Полеты автоматических межпланетных станций к планетам Солнечной системы
Задачи автоматических межпланетных станций. Особенности конструкции известных АМС, связь во время полетов. Траектория межпланетных перелетов. Использование космических аппаратов для исследования планет, комет и астероидов в пределах Солнечной системы.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.11.2019 |
| Размер файла | 52,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Специальность: 38.02.01 «Экономика и бухгалтерский учет»
Квалификация: Бухгалтер
РЕФЕРАТ
Тема:
Полеты автоматических межпланетных станций к планетам Солнечной системы
2019 г.
Оглавление
- Введение
- 1. Задачи АМС
- 2. Конструкция АМС
- 3. Связь во время полетов
- 4. Траектория межпланетных перелетов
- 5. Наиболее известные АМС
- Заключение
- Литература
Введение
Цель работы: узнать об автоматических межпланетных станциях, их цели, задачи и историю полетов к планетам Солнечной системы.
Для достижения этой цели мы ставим перед собой следующие задачи:
1. Изучить материал по теме АМС, и какие он выполняет задачи
2. Выяснить как устроена конструкция АМС
3. Узнать о наиболее известных АМС
Автоматические межпланетные станции (АМС) - разведчики Вселенной. Автоматы всегда предшествуют проникновению человека в космос. До первого полета человека в космическое пространство условия на орбите были изучены автоматическими спутниками. До первой экспедиции на Луну ее тщательно исследовали автоматические станции. Более того: автоматические межпланетные станции могут быть направлены к таким планетам, в такие области Солнечной системы, где физические условия слишком сложны, чтобы туда мог проникнуть человек, по крайней мере, в ближайшие десятилетия, а может быть и века.
Автоматические межпланетные станции - беспилотные космические летательные аппараты, предназначенные для полета к другим небесным телам с целью изучения Солнечной системы - межпланетного пространства, Луны, планет, Солнца, комет и др.
Для выполнения этих задач на автоматической межпланетной станции устанавливается научная аппаратура, измеряющая параметры небесных тел, их физический и химический состав, магнитные и другие излучения. Телевизионная аппаратура позволяет получить изображения небесных тел, их строение и рельеф. Управление автоматической межпланетной станцией осуществляется обычно с помощью бортовых компьютеров в соответствии с заданной программой. В случае необходимости программа может корректироваться посредством радиосигналов с Земли. Для обеспечения станции энергопитанием, как правило, используются солнечные батареи, но могут применяться и аккумуляторы, ядерные источники тока и др.
Для вывода автоматической межпланетной станции на заданную траекторию необходимо преодолеть вторую космическую скорость.
Первой в мире автоматической межпланетной станцией стала «Луна-1», пролетевшая вблизи Луны и ставшая искусственным спутником Солнца. С помощью автоматических межпланетных станций, достигших Луны, Марса, Венеры, Юпитера, Сатурна и их спутников, получены ценные сведения о строении Солнечной системы и комет.
АМС запускаются многоступенчатыми ракетами-носителями, которые, как правило, сначала выводят их на промежуточные околоземные орбиты, а затем сообщают им вторую космическую скорость и выводят их на межпланетные орбит.
1. Задачи автоматических межпланетных станций
АМС обычно предназначается для выполнения комплекса задач, начиная научно-исследовательскими проектами и заканчивая политическими демонстрациями. Типичными объектами для исследовательских задач являются другие планеты, их естественные спутники, кометы и другие объекты Солнечной системы. При этом обычно производится фотографирование, сканирование рельефа; измеряются текущие параметры магнитного поля, радиации, температуры; химический состав атмосферы другой планеты, грунта и космического пространства вблизи планеты; проверяются сейсмические характеристики планеты.
2. Конструкция АМС
Конструкция АМС может быть разной, но существуют общие особенности. Источниками электроэнергии на борту АМС обычно являются солнечные батареи или радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Запас электроэнергии на случай возможных перебоев обеспечивает специальная аккумуляторная батарея. В приборном отсеке поддерживается определенная температура, необходимая для нормального функционирования всех находящихся там устройств. Бортовая астроинерциальная навигационная система совместно с наземными службами определяет угловую ориентацию в пространстве и координаты.
Для управления ориентацией в пространстве АМС использует гиродины (вращающееся инерциальное устройство, применяемое для высокоточной ориентации и стабилизации космических аппаратов, обеспечивающее правильную ориентацию в полете и предотвращающее беспорядочное вращение), корректирующие ракетные двигатели. Для ускорения или торможения во время крейсерского полёта используются ракетные двигатели, а в последнее время - электрические ракетные двигатели. Для радиосвязи используются преимущественно параболические и фазированные антенны, работающие на гигагерцовых частотах. Крупные АМС часто имеют разделяющуюся конструкцию. Например, по прибытию к планете назначения АМС может сбрасывать на неё различные спускаемые аппараты, а оставшаяся на орбите часть может выполнять функции радио ретранслятора.
3. Связь во время полетов
Накопленные измерения периодически передаются на Землю с помощью радиосвязи. Большинство АМС имеют двунаправленную радиосвязь с Землёй, что даёт возможность использовать их как дистанционно управляемые приборы. В данный момент в качестве канала для передачи данных используют частоты в радиодиапазоне. Исследуются перспективы применения лазеров для межпланетной связи. Большие расстояния создают существенные задержки при обмене данными, поэтому степень автоматизации АМС стремятся максимально увеличить.
Новые АМС, такие как Кассини-Гюйгенс и Mars Exploration Rover обладают большой степенью автономности и используют бортовые компьютеры для автономной работы в течение продолжительных промежутков времени.
4. Траектория межпланетных перелетов
После того, как зонд покинул окрестности Земли, его траектория примет вид орбиты вокруг Солнца, близкой к орбите Земли. Добираться до другой планеты с энергетической точки зрения целесообразнее по эллиптической гомановской траектории, причём наибольшей экономии топлива позволяет достичь метод так называемой «гравитационной пращи» - дополнительного разгона КА в гравитационном поле промежуточных на маршруте планет. Это позволяет взять на борт меньше топлива, а значит, больше оборудования, однако такой манёвр доступен далеко не всегда.
Для высокоточных измерений с Земли траектории автоматической межпланетной станции используют несколько наземных станций и метод радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой. Кроме того, используется радиоизлучение близкого к направлению на АМС квазара, поскольку квазары, ввиду большой удалённости, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными. Например, для определения параметров траектории АМС «Экзомарс-2016» использовалось радиоизлучение квазара P1514-24
5. Наиболее известные АМС
Первой автоматической межпланетной станцией была «Луна-1», пролетевшая вблизи Луны.
Наиболее известными АМС являются аппараты серии «Вояджер», «Венера», «Луна», «Маринер», «Пионер», «Викинг», «Галилео», «Вега», «Кассини», «Новые горизонты».
«Луна»
Серия советских автоматических межпланетных станций для изучения Луны и космического пространства. Запуск космических кораблей советской серии «Луна» проводился с 1958 по 1976 год, все запуски (16 удачных и 17 неудачных) осуществлялись с космодрома Байконур. В 1977 г. программа была свёрнута.
Открытия. В результате полетов было сделано множество открытий: открыт солнечный ветер, внешний радиационный пояс Земли, установлено отсутствие у Луны регулярного магнитного поля, создана искусственная комета (натриевое облако) наблюдавшаяся с Земли, станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны (сентябрь 1959 г.), станция «Луна-3» впервые в мире передала на Землю снимки обратной стороны Луны (октябрь 1959 г.), 3 февраля 1966 г. станция «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхности Луны, проведены исследования Луны и окололунного пространства, съемки лунной поверхности, доставлены на землю образцы лунного грунта, 17 ноября 1970 г. на лунную поверхность доставлен самоходный аппарат «Луноход-1», а в январе 1973 г. - «Луноход-2» и др.
«Венера»
Серия советских автоматических межпланетных космических аппаратов (АМС) для изучения планеты Венера и космического пространства. Жёсткие условия на Венере, а также первоначальный недостаток достоверной информации о температуре и давлении осложнял процесс исследования планеты. Спускаемые аппараты первых серий даже имели запас плавучести. Первые полёты их проходили неудачно - это были первые в истории человечества автоматические межпланетные перелёты. В дальнейшем СССР удалось достичь успехов в изучении Венеры АМС настолько, что её стали называть «русской планетой».
Первый пролет вблизи Венеры состоялся в январе 1961 г. «Венера-3» достигла её поверхности 1 марта 1966 г. и стала первым искусственным объектом на поверхности Венеры.
Открытия. «Венера-4» в октябре 1967 г. доставила на Венеру сферический спускаемый аппарат. Была получена информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы Венеры составляет 271°C, а давление 17-20 атмосфер. Было установлено, что атмосфера Венеры на 90% состоит из углекислого газа. Была обнаружена водородная корона Венеры. До полета «Венеры-4» считалось, что давление на поверхности Венеры составляет 10 атмосфер, но обработка данных «Венеры-4» показала, что давление на ней - около 100 атмосфер. Были получены новые данные о структуре потоков плазмы (солнечного ветра) вблизи Венеры. В марте 1972 г. была осуществлена мягкая посадка на дневную сторону Венеры аппарата «Венера-8». Впервые была измерена освещенность на поверхности планеты (она оказалась такой же, как на Земле в пасмурный день), была измерена концентрация аммиака на высотах 33 и 46 км, с помощью гамма-спектрометра было впервые проведено исследование грунта другой планеты. Венера-9» и «Венера-10» в октябре 1975 г. совершили посадку на дневной стороне планеты на расстоянии около 2 тыс. км друг от друга. Спустя 2 минуты после посадки началась передача телевизионной панорамы. Это были первые в мире фотографии, переданные с поверхности другой планеты. Была измерена плотность грунта и содержание естественных радиоактивных элементов. Передача информации со спускаемого аппарата длилась 53 минуты. Станции продолжали полёт, выйдя на двухсуточные сильно вытянутые эллиптические орбиты Венеры и стали, таким образом, первыми в мире искусственными спутниками Венеры. В 1982 г. впервые были получены цветные изображения поверхности планеты.
Дальнейшим продолжением программы «Венера» в СССР стала программа «Вега» по исследованию Венеры (зондами в атмосфере), а также кометы Галлея. автоматический межпланетный станция солнечный
«Вояджер»
Так были названы два американских космических аппарата, запущенных в 1977 г. Так же назван проект по исследованию дальних планет Солнечной системы с участием аппаратов данной серии.
Проект считается одним из самых успешных и результативных в истории межпланетных исследований. Оба «Вояджера» впервые передали качественные снимки Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» впервые достиг Нептуна и Урана. «Вояджеры» стали третьим и четвёртым космическими аппаратами, покинувшими пределы Солнечной системы (первыми двумя были «Пионер-10» и «Пионер-11»).
Аппараты серии «Вояджер» - довольно крупные сооружения. Это высокоавтономные роботы, оснащённые собственными энергетическими установками, ракетными двигателями, компьютерами, системами радиосвязи, управления и научными приборами для исследования внешних планет, общей массой около 721 кг.
К борту каждого «Вояджера» была прикреплена круглая алюминиевая коробка с позолоченным видеодиском. На диске 115 слайдов, на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её материков, различные ландшафты, сцены из жизни животных и человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК.
В двоичном коде сделаны необходимые разъяснения и указано местоположение Солнечной системы относительно 14 мощных пульсаров. В качестве «мерной линейки» указана сверхтонкая структура молекулы водорода (1420 МГц).
Кроме изображений, на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, грохот вулканов и землетрясений, шуршание песка и океанский прибой.
Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 55 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Особую главу послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака Берри и народная музыка многих стран.
На диске записано также обращение Картера, который в 1977 г. был президентом США.
Аппараты навсегда покинули пределы Солнечной системы. Минимальная программа их работы - примерно до 2025 г. По информации, поступившей с «Влджера-2», Солнечная система асимметрична - её южная часть примерно на 10 а.е. ближе к Солнцу, чем северная. «Вояджер-2» подтвердил, что гелиосфера - не идеальный шар, она сплющена: её южная граница находится ближе к Солнцу, чем северная. Кроме того, аппарат сделал ещё одно неожиданное наблюдение: торможение солнечного ветра за счёт противодействия межзвёздного газа должно было бы приводить к резкому повышению температуры и плотности плазмы ветра. Действительно, на границе ударной волны температура была выше, чем во внутренней гелиосфере, но всё равно в 10 раз меньше, чем ожидалось. Чем вызвано расхождение и куда уходит энергия, неизвестно.
«Марс»
Так называются советские автоматические межпланетные станции, запускаемые к планете Марс, начиная с 1960 года.