Педагогический альманах ==День за Днем==
 
написать письмо


    Главная

    Новости

    Методика

    За страницами учебников

    Библиотека

    Медиаресурсы 

    Интерпретации 

    Школьная библиотека

    Одаренные дети

    Проекты

    Мир русской усадьбы

    Экология

    Методический портфолио учителя

    Встречи в учительской

    Статьи педагогов в журнале "Новый ИМиДЖ"

    Конкурсы профессионального мастерства педагогов

    Рефераты школьников

    Конкурсы школьников

    Альманах детского творчества "Утро"

    Творчество школьников

    Фотогалерея

    Школа фотомастерства

    Полезные ссылки

    Гостевая книга
    Sort

    Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru

      День за днем : Статьи 

      Статьи  


     
     
     
    КОСМИЧЕСКИЕ РОБОТЫ ДЛЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
     
     

    Доктор технических наук Владимир ЕФАНОВ, заместитель руководителя ОКБ по науке, кандидат технических наук Максим МАРТЫНОВ, заместитель генерального конструктора, руководитель ОКБ, доктор технических наук Константин ПИЧХАДЗЕ, первый заместитель генерального конструктора и генерального директора Научно-производственного объединения им. С А. Лавочкина (Москва)
     

    Космическая фундаментальная наука зародилась чуть более 50 лет назад. За это историческое мгновение сделано огромное количество открытий. Такой прорыв стал возможен благодаря выводу научных инструментов за пределы Земли и ее гравитационного поля с помощью автоматических космических аппаратов.

    Началом истории проведения рассматриваемых исследований можно считать 1957 г. Уже на третьем искусственном спутнике Земли, запущенном 15 мая 1958 г., устанавливались соответствующие научные приборы. Существенным развитием этого направления можно считать 1965 г., когда созданная совместными усилиями Ракетно-космической корпорации «Энергия» и НПО им. СА. Лавочкина (в то время ОКБ-1 и Машиностроительный завод им. СА. Лавочкина) автоматическая станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на естественный спутник Земли. Подчеркнем: все предыдущие запуски роботов на Луну, Марс, Венеру имели лишь частичный успех из-за отказов ракет-носителей или бортовой аппаратуры. А в 1965 г. наше предприятие стало головным по созданию автоматических космических аппаратов для фундаментальных исследований (до этого оно успешно осваивало авиационную и ракетную тематику).
     
    ОТ «ЛУНЫ-16» ДО «ГРАНАТА»
     
    Во второй половине прошлого столетия нами были созданы космические аппараты, обеспечившие стране приоритет по ряду направлений. Вот некоторые из них: «Луна-16» — доставка на Землю в автоматическом режиме лунного фунта; «Луна-17» — мобильная исследовательская лаборатория «Луноход-1»; «Вене-ра-7» и «Марс-3» осуществили мягкие посадки на одноименные планеты; «Венера-9, -10» — на Земле получены черно-белые изображения поверхности соответствующих мест посадок; «Венера-13, -14» — благодаря им стали реалиями цветные панорамные изображения окружающей местности, взяты пробы грунта и проведен их химический анализ; «Венера-15» — радиолокационное картирование северного полушария этой планеты; «Вега-1, -2» — доставили аэростатные зонды в атмосферу Венеры и передали на Землю изображение ядра кометы Галлея.

    Кроме того, в этот же период запущено более 10 аппаратов серий «Прогноз» и «Интербол» для исследования Солнца, солнечно-земных связей и магнитосферы Земли. А в 1980-е годы были созданы уникальные орбитальные астрофизические обсерватории «Астрон» и «Гранат».

    «Астрон» запустили 23 марта 1983 г., и его научная программа включала в себя исследования в ультрафиолетовом диапазоне спектра электромагнитного излучения звезд, рентгеновских источников с проведением обзора небесной сферы, одновременное проведение наблюдений в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах излучения и др. За пять лет активного функционирования обсерватории с ее помощью сделано значительное число приоритетных научных открытий в астрономии и астрофизике.

    «Гранат» стартовал 1 декабря 1989 г. и его научная программа включала в себя построение изображений с высоким разрешением и высокой чувствительностью участков небесной сферы в гамма- и рентгеновском спектрах электромагнитного излучения, локализацию дискретных источников рентгеновского и гамма-излучений, исследование спектральных характеристик излучения космических источников рентгеновского и гамма-излучения, а также фонового рентгеновского излучения и др.

    В последние пятнадцать лет запусков российских специализированных полностью автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований не производили, что, прежде всего, связано со сложной экономической ситуацией в нашей стране. И лишь к 2006 г. была разработана и утверждена Правительством РФ широкомасштабная Федеральная космическая программа на 2006-2015 гг.
     

    СОВРЕМЕННЫЕ РЕАЛИИ

    Фактически осуществление запусков полномасштабных автоматических аппаратов для фундаментальных и прикладных научных исследований у нас началось в 2011 г. (Отметим, что в предыдущие годы были завершены этапы проектно-конструкторских работ, испытаний и изготовления космических станций.)

    20 января 2011 г. был запущен геостационарный гидрометеорологический спутник нового поколения «Электро-Л», предназначенный для Росгидромета и Всемирной метеорологической организации. Каждые полчаса круглосуточно он передает на наземные станции многоспектральные изображения облачности и подстилающей поверхности всего диска Земли в видимом и инфракрасном диапазонах.

    Периодичность съемок по командам с Земли может быть доведена до 10-15 мин. Эти изображения имеют научно-прикладной характер; на основании их проводится анализ и прогноз погоды, определяются состояние акваторий морей и океанов, условия для полета воздушных судов. На «Электро-Л» возлагаются также задачи ретрансляции и обмена метеоинформацией, приема и ретрансляции данных от автономных метеорологических платформ и сигналов аварийных буев системы КОСПАС-SARSAT. Наконец, по датчикам, размещенным на этом аппарате, уточняются гелиофизические прогнозы.

    18 июля 2011 г. стартовала орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-Р-Радиоастрон» с 10-метровой рефлекторной антенной, которая вместе с крупнейшими наземными радиотелескопами и станциями слежения образует систему, позволяющую впервые проводить соответствующие наблюдения с разрешением в миллионы раз лучше человеческого глаза. Эта система представляет собой космический радиоинтерферометр с базой намного больше размеров Земли, что приводит к очень высокому угловому разрешению при наблюдении весьма отдаленных источников.

    Отметим, орбита данного спутника выбрана с таким расчетом, что она специальным образом эволюционирует под действием Луны. Средний орбитальный период — 9,5 дней (изменение периода от 7 до 10 дней), половина большой оси — 189 000 км, наклонение орбиты — 51°. Радиус перигея от 10 000 до 70 000 км, апогея от 310 000 до 390 000 км.

    Основная научная задача описанного космического радиотелескопа — исследование структуры и динамики космических источников радиоизлучения с угловым разрешением до микросекунды дуги. И еще. На «Радиоастроне» также установлен научный комплекс «Плазма-Ф», предназначенный для изучения турбулентности солнечного ветра в малоисследованном диапазоне частот межпланетного магнитного поля и солнечных космических лучей.

    Следует отметить, что оба названных космических аппарата созданы на одной орбитальной платформе «Навигатор», которая в будущем станет базовой для всех последующих больших искусственных спутников Земли, создаваемых в НПО им. СА. Лавочкина. Такой подход реально обеспечит выполнение запусков, входящих в Федеральную космическую программу-2015.

    Интересен для науки и запуск созданного нами космического аппарата «Фобос-Грунт». Дело в том, что на многие фундаментальные вопросы о строении и образовании Земли, о формировании ее оболочек, о зарождении и развитии жизни нельзя ответить только в рамках исследования земного вещества. Для этого необходимы знания о составе вещества и строении планет Солнечной системы, малых тел (в том числе спутников), метеоритов и других космических микрочастиц. На получение такого рода новых знаний как раз и направлены экспедиция «Фобос-Грунт» и перспективные аппараты «Луна-Глоб», «Луна-Ресурс-1, -2».

    Эти проекты предусматривают доставку на Землю вещества с Фобоса — спутника Марса и с Луны. Исследование грунта первого даст ответы на важнейшие вопросы мироздания, в том числе, было ли протопланетное облако там, где формировались планеты земной группы и происходило это однородно или гетерогенно; правильно ли сегодняшнее допущение о составе первичного вещества Земли? Сформировались ли Марс и Фобос из единого газопылевого сгустка или спутники планет захвачены из первоначального хаоса? Каков характер первичного органического вещества в этой области, имело ли оно отношение к зарождению жизни? Подчеркнем: в данном случае именно Фобос важен для таких исследований, ибо он не претерпел плавления и магнетического воздействия, и доставленное с него вещество будет иметь точные координаты в Солнечной системе.

    Следует отметить, что, помимо указанных выше, будут проводиться дистанционные исследования Марса и Фобоса, а последнего также и контактными методами. Несколько приборов, установленных на аппарате, станут изучать реголит Фобоса непосредственно в области его посадки, причем из разных мест в радиусе ~1 м. Вместе с тем будут проводиться исследования характеристик Фобоса как небесного тела (уточнение его формы и массы, гравитационного и магнитного полей и т.д.), околомарсианского пространства, для чего вместе с нашим роботом доставят китайский микроспутник YH-1. Предстоит изучить покоящиеся формы биологических объектов в условиях длительного межпланетного полета (эксперимент «Биофобос») и др.

    Помимо научных задач перед описанным аппаратом стоит и инженерно-техническая задача — провести летные испытания межпланетных платформ, созданных в рамках проекта «Фобос-Грунт» для других космических экспедиций.
     
    ПЕРСПЕКТИВЫ
     
    В настоящее время все ведущие страны, занимающиеся космосом, вносят в свои перспективные планы углубленное изучение Луны. Мотивируется это целесообразностью начала прикладных исследований по освоению ее ресурсов и созданию как внеземных баз для пилотируемых полетов на Марс, так и научных полигонов, особенно астрофизических.

    По нашему мнению, на среднесрочную перспективу до начала колонизации Луны человеком ключевую роль должны играть автоматические средства.

    В соответствии с Федеральной космической программой-2015 ныне разрабатываются соответствующие аппараты для нескольких экспедиций с различными научными целями. Это проекты с реализацией в 2013-2014 гг., что обеспечит возможность должной координации с другими странами. Вместе с тем использование международной кооперации позволит не только повысить научную отдачу, но и оптимизировать временные и финансовые затраты.

    Помимо этого на дальнейшую перспективу целесообразно нацелить контактные исследования в приполярном районе Луны с помощью многофункционального лунохода по отбору из определенных предварительно изученных мест образцов лунного вещества и доставки их на Землю, по созданию неподалеку от них полигона для отработки технологических методов переработки местного грунта, выделения из него определенных элементов, доставки их на Землю, проведению широкого спектра научных работ, в том числе астрофизических. Особенно интересно расположить радиотелескоп на обратной стороне Луны.

    Приведем краткое описание проектов по изучению Луны, планет и малых тел Солнечной системы:
    • «Луна-Ресурс-1» — контактные исследования с помощью посадочной станции и малоразмерного индийского лунохода (запуск — 2013 г.);
    • «Луна-Глоб» — широкомасштабное изучение Луны с орбиты ее искусственного спутника и на самой поверхности (запуск — 2014 г.);
    • «Луна-Ресурс-2» -продолжение контактных исследований в приполярных областях с доставкой многофункционального лунохода;
    •  «Лунный полигон» — проведение долгосрочных научных и технологических исследований;
    • «Венера-Д» — долговременные исследования этой планеты и ее атмосферы орбитальным и посадочным аппаратами, а также аэростатными зондами (запуск — 2016 г.);
    • «Марс-НЭТ» — непрерывный и глобальный мониторинг климата, сейсмообстановки и навигационное обеспечение экспедиций на Красную планету орбитальным аппаратом и посадочными станциями (запуск — 2016 г.);
    • «Апофис» — уточнение траектории угрожающего Земле одноименного астероида путем установки на нем радиомаяка и других маркеров для высокоточного его сопровождения, а также для понимания его структурных и физических свойств (запуск — 2020 г.);
    • «Экспедиция-М» — доставка на Землю образцов вещества Марса, детальный геохимический анализ его грунта, а также уточнение моделей атмосферы и поверхности (запуск — 2020 г.);
    • «Лаплас-Европа П» — исследование Юпитера и его спутника Европа, дистанционно с направленного туда робота, а затем контактными методами с посадочного зонда на спутник, взятие проб вещества поверхности для изучения состава и выявления признаков экзобиологической активности (запуск — 2020 г.);
    • «Меркурий-П» — исследование морфологии, околопланетной плазмы, геологии, структуры и поверхности этой планеты, проведение картографии, химического анализа грунта, сейсмики, гравиметрии (запуск — 2020 г.).

    Отметим: все перечисленные межпланетные аппараты проектируются на одних служебных модулях, созданных НПО им. С.А. Лавочкина для «Фобос-Грунт».

    В Федеральной космической программе-2015 уделено также значительное внимание созданию орбитальных установок для астрофизических и астрономических исследований. Они создаются на базе космической платформы «Навигатор». Кратко опишем эти аппараты:
    • «Спектр-РГ» — изучение Вселенной в рентгеновском и гамма-диапазонах электромагнитного излучения (запуск — 2013 г.);
    • «Спектр-УФ» — изучение Веселенной в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного излучения (запуск — 2015 г.);
    • «Гамма-400» — измерение космического гамма-излучения в диапазоне энергий 0,1-3 • 103 ГэВ (запуск — 2015 г.);
    • «Спектр-М» — изучение Вселенной в миллиметровом, субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах электромагнитного излучения (запуск 2018 г.).
    Планируется также в недалеком будущем запуск «Интергелиозонда» для исследования Солнца с относительно близкого расстояния.

    Отдельно следует остановиться на новом, весьма перспективном направлении космонавтики — разработка малоразмерных космических аппаратов для научных исследований. Проведенный анализ требований, накладываемых к ним как к служебным системам и базовой платформе в целом, позволил унифицировать необходимые для них параметры и в результате создать малоразмерную универсальную космическую платформу «Карат». Кроме того, в Федеральной космической программе-2015 предусмотрено создание серии подобных средств, способных выполнять исследования, которые еще недавно были по силам лишь полноразмерным аппаратам. Научные эксперименты для них разрабатываются ведущими научными учреждениями: Институт космических исследований РАН; Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; Физико-технический институт им А.Ф. Иоффе РАН; Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН; Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ; Московский инженерно-физический институт и др.
     
    Первая группа таких устройств на базе платформы «Карат» состоит из:
    • «Зонд-ПП» — изучение характеристик земной поверхности спутниковым радиометром L-диапазона (запуск — 2012 г.);
    • «Моника» и «Рэлек» — изучение физических механизмов генерации космических лучей и физических механизмов воздействия энергичных частиц солнечного, магнитосферного и атмосферного происхождения на атмосферу Земли (запуск- 2012 г.);
    • «Конус-М» — исследование с высоким разрешением временных профилей спектров гамма-всплесков (запуск — 2013 г.).

    Всего такого рода спутников предполагается создать свыше десяти. Масса каждого из этих аппаратов на орбите не превышает 250 кг. На этой же платформе создается аппарат «Резонанс» для изучения магнитосферы Земли и солнечно-земных связей.

    Реализация описанной в статье программы фундаментальных космических исследований обеспечит России достойное положение в мировом научно-космическом сообществе.

    Иллюстрации авторов
     
     
    Наука в России. – 2012. - № 1. – С. 4-11.
     
     




    © 2006 - 2018 День за днем. Наука. Культура. Образование