Первый искусственный спутник Земли

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

  Московский государственный индустриальный университет

Институт  дистанционного обучения 
 

Кафедра «Автомобилей и двигателей» 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 
 
 

По дисциплине: «История науки и техники» 
 

  На  тему: «Первый искусственный спутник Земли» 
 
 
 
 
 
 
 

      Работа  выполнена 

      студентом 2 курса

      заочного  отделения

      Лаврухина В.Г

      ^{( Ф.И.О.)}

      Группа:Рл08 А 22п

      Преподаватель:

      Булеков С.М.

      ^{( Ф.И.О.)} 
 
 
 
 

г.Рославль, 2010

   Содержание

  1 Введение.                                                                   3-4

  2 Первый искусственный спутник Земли.                 5-12

  3 Заключение.                                                                13

  4 Список  литературы.                                                    14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ

    Стремительное развитие космонавтики, успехи в изучении и исследовании околоземного и межпланетного космического пространства в огромной степени расширили наши представления о Солнце и Луне, о Марсе, Венере и других планетах. Очень результативным оказалось изучение верхних слоев атмосферы, ионосферы, магнитосферы. Вместе с тем выявилась весьма высокая эффективность использования околоземного космоса и космической техники в интересах многих наук о Земле.

     Использование искусственных спутников  Земли для связи и телевидения,  оперативного и долгосрочного  прогнозирования погоды и гидрометеорологической  обстановки, для навигации на  морских путях и авиационных  трассах, для высокоточной геодезии, изучения природных ресурсов Земли и контроля среды обитания становится все более привычным.

    В ближайшей и в более отдаленной перспективе разностороннее использование космоса и космической техники, в различных областях хозяйства значительно возрастет. Для нашей эпохи характерен огромный рост информации во всех сферах деятельности человека. Помимо прогрессирующего развития традиционных средств передачи информации—телефонии, телеграфии, радиовещания, возникла потребность в создании новых ее видов — телевидения, обмена данными в автоматических системах управления и ЭВМ, передачи матриц для печатания газет. 
  Традиционные средства связи в отношении их видов, объема, дальности, оперативности и надежности передачи информации будут непрерывно совершенствоваться. Однако дальнейшее развитие их встречает немалые затруднения как технического, так и экономического характера. Уже теперь ясно, что требования, предъявляемые к пропускной способности, качеству, надежности каналов дальней связи, не могут быть полностью удовлетворены наземными средствами проводной и радиосвязи. 
  Сооружение дальних наземных и подводных кабельных линий занимает много времени. Они сложны и дорогостоящи не только в строительстве, но и в эксплуатации, и в отношении дальнейшего развития. Обычные кабельные линии имеют к тому же сравнительно малую пропускную способность. Лучшие перспективы имеют широкополосные концентрические кабели, однако и они обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение. 
Значительно большей пропускной способностью, дальностью действия, возможностью перестройки для различных видов связи располагает радио. Но и радиолинии обладают определенными недостатками, затрудняющими во многих случаях их применение.

   Сверхдлинноволновые системы радиосвязи из-за ограниченности диапазона применяются обычно лишь для нужд транспорта, авианавигации и для специальных видов связи. 
Длинноволновые радиолинии из-за ограниченной пропускной способности и сравнительно малого диапазона действия используются главным образом для местной радиосвязи и радиовещания.

Коротковолновые радиолинии обладают достаточной дальностью действия и широко применяются во многих видах связи различного назначения. 
Новые пути преодоления свойственных дальней радиосвязи недостатков открыли запуски искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Практика  подтвердила, что использование  ИСЗ для связи, в особенности  для дальней международной и  межконтинентальной, для телевидения  и телеуправления, при передаче больших  объемов информации, позволяет устранить  многие затруднения. Вот почему спутниковые системы связи (ССС) в короткий срок получили небывало быстрое, широкое и разностороннее применение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2. ПЕРВЫЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ

История создания первого спутника связана  с работой над ракетой как  таковой. Тем более, она и в Советском Союзе, и в США имела немецкое начало.В связи с запретом по Версальскому мировому договору от 1919г. разрабатывать новые виды артиллерийского вооружения и строить боевые самолеты немецкие военные обратили внимание на перспективы ракет дальнего действия — запрета на них этот документ не предусматривал. Особенно активную соответствующую работу начали в Германии после 1933г., с приходом к власти Гитлера. Тогда небольшая группа энтузиастов, во главе с молодым талантливым инженером Вернером фон Брауном, получила поддержку армии, а затем стала приоритетной государственной программой вооружения. И в 1936г. здесь начали строить мощный научно-производственный и испытательный ракетный центр Пенемюнде (округ Росток). А в 1943г. был совершен первый удачный пуск боевой баллистической ракеты дальнего действия А4 — получивший впоследствии пропагандистское название ФАУ-2 («Фергелтунг» — «возмездие»). Она стала первым беспилотным автоматически управляемым устройством дальнего действия. Ее максимальная дальность стрельбы составляла 270-300 км, начальная масса — до 13500 кг, масса головной боевой части составляла 1075 кг, компонентами топлива являлись жидкий кислород — окислитель и этиловый спирт. Тяга двигательной установки у Земли достигла 27 000 кгс. Активный участок полета заменял ствол пушки.

Основными достижениями немецких специалистов стала  технология серийного изготовления мощных жидкостных ракетных двигателей и системы управления полетом. Идеи отечественного ученого и изобретателя Константина Циолковского, немца Германа Оберта, американца Роберта Годдарда и других гениальных одиночек конца XIX — начала XX вв. превращались в конкретные инженерные системы коллективами мощных фирм Сименс, Телефункен, Лоренц и т.д., местных университетов, которые вели исследования по заданиям Пенемюнде. Затем, изучая в самой Германии ее опыт в течение 1,5 лет, мы — в том числе и я — убедились: их ракета — не снаряд, не пушка, а большая и сложная система, требующая использования последних достижений аэрогазодинамики, радиоэлектроники, теплотехники, науки о материалах и высокой культуры производства.

Сталин 13 мая 1946г. подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В его развитие в августе 1946г. Сергея Королева (академика с 1958г.) назначили главным конструктором.

     В 1948г. на первом отечественном ракетном полигоне Капустин Яр (междуречье Волги и ее левого рукава Ахтубы) испытали ракеты Р-1 — копии немецких ФАУ-2, но изготовленные полностью из отечественных материалов. А в 1949г. прошла серия высотных полетов этих устройств для исследования космического пространства. А в 1950г. начали испытания следующей — Р-2 — на дальность 600 км.

Окончательным «отрывом» от наследия ФАУ-2 стала ракета Р-5 на дальность 1200 км, чьи проверки повели с 1953г. Тогда же именно с помощью Р-5 развернули исследования по использованию ракеты как носителя атомной бомбы.

Академики Сергей Королев и Юлий Харитон  возглавили соответствующий поиск. Ведь холодная война в мире разгоралась, СССР был окружен военными базами ВВС США, с которых самолеты-носители атомных бомб были способны поразить главные политические и экономические центры нашей страны. Последние же аналоги в СССР не могли достичь территории американцев. Вот почему именно на ракетчиков возлагалась ответственность за создание соответствующих носителей, достигающих межконтинентальные базы.

И 13 февраля 1953г. с подачи Совета главных конструкторов вышло новое постановление советского правительства, обязывающее начать разработку двухступенчатой межконтинентальной ракеты на дальность 7-8 тыс. км. Но 12 августа 1953г. прошло испытание первой термоядерной бомбы.

В ноябре 1953г. Королев собрал ближайших своих заместителей для сверхсекретного разговора. Он сказал: «Ко мне неожиданно приезжал министр среднего машиностроения, заместитель председателя Совета министров Вячеслав Малышев. И в категорической форме предложил «забыть» об атомной бомбе для межконтинентальной ракеты. Авторы водородной бомбы обещают уменьшить ее массу до 3,5 т. Значит, подчеркнул Королев, мы должны разрабатывать межконтинентальную ракету при сохранении дальности 8000 км, но исходя из «полезного груза» 3,5 т.»

Была  скомплектована небольшая проектная  бригада, которой Королев поручил  предварительную проработку параметров новой ракеты для обсуждения на Совете Главных конструкторов. И в январе 1954г. состоялось совещание С. Королева, В. Бармина, В. Глушко, В. Кузнецова, Н. Пилюгина, М. Рязанского с участием их заместителей и главных разработчиков радиосистем контроля и управления. Основным их решением стал отказ от традиционного стартового стола. По предложению молодых проектантов предлагалось создать системы наземного оборудования с подвеской ракеты на специальных отбрасываемых фермах, что позволит не нагружать ее нижнюю часть первой и тем уменьшить общую массу. Необычным было решение и о компоновке ракеты из пяти блоков с унифицированными двигательными установками, причем центральный из них был второй ступенью. Однако двигатели всех блоков должны были запускаться на Земле одновременно. Масса головной части с водородной бомбой предварительно оценили в 5500 кг. Для обеспечения заданной точности управления и дальности требовалось строго регламентировать импульс последействия двигателей. Однако В. Глушко доказал нереальность требований управленцев. Так впервые появилась идея отказаться от традиционных со времен ФАУ-2 газоструйных графитовых рулей, а вместо разработать специальные двигатели малой тяги. Они же должны были «дотягивать» вторую ступень ракеты на последних секундах полета до нужных параметров по скорости и координатам. Для уменьшения массы топлива предлагались системы регулирования опорожнения баков, измерение и регулирование кажущейся скорости.

20 мая  1954г. вышло постановление Правительства о разработке двухступенчатой межконтинентальной ракеты Р-7. А всего через неделю, 27 мая, С. Королев направил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку о возможности и целесообразности вывода на орбиту ИСЗ на базе этой, будущей ракеты. Следует отметить, что кроме самого Королева, никто из членов Совета главных конструкторов и их заместителей не считали серьезным увлечение идеей запуска ИСЗ.

Эскизный  проект новинки был предложен  и одобрен Советом Министров  СССР 20 ноября 1954г., а ее конструкция  теперь хорошо знакома всему миру. Она состоит из четырех одинаковых боевых блоков, которые крепятся к пятому — центральному. По внутренней компоновке каждый из них аналогичен одноступенчатой ракете с передним расположением бака окислителя. Топливные баки всех блоков — несущие. Двигатели всех блоков начинают работать с земли, но при разделении ступеней боковые выключаются, а центральный продолжает работать. Аппаратура управления размещается в межбаковом отсеке центрального блока и включает в себя автомат стабилизации, регулятор нормально и боковой стабилизации, регулирование кажущейся скорости и радиосистему управления дальностью и коррекцией в боковом направлении. Головная часть ракеты по расчетам входит в атмосферу со скоростью 7800 м/с. Общая длина отделяющейся боевой части составляет 7,3 м, масса — 5500 кг.

Разумеется, при этом возникло много проблем, и их требовалось решать в кратчайшие сроки. Предстояло выбрать место  для нового полигона, построить уникальное стартовое сооружение, ввести в строй  все необходимые службы, построить  и ввести в строй стенды для огневых испытаний блоков и всего пакета в целом, для отработки системы управления; найти и апробировать соответствующие теплозащитные материалы для сохранения целостности головной части при входе в атмосферу; предложить пока не существующую систему телеметрии (по предварительным данным только на первом этапе летных испытаний до 700 параметров); создать новую систему радиоуправления и контроля траектории полета, и, наконец, построить командно-измерительный комплекс, включающий пункты, следящие за ракетой и принимающие телеметрическую информацию по всей трассе до Тихого океана. Словом, не случайно в 1955г. конструкторы, выпускающие необходимую документацию для изготовления ракеты Р-7, шутили, что от круглосуточной работы кульмана дымятся. Ведь компьютерной технологии тогда еще и в помине не было: «горячие» чертежи шли напрямую в цеха опытного завода.

В январе 1956г. было подготовлено и 30 января подписано постановление Правительства о создании неориентированного ИСЗ под секретным шифром «Объект Д» массой 1000-1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200-300 кг.