XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Космический туризм

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Панкратова Е.А. 1

---

1ГБОУ школа 2097

Доценко Е.В. 1

---

1ГБОУ школа 2097

Работа в формате PDF

567.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Космос… Что может быть более таинственным и привлекательным. Каждый вечер, наблюдая за звёздным небом, я мечтала побывать в космосе, увидеть планеты. Люди долгое время только мечтали о полётах в космос. А когда первый человек, Юрий Гагарин, полетел в космос (12 апреля 1961 года) - это было событием мирового масштаба! С тех пор прошло более 60 лет. Люди продолжают покорять космос, строят космические станции, планируют полёты на другие планеты. Наша страна является космической державой, но нам нельзя стоять на месте, нужно развиваться и создавать современную технику.

Моя семья имеет прямое отношение к космосу. Мне очень близка эта тема. Поэтому я и сама хотела бы узнать о космосе больше, и познакомить с этой темой своих ровесников. И вдруг кто-то из моих одноклассников вырастет, и станет создавать умные космические аппараты! В прошлом году мы построили два макета: макет нелетающей ракеты АНГАРА и макет летающей ракеты СОЮЗ, который запустили. И тогда у меня возник вопрос: «Какие условия должны быть созданы для неподготовленного человека, чтобы он мог совершить космический полёт в качестве туриста?»

Цель моей работы: сбор интересной и понятной для учащихся информации на тему жизнеобеспечения туриста в космосе.

Наша команда:

1. Панкратова Елизавета (Я) – сбор первичных материалов по проекту, классификация, выполнение макета.

2. Панкратова Гульнара (мама) – помощь в обрабатывании собранных материалов, поиск соответствующей литературы;

3. Панкратов Андрей (папа) – к.т.н., академик Российской академии космонавтики имени К. Э. Циолковского, технический консультант;

4. Научный руководитель проекта – Доценко Екатерина Валерьевна (учитель начальных классов) – составление презентации и письменной работы.

Я поставила перед собой ряд задач:

1. Ознакомиться с видами блоков МКС. Сложить примерное представление о строении МКС.

2. Выучить специальные слова и термины, относящиеся к полёту человека в космос. Понять какие условия необходимы для выживания человека в космосе.

3. Прочесть про МКС и увидеть конструкцию МКС , а ещё вживую увидеть космические аппараты – впоследствии блоки МКС. (в музее, на космодроме).

4. Построить макет внутреннего устройства туристического модуля МКС.

.

Методы и приёмы, используемые в работе: сбор информации, беседа со специалистами, работа с компьютером.

- Собрать необходимую информацию

- Упорядочить информацию

Дорожная карта (2024–2025 учебный год):

Октябрь-ноябрь- поиск и сбор информации в различных источниках;

Ноябрь- декабрь- работа над проектом;

Декабрь- январь- создание макета;

Декабрь- январь- создание презентации;

Январь- выступление в начальной школе.

Актуальность

В наши дни вокруг Земли движется множество спутников разного назначения, а также Международная Космическая Станция. В будущем всё оборудование станет более лёгким. Появление обитаемых жилых станций будущего, позволит своим обитателям часто посещать родную планету и принимать гостей. Это и будет космический туризм. Всего по программе космического туризма на сегодняшний день в космосе побывали 14 человек, а первым был американский миллионер Дэннис Тито. А если какая-то часть человечества решит поселиться в далёком космосе, связь можно будет поддерживать, только посылая радиосигналы. Конечно, это пока только фантастика, но, думаю, в недалёком будущем люди смогут летать в космос, и познавать нашу Вселенную

Практическая значимость данной работы

Очень важно прививать интерес учащихся к теме космоса, конструирования; расширять кругозор, знакомить их с именами великих конструкторов. Возможно, когда я вырасту и стану работать в космической отрасли, я смогу внести свой вклад в создание космической техники.

Глава 1. Теоретическая часть

1. 1. История ракетостроения

Сегодня есть ракеты боевые (военные) и космические. Мы решили выяснить, а как и когда появились ракеты. На Земле есть воздух, поэтому всё, что летает, отталкивается от этого воздуха. Чтобы летать, птицам и насекомым нужны крылья. И самолету нужны крылья. А в космосе воздуха практически нет. Поэтому ракете не от чего отталкиваться. Как же она отрывается от земли и взлетает?

Значит, нужна какая-то сила, которая должна помогать ракете двигаться. Эта сила уже есть в природе. Например, есть животные, которые передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду - кальмары, морские гребешки, медузы. Силу, которую используют эти животные, называют реактивной* силой.

…Прошло много веков. Люди научились создавать летательные аппараты - дирижабли, аэростаты, а позже и самолёты. Но один человек уже мечтал о полёте в космос. Это был школьный учитель - Константин Эдуардович Циолковский. Много лет он изучал реактивную силу, которая могла бы поднять ракету ввысь. Он написал книгу, в которой рассказывал, какой должна быть ракета; какое строение, какие двигатели, и какое топливо должно быть у этой ракеты. Он сам не смог построить ракету, но позже учёные с помощью всех его расчётов и чертежей начали создавать аппараты для полётов в космос. Так появились ракеты. Ракета летит вперёд, отталкиваясь от струи горячего газа. Газ вырывается из сопла** ракеты в одну сторону, а сама ракета летит в другую, противоположную сторону.

1.2 Строение ракеты.

Ракета имеет несколько ступеней. Ступеней может быть две, три или четыре. Когда ракета стартует, сначала включаются двигатели 1 ступени, потом, когда топливо в первой ступени заканчивается, двигатель выключается, и эта первая ступень отделяется и падает на Землю. А следом включается двигатель второй ступени, который продолжает толкать ракету вверх. Потом - третья, и четвертая. Третья (если есть) и четвёртая ступени (если есть) уже сгорают в атмосфере, не долетая до земли. Именно к последней, самой маленькой ступени, пристыковано самое важное – обитаемый космический корабль или спутник.

Чтобы создать одну ракету, нужен труд многих людей. У нас в России во многих городах есть заводы (Москва, Воронеж, Калининград, Химки, Самара, Пермь, и др.), на которых работают конструкторы, инженеры, и другие специалисты. Они сначала обсуждают и создают чертёж ракеты, потом создают макет, потом собирают саму ракету. Затем проводят испытания: выдержит ли ракета высокие и низкие температуры; полетит ли она в нужном направлении (космическая баллистика***).

Первая в мире двухступенчатая космическая ракета Р-7 была создана советским конструктором Сергеем Павловичем Королёвым. В дальнейшем С.П. Королёв использовал её для первого в мире полёта человека в космос - для полёта Юрия Алексеевича Гагарина.

Ракета нужна для того, чтобы вывести космический аппарат в космос и разогнать его до первой космической скорости****, для того, чтобы космический аппарат уже без двигателей самостоятельно летал вокруг Земли и не падал.

Сейчас есть несколько разновидностей ракет: Ангара, Союз, Протон, Рокот. Все эти ракеты одноразовые, то есть они выводят на орбиту спутник или космический корабль с космонавтом, и сгорают. Но в амбициозных планах России - создание многоразовой ракеты-носителя, и ракеты супертяжёлого класса, которая будет отправлять космические корабли к Луне, Марсу и другим далёким планетам. Над этим сейчас и работают наши российские инженеры-конструкторы и учёные.

1.3 Системы жизнеобеспечения человека в космическом корабле и в космической станции.

Что же необходимо для того, чтобы человеку было комфортно при полёте в космическом корабле? Я решила выяснить это.

Оказывается, на борту космического корабля должно быть много систем обеспечения жизнедеятельности человека.

- Система кислородообеспечения (СКО) необходима для того, чтобы человек мог нормально дышать. Эта система подаёт кислород в воздух.

- Система очистки атмосферы (СОА)- очищает воздух от углекислого газа, вирусов и бактерий.

- Система регулирования температуры и влажности атмосферы (СРТ) поддерживает нужную температуру воздуха и удаляет лишнюю влагу.

- Средства регулирования давления (СРД) должны поддерживать общее давление атмосферы равным 77—107 кПа,

- Система водообеспечения (СВО) должна обеспечивать экипаж питьевой водой .

- Система питания экипажа (СОП) должна обеспечивать космонавта полноценным сбалансированным питанием.

- Средства удаления отходов (СУО) обеспечивает сбор и изоляцию из атмосферы жидких и твердых продуктов жизнедеятельности человека.

Вышеперечисленные системы входят в комплекс систем жизнеобеспечения МКС.

Первым, кто предложил создать в космической ракете замкнутую систему кругооборота всех необходимых для жизни экипажа веществ, т. е. замкнутую экосистему, был К.Э. Циолковский. Он считал, что в космическом корабле должны быть воспроизведены все основные процессы превращения веществ, которые осуществляются в биосфере Земли. Долгое время это предложение существовало как научно-фантастическая гипотеза.

Данная система называется строго замкнутой, или полностью замкнутой, если она работает изолированно от внешнего мира, за исключением энергообмена. Полная замкнутость систем жизнеобеспечения в настоящее время и в обозримом будущем возможна лишь при использовании живых организмов, главным образом растений.

Замкнутые, хотя еще не строго замкнутые системы жизнеобеспечения уже используются: это космические корабли (далее-КК). Создание полностью замкнутых систем жизнеобеспечения очень важно для межпланетных полётов, когда нет возможности пополнять запасы КК с Земли.

Испытание этих систем жизнеобеспечения связано с большим риском для жизни космонавтов. Поэтому в качестве первых космонавтов в космос отправились животные.

1.4. Космические путешественники.

Я была удивлена, что столько животных побывало в космосе. Мы не будем вести речь о всех суборбитальных***** и орбитальных****** полётах с участием животных- их было очень много! Остановимся на наиболее важных достижениях .

Самым первым животным, попавшим на орбиту Земли, была советская собака Лайка. После полета Лайки в 1957 году полетели беспородные небольшие собачки с кличками Белка и Стрелка. Полёт Белки и Стрелки подтвердил возможность возвращения экипажа космонавтов живыми и здоровыми.

За 18 дней до полета Юрия Гагарина СССР отправил в космос КА «Спутник-10» с собакой Звездочкой на борту. Этот одновитковой полет состоялся 25 марта 1961 года. Этот полет был завершающей проверкой космического корабля перед полетом в космос с человеком на борту.

И, наконец, 12 апреля 1961 года Человек шагнул в космос! Это был наш Юрий Алексеевич Гагарин! Его полёт длился 108 минут, за это время он совершил 1 виток вокруг Земли. Ю. А. Гагарин проложил путь в развитие космонавтики и в будущие перспективные проекты, связанные с космическим туризмом.

1.5 Международная космическая станция

Первая Международная Космическая Станция (МКС) была запущена 20 ноября 1998 года, с космодрома Байконур. Запускали МКС со сроком действия 15 лет (максимум), но МКС продержалась дольше. Вот уже 25 лет на неё летают космонавты!

МКС состоит из 5 модулей, которые необходимы для жизни в космосе:

1. Жилые модули. В них расположены личные вещи космонавтов, средства для гигиены и столовая. При этом каждая вещь лежит на определённом месте.

2. Служебный модуль. В нём располагаются все системы жизнедеятельности. В том числе вода и кислород.

3. Исследовательские и лабораторные модули. Большая часть их занимают комнаты для проведение научных экспериментов: медицинских, геофизических и биологических.

4. Модуль Транквилити. Выполняет функции жизнеобеспечения: по переработке воды, регенерации воздуха, утилизации отходов и др.

5. Герметичный соединительный модуль Юнити. Через наго пролегают критически сложные маршруты, важные для передачи данных, а также электроэнергии, жидкостей и газов, что необходимо для проживания.

Думаю, что и для туристов будут необходимы эти блоки.

Косми́ческий тури́зм — оплачивающиеся из частных средств полёты в космос в туристических целях. Космический туризм — это один из способов эксплуатации космоса, его следует отличать от научных или рабочих космических полётов. К космическому туризму не относятся полёты, связанные с трудовыми процессами.

Как появился космический туризм

Первым непрофессионалом в космосе должна была стать американка Шэрон Крист Маколифф. Она победила в конкурсе «Учитель в космосе» и вошла в состав экипажа шаттла «Челленджер» в 1986 году. Однако Маколифф не суждено было стать первым космическим туристом: на 73 секунде полета у шаттла взорвался внешний топливный бак, что привело к разрушению корабля и гибели всей команды.

Первый успешный космический туристический полет состоялся в 2001 году. Американец Деннис Тито пробыл на МКС неделю, заплатив за это $20 млн. В следующем году российский корабль «Союз» доставил на МКС еще одного туриста — южноамериканского миллионера Марка Шаттлворта.
«Турагентством» выступала компания, которая отправляет в космос частных лиц, имеющих возможность отправиться в полёт за свой счёт, —Space Adventures.

Пионер космического туризма

На сегодняшний день в программе космического туризма поучаствовали 14 человек. Один из них , американец Чарльз Симони, побывал там дважды.

«Всех наших предыдущих клиентов мы отправили в космос на российских кораблях «Союз». На данный момент мы организовали восемь космических полетов на Международную космическую станцию. У нас также есть соглашения с компаниями Boeing и SpaceX для полетов наших клиентов на американских кораблях Starliner и Dragon соответственно», — рассказала РБК Трендам Стейси Тирн, вице-президент по коммуникациям Space Adventures.

Организацией полётов туристов занимаются Роскосмос и американская Space Adventures. Space Adventures сотрудничает с «Роскосмосом» с 2001 года, всего с помощью этой компании в космосе уже побывали семь туристов (данные на конец 2012 года), причём один из них (Чарльз Симони) дважды.

Подготовка космических туристов проводится в Звёздном городке, город Щёлково под Москвой, а также в небольших самолётах, в которых создаётся невесомость.

Хотя стоимость тура на орбиту составляет 20—23 миллионов долларов, число желающих увидеть космос неуклонно растёт[1]. С июля 2007 года стоимость космического тура выросла с 20 до 30—40 млн долларов; кроме того, была обнародована цена новой услуги — выхода космического туриста в открытый космос — 3 миллиона долларов.

1.6 Требования к возможности посещения МКС космическими туристами.

1. Здоровье

Для такого полета в невесомости у желающих должно быть хорошее состояние здоровья: не должно быть синусита, астмы, гипертензии, недавних операций на сердце. В процессе полета также не рекомендуется трясти головой — надо смотреть только вперед, иначе вас стошнит. Вспомним наш российский фильм с участием Юлии Пересильд «ВЫЗОВ»- ей, актрисе, пришлось пройти непростой двухмесячный курс подготовки к полёту-гипоксические тренировки (кислородное голодание), занимаются на ортостоле (устройство для тренировки «вверх ногами»: кровь приливает к голове и таким образом имитируется ситуация в невесомости) и в вестибулярном кресле (тренировка вестибулярного аппарата вращением, на центрифуге).

2. Важность для науки

Например, многие космические туристы активно проводят эксперименты и участвуют в них, например, изучают влияние микрогравитации на здоровье человека, рост растений и свойства материалов (возможно именно космические туристы открыли на марсе воду). Это настоящая наука, которой необходимо заниматься, чтобы продвинуть человечество к звездам.

3. Финансовая возможность космических туристов

Стоимость полетов в российской компании ООО «Страна Космического Туризма» на Ил-76 MKД: Одно место в невесомом полете (включает 10-15 параболических маневров) — ₽280 тыс. на русскоязычной версии сайта и €5 тыс. — на англоязычной; Корпоративная вечеринка или групповой полет (для 14 человек) с арендой всего самолета — €56 тыс.
Это является хорошей поддержкой космической отрасли: сотни миллионов долларов инвестиций направляются в новообретенную отрасль. Компании разрабатывают новое оборудование, методы, технологии и многое другое, чтобы предлагать более дешёвые билеты в космос. И чем больше мы инвестируем в космос, тем выгоднее будет нашим совместным предприятиям.

4. Условия проживания на МКС для космических туристов

Пока все космические туристы отправлялись с Земли на МКС, но в будущем полеты могут стать короче и дешевле. Компании Blue Origin и Virgin Galactic работают именно в таком направлении. Blue Origin планирует отправлять туристов в космос за $200–300 тыс. (вместо $55 млн) и специализироваться на суборбитальных полетах. При этом скорость летательного аппарата меньше первой космической — то есть, ее недостаточно для того, чтобы выйти на орбиту. Такие полеты дешевле и технически проще — необходимая скорость для суборбитального полета в восемь раз меньше, чем орбитальная скорость.

К тому же туристам не нужно терпеть изнурительные тренировки перед полетами. В ближайшие годы именно такие полеты могут послужить толчком к росту популярности космического туризма. Необходимо создать для туристов комфортные бытовые условия, а именно хочется сделать отдельную станцию МКС для туристов.

Плюсы и минусы космического туризма

Плюсы:

Неоспоримыми преимуществами развития космического туризма для нашей страны являются:

- развитие технологий приготовления продуктов питания для поддержания здоровья и необходимого количества витаминов у космонавтов;- поддержание конкурентоспособности на рынке космических технологий, поскольку пока что только наша страна обладает рабочей моделью кораблей для отправления космонавтов на МКС;- развитие новых технологий будущих космических двигателей для удержания лидирующих позиций в отрасли;- отправление спутников на орбиту на наших ракетах-носителях приносит ощутимую экономическую прибыль, поскольку мы отправляем в космос не только чужие спутники, но и наши, а также поддерживает нашу программу по освоению и изучению космоса;- получение прибыли при продаже российских двигателей другим странам, поскольку только в нашей стране имеется рабочая модель двигателя, а для разработки новой концепции требуется вложение огромных средств, что является не совсем целесообразным для других стран;

Минусы:

С другой стороны, критики космического туризма отмечают, что индустрия обслуживает исключительно - исключительно богатых людей. По иронии судьбы, это может привести к разочарованию общественности в космосе: вместо того, чтобы открыть его для всех, это может заставить людей закатывать глаза из-за его недоступности. По сути, это просто богатые люди, занимающиеся делами богатых людей.

Из-за огромной стоимости билета — от сотен тысяч до десятков миллионов долларов - большинству людей трудно увидеть ценность космического туризма как отрасли. Они просто не могут в нем участвовать.

И хотя некоторые космические туристы проводили эксперименты во время своих экспедиций, эти эксперименты не были революционными и не включали в себя ничего такого, что не могли бы сделать астронавты на МКС. Итак, космический туризм на самом деле не продвигает полеты человека в космос каким-либо существенным образом.

Глава 2. Практическая часть

В процессе изучения технологии создании МКС я решила создать макет. В прошлом году мы запустили ракету Ангара и собрали макет КК . В этом году мы продолжили изучение способов жизнеобеспечения людей в полёте и решили сделать макет МКС. В макет входит: рабочий блок, блок «столовая» и блок «спальня». В целом это всё что нужно туристу для проживания в космосе.

Процесс выполнения макета меня очень увлёк. Хоть эта работа очень кропотливая - мне понравилось. Выяснилось, что выполнение даже такого простого макета требует соблюдения технологии и точного расчёта. К тому же весь процесс оказался небыстрым. Процесс создания макета и результат

можно увидеть в приложении.

Для создания макета блоков МКС мне понадобились: бутылки, клей, ножницы, картон, линейка, резак, карандаш, ватные палочки, стаканчики, краска. Макет МКС собрали из подручных материалов. Нас интересовала жилая часть МКС. Также использовали лего. Сборка модели заняла много времени. В следующем году мы решили создать макет космической станции, которая будет способна заменить МКС, после выхода её из строя.

Заключение

Работа над этим проектом дала мне возможность узнать больше о полёте человека в космос. Я почитала историю ракетостроения, папа рассказал мне много интересной информации про космические аппараты и системы жизнеобеспечения. Очень сложной является система жизнеобеспечения экипажа КК- я не представляла, как много надо учесть для того, чтобы экипаж сохранил в полёте жизнь и здоровье.

Я побывала на космодроме Плесецк, где мне удалось увидеть стартовые площадки, готовые к запуску ракеты и спутники.

Также я посетила музей Космонавтики на ВДНХ.

Цель, которую я поставила перед собой, была достигнута. Помимо теоретического изучения темы ракетостроения и жизнеобеспечения космических туристов в ракете, я создала с помощью родителей макеты модуля МКС, что дало мне возможность представить, как может выглядеть модуль космического туриста.

Эту работу я делала с помощью родителей. Мне это дало возможность понять, как нужно собирать информацию, как систематизировать её. Также я начала осваивать компьютер.

Результаты моей работы:

- сам проект;

- презентация;

- макеты МКС и её блоков.

Мне очень интересна тема космонавтики. Сейчас я с родителями читаю интересную книгу Кира Булычёва «Всё о девочке с планеты Земля». Главная героиня путешествует с папой по неизученным планетам, знакомится с обитателями планет…

И я надеюсь, что, когда вырасту, смогу летать в космос, делать научные открытия, и сумею внести свои знания в развитие космонавтики.

В заключение могу сказать, что в этом проекте мы освоили только одну из многих ступеней Космического туризма. Следующая ступень – обеспечения выхода в космос, она тоже важна, ведь мы разобрали только что нужно для проживания, а не выход в открытый космос. Дальше поселение людей на разных планетах и т. д.

Приложение

Процесс выполнения макета модуля МКС.( видео)

видео

Список литературы:

1. Сайт РОСКОСМОСА roscosmos.ru

2. М.В. Собе-Панек «Почему ракета летает?»