Основы научных исследований

 

Содержание

 

 

Задание 1

Эссе на тему: «Приоритетность направлений развития российской науки: фундаментальные или прикладные исследования?»

При рассмотрении данной темы прежде всего имеет смысл привести определения фундаментальных и прикладных исследований. Фундаментальные исследования - это экспериментальная или теоретическая деятельность, направленная на получение новых знаний об основных закономерностях строения, функционирования и развития человека, общества, окружающей среду. Прикладные исследования - исследования, направленные преимущественно на применение новых знаний для достижения практических целей и решения конкретных задач, в том числе имеющих коммерческое значение.

Если принять во внимание, что деление исследований на фундаментальные и прикладные достаточно условно,  так как определенные результаты фундаментальных исследований могут иметь непосредственную практическую ценность, а в результате прикладных исследований могут быть получены научные открытия, то можно задаться вопросом - какой вид исследований наиболее важен для развития российской науки?

Фундаментальные и прикладные исследования являются двумя формами осуществления науки как профессии, характеризующейся единой системой подготовки специалистов и единым массивом базового знания. Более того различия в организации знания в этих типах исследования не создают принципиальных препятствий для взаимного интеллектуального обогащения обеих исследовательских сфер. Организация деятельности и знания в фундаментальных исследованиях задается системой и механизмами научной дисциплины, действие которых направлено на максимальную интенсификацию исследовательского процесса. Важнейшим средством при этом выступает оперативное привлечение всего сообщества к экспертизе каждого нового результата исследований, претендующего на включение в корпус научного знания. Коммуникационные механизмы дисциплины позволяют включать в такого рода экспертизу новые результаты независимо от того, в каких исследованиях эти результаты получены. При этом значительная часть научных результатов, вошедших в корпус знания фундаментальных дисциплин была получена в ходе прикладных исследований.

Научно–технический потенциал любой страны определяется прежде всего уровнем прикладной науки. То есть уровнем разработок автомобилей, телевизоров, компьютеров, лазерной, военной и другой высокотехнологичной продукции. Именно высоким уровнем таких разработок славятся передовые фирмы Японии, Германии, Америки и других стран. Степень же развития фундаментальной науки лишь косвенно влияет на научно–технический потенциал страны, в основном через уровень высшего образования. Яркий пример — Япония. При высочайшем уровне фирменной науки фундаментальные исследования находятся там на весьма скромном уровне.

Следует отдельно сказать о пресловутой цепочке: фундаментальные исследования — прикладные исследования — производство продукции. Очень часто такую последовательность представляют как идеал организации научных исследований и их внедрения. Действительно, такая цепочка справедлива для мира в целом, но несправедлива и не должна применяться для каждой страны в отдельности. То есть нельзя требовать, чтобы фундаментальные исследования в данной стране были источником прикладных разработок, а затем и выпуска продукции на предприятиях этой страны. Такая постановка вопроса означала бы, что мы отгораживаемся от мирового прогресса, от накопленного в мире опыта и будем сами изобретать свой велосипед.

Из всего выше сказанного следует, что нет необходимости обеспечивать развитие наших наукоемких производств собственными академическими исследованиями. Необходимо использовать всю копилку мировых знаний для развития нашей промышленности, а не опираться только на свои маломощные научные силы фундаментальной науки.

 

Задание 2

Реферат на тему: «Направления и перспективы реализации современных научных исследований (по областям)».

Вариант данного контрольного задания определяется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Выбор варианта задания

Последняя цифра номера зачетной книжки	Вариант задания – область науки
0	Медицина (физиология)
1	Органическая химия
2	Неорганической химии
3	Физика
4	Нанотехнологии
5	Космонавтика
6	Металлы и сплавы
7	Композитные материалы
8	Экономика
9	Фармакология

 

Реферат должен затрагивать следующие вопросы:

• как минимум 2 примера современных исследований, проводимых в выбранной области науки и знаний;

• цель, преследуемая учёными, проводящими данные исследования;

• проблемы и барьеры, с которыми столкнулись ученые при проведении своих исследований;

• источник и размер (если известно) финансирования.

Для систематизации информации представляемого материала в конце реферата студенту необходимо заполнять следующую форму (таблица 2).

Таблица 2 – Сводная информация о реализации современных исследований в области … (указать область науки в соответствии с таблицей 1).

Направление исследования	Цель   исследования	Страна проведения	Финансирование
…	…	…	…
…	…	…	…

 

 

Введение

Сегодняшний день характеризуется новыми проектами и планами освоения космического пространства.

Актуальность выбранной темы обоснована тем, что космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека. С каждым днем все более расширяется сфера прикладного использования космонавтики.

Цель данной работы состоит в изучении направлений и перспектив реализации современных научных исследований в космонавтике.

К числу основных задач относятся:

- рассмотрение современных  научных исследований в космонавтике;

- раскрытие целей данных  исследований;

- рассмотрение основных  проблем возникших во время  научных исследований;

- рассмотрение основных приборов используемых в процессе исследования.

Объектом исследования является современное исследование проводимое в космонавтике.

Предметом исследования выступает миссия в различных космических проектах.  
1. Межпланетная станция "Рассвет"

"Погружаясь в пояс астероидов, Dawn будет путешествовать назад во времени, - говорит научный руководитель проекта Кристофер Рассел (Christopher Russell). - Этого момента научное космическое сообщество ждало с тех пор, как стали возможными межпланетные полеты".

Dawn (англ. Dawn, рус. Рассвет, произносится Дон) — автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная NASA 27 сентября 2007 года  для исследования астероида Весты и карликовой планеты Цереры.

К Церере аппарат "Dawn" приблизится в марте 2015 года. В отличие от предыдущих АМС, исследовавших более одного небесного тела, "Dawn" промежуточное исследование Весты провёл не с пролётной траектории, а с орбиты вокруг неё — в течение года — и в сентябре 2012 года продолжил дальнейший полёт к Церере.

АМС "Dawn", девятая миссия в рамках программы Discovery, была принята NASA в ноябре 2002 года. Название АМС не связано с какой-то конкретной личностью, а является простым образом, характеризующим основную цель: получение информации, которая поможет лучше изучить ранние этапы формирования Солнечной системы.

О выборе проекта Dawn для реализации в рамках программы малых AMC Discovery космическое агентство США объявило 21 декабря 2001 г.. К тому моменту предложению Кристофера Рассела исполнилось уже семь лет, и этот проект стал девятым в семейств миссий Discovery.

Ключевой его деталью является использование электрореактивной ДУ, обеспечивающей продолжительный разгон аппарата в ходе межпланетного полета. Dawn - по существу первый аппарат, на котором такая ДУ используется как штатная система. Американская AMC Deep Space 1, на которой она была отработана, имела статус экспериментальной, как и европейская SMART-1. Лишь японцы рискнули сразу запустить свой КА Hayabusa с ионными двигателями с обширной научной программой - и в итоге обрекли себя на долгие мучения.

Общее руководство проектом Директорат научных миссий NASA возложил на Лабораторию реактивного движения. Контракт на разработку и изготовление аппарата был заключен с компанией Orbital Sciences Corporation (г. Даллес, Виргиния, США), где за него отвечал менеджер проекта Майкл Мук (Michael Mook). За научную программу миссии отвечает Университет Калифорнии в Лос-Анджелесе, партнерами которого являются Лос-Аламосская национальная лаборатория, Институт исследования Солнечной системы Общества Макса Планка (г. Катленбург-Линдау, ФРГ), Институт планетных исследований DLR  (Берлин, ФРГ), Национальный институт астрофизики Италии (Рим) и Итальянское космическое агентство. Ракету - носитель поставила компания United Launch Alliance (г. Денвер, Колорадо).

Объявленная общая стоимость проекта Dawn (не включая ракету-носитель) -357.5 млн. $, в том числе 281.7 млн. на разработку КА и 75.8 млн. на управление полетом и обработку данных.

6 февраля 2004 г. NASA санкционировало изготовление аппарата, потребовав от разработчиков обеспечить 20-процентный резерв массы, 15-процентный по мощности (которые им вовсе не были нужны) и 25-процентный резерв по стоимости. Чтобы вписаться в эти требования, пришлось перепланировать полет, добавив в него сближение с Марсом и сократив продолжительность работы у Весты и Цереры с 11 до 7 и 5 месяцев соответственно, и даже пожертвовать частью научной аппаратуры.

Проектной датой запуска было 27 мая 2006 г. В начале 2005 г. появился весьма скромный дефицит средств на сборку и испытания аппарата - не хватало 7 млн. $  при тогдашней стоимости проекта 371 млн. $. Учтя все мыслимые и немыслимые возможные в будущем неприятности, руководители проекта запросили дополнительно 40 млн. $ и получили отказ. В сентябре 2005 г. NASA назначило комиссию для проверки реализуемости миссии и отложило пуск на февраль 2007 г. В октябре проект был приостановлен на этапе завершенной на 90 % сборки КА, а 3 марта 2006 г. было объявлено решение о прекращении работ.

У проекта Dawn было несколько технических проблем, из которых наиболее серьезная была связана со сроками поставки и качеством изготовления блоков высоковольтного питания для электрореактивных двигателей. Но на самом деле проект просто пострадал в связи с тем что, резервный фонд космической науки опустошили проекты Deep Impact Messenger и New Horizons, и руководители директората искали, чем можно было бы пожертвовать, что пополнить кассу.

Однако в научном мире и среди энтузиастов космонавтики поднялась такая буря негодования, что агентство отступило, и уже 27 марта было объявлено: проект восстановлен, и пуск состоится 15 июля 2007 г. 26 сентября 2007 года ракета-носитель Дельта-2 с АМС на борту была готова к пуску на стартовом комплексе 17-В космодрома на мысе Канаверал. Из-за погодных условий и последующего появления корабля-нарушителя в запретной зоне запуска, старт состоялся только утром 27 сентября. После почти трех месяцев испытаний бортовых система на земной орбите, 17 декабря 2007 года "Dawn" отправился в перелет к Весте.

План полёта, рассчитанный на 8 земных лет, предусматривает расходящуюся спиральную траекторию, описывающую три оборота вокруг Солнца.

• Сентябрь — октябрь 2007 года — старт с Земли.

• Февраль 2009 года — манёвр в гравитационном поле Марса с набором скорости.

• Август 2011 года — прибытие в район Весты и переход при помощи ксеноновых ионных двигателей на орбиту спутника астероида.

• Август 2011 года — август 2012 года — исследование астероида Веста.

• Август 2012 года — уход по раскручивающейся спирали из гравитационного поля Весты и переход на орбиту полёта к Церере.

• Апрель 2015 года — прибытие к Церере и переход на её орбиту.

• Июль 2015 года — завершение миссии.

 

Рис.1.Траектория перелета AMC Dawn

По первоначальному плану на орбите около Весты аппарат должен был находиться до мая 2012 года, но этот срок был продлён до августа, с целью более полного картографирования некоторых областей, остававшихся в тени. По заявлению официальных лиц NASA, это не повлияет на сроки прибытия к Церере.

Целями полёта Веста и Церера избраны потому, что представляют собой противоположные типы больших астероидов. По классификации, принятой Международным астрономическим союзом в августе 2006 г., Церера относится к числу карликовых планет, которые уже достаточно велики, чтобы внутренние силы придали им сферическую форму, но еще не доминируют в своей области Солнечной системы. И действительно, в основном в поясе астероидов "проживают" десятки тысяч малых тел размером от примерно 100 км до 1 км и меньше, а на Цереру приходится лишь 30% их полной массы. Считается, что это протопланета, которая не сумела стать планетой. Веста, судя по имеющимся телескопическим снимкам, заметно отличается по форме от сферы и даже эллипсоида, и потому не может называться карликовой планетой. Зато она - единственная среди астероидов - временами достигает такого блеска, что видна невооруженным взглядом.