Космические зонды. аппарат исследующий поверхность спутника земли

Основные цели и достижения при исследовании Земли

Также необходимо было обеспечить безопасность туннелей, хранилищ, ядерных реакторов и плотин. Это приводит к необходимости иметь возможность прогнозировать силу и время землетрясения или уровень грунтовых вод. Япония и США — самые активные в плане землетрясений и извержений вулканов страны, потому что у них больше всего шансов пережить такие катастрофы. Для их предотвращения через регулярные промежутки времени проводятся буровые работы.

• нефти, угля и природного газа;
• коммерческих (железо, медь, уран) и строительных (песок, гравий) материалов;
• подземных вод;
• пород для инженерного планирования;
• геотермальных запасов для электричества и отопления;
• археологии;

Важно знать, какие методы доступны для изучения планеты Земля. Геофизика использует магнетизм, гравитацию, отражение, упругие или акустические волны, тепловой поток, электромагнетизм и радиоактивность

Большинство измерений производится на поверхности, но существуют также спутниковые и подземные измерения.

Постскриптум

Отображение полярных морей Титана (слева) и радарный снимок моря Кракена (справа), запечатленные Кассини

У Гюйгенса не было цели доказывать существование жизни или искать организмы. Однако его наблюдения показали, что среда Титана сильно напоминает ту, что присутствовала на раннем этапе развитие Земли. А как же жидкая вода?

В 2010 году исследователи решили провести эксперимент развития жизни в атмосфере Титана (метан, азот и угарный газ). Удивительно, но в итоге удалось найти 5 нуклеотидных оснований (строительные блоки ДНК и РНК). Поэтому у жизни все еще есть шанс (хоть пока и теоретический). Так что исследователи все еще интересуются этим спутником и могут отправить новую миссию.

Классификация космических аппаратов

Различают следующие классы космических аппаратов:

• искусственные спутники Земли: — автоматические аппараты, выполняющие разнообразные задачи на орбите Земли;
• автоматические межпланетные станции (космические зонды), применяемые для изучения дальнего космоса;
• автоматические или пилотируемые космические корабли, используемые для доставки грузов и человека на околоземную орбиту (а в будущем, — и на орбиты других планет) и их возвращения;
• орбитальные станции: — пилотируемые аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите;
• планетоходы: — автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, предназначенные для перемещения по поверхностям планет и других небесных тел.

Космические аппараты предназначены для выполнения широчайшего спектра научных, народно-хозяйственных, военных и другого рода задач, часть из которых перечислена в следующем списке:

• Исследование Земли: — спутники дистанционного зондирования Земли;
• Метеорология: — метеорологические спутники;
• Навигация: — навигационные спутники;
• Планетарные и межпланетные исследования — автоматические межпланетные станции, планетоходы;
• Телекоммуникации и связь: — телекоммуникационные спутники;
• Обеспечение жизнедеятельности человека в космическом пространстве — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Космический туризм — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Разведка и военные эксперименты — разведывательные спутники, военные спутники, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;

В силу специфики выполняемых задач космические аппараты могут оснащаться различными двигательными установками на основе ракетных двигателей, к которым относятся как традиционные реактивные двигатели, так и перспективные (солнечный парус, использующий давление солнечного света и так называемый «солнечный ветер»; двигатели, использующие магнитное поле планеты и т. п.).

Определение «Космические зонды» в Большой Советской Энциклопедии

Космические зонды, космические летательные аппараты, предназначенные для проведения физических исследований околоземного межпланетного космического пространства, небесных тел Солнечной системы и их окрестностей. В отличие от высотных зондов, высотных зондирующих ракет, Космические зонды осуществляют измерения на удалениях от земной поверхности, превышающих радиус Земли. Применительно к спутникам, выведенным на орбиты с малым и средним эксцентриситетом, термин «Космические зонды» не употребляется. К категории Космические зонды относятся космические летательные аппараты, запускаемые к Луне и планетам. Первый в мире Космические зонды, получивший название «Луна-1», запущен в СССР 2 января 1959. Он был выведен на гиперболическую орбиту относительно Земли и, двигаясь по ней, прошёл 4 января 1959 вблизи Луны, покинул сферу действия тяготения Земли и стал первой искусственной планетой Солнечной системы. Космические аппараты, выводимые на гелиоцентрические орбиты, часто называют дальними Космические зонды Космические зонды, предназначенные для исследований Луны, Марса, Венеры, в отечественной практике часто называют автоматическими межпланетными станциями (АМС), лунными станциями и т. п. В США такие аппараты называются лунными зондами, марсианскими зондами и т. п. Космическими станциями часто называются зонды для исследования периферийных областей околоземного космического пространства и межпланетного пространства (например, американские спутники IMP, советские Космические зонды, входившие в системы «Электрон»). Типичными Космические зонды являются космические аппараты серии «Зонд» (СССР) и аппараты серии «Пионер» (США). Они предназначались для исследования околоземного и межпланетного пространства; аппараты серии «Зонд», начиная с «Зонда-3», доставили много ценных сведений для изучения Луны и её окрестностей (см. также «Луна»).

Научные измерения на Космические зонды осуществляются либо при помощи бортовой аппаратуры (измерения потоков частиц, магнитного поля и т. д.), либо путём фотографических исследований и дистанционных измерений. Полученные в эксперименте результаты обычно передаются по телеметрическим или телевизионным каналам (например, эксперименты с «Луной-3», аппаратами серии «Венера» и др.) или доставляются на Землю в возвращаемом аппарате (например, некоторые из аппаратов серии «Зонд», «Луна-16»).

На межпланетные трассы Космические зонды выводятся обычно с промежуточной орбиты ИСЗ. Посадка их на др. небесные тела осуществляется обычно также с промежуточной орбиты искусственного спутника. При возвращении на Землю (например, некоторых аппаратов серии «Зонд») практикуется вход аппаратов в атмосферу непосредственно со второй космической скоростью. Параметры траектории Космические зонды определяются с помощью системы радиотехнических наблюдений. Иногда для этой цели используются фотографические наблюдения комет искусственных (например, при запуске «Луны-1» и «Луны-2»).

С помощью Космические зонды получены первые экспериментальные данные о периферийных областях околоземного космического пространства. Обнаружена и детально исследована магнитосфера Земли. Открыт («Луна-1», «Луна-2») солнечный ветер — непрерывный поток частиц, излучаемых Солнцем в спокойных условиях, и выбросы частиц, характерных для повышений активности Солнца. Наряду с исследованием этих потоков были изучены и «вмороженные» в них магнитные поля, а также взаимодействие потоков солнечного ветра с магнитосферой Земли, что имеет большое значение для изучения динамики магнитных бурь, возникновения полярных сияний и др. геофизических явлений, обусловленных солнечно-земными связями.

Космические зонды, запущенные к Венере и Марсу, позволили получить экспериментальные данные о ближайших окрестностях и атмосферах этих планет; с помощью Космические зонды получены фотографии поверхности Луны и Марса, изучены физические характеристики лунного грунта. Последние исследования осуществлялись как непосредственно на Луне, так и на образцах лунного грунта, доставленных на Землю.

Существует международная система регистрации и обозначения Космические зонды (см. в ст. Искусственные спутники Земли). В национальных программах космических исследований сериям Космические зонды часто даются собственные названия: серии «Луна», «Зонд», «Маринер» и т. п.Лит.: Dictionary of technical terms for aerospace use, Wash., 1965.  М. Г. Крошкин.

Межпланетные траектории [ править ]

Как только зонд покинет окрестности Земли, его траектория, скорее всего, повлечет его по орбите вокруг Солнца, аналогичной орбите Земли. Самый простой практический метод для достижения другой планеты — это переходная орбита Хомана . Более сложные методы, такие как гравитационные рогатки , могут быть более экономичными, хотя они могут потребовать от зонда больше времени в пути. Некоторые миссии с высоким уровнем Delta-V (например, с большим изменением угла наклона ) могут быть выполнены только в рамках современных силовых установок с использованием гравитационных рогаток. Техника, использующая очень небольшую тягу, но требующая значительного количества времени, заключается в следовании траектории наМежпланетная транспортная сеть .

Вояджеры сегодня

На сегодняшний день «Вояджеры», сконструированные в 60-х годах, выглядят анахронизмами. Например, на каждом из «Вояджеров» машинная память составляет всего лишь 68 килобайт, что меньше памяти iPod Nano в 100 000 раз. Однако сведения, которые по-прежнему передают космические зонды, бесценны.

Антенна NASA Deep Space Network для связи с Вояджерами

Несмотря на то, что сигнал до Земли от станции идет около 16 часов, такие условия пока позволяют ученым не только получать информацию, но и подавать команды аппарату, при помощи которых происходит корректировка работы научных приборов.

Расположение Вояджера-1

По расчётам специалистов, генераторы на плутонии-238, смогут поддерживать минимальную жизнедеятельность космических аппаратов до 2025-30 годов.

После того, как связь с Землёй прекратится, «Вояджеры» продолжат своё бесконечное путешествие. Примерно через 40 000 лет «Вояджер-1» будет находиться в 1 световом годе от Солнечной системы, а через 285 000 лет аппарат может достичь Сириуса, расположенного в 8,6 световых годах от Земли.

Аттракцион для избранных

На последнем этапе предполетной подготовки космонавты приступают к тренировкам в отделе центрифуг и динамических тренажеров. Здесь с помощью техники имитируют такой опасный фактор полета, как перегрузка. На центрифугах космонавты проходят исследование на предмет переносимости различных видов перегрузок. Интересно, что в одних и тех же центрифугах тестируются не только космонавты, но и космическая техника, которая тоже «страдает» от перегрузок.

В распоряжении Центра подготовки космонавтов находятся две центрифуги: ЦФ-7 и ЦФ-18, созданные в НИИАО. Центрифуга ЦФ-7 − полностью отечественная разработка, тренирующая космонавтов с 1973 года. Динамический тренажер спуска на базе ЦФ-18 удивляет своими масштабами: радиус вращения − 18 метров, общая масса вращающихся частей − 305 тонн. Интересно, что при таких параметрах привести в движение всю конструкцию можно одной рукой. ЦФ-18 имеет четыре степени свободы для того, чтобы создавать перегрузку любого направления. 

Центрифуга ЦФ-18

Центрифуга ЦФ-18 способна разгоняться до перегрузки в 30 единиц, которую человек перенести не в состоянии. На первых порах космонавтов проверяли на скорости до 12 единиц. Сегодня  же тренировки проходят в более мягком режиме − перегрузки составляют до 8 единиц. Во время вращения в центрифуге испытуемый выполняет определенные задания, с помощью которых проверяется способность принимать решения в условиях перегрузки. В руке он держит специальную кнопку − тангенту, которая подает сигнал опасности и выключает тренажер, если человек теряет сознание.

В 2014 году в строй введен разработанный в НИИАО на базе центрифуги ЦФ-7 тренажер спуска ТС-7. Он используется при подготовке космонавтов к ручному управлению спускаемым аппаратом ТПК «Союз». Здесь имитируется весь процесс посадки с различными уровнями перегрузки, которой космонавт может управлять, регулируя крен корабля. 

Исследование Земли

Спутниковый снимок песка Скорсби (Гренландия).

Исследование глубинной структуры планеты не проводилось уже долгое время. До этого это было изучение поверхностных образований. Однако после Второй мировой войны в него стали включать геофизику. Для этого были использованы специальные датчики. Но таким образом можно было изучить ограниченную часть недр. Можно было зайти только под верхний слой. Максимальная глубина скважины составляет 10 километров.

Исследуя Землю, ученые руководствуются как научным любопытством, так и экономической выгодой. Население растет, и вместе с ним растет спрос на ископаемые, а также на воду и другие важные материалы. В поисках месторождений ведется большая подземная работа:

Вопросы о планетах и их спутниках

Кто из детей не мечтал стать космонавтом хотя бы на один урок? Вряд ли вы таких встретите. Бороздить просторы Вселенной на космическом корабле в виде школьной парты, мчать с космической скоростью к другим планетам, угадывать их по очертаниям и внешним признакам – это очень увлекательно. Но, чтобы быть хорошим космонавтом, нужно уметь ориентироваться в космосе. А для этого нужно досконально знать материал, и лучше готовиться к такому космическому путешествию.

1. Какие планеты включают в список планет земной группы?
   • Сатурн, Юпитер, Земля и Нептун
   • Юпитер, Уран, Земля и Сатурн
   • Меркурий, Венера, Земля и Марс

   Правильный ответ — Меркурий, Венера, Земля и Марс

2. Спутниками какой планеты являются естественные спутники Фобос и Деймос?
   • Венеры
   • Юпитера
   • Марса

   Правильный ответ – Марса

3. Как назывался автоматический спускаемый космический аппарат, который был спущен в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 года?
   • «Вояджер»
   • «Галилео»
   • «Кассини»

   Правильный ответ — «Галилео»

4. Какая гора, является самой высокой горой на планетах Солнечной системы, известной на 2020 год?
   • гора Маат, Венера
   • гора Павлина, Марс
   • гора Олимп, Марс

   Правильный ответ — гора Олимп, Марс

5. Кто впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца?
   • Иеремия Хоррокс
   • Михаил Ломоносов
   • Эдмунд Галлей

   Правильный ответ — Иеремия Хоррокс

6. Какая планета является самой большой планетой Солнечной системы?
   • Сатурн
   • Нептун
   • Юпитер

   Правильный ответ — Юпитер

7. Сколько естественных спутников у планеты Меркурий?
   • один
   • два
   • у Меркурия нет естественных спутников

   Правильный ответ — у Меркурия нет естественных спутников

8. Какая планета до 2006 года считалась девятой планетой Солнечной Системы?
   • Церера
   • Эрида
   • Плутон

   Правильный ответ – Плутон

9. Как называется самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, открытый Джованни Кассини в 1665 году?
   • Большое Красное Пятно, Юпитер
   • Большое Тёмное Пятно, Нептун
   • Большой Белый Овал, Сатурн

   Правильный ответ – Большое Красное Пятно, Юпитер

10. Кто в 1781 году открыл с помощью телескопа планету Уран?
    • Франсуа Кассини
    • Тобиас Майер
    • Уильям Гершель

    Правильный ответ – Уильям Гершель

11. Как называется зазор между кольцами Сатурна?
    • щелью Гюйгенса
    • щелью Кассини
    • щелью Галилея

    Правильный ответ – щелью Кассини

12. Как называется самый большой кратер на Меркурии?
    • Марти
    • Равнина Жары
    • Ци Байши

    Правильный ответ – Равнина Жары

13. Как называется самый крупный естественный спутник Сатурна?
    • Титан
    • Мимас
    • Япет

    Правильный ответ – Титан

14. Какая планета является ближайшей к Солнцу планетой Солнечной системы?
    • Юпитер
    • Уран
    • Меркурий

    Правильный ответ – Меркурий

15. Какая планета Солнечной Системы стала первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам?
    • Нептун
    • Юпитер
    • Сатурн

    Правильный ответ – Нептун

16. Какой атмосферный феномен был обнаружен во время пролётов «Вояджера» на планете Сатурн?
    • Треугольник Сатурна
    • Пятиугольник Сатурна
    • Шестиугольник Сатурна

    Правильный ответ – Шестиугольник Сатурна

17. Какая планета является самой горячей планетой в Солнечной системе?
    • Марс
    • Венера
    • Уран

    Правильный ответ – Венера

18. У какой планеты Солнечной системы самая холодная планетарная атмосфера?
    • у Урана
    • у Нептуна
    • у Сатурна

    Правильный ответ – у Урана

19. Какие планеты в Солнечной системе относят к газовым гигантам?
    • Нептун и Уран
    • Венера и Марс
    • Юпитер и Сатурн

    Правильный ответ – Юпитер и Сатурн

20. Какую планету первой посетили космические аппараты людей?
    • Венеру
    • Меркурий
    • Юпитер

    Правильный ответ – Венеру

21. Какое название носит зазор, образующийся между кольцами Сатурна?
    • щелью Гюйгенса
    • щелью Кассини
    • щелью Галилея

    Правильный ответ — щелью Кассини

22. Самым крупным естественным спутником Сатурна является?
    • Титан
    • Мимас
    • Япет

    Правильный ответ — Титан

23. Самая ближайшая планета Солнечной системы к Солнцу – это…?
    • Юпитер
    • Уран
    • Меркурий

    Правильный ответ — Меркурий

24. К газовым гигантам в Солнечной системе относят следующие планеты:
    • Нептун и Уран
    • Венера и Марс
    • Юпитер и Сатурн

    Правильный ответ — Юпитер и Сатурн

25. Назовите планету, которую первой посетили космические аппараты людей?
    • Венеру
    • Меркурий
    • Юпитер

    Правильный ответ – Венеру

26. Самая большая планета в нашей Солнечной системе – это… ?
    • Сатурн
    • Нептун
    • Юпитер

    Правильный ответ – Юпитер

27. Земля — это …
    • третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы
    • самая большая по объему планета Солнечной системы
    • самая удалённая от солнца планета

    Правильный ответ – третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы

28. Наблюдаемая вселенная — это …
    • Метагалактика
    • Звёздная система
    • Млечный путь

    Правильный ответ – Метагалактика

29. Венера — это …
    • Газовый гигант
    • Планета земной группы
    • Красная планета

    Правильный ответ – Планета земной группы

30. Благодаря какому минералу Марс называют «Красной планетой»?
    • гематит
    • магнетит
    • маггемит

    Правильный ответ – маггемит

Геостационарные спутники

Таким образом, спутник вращается вместе с Землей и кажется неподвижным по отношению к ней. Высота, необходимая для вывода спутника на геостационарную орбиту, составляет 35786,04 км и называется зоной Кларка.

Высоту орбиты можно вычислить, определив период с помощью следующего выражения, которое вытекает из закона всемирного тяготения Ньютона и законов Кеплера:

Где P — период, k — длина полуоси эллиптической орбиты, грамм — глобальная гравитационная постоянная, а M — масса Земли.

Поскольку ориентация спутника по отношению к Земле при этом не меняется, обеспечивается, что спутник всегда остается в контакте с Землей.

Это был первый искусственный спутник, запущенный на орбиту тогдашним Советским Союзом в октябре 1957 года. За этим спутником последовали еще 3 спутника в рамках программы «Спутник».

Космическая академия

Сегодня, как и 60 лет назад, космонавт − это штучная профессия, поэтому отдельного вуза для подготовки будущих покорителей звезд в России не существует. Современные требования к претенденту на место в ракете более демократичные, чем на заре космической эры, но все же по-прежнему очень высокие. Это и возраст до 35 лет, и отменное физическое и психическое здоровье, и профильные специальности (предпочтение, как и прежде, военным и технарям), и многое другое.

Фото: Роскосмос

Если вы прошли строгий отбор и стали кандидатом, впереди вас ждет два года общей учебы и подготовки с последующей сдачей экзамена на звание космонавта-испытателя. Затем еще пара лет групповых специализированных занятий и отбор в конкретные группы экипажей. Только на этом этапе вы приступаете непосредственно к подготовке полета в космос, в том числе к работе с тренажерами, имитирующими те или иные элементы полета. Причем отечественные космонавты должны знать как свои пять пальцев не только корабль «Союз» и российский сегмент Международной космической станции, но и иностранные отсеки, в которых тоже придется работать на орбите. Кстати, знание иностранного языка − еще одно обязательное требование к будущему космонавту.

Осваивают азы профессии звездолетчики в подмосковном Звездном городке, а если быть точнее − в Научно-исследовательском испытательном центре подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина, созданном в 1960 году для подготовки первого полета человека в космос. Здесь размещены разнообразные тренировочные установки, в том числе уникальные, созданные в единственном экземпляре. Многие устройства созданы сотрудниками Научно-исследовательского института авиационного оборудования (НИИАО), входящего в «Концерн Радиоэлектронные технологии», и другими предприятиями Ростеха.

Исследование Марса

29 Марс-3 (СССР, 28.05.1971). Спускаемый аппарат станции «Марс-3» совершил первую мягкую посадку на Марс. Передача данных началась через 1,5 минуты после посадки, но прекратилась через 14,5 секунд. Рис. NASA.

30. mariner-9 (США, 30.05.1971). Маринер 9 был первым искусственным спутником Марса. Он передал более 7 000 изображений. Данные с «Маринера-9» легли в основу планирования будущих миссий к Красной планете, рис. NASA.

31 Марс-6 (СССР, 05.08.1973). Марс-6 сделал первые прямые измерения атмосферы, давления и температуры планеты во время спуска на парашюте. илл. zelenyikot.livejournal.com.

32 «Викинг-1» (США, 20 августа 1975 года): Космический аппарат станции «Викинг-1» стал первым аппаратом, который успешно приземлился на поверхность Марса, полностью завершив программу исследования. Рис. NASA.

33. аппарат Mars Pathfinder (США, 04.12.1996). Автоматическая станция Mars Pathfinder доставила первый действующий марсоход Sojourner. Всего было передано 16,5 тысяч изображений с камер марсианской станции и 550 изображений с камер ровера, а также проведено 15 анализов горных пород. Рис. NASA.

34. марсоход Spirit (США, 10.09.2003): «Spirit — первый марсоход НАСА, запущенный Соединенными Штатами в рамках программы Mars Exploration Rover. Spirit преодолел 7,73 километра вместо запланированных 600 метров, что позволило провести более обширный анализ геологических пород на Марсе» (NASA, рис.).

35. марсоход «Opportunity» (США, 08.07.2003): «Opportunity — второй марсоход, запущенный НАСА в рамках программы Mars Exploration Rover. По состоянию на август 2017 года ровер уже преодолел 45 км и продолжает работать. Ill. НАСА.

36. Phoenix (США, 04.08.2007): «Phoenix стал первым марсоходом, успешно совершившим посадку в полярной области Марса. Самым значительным научным достижением миссии стало обнаружение льда под тонким слоем почвы» (NASA).

37-й марсоход Curiosity (США, 26.11.2011). Марсоход Curiosity — это автономная химическая лаборатория, превосходящая по размерам и весу все предыдущие марсоходы. Устройство выполняет бурение и анализ почвы. В 2017 году Curiosity преодолел более 16 километров и до сих пор находится в рабочем состоянии. Рис. NASA/JPL-Caltech.

38. Маринер-10 (США, 03.11.1973): «Маринер-10 был первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Меркурия. После гравитационного маневра вблизи Венеры «Маринер-10″ трижды приблизился к Меркурию и впервые измерил магнитное поле и температуру планеты» (НАСА).

Цели и значение запуска первого спутника Земли

4 октября 1957 года на низкую околоземную орбиту был выведен первый в мире искусственный спутник Земли «Спутник-1». ПС-1 был запущен с космодрома Тюра-Там Министерства обороны СССР (ныне космодром Байконур) на ракете-носителе Р-7 и преследовал несколько целей:

• тестирование технической способности аппарата и проверка расчетов, принятых для успешного запуска спутника;
• исследование ионосферы посредством взаимодействия радиоволн, излучаемых спутником из космоса и идущих через атмосферу к поверхности Земли;
• расчет плотности верхних слоев атмосферы при помощи наблюдения по торможению спутника;
• исследование влияния космического пространства на аппаратуру, а также определения благоприятных условий для работы аппаратуры в космосе.

Сам спутник не имел научного оборудования, но его запуск позволил получить не только важные технические данные, необходимые для дальнейшего развития бортового оборудования, систем спутниковой связи и управления, но и ценную научную информацию. В частности, полезными оказались данные, полученные при наблюдении за движением первого спутника и параметрами излучаемых им радиосигналов.

Полет первого спутника ознаменовал начало космической эры и привел к космической гонке между Советским Союзом и Соединенными Штатами.