Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №4»
Первый полет в космос: как это было?
Выполнила:
ученица 10 «А» класса
Татаренкова Ангелина
Руководитель:
Суворова И. А.
Оглавление
Введение
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.
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.
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.
1. История создания ракет
1.1 Первые ракеты
Впервые в реальность полёта к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце XIX 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. ракета полет реактивный
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).
Известно, что китайцы использовали ракеты еще в X веке, а возможно, и раньше. Применялись они в основном для пиротехнических нужд (фейерверк также относится к китайским изобретениям), но, случалось, что «огненными стрелами» поджигали осажденные крепости и города.
Только в 1791 году обратили внимание на военное применение ракет англичане, на которых большое впечатление произвела «ракетная атака» восставших индусов под предводительством знаменитого султана Типу-саиба. Во всяком случае, один из участников тех боевых действий, артиллерийский офицер Уильям Конгрив, вернувшись на родину, серьезно занялся пороховыми ракетами и уже в 1806 году предложил использовать их против Наполеона. Призыв нашел понимание у правительства Его Величества, только ракетный удар был нанесен не по войскам французского императора, а по его заокеанским союзникам: американцам. Случилось это в 1814-м, когда английский флот сутки напролет бомбардировал форт Мак-Генри под Балтимором. Любопытно, что именно после этой атаки местный волонтер и адвокат по профессии Френсис Скотт Ки написал слова к американскому национальному гимну «Усеянное звездами знамя». И в нем есть строчка про «алое пламя ракет»!
Затем бурное развитие артиллерии отодвинуло ракеты на второй план, и до середины ХХ века они использовались по большей части лишь как праздничная пиротехника.
1.2 Ракеты системы Константинова
В 1842 году начальником Ракетного заведения был назначен полковник К.И. Константинов (1818-- 1871), член Морского ученого комитета и Военно-ученого комитета. Кстати, Константинов был внебрачным сыном великого князя Константина Павловича от связи с певицей Кларой Анной Лоренс, то есть племянником императора Александра III.
В 1847--1850 годы на основе устройства орудийной баллистической установки Константинов создал ракетный электробаллистический маятник. Этот прибор позволял с достаточной для практики точностью измерять тягу ракет и определять зависимость ее величины от времени. Созданием ракетного электробаллистического маятника были заложены основы теории баллистики ракет, без чего немыслимо было дальнейшее развитие реактивного оружия.
Расчетным и эмпирическим путем Константинову удалось найти наиболее выгодное сочетание размеров, формы, веса ракет и порохового заряда для достижения наибольшей дальности и правильности полета ракет. На вооружение русской армии были приняты следующие ракеты системы Константинова: 2-дюймовые (51 мм); 2,5-дюймовые (64 мм) и 4-дюймовые (102-мм). В зависимости от назначения и характера стрельбы были введены и новые названия ракет -- полевые и осадные (крепостные). Полевые ракеты вооружались гранатами и картечью. Осадные ракеты вооружались гранатами, картечью, зажигательными и осветительными снарядами. К полевым ракетам относились 2-дюймовые и 2,5-дюймовые, а к осадным (крепостным) 4-дюймовые.
Ракеты Константинова успешно применялись во время войны 1853--1856 годов на Дунае, на Кавказе и в Севастополе. Они показали высокие боевые качества как против пехоты и кавалерии, так и при осаде крепостей, особенно в 1853 году при взятии Акмечети и в 1854 году при осаде Силистрии.
В качестве примера успешного применения ракет можно привести сражение под Кюрюк-Дара (Кавказская кампания 1854 года). Отряд князя Василия Осиповича Бебутова в составе 18 тысяч штыков и сабель атаковал 60-тысячную турецкую армию, имевшую 80 орудий. Артиллерия русских состояла из 44 пеших и 20 конных пушек и 16 ракетных станков, состоявших на вооружении двух конно-ракетных команд в боевых порядках 20-го Донского казачьего полка.
1.3 «Воздухоплавательный прибор» Кибальчича
Мы помним, что с середины XIX века различными авторами выдвигались самые необыкновенные проекты использования силы реактивной отдачи в транспортных системах. Но в их ряду революционер Николай Кибальчич стоит особняком. Во-первых, он -- человек ярчайшей судьбы. Во-вторых, он сформулировал новый и не встречавшийся в других проектах ракетодинамический принцип создания подъемной силы, исключавшей воздух как опорную среду.
До Кибальчича авторы проектов реактивных летательных аппаратов как в России, так и в других странах предлагали использовать принцип реактивного движения лишь для осуществления перемещения аэростата либо аэроплана в горизонтальном направлении, то есть для приведения летательного аппарата в движение. Подъемная же сила во всех без исключения проектах должна была создаваться либо за счет газа легче воздуха (аэростатический принцип), либо за счет обтекания несущих поверхностей (крыльев) потоком воздуха (аэродинамический принцип). Совершенно на ином принципе был основан летательный аппарат Кибальчича, для полета которого атмосфера не только не была необходима, но даже вредна, так как создавала дополнительное сопротивление.
Николай Кибальчич был одним из шести членов партии «Народная воля», обвиненных в убийстве царя Александра II, произошедшем 13 марта 1881 года (по новому стилю). Суд, состоявшийся с 7 по 9 апреля 1881 года в Петербурге, завершился вынесением смертного приговора всем шести обвиняемым. Организатором группы был Александр Желябов, который во время суда не упускал ни малейшей возможности выступить с обличительной политической речью. Человеком, бросившим бомбу в царя, был Николай Рысаков; участие же Кибальчича выразилось в том, что он изготовил бомбы и обучил Рысакова и других пользоваться ими.
Кибальчич был арестован 29 марта 1881 года. Когда в один из первых дней апреля адвокат вошел в камеру Кибальчича, он, ожидавший встретить фанатичного революционера или отчаянного преступника, увидел перед собой хорошо одетого, спокойного молодого человека, погруженного в глубокое раздумье. Кибальчич думал не о своей судьбе, он был занят изобретением некоего летательного аппарата. И первые же слова, с которыми обратился он к защитнику, были просьбой добиться разрешения писать в камере.
Итогом этих раздумий стала записка, ныне известная под названием «Проект воздухоплавательного прибора». Ее приобщили к делу и положили в архив Департамента полиции, откуда она была извлечена и обнародована лишь через 36 лет -- в августе 1917 года.
Согласно Кибальчичу, предложенный им «воздухоплавательный прибор» имел вид платформы с отверстием в центре. Над этим отверстием устанавливалась цилиндрическая «взрывная камера», в которую должны были подаваться свечки» из прессованного пороха. Для зажигания пороховой свечки, а также для замены их без перерыва в горении Кибальчич предлагал сконструировать особые «автоматические механизмы».
Машина сначала должна была набрать высоту, а потом перейти на горизонтальный полет, для чего «взрывную камеру» следовало наклонять в вертикальной плоскости. Скорость предполагалось регулировать размерами пороховых «свечек» или их количеством. Устойчивость аппарата при полете обеспечивалась продуманным размещением центра тяжести и «регуляторами движения в виде крыльев».
Мягкая посадка «воздухоплавательного прибора» должна была осуществляться простой заменой более мощных пороховых «свечек» на менее мощные.
Нетрудно видеть, что летательный аппарат Кибальчича принципиально был пригоден и для полетов в безвоздушном пространстве. Сам автор об этом не говорил. Он ставил перед собой более скромную задачу, что явствует из названия проекта. Никто из изобретателей ракетных транспортных систем того времени не смотрел на свое изобретение как на средство, позволяющее покинуть пределы земной атмосферы -- то была тема для фантастов. И все же первый проект ракетного космического корабля был уже не за горами.
1.4 Первая ракета К. Э. Циолковского
Наконец, в начале XX 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.
Полет человека в космос... Это казалось несбыточной мечтой, сюжетом фантастического романа. Однако сила человеческого разума оказалась мощнее силы земного притяжения: Константин Эдуардович Циолковский стал первым в плеяде гениальных ученых, которым удалось преодолеть казалось бы незыблемые законы природы. Он не только доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета, но и разработал ее модель, правда, при жизни ему так и не удалось наблюдать запуск космического аппарата.
Работа у Константина Эдуардовича продвигалась быстро. Формулы давали возможность сделать самые оптимистические выводы: ракетный корабль способен двигаться с любой скоростью, сколь бы большой она не была. Для этого должно быть соблюдено только одно условие: масса ракетного топлива должна превышать массу конструкции. Если это превышение будет пяти- или шестикратным, то ракета оторвется от Земли и улетит в космос.
Мысль о возможности использования ракеты для межпланетных полетов была высказана Константином Эдуардовичем еще в 1883 году. В труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами», увидевшем свет в 1903 году, он впервые вывел законы движения ракет, обосновал возможность их использования для исследования Вселенной. Его работа возвестила о новом направлении науки -- покорении космоса.
Работы К. Э. Циолковского по реактивному движению не ограничиваются теоретическими расчётами; в них даны и практические указания инженеру-конструктору по конструированию и изготовлению отдельных деталей, выбору топлива, очертанию сопла; разбирается вопрос о создании устойчивости полёта в безвоздушном пространстве.
Ракета К. Э. Циолковского представляет собой металлическую продолговатую камеру, похожую по форме на дирижабль или аэростат воздушного заграждения. В головной, передней, её части находится помещение для пассажиров, снабжённое приборами управления, светом, поглотителями углекислоты и запасами кислорода. Основная часть ракеты заполнена горючими веществами, которые при своём смешении образуют взрывчатую массу. Взрывчатая масса зажигается в определённом месте, вблизи центра ракеты, а продукты горения, горячие газы, вытекают по расширяющейся трубе с огромной скоростью.