close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Гагаринские чтения, посвященные 50-летию полета в космос
первой женщины-космонавта Валентины Терешковой
Секция №2
« Космическая техника и технология»
Выполнил: Лукьяшко Вадим,
уч-ся 8 «В» класса МОБУСОШ № 4
г.Лабинска, Лабинского района
1998 г. рождения
Руководитель:
Кузнецова Галина Николаевна,
учитель физики МОБУСОШ № 4
г. Лабинска Лабинского района
8-861 -69-3-25-46 факс 3-08-93
Аннотация
Лукьяшко Вадим
Россия Краснодарский край город Лабинск
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №4 8 «Б» класс
«Долговременные орбитальные станции. Сегодня на орбите МКС»
В данной работе рассмотрена история и хронология создания
международной космической станции МКС .
Международная космическая станция — пилотируемая орбитальная
станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский
комплекс. МКС — совместный международный
проект: Бельгия, Бразилия,Германия, Дания, Испания, Италия, Канада, Нидер
ланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония.
Показано как осуществляется управление космической станцией,подробно
рассмотрено электроснабжение и средства связи
Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность
проведения на станции экспериментов, требующих наличия уникальных
условий космического полёта: микрогравитации, вакуума, космических
излучений, не ослабленных земной атмосферой.
Главные области исследований МКС включают в себя:
 биологию (в том числе биомедицинские
исследования и биотехнологию),
 физику(включая физику жидкостей, материаловедение и квантовую
физику),
 астрономию, космологию и метеорологию.
Исследования проводятся с помощью научного оборудования в
основном расположенного в специализированных научных модуляхлабораториях, часть оборудования для экспериментов, требующих вакуума,
закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма.
Так же в работе рассмотрен быт и жизнь космонавтов на орбите.
Цели и задачи работы:
1. Рассмотреть проблему
создания долговременных космических
станций ;
2. Ознакомиться с МКС;
3. Познакомить с данной
темой обучающихся своей школы.
Международная космическая станция, сокр. МКС — пилотируемая
орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический
исследовательский комплекс. МКС — совместный международный проект, в
котором участвуют 15 стран (в алфавитном
порядке): Бельгия, Бразилия,Германия, Дания, Испания, Италия, Канада, Нид
ерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония
Управление МКС осуществляется: российским сегментом — из Центра управления космическими
полётами в Королёве, американским сегментом — из Центра управления полётами в Хьюстоне.
Между Центрами идёт ежедневный обмен информацией.
В 1984 году Президент США Рональд Рейган объявил о начале работ по
созданию американской орбитальной станции. В 1988 году проектируемая
станция была названа «Freedom» («Свобода»). В то время это был
совместный проект США, ЕКА, Канады и Японии. Планировалась
крупногабаритная управляемая станция, модули которой будут доставляться
по очереди на орбиту кораблями «Спейс шаттл». Но к началу 1990-х годов
выяснилось, что стоимость разработки проекта слишком велика и только
международная кооперация позволит создать такую станцию[15].СССР, уже
имевший опыт создания и выведения на орбиту орбитальных
станций «Салют», а также станции «Мир», планировал в начале 1990-х
создание станции «Мир-2», но в связи с экономическими трудностями проект
был приостановлен.
17 июня 1992 года Россия и США заключили соглашение о сотрудничестве в
исследовании космоса. В соответствии с ним Российское космическое
агентство (РКА) и НАСА разработали совместную программу «Мир —
Шаттл». Эта программа предусматривала полёты американских
многоразовых кораблей «Спейс Шаттл» к российской космической станции
«Мир», включение российских космонавтов в экипажи американских
шаттлов и американских астронавтов в экипажи кораблей «Союз» и станции
«Мир».
В ходе реализации программы «Мир — Шаттл» родилась идея объединения
национальных программ создания орбитальных станций.
В марте 1993 года генеральный директор РКА Юрий Коптев и генеральный
конструктор НПО «Энергия» Юрий Семёнов предложили руководителю
НАСА Дэниелу Голдину создать Международную космическую станцию.
В 1993 году в США многие политики были против строительства
космической орбитальной станции. В июне 1993 года в Конгрессе
США обсуждалось предложение об отказе от создания Международной
космической станции. Это предложение не было принято с перевесом только
в один голос: 215 голосов за отказ, 216 голосов за строительство станции.
2 сентября 1993 года вице-президент США Альберт Гор и председатель
Совета Министров РФ Виктор Черномырдин объявили о новом проекте
«подлинно международной космической станции». С этого момента
официальным названием станции стало «Международная космическая
станция», хотя параллельно использовалось и неофициальное —
космическая станция «Альфа»
Электроснабжение станции
Единственным источником электрической энергии для МКС является Солнце, свет
которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию.
В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт,
аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл» и «Союз».
Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей
«Заря» и «Звезда», а также может передаваться от американского сегмента в
российский через преобразователь напряжения ARCU (American-to-Russian converter
unit) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU (Russian-toAmerican converter unit).
Первоначально планировалось, что станция будет обеспечиваться электроэнергией с
помощью российского модуля Научно-энергетическая платформа (НЭП). Однако
после катастрофы шаттла «Колумбия» программа сборки станции и график полётов
шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались также от доставки и
установки НЭП, поэтому в данный момент большая часть электроэнергии
производится солнечными батареями американского сектора.
В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две
гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло
солнечной батареи (Solar Array Wing, SAW), всего на ферменных конструкциях
станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и
ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая
им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют
первичное постоянное напряжение от 115 до 173 Вольт, которое затем, с помощью
блоков DDCU (англ. Direct Current to Direct Current Converter Unit), трансформируется
во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 Вольта. Это
стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания
электрооборудования американского сегмента станции.
Станция совершает один оборот вокруг Земли за 90 минут и примерно половину этого
времени она проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её
электроснабжение происходит от буферных никель-водородных аккумуляторных
батарей, которые подзаряжаются, когда МКС снова выходит на солнечный свет. Срок
службы аккумуляторов 6,5 лет,
ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять. Первая замена
аккумуляторных батарей была осуществлена на сегменте Р6 во время выхода астронавтов
в открытый космос в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года.
При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают
Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся
на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода
«Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу
несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод
поворачивает секции от P4 до P6, второй — от S4 до S6. Каждому крылу солнечной
батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла
относительно его продольной оси.
Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider
mode (англ.) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по
направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление остаткам атмосферы, которые
присутствуют на высоте полёта станции[50].
Средства связи
Передача телеметрии и обмен научными данными между станцией и Центром
управления полётом осуществляется с помощью радиосвязи. Кроме того, средства
радиосвязи используются во время операций по сближению и стыковке, их применяют
для аудио- и видеосвязи между членами экипажа и с находящимися на Земле
специалистами по управлению полётом, а также родными и близкими космонавтов.
Таким образом, МКС оборудована внутренними и внешними многоцелевыми
коммуникационными системами[51].
Российский сегмент МКС поддерживает связь с Землёй напрямую с помощью
радиоантенны «Лира», установленной на модуле «Звезда». «Лира» даёт возможность
использовать спутниковую систему ретрансляции данных «Луч». Эту систему
использовали для сообщения со станцией «Мир», но в 1990-х годах она пришла в
упадок и в настоящее время не применяется. Для восстановления работоспособности
системы в 2012 году был запущен «Луч-5А». На начало 2013 года запланирована
установка на российский сегмент станции специализированной абонентской
аппаратуры после чего он станет одним из основных абонентов спутника «Луч-5А».
Также ожидаются запуски ещё 3 спутников «Луч-5Б», «Луч-5В» и «Луч-4»
Другая российская система связи, «Восход-М», обеспечивает телефонную связь между
модулями «Звезда», «Заря», «Пирс», «Поиск» и американским сегментом, а
также УКВ-радиосвязь с наземными центрами управления, используя для этого
внешние антенны модуля «Звезда».
В американском сегменте для связи в S-диапазоне (передача звука) и Kuдиапазоне (передача звука, видео, данных) применяются две отдельные системы,
расположенные на ферменной конструкции Z1. Радиосигналы от этих систем
передаются на американские геостационарные спутники TDRSS, что позволяет
поддерживать практически непрерывный контакт с центром управления полётами в
Хьюстоне[51][52][62]. Данные с Канадарм2, европейского модуля «Коламбус» и
японского «Кибо» перенаправляются через эти две системы связи, однако
американскую систему передачи данных TDRSS со временем дополнят европейская
спутниковая система (EDRS) и аналогичная японская. Связь между модулями
осуществляется по внутренней цифровой беспроводной сети].
Во время выходов в открытый космос космонавты используют УКВ-передатчик
дециметрового диапазона. УКВ-радиосвязью также пользуются во время стыковки
или расстыковки космические аппараты «Союз», «Прогресс», HTV, ATV и «Спейс
шаттл» (правда шаттлы применяют также передатчики S- и Ku-диапазонов
посредством TDRSS). С её помощью эти космические корабли получают команды от
центра управления полётами или от членов экипажа МКС. Автоматические
космические аппараты оборудованы собственными средствами связи. Так, корабли
ATV используют во время сближения и стыковки специализированную
систему Proximity Communication Equipment (PCE), оборудование которой
располагается на ATV и на модуле «Звезда». Связь осуществляется через два
полностью независимых радиоканала S-диапазона. PCE начинает функционировать,
начиная с относительных дальностей около 30 километров, и отключается после
стыковки ATV к МКС и перехода на взаимодействие по бортовой шине MIL-STD1553. Для точного определения относительного положения ATV и МКС используется
система лазерных дальномеров, установленных на ATV, делающая возможной точную
стыковку со станцией.
Станция оборудована примерно сотней портативных
компьютеров ThinkPad от IBM и Lenovo, моделей A31 и T61P. Это обычные серийные
компьютеры, которые однако были доработаны для применения в условиях МКС, в
частности, в них переделаны разъёмы, система охлаждения, учтено используемое на
станции напряжение 28 Вольт, а также выполнены требования безопасности для
работы в невесомости. С января 2010 года на станции для американского сегмента
организован прямой доступ в Интернет. Компьютеры на борту МКС соединены с
помощью Wi-Fi в беспроводную сеть и связаны с Землёй со скоростью 3 Мбит/c на
закачку и 10 Мбит/с на скачивание, что сравнимо с домашним ADSL-подключением.
Санузел для космонавтов
Унитаз на ОС предназначен как для мужчин, так и для женщин — выглядит точно так
же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. Унитаз снабжен
фиксаторами для ног и держателями для бёдер, в него вмонтированы мощные
воздушные насосы. Космонавт пристёгивается специальным пружинным креплением
к сидению унитаза, затем включает мощный вентилятор и открывает всасывающее
отверстие, куда воздушный поток уносит все отходы.
На МКС воздух из туалетов перед попаданием в жилые помещения обязательно
фильтруется для очистки от бактерий и запаха.
Научные исследования
Одной из основных целей при создании МКС являлась возможность проведения на
станции экспериментов, требующих наличия уникальных условий космического
полёта: микрогравитации, вакуума, космических излучений, не ослабленных
земной атмосферой. Главные области исследований включают в себя биологию (в том
числе биомедицинские исследования и биотехнологию), физику(включая физику
жидкостей, материаловедение и квантовую
физику), астрономию, космологию и метеорологию. Исследования проводятся с
помощью научного оборудования в основном расположенного в специализированных
научных модулях-лабораториях, часть оборудования для экспериментов, требующих
вакуума, закреплена снаружи станции, вне её гермообъёма.
Космический мусор
Поскольку МКС движется по сравнительно невысокой орбите, существует
определённая вероятность столкновения станции или космонавтов, выходящих в
открытый космос, с так называемым космическим мусором. К таковому могут быть
причислены как крупные объекты вроде ракетных ступеней или выбывших из
строя спутников, так и мелкие вроде шлака от твёрдотопливных ракетных
двигателей, хладагентов из реакторных установок спутников серии УС-А, иных
веществ и объектов[84]. Кроме того, дополнительную угрозу таят в себе природные
объекты наподобие микрометеоритов. Учитывая космические скорости на орбите,
даже малые объекты способны нанести серьёзный урон станции, а в случае
возможного попадания в скафандр космонавта микрометеориты могут пробить
обшивку и вызвать разгерметизацию.
Чтобы избежать подобных столкновений, с Земли ведётся удалённое наблюдение за
передвижением элементов космического мусора. Если на определённом расстоянии от
МКС появляется такая угроза, экипаж станции получает соответствующее
предупреждение. У космонавтов будет достаточно времени для активации системы
DAM (англ. Debris Avoidance Manoeuvre), которая представляет собой группу
двигательных установок из российского сегмента станции. Включённые двигатели
способны вывести станцию на более высокую орбиту и таким образом избежать
столкновения. В случае позднего обнаружения опасности экипаж эвакуируется из
МКС на космические корабли «Союз». Частичная эвакуация происходила на МКС: 6
апреля 2003 года, 13 марта 2009[, 29 июня 2011 и 24 марта 2012.
.
.
Высота орбиты
Высота орбиты МКС постоянно изменяется. За счёт трения о разряжённую атмосферы
происходит постепенное торможение и снижение высоты. Все приходящие корабли
помогают поднять высоту за счет своих двигателей. Одно время ограничивались
компенсацией снижения. В последнее время высота орбиты неуклонно повышается. 10
февраля 2011 — Высота полета Международной Космической Станции составила
порядка 353 километров над уровнем моря.
15 июня 2011 увеличилась на 10,2 километра и составила 374,7 километра. 29 июня
2011 высота орбиты составила 384,7 километра. Для того, чтобы влияние атмосферы
снизить до минимума, станцию надо было поднять до 390—400 км, но на такую
высоту не могли подниматься американские шаттлы. Поэтому станция удерживалась
на высотах 330—350 км путем периодической коррекции двигателями. В связи с
окончанием программы полёта шаттлов, это ограничение снято
Атмосфера
На станции поддерживается атмосфера, близкая к земной. Нормальное атмосферное
давление на МКС — 101,3 килопаскаля, такое же, как на уровне моря на Земле.
Атмосфера на МКС не совпадает с атмосферой, поддерживаемой в шаттлах, поэтому
после пристыковки космического челнока происходит выравнивание давлений и
состава газовой смеси по обе стороны шлюза. Примерно с 1999 по 2004
годы в NASA существовал и разрабатывался проект IHM (Inflatable Habitation Module),
в котором планировалось использование давления атмосферы на станции для
развертывания и создания рабочего объёма дополнительного обитаемого модуля.
Корпус этого модуля предполагалось изготовить из кевларовой ткани с герметичной
внутренней оболочкой из газонепроницаемого синтетического каучука. Однако,
в 2005 году по причине нерешенности большинства проблем, поставленных в проекте
(в частности, проблемы защиты от частиц космического мусора), программа IHM была
закрыта.
Сейчас на орбите.
Экипаж Международной космической станции записал специальное видеообращение,
адресованное всем, кто будет встречать 2013 год на Земле. Космонавты пожелали всем
счастья в наступающем году и спели на английском языке традиционную песню We Wish
You a Merry Christmas.
Стоит отметить, что экипаж МКС встретил Новый 2013 год целых 15 раз. Первый — днем
31 декабря, когда станция пролетала над Новой Зеландией, а последний — днем 1 января,
когда она оказалась над Тихим океаном восточнее Австралии.
Сейчас вахту на МКС несут космонавты Роскосмоса Олег Новицкий, Евгений Тарелкин,
Роман Романенко, астронавты NASA Кевин Форд и Томас Машберн, а также астронавт
Канадского космического агентства Крис Хадфилд.
Что касается новогоднего меню на МКС, то, по словам начальника отдела питания
Института медико-биологических проблем РАН Александра Агуреева, на праздничном
столе у космонавтов были, в частности, свежие фрукты и овощи, а также рыбные
консервы.
Заключение.
За всю историю космонавтики, МКС — самый дорогой и, пожалуй, самый критикуемый
космический проект. Критику можно считать конструктивной или недальновидной,
можно с ней соглашаться или оспаривать её, но одно остаётся неизменным: станция
существует, своим существованием она доказывает возможность международного
сотрудничества в космосе и приумножает опыт человечества в космических полётах,
расходуя на это громадные финансовые ресурсы.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа