background image
четверг
k
55, 20 мая 2010 г.
Выпуск 68
Никита МАКСИМОВ, 10 й класс, МОУ СОШ 104,
г. Челябинск
Работа посвящена исследованию проекта кор
порации Воздушный старт, в котором предла
гается использовать транспортный самолт
Ан 124 в качестве первой ступени ракеты Полт
для выведения космического аппарата (КА) на
околоземную орбиту.
Предлагаемый нами способ отделения ракеты
от самолта не требует больших изменений в
конструкции самолта. Для обеспечения безопас
ного расстояния ракеты от самолта к моменту
старта и сохранения скорости предлагается при
менение пусковой установки с двумя газотурбин
ными двигателями, которая вместе с закреплн
ной на ней ракетой отделяется от самолта в
направлении полта.
Динамика воздушного старта выглядит следу
ющим образом. Самолт с ракетой на борту взле
тает с аэродрома, расположенного в экватори
альных широтах, набирает расчтную высоту,
разгоняется до максимально допустимой скоро
сти. Экипаж приступает к выполнению манвра
горка, чтобы обеспечить движение самолта
по баллистической траектории и создание пере
грузки, равной нулю. Двигатели пусковой уста
новки выводятся на максимальный режим. От
сутствие перегрузки обеспечивает благоприят
ные условия для отделения пусковой установки
от самолта. Отделению атмосферного разгон
ного блока от транспортно пускового контейне
ра (ТПК) будут способствовать электродвигате
ли с шестернями на валах, расположенные на
корпусе ТПК, которые входят в зацепление с
зубчатыми рейками на направляющих пусковой
установки. Электродвигатели включаются в мо
мент открытия замков, удерживающих пусковую
установку внутри ТПК. В расчтной точке гор
ки, когда будет создано состояние невесомос
ти, экипаж открывает удерживающие замки. Для
более быстрого отделения пусковой установки
от ТПК экипаж самолта в момент открытия зам
ков переводит двигатели самолта на режим
малого газа, чтобы разница между скоростью
самолта и скоростью пусковой установки была
как можно больше. При этом два турбореактив
ных двигателя пусковой установки продолжают
работать на максимальном режиме.
Пусковая установка устремляется вперд, а
экипаж самолта добавляет газ и отворачивает
Ан 124 от траектории запуска. После отдаления
пусковой установки на безопасное расстояние
от самолта реактивные двигатели устанавлива
ют е в стартовое положение изменением векто
ра тяги двигателей. Установка переведена на
углы, необходимые для запуска двигателей ра
кеты. Начинается процесс согласования команд
ного блока управления ракетой и отделение ра
кеты от пусковой установки. Отделение происхо
дит в результате срабатывания нескольких пи
ропатронов, которые открывают удерживающие
замки и разъединяют пусковую установку на ча
сти. Корпус пусковой установки с двигателями
отделяется от направляющих и опускается на
поверхность Земли на парашюте. Ракета сохра
няет скорость и после запуска двигателей про
должает дальнейший разгон для выхода на ор
биту вокруг Земли.
Реализация проекта позволит за короткий срок
приступить к регулярному выполнению пусков КА
с самолта Ан 124 и удовлетворить потребности
экономики в области использования космоса.
Воздушный старт космического аппарата
Михаил КОВАЛВ, 10 й класс, МОУ Гимназия 11, г. Королв
Адгезия это сцепление поверхностей разнородных тврдых и/или жидких тел, обусловленное межмо
лекулярным взаимодействием в поверхностном слое. Электроадгезионные же соединения получаются при
воздействии на систему плнка подложка внешнего электрического поля (ВЭП). На данный момент я считаю
актуальным применение этих соединений в целом ряде космических и земных технологий.
На основе обратимых электроадгезионных соединений в 2008 году в США сконструированы элект
роадгезионные податливые роботы, легко передвигающиеся по вертикальным стенам из стекла,
бетона, древесины, керамики. Причм пыль и загрязнения не помеха движению. Это резко расширило
область применения электроадгезионных роботов от чистки окон высотных зданий до обнаружения
неполадок космического аппарата и их устранения. Однако электроадгезионные роботы имеют недо
статок они плохо передвигаются по мокрым поверхностям (проскальзывают).
Типы электроадгезионных соединений
Обратимые соединения, при которых сцепление исчезает после снятия внешнего электростатиче
ского поля. Необратимые сохраняющиеся десятилетиями после прекращения действия ВЭП. Полу
обратимые соединения, при которых сцепление сохраняется в течение некоторого времени после
снятия ВЭП, иногда от нескольких минут до нескольких дней.
Механизм электроадгезии
Согласно электрической теории адгезии (Б.В. Дерягин), роль химических и межмолекулярных связей
учитывается, но при этом главное внимание уделяется силам притяжения зарядов двойного электри
ческого слоя, возникающего на поверхности раздела фаз клей подложка в результате перераспреде
ления электронов между контактирующими телами. Этот процесс способен протекать самопроизволь
но, и поэтому если бы поверхности двух тел удалось сблизить на достаточно малое расстояние, то при
достаточно большой площади прикосновения сцепление возникло бы само собой.
В данной работе были проведены эксперименты, цель которых исследование прочности электро
адгезионных соединений и влияния на не различных факторов.
На основании анализа экспериментальных результатов были сделаны выводы о влиянии на проч
ность соединений следующих факторов: 1) расстояние между телами и истинная площадь контакта;
2) электрический потенциал; 3) толщина плнки; 4) чистота поверхности; 5) изменение заряда (+) на
(); 6) время воздействия ВЭП; 7) водяная прослойка; 8) материал поверхностей (стекло, ПВХ (поливи
нилхлорид), АБЦ (ацетитобутиратоцеллюлоза), нитроцеллюлоза, полистирол, сталь X, целлофан).
Кроме того, были предложены возможные области применения электроадгезии и принцип удаления
водной прослойки из под гусениц робота.
Лунная мозаика
Иван СУПРУН, астрономическая школа Вега,
г. Железнодорожный Московской области
В представленной работе описывается получе
ние снимков высокого разрешения протяжнных
космических объектов на примере фотографиро
вания Луны методом мозаики. Применение его
позволяет при использовании относительно не
больших фотокамер получать снимки, недоступ
ные ранее любителям астрономии.
В работе использовались снимки, полученные
во время ежегодной экспедиции астрономиче
ской школы Вега в Крым в августе 2009 года.
Наблюдения Луны проводились на 600 мм теле
скопе Цейс, оснащнном ПЗС камерой форма
та 1024х1056 пикселов. Большое фокусное рас
стояние зеркала телескопа 7200 мм позво
лило получить снимки Луны масштаба 700 м/
пиксел. Размер чувствительной площадки каме
ры примерно 13х13 мм, а размер изображения
Луны в фокальной плоскости телескопа 65 мм.
Для полного покрытия Луны было получено 42
снимка с перекрытиями от 5 до 30% длины (ши
рины) кадра.
Обработка мозаики велась с помощью специ
альной программы РТGui. Эта программа позволя
ет учесть факторы, связанные с оптикой телескопа
и вызывающие искажения, например дисторсию,
виньетирование. Программа автоматически рас
ставляет опорные точки на разных кадрах и совме
щает их. Если это невозможно сделать автомати
чески, пользователь расставляет их вручную.
Результатом работы является разработанная и
освоенная методика получения мозаичных изоб
ражений астрономических объектов и крупномас
штабная фотография Луны с масштабом 0,7 км/
пиксел и разрешением 2 2,5 км, распечатанная
в формате 600х600 мм.
Эта фотография уже была использована в круж
ке для проведения работы по выбору объектов
изучения цветовых вариаций на поверхности Луны.
Мария ПЕТРЕНКО, 11 й класс, МОУ Гимназия
11, г. Королв
Ионосфера, как часть околоземного космичес
кого пространства, занимает ключевое положе
ние в системе процессов, которые происходят в
околоземном космосе. В работе предложен недо
рогой и эффективный способ, с помощью кото
рого можно будет обеспечить непрерывный кон
троль состояния ионосферы с целью предостав
ления данных заинтересованным потребителям.
Комплекс аппаратуры бортового ионозонда
должен состоять из самого ионозонда радиоло
катора, устройства формирования цифровых
ионограмм, выполняющего функции кодирую
щего и оперативно запоминающего устройства, и
передатчика, предназначенного для оперативно
го сброса информации на наземные ионосфер
ные станции. Основой работы бортового ионо
зонда является резонансное отражение радио
волн от ионосферной плазмы. При этом предла
гается использовать радиоволны в диапазоне от
1 до 20 МГц, излучаемые радиоимпульсами дли
тельностью около 100 150 мкс с борта орби
тальной станции.
Бортовой ионозонд должен проводить измере
ния непрерывно для обеспечения глобального и
длительного по времени получения параметров
ионосферы, с учтом ограничений на энергопот
ребление. При этом бортовые системы должны
обеспечить необходимые команды управления по
заранее известной программе, а также запомина
ние информации радиозондирования между сеан
сами связи с Землй. Штатные наземные системы
должны обеспечивать прим запомненной ионо
сферной информации, е частичную обработку и
последующее предоставление для анализа и обра
ботки. Кроме того, в эксперименте должны уча
ствовать наземные станции потребителей, исполь
зующие канал линии связи, входящей в состав
аппаратуры ионосферного зондирования. Аппара
тура ионосферного радиозондирования должна
работать в автоматическом режиме.
Информация с космического ионозонда обес
печивает быстрое получение следующих данных:
высота максимума электронной концентрации;
пространственное распределение электронной
концентрации ионосферы и электронной концен
трации внутренней ионосферы; пространствен
ное и временное распределение электромагнит
ных полей в указанном диапазоне частот; диагно
стика наличия и структуры одиночных ионосфер
ных неоднородностей во внутренней ионосфере
естественного и искусственного происхождения,
а также определение их параметров; количество
электронов в столбе от уровня ионосферной стан
ции до высоты КА; степень возмущнности ионос
феры в текущий момент времени.
К числу потенциальных потребителей наземно
космической системы контроля за состоянием
ионосферы относятся организации, использую
щие ионосферу как канал для передачи информа
ции в различных диапазонах частот в основном
коротковолновом и средневолновом. Потенци
альными потребителями информации могут яв
ляться: Министерство обороны, ФСБ, Служба
внешней разведки, Федеральная служба охраны,
Министерство связи, МЧС, Морской торговый и
рыбный флот, РАН.
Константин ЛИШАВСКИЙ, 15 лет, МОУ ДОД
ЦД(Ю)ТТ, г. Батайск Ростовской области
Существует много вариантов систем защиты
Земли от астероидно кометной опасности. Наи
более известны следующие: уничтожение опас
ного космического объекта; отклонение его с ор
биты соударения с Землй; экранирование Земли
от столкновения с опасным объектом; дистанци
онное воздействие на опасный объект для его
отклонения, торможения и разрушения.
В работе предлагаются свои варианты защиты
Земли от астероидов.
Проект Космическая мина: когда астероид
пролетит мимо Земли, поместить на него модуль
с огромным атомным зарядом и законсервиро
вать его. Когда объект возвратится и его присут
ствие будет угрожать Земле, сигналом с Земли
взорвать его. Можно для большей гарантии поме
стить на астероид несколько модулей для гаран
тии его подрыва.
Проект Сторожевая башня: предусматрива
ется создание космического комплекса для не
посредственного уничтожения опасных объектов
также с помощью ядерного взрыва. Сторожевые
башни запускаются в космос в район пролта
астероидов и комет. Компоновка сторожевой
башни (СБ) производится в космосе, например,
в районе Луны. Блок атомных зарядов компонует
Сторожевая башня. Проект по защите Земли от астероидно кометной опасности
Использование бортового ионозонда
на низкоорбитальной космической станции
ся из модулей атомных зарядов, доставленных
ракетами, затем запускается основной блок СБ,
состоящий из модулей управления, двигателей
коррекции и основного маршевого двигателя. Этот
блок стыкуется с разгонной ракетой, доставляю
щей башню в заданный район космоса, где она
приводится в режим дежурства. При возникнове
нии опасности по команде с Земли СБ производит
коррекцию направления, отстреливает солнечные
батареи и, включив маршевый двигатель, идт на
перехват астероида. При подлте к астероиду СБ
таранит его и взрывом огромной мощности раз
рушает.
Такая система может быть основана только на
готовности человечества к использованию в кос
мосе ядерного оружия, что категорически запре
щено международными договорами и соглаше
ниями. Без преодоления этого табу бессмыслен
но говорить о создании эффективной системы
планетарной защиты. Кроме того, запуск сторо
жевых башен стоит очень дорого, поэтому необ
ходимо создать международный комитет по обо
роне Земли, ибо эта проблема касается всего
земного населения, так как выжить от столкнове
ния астероида с Землй не удастся никому.
Создание системы защиты Земли должно опи
раться на весь опыт, накопленный человечеством,
и иметь международный статус.
Также фотография служит учебным пособием
при изучении темы Луна.
Исходя из опыта работы, автор дат свои реко
мендации. Желательно использовать при этом на
блюдательный материал максимально высокого
качества, так как исправить ошибки, допущенные
при получении снимков, либо очень сложно, либо
невозможно. Особое внимание надо уделить каче
ству атмосферы в момент наблюдений. Оно долж
но быть высоким и постоянным. Контроль каче
ства в любительских условиях можно проводить
по визуальным наблюдениям ярких звзд с боль
шим (200 и более раз) увеличением на телескопах
диаметром не менее 120 150 мм. О высоком
качестве атмосферы (и оптики телескопа) говорит
факт видимости дифракционных колец вокруг
звзд. Кольца должны быть симметричными и не
изменять свою форму. Другим методом (более
сложным, но более точным) может являться на
блюдение двойных звзд с малым расстоянием
между компонентами (например, эпсилон Лиры).
Чем выше степень перекрытия кадров, тем точнее
сработает автоматика программы при обработке и
тем выше будет результат.
Электроадгезионные соединения
основа будущих космических технологий
Проект Никиты Максимова, г. Челябинск.
Константин Лишавский, Ростовская область.