XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Искусственные спутники Земли
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
За последние годы произошла «демократизация космоса». Если раньше спутники использовались только учеными и военными, то сегодня технологии стали доступны каждому. Современный мир сильно зависит от спутниковых данных и навигационных систем. Сейчас невозможно представить работу банковской системы, энергосетей, транспорта (логистики) без сверхточного времени, которое дают спутники. В связи с этим важно понимать, как устроены эти технологии и как они влияют на нашу жизнь.
Объект данного исследования:Искусственные спутники земли.
Предмет исследования:эволюция конструкций и возможностей спутников от запуска первого «Спутника-1» до современных аппаратов.
Гипотеза:доказать, что искусственные спутники Земли - источник получения информации о планете Земля и космическом пространстве. Современный человек использует технологии, связанные с искусственными спутниками Земли, ежедневно, даже не замечая этого.
Цель проекта:определить, что такое искусственные спутники Земли, изучить область их использования и смоделировать модель спутника.
Задачи проекта:
1) узнать, что такое спутник Земли, изучить строение и классификацию искусственных спутников земли;
2) узнать историю и судьбу искусственных спутников земли с момента их создания и до наших дней;
3) определить перспективы создания новых и развития существующих искусственных спутников земли.
4) развить навыки исследовательской работы в области космической робототехники.
Для достижения целей проекта был произведен сбор и анализ литературных источников, Интернет-ресурсов, моделирование и анализ полученных данных.
Терминология и важные исторические факты
Спутник - это объект, который вращается вокруг планеты или звезды по определенной орбите.
Естественные спутники: природные небесные тела, такие как Луна для Земли. Искусственные спутники: созданные человеком летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли и предназначенные для решения научных и прикладных задач. Они используются для навигации (GPS/ГЛОНАСС/Beidou/Galileo), связи, интернета, метеорологии и военной разведки.
В соответствии с международной договорённостью космический аппарат называется спутником, если он совершил не менее одного оборота вокруг Земли. В противном случае он считается ракетным зондом, проводившим измерения вдоль баллистической траектории, и не регистрируется как спутник.
Страны, которые первыми запустили искусственный спутник на орбиту Земли – СССР, США и ФРАНЦИЯ.
-
Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года. Космический аппарат был оснащен радиопередатчиком. Он передавал максимально простые сигналы. (см. Приложение 1)
-
Дата запуска первого искусственного спутника Земли считается началом космической эры человечества и запустило космическую гонку между Советским союзом и США, а также положило начало использованию космоса в оборонительных целях. В России 4 октября отмечается, как памятный день Космических войск.
-
Вторым был запущен с территории США 1 февраля 1958 г. «Эксплорер-1». Он позволил открыть радиационные пояса Земли – области, в которых удерживаются и накапливаются высокоэнергичные заряженные частицы, проникшие в магнитосферу. (см. Приложение 2)
-
Третьим запущенным в мире спутником стал «Астерикс». Он принадлежал Франции. Запуск состоялся 26 ноября 1965 г. Цель запуска заключалась в испытании ракеты. Эта ракета-носитель в дальнейшем сумела продемонстрировать свою эффективность и надёжность.
Классификация спутников
Научно-исследовательские спутники Земли – Астрофизика и Гелиофизика.
Научные спутники работают на перспективу. (см. Приложение 4). Их цель – получение новых знаний о Земле, космического пространства, небесных тел.
-
Астрофизика– изучение далеких звезд и их формирование, черных дыр, излучения и энергетических процессов – рентгеновское, гамма и инфракрасное. (Космический телескоп «Хаббл»; Спектр-РГ; телескоп Гершель).
-
Гелиофизика– следит за единственной звездой Солнечной системы и изучает солнечный ветер, вспышки, магнитные поля и влияние Солнца на межпланетную среду (SOHO).
Научно-исследовательские спутники Земли – Зондирование. (см. Приложение 5)
-
Метеорологические – для наблюдения за погодой (Meteosat, Электро-Л). Cпутник размещен над экватором на долгосрочной геостационарной орбите (~36000 км), что позволяет вести непрерывное наблюдение за метеорологической обстановкой в области Европы, Африки, Ближнего Востока и части Атлантики.
-
Океанографические – изучают цвет океана, течения, соленость, высоту волн (Aquarius).
-
Криосферные – изучают ледники, определяют массу ледяных покровов Земли (ICESat-2).
-
Биологические – следят на состоянием лесов, почвой, сельским хозяйством, загрязнениями (NASA).
Прикладные
Предназначены для решения конкретных задач на Земле или в околоземном пространстве. Их главная цель – служение человеку. (см. Приложение 6)
-
Спутники связи (коммуникационные) – Обеспечение теле- и радиовещания, телефонной связи, доступа в Интернет. Принимают сигнал с Земли, усиливают его и отправляют обратно на другую часть планеты - «Ямал».
-
Навигационные спутники – определение точных координат, времени и скорости объекта на поверхности Земли или в воздухе. Спутник постоянно передает сигнал с точным временем и своим местоположением. Приемник (например, в телефоне) ловит сигналы от нескольких спутников и вычисляет расстояние до них, тем самым определяя свои координаты – «Galileo».
-
Разведывательные – сбор информации для нужд обороны и безопасности. Обладают самой совершенной и дорогостоящей оптикой, позволяющей различать на снимках объекты размером в десятки сантиметров. Информация по ним засекречена.
-
Спасение жизней – спутники помогают в поисково-спасательных операциях, отслеживают пожары и наводнения. Система КОСПАС-САРСАТ
Перспективные проекты космонавтики. Лидеры космической гонки.
-
Проект NASA по возвращению людей на Луну. Миссия Artemis II (пилотируемый облет Луны) в настоящее время запланирована на апрель 2026 года. Высадка человека (Artemis III) ожидается не ранее 2028 года. (см. Приложение 7)
-
Europa Clipper (NASA): Аппарат для поиска жизни на спутнике Юпитера Европе. Запущен в октябре 2024 года, он совершит пролет мимо Марса в марте 2025-го и прибудет к Юпитеру в апреле 2030 года.
-
В России запущен национальный проект «Космос» (до 2036 года), целью которого является кратное увеличение спутниковой группировки для обеспечения высокоскоростного интернета и навигации по всей стране.
Модель исследовательского спутника - Интеркосмос
В 1970-1980 – х годах существовала долговременная программа совместных космических исследований социалистических стран (СССР, Болгария, Венгрия, Куба, Польша и др.). Для изучения верхних слоев атмосферы, Солнца. Программа знаменита полетами космонавтов из стран - участниц на советские корабли «Союз» и орбитальные станции «Салют» и «Мир». Ученые создавали научную аппаратуру для спутников, а СССР предоставлял ракеты и платформы для спутников.
Меня заинтересовала история международного и плодотворного сотрудничества в космосе и мне захотелось отразить эту идею единства в своем макете.
Заключение
В ходе работы над проектом было изучено значение и многообразие спутников Земли, что позволило сделать вывод об их огромном влиянии на повседневную жизнь каждого человека. Спутники дистанционного зондирования помогают спасать урожаи и тушить пожары, навигационные системы прокладывают маршруты, а метеоспутники предупреждают об ураганах, торнадо. От них зависит безопасность государств!
Космические технологии работают не в далеком будущем, а здесь и сейчас, решая конкретные задачи и делая нашу жизнь комфортнее и безопаснее. Когда изучаешь спутники, перестаешь быть просто «жителем Земли», начинаешь чувствовать себя частью огромной, хрупкой и гениальной системы, которая опутала всю планету невидимой паутиной сигналов. Развитие спутников – инвестиции в качество нашей жизни.
Таким образом, гипотеза исследования доказана, цель и задачи достигнуты.
Список литературы
1. Гонтарук, Т. И. Детская энциклопедия «Я познаю мир. Космос» / Т.И. Гонтарук // М., АСТ 2019, 446с.
2. Кинг-Хили, Д. Искусственные спутники и научные исследования / Д. Кинг-Хили // М.: Спектр, 2019.
3. Мамиков, А.М. Запуск спутника / А.М. Мамиков // Космонавтика – 2019 - №5
4. Порцевский, К. Моя первая книга о космосе // К. Порцевский// М.: ЗАО «РОСМЭН - ПРЕСС», 2020
5. Николаев, А.У. Первый спутник Земли / А.У. Николаев // Космонавтика - 2011- №4
6. Исследования по физике космоса: Труды программы "Интеркосмос"». — Сборники научных статей, которые выпускались в СССР (под ред. Института космических исследований АН СССР). Там подробно описано, какие приборы стояли на борту («Интеркосмос-1», -2 и далее).
7. Вернов С. Н., Вакулов П. В. и др. «Изучение космических лучей на спутниках «Интеркосмос»». — (М.: Наука, 1985). —
8. Сайт «Роскосмоса» (www.roscosmos.ru)
9. Сайт «Космический мемориал» (sm.evg-rumjantsev.ru)
Приложение 1
Спутник - 1
Приложение 2
«Эксплорер-1»
Приложение 3
«Астерикс».
Приложение 4
Астрофизика и Гелиофизика.
Спектр-РГ
Хаббл
телескоп Гершель (SOHO).
Приложение 5
Зондирование
Meteosat, Электро-Л Aquarius
ICESat-2 NASA
Приложение 6
Прикладные
«Ямал» «Galileo»
Система КОСПАС-САРСАТ
Приложение 7
Интеркосмос