Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования детей «Центр развития творчества детей и юношества «Радуга» города Лермонтова

          историко исследовательская работа: "Зарождение идеи орбитального полёта человека"

Автор:

Жуков Александр

г. Лермонтов,

Ставропольского края, 2010 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………….…………………….3

ГЛАВА 1: ИСТОКИ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ……4

ГЛАВА 2: ПЕРВЫЕ СПУТНИКИ…………………..….………9

ГЛАВА 3: Ю. А. ГАГАРИН - ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ.……..10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…..………………………………………….…...11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..………13

ВВЕДЕНИЕ

Наш замечательный соотечественник К. Э. Циолковский еще в начале ХХ века утверждал: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели… Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное про­странство». Сейчас мы являемся свидетелями того, как сбываются пророческие слова.

Двадцатый век навсегда войдет в историю человечества, как век освоения космического пространства. Еще в начале века русский уче­ный

К. Э. Циолковский впервые теоретически обосновал возможность ис­следования космоса с помощью ракет. Позже он написал: «Я буду рад, если моя работа побудит других к дальнейшему труду».

После Октябрьской революции многие ученые и конструкторы, горячо верившие в осуществление идей К. Э. Циолковского, стали ра­ботать над их дальнейшим развитием и претворением в жизнь.

Уже в 1931 г. в Москве, Ленинграде, Харькове, Тифлисе, Баку, Архангельске, Новочеркасске и других городах страны появляются группы по изучению реактивного движения, а в 1933 г. по решению правительства был создан впервые в мире Реактивный научно-ис­следовательский институт.

В эти годы создаются и проходят испытания первые советские жидкостные ракеты. Накапливается опыт их проектирования и изготовления, подготовки и осуществления пусков. Стало очевидно, что дальнейшее развитие ракетной техники потребует проведения обширных научно-исследовательских, конструкторских и экспериментальных работ, многие из которых явились совершенно новыми направлениями в науке и технике.

Были созданы специализированные научные организации и конструкторские бюро. В результате многолетней совместной деятельности этих организаций постоянно улучшались летные характеристики ракет.

В 1957 г. была создана первая космическая ракета. 4 октября 1957 г. в Советском Союзе был выведен на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли.

Запуск первого спутника открыл космическую эру в истории человечества. Он ярко продемонстрировал высокий уровень научно-технического развития нашей страны и положил начало бурному совершенствованию космической техники. Вслед за первым спутником на околоземные орбиты были выведены второй и третий спутники с существенно большими массами и расширенным составом научного оборудования. В январе 1959 г. в сторону Луны стартовал космический аппарат «Луна-1», прошедший в непосредственной близости от поверхности Луны и вышедший на гелиоцентрическую орбиту. В сентябре того же года на поверхность Луны опустился аппарат «Луна-2», а месяц спустя межпланетная станция «Луна-3» передала на Землю фотографии обратной стороны Луны.

В феврале 1961 г. был осуществлен запуск к Венере межпланетной автоматической станции «Венера-1», а в ноябре 1962 г. стартовала к Марсу станция «Марс-1».

В эти же годы готовились первые пилотируемые полеты в космос. Они потребовали решения ряда принципиально новых задач. Надо было заранее убедиться в переносимости человеком факторов космического полета и подготовить к этому будущих космонавтов физически и психологически. Нужно было обеспечить жизнедеятельность космонавта на корабле и дистанционный контроль состояния его здоровья в полете. Предстояло создать средства ручного управления кораблем и средства ведения радиотелефонной связи с космонавтом. Наконец надо было обеспечить безопасное возвращение корабля на Землю. Все эти проблемы были решены в рекордно короткие сроки, и уже весной 1960 г. правильность инженерных решений экспериментально проверялась на первых беспилотных кораблях-спутниках.

И вот 12 апреля 1961 года в Советском Союзе был осуществлен старт первого в истории человечества космического корабля «Восток», пилотируемого Юрием Алексеевичем Гагариным.

Он стал вторым эпохальным событием в освоении космоса. Полет показал принципиальную возможность безопасного пребывания и работы человека в космическом пространстве.

За полетом Ю. А. Гагарина последовали старты других кораблей «Восток». Продолжительность полетов на них увеличивалась и была постепенно доведена до пяти суток.

Во время этих полетов космонавты выполняли все усложняющиеся программы экспериментов и визуальных наблюдений и продемонстрировали высокую эффективность участия человека в космических исследованиях. Результаты первых полетов позволили сделать последующие шаги в освоении космоса.

Глава 1: ИСТОКИ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ

Выход человечества в космос - закономерный процесс исторического развития: в нем отражена вечная потребность людей познавать тайны природы, искать новые сферы обитания.

Годы зарождения «ракетного дела» в России еще точно не определены, - одни исследователи относят его к XII, другие - к Х веку. Документально же подтверждается, что в 1516 г. ракеты применяли в ратном деле запорожцы.

Первые описания ракет и пороховых составов для них приведены у Онисима Михайлова в его «Уставе ратных, пушечных и других дел, касающихся до воинской науки» (1607-1621). В «Уставе» описаны и способы применения ракет. Первоначально они служили не военному делу - их использовали в качестве «потешных огней».

В 1680 г. в Москве было основано «ракетное заведение», в котором стали изготовлять фейерверочные, а затем и сигнальные пороховые ракеты.

В первом десятилетии XVIII в. в Петербурге открылась специальная лаборатория, занявшаяся поначалу изготовлением фейерверочных ракет. Внимательно изучая «ракетное дело», Петр I увидел в «потешных огнях» нечто большее, чем зрелище, - силу оружия. Появились первые труды о ракетах. В 1762 г. в Москве вышла книга М. В. Данилова - первая оригинальная книга на русском языке, содержащая сведения об изготовлении фейерверочных и сигнальных ракет.

Военно-ученый комитет, занимавшийся в России ракетными делами, сосредоточил свое внимание на разработке конструкции ракет. В

1814 г. член Военно-ученого комитета И. Картмазов изготовил боевые ракеты двух типов - зажигательные и гранатные. Они успешно прошли испытания. Военное министерство России приняло решение ознакомить войска с действием боевых ракет.

Над созданием боевых ракет в те годы успешно работал один из выдающихся отечественных ученых, герой Отечественной войны 1812 г. Александр Дмитриевич Засядко (1779-1837). Изготовив свои первые ракеты, Засядко продемонстрировал их в 1817 г. в Петербурге, а затем под Могилевом, где им была открыта специальная пиротехническая лаборатория. Результаты испытаний превзошли все ожидания: дальность полета ракеты достигла 1670 м. В 1826 г. в Петербурге было создано постоянное ракетное заведение с целью массового производства ракет для русской армии.

Большой вклад в совершенствование боевых пороховых ракет внес видный ученый и конструктор Константин Иванович Константинов (1817-1871). К. И. Константинов заложил основы экспериментальной ракетодинамики.

Новая область техники - ракеты - все больше привлекала внимание ученых и конструкторов. Появились предложения использовать ракеты на флоте и в воздухе. Особое внимание ученых и конструкторов было привлечено к созданию летательных аппаратов с ракетным двигателем. Во второй половине XIX в. в России было предложено свыше 20 проектов реактивных летательных аппаратов. Так в 1849 г. военный инженер

И. И. Трететский (1821-1895) высказал идею использования силы струй паров воды или спирта, газов и сжатого воздуха для приведения в действие летательных аппаратов легче воздуха. Адмирал флота Н. М. Соковнин (1811-1895) опубликовал в 1866 г. работу «Воздушный корабль», в которой привел схему конструкции аэростата, способного летать «подобно тому, как летит ракета». В 1867 г. отставной капитан артиллерии Н.А. Телешов (1828-1895) получил патент на реактивный самолет «Дельта». Интересен проект киевского изобретателя Ф. Р. Гешвенда, предложившего построить летательный аппарат - «паролет» - с паровым реактивным двигателем с соплом, снабженным концентрическими насадками для подсоса воздуха. В 1880 г. изобретатель С. С. Неждановский высказал идею создания летательного аппарата с жидкостным реактивным двигателем, использующим в качестве горючего керосин, а в качестве окислителя - азотную кислоту, смешиваемые непосредственно перед взрывом.

Особого внимания заслуживает проект революционера Николая Ивановича Кибальчича (1853-1881). Приговоренный к смертной казни за участие в покушении на царя Александра II, находясь в заключении,

Н. И. Кибальчич начертил схему задуманного им реактивного летательного аппарата. В своем проекте Н. И. Кибальчич разработал устройство воздухоплавательного прибора, основанного на ракетно-динамическом принципе, рассмотрел систему подачи топлива в камеру сгорания и принцип управления полетом методом изменения наклона двигателя. Около сорока лет пролежал проект Н. И. Кибальчича в секретных архивах жандармского управления. Лишь в 1918 г. он был обнародован в журнале «Былое».

Через два года после казни Н. И. Кибальчича, в 1883 г., никому тогда неизвестный учитель Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) в своей рукописи «Свободное пространство» не только выдвинул смелую идею и возможности использования реактивного принципа реактивного движения для осуществления полета в космос, но и разработал принципиальную схему аппарата, обеспечивающего пребывание человека в космическом пространстве. В юности, занимаясь самообразованием в Москве, К. Э. Циолковский познакомился с Н. Ф. Федоровым, мыслителем-утопистом, захваченным идеей так называемого философского космизма. Интерес к «космическому учению» Н. Ф. Федорова проявляли в свое время Л. Н. Толстой и А. М. Горький. Преодолевая идеалистические основы «космического учения» Н. Ф. Федорова, К. Э. Циолковский все больше становился материалистом. В 1895 г. увидело свет сочинение

К. Э. Циолковского «Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения», в котором автор обосновал свою идею достижения скорости, необходимой для отрыва от Земли, показал возможность создания искусственного спутника Земли. Идея межпланетных полетов, освоения верхних слоев атмосферы овладевала умами многих ученых и конструкторов. В 1896 г. появилась брошюра Александра Петровича Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду», где он описал устройство предложенного им воздухоплавательного аппарата, движение которого основано на реактивном принципе. Работа

А. П. Федорова произвела большое впечатление на К. Э. Циолковского. Осмыслив ее, он сформулировал свою идею создания жидкостной многоступенчатой ракеты, рассчитанной для полета человека вне Земли.

Важнейшим этапом, характеризующимся созданием основ теории межпланетных сообщений, явилась подготовленная К. Э. Циолковским к печати в начале 1903 г. первая часть работы «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Вторую часть своего труда ученый смог опубликовать лишь в 1911-1912 гг. В этом фундаментальном труде

К. Э. Циолковский установил законы движения ракеты как тела переменной массы, определил коэффициент полезного действия ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на ее движение. К. Э. Циолковский отметил преимущества ракетных двигателей при больших скоростях движения, дал схему межпланетной ракеты, указав при этом на выгодность применения жидкого топлива. Считая ракету единственным практически приемлемым способом осуществления полетов в космос,

К. Э. Циолковский развил идею устройства составной многоступенчатой ракеты. Своими работами К. Э. Циолковский во многом определил рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения.

Идея исследования и освоения космического пространства захватила и одного из пионеров ракетной техники, талантливого отечественного ученого Фридриха Артуровича Цандера (1887-1933). Еще в юношеские годы он познакомился с работой К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», увлекся ракетостроением и космонавтикой и посвятил им всю свою жизнь. Ф. А. Цандер вошел в историю науки как энтузиаст, страстный пропагандист идей космических полетов, начавший практическую работу в области космонавтики.

В 1921 г. Ф. А. Цандер представил московской конференции изобретателей свой проект межпланетного корабля-аэроплана.

Начавшаяся в стране культурная революция, пробуждение народных масс вызвали широкий интерес множества людей к звездным полетам. В их числе был талантливый изобретатель Юрий Васильевич Кондратюк (1897-1942). Независимо от К. Э. Циолковского Кондратюк оригинальным методом вывел основные уравнения движения ракеты, рассмотрел проблемы энергетически выгодных траекторий космических полетов и теории полета многоступенчатых ракет. Ему принадлежит ряд новаторских идей, в том числе идея создания промежуточных межпланетных заправочных ракетных баз, предложение использовать атмосферу планеты для торможения при посадке ракеты. Ю. В. Кондратюк предложил схему полетов к Луне с выходом на ее орбиты искусственных спутников и последующего отделения взлетно-посадочного корабля. Он также выдвинул идею использования гравитационных полей встречных небесных тел для дополнительного разгона космических кораблей или торможения их при полетах в пределах Солнечной системы.

Популяризацией космонавтики занимался известный советский ученый аэродинамик Владимир Петрович Ветичкин (1883-1950). Первоначально (1921-1925) В. П. Ветичкин выступал с докладами о проблемах реактивного полета в пределах атмосферы и в межпланетном пространстве, позже - с 1925 по 1927 гг. - он разрабатывал основы динамики полета крылатых ракет и реактивных самолетов.

В декабре 1930 г. Ф. А. Цандер начал работать в Институте авиационного машиностроения, в 1931 г. приступил к постройке воздушно-реактивного двигателя ОР-1, а затем к постройке жидкостного ракетного двигателя ОР-2.

Двигатель ОР-1 развивал силу тяги до 1,5 Н. Он работал на бензине и сжатом воздухе. Двигатель ОР-2 был более мощным. Развиваемая им сила тяги достигала 500 Н. Топливом был по-прежнему бензин, а окислителем - жидкий кислород.

В мае 1929 г. в газодинамической лаборатории впервые в СССР были начаты экспериментальные исследования жидкостных ракетных двигателей. Руководителем разработки этих двигателей был талантливый инженер (ныне академик) Валентин Петрович Глушко.

Важную роль в развитии отечественной ракетной техники сыграла и группа изучения реактивного движения. В ней объединились многие энтузиасты ракетного дела: Ф. А. Цандер, аэродинамик В. П. Ветичкин, талантливые инженеры С. П. Королев, М. К. Тихонравов и др.

Работой группы руководил технический совет под председательством С. П. Королева. Первый полет ракеты ГИРД-09 был осуществлен в августе 1933 г. Длина ракеты 2,4 м, стартовая масса 19 кг, причем на долю топлива приходилось 5 кг. Двигатель развивал силу тяги до 500 Н.

Первой экспериментальной советской ракетой с жидкостным ракетным двигателем была ракета ГИРД-10 (двигатель работал на жидком кислороде и этиловом спирте). Первый пуск ракеты, которым руководил

С. П. Королев, состоялся 25 ноября 1933 г. на полигоне в Нахабине. Хотя в полете нарушилось крепление двигателя, и ракета упала в 150 м от места старта, это не омрачило радости ее создателей, ведь был сделан еще один шаг в освоении ракетной техникой.

Осенью 1933 г. на базе газодинамической лаборатории и группы изучения реактивного движения было решено создать в Москве Реактивный научно-исследовательский институт. Начальником института был назначен И. Т. Клейменов, а заместителем по научной части - С. П. Королев.

В истории освоения космического пространства с именем С. П. Королева связана эпоха замечательных достижений. Научные и технические идеи С. П. Королева получили широкое применение в ракетной и космической технике в России.

Выдающимся событием того времени было создание двигателя ОРМ-65 с регулируемой тягой от 500 до 1750 Н для установки его на крылатой ракете РНИИ-212 и планере СК-9 конструкции С. П. Королева.

Крупнейшим мероприятием в научной жизни послевоенного периода стал Международный геофизический год, проходивший с 1 июля 1957 г. по 31 декабря 1958 г. К этому времени в нашей стране под руководством С. П. Королева были созданы новые управляемые баллистические ракеты дальнего действия Р-2. Они послужили основой для разработки геофизических ракет второго поколения.

Первый пуск построенной на базе ракеты Р-2, геофизической ракеты В-2А был осуществлен 16 мая 1957 г. При этом полезный груз массой 2200 кг был поднят на высоту 200 км и успешно возвращен на Землю.

С 1958 г. начинается очередной этап систематических исследований верхней атмосферы до высоты более 500 км при помощи геофизических ракет В-5А, В-5В. Эксперименты с помощью ракеты В-5А дали ценнейший материал для разработки систем, обеспечивающих жизнедеятельность и спасение человека в космическом полете.

Подготовка к штурму космоса потребовала создания в стране специальных научных институтов и лабораторий, промышленных предприятий, космодрома, сети наземных станций слежения, подготовки высококвалифицированных кадров, причем все приходилось делать, на имея аналогов в мировой практике.

Глава 2: ПЕРВЫЕ СПУТНИКИ

4 октября 1957 г. вошло в историю человечества как начало космической эры. В этот день - день запуска первого советского искусственного спутника Земли - была осуществлена извечная мечта человечества - выход в космос. Совершены полеты к планетам Солнечной системы. Автоматические аппараты успешно работали в условиях громадных давлений и температур на Венере, в космическом вакууме и холоде на Луне. На орбитальных пилотируемых станциях длительное время живут и работают космонавты.

Впереди - новые космические свершения. Но все началось с того октябрьского дня 1957 г. Первый советский искусственный спутник имел форму шара диаметром 0,58 м, масса его составляла 83,6 кг. Два радиопередатчика спутника, позволявшие изучать условия прохождения радиоволн в ионосфере, дали возможность получить новые сведения об атмосфере. Успешная работа первого спутника подтвердила правильность теоретических расчетов и конструкторских решений, заложенных при создании ракеты-носителя, самого спутника и его бортовых систем.

Второй советский искусственный спутник был запущен 3 ноября 1957 г., так же как и первый, в рамках программы Международного геофизического года. Важнейшие эксперименты, проведенные на втором спутнике, - биологические. На его борту находилась собака Лайка. Он представлял собой последнюю ступень ракеты-носителя общей массой 508,3 кг. В контейнерах размещались научная и измерительная аппаратура, а в герметической кабине подопытное животное. Целью биологического эксперимента являлось изучение основных физиологических функций животного на различных участках полета. До полета второго спутника животных неоднократно поднимали в ракетах на высоту 500 км, чтобы проверить переносимость ими перегрузок и кратковременной невесомости. Но только орбитальные средства позволили комплексно исследовать воздействие факторов космического полета - стартовых перегрузок, длительной невесомости, радиации - на живой организм. Первый космический полет живого существа показал, что высокоорганизованное животное может удовлетворительно переносить все факторы космического полета, и подтвердил реальную возможность полета в космос человека.

Успешно прошли испытание система кондиционирования воздуха, оборудование для кормления животного и удаления продуктов жизнедеятельности, измерительная аппаратура для исследования физиологических функций, снятия электрокардиограмм. На втором искусственном спутнике впервые проводились прямые исследования космических лучей и излучений Солнца, неосуществимые с Земли.

Третий советский искусственный спутник (запущен 15 мая 1958 г.) стал первой комплексной научной геофизической лабораторией. Масса спутника составляла 1327 кг, на его борту были установлены двенадцать научных приборов. С их помощью проводились прямые измерения давления и состава верхней атмосферы, определялись характеристики магнитного и электростатического полей Земли и ионосферы, изучались первичные космические лучи и излучения Солнца, регистрировались микрометеорные частицы. Выполненные на спутнике измерения позволили установить наличие внешней зоны радиационного пояса Земли; была получена точная картина пространственного распределения магнитного поля Земли в интервале высот 280 - 750 км. Полетом третьего советского спутника были заложены основы нового направления в науке - космической физики. Полеты первых трех советских искусственных спутников Земли показали, что наука получила уникальные возможности для проведения широкого комплекса исследований в космическом пространстве.

Полеты первых трех спутников позволили отработать основные служебные системы: радиотехническую аппаратуру, измеряющую параметры движения спутника по орбите, радиотелеметрические системы, регистрирующие результаты научных измерений, системы «запоминания» и последующей передачи на Землю этих измерений, системы активного терморегулирования, энергопитания, радиосвязи. Была создана сеть станций слежения и управления полетом и обработки получаемой информации.

Первые советские искусственные спутники Земли позволили получить начальные, довольно общие сведения о параметрах верхней атмосферы Земли, о процессах, протекающих в околоземном пространстве.

Глава 3: Ю. А. ГАГАРИН - ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ

Первый в истории землян летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин родился 9 марта 1934 года в селе Клушино Гжатского района Смоленской области в семье колхозника.

В 1941 году поступил в начальную школу, затем в ремесленное училище в Люберцах под Москвой. Получил специальность литейщика и одновременно окончил школу рабочей молодежи. Потом учеба в индустриальном техникуме в Саратове и диплом с отличием. В Саратове окончил аэроклуб и поступил в Оренбурге в военно-авиационное училище.

С 1957 года - военный летчик.

В 1960 году летчик Юрий Гагарин переступил порог школы советских космонавтов.

Новый, 1961 год Юрий Гагарин встретил в центре подготовки космонавтов. Это были трудные месяцы перед первым стартом.