Исследовательская работа Исследовательская работа "Космические станции"

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №31 города Йошкар-Олы»

Исследовательская работа

Космические станции

Лавриненко Яромир, 3М класс

Руководитель:

Мухаметханова Г.А.,

учитель начальных классов

Йошкар-Ола

2024

Содержание исследовательской работы

Введение 3

Актуальность 4

Цель исследования 4

Задачи исследования 4

Методы исследования 4

Гипотеза 4

Почему и на какой высоте летают космические станции 5

А почему они не летают на больших высотах 5

А почему космическая станция не падает 7

Что мы знаем о космических станциях 7

Что такое космическая станция 7

Салют-1 8

Скайлэб 10

Мир 11

Международная космическая станция 13

Тяньгун 15

Новая орбитальная станция-РОС 17

Исследовательская работа 19

Анкета 19

Выводы 20

Заключение 20

Библиография 21

Введение

Тема исследовательского проекта «Я безмерно рад, что моя любимая Родина первая в историипроникла в космос». Первый самолет, первый спутник, первый космический корабль и первый полет человека в космос, вот этапы великого пути моего отечества к покорению тайн природы (Ю.А. Гагарин).

Юрий Гагарин не мог знать, что СССР 19.04.1971 г. запустит первую космическую станцию Салют-1.

Началом космической эры считается 1957 год. Тогда стартовала первая настоящая ракета-носитель, несущая искусственный спутник земли так, чтобы он мог обращаться вокруг Земли, не падая на нее. За первым спутником последовали уже тысячи искусственных тел.

Дата 12 апреля навсегда вошла в мировую историю благодаря Юрию Гагарину, который в 1961 году стал первым человеком, совершившим орбитальный полет вокруг Земли.

Актуальность

Все дети Земли мечтают о путешествии к далеким планетам.

А орбитальная станция это как бы второй дом на пути к ним. Поэтому тема моей работы актуальна.

Цель проекта:

Изучить основы теорий о космосе

Познакомиться с прошлым и настоящим изучения космических станций

и перпектива их будущего.

Провести анкетирование по вопросу о космосе.

Задачи проекта

Изучить научную литературу, сайты сети интернет

Провести анкетный опрос среди учащихся третьего класса

Обработать анкеты и выяснить, каков уровень заинтересованности в изучении данной темы

Методы исследования

Поиск информации

Анкетирование

Гипотеза

Россия внесла и вносит большой вклад в исследование космоса и создание космических станций.

2. Почему и на какой высоте летают космические станции

Космос- относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел.

В отношении Земли космос начинается на высоте 100 км. У Юпитера не менее 1000 км, а вот у Луны атмосферы практически нет.

Спутник- это объект, обращающийся по определенной траектории (орбите) вокруг другого объекта.

Под это определение попадает даже Луна, которая действительно является единственным естественным спутником Земли, все остальные искусственные.

Искусственные спутники Земли и космические корабли выводятся на высоту не менее 150-200 км, где атмосфера настолько разрежена, что позволяет двигаться с космическими скоростями.

На высоте 200 км искусственный спутник земли может существовать около 40 суток. Затем начинается быстрое уменьшение скорости полета и потеря высоты. На высоте 300 км время полета спутника составляет около 500 суток, а на высоте 500 км- примерно 50 лет.

Выбор орбиты зависит от стоимости эксплуатации станции: чем ниже орбита, тем дешевле обходится полет к станции, но одновременно с этим, чем ниже орбита, тем сильнее трение об атмосферу, а значит станция быстрее тормозит и необходимо чаще корректировать ее орбиту. Частые корректировки орбиты, в свою очередь требуют больших затрат топлива, которые также нужно поднять, что снова таки стоит недешево.

2.1.А почему они не летают на больших высотах?

В виду того что космическая станция находится выше атмосферы она защищена только магнитным полем Земли не позволяющим проникать жестким космическим излучением.

В верхних слоях земли присутствуют радиоактивные внутренний и внешний пояс радиации.

Рисунок- схема радиационных поясов Земли

Внутренний пояс радиации начинается на высоте 500-1500 км от поверхности Земли и простирается ввысь до 10000 км. Заполнен он протонами высоких энергий (максимальная их концентрация приходится на высоту 3500 км) и электронами.

Внешний пояс радиации состоит из электронов высоких энергий и протонов. Он расположен на расстоянии от 10000 до 50000 км, максимальная концентрация электронов приходится на высоту 17000 км.

Длительные полеты на высотах, расположенных ниже радиационных поясов, безопасны. При полетах в зоне поясов радиации от ионизирующего излучения человека защищает оболочка корабля.

Когда протоны внутреннего радиационного пояса врезаются в оболочку космического корабля, они, естественно, частично теряют свою энергию и попадают внутрь кабины значительно ослабленными. С другой стороны, протоны вызывают в оболочке корабля сложные ядерные реакции, в результате которых возникают нейтроны и гамма-лучи, добавляющие свою дозу в облучение космонавтов.

Действие электронов внешнего радиационного пояса еще опаснее. Внутрь кабины они проникнуть не могут- их пробивная сила для этого недостаточна. Но, тормозясь в оболочке корабля, они рождают при этом очень вредное тормозное рентгеновское излучение. Оно- то и может доходить до космонавтов и серьезно угрожает их здоровью.

Поэтому расположение орбиты космической станции под внутренним поясом радиации предпочтительно с точки зрения защиты от радиоактивного излучения. Но возможно что будущие станции будут обладать защитой от радиации способные выдержать жесткое космическое излучение без использования магнитного поля земли. Тогда космические станции могут быть расположены на орбитах выше 500 км., а также летать вокруг Луны или Марса.

2.2. А почему космическая станция не падает?

Станция как бы падает на планету из-за гравитационной силы, но за счет инерции, которая зависит от скорости и массы, она постоянно промахивается и двигается по замкнутой траектории.

Она летит с такой большой скоростью (около 7,9км/с – первая космическая скорость) что как бы постоянно падает за горизонт.

Если скорость будет выше то она будет подниматься, а если меньше то падать.

В настоящее время на низкой околоземной орбите находится более 3000 искусственных спутников Земли, среди них две космические станции.

На геостационарной орбите (~35800 км от уровня моря- над экватором Земли) спутник вращается с одинаковой скоростью с Землей и получается он как бы висит в небе неподвижно над одной точкой Земли- 565.

На средней околоземной – 139

На высокоэллиптической - 56.

3. Что мы знаем о космических станциях.

3.1 Что такое космическая станция?

Космическая станция - это пилотируемыйискусственный спутник, способный поддерживать жизнедеятельность экипажа на орбите в течение длительного периода времени. На космической станциях должны быть стыковочные узлы, позволяющие другим космическим кораблям пристыковываться для смены экипажа и доставки грузов. Цель создания орбитальной станции варьируется в зависимости от программы. Космические станции чаще всего запускались в научных целях, но случались и военные запуски.

Назначение космической станций — решение различных научных и прикладных задач:

исследование околоземного космического пространства и Земли с орбиты искусственного спутника Земли;

проведение метеорологических, астрономических и других наблюдений;

медико-биологические эксперименты;

исследование поведения материалов и оборудования в условиях космического полёта.

Периоды обитаемых космических станций представлены на рисунке:

Салют-1

Рисунок – Салют-1

«Салют-1» — первая в мире пилотируемая орбитальная станция для полета вокруг Земли.

Выведена на околоземную орбиту ракетой-носителем 19 апреля 1971 года.

11 октября 1971 года, пробыв на орбите 175 суток, станция была сведена с орбиты и вошла в плотные слои атмосферы, где произошло ее разрушение. Несгоревшие обломки упали в Тихий океан.

3.3. СкайЛэб

Рисунок –Скайлэб

Скайлэб (букв. «небесная лаборатория») — первая и единственная национальная орбитальная станция США, предназначенная для технологических, астрофизических, медико-биологических исследований, а также для наблюдения Земли. Запущена 14 мая 1973 года, 11 июля 1979 года вошла в атмосферу Земли и сгорела. Остатки упали на территорию Австралии.

3.4. Мир

Рисунок – Мир

«Мир» — советская и российская пилотируемая научно-исследовательская орбитальная станция, находившаяся в околоземном космическом пространстве с 20 февраля 1986 года по 23 марта 2001 года.

Первая многомодульная орбитальная станция в истории.

Основой для модулей послужили станции серии «Салют».

В состав станции входили модули: «Базовый блок», «Квант-1», «Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Стыковочный модуль», «Природа».

Провела 5511 суток на орбите Земли, из них 4594 дня была обитаема, совершив 86 331 оборот вокруг планеты.

За время существования станции на ней было проведено более 23 000 экспериментов, поставлены два рекорда продолжительности пребывания в космосе Валерием Поляковым и Шеннон Лусид. На станции побывали 104 космонавта и астронавта двенадцати государств в составе 28 экспедиций. В открытый космос вышли 29 космонавтов и 6 астронавтов.

Станция была обитаема с 13 марта 1986 года по 16 июня 2000 года.

Разрушилась при входе в атмосферу Земли, её обломки были затоплены на кладбище космических кораблей в акватории Тихого океана 23 марта 2001 года.

Отказ от эксплуатации станции и её ликвидация были обусловлены рядом причин: износ оборудования, недостаток финансовых средств и другими.

Международная космическая станция

Общие сведения

Рисунок- международная космическая станция

Междунарооднаякосмическая станция, сокр. МКС (англ. InternationalSpaceStation, сокр. ISS) — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс; эксплуатируется с конца 1998 года по настоящее время (странами согласована эксплуатация по 2028 год включительно, рассматривается продление срока работы до 2030 года). МКС — совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран: Россия, США, Япония, Канада и входящие в Европейское космическое агентство Бельгия, Германия, Дания, Испания, Италия, Ниделанды, Норвегия, Франция, Швейцария, Швеция (первоначально в составе участников были Бразилия и Великобритания.

Управление МКС осуществляется: российским сегментом — из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом — из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Управление лабораторных модулей — европейского «Коламбус» и японского «Кибо» — контролируют Центры управления Европейского космического агентства (Оберпфаффенхофен, Германия) и Японского агентства аэрокосмических исследований (г. Цукуба). Между Центрами идёт постоянный обмен информацией.

На декабрь 2021 года в состав МКС входит 15 основных модулей (российские — «Заря», «Звезда», «Поиск», «Рассвет», «Наука», «Причал»; американские — «Юнити», «Дестини», «Квест», «Гармония», «Транквилити», «Купола», «Леонардо»; европейский «Коламбус»; японский «Кибо», состоящий из двух частей), а также экспериментальный модуль «BEAM» и шлюзовой модуль «Бишоп» для запуска малых спутников и выброса мусора.

Тяньгун (орбитальная станция)

Рисунок- Тяньгун

«Тяньгун» ( Небесный дворец) — пилотируемая многомодульная орбитальная станция КНР, летающая по низкой околоземной орбите на высоте от 340 до 450 км над поверхностью Земли.

Базовый модуль станции, «Тяньхэ», был запущен 29 апреля 2021 года, модуль «Вэньтянь» — 24 июля 2022 года, третий модуль — «Мэнтянь» — 31 октября 2022 года. Запуск четвёртого, летящего рядом телескопа «Сюньтянь», запланирован на 2025 год.

«Тяньгун» стала третьей в мире многомодульной пилотируемой орбитальной станцией, после станций «Мир» и МКС, но меньшей по размерам. В составе из трёх модулей она имеет массу более 66 т, а со временем может быть расширена до 100 и более тонн.

Это третий китайский посещаемый орбитальный объект, запущенный по программе «Тяньгун». Первыми двумя были космические лаборатории «Тяньгун-1» и «Тяньгун-2», предназначенные для отработки процессов стыковки, дозаправки и экспериментов, связанных с длительным пребыванием экипажей на орбите.

Первоначальный срок службы 10 лет, с возможностью продления до 15 лет.

На станции работает система полного восстановления воды, поддерживая её замкнутый цикл и позволяющая значительно сократить расходы на обслуживание станции.

Новая орбитальная станция — РОС

Одним из новых вызовов для страны станет развертывание на орбите нашей планеты Российской орбитальной космической станции (РОС), которая будет использоваться Россией вместо МКС.

Предварительный срок запуска первого модуля-2027 год, завершение развертывания РОС-2032 год. Космонавты смогут работать на станции уже с 2028 года, но также у станции будет возможность функционировать и в автоматическом режиме- без экипажа.

Станция обещает стать технологически продвинутой, с использованием последних достижений в области космических технологий. При этом модули (в том числе и узловой) можно будет заменять, что обеспечит практически неограниченный срок службы РОС и возможность постоянного её совершенствования, что также выгодно отличает новую станцию от МКС и ее предшественника, станции «Мир».

На первом этапе будет построена основа станции — «бабочка» с крыльями — солнечными батареями. Вначале на станции будет 4 модуля: узловой и пристыкованные к нему научно-энергетический, базовый и шлюзовой.

Рисунок- Основные характеристики на первом этапе развертывания

На втором этапе к РОС добавятся еще два крупных модуля — целевой производственный и целевой тематический, а также платформа обслуживания космических аппаратов.

Рисунок- Основные характеристики на втором этапе развертывания

Доставку модулей на новую станцию планируется осуществлять с использованием ракеты-носителя «Ангара-А5М» с космодрома Восточный.

4. Исследовательская работа.

4.1. АНКЕТА:

12 апреля день космонавтики. Чем он известен?

а)Был введен первый искусственный спутник Земли.

б) Первый полет человека в космос

в)Первый выход человека в космос

2. В каком году Юрий Гагарин совершил первый космический полет?

а) 1951

б) 1961

в) 1967

3.19 апреля в космотавтике известен тем, что

а)19 апреля 1957 года запущен первый спутник Земли «Спутник-1»

б) 19 апреля 1971 года запущена первая космическая станция Земли «Салют-1»

в) 19 апреля 1961 года – запущен первый космический корабль с человеком на борту «Восток-1»

4. На какой высоте могут находится космические станции Земли в

настоящее время

а) До 150 км

б) 200-500 км

в) Больше 600 км.

5. Сколько обитаемых космических станций находятся на своих орбитах около земли в настоящее время

а) 1

б) 2

в) 3

Результаты анкетирования будут представлены на выступлении.

Выводы

По результатам тестирования:

По каждому вопросу:

По итгогам:

Заключение

Россия является флагманом в освоении космоса.

Являясь участником МКС в настоящее время проводит большое количество исследований на ее борту.

Россия ведет работы по созданию новой космической станции РОС, что позволяет надеяться об удержании доминирующих позиций в космических проектах.

Библиография

Борисенко И.Г. «В открытом космосе.-3-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1984.-176 с., ил.

Уманский С.П. Сегодня и завтра: Кн. Для учащихся.- М.: Просвещение, 1986.- 175 с., ил.

Порцевский К.А. Моя первая книга о космосе: Науч.-поп. изд. для детей/Ил. А.И. Безменова, А.Г. Даниловой, Н.В. Данильченко и др.

Т.В. Цветкова. «История освоения космоса», 2023.

https://novosti-kosmonavtiki.ru/news

https://ru.wikipedia.org/wiki