Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - Сергей Титов

Для того чтобы развить и удерживать такие скорости, ракета должна быть многоступенчатой. К этому выводу пришёл ещё задолго до создания таких ракет К. Э. Циолковский, который подтвердил эту идею тщательными расчётами и вывел для этого специальную формулу.

Дело в том, что для развития космической скорости требуется огромная энергия, а следовательно, огромные запасы топлива. Получается, что основную часть массы ракеты составляет топливо. На долю полезных частей ракеты приходится не более 2 % стартовой массы ракеты. Ракета, состоящая из нескольких ступеней, позволяет существенно сэкономить на затрачиваемых усилиях за счёт того, что во время полёта та ступень, которая уже выработала своё топливо, отделяется, и остальное топливо не расходуется на ускорение ставшей ненужной ступени.

Успешное создание многоступенчатых ракет позволило в скором времени осуществить давнюю мечту конструкторов и вывести на околоземную орбиту искусственные спутники Земли. Первый спутник, созданный конструкторами под руководством С. П. Королёва, был выведен на орбиту 4 октября 1957 г. и находился в полёте до начала января 1958 г., совершив за это время 1440 витков вокруг планеты (рис. 233).

Рис. 233. Первый спутник

Он представлял собой сооружение массой 83,6 кг и диаметром чуть более полуметра. Период его обращения вокруг Земли составлял немного более полутора часов, а максимальное удаление от неё – 228 км. В него был вставлен передатчик, который периодически издавал «пиканье», которое улавливалось в любой точке земного шара. Это событие стало началом космической эры. Успех был огромный. Американская газета «Нью-Йорк таймс» на следующий день написала: «Уже сейчас ясно, что 4 октября 1957 г. навеки войдёт в анналы истории как день одного из величайших достижений человека». «Пиканья» стали позывными радиостанций, а само слово «спутник» даже не пытались переводить на иностранные языки – во всём мире оно звучало как sputnik. Через месяц после первого спутника на орбиту был выведен второй с собакой по кличке Лайка на борту, а 15 мая 1958 г. – третий с большим количеством научной аппаратуры. Соединённым Штатам после нескольких неудачных попыток удалось 31 января 1958 г. запустить искусственный спутник «Авангард». Второй американский спутник «Авангард-1» был выведен на орбиту 17 марта того же года и стал первым спутником, оснащённым солнечными батареями. Интересно, что он до сих пор находится на орбите.

После того как успешное выведение спутников на орбиту было налажено, начались интенсивные разработки технических устройств, целью которых было освоение Луны. После первой неудачной попытки советская станция «Луна-2» в 1959 г. достигла поверхности Луны, а станция «Луна-3» сумела облететь вокруг Луны и сфотографировать её невидимую с Земли сторону.

В то же время продолжались исследования околоземного пространства. В 1960 г. был запущен спутник с двумя собаками – Белкой и Стрелкой.

Впервые обоим животным удалось благополучно вернуться домой. Наконец, 12 апреля 1961 г. был совершён первый полёт космического корабля «Восток» с человеком на борту. Полёт продолжался полтора часа и закончился благополучно. Первым космонавтом Земли стал Юрий Алексеевич Гагарин (1934–1968) (рис. 234).

Рис. 234. Ю. А. Гагарин

По мере развития космической техники появились двух– и трёхместные корабли, а в 1965 г. Алексей Леонов впервые вышел из корабля в открытый космос.

Рис. 235. Первый шаг человека

Рис. 236. «Луноход-1» на Луне

Человек всё же продолжал стремиться к Луне и планетам Солнечной системы. В 1966 г. была совершена первая посадка советского автоматического аппарата на поверхность Луны и переданы на Землю панорамные снимки нашего естественного спутника, а 21 июля 1969 г. на поверхность Луны наконец ступил первый человек (рис. 235). Этим человеком был американский астронавт Нил Армстронг (1930–2012). Советский Союз отказался от лунных экспедиций с участием человека и продолжал доставлять на Луну автоматические установки. В 1970 г. станция «Луна-15» мягко опустилась на Луну, затем стартовала с неё и доставила на Землю образцы лунного грунта, а через два месяца на Луну был доставлен дистанционно управляемый с Земли самоходный аппарат «Луноход-1» (рис. 236).

В этот период не прекращались интенсивные исследования планет Солнечной системы. Уже в 1966 г. станция «Венера-2», а в 1970 г. «Венера-7» совершили на неё мягкую посадку. С тех пор советские и американские исследователи неоднократно запускали аппараты, которые либо опускались на поверхность планет, либо становились их искусственными спутниками и передавали на Землю ценную информацию. Так было проведено исследование Марса, Венеры, Юпитера, Сатурна, Меркурия, нескольких астероидов и комет. В 1972 г. удалось достичь третьей космической скорости, и американский аппарат, пролетев мимо Юпитера, ушёл за пределы Солнечной системы.

После того как появились космические корабли многоразового действия, способные неоднократно стартовать с Земли и возвращаться обратно (раньше на Землю спускали только небольшой отсек с людьми и самым необходимым грузом), возникла идея создания космических станций, постоянно находящихся на околоземной орбите. Космические корабли многоразового действия могли проводить смену экипажа и доставку продовольствия и оборудования. Первые космические станции создавались в Советском Союзе и США в строгом секрете друг от друга, хотя некоторая попытка к сближению началась ещё в 1975 г., когда была осуществлена стыковка советского космического корабля «Союз» с американским «Аполлоном» (рис. 237). А в 1992 г. Россия и США заключили Соглашение о совместном исследовании космоса. В настоящее время на орбите находится Международная космическая станция (МКС), экипаж которой составляют поочерёдно меняющиеся граждане России, США и других государств. С недавнего времени разрешён доступ на МКС «космическим туристам», которым за определённую плату позволяется взглянуть на Землю со стороны.

Практическую выгоду от использования искусственных спутников и МКС трудно переоценить. Их используют для радио-, телевизионной и интернет-связи, для навигации всевозможных транспортных средств, метеорологических прогнозов и многого другого. Полёты человека на другие планеты пока пришлось отложить, но в перспективе такие проекты разрабатываются (рис. 238).

1. В чём состояли научно-технические заслуги К. Э. Циолковского?

2. Что такое первая, вторая, третья и четвёртая космические скорости?

3. Как работают многоступенчатые ракеты?

4. Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?

5. Кто был человеком, впервые вступившим на поверхность Луны?

6. Что представлял собой «Луноход-1»?

Рис. 237. Объединённый экипаж «Союза» и «Аполлона»

Рис. 238. Запуск «Союза» ТМА-5 на Байконуре (14 октября 2004 г.)

1. Обсудите с одноклассниками предложенные ниже темы. Распределите их между собой. Подготовьте сообщение или презентацию по выбранной теме. Организуйте и проведите конференцию «История освоения космоса». Темы: «К. Э. Циолковский – пионер космонавтики и ракетной техники», «Первые спутники на орбите Земли», «Юрий Гагарин – первый космонавт планеты», «На поверхности Луны», «Исследование Солнечной системы», «Международные космические станции», «Перспективы развития космонавтики».

2. В нашей стране есть множество музеев, посвящённых космосу и его исследованиям. Именами К. Э. Циолковского, С. П. Королёва, Ю. А. Гагарина и других космонавтов названы институты и кратеры на Луне, улицы и космические корабли. Памятники и мемориальные доски, медали и марки – всё это напоминает нам о подвиге тех, кто открыл для нас космос. Проведите исследование и выясните, что в вашем городе, районе, области или крае связано с именами покорителей космоса. Отчёт о своём исследовании представьте в виде стенда или стенной газеты.

§ 71 Как сохранить изображение

О доблестях, о подвигах, о славеЯ забывал на горестной земле,Когда твоё лицо в простой оправеПеред мной сияло на столе.

Сохранение увиденного тоже всегда было одной из насущных потребностей человека. Любое увиденное изображение спустя некоторое время начинает стираться из памяти. Поскольку человек воспринимает новые картины, на сетчатку глаза поступают новые сигналы, и вскоре от увиденного остаётся лишь расплывчатое и весьма неточное воспоминание. Редкое исключение составляют люди, обладающие феноменом эйдетизма, позволяющим удерживать и воспроизводить образ воспринятого ранее предмета, по своей наглядности и детальности почти не уступающий образу восприятия. Но даже такие люди способны удерживать далеко не все картины, которые им приходилось воспринимать в течение своей жизни, а большинство такой способностью вообще не обладают. Несомненно, что сохранение увиденного значительно обогащает личный опыт и способствует обучению нового поколения, не говоря уже о том, что это доставляет эстетическое удовольствие. Для того чтобы сохранить изображение, человек сначала научился рисовать. Первые рисунки делали ещё неандертальцы, а кроманьонцы уже покрывали ими все стены своих пещер. Проходили тысячелетия, но техника этого процесса не изменялась. Изображения всегда зависели от способностей художника и от его личного восприятия увиденного: они никогда не были точными. Каким же образом можно сохранять абсолютно точное изображение независимо от того, кто является его автором?