Федеральное агентство по образованию
Самарский государственный экономический университет
Кафедра промышленной технологии и товароведения
РЕФЕРАТ
по техническим основам производства
на тему: "Космические технологии"
Выполнила: студентка
2 курса ПЭФ ЭОТ
Липей Елена
Науч. рук.: Тарасов А.В.
Оценка: ______________
Самара - 2009
Введение
5.2 Космическое оружие
Заключение
Введение
В последние годы - годы НТП (научно-технического прогресса) - одной из ведущих отраслей народного хозяйства является космос. Достижения в исследовании и эксплуатации космоса являются одним из важнейших показателей уровня развития страны. Несмотря на то, что эта отрасль очень молодая, темпы ее развития очень высоки, и уже давно стало ясно, что исследования и использование космического пространства ныне немыслимы без широкого и разностороннего сотрудничества государств.
За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой "провинции всего человечества" - продолжается нарастающими темпами.
В положительном плане на космос работают такие тенденции современных международных отношений, как глобализация, усиление интеграционных процессов и регионализма. С одной стороны, они ставят перед космической деятельностью задачи воистину глобального порядка, поскольку только космические средства делают возможным собирать, обрабатывать и распространять в масштабах планеты информацию о состоянии глобальных проблем. С другой - они позволяют объединять усилия и изыскивать средства для решения проблем национальных и региональных, обеспечивая экономическую рентабельность.
Глава 1. Некоторые результаты работ в области космической технологии, выполненных советскими учёными
В 1978 г. в исследованиях, проводимых по программе "Интеркосмос", появилось новое направление - изучение процессов образования и поведения материалов в условиях космического пространства. Для решения многих стоящих перед человечеством задач нужны различного рода материалы со специальными, порой экстраординарными свойствами и возможностями: полупроводники, кристаллы для инфракрасной техники, сложнейшие оптические материалы. Космос предоставляет человеку близкую к идеальной среду для их получения. Почти полное отсутствие силы тяжести на борту космического аппарата, глубокий вакуум, зачастую мешающие космонавтам и усложняющие работу некоторых бортовых приборов и систем, в данном случае выступают в качестве позитивного явления.
Однако возникает ряд вопросов. В частности, оправдано ли перенесение уже отработанных на Земле процессов в космос с экономической точки зрения? Подобные сомнения имеют некоторые основания. Во-первых, создание аппаратуры для работы в космосе обходится значительно дороже. Во-вторых, вывод этой аппаратуры в космос и ее функционирование на борту космического корабля или станции требуют больших материальных затрат. В СССР эти прикладные исследования носят скорее опытно-конструкторский характер. До создания космических заводов предстоит пройти еще долгий и трудный путь.
Как правило, космические исследования ведутся в основном в интересах наших чисто земных нужд. Это справедливо и для космического материаловедения. Одними из главных потребителей таких материалов являются наука и техника. Космические приборы, системы и агрегаты, например, должны обладать максимальной чувствительностью, способностью работать в экстремальных условиях. Ни для кого не секрет, что на изготовление космической техники идут самые совершенные из имеющихся в распоряжении человека материалы. Только с их помощью можно успешно решить грандиозные задачи, стоящие перед исследователями космоса. Вот почему, чем интенсивнее и плодотворнее будет развиваться космическое материаловедение, тем быстрее оно сможет предоставить космической технике новые материалы, тем большую отдачу мы сможем получить от всех направлений космических исследований. Важность этой проблемы, ее актуальность несомненны.
Начало сотрудничества в этом направлении в рамках программы "Интеркосмос" совпало с подготовкой первых полетов международных экипажей. Появилась возможность осуществлять совместные исследования на орбитальной станции "Салют-6", много лет служившей базой самых разнообразных исследований. Для проведения совместных материаловедческих экспериментов Советский Союз предоставил ученым братских стран бортовые технологические установки "Кристалл" и "Сплав", позволяющие осуществить исследования с материалами различных типов, используя широкий диапазон методов получения соединений. Ценность экспериментов повышалась ещё и присутствием на борту станции космонавтов, прошедших специальную подготовку по проведению работ такого рода.
В Советском Союзе был выполнен значительный объем работ по изучению процессов сварки в условиях микрогравитации и созданию различного оборудования для этой цели. При создании такого оборудования необходимо учитывать ряд требований к его конструкции и эксплуатации, обусловленных особенностями проведения работ на космическом аппарате. Безопасная эксплуатация оборудования на космическом аппарате зависит от правильного учета факторов, таких как разрушительное действие источника нагрева, наличие ванны с жидким металлом и брызг расплавленного металла, повышенное напряжение источников питания и побочные явления типа теплового или рентгеновского излучения. Например, в установке типа "Вулкан", предназначенной для электронно-лучевой сварки, ускоряющее напряжение было выбрано меньше 15 В, так как при этом исключается возможность появления тормозного рентгеновского излучения. Удачный выбор режима дуговой сварки позволил избежать разбрызгивания металла. В той же установке высоковольтные элементы и цепи как потенциальные источники опасности были заключены в один блок и залиты эпоксидной смолой. Для локализации металлической пыли, теплового и светового излучений в установке "Вулкан" использован специальный защитный кожух. Контроль параметров процесса и поддержание их на необходимом уровне обеспечивался системой электрической и механической защиты.
Анализ различных способов сварки показал, что относительная простота выполнения электронно-лучевой сварки, высокая эффективность процесса, возможность его применения для всех металлов делают этот способ одним из наиболее перспективных в космической технологии.
Глава 2. Космическое информационное обеспечение в биосферных исследованиях
Три десятилетия космической эры существенно повлияли на наши знания о Земле, на технологию создания карт, на оперативные наблюдения за природными процессами, особенно в метеорологии.
При помощи искусственных спутников оказалось возможным предсказывать на 3-5-дневный срок погоду на большей части Земли с точностью и покрытием, ранее недоступными; наблюдать явления засухи в крупных регионах; выявлять лесные пожары и сведение лесов в малообжитых районах; выявлять биопродуктивные зоны океана, наиболее подходящие для обитания рыб; определять смещения тектонических плит и прогнозировать землетрясения по параметрам траекторий орбит ИСЗ.
В космических методах изучения планеты определилось два направления:
1. Решение отраслевых национальных задач локального или субрегионального уровня, связанных с тематическим картографированием компонентов природной среды и обновлением ранее созданных карт. Масштабы картографической продукции 1: 50 000 - 1: 2000 000.
2. Выполнение крупнейших национальных и международных программ, связанных с изучением развития Земли как планеты с обязательным использованием космической информации. Это направление ориентировано на использование космических средств как инструмента в задачах наук о Земле.
Поляризация научных интересов отчетливо делит страны мира по направлениям, использования космических методов дистанционного зондирования.
Даже такие высокоразвитые страны, как ФРГ, Франция, Англия ограничивают свои исследования отдельными территориями. Использование ими космических снимков основано на высокой технологической культуре создания карт на базе информационных систем. США в отличие от западноевропейских стран активно развивают концепцию и программу системных глобальных исследований, ориентированных на решение задач наук о Земле.
Изучение природных циклов должно быть основано на многомерных временных рядах космических измерений. Только такой подход в состоянии обеспечить регистрацию динамических процессов. Для изучения фенологического развития сельскохозяйственных культур в эксперименте "Курск-85" положительные результаты были достигнуты с помощью объединения многомерных временных рядов оптических измерений. Таким образом, для изучения природных процессов требуется практически круглогодичный цикл космических съемок и соответствующих подспутниковых наблюдений.
Космические методы приобретают решающую роль в решении современной проблемы человечества - изучении Земли как планеты. Эффективность практического использования космических методов будет в значительной степени определяться развитием разветвленной сети геоинформационных систем, которые должны обеспечить широкий доступ к космическим данным.
Ученые Казахстана намерены активно внедрять космические технологии для зондирования поверхности страны. С помощью данных космического ока в Алматы уже разработан проект внутренней транспортной среды города, а также ведётся учет зелёных насаждений. Причём специалистам известно не только место расположения и возраст деревьев, но и их тип. С учетом активной застройки города, мониторинг растительности позволяет координировать её восстановление, а также изучать состояние воздушного бассейна.
Кроме того, основываясь на данных дистанционного зондирования Земли можно прогнозировать и землетрясения. Международная центрально-азиатская конференция по "Дистанционному зондированию Земли и геоинформационным системам" проходящая в Алматы собрала специалистов как из ближнего так и дальнего зарубежья. Все они преследуют одну цель: обменяться опытом, чтобы затем использовать его в решении как государственных, так и региональных задач, не забывая при этом нефтегазовую, энергетическую отрасль и сельское хозяйство. На высоте 360-ти километров ведут дистанционное зондирование земной поверхности более 65 спутников. Сделать четкую картинку могут не все, облака и обильная растительность в этом играют большую роль. Однако это с лёгкостью делают радарные спутники. Опыт применения космических технологий в этом регионе насчитывает 17 лет. За это время специалисты в этой области достигли существенных результатов. Благодаря дистанционному зондированию у сейсмологов появляется возможность более точного мониторинга земной активности. Данные, полученные из космоса о земном рельефе позволяют лучше понять какие процессы происходят на глубине и взглянуть по новому на те процессы которые происходят в её недрах.
Глава 3. Космические технологии - на борьбу с энергокризисами
Уральские ученые нашли относительно недорогой способ стопроцентной подстраховки на случай масштабных аварий на региональных энергосетях. Мини-турбомашину можно установить на базе обычной котельной, причем энергозатрат - никаких. Агрегат работает на излишках пара, которые обычно просто сбрасывают в атмосферу. Эта небольшая турбомашина, по мнению ее разработчиков, совершит революцию в коммунальном хозяйстве России. Паровая турбина способна вырабатывать электричество, используя ресурсы типовой котельной. Такая мини-электростанция способна подстраховать региональную энергосистему в случае возникновения крупной аварии. Самая маленькая из стандартных турбомашин, выпускаемых в России, мощностью всего 500 киловатт, имеет достаточно большие габариты: вес 10 тонн, длина 5 метров. Как из большой турбомашины сделать маленькую, при этом не проиграв в мощности? Над этой задачей отечественные конструкторы бились несколько лет. Решить задачу помогло сотрудничество с оборонными предприятиями, которые предложили конструкторам из Екатеринбурга использовать космические технологии.
"Институт "Композит" совместно с ракетно-космическим центром специально разработал для нас под эту турбину материал на основе углепластика. Мы использовали его в качестве подшипника скольжения", - рассказывает главный технолог предприятия-разработчика.
Упростив до минимума установку, конструкторы добились главного: компактная турбомашина стала еще мощнее и при этом безопаснее.
Создатели мини-турбомашины сейчас говорят: самое главное - поскорее запустить установку в производство. Серийный выпуск удешевит конструкцию. Космические технологии станут доступны даже для сельской местности.
Глава 4. Космические технологии приходят в регионы
В соответствии с постановлением Губернатора Калужской области № 226 от 20 июня 2006 года Правительство Калужской области, министерство экономического развития Калужской области и федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" (ФГУП "РНИИ КП") разработали областную целевую программу "Использование результатов космической деятельности и современных геоинформационных технологий в целях ускорения социально-экономического развития и повышения конкурентоспособности Калужской области (2007 - 2009 годы).27 декабря 2006 года Законом Калужской области № 277-ОЗ Программа была утверждена. Это явилось закономерным итогом тесного сотрудничества Администрации области и Федерального космического агентства по реализации Совместного Соглашения о взаимодействии в области развития и использования космических систем, средств и технологий от 10 февраля 2006 года.
Целью Программы является достижение с использованием космических систем качественно нового уровня информатизации и автоматизации для решения задач социально-экономического развития и обеспечения безопасности жизнедеятельности населения Калужской области.
Общий замысел Программы основан на анализе мирового и отечественного опыта, который показывает, что рациональное использование результатов космической деятельности может внести существенный, а в ряде случаев - определяющий вклад в решение задач ускорения социально-экономического развития регионов, особенно в создание и развертывание федеральной, территориальной, региональной и муниципальной информационно-управляющей инфраструктуры.
В целом ряде регионов России ведется активная работа по обеспечению практического использования результатов космической деятельности в области спутниковой навигации, дистанционного зондирования Земли, мониторинга различных объектов, процессов, явлений, картографии, геодезии, гидрометеообеспечения, связи, управления, передачи данных и других направлениях.
Калужская программа должна наглядно показать очевидные преимущества внедрения в повседневную жизнь космических технологий. Полученный опыт первопроходцев будет неоценим для их последующего распространения и применения в тех субъектах РФ, которые готовы к современной инновационной деятельности для повышения эффективности природопользования, экологии, топливно-энергетического комплекса, контроля и развития территорий, строительства, многих других направлений и, как следствие, существенного улучшения качества жизни всех категорий людей.
ФГУП "РНИИ КП" определен головной организацией отрасли по созданию, развитию и целевому использованию глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, включая функциональные дополнения, аппаратуру потребителей и наземный комплекс управления этой системы; по созданию и модернизации Единого государственного наземного автоматизированного комплекса управления; российскому сегменту системы КОСПАС-САРСАТ, а также в сфере применения космических технологий мониторинга состояния критически важных и (или) опасных объектов и грузов Российской Федерации.
Институтом создаются на основе современной элементной базы и новейших технологий системы и аппаратура для наземного комплекса управления космическими аппаратами, бортовых ретрансляторов спутников связи, командно-измерительных систем космических аппаратов, радиотелеметрических систем для разгонных блоков и ракет-носителей, комплексов дистанционного зондирования земли, радиотехнических комплексов для обеспечения исследований Солнечной системы, астероидной безопасности и "космического мусора".
ФГУП "РНИИ КП" активно принимает участие во многих национальных и международных космических программах и проектах, а также в работе различных международных организаций.25 апреля 2006 года Президентом Российской Федерации подписан Указ о создании ОАО "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем", головным предприятием которого определено ФГУП "РНИИ КП".
Глава 5. Перспективы развития космических технологий
5.1 Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа
Российские космические технологии намерена использовать французская компания "Эр ин спейс" для защиты иммунодефицитных больных и для борьбы с вирусом птичьего гриппа.
Внимание французских медицинских специалистов привлекли российские методики плазменной очистки воздуха от биологического загрязнения на космических станциях. Они были разработаны еще в 90-е годы минувшего века и с успехом использовались на орбитальном комплексе "Мир". С апреля 2001 года такие устройства применяются и для очистки воздуха в российском сегменте Международной космической станции.
Французская компания "Эр ин спейс" адаптировала их к наземным госпитальным условиям с помощью Европейского космического агентства, осуществляющего масштабную программу передачи космических технологий. Сертификация оборудования проводилась в Лаборатории вирусологии в Лионе. По словам специалистов российское изобретение позволяет, в частности, полностью уничтожать в воздухе вирусы птичьего гриппа даже при сильной их концентрации.
По мнению французских экспертов, в случае пандемии птичьего гриппа с помощью таких технологий можно быстро переоборудовать под госпиталя, к примеру, помещения школ. Разработка также может с успехом использоваться для стерилизации операционных и лабораторных помещений, подчеркивают специалисты.
5.2 Космическое оружие
Соединенные Штаты планируют в скором будущем создать космическое оружие, способное поражать наземные объекты с орбиты. На эту перспективную разработку, как ожидается, будет выделено около 100 млн. долларов, - об этом сообщило агентство "Интерфакс". За выделение средств на космическое оружие проголосовала Согласительная комиссия Конгресса США.
По данным американских СМИ, космическое оружие - это спутник, который будет запускаться с Земли и размещенная на нем ракета. После проведения атаки с околоземной орбиты, космический аппарат будет возвращаться на базу. После перезарядки и профилактики многоразовый спутник может быть вновь отправлен в космос.
5.3 Космическая программа России и Белоруссии
Белоруссия и Россия намерены разработать совместную космическую программу, заявил начальник департамента оборонной промышленности и военно-технического сотрудничества Постоянного комитета Союзного государства Белоруссии и России Александр Корсаков.
"Постоянным комитетом проделана работа по предложениям Федерального космического агентства России и Национальной академии наук Белоруссии о подготовке программы Союзного государства "Разработка базовых элементов, технологий, создания и применения орбитальных и наземных средств многофункциональной космической системы" (Космос - НТ)", - заявил он на пресс-конференции во вторник в Минске.
А. Корсаков уточнил, что программу предполагается реализовать в 2008-2011 годах.
По словам А. Корсакова, целью является "разработка передовых космических технологий и создание не имеющих аналогов экспериментальных образцов наземных и орбитальных космических средств и элементной базы".
5.4 Использование солнечной энергии на Земле
Пентагон выступил с предложением создания орбитальной группировки спутников, которые могли бы собирать солнечную энергию и передавать ее на Землю.
Об этом говорится в новом 75-страничном докладе американского военного ведомства.
Несмотря на то, что проект оценивается как минимум в десять миллиардов долларов, американские военные полагают, что электроэнергия из космоса сможет снизить расходы военного ведомства.
В настоящее время электроэнергия, например в Ираке и Афганистане добывается при помощи генераторов, работающих на нефтепродуктах. Получается, что США приходится транспортировать нефть в свою страну, перерабатывать ее, а потом отправлять готовые продукты снова за океан.
Таким образом, каждый киловатт электроэнергии, выработанный генератором на военной базе, обходится не в 5-10 центов, как это было бы в США, а приблизительно в один доллар, отмечается в докладе.
При этом Пентагон не хочет заниматься разработкой своего же проекта, а хочет целиком положиться на коммерческих поставщиков нового типа электроэнергии, которые могут появиться уже в обозримом будущем.
В соответствии с докладом предлагается разместить в космосе группировку спутников с легкими зеркалами длиной в несколько километров. Эти зеркала будут фокусировать солнечный свет на панели солнечных батарей для выработки электроэнергии. Полученное электричество будет преобразовываться в микроволны, которые могли бы передаваться через атмосферу Земли на частоте от 2,45 гигагерц до 5,8 гигагерц.
На Земле микроволны, интенсивность которых будет составлять одну шестую от интенсивности солнечного света в полдень, будут захватываться антеннами. Специальные системы будут конвертировать микроволны обратно в электричество для распространения по обычной сети.
Такая концепция не нова - аналогичные идеи возникали еще в 70-х годах, однако тогда не было ни технологии, при помощи которой это можно воплотить в жизнь, ни финансовых возможностей.
В докладе отмечается, что на протяжении нескольких лет будут развиты технологии, которых пока нет, а первая электроэнергия из космоса может быть передана уже в 2012-2013 году со спутников на околоземной орбите. На геосинхронную орбиту спутники планируется перевести к 2017 году.
В рамках осуществления нового проекта могут быть проведены несколько экспериментов. Первый - по передаче электроэнергии на расстояния без проводов между двумя наземными пунктами. Затем нужно будет повторить тот же эксперимент, но уже попробовав передать электроэнергию на наземную базу с МКС.
На новый доклад моментально отреагировали американские научно-исследовательские организации, 13 из которых организовали "Альянс космической солнечной энергии будущего".
"Несмотря на то, что технические вопросы все еще остаются на повестке дня, значительные инвестиции сейчас могут превратить космическую энергию солнца в важнейший источник электроэнергии: экологически чистой, возобновляемой и способной обеспечить огромное количество энергии, так необходимой всему миру. Конгресс, федеральные агентства и деловое сообщество должны незамедлительно начать инвестирования", - заявил в письменном обращении вице-президент Национального космического сообщества США Марк Хопкинс.
По мнению директора Национального офиса по космической безопасности Пентагона Джозефа Ружа, технологические вопросы, связанные с проектом, в настоящее время решаются очень быстро, а финансовые возможности бизнеса увеличиваются с каждым годом.
"Не хватает только соответствующего толчка, который бы простимулировал заинтересованные стороны в осуществлении проекта", - отмечает Руж во вступительном слове к докладу.
Эксперты опасаются, что затраты на создание новой системы могут сделать проект трудно окупаемым.
В первую очередь, нужно добиться снижения стоимости отправки грузов на геосинхронную орбиту, которая в настоящее время составляет не менее 20 тысяч долларов за килограмм.
Кроме этого, основной потребитель космической электроэнергии в настоящее время - Пентагон - должен проанализировать долгосрочные потребности в электроэнергии и подтвердить свое намерение стать реальным потребителем. Также должны быть внесены изменения в законодательство, облегчающие налоговое и кредитное бремя для тех, кто будет занят в новом проекте.
Заключение
Освоение космоса не только стимулировало интерес к образованию, но и позволило использовать великолепные технические средства - радиовещательные и телевизионные спутники для образовательных целей. Широкие массы населения планеты могут получить через всеобщую глобальную систему образования, построенного на использовании мировых космических систем связи и телевидения на основе использованных спутников Земли, самые обширные знания. Радио - и телепередачи через спутники позволят решать проблемы ликвидации неграмотности, повышать образовательный ценз детей и взрослых и т.п. Таким образом, космос и образование оказались элементами двуединого процесса: без глубоких знаний невозможно покорение космоса, последнее же в свою очередь, дает эффективное средство для всестороннего совершенствования и развития образования.
Космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека. С каждым днем все более расширяется сфера прикладного использования космонавтики. Служба погоды, навигация, спасение людей и спасение лесов, всемирное телевидение, всеобъемлющая связь, сверхчистые лекарства и полупроводники с орбиты, самая передовая технология - это уже и сегодняшний день, и очень близкий завтрашний день космонавтики. А впереди - электростанции в космосе, удаление вредных производств с поверхности планеты, заводы на околоземной орбите и Луне, и т.д.
В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по праву называют "веком электричества", "атомным веком", "веком химии", "веком биологии". Но также справедливое его название - "космический век". Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.
Список использованной литературы
1. "Космическая техника" / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 1986
2. "Космические методы изучения биосферы"/ ответств. ред. Л.Н. Васильев, М.: Наука, 1990
3. Освоение космического пространства в СССР (по материалам печати) / ответств. ред. Р.З. Сагдеев, М.: Наука, 1987
4. "Транспортные космические системы" / С.В. Чекалин, М.: Наука, 1990
5. http://www.interfax.ru
Будущее сферы космических технологий обещает быть настолько интересным, что очень хотелось бы верить в то, что все мы сможем дожить хотя бы до начала реализации тех идей и миссий, о которых сегодня поговорим.
Некоторые представленные здесь концепты выглядят как вполне логичный шаг развития в правильном направлении, другие же кажутся совершенно безумными и даже самоубийственными идеями. Однако и у первых, и у вторых есть реальный шанс.
Магнитный космический поезд Startram
Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.
Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.
Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.
Ловец астероидов
Среди любителей научной фантастики в свое время жарко горели споры об антинаучном способе и явно недооцененной сложности посадки на астероид, показанной в знаменитом американском фантастическом триллере «Армагеддон». Даже в NASA как-то отметили, что нашли бы вариант получше (и реальней), чтобы попробовать спасти Землю от неминуемой гибели. Более того, аэрокосмическое агентство недавно выделило грант на разработку и строительство «ловца комет и астероидов». Космический аппарат специальным мощным гарпуном будет цепляться к выбранному космическому объекту и за счет силы своих двигателей оттягивать эти объекты от опасной траектории сближения с Землей.
Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.
Солнечный зонд
Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветра и шторма. Однако в отличие от земных, солнечные ветра способны не просто испортить вашу прическу, они способны вас в буквальном смысле испарить. На многие вопросы о Солнце, ответов на которые нет до сих пор, по мнению аэрокосмического агентства NASA, сможет ответить «Солнечный зонд», который отправится к нашему светилу в 2018 году.
Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.
Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры. А на это у него уйдет около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облета зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом он станет наиболее приближенным к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.
Марсианский форпост
Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то в конце 2030-х годов.
Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).
Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется.
Ровер NASA ATHLETE
Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.
Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!
Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать. Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.
3D-напечатанные марсианские дома
Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.
Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.
Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.
Продвинутый коронограф
Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.
В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.
Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.
Технологии Honeybee Robotics
Небольшая западная частная компания Honeybee Robotics, занимающаяся разработкой и производством различных космических технологий, недавно получила от аэрокосмического агентства NASA заказ на проведение двух новых технологических разработок для космической программы Asteroid Redirect System. Основная цель программы заключается в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Помимо этого, компания занимается разработкой и других не менее интересных вещей.
Например, одной из таких разработок является космическая пушка, которая будет выпускать по астероидам специальные снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив таким образом кусочек астероида, специальный космический аппарат поймает его своими роботизированными клешнями и переправит на лунную орбиту, где исследованием его структуры ученые смогут заняться уже более подробно. NASA планирует испытать это устройство на одном из трех астероидов: Итокава, Бенну или 2008 EV5.
Второй разработкой является так называемый космический нанобур для сбора образцов грунта с астероидов. Вес бура составляет всего 1 килограмм, а по размерам он чуть больше среднестатистического смартфона. Бур будет использоваться либо роботами, либо астронавтами. С помощью него будет производиться забор необходимого количества грунта для его дальнейшего анализа.
Солнечный спутник SPS-ALPHA
SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.
Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.
Проект «Objective Europa»
Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.
Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?
Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.
Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.
Совершать открытия и создавать полезные изобретения в области космических технологий могут не только опытные специалисты, но и студенты, которые так или иначе хотят связать свою жизнь с космосом. Так 19 - летняя студентка Айша Мустафа (Aisha Mustafa) из университета Сохаг (Sohag University), находящегося в Египте изобрела двигатель для космических аппаратов.
В великобритании ученые начали работу над новой технологией двигателя для космических самолетов, которые смогут осуществлять выход на орбиту.
Космос полон тайн и загадок, а так же угроз для нашей планеты. Одной из угроз являются астероиды. С целью обезопасить планету, ученые из Университета Стратклайд в Глазго решили создать миниатюрные спутники оснащенные лазерами, которые смогут повлиять на движение астероидов.
Из новостей о космосе стало известно что, в японской компании Obayashi решили построить лифт, на котором можно подняться в космос. Осуществление такого плана намечено к 2050 году. Компания Obayashi планирует построить космодром на земле с космической станцией находящейся на геостационарной орбите в 35500 км. над поверхностью Земли.
Все мы знаем о наличии мусора в космосе, который вращается вокруг Земли на высоких скоростях, тем самым повреждая или уничтожая другие космические объекты. Увеличивающееся количество космического мусора заставляет принимать решения по его ликвидации.
Международная группа ученых под руководством профессора Гуйлема Англада-Ескюде (Guillem Anglada-Escude) и Пола Батлера (Paul Butler) из Института Карнеги по науке в США обнаружили планету похожую на землю Супер-Земля на расстоянии 22 световых лет от Земли.
NASA выпустили первый в истории видеоролик с записью тёмной стороны Луны. До этого Луну можно было увидеть только на фотографиях, ну или в фантастических фильмах. Видео было снято 19 января с помощью камеры установленной на борту одного из изобретенных зондов GRAIL , выпущенного в космос в сентябре 2011 года.
Существование НЛО не является точно установленным фактом, у большинства людей имеются сомнения по этому поводу. Вот и в этот раз, ученые НАСА развеяли предположение о существовании инопланетян. В последних новостях космоса за следы НЛО был принят странный символ в виде треугольника.
Покорить космос пытаются различными способами, в том числе роботами в задачи которых входить исследование других планет. Национальное управление по аэронавтике и освоению космического пространства США (NASA) разработали необычное роботизированного робота паука Spidernaut.
Второй космический аппарат GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory), запущенный в космос в сентябре 2011 г. как сообщили новости космоса, достиг орбиты Луны 31 декабря, в самый Новый год, когда на земле начинали праздновать и дарить друг другу новогодние гаджеты . Спутники GRAIL помогут учёным составить самую точную гравитационную карту Луны. Прежде чем спутники достигли своей цели, им пришлось преодолеть путь на который ушло несколько месяцев.
Annotation
В книге представлены различные способы создания движения тел, то есть, изменения положения объекта как в пространстве, так и во времени. Рассматриваются принципы работы активных движителей, не требующих реактивного отброса массы за пределы транспортного средства. Показаны способы создания хрональной движущей силы, обеспечивающей ускорение или замедление движения во времени, то есть, изменения скорости существования частиц материи. Впервые показан расчет резонансных условий для четырехмерных процессов,
Книга предназначена для инженерно-технических специалистов и широкого круга читателей, интересующихся вопросами конструирования аэрокосмических движителей для транспортных средств нового типа. Конструктивные сведения даются читателю для экспериментальной проверки, поскольку исходная информация по данной теме, в некоторых случаях, не имеет официального достоверного подтверждения.
Ваши комментарии и дополнения присылайте автору.
Александр Владимирович Фролов
Предисловие
Глава 1 Реактивный принцип в замкнутой системе
Глава 2 Крыло в замкнутом потоке
Глава 3 Эффект Магнуса и сила Лоренца
Глава 4 Электрокинетические движители
Глава 5 Криволинейное движение тела
Глава 6 Гироскоп переменного радиуса
Глава 7 Компенсация веса тела
Глава 8 Инерциоиды
Глава 9 Прецессия гироскопа
Глава 10 ГИБИП
Глава 11 Эфироплавательный аппарат Коровина
Глава 12 Антигравитация в генераторах свободной энергии
Глава 13 Пондемоторные эффекты
Глава 14 Пондеролет Академика Игнатьева
Глава 15 Внутренняя структура электрического потенциального поля
Глава 16 Эффект Брауна
Глава 17 Конденсатор Фролова
Глава 18 Активный силовой наноматериал
Глава 19 Метод Георгия Успенского
Глава 20 Движение за счет «внутренних сил»
Глава 21 Гравимагнитное поле
Глава 22 Использование фактора «время» в движителях
Глава 23 Волны «плотности времени» Козырева
Глава 24 Гравитация и упругие напряжения
Глава 25 Структура продольных волн
Глава 26 Хронодинамика
Глава 27 Хрональная движущая сила
Глава 28 Термогравитация
Глава 29 Волны материи де Бройля
Глава 30 Гравитоплан Гребенникова
Глава 31 Эффект формы
Глава 32 Строение Пространства – Времени
Глава 33 Хрональная постоянная
Глава 34 Четырехмерный резонанс
Глава 35 Четырехмерная голограмма
Глава 36 Расчет скорости света
Глава 37 Машина Времени
Глава 38 Концепция телепортации
Александр Владимирович Фролов
Новые космические технологии
Существует только один истинный закон – тот, который помогает стать свободным.
Ричард Бах
«Чайка по имени Джонатан Ливингстон»
Предисловие
Движение – это изменение места положения объекта, процесс, происходящий как в пространстве, так и во времени. Мы существуем в движении, благодаря тому, что находимся на поверхности планеты, летящей в космосе вокруг Солнца, и вместе с ним в Галактике. С другой стороны, каждая частица вещества материальных объектов является эфиродинамическим процессом, более или менее устойчивым вихревым потоком эфирной среды. Таким образом, в реальном мире нет ничего неподвижного, все объекты находятся в движении. Мы замечаем движение, как изменение места положения, или другое изменение параметров процесса существования материи. Процесс движения не может останавливаться до тех пор, пока материя существует. С данной точки зрения, мы будем рассматривать способы создания движущей силы, действующей на тело, не забывая о том, что все материальные объекты состоят из микрочастиц, и находятся на поверхности нашей планеты. Говоря о перемещении тел, необходимо понимать, что при этом, так или иначе, приходит в движение комплекс частиц материи, существующий при определенных условиях.
Практическое применение процесса движения состоит в том, чтобы перемещать объект, например, пассажиров и груз, из одной точки пространства в другую, по возможности, с минимальными затратами времени. Процесс движения, обычно, происходит с некоторой скоростью, но, как любое другое явление, имеет два «предельных случая»: в одном из них, тело мгновенно меняет местоположение в пространстве, а во втором, тело мгновенно меняет свое положение на оси времени. Первый случай относится к телепортации, а второй – к перемещениям во времени, без изменения положения в пространстве. Мы рассмотрим различные направления развития технологий перемещения в пространстве и времени, включая и эти два предельных случая.
Обычные способы перемещения нам хорошо известны, основной из них – реактивный. Пешеход отталкивается от опоры ногами, автомобиль отталкивается от опоры при вращении колеса, и при этом, опора отталкивается назад, а транспорт получает реактивный импульс, и движется вперед. Лодка может приводиться в движение веслами, водометом или винтом, отталкивая назад воду, создавая реактивный эффект. При таком способе, строго выполняется закон сохранения импульса, который всем нам хорошо знаком: в результате реактивного взаимодействия, каждое из тел получает одинаковый импульс, который равен произведению массы и скорости, для каждого из двух взаимодействующих тел. Ракетные движители, винтовые или турбореактивные самолеты, и другая техника работает в точном соответствии с данным законом сохранения импульса.
Ускорение летательного аппарата, например, ракеты, зависит от того, как много, и с какой скоростью, топливо будет выбрасываться через сопло ракеты во внешнюю среду. Отметим, что, для создания движущей силы, любой реактивный аппарат тратит энергию, чтобы придать ускоренное движение реактивной массе. При этом, выбрасываемое во внешнюю среду топливо увеличивает кинетическую энергию молекул среды, в конечном итоге, увеличивая температуру окружающей среды, нагревая ее. В таком случае, можно сказать, что увеличение тепловой энергии, кинетической энергии молекул окружающей среды, эквивалентно увеличению кинетической энергии летательного аппарата, или другого движущегося тела, использующего реактивный принцип. В этом проявляется закон сохранения импульса и энергии.
Существуют другие, давно известные методы, похожие на реактивный принцип. Эти методы также работают в строгом соответствии с законом сохранения импульса, но в обратном направлении, а именно, за счет уменьшения тепловой энергии окружающей среды. Например, парусник приводится в движение не так, как лодка или катер: он тормозит движущийся поток среды (воздух) своим парусом, что изменяет (уменьшает) кинетическую энергию потока частиц окружающей среды, для того, чтобы увеличить скорость (кинетическую энергию) парусника.
Поскольку термин «реактивный» означает «противодействующий», то принцип, противоположный реактивному, можно называть «активным», то есть «действующим». В реактивных движителях, сила, действующая на транспортное средство, создается, как реакция на увеличение энергии окружающей среды. Реактивные движители требуют источник энергии, для своей работы. В активных движителях, действующая сила создается за счет поглощения энергии окружающее среды. Благодаря этому свойству, активные движители могут служить источниками энергии, при своей работе.
В главе о нанотехнологиях мы рассмотрим метод, позволяющий создать движущую силу без затрат топлива, за счет специального рельефа поверхности наноматериала, обеспечивающего отбор кинетической энергии молекул воздуха, или другой окружающей среды. Данный материал назван «силовой активный материал». Наличие ветра, в данном случае, не имеет значения, так как при масштабах около 100 нанометров, можно сказать, что «ветер есть всегда». Молекулы воздуха, при обычном атмосферном давлении и комнатной температуре, хаотически двигаются со скоростью 500 метров в секунду, но каждая из них движется прямолинейно, без столкновений, только на небольших участках своей траектории, длиной примерно 50 – 100 нанометров. Это движение можно использовать, создав, с помощью современных нанотехнологий, специальный упорядоченный рельеф поверхности.
МКС — место, где проводятся эксперименты и научные исследования
Многие из нас задумываются, для чего страны вкладывают сотни миллионов и миллиардов в исследования космоса и фундаментальных основ Вселенной? Выгода не очевидна, вот мы и постараемся рассказать какую пользу приносят новейшие космические технологии.
Всем нам знакома технология GPS. Которая наверняка не раз спасала заблудившихся водителей в дебрях каменных джунглей. Это самый очевидный пример космических технологий в повседневной жизни. Практически не один смартфон уже не выпускается без GPS/Глонасс.
Вы будете удивлены, но настолько банальная вещь как липучка и молния тоже появились и были востребованы вначале в космосе, а потом уже перекочевали в нашу повседневную жизнь.
Каждый, кто занимается приготовлением еды не понаслышке знает про тефлон, который является антипригарным покрытием. Первоначально он был изобретен как теплоизоляционный материал для космических кораблей, а уже после этого перекочевал к нам на кухню.
Современные фотоаппараты используют так называемую ПЗС-матрицу, пресловутые Мегапиксели у всех на слуху. Но мало кто знает, что эти микросхемы из светочувствительных фотодиодов из кремния были созданы при разработке новых электронных телескопов и совершенствования астрономических наблюдений, поскольку даже лучшая пленка не может дать и половину преимуществ цифровых камер.
Современный широкополосный интернет и спутниковое телевидение, это прямое использования космический технологий буквально в каждом доме.
Спутниковая связь позволяет соединять далекие регионы, где нет возможности поставить базовые станции сотовых операторов.
Космические технологии проникли во все отрасли жизни.
Даже в стоматологии используются передовые материалы созданные космической промышленностью.
Коронки из оксида циркония, передовое направление в протезировании зубов, использует материал применяемый для изготовления теплоизоляционной обшивки кораблей.
Поэтому исследование космоса это одно из самых перспективных направлений, позволяющее на основе фундаментальных изысканий внедрять в жизнь каждого из нас фантастические технологии.