г. Тема «Организационно-техническое обеспечение проведения международной молодежной конференции «Гагаринские чтения»
Скачать 2.43 Mb.
|
Литература
Н.В. Гоца, К.э.н., доцент О ПОДГОТОВКЕ ЗАПУСКА И ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПЕРВОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ Аннотация. В начале любого большого пути всегда случается первый шаг. Зачастую именно он задает направление и ритм всему движению. От того насколько он удачен, насколько правильно выбрано его направление зависит успех всего предприятия. Это значение возрастает кратно, если шаг делается в неизведанное, в интересах и масштабах всего человечества. Именно таким шагом стал первый успешный запуск искусственного спутника Земли в СССР 4 октября 1957 года. С него началась эра космонавтики на нашей планете. Ключевые слова и словосочетания: искусственный спутник Земли (ИСЗ), «Простейший спутник» (ПС), ракета-носитель, проектирование первых космических аппаратов, инженерно-технические решения, радиосигнал, эволюция орбиты спутника, атмосфера, ионосфера Земли. К 1953 г. ракетная техника в СССР достигла такого уровня развития, что постановка вопроса о запуске искусственного спутника Земли стала реальностью. В январе 1956 г. на самом высоком правительственном уровне было принято решение о создании в 1957-1958 гг. искусственного спутника Земли (ИСЗ). Пробный пуск был назначен на 1957 год. Одновременно в 1955-1956 гг. в Академии наук созывается ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в космических исследованиях. Каждое совещание было посвящено одному какому-либо вопросу: космическим лучам, ионосфере, магнитному полю Земли и т.д. На повестке же всех совещаний стоял один основной вопрос: что может дать искусственный спутник Земли для данной области науки, какие приборы нужно установить на него для получения конкретных результатов, и кто из ученых возьмется эти приборы сконструировать. Следует подчеркнуть, что в середине ХХ века уровень знаний о физических условиях в верхней атмосфере и в околоземном космическом пространстве был чрезвычайно мал. Последующие открытия таких новых для науки того времени явлений, как радиационные пояса Земли, магнитосфера и т.д., подтверждают это. До полета первых ИЗС данные о плотности атмосферы на высоте нескольких сот километров по разным источникам существенно различались между собой, не было достаточно полных сведений о структуре ионосферы, условиях прохождения через нее радиосигналов, о степени метеоритной опасности. Отсутствовали какие-либо экспериментальные данные по вопросам герметизации спутника, по обеспечению его теплового режима в космическом пространстве, энергопитанию его аппаратуры в течение длительного времени, управлению в полете с учетом погрешностей выведения, эволюции его орбиты и т.д. Инженерное решение указанных выше проблем стало основным содержанием проектирования первых космических аппаратов. С ноября 1956 г. велись исследования и расчеты по созданию корабля-спутника для полета человека, исследования по созданию спутника-станции и эскизные проработки для полета автоматического космического аппарата к Луне. В том же году начались практические работы по первому спутнику (так называемому «Простейшему спутнику» - ПС). Запуск первого в мире искусственного спутника Земли должен был явиться мощным стимулом для форсирования работ по исследованию и освоению космического пространства. И точно, удачный запуск ПС послужил толчком для реализации ряда космических программ в нашей стране и за рубежом. В других странах ученые тоже работали над проблемой искусственного спутника Земли. Но объективные трудности не позволили им решить эту проблему в 1957 г. В основу проектирования ПС были положены следующие предпосылки. Он должен был быть максимально простым и надежным. Вместе с тем технические решения по таким вопросам, как обеспечение герметизации, терморегулирования и т.д., должны были соответствовать решениям, заложенным в проектах последующих, более совершенных космических аппаратов. Корпус ПС необходимо было облечь в сферическую форму для наиболее точного определения плотности атмосферы по изменению орбиты при неориентированном полете. ПС необходимо было оборудовать непрерывно работающим, не менее чем в двух диапазонах частот, радиопередающим устройством достаточно большой выходной мощности для возможности приема его радиосигналов на максимально возможных расстояниях большим числом наземных станций и радиолюбителями с целью получения статистических данных о распространении радиоволн через ионосферу в различных климатических и погодных условиях. Антенная система ПС должна была обладать диаграммой направленности, максимально приближающейся к круговой, с тем, чтобы исключить влияние вращения ПС на интенсивность принимаемых радиосигналов. Энергопитание бортовой аппаратуры ПС должно было осуществляться от электрохимических источников тока с высокой удельной энергоемкостью, обеспечивающих длительность работы аппаратуры не менее двух недель. Для контроля давления и температуры на борту ПС необходимо было поместить датчики, изменяющие вид радиосигналов при падении давления и выходе температуры за пределы установленного диапазона. Размещение ПС на ракете-носителе и схема его отделения должны были обеспечить безотказность отделения и раскрытия антенн. Радиопередатчик ПС обеспечивал мощность излучения в 1Вт, работу на частотах около 20 и 40 МГц, передачу показаний двух сигнальных датчиков (давления и температуры внутри спутника) путем изменения соотношений длительности радиопосылок и пауз между ними, питание от батарей из серебряно-цинковых аккумуляторов, время непрерывной работы 14 суток. Запуск ПС должен был обеспечить практическую проверку процессов выведения спутника на орбиту и отделение его от ракеты-носителя; получение данных о плотности верхних слоев атмосферы, необходимых для расчетов эволюции орбит и длительности существования на них спутников; обработку радиотехнических и оптических методов измерений орбит; изучение прохождения радиосигналов различной частоты через ионосферу; проверку принципа терморегулирования в условиях космического полета и обеспечения герметичности. Исходя из выше обозначенных технических критериев, и был сконструирован первый спутник. ПС имел герметичный корпус сферической формы диаметром 580 мм по наружному обводу. Корпус был выполнен из алюминиевого сплава и состоял из двух полуоболочек, соединенных стыковочными шпангоутами. Герметичность стыка обеспечивалась уплотнительным кольцом из вакуумной резины прямоугольного сечения, закладываемым в кольцевую канавку одного из шпангоутов. Гермостык соединялся винтами. Передняя полуоболочка имела меньший радиус и закрывалась полусферическим экраном для обеспечения теплового режима. Четыре вваренные в нее фитинга служили для крепления оснований штыревых антенн. Задняя полуоболочка являлась одновременно радиаторной поверхностью системы терморегулирования. Герметичный корпус заполнялся сухим азотом при давлении 1,3 атм. Внутри корпуса ПС размещались: блок питания в виде электрохимических источников тока, радиопередающее устройство, вентилятор и воздуховод системы терморегулирования, коммутирующее устройство, датчики температуры и давления, бортовая кабельная сеть. На задней полуоболочке в корпусе имелся гермоввод для электроцепей. Блок источников тока состоял из трех батарей серебряно-цинковых аккумуляторов. Он имел форму восьмигранной призмы (поперечный размер 450 мм, высота 270 мм) с центральным прямоугольным каналом (170 Х 180 мм), внутрь которой вставлялось радиопередающее устройство. Такая форма блока обеспечивала симметричную циркуляцию азота внутри герметичного корпуса и хороший съем тепла, выделяемого передатчиками. Блок питания крепился к стыковочному шпангоуту передней оболочки в восьми точках. Две батареи предназначались для питания радиопередающего устройства, а третья батарея – для питания вентилятора системы терморегулирования и коммутирующего устройства. Радиопередающее устройство спутника состояло из двух ламповых радиопередатчиков, работающих на частотах 20,005 и 40,0002 МГц (длина волн соответственно 15 и 7,5 м). Передатчики имели входную мощность 1 Вт. Сигналы, излучаемые передатчиками на каждой из частот, имели вид телеграфных посылок длительностью от 0,2 до 0,6 с. Передатчики работали одновременно, но поочередно – один передатчик работал во время пауз в работе другого. При замыкании и размыкании контактов датчиков контроля давления (барореле с настройкой p = 0,35 атм) и температуры (термореле с настройками T1 = +50°, T2 = 0°C) изменялись частоты телеграфных посылок и соотношение между длительностью посылок и пауз между ними, что обеспечивало контроль герметичности и изменения температур внутри ПС. По конструкции радиопередающее устройство было изготовлено в виде блока с внешними габаритами 100 Х 130 Х 390 мм, который с помощью амортизатора крепился к центральному узлу передней полуоболочки корпуса ПС; центрирование его в осевом канале блока питания и восприятие боковых нагрузок осуществлялось шестью пластинчатыми пружинами. Антенная система спутника состояла из четырех штырей – двух длиной 2,4 м и двух длиной 2,9 м. Штыри антенн были установлены на изоляторах и имели пружинные узлы, изменяющие угол установки при отделении ПС. При установке ПС на последней ступени ракеты штыри укладывались вдоль наружной образующей конического переходника (имевшего угол при вершине 46°) и удерживались в таком положении восемью зацепами. После отделения ПС от ракеты-носителя угол между противолежащими штырями увеличивался до 70°, что обеспечивало наилучшую диаграмму направленности антенной системы. Спутниковая система терморегулирования поддерживала устойчивый температурный режим внутри ПС при наличии переменных внешних тепловых потоков (в полете над освещенной стороной Земли и при заходе в ее тень). Она включала сдвоенное биметаллическое термореле, вентилятор с электроприводом и воздуховод, образованный внутренним диффузором и задней полуоболочкой гермокорпуса. Включение вентилятора производилось при температуре ≥ 30°C, при этом циркулирующий азот осуществлял передачу тепла задней полуоболочке, которая являлась радиатором, излучавшим избыток тепла в космическое пространство. При понижении температуры азота до T = 20-23°C вентилятор выключался, что приводило к значительному увеличению теплового сопротивления между радиаторной поверхностью и внутренним объемом ПС и предотвращало дальнейшее снижение температуры. Питание радиопередающего устройства и системы терморегулирования включалось после выведения ПС на орбиту с помощью коммутирующего устройства (дистанционного переключателя), которое срабатывало при замыкании пяточного контакта в момент отделения ПС от ракеты-носителя. Отделение ПС от носителя осуществлялось пневматическим толкателем с относительной скоростью 2,73 м/с. Для дублирования процесса отстыковки было предусмотрено пиротехническое устройство, обеспечивающее отделение со скоростью 1,45 м/с. Одновременно пружинным толкателем со скоростью 0,643 м/с производилось отделение головного обтекателя, предохраняющего спутник от аэродинамических и тепловых воздействий на участке выведения, при прохождении плотных слоев атмосферы. Последняя ступень ракеты-носителя во избежание возможного столкновения со спутником после его отделения притормаживалась с помощью реактивной силы. Наблюдение за полетом ПС обеспечивали организованные пеленгаторные пункты. Запуск был назначен на 4 октября 1957 года. Ракета-носитель с первым искусственным спутником Земли стартовала в 22 часа 28 минут 0,4 секунды по московскому времени. После отделения ПС от последней ступени ракеты-носителя начали работать радиопередатчики, и был раскрыт отражатель на последней ступени (по нему определялось движение ракеты-носителя, которая также стала искусственным спутником Земли). Наблюдения на первых пяти витках показали, что сигналы радиопередатчиков спутника хорошо прослушиваются. Над Москвой он прошел в 1 ч 48 мин (по московскому времени) 5 октября 1957 г. Начальный период одного оборота вокруг Земли равнялся 96,2 мин (наклонение орбиты 65°). Собственно, люди невооруженным глазом наблюдали только ракету-носитель: она хорошо была видна, и каждое прохождение ее было событием и собирало в Москве восторженных зрителей, особенно около планетария. Полет ПС предоставил ученым возможность определить коэффициент поглощения радиоволн в ионосфере и исследовать влияние ионосферы на распространение радиоволн. Радиосигналы передатчика, работающего на частоте 20 МГц, принимались на расстоянии 6-8 тыс. км. Дальний прием достигал 16-17 тыс. км (это было следствием волновидного распространения сигналов спутника). Наблюдения с помощью оптических устройств позволили определить параметры траектории ракеты-носителя. Они велись с помощью телескопов АТ-1, обслуживаемых любителями-астрономами из числа студентов вузов и работников обсерваторий. Была определена звездная величина спутника. Она оказалась для ПС равной 5-6 m, а для ракеты-носителя 2 m. Оптические наблюдения использовались для непрерывного уточнения расчетных элементов орбиты, прогнозирования движения спутника и выдачи целеуказаний для работы более точных приборов. Из-за торможения ПС в атмосфере период его обращения в начале полета уменьшался за сутки (или за 15 оборотов вокруг Земли) примерно на 1,8 с. ПС оставался на орбите как небесное тело в течение 92 суток и совершил при этом около 1400 оборотов вокруг земного шара. 4 января 1958 г. он вошел в плотные слои атмосферы и прекратил свое существование. Большая степень торможения последней ступени ракеты-носителя привела к тому, что она в качестве спутника Земли просуществовала только около 58 суток. Уже 30 ноября 1957 г. было отмечено заметное уменьшение периода ее обращения (уменьшилась и высота полета). Особенно интенсивное снижение началось 1 декабря на трассе, проходившей через г. Иркутск – Чукотский полуостров – Аляску и далее вдоль западного побережья Северной Америки. Ракета-носитель вошла в более плотные слои атмосферы, разрушилась и сгорела. В результате запуска первого спутника путем тщательных наблюдений за его полетом был собран ценный научный материал о законах движения искусственных спутников, о плотности верхних слоев атмосферы и об ионосфере Земли; выяснились тепловые условия, в которых находился спутник; было установлено, что за время работы радиопередатчика, т.е. в первые две недели полета, не было ни метеоритных пробоев, ни разрушений герметичности. Полет первого искусственного спутника Земли открыл дорогу последующим спутникам, межпланетным станциям и полетам человека в космос. Полетом советского спутника Земли началась космическая эра с открытыми перспективами освоения межпланетного пространства на благо всего человечества. Литература
Приложение 10 Анкета Уважаемый участник международной молодежной конференции «Гагаринские чтения»! Нам важно знать Ваше мнение об организации и проведении данной конференции. В связи с этим просим Вас ответить на следующие вопросы: |
Похожие:
 | Отчет о выполненной работе по Государственному контракту от 31 августа... Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | | Отчет о выполненной работе по Государственному контракту №02. 741.... Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет» |
| Отчет о выполненной работе по Государственному контракту №12. 741.... Целью проведения работы является эффективное освоение молодыми исследователями и преподавателями лучших научных и методических отечественных... | | Отчет по Государственному контракту на выполнение работ для государственных нужд Организационно-техническое обеспечение работы российской экспозиции на осенней технической ярмарке |
| Отчет по работам, выполненным в рамках контракта 02. 741. 12. 2012... Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Список основных исполнителей по Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных... |
 | Список основных исполнителей по Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных... | | Список основных исполнителей по Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных... |
| Отчет по Дополнительному соглашению №2 к Государственному контракту... «Разработка проекта скиово бассейна реки Нарва и рек бассейна Псковско-Чудского озера» (С-10-01) | | Отчет о результатах самообследования Организационно-правовое обеспечение... «Сармановская средняя общеобразовательная школа» Сармановского муниципального района Республики Татарстан утверждён Постановлением... |
| Отчет научные и научно-педагогические кадры инновационной России... Елями выполнения работы явилось эффективное освоение молодыми исследователями и преподавателями лучших научных и методических отечественных... | | Отчет по итогам проведения работы на студенческой конференции в рамках... «Борьба с коррупцией в системе государственного и муниципального управления: уроки реформ»» |
| Литература по дисциплине 7 Материально-техническое обеспечение 7... Рецензент программы: д э н., проф. Орешкин В. А., профессор кафедры Международной торговли и внешней торговли РФ | | Отчет по Дополнительному соглашению №4 от 27 февраля 2010 г к Государственному... |
| Отчет по Государственному контракту № «Разработка концепции создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения» | | Программа международной молодёжной научно-практической конференции... Кузнецов А. А., проректор ннгу по учебной и воспитательной работе, доктор исторических наук – председатель |
