РЕФЕРАТ. Проблемы освоения космоса
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
РЕФЕРАТ По дисциплине: «Астрономия» на тему: «Проблемы освоения космоса» Выполнил Студент 1 курса Группа 19210 Р.К. Аббасов Проверил: А.В. Эктов Тула, 2021 г. Содержание Введение…………………………………………………………………..……3 Глава 1. Воздействие ракетно-космической техники на атмосферу...…..4 1.1 Новая напасть - радиоактивные отходы в космосе…….....……4 1.2 Выгоды от освоения космоса…………………...………………….5 Глава 2. Меры, принимаемые для ликвидации последствий аварий…..….5 Глава 3. Энергетическая проблема…………………………………..…….…8 3.1 Опасная химия – опасная жизнь…………………………………….8 Глава 4. Строительство в невесомости……………………………………..9 Глава 5. Чёрные дыры………………………………………………………….11 Заключение……………………………………………………………………..13 Используемая литература…………………………………………………….14 Введение Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной – вышло в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первые искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшимСоветским Союзом, первый космонавт мира - гражданин бывшего СССР. Космонавтика - это громадный катализатор современной науки и техники, ставший за невиданно короткий срок одним из главный рычагов современного мирового процесса. Она стимулирует развитие электроники, машиностроения, материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих другихобластей народного хозяйства. В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такиепринципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование. Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о природе планет и строении космоса, люди перешли к всестороннему инепосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства спомощью ракетно-космической техники. В освоении космоса человечеству предстоит изучит различные области космического пространства: Луну, другие планеты и межпланетное пространство. Современный уровень космической техники и прогноз её развитияпоказывают, что основной целью научных исследований с помощью космических средств, по-видимому, в ближайшем будущем будет наша Солнечная система. Главными при этом будут задачи изучения солнечно-земных связей ипространства Земля - Луна, а так же Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и т.д.Злободневность постановки этой проблемы достаточно очевидна. Для полета к ближайшей от нас звезде на базе известных и перспективных двигателей должны использоваться корабли массой 1000 т, потребление топлива составит 37*1011 т для химического двигателя, 38*104 т для ядерного двигателя, 48*103 т для термоядерного двигателя, 2*102 т для фотонного двигателя. 1. Воздействие ракетно-космической техники на атмосферу Эксплуатация ракетно-космической техники оказывает значительное антропогенное влияние на приземную атмосферу. Известно, что по относительной силе воздействия на верхнюю атмосферу запуск космической ракеты подобен взрыву атомной бомбы в приземной атмосфере. Наибольшее влияние оказывается на космодромах во время запуска больших ракет и в начале полета больших ракет носителей, имеющих на борту сотни тонн топлива, которые сопровождаются взрывами, пожарами и мощными токсичными выбросами. Степень воздействия запусков ракет-носителей (РН) на приземную атмосферу и озоновый слой характеризуется следующими основными показателями: – уменьшение стратосферного озона при пусках носителей на жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) составляет в зависимости от класса носителя 0,00002–0,003% по отношению к общему уровню его разрушения; – доля оксидов азота, выбрасываемых при пусках ракет-носителей, весьма мала и составляет менее 0,01% аналогичных выбросов, производимых объектами промышленности, теплоэнергетики и транспорта; – выбросы в атмосферу углекислого газа составляют не более 0,00004% выбросов этого вещества другими антропогенными источниками. Таким образом, воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на нижние и средние слои атмосферы существенно ниже по сравнению с другими техногенными источниками загрязнения. Вместе с тем предприятия ракетно-космической промышленности продолжают работы, направленные на снижение негативного влияния пусков ракетной техники на приземную атмосферу. Исследования показывают, что запуски ракет-носителей оказывают определенное воздействие на верхнюю атмосферу. При этом могут изменяться ее химический состав и проявляться динамические, тепловые, электромагнитные эффекты воздействия. Данные зондирования показывают, что после запуска ракеты-носителя в течение примерно 1 ч происходит частичная перестройка структуры ионосферы на расстояниях до 2 тыс. км, которая проявляется в возникновении волновых возмущений ионосферы различного масштаб. 1.1Специалисты, отвечающие за безопасность космических полетов, сравнивают околоземное пространство со свалкой мусора и металла - тысячи крупных предметов и миллионы мельчайших частичек радиоактивной пыли движутся по орбитам. Что касается взвешенных частиц, то нет еще достоверных данных, определяющих их вред в концентрациях, реально 1.2 Выгода с точки зрения экономии от эксплуатации космоса находится сегодня в стадии начала. В невесомости проводятся научные опыты дающие большой результат, но действительно единственным серьезным с точки зрения бизнеса проектом являются коммерческие запуски спутников связи, единственное, что приносит прибыль. И это несмотря на скудные мировые запасы полезных ископаемых, нехватку экологически чистых источников энергии и прочего, что с легкостью может дать освоенное космическое пространство. Поэтому в будущем, так или иначе, альтернативы освоению Солнечной системы нет. Может, это приведет к тому, что самым выгодным бизнесом на планете станут перевозки с одной орбиты на орбиту. И тот, кто будет контролировать эти перевозки, будет контролировать и экономику всей планеты, так как она постепенно неизбежно, по мере истощения земных ресурсов, полностью попадет в зависимость от поступающего из космоса сырья, энергии и материалов, получение которых возможно только при наличии вакуума и невесомости. Естественно, что именно эта страна станет экономическим и военным лидером, и не только из-за тех денег, которые она будет получать за доставку на орбиту, но и потому, что ей постройка сооружений в космосе и доставка в оба конца будет обходиться намного дешевле, чем клиентам-конкурентам. А значит, и большая часть промышленности, находящейся на орбите, будет принадлежать ей. Учитывая, что только наша страна имеет опыт строительства на орбите, все строительные подряды от других стран тоже будут нашими. Поэтому Россия, если ей удастся закрепить современное состояние рынка орбитальных перевозок, будет иметь уникальный шанс навсегда опередить своих конкурентов, практически застолбив околоземное пространство и монополизировав грузоперевозки. 2. Меры, принимаемые для ликвидации последствий аварий. В целях снижения негативных экологических и социально-экономических последствий ракетно-космической деятельности в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей в рамках договоров Министерства обороны Российской Федерации с администрациями соответствующих субъектов Российской Федерации, на территориях которых расположены районы падения, проводятся мероприятия по обеспечению безопасности населения, проживающего в этих районах, и ведется экологическая паспортизация районов падения. В 1997–1998 гг. с учетом требований Госкомэкологии России разработан и утвержден макет экологического паспорта района падения отделяющихся частей ракет-носителей. Ранее были разработаны и утверждены временные экологические паспорта на 4 района падения, расположенные на территории Архангельской области и Республики Алтай. Площадь загрязнения фрагментами отделяющихся частей ракет-носителей составляет 6,5 тыс. км2 в Алтайском крае и 3,7 тыс. км2 в Республике Алтай. Общие остатки компонентов ракетных топлив в отделяющихся ступенях с начала использования РП составили: гептила – 5,4 т, тетраоксида азота – 19 т, углеводородных горючих – 32 т. Взяты пробы почвы, растений, воды на содержание компонентов ракетных топлив на территориях, прилегающих к районам падения. Среднее содержание компонентов ракетных топлив и их производных по всей выборке: в почвах – гептила – 0,52 мг/кг, тетраметилтетразина – 0,06 мг/кг, диметиламина – 0,27 мг/кг; в растениях – гептила – 0,09 мг/кг. Исследования и оценка наличия компонентов ракетных топлив и их производных в грунтовых и подземных водах районов падения и прилегающих к ним территорий не проводились. В питьевой воде гептил не обнаружен. Основным компонентом ракетного топлива, выявленным на загрязненной территории, является гептил, поступающий аэрогенным путем при разрушении отделяющихся частей ракет-носителей и относительно стабильно сохраняющийся в почвенном покрове. Концентрации всех производных компонентов ракетных топлив в природных средах Алтайского края находятся в основном ниже регламентируемых пределов. К числу неотложных мероприятий, ускорение реализации которых позволит свести к минимуму ущерб, наносимый населению и окружающей природной среде ракетно-космической деятельностью в России, относятся: – завершение санитарно-гигиенического нормирования содержания компонентов ракетных топлив в объектах окружающей природной среды; – разработка технологических процессов и создание высокоэффективных технологических средств для детоксикации и рекультивации грунта при проливах компонентов ракетных топлив, а также для нейтрализации и утилизации изделий и агрегатов ракетно-космической техники; – модернизация ракет-носителей с целью снижения уровня отрицательного воздействия на окружающую природную среду при их испытаниях и эксплуатации; – организация и проведение мероприятий по экологической реабилитации районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Реализация перечисленных выше мероприятий предусмотрена проектом федеральной целевой программы "Обеспечение экологической безопасности ракетно-космической деятельности" (программа "Экос-РФ"). В течение 1998 г. вступил в действие ряд документов, касающихся вопросов обеспечения экологической безопасности при осуществлении ракетно-космической деятельности. органов местного самоуправления и оказания при необходимости помощи населению в случае аварийного возвращения такого аппарата на Землю" начаты работы по подготовке концепции создания единой системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций космического характера. Продолжались работы по совершенствованию договорных отношений между Министерством обороны Российской Федерации и субъектами Российской Федерации по использованию территорий под районы падения отделяющихся частей ракет-носителей. Постановление Правительства Российской Федерации от 24 марта 1998 г. № 350 "О внесении изменений и дополнений в постановление Правительства Российской Федерации от 31 мая 1995 г. № 536 "О порядке и условиях эпизодического использования районов падения отделяющихся частей ракет" утвердило методику расчета компенсационных выплат субъектам Российской Федерации за разовое использование районов падения при проведении запусков космических аппаратов (за исключением запусков в интересах обороны, безопасности страны и в соответствии с Федеральной космической программой).  Рис. 1 3. Энергетическая проблема. 3.126 января 1983 г. Падение ракеты-носителя с космодрома Плесецк на лед Северной Двины в районе поселка Брин-Наволок(Холмогорский район Архангельской области). После взрыва образовалась полынья диаметром 100 м, ракета утонула. Большие площади были загрязнены высоко токсичным ракетным топливом - гептилом, в том числе в поселке. Загрязненный снег был захоронен в карьере в 10 км отпоселка и засыпан грунтом. В населенных пунктах ниже потечению было отключено водоснабжение. 1 февраля 1988г. Авария в г.Ярославле на железно- дорожном перегоне Приволжье-Филино. С рельсов сошли 7 вагонов грузового специального поезда, в том числе 3 цистерны с высокотоксичным ракетным топливом гептилом. Из опрокинувшейся цистерны вытекло на насыпь около 740 литров и собрано в емкости 450 литров гептила. 24 июня 1977 г. Первый пуск с космодрома Плесецккосмической ракеты-носителя тяжелого класса "Циклон-3".Всего по состоянию на 1 января 1995 г. было совершено 113 пусков, из них успешных - 108. Пример неудачного запуска: в 1979 г. на село Долгощелье упало два обломка ракеты, один из которых оказался на территории школы. Причина - ошибка в расчетах конструктора.Запуски ракет -носителей осуществляются по двум базовым трассам, для падения элементов конструкции используются 6 районов. Места падения степеней с остаткамиракетного топлива: первая ступень - в Мезенском районе Архангельской области вторая ступень- над Восточно-Сибирским морем (600 км от старта). Плановый пролив на месте падения в одного пуска - 616 кг гептила из первой ступени 215 кг гептила из второй ступени.Сбор отработавших ступеней ракет-носителей начался лишь в 1991 г. Работы по защите окружающей среды от проливов топлива начались в 1992 г., с 98-го пуска (остаток топлива в баках первой ступени был уменьшен на 30%). 4. Строительство в невесомости. Крупногабаритные конструкции (КГК) и условия их эксплуатации. Создание космических сооружений типа больших антенных систем, орбитальных платформ, промышленных комплексов и операционных центров, ССЭ. немыслимо без внедрения КГК. Отдельные типы таких КГК испытываются или нашли применение в космической технике. Примером могут служить десятиметровый космический радиотелескоп КРТ-10, эксперимент по раскрытию и юстировке которого проводился в 1979 г. на станции «Салют-6», и СБ для энергопитания космических аппаратов, уже сейчас имеющие на станции «Мир» полезную площадь около 100 м2 при размахе развернутых панелей до 30 м. Но прежде чем перейти к изложению проблем развертывания и сборки КГК на орбитах, остановимся подробнее на рассмотрении характеристик типовых КГК, условий их эксплуатации и требований, предъявляемых к ним. Перспективные крупногабаритные бортовые антенные системы будут иметь размеры от нескольких десятков и сотен метров до нескольких километров. К таким антеннам предъявляются наиболее жесткие требования на точность отклонения реальной поверхности от теоретической. Так, например, для параболических антенн бортового радиометра диаметром 300, 30 и 4 м при высоте орбиты 800 км допустимые линейные деформации конструкции не должны превышать соответственно 4,8, 0,35 и 0,11 мм. Наиболее распространенной конструкцией космических антенн на данном этапе является механическая, которая обеспечивает сохранение заданной формы зеркала за счет собственной жесткости элементов каркаса. Однако из условия соблюдения допустимых деформаций максимальный размер автоматически раскрывающихся космических антенн сантиметрового диапазона не может превышать 200 м, а для антенн миллиметрового диапазона – и того меньше. Большой интерес представляют проекты вращающихся космических антенн, в которых раскрытие и сохранение формы зеркала обеспечивается за счет центробежных сил при вращении антенны вокруг фокальной оси с постоянной угловой скоростью. В этом случае каркас выполняется в виде сетки из гибких нитей с радиально-кольцевой разбивкой и прикрепляется к центральной выдвижной штанге. Вращающиеся конструкции имеют компактную укладку. Максимальные размеры для таких антенн, работающих в метровом диапазоне радиоволн, могут достигать 1,5 – 2,0 км. Правда, по жесткости и достижимой точности отражающей поверхности вращающиеся конструкции существенно уступают механическим. Существуют также проекты космических антенн на основе надувной конструкции, в которой каркас выполняется в виде надувного тора о двумя прикрепленными к нему поверхностями (отражающей и вспомогательной), изготовленными из синтетических пленок. Натяжение поверхностей обеспечивается созданием избыточного давления в замкнутой полости, образуемой этими поверхностями, а сохранение геометрических размеров антенн – сеткой из гибких кварцевых нитей, прикрепленной к отражающей поверхности. По достижимой точности отражающей поверхности надувные конструкции не отличаются от вращающихся, но имеют несколько меньшую относительную массу. К перспективным типам космических антенн относятся конструкции, в которых поддержание формы происходит за счет электростатических (или магнитных) сил. Отражающая поверхность такой антенны из металлической сетки параболической или сферической формы крепится к жесткому кольцу, а за ней размещается вспомогательная коническая поверхность из металлизированной пленки, наносимой отдельными участками, разделенными радиальными и кольцевыми просветами. Под действием противоположных по знаку зарядов поверхности притягиваются друг к другу и приобретают необходимую форму. Электростатические антенны имеют одинаковые геометрические размеры с раскрывающимися механическими антеннами при меньшей относительной массе и могут применяться также в качестве концентраторов солнечной энергии.Проекты космических платформ рассматриваются для перспективных многоцелевых спутников прикладного назначения. Размещение на них различной целевой аппаратуры и приборных блоков на базе общих служебных систем энергопитания, ориентации, стабилизации и терморегулирования позволит в целом сократить затраты на разработку и эксплуатацию таких космических аппаратов. Во всех проектах космических платформ, исходя из условий обеспечения достаточно высокой прочности и жесткости каркаса при сравнительно небольшой массе, рассматривается механическая конструкция типа пространственных стержневых ферм, составленная из унифицированных элементов 5.Черные дыры О чёрных дырах узнали в 1960х годах. Оказалось, что если бы наши глазамогли видеть толькорентгеновское излучение, то звёздное небо над намивыглядело бы совсем иначе. Правда, рентгеновские лучи, испускаемые Солнцем,удалось обнаружить ещё до рождения космонавтики, но о других источниках взвёздном небе и не подозревали. На них наткнулись случайно. В 1962 году американцы,решив проверить, не исходит ли от поверхностиЛуны рентгеновское излучение, запустили ракету, снабжённую специальнойаппаратурой. Вот тогда-то, обрабатывая результаты наблюдений убедились, чтоприборы отметили мощный источник рентгеновского излучения. Он располагалсяв созвездии Скорпион. И уже в 70-х годах на орбиту вышли первые 2 спутника,предназначенные для поиска исследований источников рентгеновских лучей вовселенной, - американский «Ухуру» и советский «Космос-428». К этому времени коечто уже начало проясняться. Объекты, испускающиерентгеновские лучи, сумелисвязать с еле видимыми звёздами, обладающиминеобычными свойствами. Это были компактные сгустки плазмы ничтожных,конечно по космическим меркам, размеров и масс, раскалённые до несколькихдесятков миллионов градусов. При весьма скромной наружности эти объектыобладали колоссальной мощностью рентгеновского излучения, в несколько тысяч раз превышающей полную совместимость Солнца.Эти крохотные, диаметром около 10 км. , останки полностью выгоревшихзвёзд, сжавшиеся до чудовищной плотности, должны были хоть как-то заявить себе. Поэтому так охотно в рентгеновских источниках «узнавали» нейтронныезвёзды. И ведь, казалось бы, всё сходилось. Но расчёты опровергли ожидания:только что образовавшиесянейтронные звёзды должны были сразу остыть иперестать излучать, а эти лучились рентгеном. С помощью запущенных спутников исследователи обнаружили строгопериодические изменения потоков излучения некоторых из них. Был определён и период этих вариаций - обычно он не превышал нескольких суток. Так могливести себя лишь две вращающиеся вокруг себя звезды, из которых однапериодически затмевала другую. Это было доказано при наблюдении втелескопы. Откуда же черпают рентгеновские источники колоссальную энергиюизлучения, Основнымусловием превращения нормальной звезды в нейтронную считается полное затухание в ней ядерной реакции. Поэтому ядерная энергия исключается. Тогда , может быть, это кинетическая энергия быстро вращающегося массивного тела? Действительно она у нейтронных звёзд велика. Но и её хватает лишь ненадолго. Большинство нейтронных звёзд существует не по одиночке, а в паре согромной звездой. В их взаимодействии, полагают теоретики, и скрыт источникмогучей силы космического рентгена. Она образует вокруг нейтронной звездыгазовый диск. У магнитных полюсов нейтронного шара вещество диска выпадаетна его поверхность, а приобретённая при этом газом энергия превращается врентгеновское излучение.  Рис. 2 Заключение В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по правуназывают «веком электричества», «атомным веком», «веком химии», «векомбиологии». Но самое последнее и, по-видимому, также справедливое егоназвание - «космический век». Человечество вступило на путь, ведущий взагадочные космические дали, покоряя которые оно расширит сферу своейдеятельности. Космическое будущее человечества - залог его непрерывногоразвития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и котороесоздают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства. При изучении космоса человек столкнулся с множеством трудностей в изучении. Используемаялитература masters.donntu.org wikipedia.org spravochnick.ru studentam.net coollib.net habr.com |