Штучні супутники землі. Історія винаходу та виробництва

Безкоштовна технічна бібліотека

ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Штучні супутники землі. Історія винаходу та виробництва

Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Коментарі до статті

Штучний супутник Землі (ІСЗ) - космічний літальний апарат, що обертається навколо Землі геоцентричною орбітою.

Для руху орбітою навколо Землі апарат повинен мати початкову швидкість, рівну чи велику першої космічної швидкості. Польоти ШСЗ виконуються на висотах до кількох сотень тисяч кілометрів. Нижню межу висоти польоту ШСЗ зумовлює необхідність уникнення процесу швидкого гальмування в атмосфері. Період звернення супутника по орбіті в залежності від середньої висоти польоту може становити від півтори години до декількох років. Особливе значення мають супутники на геостаціонарній орбіті, період обігу яких суворо дорівнює добі і тому для наземного спостерігача вони нерухомо "висять" на небосхилі, що дозволяє позбутися поворотних пристроїв в антенах.

Під поняттям супутник, як правило, маються на увазі безпілотні космічні апарати, проте навколоземні пілотовані та автоматичні вантажні космічні кораблі, а також орбітальні станції по суті також є супутниками. Автоматичні міжпланетні станції та міжпланетні космічні кораблі можуть запускатися в далекий космос як минаючи стадію супутника (т.зв. пряме сходження), і після попереднього виведення т.зв. опорну орбіту супутника

Штучні супутники землі
Перший штучний супутник Землі

Про запуск першого супутника в СРСР почали думати ще на той час, коли йшли роботи над балістичною ракетою Р-7. У 1956 році було створено групу вчених на чолі з академіком Мстиславом Келдишем, якій було доручено розробляти програму наукових експериментів для першого штучного супутника Землі. Після попереднього аналізу всіх бортових систем, якими повинен був бути забезпечений цей супутник, виходило, що ніяк не можна вкластися в масу менше 1250 кг (маса однієї оболонки становила 250 кг, система енергоживлення - 450 кг; крім того, велику вагу мали масивні антени ).

Існуючі тоді ракети було неможливо повідомити першу космічну швидкість (близько 8 км/с) такому важкому апарату. Тоді наприкінці 1956 року один із співробітників Корольова, Михайло Тихонравов, запропонував проект більш простого та легкого супутника з масою близько 80 кг. У червні 1957 року були готові креслення остаточного компонування цього супутника, а наприкінці серпня почалися його випробування.

Для виведення супутника на орбіту КБ Корольова на базі Р-7 розробило спеціальну двоступінчасту ракету із загальною масою 267 тонн, що складалася з чотирьох бічних ракетних блоків РД-107 РР і одного центрального блоку РР-108 РР-120. Всі двигуни при старті вмикалися в роботу одночасно. Через 50 секунд після старту бічні блоки відкидалися (другий щабель на той час досягала висоти 2,3 км і мала швидкість 180 км/с). Центральний блок продовжував працювати ще 200 секунд. На висоті 4 км центральний блок відключався, після чого супутник відокремлювався від нього за допомогою пружинного штовхача, скидав захисний тепловий екран та розпочинав вільний політ. Успішний старт ракети відбувся 1957 жовтня XNUMX року. Цей день відкрив початок нової космічної епохи в історії Землі.

Перший супутник знаменував вузловий пункт розвитку техніки. З одного боку, він символізував завершення складного етапу розвитку балістичних ракет, з другого - був тим зародком, з якого виросла вся пізніша космічна техніка.

Штучні супутники землі
Загальна схема першого радянського штучного супутника Землі: 1 – здвоєне термореле; 2 - радіопередавач; 3 - контрольне термореле та барорелі; 5 – антена; 6 – блок живлення; 7 - штепсельний роз'єм; 8 – п'ятковий контакт; 9 – вентилятор; 10 - дифузор; 11 – дистанційний перемикач; 12 - екран

Супутник мав форму кулі діаметром 580 мм. Маса його дорівнювала 83,6 кг. На зовнішній поверхні кулі були встановлені антени радіопередавачів у вигляді чотирьох стрижнів. Довжина двох із них становила 2,4 м, решти - 2 м. Стрижні з'єднувалися з антенними ізоляторами, закріпленими на корпусі супутника за допомогою шарнірів, що давало можливість повертатися на деякий кут. Вся апаратура разом із джерелами енергії розміщувалася у герметичному корпусі з алюмінієвого сплаву. Перед запуском супутник був заповнений газоподібним азотом.

Для підтримки стабільної внутрішньої температури було розроблено систему примусової циркуляції азоту. До антени підключалися два радіопередавачі, що випромінювали кожен на своїй частоті один і той же сигнал, схожий на телеграфний. Усередині корпусу розміщувалися чутливі датчики, які дещо змінювали сигнал, що передається (частоту переданих імпульсів і їх тривалість) при зміні температури і тиску всередині супутника. Потужність радіопередавачів була достатньою для впевненого прийому їх сигналів усіма радіоаматорами земної кулі. Джерело живлення мало забезпечувати роботу всієї апаратури протягом трьох тижнів.

Вже 3 листопада 1957 року в космос було виведено другий радянський супутник масою 508 кг. Він являв собою останній ступінь ракети носія, на якій у кількох контейнерах розміщувалася наукова вимірювальна апаратура та відсік із собакою Лайкою.

Штучні супутники землі
Другий радянський штучний супутник Землі: 1 – захисний корпус; 2 – прилад для дослідження випромінювання Сонця; 3 - контейнер з апаратурою та радіопередавачами; 4 – силова рама для кріплення апаратури; 5 - герметична кабіна

У передній частині супутника знаходився спектрограф для дослідження Сонця, сферичний контейнер із радіопередавачами та герметична кабіна із собакою. У корпусі ракети розташовувалися два прилади вивчення космічних променів. За своєю конструкцією сферичний контейнер був подібний до першого ШСЗ. Тут окрім передавачів знаходилися джерело живлення та різні датчики. Герметична кабіна, в якій містилася Лайка, мала вигляд циліндра. На її знімному днищі було влаштовано ілюмінатор із оргскла. У кабіні, виготовленій з алюмінієвих сплавів, були пристосування для годування, кондиціонер, регенераційні установки та система терморегулювання. Регенерація відбувалася за допомогою хімічних елементів, які поглинали вуглекислоту та виділяли кисень. Спеціальні датчики реєстрували пульс, тиск та дихання собаки.

Все це, а також інформація про температуру та тиск у кабіні повідомлялося на Землю за допомогою спеціальної апаратури, яка включалася годинним програмним пристроєм. Програма спостережень була розрахована на сім діб, але після цього політ супутника тривав ще багато днів. Тільки 14 квітня 1958 року, зробивши близько 2370 оборотів, другий супутник згорів у атмосфері.

У цей час у космосі літав уже третій супутник – американський "Експлорер-1". Причина, через яку американський ШСЗ опинився в космосі не першим і навіть не другим, має не лише технічне підґрунтя. У 1955 році, коли уряд США ухвалив рішення про підготовку до запуску супутника, було запропоновано три конкуруючі програми, за кожною з яких стояло своє могутнє військове відомство: Армія, ВПС та ВМФ. Перевага нарешті була віддана проекту ВМФ "Авангард", який і отримав привілейоване фінансування. Тим часом армія вже на той час мала найкращу американську ракету "Редстоун", створену під керівництвом Брауна. (Браун на той час очолював Редстоунський арсенал, де і була розроблена ця ракета.)

Штучні супутники землі
Схема влаштування першого американського штучного супутника Землі "Експлорер-1": 1 - антена; 2 – апаратура вимірювання зовнішньої температури; 3 - мікрофон запису наголосів з мікрометеоритами; 4 – вимірювання температури переднього конуса супутника; 5 – передавач; 6 - кільце зі скловолокна; 7 - вимірювання мікрометеоритів та космічних променів

У вересні 1956 року Армія здійснила успішний запуск чотириступінчастої балістичної ракети "Юпітер-C", в якій як перший ступінь використовувалася браунівська "Редстоун", а як другий, третій і четвертий - твердопаливні ракети "Бебі Серджент". Три щаблі цієї ракети були натуральні, а четверта замість палива несла в баках пісок. Цей щабель досяг висоти 1094 км. Пізніше неодноразово намагалися довести, що, якби четвертий ступінь був заправлений паливом, він цілком міг би стати першим ШСЗ, і космічна ера почалася на рік раніше. Але, як би там не було, цього не сталося. Тим часом проект "Авангард", який із самого початку переслідували невдачі, закінчився скандальним провалом: при запуску 6 грудня 1957 року ракета "Авангард", щойно відірвавшись від стартового столу, впала на землю в межах стартового майданчика і згоріла. Після цього для порятунку престижу було вирішено запустити супутник на базі ракети "Редстоун".

Супутник "Експлорер-1" створювався у надзвичайному поспіху в Лабораторії реактивного руху Каліфорнійського технічного університету. Вага супутника складала 8,21 кг, причому на апаратуру припадало 5 кг. Крім лічильника Гейгера на його борту розташовувався мікрофон для реєстрації метеоритних частинок, датчики температури, радіопередавачі та джерела живлення. Запуск відбувся 31 січня 1958 року та був успішним. Супутник пропрацював на орбіті вісім тижнів. Незважаючи на свої мініатюрні розміри, "Експлорер-1" дозволив зробити важливі спостереження. Саме завдяки його повідомленням було виявлено пояс радіації, що оточує Землю на висоті понад 1000 км.

Того ж року, 15 травня, СРСР запустив свій третій супутник. Його вже можна було назвати справжньою автоматичною науковою станцією. Довжина супутника становила 3,5 м, діаметр – 1,5 м, вага – 1327 кг, причому на наукову апаратуру припадало 968 кг. Пристрій та конструкція цього супутника були опрацьовані набагато ретельніше, ніж двох перших. Для автоматичного управління роботою всією науковою та вимірювальною апаратурою на ньому було встановлено електронний програмно-часовий пристрій, виконаний цілком на напівпровідникових елементах.

Третій радянський штучний супутник Землі: 1 – магнітомір; 2 – фотопомножувачі; 3 – сонячні батареї; 4 - прилад для реєстрації фотонів у космічних променях; 5 - магнітний та іонізаційний манометри; 6 – іонні пастки; 7 – електричні флюксметри; 8 - масоспектрична трубка; 9 - прилад для реєстрації важких ядер у космічних променях; 10 - прилад вимірювання інтенсивності первинного космічного випромінювання; 11 - датчик для реєстрації мікрометеоритів

Крім бортового джерела живлення, супутник був забезпечений сонячною батареєю. Напруга, створювана цією батареєю, була більша, ніж у бортового акумулятора, тому на сонячному боці вся апаратура живилася від неї. Завдяки цьому третій супутник експлуатувався набагато довше, ніж два перших - він був у польоті 691 день, і останній сигнал з нього було прийнято 6 квітня 1960 року.

Перші космічні апарати вирізнялися своєю індивідуальністю. Навіть не вникаючи глибоко в їхню конструкцію, за одним лише зовнішнім виглядом можна було відразу сказати, що це зовсім різні пристрої. Але апарати, що виготовляються щоразу на індивідуальне замовлення, обходилися дорого. Тож у наступні роки у СРСР було прийнято рішення перейти від індивідуального виробництва супутників до серійного. Таким серійним радянським супутником став "Космос". 16 березня 1962 року було запущено першого супутника цієї серії.

Автор: Рижов К.В.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ рукоятка

▪ Ротаційна машина

▪ Зубна нитка

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Неандертальці були приречені 01.03.2012

Група шведських та іспанських дослідників з Упсалли, Стокгольма та Мадрида повідомила в журналі Molecular Biology and Evolution новину, що "обіляє" наших африканських предків, - за даними вчених, неандертальці самі почали стрімко вимирати задовго до того, як на їхню територію ступ .

Досі вважалося, що неандертальці сотні тисяч років стабільно жили в Європі доти, доки нашим предкам не набридла Африка. Тепер з'ясовується, що все було зовсім так. За даними вчених, неандертальці почали різко вимирати близько 50 тисяч років тому. Після того, як більшість з них вимерла, невелика група неандертальців, що вижили, заселила центральну і західну частини Європи, де зуміла прожити ще десять тисяч років, поки на сцені не з'явилися кроманьйонці, люди сучасні.

Таке припущення висловила шведсько-іспанська група на основі даних, отриманих під час дослідження ДНК неандертальців. Згідно з їхніми відомостями, європейські неандертальці, які жили в період останніх десяти тисяч років перед приходом сучасної людини, мають дуже невеликі генетичні відмінності. Їхні геноми відрізнялися між собою навіть менше, ніж різняться геноми жителів сьогоднішньої Ісландії. Це означає, що ДНК майже не мутувала, тобто самі неандертальці ніяк не адаптувалися до різких кліматичних змін на той час і тому вже спочатку були приречені.

Стародавні копалини останки європейських неандертальців демонструють куди більші геномні варіації - приблизно того ж рівня, що зафіксований у азіатських неандертальців та представників сьогоднішнього людства. Поки що зовсім неясно, чому на ДНК європейських неандертальців 50 тисяч років тому раптом напав такий у буквальному значенні слова вбивчий консерватизм.

Палеогенетика – дуже непросте заняття. Дослідники мають справу з дуже зруйнованим часом ДНК, з яких витягти хоч якусь інформацію вкрай важко. Вченим довелося вдатися до допомоги різних експертів - статистиків, експертів з секвенування сучасних ДНК, палеоантропологів, ІТ-фахівців і т.д. з Данії, Іспанії та США. Щоб дістатися генетичної інформації про неандертальців, їм знадобилося спеціальне лабораторне обладнання, спеціальні обчислювальні методи. Від такого міждисциплінарного співробітництва вони чекають не менш дивовижних відкриттів про життя наших прапредків.

Інші цікаві новини:

▪ Вирощування стовбурових клітин на МКС

▪ Побутова техніка керується через Інтернет

▪ 2004 рік очима Intel

▪ Перець проти солі

▪ Підшкірний нанодатчик

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Найважливіші наукові відкриття. Добірка статей

▪ стаття Не вір натовпу - порожній і брехливий. Крилатий вислів

▪ стаття Який метал є рідким при кімнатній температурі? Детальна відповідь

▪ стаття Прес-секретар (фахівець із засобів масової інформації). Посадова інструкція

▪ стаття Пожежна небезпека коротких замикань, перевантажень, великих перехідних опорів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття маніпуляції з картами. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт