Конференция по физике "Пилигримы космоса"

Министерство образования Республики Мордовия ГБПОУ РМ «Алексеевский индустриальный техникум» ПИЛИГРИМЫ КОСМОСА конференция по физике Разработал: преподаватель                                                                Н.М. Яворская

Содержание

1. Введение

2. Лайка – первая собака–космонавт.

3. О первых спутниках

4. Пилигримы космоса

5. Типы спутников

6. Проблемы  утилизации космических спутников

7. Заключение

Введение

Преодолев земное притяженье,

Ракета от Земли оторвалась…

И не было счастливее мгновенья –

Здесь новая эпоха началась.

Ступень… вторая…  третья отделилась,

Сгорая в атмосфере без следа…

А над Землей внезапно появилась

Стремительно летящая звезда.

И Человечество застыло в изумленье:

Летящий в небе серебристый шар -

Рук человеческих великое творенье -

Был послан от Земли Вселенной в дар.

Наша конференция «Пилигримы космоса» посвящается 55-летию полета искусственного спутника Земли.

Этот год является юбилейным: исполнилось 55 лет со дня запуска первого

 искусственного спутника Земли. Это произошло 4 октября 1957 года. Исполняется 105 лет со дня рождения С.П. Королева, 155 лет со дня рождения К.Э. Циолковского, 165 лет со дня рождения Н.Е. Жуковского.

Все люди живут под одним и тем же небом. Его красота

пробуждает в нас высокие и светлые чувства, дарит радость творческого

вдохновения. Его тайны призывают человеческий разум к размышлению, к исследованию физического мира. Понять природу наблюдаемых тел и явлений во Вселенной, дать объяснение их свойствам, узнать, как они возникают и развиваются, люди хотели всегда. Все мы помним легенду о мальчике Икаре, который хотел взлететь высоко к Солнцу и преодолеть притяжение Земли.

Долгим и трудным путем шло человечество к осуществлению мечты о

покорении Вселенной. У ее истоков стояли мужественные люди, гениальные

ученые, смелые мечтатели: Н. Коперник, Д. Бруно, И. Кеплер, Г. Галилей, И.

Ньютон, М. Ломоносов, К. Циолковский, С.П.Королёв. И я с гордостью могу сказать, что самая большая заслуга принадлежит

ученым моей необъятной России: К.Э.Циолковскому и С.П.Королеву.

Сегодня к спутникам — нарушителям спокойной картины ночного неба —

все давно привыкли.

Созданные на заводах и запущенные на орбиту, они продолжают «кружить»

во благо человечества.

Николай Егорович Жуковский. Отец русской авиации, Николай Егорович Жуковский, родился 5 (17) января 1847 г. в семье инженера путей сообщения Егора Ивановича Жуковского.

Работы Жуковского в области аэродинамики явились источником основных идей, на которых строится авиационная наука. Он всесторонне исследовал динамику полёта птиц, 3 ноября 1891 года сделал доклад «О парении птиц». В 1892 году сделал доклад «По поводу летательного снаряда Чернушенко»; составив основные уравнения динамики для центра тяжести планирующего тела, Жуковский нашёл траектории при различных условиях движения воздуха, в том числе теоретически предсказал возможность мёртвой петли.

В 1904 году Жуковский открыл закон, определяющий подъёмную силу крыла самолёта; определил основные профили крыльев и лопастей винта самолёта; разработал вихревую теорию воздушного винта.

15 ноября 1905 года Жуковским был прочитан доклад «О присоединенных вихрях», заложивший теоретическую основу развития методов определения подъемной силы крыла аэроплана; в 1906 году он опубликован в виде отдельной научной работы.

В техническом училище в 1908 году он создал Воздухоплавательный кружок, из которого впоследствии вышли многие известные деятели авиации и техники: А. А. Архангельский, В. П. Ветчинкин, Г. М. Мусинянц, Г.Х. Сабинин, Б.С.Стечкин, А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев; в 1909 году Жуковский возглавил создание аэродинамической лаборатории в Московском высшем техническом училище.

При его активном участии были созданы Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), Московский авиатехникум (Военно-воздушная академия).

В ознаменование 50-летия научной деятельности Жуковского и больших заслуг его как «отца русской авиации» в 1920 году был издан декрет Совета Народных Комиссаров за подписью В. И. Ленина об учреждении премии им. Н. Е. Жуковского за лучшие труды по математике и механике, об издании трудов Жуковского.

Константи́н Эдуа́рдович Циолко́вский (5 (17) сентября 1857, Ижевское, Рязанская губерния, Российская империя — 19 сентября 1935, Калуга, СССР) — российский и советский учёный-самоучка, исследователь, школьный учитель. Один из пионеров космонавтики. Обосновал вывод уравнения реактивного движения, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» — прототипов многоступенчатых ракет. Автор работ по аэродинамике, воздухоплаванию и другим наукам.

К. Э. Циолковский утверждал, что теорию ракетостроения он разработал лишь как приложение к своим философским изысканиям. Им написано более 400 работ, большинство которых мало известны широкому читателю.

Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880—1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа — «Механика животного организма» получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова и Циолковский был принят в Русское физико-химическое общество. Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.

В своей квартире Циолковский создал первую в России аэродинамическую лабораторию. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел. Работы Циолковского в области аэродинамики явились источником идей для Н. Е. Жуковского. Циолковский описал обтекание воздушным потоком тел различной геометрической формы.

Циолковский занимался механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово «дирижабль» тогда ещё не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель. Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический управляемый» (1892), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896.

В 1903 году он опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших её продолжениях (1911 и 1914) он разработал некоторые идеи теории ракет и использования жидкостного ракетного двигателя.

Результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные учёные не оценили исследования, которыми сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликована вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки.

В 1926—1929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты.

Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла; насосная система подачи компонентов топлива; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами. Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Он первый предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси. Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь.

Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства.

Сергей Павлович Королев. С. П. Королёв родился 12 января 1907 в городе Житомире. Ещё в школьные годы Сергей интересовался новой тогда авиационной техникой, и проявил к ней исключительные способности.

Поступив в 1924 году в Киевский политехнический институт по профилю авиационной техники, Королёв за два года освоил в нём общие инженерные дисциплины и стал спортсменом-планеристом. Осенью 1926 года он переводится в Московское высшее техническое училище (МВТУ) имени Н. Э. Баумана. За время учёбы в МВТУ С. П. Королёв уже получил известность как молодой способный авиаконструктор и опытный планерист. В 1955-м Королев писал: «Еще в 1929 году я познакомился с К. Э. Циолковским, и с тех пор посвятил свою жизнь новой области науки». После встречи с К. Э. Циолковским, его увлекли мысли о полётах в стратосферу и принципы реактивного движения.

В сентябре 1931 года С. П. Королёв и талантливый энтузиаст в области ракетных двигателей Ф. А. Цандер добиваются создания в Москве с помощью Осоавиахима общественной организации — Группы изучения реактивного движения (ГИРД); в апреле 1932 года она становится по существу государственной научно-конструкторской лабораторией по разработке ракетных летательных аппаратов, в которой создаются и запускаются первые отечественные жидкостно-баллистические ракеты (БР) ГИРД-09 и ГИРД-10.

17 августа 1933 года был осуществлён первый удачный пуск ракеты ГИРД.

Для реализации пилотируемых полётов и запусков автоматических космических станций С. П. Королёв разработал на базе боевой ракеты семейство совершенных трёхступенчатых и четырёхступенчатых носителей.

4 октября 1957 года был запущен на околоземную орбиту первый в истории человечества ИСЗ. Его полёт имел ошеломляющий успех и создал Советскому Союзу высокий международный авторитет.

«Он был мал, этот самый первый искусственный спутник нашей старой планеты, но его звонкие позывные разнеслись по всем материкам и среди всех народов как воплощение дерзновенной мечты человечества» — сказал позже С. П. Королёв.

Параллельно с бурным развитием пилотируемой космонавтики ведутся работы над спутниками научного, народнохозяйственного и оборонного назначения. В 1958 году разрабатываются и выводятся в космос геофизический спутник, а затем и парные спутники «Электрон» для исследования радиационных поясов Земли. В 1959 году создаются и запускаются три автоматических космических аппарата к Луне. Первый и второй — для доставки на Луну вымпела Советского Союза, третий с целью фотографирования обратной (невидимой) стороны Луны. В дальнейшем С. П. Королёв начинает разработку более совершенного лунного аппарата для его мягкой посадки на поверхность Луны, фотографирования и передачи на Землю лунной панорамы (объект Е-6).

12 апреля 1961 г. С. П. Королёв снова поражает мировую общественность. Создав первый пилотируемый космический корабль «Восток-1», он реализует первый в мире полёт человека — гражданина СССР Юрия Алексеевича Гагарина по околоземной орбите.

Лайка – первая собака–космонавт

Ла́йка (1954 — 3 ноября 1957) — советская собака-космонавт, первое животное, выведенное на орбиту Земли. Была запущена в космос 3 ноября 1957 года в половине шестого утра по московскому времени на советском корабле «Спутник-2». На тот момент Лайке было около двух лет. Перед полётом Лайке сделали операцию, в ходе которой установили датчики дыхания на рёбра и датчик пульса около сонной артерии.

В течение последнего этапа собак тренировали длительное время в макете контейнера. Когда Лайка была уже на Байконуре, её сажали на несколько часов в кабину, где она привыкала к кормушке, ношению датчиков, комбинезона, ассенизационному устройству и нахождению в замкнутом пространстве.

Комбинезон Лайки крепился к контейнеру маленькими тросиками. Их длина позволяла принимать Лайке лежачее, сидячее положение, а также немного передвигаться назад—вперёд. В нижней трети тросиков стояли контактно-реостатные датчики, назначением которых была регистрация двигательной активности.

Утром 31 октября 1957 года началась подготовка к посадке в спутник. Лайке обработали кожу разбавленным спиртом, места выходов проводов от датчиков обработали йодом. В середине дня Лайку посадили в герметичную камеру, в час ночи её установили на ракету.

Запуск «Спутника-2» был произведён 3 ноября 1957 года.

Телеметрические данные показывали, что после действий перегрузок, когда уже Лайка оказалась в невесомости, частота пульса восстановилась до почти нормальных значений, двигательная активность стала умеренной, движения — непродолжительные и плавные. Но времени для нормализации пульса понадобилось в 3 раза больше, чем в наземных экспериментах. Электрокардиограмма не показала никаких патологических изменений.

Лайка была жива в течение 4 витков вокруг Земли. Из-за ошибки расчёта площади спутника и отсутствия системы терморегулирования температура за это время поднялась до 40 °C. Собака умерла от перегрева. Сам же спутник совершил 2370 витков вокруг Земли, затем сгорел в атмосфере 14 апреля

1958 года.

Специальная комиссия из ЦК и Совета министров не поверила, что Лайка умерла из-за конструкторской ошибки, и приказала провести эксперименты с похожими условиями на Земле, в результате которых погибло ещё 2 собаки.

Пресса в СССР не сразу осознала значимость события. ТАСС официально сообщило о запуске «Спутника-2» в тот же день, но в статье сначала было перечислено всё научно-исследовательское оборудование и только в конце было написано, что на борту находится собака по кличке Лайка. В западной же прессе это стало сенсацией. В статьях выражали восхищение ею и одновременно переживали. «Самая лохматая, самая одинокая, самая несчастная в мире собака» — так писала «The New York Times» в своём номере от 5 ноября 1957 года. Эксперимент подтвердил, что живое существо может пережить запуск на орбиту и невесомость. Первыми животными, благополучно вернувшимися из орбитального космического полета, были собаки Белка и Стрелка. Примечательно, что советские учёные в те годы выбрали для космических испытаний собак, американские — обезьян-шимпанзе.

11 апреля 2008 года в Москве на Петровско-Разумовской аллее на территории Института военной медицины, где готовился космический эксперимент, был установлен памятник Лайке (скульптор — Павел Медведев). Двухметровый памятник представляет собой космическую ракету, переходящую в ладонь, на которой гордо стоит Лайка.

О первых спутниках

Что же представляют собой искусственные спутники и какую пользу из них

извлекает человек?

Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, был запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года. Кодовое обозначение спутника — ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (получившего впоследствии открытое наименование космодром Байконур), посредством ракеты-носителя «Спутник» (Р-7). Дата запуска считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный день Космических войск.

Корпус спутника состоял из двух полуоболочек диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. В верхней полуоболочке располагались две антенны, каждая из двух штырей по 2,4 м и по 2,9 м. Так как спутник был неориентирован, то четырехантенная система давала равномерное излучение во все стороны.
Внутри герметичного корпуса были размещены: блок электрохимических источников; радиопередающее устройство; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Вес 83,6 кг.
Успешный запуск спутника ПС-1 был совершён 4 октября в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени (19 часов 28 минут 34 секунды по Гринвичу). Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок ракеты весом 7,5 тонны были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. На 314,5 секунде после старта произошло отделение Спутника и зазвучали его позывные. На полигоне их ловили 2 минуты потом Спутник ушёл за горизонт. Люди на космодроме выбежали на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных.

Спутник летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли (около 60 млн. км), а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта. Из-за трения о верхние слои атмосферы спутник потерял скорость, вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел вследствие трения о воздух.

Спутник излучал радиоволны на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц в виде телеграфных посылок длительностью 0,3 с, это позволяло изучать верхние слои ионосферы, ведь до запуска первого спутника можно было наблюдать только за отражением радиоволн от областей ионосферы, лежащих ниже зоны максимальной ионизации ионосферных слоёв.

Спутник имел большое политическое значение. Его полёт увидел весь мир, излучаемый им сигнал мог услышать любой радиолюбитель в любой точке земного шара. Журнал «Радио» заблаговременно опубликовал подробные рекомендации по приему сигналов из космоса. Это шло вразрез с представлениями о сильной технической отсталости Советского Союза.

15 мая 1958 года запущен 3-й ИСЗ с научной аппаратурой.

2 января 1959 года запуск космической станции «Луна». Достигнута вторая космическая скорость.

АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца.

При сообщении телу начальной скорости в горизонтальном направлении дальность полета зависит от величины скорости. При этом Земля вследствие вращения «убегает» от падающего тела. Существует скорость, при которой тело не упадет на поверхность Земли.

ИСЗ выводятся на орбиты с помощью многоступенчатых ракет-носителей, которые поднимают их на определенную высоту над поверхностью Земли и разгоняют до скорости, равной или превышающей (но не более чем в 1,4 раза) первую космическую скорость. Запуски ИСЗ с помощью собственных ракет-носителей производят Россия, США, Франция, Япония, КНР и Великобритания. Некоторые ИСЗ, http://avisdim.narod.ru/diction/E/dictiona/e2.jpgизготовленные в Канаде, Италии, ФРГ, Индии, Нидерландах, Франции и других странах, запускаются с помощью советских и американских ракет-носителей. Ряд ИСЗ выводятся на орбиты в рамках международного сотрудничества. Таковы, например, спутники «Интеркосмос». Исследования на этих спутниках осуществляются совместно учеными многих стран.

Пилигримы космоса

Уже к ноябрю 1979 г. было запущено около 2400 ИСЗ различных типов, в том числе примерно 1400 в СССР и около 1000 в США и других странах.

Искусственными спутниками, по существу, являются все летательные космические аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли, включая космические корабли и орбитальные станции с экипажами. Однако к ИСЗ принято относить главным образом автоматические спутники, не предназначенные для работы на них человека-космонавта. Это вызвано тем, что пилотируемые космические корабли существенно отличаются по своим конструктивным особенностям от автоматических спутников. Так, космические корабли должны иметь системы жизнеобеспечения, специальные отсеки — спускаемые аппараты, в которых космонавты возвращаются на Землю. Для автоматических ИСЗ такого рода оборудование не обязательно или вовсе излишне.

Классифицировать ИСЗ можно по различным признакам. Основной же принцип классификации — по целям запуска и задачам, решаемым с помощью ИСЗ. Кроме того, ИСЗ различаются по орбитам, на которые они выводятся, типам некоторого бортового оборудованию. По целям и задачам ИСЗ подразделяются на две большие группы — научно-исследовательские и прикладные. Научно-исследовательские спутники предназначены для получения новой научной информации о Земле и околоземном космическом пространстве, для проведения астрономических исследований, исследований в области биологии и медицины и других областях науки. Прикладные спутники предназначены для разрешения практических нужд человека, получения информации в интересах народного хозяйства, проведения технических экспериментов, а также для испытания и отработки нового оборудования.

По орбитам, на которые ИСЗ выводятся, спутники Земли делятся на круговые, эллиптические, экваториальные (плоскость орбиты ИСЗ лежит в плоскости экватора), полярные (плоскость орбиты ИСЗ составляет с плоскостью экватора 90°), стационарные. Последние особенно интересны. Если ИСЗ вывести на круговую экваториальную орбиту высотой над поверхностью Земли 35 860 км и http://avisdim.narod.ru/diction/E/dictiona/e3.jpgнаправить его движение в сторону направления вращения Земли, то такой ИСЗ будет находиться на стационарной орбите и казаться «висящим» неподвижно над одной точкой земного экватора. Стационарные орбиты особенно удобны для спутников связи.

Размеры, масса, оборудование ИСЗ зависят от задач, которые спутники решают. Первый в мире советский ИСЗ имел массу 83,6 кг, корпус в виде шара диаметром 0,58 м. Масса наименьшего ИСЗ составляла всего 700 г. Масса советского ИСЗ «Протон-4» около 17 т.

Размеры корпуса ИСЗ ограничиваются размерами головного обтекателя ракеты-носителя, защищающего спутник от неблагоприятного воздействия атмосферы на участке выведения ИСЗ на орбиту. Поэтому диаметр, например, цилиндрического корпуса ИСЗ не превышает 3—4 м. На орбите размеры ИСЗ могут значительно увеличиться за с*чет развертываемых элементов спутника — панелей солнечных батарей, штанг с приборами, антенн.

Оборудование ИСЗ очень разнообразно. Это, во-первых, аппаратура, с помощью которой обеспечивается выполнение поставленных перед спутником задач, — научно-исследовательская, навигационная, метеорологическая и т. п. Во-вторых, так называемое служебное оборудование, призванное обеспечить необходимые условия для работы основной аппаратуры и связь между ИСЗ и наземным пунктом. К служебному оборудованию относятся системы энергопитания (солнечные батареи,  электрохимические источники тока, радиоизотопные электрогенераторы), радиотелеметрическая система для передачи на Землю информации и приема на спутнике командных сигналов, система терморегулирования для создания и поддержания необходимого теплового режима работы аппаратуры. Служебные системы обязательны для подавляющего большинства ИСЗ. Кроме того, как правило, ИСЗ снабжается системой ориентации в пространстве, тип которой зависит от назначения спутника (ориентация по небесным телам, по магнитному полю Земли и т. п.), и бортовой электронной вычислительной машиной для управления работой приборов и служебных систем. Иногда на ИСЗ устанавливается спускаемый аппарат для возвращения на Землю приборов, материалов эксперимента, подопытных животных

Известно, одним из главных условий выхода спутника на орбиту является его скорость — 7,9 км/с для низкоорбитальных спутников. Именно при такой скорости наступает динамическое равновесие и центробежная сила уравновешивает силу тяжести. Иными словами, спутник летит настолько быстро, что не успевает упасть на земную поверхность, поскольку Земля в прямом смысле слова уходит у него «из-под ног» из-за того, что она круглая. Чем больше начальная скорость, сообщенная спутнику, тем выше будет его орбита. Однако по мере удаления от Земли скорость на круговой орбите падает и геостационарные спутники движутся по своим орбитам со скоростью всего 2,5 км/с. При решении задачи длительного и даже вечного существования космического аппарата (КА) на околоземной орбите необходимо поднимать его на все большую высоту. Стоит заметить, что на движение КА существенным образом влияет и атмосфера Земли: даже будучи сверхразреженной на высотах свыше 100 км от уровня моря (условной границы атмосферы), она заметно тормозит их. Так что со временем все КА теряют высоту полета и срок их пребывания на орбите напрямую зависит от этой высоты.

С Земли спутники видны только ночью и в те моменты времени, когда они освещены Солнцем, то есть не попадают в область земной тени. Необходимость совпадения всех перечисленных факторов приводит к тому, что продолжительность наблюдения большинства низкоорбитальных спутников составляет в среднем по 10 минут перед входом и столько же — после выхода из тени Земли. При желании земные наблюдатели могут систематизировать спутники по яркости (на первом месте здесь находится Международная космическая станция (МКС) — ее яркость приближается к первой звездной величине), по периодичности мерцания (определяемой вынужденным или специально заданным вращением), по направлению движения (через полюс или в ином направлении). На условия наблюдения спутников существенным образом влияют цвет его покрытия, наличие и размах солнечных батарей, а также высота полета — чем она больше, тем медленнее движется спутник и тем существенно менее ярким и заметным он становится.

Большая высота полета (минимальное расстояние до Земли 180— 200 км)

скрадывает размер даже таких относительно больших КА, как орбитальные

комплексы «Мир» (сведенный с орбиты в 2001 году) или МКС, — все они

видны, как светящиеся точки, большей или меньшей яркости. Простым

глазом, за редким исключением, опознать спутник невозможно. Для целей

точной идентификации КА используют различные оптические средства — от

биноклей до телескопов, что простому наблюдателю не всегда доступно, а

также расчеты их траекторий движения. Опознать отдельные КА астроному-

любителю помогает Интернет, где публикуется информация о

местонахождении спутников на околоземной орбите. В частности, любой

желающий может войти на сайт NASA, где в режиме реального времени

отображается текущее местонахождение МКС.

Типы спутников

Различают следующие типы спутников:

Спутники-связисты помогают смотреть телепередачи, вести телефонные разговоры, связывают между собой компьютеры; это делается путем ретрансляции (то есть приема и дальнейшей передачи) радиосигналов между точками на земной поверхности, между которыми нет прямой видимости

Спутники-навигаторы помогают кораблям совершать плавания. Спутниковая система навигации GPS помогает при любой погоде определять местоположение объектов. С помощью GPS-навигаторов, встроенных в мобильные телефоны, КПК и автомобильные компьютеры любой человек может определить свое местонахождение и прокладывать маршруты с учетом дорожных знаков, искать на карте нужные ему дома и улицы и т. д.

Метеоспутники ведут наблюдение за изменением погоды и исследуют климат Земли. По их сообщениям метеорологи составляют прогноз погоды.

Спутники-разведчики (спутники-шпионы) умеют делать фотографии объектов на Земле высокой четкости, прослушивать системы связи, осуществлять слежку.

Научно-исследовательские спутники помогают в проведении научных исследований; с их помощью изучают магнитное поле и радиационную обстановку на нашей планете, они используются в геодезии, картографии и тектонике.

На биоспутниках проводятся биологические эксперименты, с помощью решается большинство технических проблем космонавтики (например, на спутниках такого типа отрабатывались различные способы защиты космонавтов от излучений, опасных для здоровья и жизни).

Астрономические спутники исследуют планеты Солнечной системы и их спутники, а также галактики и другие космические объекты.

Проблемы утилизации космических спутников

Космический мусор - это все те искусственные объекты в космосе или их фрагменты, которые являются неисправными. Они не функционируют, не смогут послужить никакой полезной цели в будущем, но при этом являются опасным фактором воздействия на космические аппараты. Некоторые объекты космического мусора могут представлять опасность для планеты Земля, в тех случаях, если они сойдут с орбиты, не полностью сгорят в верхних слоях атмосферы или их обломки выпадут на населенные пункты или промышленные объекты.

Проблема засорения космического пространства возникла после первых запусков искусственных спутников Земли в середине 20 века. Уже в 1993 году после официального доклада Генерального секретаря ООН проблема космического мусора была объявлена международной, так как она негативно влияет на все страны мира, так или иначе участвующие в освоении космоса.

По данным ООН, в 2009 году вокруг Земли вращалось около 300 тысяч обломков космического мусора. Наиболее засоренными являются те участки орбиты Земли, которые используются для работы космических аппаратов чаще всего. В настоящее время, по результатам статистических оценок делаются выводы, что общее число техногенных объектов может достигать от 60 до 100 000. Только 6% из них являются действующими, около 55% - это отходы, обломки взрывов и элементы, сопутствовавшие запускам. Наибольший вклад в засорение космоса внесли Китай (40%), чуть меньше США (27,5%) и Россия(25,5%), остальные страны - суммарно около 7%.

На настоящем уровне технического развития человечество еще не создало эффективных практических мер по уничтожению космического мусора. Это относится к орбитам более 600 км (до этого уровня очищение от мусора происходит за счет его торможения об атмосферу). Рассматривается, например все для детей, проект спутника, который сможет находить обломки мусора и испарять их с помощью лазерного луча.

А недавно инженеры американской корпорации Global Aerospace предложили вариант вывода с орбиты спутников, отработавших свое время. Проблему может решить воздушный шар, закрепленный в сложенном виде на борту летательного аппарата. Как только спутник отработает свой ресурс, шар должен будет наполниться гелием (или другим газом) и создать дополнительное сопротивление движению аппарата. Таким образом, воздушный шар сможет увести спутник для сгорания гораздо быстрее. Масса оболочки такого шара всего 36 кг, это значит, что дополнительная масса топлива будет сравнительно невелика. Однако такой способ имеет свои недостатки. Во - первых, он сможет работать только на высоте около 1500 км, хотя этот участок и является наиболее загруженным космическим мусором. Во - вторых, шар может увеличить вероятность столкновения, хотя и кратковременно. Авторы идеи утверждают, что такой риск минимален, он не сопоставим с опасностью спутника, задерживающегося на орбите на долгие десятилетия.

По причине того, что экономически и технически приемлемых способов утилизации космического мусора на данный момент не существует, основное внимание будет уделяться мерам контроля  за образованием мусора. К ним относятся: увод космических аппаратов, отработавших свое время на орбиты захоронения, предотвращение орбитальных взрывов, которые сопутствуют полету технологических элементов, использование способа торможения об атмосферу и другие. Однако, большинство мер, направленных на уменьшение засорения космоса, так или иначе затрагивают вопросы создания конкурентоспособной космической техники, что влечет за собой значительные траты. Это проекты модернизации перспективной космической техники, общие стандарты и нормативы, которые нужно принимать на глобальной основе и очень взвешенно.

Заключение

Звездная эра человечества началась 4 октября 1957 г., когда в нашей стране был запущен первый искусственный спутник Земли. Это событие явилось поворотным этапом в истории земной цивилизации: впервые аппарат, созданный руками человека, совершил полет в космос, стал искусственным небесным телом.

Прошли десятки лет, пройдут столетия,  но всегда с волнением люди будут помнить о первых спутниках Земли, запуски которых были осуществлены благодаря самоотверженному труду ученых, инженеров, рабочих нашей необъятной России.

         Современные пилигримы космоса будут по-прежнему служить на благо человечеству. А мы, как и все россияне, будем гордиться успехами своей Отчизны в освоении космического пространства.