Подготовил Кошелев Дмитрий ГБОУ школа №2025 10 "А" класс
Руководитель: Коробейников Евгений Владимирович

План работы:

1. Введение
2. Взгляд в прошлое
   1. У истоков
   2. Быстрее, выше, сильнее
   3. Реактивный!
   4. Космическая Эра

3. Современный аэрокосмический транспорт

4. Что будет дальше?
   1. Будущее рядом
   2. Научная фантастика или правда?
5. Заключение
6. Источники

Введение

XX век явился для человечества веком новых открытий и достижений. Произошли коренные перевороты во многих отраслях промышленности, областях науки и сферах жизни человека. Но одним из самых значимых и символических прорывов является открытие возможности космического полета. Но чем же это так примечательно?

Как говорил известнейший русский изобретатель Константин Циолковский: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели". Открытие возможности космического полета, наконец, подтолкнуло человечество к тому, чтобы покинуть "колыбель" и начать осваивание безграничного космического пространства. Циолковский заложил теорию, но, увы, ему так и не удалось стать свидетелем полета в космос.

Позже, в 1961 году, под руководством Сергея Павловича Королёва был совершен первый полет человека в космос. Данное событие доказало, всю правоту Циолковского и ознаменовало начало новой эры - эры покорения космоса.

Сейчас, в XXI веке человечество многого достигло в космической сфере. Во многом благодаря блистательным умам современности, человеческой воле и совершенным техническим средствам. О последних я и расскажу в этой работе.

Взгляд в прошлое

«Наступит и то время, когда космический корабль с людьми покинет Зе́млю и направится в путешествие.
Надежный мост с Земли́ в космос уже́ перекинут запуском советских искусственных спутников,
и доро́га к звездам открыта!»

— Сергей Павлович Королев

У истоков

Предпосылки появления аэрокосмической техники, как науки относятся еще к концу XIX - началу XX века, когда начали появляться первые проекты летательных аппаратов тяжелее воздуха, однако наибольшие темпы в развитии отрасль получила во время конфликтов XX века.

Очень многие знают про первый в мире полет аэроплана братьев Райт 17 декабря 1903 года. Своим примером они показали, что полеты аппаратов тяжелее воздуха отнюдь не фантастика и вдохновили многих гениев своего времени творить, дабы человек мог воспарить в небо, подобно птице, тем самым исполнив многовековую мечту человечества. Однако еще раньше них адмирал царского флота Александр Можайский смог сконструировать собственный самолет, оснащенный полноценным паровым двигателем. Названный «Воздухолетательным снарядом» он стал первым аппаратом, оторвавшимся от земли с человеком на борту. Однако, конструктор не смог довести дело до конца, но именно его наработки стали основополагающими в дальнейшем развитии авиации.

Первый скачок в развитии авиации случился во время Первой Мировой Войны, когда стороны конфликта начали вкладывать средства для завоевания превосходства в воздухе. Тогда-то и началась настоящая гонка технологий. Главными символами Первой Мировой Войны стали такие аппараты, как немецкий моноплан Таубе и биплан Фоккер, британский Сопвич Кэмел, российский гигант Илья Муромец.

Эти самолеты показывали отнюдь не самые лучшие маневренные качества, летали медленно и не высоко. Однако, прогресс не стоял на месте.

Быстрее, выше, сильнее

К 40 гг XX века бипланы изжили себя в легкой авиации, где им на смену пришли традиционные монопланы, однако, их использование активно продолжалось в тяжелой военной и гражданской авиации.

С каждым годом конструкторы находили все более совершенные технические решения, совершенствовались различные узлы самолетов, появлялись новые модели все более и более совершенные по характеристикам. Так в 1937 году Валерию Чкалову на самолете АНТ-25 удалось установить новый рекорд по дальности полета, преодолев немыслимые 8.5 тысяч километров без остановок. А максимальная скорость самолетов уже достигала отметки в 400км/ч.

В 30-40гг XX века авиация окончательно перестала быть чем-то из области фантастики и уже активно использовалась в разных сферах жизни людей. Самолеты использовали для перевозки грузов и пассажиров, разведки местности. И, несомненно, авиация навечно заняла место среди родов войск.

Реактивный!

Во время Второй Мировой Войны конструкторы разных стран пытались создать все более и более совершенные самолеты. Одним из важных направлений в этой сфере стала разработка самолетов с двигателем без пропеллера - реактивных. Однако первыми успеха добились инженеры Третьего Рейха с проектами чудо-оружия. Первым серийным реактивным самолетом стал Мессершмитт 262.

Этот самолет имел два турбореактивных двигателя и мог достигать почти скорости звука. "Ласточка" (так пилоты прозвали Ме.262) хорошо показала себя в качестве истребителя, однако оказалась неэффективна в роли бомбардировщика, что послужило стимулом для создания немецкими конструкторами тяжелого четырехмоторного реактивного бомбардировщика Арадо-234.

Реактивные самолеты не сыграли решающей роли в войне, хотя и показали свою перспективность. Наибольший ажиотаж в области разработки подобного типа самолетов пришелся на период холодной войны. Символами этой эпохи стали советский МиГ-15 и американский F-86 Sabre.

Космическая Эра

В пятницу, 4 октября 1957 года на ракете-носителе, созданной на базе баллистической ракеты Р-7 впервые был выведен за пределы атмосферы созданный человеком аппарат. Это был всем известный аппарат Спутник-1. Вывод на орбиту первого искусственного спутника Земли ознаменовало начало космической эры человечества.

Еще более значимое событие произошло в 1961 году, когда советский летчик-испытатель Юрий Алексеевич Гагарин, 12 апреля, впервые совершил полет в космос на космическом корабле Восток-1. Именно с этого момента, можно сказать, и началась эра непосредственного освоения космоса.

В 50-е гг XX века в конструкторских бюро начала созревать концепция воздушно-космических самолетов. Первым таковым считается американский аппарат X-15, совершивший первый полет 8 июня 1959 года. Он смог превысить границу космоса на высоте 100 км, что дало ему право называться первым в мире аэрокосмическим самолетом. В СССР так же существовали проекты подобного рода аппаратов, однако они не были реализованы.

Самым, наверное, известным воздушно-космическим аппаратом стал американский космический челнок Space Shuttle, или просто Шаттл, который эксплуатировался целых 30 лет, с 1981 по 2011 годы. Существовал подобный аппарат и в СССР. Буран, именно такое название он носил, совершил единственный полет, в отличие от американских челноков, в рамках программы Спейс Шаттл, совершивших 133 успешных полета (и 2 неудачных).

Современный аэрокосмический транспорт

Сегодня человечество достигло небывалых высот в области разработки аэрокосмического транспорта. Реактивные самолеты сегодня являются самым обычным делом, истребителем, летящим со скоростью звука, уже никого не удивишь. Огромный грузовой самолет, способный перевозить на борту сразу несколько массивных танков - не в диковинку.

Полеты в космос так же уже не являются чем-то экстраординарным. Ежемесячно в космос запускают новые аппараты, в том числе и на другие тела солнечной системы. Многочисленные искусственные спутники Земли выполняют различные метеорологические, навигационные и исследовательские функции. Аппараты, отправляемые на Венеру, позволили нам увидеть поверхность планеты сквозь густые атмосферные облака, а аппараты, отправленные на Марс, позволили нам взглянуть на рельеф красной планеты под другим углом. Многочисленные космические зонды предоставляют информацию от отдаленных уголках Солнечной системы, позволяя нам каждый день открывать новое.

Регулярно совершаются отправки космонавтов на орбиту. Некоторые из них проводят в космосе до года, находясь на Международной Космической Станции (МКС), внося свою лепту в освоение космоса.

Так же активно ведется работа в области воздушно-космического транспорта. Одним из ярких представителей является американский Боинг X-37, совершивший первый полет в 2010 году и до сих пор дорабатывающийся. Так же до сих пор ведутся работы над китайским космическим самолетом Шеньлун.

Что будет дальше?

Будущее рядом

Уже сегодня существует множество перспективных проектов аэрокосмических аппаратов, выдающихся по своим характеристикам и по праву называющихся техникой будущего. Одним из таких концептов является двухступенчатая система ELAC-EOC, представляющая собой гиперзвуковую атмосферную ступень (ELAC) и, непосредственно, космический аппарат (EOC). Первая ступень, предположительно, будет использовать в качестве топлива жидкий водород, иметь размах крыла 38 м и длину 75 м. Длина второй ступени составляет 34 м при размахе крыла 18 м. Уже сейчас проводятся множество аэродинамических испытаний на масштабных моделях аппарата. По задумке, на высоте 10 км, система должна набирать скорость в 1 М, преодолевая звуковой барьер. На высоте 30 км, на скорости 7,5 М происходит отделение второй ступени, при том, первая возвращается на землю, в то время, как вторая поднимается на орбиту, при том разгоняясь до 25 М. Возвращается вторая ступень на Землю приземляясь, как самолет (таким же образом, как Шаттл и Буран).

Научная фантастика или правда?

В XX веке, с открытием возможности космического полета, люди стали все чаще обращать свой взор в небеса, стали грезить о полетах в бескрайнем космическом пространстве. Влияние этого все чаще проявлялось в литературе, что стало особенно заметно во второй половине, вместе с первым полетом человека в космос. И многие писатели-фантасты предполагали, что будет ждать человека, покинувшего родную планету в поисках знаний. А, может, просто приключений. Стоит отметить, многие их предположения имели под собой научные основания.

Человека в космосе ожидает масса опасностей. Одна из них – радиация. Множество аппаратов, направленных на другие тела солнечной системы доказали, что радиационный фон на поверхности Марса и других планет губителен для человека. Из этого следует, что межпланетный космический корабль должен иметь мощную систему защиты от радиации.

Еще одна проблема – двигатель будущего корабля. Использование традиционных импульсных реактивных двигателей крайне неэффективно из-за необходимости перевозки с собой запаса топлива и окислителя, которые будут занимать большие объемы пространства и иметь большую массу, что критично в плане стоимости и ресурсоемкости постройки. Как выход – изобретение новых видов двигателей. Наиболее перспективными считаются импульсные двигатели, функционирующие за счет реакции аннигиляции антиматерии, и фотонные двигатели, использующие импульс фотонов.

И одной из главных проблем при осуществлении межпланетных и межзвездных полетов является длительное обеспечение жизнедеятельности человека. Сейчас почти ни одна теория относительно космических полетов быстрее скорости света не имеет под собой практической основы, потому человечество вряд ли получит технологии перемещения в пространстве быстрее света в обозримом будущем. Потому вариант просто уменьшить время полета не осуществим. Следственно необходимо изобрести систему производства пищи, кислорода и очищения воды, так как перевозить заранее определенный запас невыгодно в плане больших объемов, занимаемых ими и, как следствие, массы. Возможным решением данной проблемы является описанный во многих научно-фантастических произведениях способ – погружение человека в длительный сон. Однако, подобные решения ведут к увеличению энергопотребления, из чего следует повышение требований к силовой установке.

Не первостепенной, но, по моему мнению, крайне важной проблемой при космических перелетах является социальная натура человека. То есть, человеку необходимы как минимум несколько людей на борту помимо него самого. Но с количеством людей возрастает потребление ими ресурсов и, как следствие, рост массы и размера корабля, что требует увеличения мощности всех систем.

Заключение

В XXI веке человечество находится на переходном этапе на пути исследования бескрайнего океана вселенной. Каждый год совершаются новые открытия, создаются новые, все более совершенные и инновационные технологии. Пусть, каждая из них – всего лишь песчинка, однако, в совокупности они все больше приближают человечество к успехам на поприще исследование космоса. Уже сейчас технологии достигли невероятного подъема, и я могу с уверенностью сказать, что уже к концу XXI века человечество построит множество станций в космосе и совершит экспедиции на Марс и Луну и начнет процесс колонизации этих космических тел, а еще через сотню лет люди отправятся к другим звездам.

Источники

www.igis.ru

www.wikipedia.org

www.scfc.ru

www.fb.ru