МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГИМНАЗИЯ №12

Боровкова Анастасия

Ученица 10Б класса

Война в космосе – миф или реальность?

Годовая работа по ОБЖ

Научный руководитель:

Учитель ОБЖ

Сатрутдинов Фатих Иммамович

Липецк – 2013

Аннотация

Цель работы: расширить теоретические знания в области космонавтики, создать теоретический проект военно-космического корабля, донести до масс значимость развития науки в данной области.

Методы и приемы: анализ текущих достижений в науке, штудирование отечественной и зарубежной литературы, выбор оптимальных технических устройств настоящего или ближайшего будущего для космического корабля.

Выводы: было изучено огромное количество информации по данной теме, выведена таблица «оптимальных критериев конфигурации военно-космического корабля», нарисован художественный рисунок внешнего вида и схематичное изображение внешних устройств. Внешний вид оптимален как для истребителей, так и для военно-грузовых крейсеров.

План исследований

Проблема, подлежащая исследованию

Совсем недавно, почти тринадцать лет назад мы перешагнули двухтысячный рубеж и оказались в двадцать первом веке, веке нанотехнологий, полетов в космос и, возможно, колонизации других планет. К сожалению, всё меньше молодёжи интересуется космосом, предпочитая выбирать другие сферы жизнедеятельности. Однако, мы подошли к такому времени, которое в научно-фантастической литературе уже отмечается многократными полётами людей на другие планеты в поисках жизни. Всё это уже может быть достигнуто в ближайшем обозримом будущем. Естественно, где жизнь, там и агрессия, поэтому мы должны уметь защищать свою планету и свои территории не только в воздухе, на земле и на водных просторах, но и в безвоздушном пространстве. В своём проекте я предложу модель военного космического аппарата, способного бороздить космические просторы на достаточно далекие расстояния. Итак, проблема – уменьшение заинтересованности школьных масс в космонавтике, научной фантастике, падение развития науки в целом.

Гипотеза

Проблему, озвученную выше, можно решить несколькими способами: первое, это введение в школах дополнительных кружков, лекций на тему космонавтики, второе, попытка вызвать у учеников интерес к науке с помощью занимательных и познавательных фильмов и третье, дать возможность ученикам проявить свои творческие способности в создании своих эскизов космических кораблей (на моём примере).

Библиография

- Энциклопедия «Аванта +» - «Космонавтика»

- https://ru.wikipedia.org/wiki/Управляемый_термоядерный_синтез

- https://ru.wikipedia.org/wiki/Ионные_двигатели

- http://ru.wikipedia.org/wiki/Космические_войны

Введение

Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной - вышло в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен бывшим Советским Союзом, первый космонавт мира - гражданин бывшего СССР.

Космонавтика - это громадный катализатор современной науки и техники, ставший за невиданно короткий срок одним из главный рычагов современного мирового процесса. Она стимулирует развитие электроники, машиностроения, материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих других областей народного хозяйства.

В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такие принципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о природе планет и строении космоса, люди перешли к всестороннему и непосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства с помощью ракетно-космической техники.

Мы с Вами живём в XXI веке – веке высоких технологий и полётов в космос. Многие из нас выросли на таких фильмах, как «Звёздные войны», «На краю Вселенной», «Звёздный путь», «Чужие», которые были сняты в жанре научная фантастика.

Ни для кого не секрет, что в Российской Федерации существуют такие рода войск, как космические войска (КВ ВС России) — отдельный род войск, существовавший в Вооружённых Силах Российской Федерации в 2001—2011 годах и войска Воздушно-космической обороны (ВВКО) — род войск Вооружённых Сил Российской Федерации, вступивший в строй 1 декабря 2011 года и заменивший Космические войска.

Основа фабулы научно-фантастических произведений — новые открытия, изобретения и исследования, такие как космические путешествия, путешествия во времени, а также изменение человека и окружающего его мира под влиянием этих открытий. Действие научной фантастики часто происходит в будущем Знаменитейшие режиссеры XX и XXI века ломали голову над одним вопросом: какая же она, война в космосе? И именно их фильмы вдохновили меня на этот проект. В нем я попытаюсь выяснить, какими будут военные корабли будущего.

Оптимальная форма корабля

Итак, прежде всего, стоит уделить внимание форме корабля и материала, из которого он должен состоять.

Всем известно, что та удлиненная форма космических кораблей, которая используется сейчас, давно устарела. Бытует мнение, что идеальная форма для корабля в условиях вакуума – шар. Однако, в верхних слоях атмосферы кораблю с такой большой площадью поверхности будет трудно покинуть пределы Земли, не говоря уже о сложностях при посадке. Собирать же его непосредственно в космосе, например, на орбите, достаточно дорогое и долгое удовольствие, к тому же необходимая аппаратура тоже как-то должна прибыть на околоземную станцию.

С точки зрения входа космического корабля в атмосферу лучшей формой является плоско срезанный нос, поэтому для своего проекта я выбрала эллипсоидную форму. Внутри корабль – словно множество объединенных тарелок, каждый слой которых – отдельный уровень.

Чем же вызвано такое жесткое ограничение по форме?

Молекулы воздуха, ударяясь о лобовую поверхность, отскакивают в направлении движения корабля, соударяются со встречными молекулами и передают им свою скорость. Область, где молекулы имеют высокую скорость (то есть газ нагрет до высокой температуры), распространяется от носовой части корабля, занимая всё больший объем. Поверхность, ограничивающая эту область горячего газа, называется ударной волной. Между фронтом ударной волны и лобовой поверхностью образуется «подушка» газа. Молекулы в ней движутся в основном вместе с толкающим их телом, медленно «растекаясь» по сторонам. Встречные частицы воздуха наталкиваются не на лобовую поверхность корабля, а на молекулы «подушки».

Чем мощнее ударная волна, тем большую область нагретого газа она охватывает, тем интенсивнее происходит теплообмен между снижающимся космическим кораблем и атмосферой. При удлиненной, заостренной форме корабля образуются слабые, узкие ударные волны. Они не способны рассеять в атмосфере энергию движущегося корабля. Боковая обшивка при этом сильно накаляется от трения о воздух. В случае же плоской, блиннообразной формы носа образуется мощная ударная волна. Кинетическая энергия корабля интенсивно нагревает окружающий воздух, зато нагрев боковой поверхности значительно меньше.

Ударная волна сильно разогревает воздух, превращая его в плазму, то есть высоко ионизированный газ, содержащий большое количество заряженных частиц – ионов и электронов. Поэтому некоторую помощь может оказать намагничивание носовой части корабля.

Однако, этот вариант возможен лишь в присутствии на планете атмосферы, в противном случае остается один способ – торможение ракетными двигателями, направленными в сторону движения.

Материал и защита корабля

Всё большую популярность в технике и в жизни набирают композиционные материалы (искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними, в большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы, в композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала, а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды).

Материалы, используемые в конструкциях космических аппаратов: бериллий, материалы, обеспечивающие регулирование теплового режима, термоэлектрические материалы, фотоэлектрические материалы, защитные покрытия, керамика, материалы, армированные нитями, уносимые покрытия (абляционные материалы), слоистые материалы, полимеры, тугоплавкие металлы, стали, титановые сплавы, магниевые сплавы, алюминиевые сплавы.

Защитные свойства корабля значительно повысит фальшборт (дополнительная наружная обшивка), созданная с помощью тех же материалов.

В трудах по космонавтике К.Э. Циолковский уделял большое внимание обеспечению жизнедеятельности экипажей космических кораблей. Он указывал на необходимость оборудования кораблей различными устройствами и системами, позволяющими автономно продолжительное время работать в космическом пространстве. Одним из существенных условий совместной безотказной работы всех этих систем и устройств является электромагнитная совместимость.

Современный космический аппарат насыщен различными устройствами, которые не должны создавать недопустимого уровня помех друг другу. Аппаратура в период наземной эксплуатации и в процессе работы на орбите может подвергаться различным электромагнитным воздействиям, что не должно влиять на стабильность её работы. Поэтому успешное решение проблемы обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) – это одна из важнейших задач при создании новой аппаратуры. Вносить конструктивные решения, направленные на обеспечение ЭМС, желательно уже на начальных этапах проектирования, поскольку доработка готового прибора под требования ЭМС по ряду причин может быть затруднена.

Наиболее распространённым способом обеспечения ЭМС является экранирование источников и приёмников помех. Это эффективное средство борьбы с индуктивными помехами, т.е. с помехами, распространяющимися посредством магнитного, электрического или электромагнитного поля.

Процесс экранирования заключается в создании защитной оболочки, которая ослабляет и частично отражает поле помехи. На эффективность экранирования оказывают существенное влияние частота поля; электропроводность и магнитная проницаемость материала; конфигурация и размеры экрана.

Роль защитного экрана прибора обычно выполняет корпус.

Для защиты корабля от облучения и космического мусора используется электромагнитный наружный экран, который создаёт термоядерный реактор. Другим вариантом может служить плазменный экран на мощном электромагнитном поле.

В наше время используется абляционная защита — технология защиты космических кораблей, теплозащита на основе абляционных материалов, конструктивно состоит из силового набора элементов (асбестотекстолитовые кольца) и «обмазки», состоящей из фенолформальдегидных смол или аналогичных по характеристикам материалов.

Температура корабля при входе в плотные слои атмосферы достигает нескольких тысяч градусов, абляционная защита в таких условиях постепенно сгорает, разрушается, и уносится потоком, отводя тепло от корпуса аппарата.

Абляционная теплозащита использовалась в конструкции всех спускаемых аппаратов с первых лет развития космонавтики — в сериях кораблей «Восток», «Восход», «Меркурий», «Джемини», «Аполлон», «ТКС», и продолжает использоваться в кораблях «Союз» и «Шэньчжоу».

Альтернативой абляционной теплозащите является использование термостойких теплозащитных плиток («Шаттл», «Буран»).