Представьте мир, в котором штормы, ураганы, торнадо, наводнения и молнии больше не опасны для человека. Мир, в котором перелет от Лондона до Сиднея занимает один час. Вообразите будущее, в котором наши познания о материи настолько глубоки, что путешествия во времени становятся реальностью. Над этими технологиями уже работают ученые в Калифорнии, в Пало-Альто, в лабораториях компании Lockheed Martin - мирового гиганта в области авиакосмической техники и авиастроения.
Lockheed Martin работает бок о бок с NASA, ведущими мировыми университетами и мощными коммерческими партнерами. Ученые сосредоточены на четырех проектах, которые коренным образом изменят наш мир:
- сохранение человеческой жизни;
- открытие новых знаний о происхождении Вселенной;
- полеты со скоростью звука;
- предотвращение конца света.
Следуя за молнией
H. David Seawell/Corbisimages.comВ мае торнадо, наводнения и другие природные катастрофы обошлись экономике США в сумму более $4,5 млрд. По данным страховой компании AON, за один месяц произошло 412 торнадо. В Китае в том же месяце 81 человек погиб и 100 000 домов были повреждены и разрушены с приходом дождей Мэй-ю.
Никто не застрахован от погодных катаклизмов. В 2011 году в результате наводнения в Таиланде пострадали заводы по производству компьютерных комплектующих, в результате во всем мире поднялись цены на жесткие диски.
Точный прогноз наступающего торнадо поможет спасти жизни. Карта молний (GLM) даст людям шанс укрыться от катастрофы.
Скотт Фос (Scott Fouse), вице-президент Lockheed Martin’s Advanced Technology Center, рассказывает, что молнии формируются в облаках и только через некоторое время достигают земли, поэтому можно предугадывать бедствие. Датчики для сбора данных о молниях ученые подключат к американскому спутнику GOES-R, который запустят в следующем году.
Главный инженер спутника GOES-R Стивен Джолли объясняет, что датчики выполнены с использованием технологии телескопа «Хаббл», только теперь мы будем смотреть не на звезды, а на Землю. Торнадо начинается через 10 минут после начала активности молний, и эти 10 минут спасут множество жизней.
Погодный трекер, снимая Землю со скоростью 500 кадров в секунду, поможет самолетам пробраться сквозь бурю и пошлет предупредительный сигнал электрическим сетям, находящимся под угрозой на Земле. Ученые планируют развернуть систему GLM над всем миром.
John Agnone/Corbisimages.com
Кроме плохой погоды, угрозу для электрических систем и авиации создают корональные выбросы массы - вещества из солнечной короны. Преодолев миллиарды километров в космосе, частицы вещества достигают Земли через 1–3 дня. Даже небольшие выбросы могут ухудшить сигнал от спутников, и мы потеряем контроль над самолетами и электрическими системами.
Чем крупнее выброс, тем опаснее последствия. В зависимости от времени, когда случится выброс, от места на солнце, в котором это произойдет, и от направления движения частиц, некоторые части мира могут лишиться электроэнергии на срок до 5 месяцев. Выплаты страховых компаний, связанные с ущербом от выбросов корональных масс, составляют около $10 млрд в год. Ультрафиолетовый тепловизор, установленный на спутнике GOES-R, будет заранее предупреждать о предстоящих выбросах.
Еще один инструмент на GOES-R - geoCARB - разрабатывается совместно с университетом Оклахомы. Он измеряет уровень углекислого газа в атмосфере Земли, чтобы мы могли прогнозировать изменения, связанные с его количеством.
Путешествия во времени и съемки зарождающихся галактик
Lockheed Martin и университет Аризоны разрабатывают суперчувствительную камеру ближнего инфракрасного диапазона, которой надеются заснять свет самых ранних звезд и галактик на стадии их формирования. Астрономы установили в камеру коронограф, который делает снимки слабовидимых объектов вблизи ярких источников. Механизм работы коронографа в NIRCam похож на то, когда мы прикрываем глаза ладонью от солнечного света, чтобы разглядеть что-то.
NIRCam будет запущена в космос на борту космического телескопа имени Джеймса Уэбба в октябре 2018 года из Французской Гвианы с помощью ракеты «Ариан-5». При помощи спектрометров ученые узнают больше о природе света и увидят, как формируются газовые облака. Это поможет многое понять о происхождении Вселенной.
С NIRCam исследователи изучат темную материю и темную энергию. Сейчас они скрыты от наших телескопов, но мы знаем, что они существуют. Эти знания заложат фундамент в понимание взаимодействия пространства и времени.
Мы считаем, что время движется в одном направлении, но материя не такая, какой мы ее представляем. Существуют впадины в пространстве, вызванные крупными объектами, такими как Солнце, например. Может ли это открытие привести к путешествиям во времени? Я ничего не исключаю. В старом сериале Star Trek рассказывалось о многих подобных технологиях, и мой отец, физик, смеялся над ними. Теперь эти технологии становятся реальностью. Когда мы поймем основы происхождения Вселенной, мы сможем объяснить все явления, которые не можем осознать сейчас.
Стивен Джолли
Исследования с NIRCam важны не только для космологов, но и для всего мира: они повлияют на систему верований и изменят религиозные представления человечества.
В двадцать раз быстрее звука
Navneet Yadav/Flickr.com
Идея гиперзвуковых путешествий не нова. Термин появился в 70-е годы и обозначал скорость в 5 Махов, то есть в 5 раз превышающую скорость звука. Множество проектов посвящено попыткам преодолеть скорость звука в десятки раз. Разработчики из Германии к 2030 году планируют запустить Hypersonic SpaceLiner, который сможет долететь из Европы до Австралии за 90 минут. Компания Lockheed Martin занята разработкой технологий, позволяющих преодолеть скорость в 20 Махов - 24 498 км/ч - и скорость в 30 Махов.
Попытки достичь скорость в 20 Махов сорвались из-за отсутствия надежных материалов, которые смогли бы выдержать нагрев, возникающий на этих скоростях. Сейчас у ученых есть материал, который охлаждается самостоятельно, «проливая» электроны, как человеческое тело выделяет пот.
Компания Lockheed Martin работает совместно с Имперским колледжем Лондона, который владеет гиперзвуковой аэродинамической трубой, необходимой для испытаний материалов. Сверхзвуковые полеты нужны не только обычным пассажирам, чтобы быстро перемещаться из страны в страну. Они важны для оказания незамедлительной гуманитарной помощи или помощи жертвам стихийных бедствий, хотя в первые годы использования стоимость сверхзвуковых перелетов будет очень высокой.
Наряду с гиперзвуковыми материалами для создания машин будущего будут использоваться другие разработки. Например, углеродные нанотрубки, которые в 50 000 раз тоньше человеческого волоса, будут использоваться в аккумуляторах.
Мы используем космические технологии в авиастроении, в автомобилестроении и уже в повседневной жизни. Мы изобрели датчики с источником питания, который может самостоятельно включаться и выключаться, без проводов. Это позволит создавать спутники, в тысячи раз меньшие по размеру, чем нынешние. А какими будут автомобили? Кто знает!
Стивен Джолли
Предотвращение конца света
В 2013 году в Челябинске упал метеорит размером около 15 метров в поперечнике, пострадало около 2 000 человек. Это первый случай в новейшей истории, когда упал крупный метеорит и вызвал значительные разрушения. Небольшие метеориты постоянно падают на Землю. Глобальную угрозу может представлять метеорит размером около 400 метров в диаметре. Но такие прилетают на Землю раз в тысячу лет, по словам ученых из NASA.
В настоящее время NASA наблюдает более 1 400 астероидов, которые могут нанести значительный ущерб. Землю защищают планеты-гиганты Солнечной системы, которые «оттягивают» метеориты на себя. Поэтому последний серьезный метеорит упал на Землю в 1908 году опять же на территории России и вызвал землетрясение силой 5 баллов по шкале Рихтера. Место его падения оказалось безлюдным, только один человек погиб. Если бы метеорит упал на 4 часа и 47 минут позже, он стер бы с лица Земли Санкт-Петербург, население которого составляло на тот момент более миллиона человек.
66 миллионов лет назад, во времена Мелового периода, когда по Земле бродили динозавры, на полуостров Юкатан в Мексике упал метеорит размером около 10 км в ширину, образовав кратер Чиксулуб. Сила воздействия была эквивалентна миллиарду бомб, какие были сброшены на Хиросиму, и вызвала химическую реакцию, которая «вскипятила» Землю.
News.nationalgeographic.com
Ученые из NASA и Lockheed Martin работают над тем, чтобы предотвратить подобные катастрофы в дальнейшем. NASA ведет каталог околоземных объектов с 1998 года, а в 2016 году планирует запустить миссию, которая изменит отношения человечества с астероидами.
Беспилотная миссия OSIRIS-REX отправится к астероиду Bennu, одному из самых потенциально опасных астероидов. Высока вероятность, что он врежется в Землю в конце XXII века. OSIRIS-REX подлетит к Bennu, возьмет образец его состава и принесет на Землю. Ученые надеются понять, каким образом можно повлиять на астероид и его орбиту. Также миссия может найти на астероиде еще не известные ученым химические элементы.
Сохранение нашей планеты - это больше, чем просто ее защита от падения метеорита. Например, одна из самых больших загадок: что произошло с атмосферой на Марсе, что вызвало кардинальные изменения климата? В 2013 году был запущена миссия MAVEN, которая, возможно, даст ответы на эти вопросы и поможет понять, не уготовано ли Земле будущее красной планеты.
Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.
Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.
Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.
Ловец астероидов
Среди любителей научной фантастики в свое время жарко горели споры об антинаучном способе и явно недооцененной сложности посадки на астероид, показанной в знаменитом американском фантастическом триллере «Армагеддон». Даже в NASA как-то отметили, что нашли бы вариант получше (и реальней), чтобы попробовать спасти Землю от неминуемой гибели. Более того, аэрокосмическое агентство недавно выделило грант на разработку и строительство «ловца комет и астероидов». Космический аппарат специальным мощным гарпуном будет цепляться к выбранному космическому объекту и за счет силы своих двигателей оттягивать эти объекты от опасной траектории сближения с Землей.
Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.
Солнечный зонд
Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветра и шторма. Однако в отличие от земных, солнечные ветра способны не просто испортить вашу прическу, они способны вас в буквальном смысле испарить. На многие вопросы о Солнце, ответов на которые нет до сих пор, по мнению аэрокосмического агентства NASA, сможет ответить «Солнечный зонд», который отправится к нашему светилу в 2018 году.
Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.
Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры. А на это у него уйдет около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облета зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом он станет наиболее приближенным к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.
Марсианский форпост
Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то в конце 2030-х годов.
Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).
Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется.
Ровер NASA ATHLETE
Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.
Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!
Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать. Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.
3D-напечатанные марсианские дома
Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.
Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.
Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.
Продвинутый коронограф
Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.
В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.
Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.
Технологии Honeybee Robotics
Небольшая западная частная компания Honeybee Robotics, занимающаяся разработкой и производством различных космических технологий, недавно получила от аэрокосмического агентства NASA заказ на проведение двух новых технологических разработок для космической программы Asteroid Redirect System. Основная цель программы заключается в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Помимо этого, компания занимается разработкой и других не менее интересных вещей.
Например, одной из таких разработок является космическая пушка, которая будет выпускать по астероидам специальные снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив таким образом кусочек астероида, специальный космический аппарат поймает его своими роботизированными клешнями и переправит на лунную орбиту, где исследованием его структуры ученые смогут заняться уже более подробно. NASA планирует испытать это устройство на одном из трех астероидов: Итокава, Бенну или 2008 EV5.
Второй разработкой является так называемый космический нанобур для сбора образцов грунта с астероидов. Вес бура составляет всего 1 килограмм, а по размерам он чуть больше среднестатистического смартфона. Бур будет использоваться либо роботами, либо астронавтами. С помощью него будет производиться забор необходимого количества грунта для его дальнейшего анализа.
Солнечный спутник SPS-ALPHA
SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.
Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.
Проект «Objective Europa»
Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.
Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?
Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.
Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
Космические технологии в нашей жизни Казённое общеобразовательное учреждение Воронежской области «Бобровская школа-интернат для обучающихся с ограниченными возможностями здоровья» Подготовила и провела учитель ВКК Никулина А.И.
2 слайд
Описание слайда:
3 слайд
Описание слайда:
Тяга к неизведанному Страсть человечества к познанию нескончаема и по сути является основой нашей цивилизации. Испокон веков человек с удивительным упорством, несмотря ни на какие препятствия, стремится познавать всё вокруг. Космос и звёзды всегда манили человечество. На разных этапах, в разное время появлялись прогрессивные научные теории. Галилей, Коперник и другие учёные внесли свой вклад в приближение мечты человечества – покорение космоса. Галилео Галилей 1564-1642 Никола́й Копе́рник 1473-1543
4 слайд
Описание слайда:
Выход на орбиту Основываясь на теоретических наработках великого учёного Циолковского, проделав огромную работу, советские конструкторы под руководством С.П. Королёва осуществили пилотируемый полёт. Началась новая эра в истории нашей планеты К. Э. Циолковский 1857-1935 C. П. Королёв 1906-1966 12 апреля 1961 года землянину впервые удалось вырваться из уз земного притяжения. На космическом корабле Восток-1 старший лейтенант Юрий Алексеевич Гагарин облетел вокруг Земли.
5 слайд
Описание слайда:
Зачем нам нужен космос? Мы совершенно не задумываемся, насколько важен космос в нашей жизни сегодня. А тем временем «космические достижения» используются нами в повседневной жизни довольно часто. Космос и сопутствующие технологии прочно проникают в жизнь каждого современного человека.
6 слайд
Описание слайда:
Связь и телевидение Многие из нас сегодня смотрят сотни телевизионных каналов со всей планеты, звонят в любую точку мира, ориентируются по городу при помощи «навигаторов» . Всё это было бы невозможно без орбитальной группировки спутников на орбите нашей планеты.
7 слайд
Описание слайда:
Одежда Многие из привычных нам сегодня в одежде вещей так или иначе связаны с космической отраслью. Термобельё, например, разрабатывалось как часть экипировки космонавта. Специальная полиуретановая пена, используемая сегодня в кроссовках, также изначально разрабатывалась для ботинок космонавтов.
8 слайд
Описание слайда:
Развитие медицины Огромное влияние на развитие медицины оказала космическая программа. Целые отрасли подготовки космонавтов нашли свое применение в здравоохранении. Например, на основе костюма «Пингвин», уменьшающего вредное воздействие невесомости на организм космонавта, создан универсальный костюм «Регент» для помощи в реабилитации больных, перенёсших острые нарушения мозгового кровообращения или черепно-мозговую травму.
9 слайд
Описание слайда:
Реабилитация пациентов Одной из областей медицины, где «космические достижения» применяются наиболее широко, является реабилитация пациентов. Наряду с уже упомянутым костюмом «Регент» можно назвать в качестве примера уникальный прибор «Коврит». Прибор помогает людям, перенесшим инсульт, вернуться к нормальной жизни, восстановив работу мышц.
10 слайд
Описание слайда:
Иммерсионная ванна МЕДСИМ Ванна, изначально разработанная как система имитации невесомости, способствует выздоровлению пациентов неврологического и кардиологического профилей. Также она активно применяется в качестве восстановительной процедуры после операций, в спортивной медицине. Для поддержания психологического здоровья, восстановления сил, эмоционального восстановления космонавтов разработан комплекс психорелаксации «РЕЛАКСРОТОНДА» Психологическое оздоровление
11 слайд
Описание слайда:
Миниатюрные вспомогательные насосы для сердца Насосы были разработаны при помощи технологии, моделирующей течение жидкостей в ракетных двигателях. Алгоритмы обработки изображений Удивительное применение нашли алгоритмы, разработанные для обработки и анализа изображений с телескопов. Они оказались применимы в диагностике раковых заболеваний. Это лишь малая часть примеров того, как космические технологии продвинули здравоохранение вперёд в самых разных сферах
12 слайд
Описание слайда:
Бытовые приборы Огромное количество бытовых приборов, элементов приборов вряд ли бы появилось, если бы не космические разработки. Все мы знаем и пользуемся для приготовления пищи сковородами с антипригарным (тефлоновым) покрытием. Но мало кто знает, что тефлоновое покрытие изначально разрабатывалось для покрытия космических аппаратов.
13 слайд
Описание слайда:
Фильтры для очистки воды Присутствующие почти на каждой кухне фильтры изначально создавались для очистки воды на космической станции Делая ремонт во дворе, в саду, с фасада дома, мы используем беспроводные электроинструменты. Первоначально подобные инструменты были разработаны для ведения ремонтных работ на орбите. Беспроводные инструменты
Будущее сферы космических технологий обещает быть настолько интересным, что очень хотелось бы верить в то, что все мы сможем дожить хотя бы до начала реализации тех идей и миссий, о которых сегодня поговорим.
Некоторые представленные здесь концепты выглядят как вполне логичный шаг развития в правильном направлении, другие же кажутся совершенно безумными и даже самоубийственными идеями. Однако и у первых, и у вторых есть реальный шанс.
Магнитный космический поезд Startram
Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.
Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.
Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.
Ловец астероидов
Среди любителей научной фантастики в свое время жарко горели споры об антинаучном способе и явно недооцененной сложности посадки на астероид, показанной в знаменитом американском фантастическом триллере «Армагеддон». Даже в NASA как-то отметили, что нашли бы вариант получше (и реальней), чтобы попробовать спасти Землю от неминуемой гибели. Более того, аэрокосмическое агентство недавно выделило грант на разработку и строительство «ловца комет и астероидов». Космический аппарат специальным мощным гарпуном будет цепляться к выбранному космическому объекту и за счет силы своих двигателей оттягивать эти объекты от опасной траектории сближения с Землей.
Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.
Солнечный зонд
Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветра и шторма. Однако в отличие от земных, солнечные ветра способны не просто испортить вашу прическу, они способны вас в буквальном смысле испарить. На многие вопросы о Солнце, ответов на которые нет до сих пор, по мнению аэрокосмического агентства NASA, сможет ответить «Солнечный зонд», который отправится к нашему светилу в 2018 году.
Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.
Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры. А на это у него уйдет около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облета зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом он станет наиболее приближенным к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.
Марсианский форпост
Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то в конце 2030-х годов.
Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).
Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется.
Ровер NASA ATHLETE
Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.
Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!
Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать. Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.
3D-напечатанные марсианские дома
Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.
Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.
Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.
Продвинутый коронограф
Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.
В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.
Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.
Технологии Honeybee Robotics
Небольшая западная частная компания Honeybee Robotics, занимающаяся разработкой и производством различных космических технологий, недавно получила от аэрокосмического агентства NASA заказ на проведение двух новых технологических разработок для космической программы Asteroid Redirect System. Основная цель программы заключается в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Помимо этого, компания занимается разработкой и других не менее интересных вещей.
Например, одной из таких разработок является космическая пушка, которая будет выпускать по астероидам специальные снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив таким образом кусочек астероида, специальный космический аппарат поймает его своими роботизированными клешнями и переправит на лунную орбиту, где исследованием его структуры ученые смогут заняться уже более подробно. NASA планирует испытать это устройство на одном из трех астероидов: Итокава, Бенну или 2008 EV5.
Второй разработкой является так называемый космический нанобур для сбора образцов грунта с астероидов. Вес бура составляет всего 1 килограмм, а по размерам он чуть больше среднестатистического смартфона. Бур будет использоваться либо роботами, либо астронавтами. С помощью него будет производиться забор необходимого количества грунта для его дальнейшего анализа.
Солнечный спутник SPS-ALPHA
SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.
Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.
Проект «Objective Europa»
Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.
Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?
Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.
Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.
Федеральное агентство по образованию
Самарский государственный экономический университет
Кафедра промышленной технологии и товароведения
РЕФЕРАТ
по техническим основам производства
на тему: "Космические технологии"
Выполнила: студентка
2 курса ПЭФ ЭОТ
Липей Елена
Науч. рук.: Тарасов А.В.
Оценка: ______________
Самара - 2009
Введение
Глава 3. Космические технологии - на борьбу с энергокризисами
Глава 4. Космические технологии приходят в регионы
Глава 5. Перспективы развития космических технологий
5.1 Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа
5.2 Космическое оружие
5.3 Космическая программа России и Белоруссии
5.4 Использование солнечной энергии на Земле
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В последние годы - годы НТП (научно-технического прогресса) - одной из ведущих отраслей народного хозяйства является космос. Достижения в исследовании и эксплуатации космоса являются одним из важнейших показателей уровня развития страны. Несмотря на то, что эта отрасль очень молодая, темпы ее развития очень высоки, и уже давно стало ясно, что исследования и использование космического пространства ныне немыслимы без широкого и разностороннего сотрудничества государств.
За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой "провинции всего человечества" - продолжается нарастающими темпами.
В положительном плане на космос работают такие тенденции современных международных отношений, как глобализация, усиление интеграционных процессов и регионализма. С одной стороны, они ставят перед космической деятельностью задачи воистину глобального порядка, поскольку только космические средства делают возможным собирать, обрабатывать и распространять в масштабах планеты информацию о состоянии глобальных проблем. С другой - они позволяют объединять усилия и изыскивать средства для решения проблем национальных и региональных, обеспечивая экономическую рентабельность.
Глава 1. Некоторые результаты работ в области космической технологии, выполненных советскими учёными
В 1978 г. в исследованиях, проводимых по программе "Интеркосмос", появилось новое направление - изучение процессов образования и поведения материалов в условиях космического пространства. Для решения многих стоящих перед человечеством задач нужны различного рода материалы со специальными, порой экстраординарными свойствами и возможностями: полупроводники, кристаллы для инфракрасной техники, сложнейшие оптические материалы. Космос предоставляет человеку близкую к идеальной среду для их получения. Почти полное отсутствие силы тяжести на борту космического аппарата, глубокий вакуум, зачастую мешающие космонавтам и усложняющие работу некоторых бортовых приборов и систем, в данном случае выступают в качестве позитивного явления.
Однако возникает ряд вопросов. В частности, оправдано ли перенесение уже отработанных на Земле процессов в космос с экономической точки зрения? Подобные сомнения имеют некоторые основания. Во-первых, создание аппаратуры для работы в космосе обходится значительно дороже. Во-вторых, вывод этой аппаратуры в космос и ее функционирование на борту космического корабля или станции требуют больших материальных затрат. В СССР эти прикладные исследования носят скорее опытно-конструкторский характер. До создания космических заводов предстоит пройти еще долгий и трудный путь.
Как правило, космические исследования ведутся в основном в интересах наших чисто земных нужд. Это справедливо и для космического материаловедения. Одними из главных потребителей таких материалов являются наука и техника. Космические приборы, системы и агрегаты, например, должны обладать максимальной чувствительностью, способностью работать в экстремальных условиях. Ни для кого не секрет, что на изготовление космической техники идут самые совершенные из имеющихся в распоряжении человека материалы. Только с их помощью можно успешно решить грандиозные задачи, стоящие перед исследователями космоса. Вот почему, чем интенсивнее и плодотворнее будет развиваться космическое материаловедение, тем быстрее оно сможет предоставить космической технике новые материалы, тем большую отдачу мы сможем получить от всех направлений космических исследований. Важность этой проблемы, ее актуальность несомненны.
Начало сотрудничества в этом направлении в рамках программы "Интеркосмос" совпало с подготовкой первых полетов международных экипажей. Появилась возможность осуществлять совместные исследования на орбитальной станции "Салют-6", много лет служившей базой самых разнообразных исследований. Для проведения совместных материаловедческих экспериментов Советский Союз предоставил ученым братских стран бортовые технологические установки "Кристалл" и "Сплав", позволяющие осуществить исследования с материалами различных типов, используя широкий диапазон методов получения соединений. Ценность экспериментов повышалась ещё и присутствием на борту станции космонавтов, прошедших специальную подготовку по проведению работ такого рода.
В Советском Союзе был выполнен значительный объем работ по изучению процессов сварки в условиях микрогравитации и созданию различного оборудования для этой цели. При создании такого оборудования необходимо учитывать ряд требований к его конструкции и эксплуатации, обусловленных особенностями проведения работ на космическом аппарате. Безопасная эксплуатация оборудования на космическом аппарате зависит от правильного учета факторов, таких как разрушительное действие источника нагрева, наличие ванны с жидким металлом и брызг расплавленного металла, повышенное напряжение источников питания и побочные явления типа теплового или рентгеновского излучения. Например, в установке типа "Вулкан", предназначенной для электронно-лучевой сварки, ускоряющее напряжение было выбрано меньше 15 В, так как при этом исключается возможность появления тормозного рентгеновского излучения. Удачный выбор режима дуговой сварки позволил избежать разбрызгивания металла. В той же установке высоковольтные элементы и цепи как потенциальные источники опасности были заключены в один блок и залиты эпоксидной смолой. Для локализации металлической пыли, теплового и светового излучений в установке "Вулкан" использован специальный защитный кожух. Контроль параметров процесса и поддержание их на необходимом уровне обеспечивался системой электрической и механической защиты.
Анализ различных способов сварки показал, что относительная простота выполнения электронно-лучевой сварки, высокая эффективность процесса, возможность его применения для всех металлов делают этот способ одним из наиболее перспективных в космической технологии.
Глава 2. Космическое информационное обеспечение в биосферных исследованиях
Три десятилетия космической эры существенно повлияли на наши знания о Земле, на технологию создания карт, на оперативные наблюдения за природными процессами, особенно в метеорологии.
При помощи искусственных спутников оказалось возможным предсказывать на 3-5-дневный срок погоду на большей части Земли с точностью и покрытием, ранее недоступными; наблюдать явления засухи в крупных регионах; выявлять лесные пожары и сведение лесов в малообжитых районах; выявлять биопродуктивные зоны океана, наиболее подходящие для обитания рыб; определять смещения тектонических плит и прогнозировать землетрясения по параметрам траекторий орбит ИСЗ.
В космических методах изучения планеты определилось два направления:
1. Решение отраслевых национальных задач локального или субрегионального уровня, связанных с тематическим картографированием компонентов природной среды и обновлением ранее созданных карт. Масштабы картографической продукции 1: 50 000 - 1: 2000 000.
2. Выполнение крупнейших национальных и международных программ, связанных с изучением развития Земли как планеты с обязательным использованием космической информации. Это направление ориентировано на использование космических средств как инструмента в задачах наук о Земле.
Поляризация научных интересов отчетливо делит страны мира по направлениям, использования космических методов дистанционного зондирования.
Даже такие высокоразвитые страны, как ФРГ, Франция, Англия ограничивают свои исследования отдельными территориями. Использование ими космических снимков основано на высокой технологической культуре создания карт на базе информационных систем. США в отличие от западноевропейских стран активно развивают концепцию и программу системных глобальных исследований, ориентированных на решение задач наук о Земле.
Изучение природных циклов должно быть основано на многомерных временных рядах космических измерений. Только такой подход в состоянии обеспечить регистрацию динамических процессов. Для изучения фенологического развития сельскохозяйственных культур в эксперименте "Курск-85" положительные результаты были достигнуты с помощью объединения многомерных временных рядов оптических измерений. Таким образом, для изучения природных процессов требуется практически круглогодичный цикл космических съемок и соответствующих подспутниковых наблюдений.
