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.
Солнечные электростанции (2)
... концентрирующих систем позволяет снизить стоимость солнечных электростанций, так как они дешевле солнечных элементов, поэтому их применение на солнечных станциях даст ... станцией данного типа, стоимость электроэнергии которой сравнима со стоимостью тепловых станций, стала станция, построенная американской фирмой «Луз», основанной в 1979 г. В 1985 г. этой фирмой построена солнечная электростанция ...
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.
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.
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.
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.
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.
Программы освоения Луны
... планеты в тот период, как происходила первичная дифференциация вещества на Земле, как и когда образовались первичная кора, атмосфера, океан, каков был их состав. [1] 1. Проблемы исследования луны На Луне ... растворяли бы лунную пыль в полезные материалы. Аналогичным образом предлагается создавать ... работы солнечных панелей), изучение возможности добычи кислорода "на месте", решение проблемы лунной пыли ...
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
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.
Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов
... "Восток" с автоматической межпланетной станцией (АМС) "Марс-1" массой 893,5 кг. В задачи полета входили: исследование космоса, управление радиосвязью на межпланетных расстояниях, фотографирование Марса. Последняя ступень РН с АМС была ... На орбите вокруг планеты AMS передала на Землю 7329 фотографий поверхности Марса, а также его спутников Фобос и Деймос. Кроме того, с помощью инфракрасного Фурье- ...
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.
История летательных аппаратов
... средством воздушного транспорта, грузовых перевозок, а также самым грозным военным летательным аппаратом в истории человечества. Последние годы ознаменовались некоторыми крупнейшими достижениями аэростатов ... являются игрушками, отданными во власть ветра. Именно беспомощность аэростатов подсказала пионерам воздухоплавания идею использования воздушных винтов и рулей для горизонтального движения ...
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.
Открытия . «Марс-4» провел фотографирование Марса с пролетной траектории. «Марс-5» передал на Землю новые сведения об этой планете и окружающем ее пространстве; получены качественные фотографии марсианской поверхности, в том числе цветные. Спускаемый аппарат «Марса-6» совершил посадку на планету, впервые передав на Землю данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные во время снижения. «Марс-6» и «Марс-7» исследовали космическое пространство с гелиоцентрической орбиты. «Марс-7» в сентябре-ноябре 1973 года зафиксировал связь между возрастанием потока протонов и скорости солнечного ветра. На фотоснимках поверхности планеты можно различить детали размером до 100 м. Это ставит фотографирование в число основных средств изучения планеты. При его помощи с использованием цветных светофильтров путем синтезирования негативов получены цветные изображения ряда участков поверхности Марса. Получены фотометрические профили атмосферы у лимба планеты в недоступной для наземных наблюдений области спектра. Эти профили помогли впервые обнаружить следы озона в атмосфере Марса, а также заметное аэрозольное поглощение даже в отсутствии пылевых бурь. С помощью этих данных можно вычислить характеристики аэрозольного слоя. Измерения содержания атмосферного озона позволяют оценить концентрацию атомарного кислорода в нижней атмосфере и скорость его вертикального переноса из верхней атмосферы, что важно для выбора модели, объясняющей стабильность существующей на Марсе атмосферы из углекислого газа. Результаты измерений на освещенном диске планеты могут быть использованы для изучения ее рельефа. Исследования магнитного поля в околомарсианском пространстве подтвердили вывод о том, что вблизи планеты существует магнитное поле порядка 30 гамм.
Спускаемый аппарат «Марса-6» проводил измерения химического состава марсианской атмосферы при помощи масс-спектрометра радиочастотного типа. Предварительный анализ позволяет сделать вывод, что содержание аргона в атмосфере планеты может составлять около одной трети. Этот результат имеет принципиальное значение для понимания эволюции атмосферы Марса. На спускаемом аппарате осуществлялись также измерения давления и окружающей температуры; результаты этих измерений весьма важны как для расширения знаний о планете, так и для выявления условий, в которых должны работать будущие марсианские станции. Совместно с французскими учеными выполнен также радиоастрономический эксперимент — измерения радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне и др. открытия.
Разработка участка по ремонту двигателя ЗМЗ-406, входящего в ...
... даже самые дорогостоящие ремонты заканчиваются в основном на ремонте ходовой части. При возникновении необходимости капитального ремонта двигателя появляются сложности в решении такой проблемы, так ... услуг. 1. Анализ хозяйственной деятельности предприятия 1.1 Образование автоцентра «Плутон» Торговый лейбл автоцентра «Плутон» известен в городе Новосибирске уже достаточно давно. Автоцентр образовался в ...
«Маринер»
Автоматические межпланетные станции серии «Маринер» запускались НАСА с 1962 по 1973 гг. с целью изучения Венеры, Марса и Меркурия. «Маринеры» обнаружили, что Венера обладает горячей атмосферой, а Меркурий похож на безжизненную Луну. Всего было запущено 10 космических аппаратов, но два из них погибли во время старта, и один вскоре после старта. Аппараты «Маринер», в отличие от «Пионеров» и «Вояджеров», работали в космосе относительно недолго — от нескольких месяцев до 3-х лет. Однако все «Маринеры» выполнили свои задачи. «Маринеры» были снабжены солнечными батареями, несли набор научных приборов, в том числе для измерения магнитных полей и регистрации заряженных частиц, а также телекамеры. Большинство аппаратов запускалось парами для снижения риска неудачи.
Открытия. Обнаружено обратное вращение планеты, измерены параметры атмосферы и магнитного поля. Проводилось фотографирование Марса, его спутников Фобоса и Деймоса. Осуществлено фотографирование меркурия с близкого расстояния.
Блоки космических аппаратов серии «Викинг»: «Викинг-1» и «Викинг-2», которые стали искусственными спутниками Марса, созданы на базе «Маринер-9».
«Пионер»
Американская программа исследования межпланетного пространства и нескольких небесных тел. В рамках программы было запущено несколько АМС, из которых наиболее примечательными были «Пионер-10» и «Пионер-11», впервые достигшие двух из внешних планет Солнечной системы (Юпитер и Сатурн) и покинувшие её. Запуск космических кораблей серии «Пионер» начался в 1958 году.
Космические аппараты серии «Пионер» были различны по устройству, так как предназначались для разных миссий.
Целью запуска первых трёх кораблей серии было изучении Луны и фотографировании её обратной стороны. Политической же целью было вернуть США статус самой развитой технической державы, который она потеряла после запуска Советским Союзом первого спутника. Запуски первых аппаратов серии «Пионер» к Луне оказались не слишком удачными, и дальнейшее изучение Луны продолжили аппараты серий «Сервейер» и «Лунар орбитер».
Следующие «Пионеры» обладали удивительным долголетием. Например, аппарат «Пионер-6», запущенный 16 декабря 1965 г., до сих пор числится среди работоспособных. Аппараты «Пионер-5»-«Пионер-9» изучали природу возникновения солнечного ветра, космические лучи, магнитное поле Земли.
Открытия. Проведены измерения космических лучей в условиях, полностью свободных от влияния атмосферы Земли. «Пионер-7» максимально приблизился к комете Галлея. «Пионер-10» и «Пионер-11» первыми достигли третьей космической скорости и первыми исследовали дальний космос, а также получили фотографии Юпитера. В 1979 г. «Пионер-11» достиг Сатурна.
«Новые горизонты»
Это автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006 г., с пролётом у Юпитера в 2007 г. и прибытием к Плутону в 2015 г. Пролетев мимо Плутона, аппарат, возможно, изучит один из объектов пояса Койпера. Полная миссия рассчитана на 15-17 лет.
Месторождения магматогенной серии
... полуострова, тантала, ниобия и редких земель). Значительно реже магматические месторождения возникают в виде потоков, изливающихся из жерла вулканов ... имеются прожилково-вкрапленные тела, 3) за пределами плутона в дайках норитов и габбро установлена промышленная ... фельзитового вулканизма, 3) ультраосновного магматизма и образование расслоенной серии (норитовый комплекс), 4) внедрение гранитной магмы и ...
Станция «Новые горизонты» покинула окрестности Земли с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16,21 км/сек. Масса аппарата — 478 кг, включая около 80 кг топлива. Размеры — 2,2Ч2,7Ч3,2 метра. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас V». На аппарате установлены приборы:
- § ультрафиолетовый спектрометр Alice, который будет изучать состав атмосферы и структуру поверхности Плутона;
- § обзорная фотокамера Ralph, работающая в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн;
- § камера LORRI с разрешением в 5 микро-радиан для детальной съёмки и съёмки с большого расстояния;
- § измеритель параметров частиц солнечного ветра SWAP. С его помощью планируется определить, есть ли у Плутона магнитосфера, а также установить скорость утечки его атмосферы;
- § спектрометр энергетических частиц EPSSI для поиска нейтральных атомов, покидающих атмосферу Плутона и превращающихся в заряженные частицы при взаимодействии с солнечным ветром;
- § детектор пыли SDC для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой плёнкой, соединённое кабелем с блоком электроники;
— § радиоспектрометр REX, интегрированный с основной антенной зонда (с его помощью планируется исследовать структуру атмосферы Плутона, тепловые свойства его поверхности и измерять массу Плутона, Харона и ещё не выбранных объектов пояса Койпера.
В аппарате имеется система связи с Землёй, состоящая из передающих антенн и множества усилителей сигнала. В случае выхода из строя продублированных устройств, их работу примут на себя запасные. Система позволит передавать данные на Землю со скоростью 38 кбит/сек. в районе Юпитера. По достижении Плутона аппарат сможет передавать данные со скоростью 768 бит/сек.
Результаты. 19 января 2006 г. космический аппарат «Новые горизонты» успешно запущен с мыса Канаверал. 7 апреля 2006 г. аппарат пересёк орбиту Марса на расстоянии 243 млн. км от Солнца. 28 февраля 2007 г. аппарат приблизился к планете на расстояние 2,305 млн. км. Получены фотографии планеты и её спутников, сделанные с высоким разрешением. 8 июня 2008 г. аппарат пересёк орбиту Сатурна. 30 июля 2010 г. «Новые горизонты» успешно опробовал на Нептуне и его спутнике Тритоне камеру LORRI с расстояния примерно 23,2 а. е. от Нептуна. 18 марта 2011 г. аппарат пересёк орбиту Урана.
«Доун»
А втоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная НАСА 27 сентября 2007 г. для исследования астероида Весты и карликовой планеты Цереры. Аппарат достиг Весты в 2011 г., а в начале сентября 2012 г. закончил работу на орбите вокруг этого небесного тела. Программа предусматривает изучение карликовой планеты Цереры, АМС приблизилась к ней в 2015 г. В отличие от предыдущих АМС, исследовавших более одного небесного тела, АМС «Dawn» не просто пролетела мимо Весты — промежуточной точки назначения — но вышла на орбиту вокруг Весты, и после года на её орбите продолжила дальнейший полёт к Церере.
Филипас 1. Термодинамическое исследование скважин
... пласта для определения его параметров. Эти исследования также можно применять и для изучения газовых скважин. 1. Термодинамическое исследование скважин. Известно, что колебания температуры на земной ... геотерма. Термограмма - распределение температуры в работающей скважине имеет отклонения от геотермы, которые связаны с термодинамическими и гидродинамическими процессами, происходящими в продуктивном ...
В ходе изучение материала о полетах АМС я выяснил для себя что:
1. АМС предназначены для полета в межпланетном космическом пространстве для выполнение различных поставленный задач.
2. Задачи АМС состоит в том, чтобы изучить небесные тела, их рельефы, химический состав атмосферы и космическое пространство вблизи планет и др.
3. Конструкция АМС может быть разной, но существуют общие особенности.
4. Какие космические аппараты использовались для исследования планет, комет и астероидов в пределах Солнечной системы.
1. Техника. Современная энциклопедия
2. Википедия
3. Большая энциклопедия техники
4. Школьная энциклопедия
5. В.С. Авдуевский, В.П. Сенкевич. Автоматические межпланетные станции для исследования Луны, Марса, Венеры и межпланетного пространства, созданные в СССР до 1982 г.
