Проблемы освоения космоса
Уфимский государственный
Кафедра философии
Контрольная работа
по философии
на тему:
«Проблемы освоения космоса»
Выполнил
Студент 1 курса
Ф-та ИНЕК, гр. ГМУ 101
Матаев М.Х.
Проверил:
к. филос н. доцент
Абузарова Н.А.
Уфа 2012
СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение. |
|
2. Воздействие ракетно-космической
техники на атмосферу и воздушных судов 3. Воздействие запусков ракет. 4. Строительство в невесомости. 5. Энергетическая проблема. 6. Меры, принимаемые для ликвидации последствий аварий. 7. Черные дыры. 8. Заключение. 9.Используемая литература:
|
|
Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной - вышло
в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый
искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшим
Советским 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 других
областей народного хозяйства.
В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такие
принципиальные 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 и
непосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства с
помощью 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 развития
показывают, 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 и
пространства Земля - Луна, а так же Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера,
Сатурна и других планет, астрономические исследования , медико-
биологические исследования с целью оценки влияния продолжительности полётов
на организм человека и его работоспособность.
В принципе развитие космической технике должно опережать «Спрос»,
связанный с решением
актуальных народнохозяйственных
проблем.
Воздействие ракетно-космической
техники и воздушных судов
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.
– загрязнение отдельных участков почвы, поверхностных и грунтовых вод компонентами ракетных топлив;
– засорение территорий районов падения элементами отделяющихся конструкций ракет-носителей;
– возможность
взрывов и возникновения
– механические
повреждения почвы и
Анализ
материалов комплексной оценки влияния
пусков ракетно-космической техники
на экологическое состояние
– интенсивный
атмосферный перенос
– анализ
статистических данных заболеваемости
населения административных районов,
на территории которых расположены
районы падения, в частности, на территории
Архангельской области и Саяно-
В 1998 г. осуществлено 24 запуска ракет-носителей (РН), в том числе РН "Протон" – 7, "Союз" – 8, "Молния" – 3, "Космос" – 2, "Циклон" – 1, "Зенит" – 3 (с космодромов "Байконур" и "Плесецк" – соответственно 17 и 7). Кроме того, проведен экспериментальный запуск космического аппарата с подводной лодки из акватории Северного Ледовитого океана с использованием баллистической ракеты.
Пуск РН "Зенит", проведенный с космодрома "Байконур" 10 сентября 1998 г. по заказу КБ "Южное" (Украина) в рамках проекта "Глобалстар", закончился аварийным выключением двигателя второй ступени, последующим взрывом и падением остатков РН в район падения, расположенный на территории республик Алтай, Хакасия и Тыва.
Воздействие запусков ракет
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
Вместе
с тем предприятия ракетно-
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
В целом минимизация влияния пусков ракет-носителей на атмосферу может достигаться их рациональным планированием.
Воздействие воздушных судов на верхние слои атмосферы. Полеты дозвуковых и будущих сверхзвуковых самолетов, как показывают исследования, обобщенные Международной организацией гражданской авиации (ИКАО), могут оказывать существенное влияние на верхние слои атмосферы в результате выбросов продуктов сгорания топлива. Так, вклад воздушных судов гражданской авиации в выбросы оксидов азота на больших высотах оценивается в 55% при том, что на малых высотах он составляет 2–4%, а по диоксиду углерода и потреблению топлива доля гражданской авиации в общем объеме выбросов и потребления ископаемого топлива оценивается величиной примерно в 3%.
Результаты
моделирования воздействия
Напротив,
выбросы оксидов азота
В связи
с усиливающейся
Относительно дозвуковых самолетов в 1998 г. произошло очередное, третье по счету, ужесточение международного стандарта по выбросам оксидов азота.
Серьезный удар по озоновой панике нанесла группа исследователей из Университета Джонса Гопкинса, показав, что нет убедительных доказательств ожидаемого вредного действия истончения озонового слоя. Мировая наука установила, что в результате высокого ультрафиолетового облучения резко падает урожайность растений, а у некоторых людей возникают болезни: увеличивается заболеваемость катарактой и раком кожи, но, с другой стороны, получены новые подтверждения того, что ультрафиолетовое облучение укрепляет кости, предотвращая их разрушение и препятствуя возникновению рахита. Не обнаружено причинно-следственной связи между снижением уровня озона в нижних слоях атмосферы и ростом заболеваемости астмой.
Новая напасть - радиоактивные отходы в космосе.
Специалисты, 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 существующих в городах США. Кей Джонс, технический советник при Агентстве по защите внешней среды (ЕРА), заявила, что дебаты об озоне и взвешенных частицах "не имеют никакого отношения к здоровью населения. Это дискуссия об усилении контроля и введении дополнительных ограничений".
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
В этом случае каркас выполняется
в виде сетки из гибких нитей с
радиально-кольцевой разбивкой
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
Проекты космических платформ
рассматриваются для
Для СБ в принципе могут применяться те же конструкции, что и для космических антенн. Однако использование электростатического способа поддержания формы конструкции в СБ сопряжено с большим риском возникновения электростатического пробоя. Наибольшее распространение для СБ на данном этапе получили механические конструкции. Обычно применяются автоматически раскрывающиеся СБ панельного типа. С появлением пленочных, гибких СБ стало возможным их выведение в космическое пространство в компактном виде (например, в рулонах) с последующим развертыванием с помощью выдвижных штанг, центробежных сил или надувных конструкций. В настоящее время СБ по своим размерам в развернутом положении – самые крупные космические сооружения. Развертывание в космосе таких перспективных сооружений, как ССЭ, возможно только на базе ферменных платформ, автоматически собираемых на орбите.
Космические сооружения для обитаемых лунных баз имеют много общего с орбитальными пилотируемыми комплексами. Жилые сооружения должны быть разбиты на герметичные отсеки и снабжены шлюзовыми камерами для выхода космонавтов. Поскольку отсеки будут находиться под внутренним давлением, то из условия максимальной прочности и минимальной массы они должны иметь выпуклую форму. Наиболее приемлемой формой жилых сооружений на поверхности Луны является купольная. В качестве специфических условий строительства на Луне могут быть использование лунного грунта для защиты сооружений от радиации и метеоритов и активное использование цвета сооружений для регулирования теплообмена с внешней средой посредством изменения степени излучения.
Особенностью разработки
КГК является необходимость учета
всех действующих на них (при развертывании
и эксплуатации) внешних и внутренних
сил, которыми часто пренебрегают ввиду
их малости для космических
Существенными для КГК становятся также приливные силы, растягивающие конструкцию по оси, проходящей через центр ее масс и центр Земли. Объясняется это: тем, что с расстоянием от Земли сила земного притяжения уменьшается, а центробежная сила растет, поэтому при равенстве этих сил в центре масс КГК они не будут уравновешены на периферийных участках конструкции (удаленных от Земли и ближних к ней). Если бы ориентация КГК при эксплуатации не имела значения, то действием приливных сил можно было бы пренебречь, но большинство КГК (космические антенны, орбитальные платформы, космические переотражатели, ССЭ) нуждаются в строгой ориентации, и в этом случае приливные силы создают нежелательный вращающий момент. В результате при выдерживании ориентации КГК с заданной точностью возникают также колебания конструкции.
С целью предотвращения резонансных явлений собственная частота колебаний проектируемых КГК должна быть существенно выше частоты колебаний, вызываемых внешними силами. Поэтому необходима регламентация внешних нагрузок, а также повышение жесткости конструкции за счет подбора материалов с нужными характеристиками.
К наиболее распространенным внутренним нагрузкам, действующим на КГК, относятся температурные напряжения, которые возникают вследствие воздействия солнечного излучения на освещенном участке орбиты и его отсутствия в тени, а также теплоизлучения отдельных подсистем объекта. Неравномерный нагрев и вызванные этим температурные деформации КГК – серьезная проблема. Решить ее можно путем снижения среднеравновесной температуры конструкции за счет сброса излишков тепла в космос (подбор покрытий) и использования материалов с малым коэффициентом линейного расширения. Менее подвержены температурным напряжениям вращающиеся КГК за счет выравнивания тепловых нагрузок.
Повышенные требования к КГК предъявляют космический вакуум и радиация. Недостатком надувных КГК является возможность их разгерметизации при пробое метеороидом, в результате чего они теряют работоспособность. В будущем, если удастся разработать вспенивающиеся и самозатвердевающие материалы с необходимыми характеристиками, они найдут широкое применение в космосе. Для вращающихся КГК особую проблему представляет создание двигателей, редукторов и подшипников для длительной работы в условиях открытого космоса.
На современном этапе основным требованиям, предъявляемым к КГК (легкость, прочность, жесткость пространственной структуры, низкий коэффициент линейного расширения, высокий декремент собственных колебаний, хорошие усталостные характеристики), наиболее полно отвечают композиционные материалы на основе углепластиков и конструкции типа пространственных стержневых ферм.
Технология сборки КГК в космосе. Сборка и развертывание КГК на орбите – качественно новый и технически сложный этап в развитии космической техники. Наряду с инженерными решениями по выбору типа а расчету конструкции, подбору необходимых материалов, определению рациональной технологии соединения элементов КГК и сборки ее необходимо разработать специальное оборудование для сборочно-монтажных операций в космосе и создать специальные диагностические методики и бортовую аппаратуру для проведения на орбите неразрушающего контроля состояния КГК. Необходимо научиться надежному долгосрочному прогнозированию поведения элементов КГК при длительной работе в открытом космосе с учетом воздействия всех факторов окружающего космического пространства.
Принципиально монтаж КГК
в космосе может выполняться
в вариантах развертывания на
орбите уже готовой, собранной на
Земле конструкции или ее сборки
из отдельных элементов, изготовленных
на Земле. В перспективе возможна
сборка КГК из элементов, изготовляемых
непосредственно на сборочной площадке
в космосе из полуфабрикатов, доставляемых
с Земли. В настоящее время
уже накоплен некоторый опыт проведения
сборочно-монтажных работ в
Это уже упомянутый ранее
эксперимент на станции «Салют-6»
в 1979 г. по монтажу радиотелескопа KPT-10,
который при доставке на орбиту был
разбит на три отдельных блока: главное
зеркало с каркасом из алюминиевых
стержней и металлической сеткой
в качестве отражающей поверхности,
фокальный контейнер с
В эксперименте «Маяк», выполненном в открытом космосе на станции «Салют-7» в. 1986 г, космонавтами Л. Кизимом и В. Соловьевым, был охвачен широкий спектр опытов по сборке и развертыванию на орбите несущих ферменных конструкций. Впервые испытывался в космосе разработанный и изготовленный институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР специальный фермосборочный агрегат УРС, внутри которого была компактно уложена шарнирно-рычажная ферма, способная развернуться на длину до 15 м и в таком состоянии нести специальную платформу с. полезной нагрузкой.
Одновременно испытывался тоже созданный институтом им. Е. О. Патона модифицированный универсальный ручной инструмент УРИ для резки, сварки, пайки и напыления металлов в открытом космосе (первые испытания УРИ проводились на станции «Салют-7» в 1984 г.). С помощью УРИ можно осуществить сварку или пайку шарнирных соединений фермы, что дополнительно повысит ее жесткость и несущую способность. Кроме этих экспериментов, проводились испытания аппаратуры «Микродеформатор» для изучения физико-механических свойств конструкционных материалов КГК, подвергающихся длительным и сложным нагрузкам в условиях открытого космоса.
Исследования и эксперименты по крупногабаритным космическим конструкциям проводятся и в США. Например, заслуживает внимания эксперимент, осуществленный в 1985 г. на борту космического корабля «Спейс Шаттл» (23-й полет), в котором американские космонавты вручную собирали и разбирали на вращающемся стапеле из трубчатых элементов «башню» в виде прямой треугольной призмы высотой 13,7 м. Для крепления элементов использовались пружинные замки.
С ростом объема монтажно-сборочных работ в космосе будет повышаться уровень их автоматизации и будет развиваться вариант сборки КГК с изготовлением конструкционных элементов на орбите из полуфабрикатов, доставляемых с Земли. Для этого необходимо будет создание специальных автоматизированных машин по изготовлению отдельных элементов конструкции, например, цилиндрических решетчатых элементов (геодезических балок) или трехгранных стержневых ферм протяженностью до нескольких сот метров, которые будут использоваться в качестве основных строительных деталей КГК. А для повышения производительности сборочных работ на орбите в помощь космонавтам-монтажникам потребуются дистанционные роботы-манипуляторы.
В настоящее время разработано несколько проектов таких фермопостроительных агрегатов. Так, например, имеется американский проект автомата по непрерывному изготовлению трехгранных ферм из рулонированного материала типа углепластика. В процессе работы агрегата ленты, из которых изготовляются лонжероны, сматываются с трех бобин и, проходя через нагревательное устройство, поступают на валки, где из них формируются профили треугольного сечения. После охлаждения и затвердевания в холодильной камере эти профили подаются на место сборки с элементами раскосной решетки.
Эта решетка изготавливается на Земле из специально раскроенного плоского листа и также наматывается на три бобины. Материал решетки при работе фермопостроителя с бобин через нагреватель поступает в устройство типа пресса, где формируются элементы поперечного сечения, которые затем, так же как лонжероны, охлаждаются и присоединяются к последним с помощью ультразвуковой сварки. Для управления и контроля за работой агрегата предусмотрена автоматическая система с обратной связью, включающая в свой состав соответствующие датчики, сервомеханизмы, электронные приспособления и бортовую ЭВМ.
Важную роль при высоком
уровне автоматизации сборочных
работ в космосе играют надежные
автоматически защелкивающиеся
разъемные соединения, которые упрощают
операции по сборке и ремонту КГК
на орбите и при этом не требуют
дополнительных энергетических затрат.
Для удобства проведения сборочных
работ в космосе монтаж КГК
предполагается проводить на специальных
строительных платформах, оснащенных
различным вспомогательным
В случае монтажа очень больших КГК типа ССЭ строительная платформа сама будет перемещаться вдоль собираемой конструкции. По одному из проектов такая платформа размером 100 × 50 м при высоте 5 м будет включать несколько дистанционных манипуляторов, осуществляющих сборку по автономной программе с помощью ЭВМ, различные монтажные приспособления, станцию обслуживания, а также автоматы типа фермопостроителей. Инженерная мысль, опережая возможности современной техники, уже сейчас решает проблемы будущего космического строительства.

- Проблемы освоения космоса
- Проблемы освоения космоса
- Проблемы освоения космоса
- Проблемы освоения космоса
- Проблемы освоения ресурсов Арктики
- Проблемы остеопороза в педиатрии, возможности профилактики и лечения
- Проблемы осуществления государственного финансового контроля в России и пути совершенствования его организации
- Проблемы организации прокурорского надзора за исполнением законов администрациями органов и учреждений, исполняющих уголовные наказан
- Проблемы организации работы налоговых органов с крупнейшими налогоплательщиками
- Проблемы организации региональной статистики
- Проблемы организации системы бюджетирования на предприятии
- Проблемы организации труда
- Проблемы организации электронного документооборота
- Проблемы освоения и внедрения систем качества