Автоматические космические аппараты в изучении планет. Луноходы Исследовательский проект технического творчества

Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования для детей станция юных техников г. Сорска











Автоматические космические аппараты в изучении планет. Луноходы

Исследовательский проект технического творчества



Автор проекта Писаренков Иван,
воспитанник детского объединения
« Начальное техническое моделирование»

Руководитель проекта: Белозерова Наталья
Алексеевна, педагог дополнительного
образования МОУ ДОД СЮТ г. Сорска

Методическое сопровождение проекта:
Микрулева Марина Викторовна, методист
МОУ ДОД СЮТ г. Сорска








г. Сорск, 2010г.







Оглавление

Введение...3
Глава I. Автоматические космические аппараты в изучении планет..6
История развития исследования планет....6
Автоматические космические аппараты ...9
Виды планетоходов.....10
Глава II. Автоматические космические аппараты в изучении Луны..14
1.1. Космические аппараты ..14
2.1. Развитие луноходов15
2.2. Проблемы и задачи.20
Заключение. ..26
Список использованной литературы..28
















Введение

Вторая половина XX века характеризуется величайшими достижениями во многих областях человеческой деятельности. Научная мысль и труд людей оставили далеко позади представления, которые еще недавно казались несбыточными. Наиболее ярко эти достижения выразились в исследовании и освоении космического пространства. Космические исследования, осуществленные с помощью автоматических аппаратов и пилотируемых кораблей, открыли не только качественно новый этап в развитии науки о космосе, но и ознаменовали начало новой эпохи в развитии науки вообще.
Космонавтика, воплощая в себе самые передовые достижения мировой науки и техники, развивается стремительными темпами. В развитии космонавтики к настоящему времени можно проследить следующие основные этапы полетов человека в космос: полет по геоцентрической (околоземной) орбите и возвращение на Землю кораблей в автоматическом варианте; первый полет человека в космос; групповой полет двух пилотируемых кораблей; полет многоместного корабля; выход человека из корабля в космическое пространство и работа вне корабля; отработка процессов поиска, причаливания и стыковки космических аппаратов и кораблей как в автоматическом варианте, так и при управлении космонавтом; создание экспериментальной орбитальной станции и осуществление перехода космонавтов из одного корабля в другой через - космическое пространство; полет людей на Луну; групповой полет нескольких пилотируемых кораблей, образующих единую систему; создание пилотируемой долговременной орбитальной научной станции для проведения научно-технических и прикладных исследований и экспериментов; создание пилотируемой орбитальной станции с международным экипажем.
Все эти этапы успешно пройдены мировой космонавтикой. Мы, россияне, гордимся тем, что нашими учеными, конструкторами, инженерами, техниками, рабочими, летчиками-космонавтами вписано много ярких славных страниц в летопись изучения и освоения космоса человеком. Законное удовлетворение у нас вызывает и то обстоятельство, что большинство из этих страниц начинаются словами «впервые в мире». Наша страна первой осуществила полет возвращаемого на Землю автоматического корабля-спутника. Первым человеком, облетевшим в пилотируемом космическом корабле нашу планету, был советский космонавт Юрий Алексеевич Гагарин.
Мы с уважением относимся к достижениям США и других стран в освоении космического пространства, мы осуществляем сотрудничество и участие в совместных программах, направленных на благородные цели познания Вселенной, на практическую помощь людям в решении прикладных и хозяйственных задач. Широта научного поиска, новаторство, глубокая, органичная связь с сегодняшними и завтрашними потребностями науки и народного хозяйства таковы характерные черты советской и российской космонавтики, которая служит высоким целям мира и прогресса.
Тема исследовательского проекта «Автоматические и пилотируемые космические аппараты в изучении планет» нами выбрана не случайно, так как работа посвящена знаменательной дате 50-летию первого полета в космос Ю.А.Гагарина.
Объект исследования: Автоматические и пилотируемые космические аппараты в изучении планет. Луноходы
Предмет: История развития лунохода
Цель работы: раскрыть значение лунохода в исследовании Луны и проанализировать современное развитие Российской космонавтики
Задачи:
Проанализировать историческое значение лунохода в развитии российской космонавтики
Рассмотреть технические характеристики луноходов, изготовленных на кружке «Начальное техническое моделирование»
Проанализировать развитие лунохода
Методы исследования: 1. подбор и изучение литературы; 2. анализ исторических фактов и причинно-следственных связей; 3. наблюдения; 4. частично-поисковый (эвристический).
Для раскрытия темы исследовательского проекта нами была изучена следующая литература: Гальперштейн Л.Я.: «Моя первая энциклопедия: научно-популярное издание для детей», Убельаккер,Эрих «Планеты и космические полёты», «Луна» из серии «Зачем и почему», интернет и др.
Изучая и знакомясь с книгами об автоматических и пилотируемых космических аппаратах в изучении планет, мы проследили Советские ученые, конструкторы, космонавты, инженеры, техники, рабочие выполняют благородную миссию века, осваивают космические трассы Вселенной, чтобы поставить добытые знания на службу всему прогрессивному человечеству!




















Глава I. Автоматические космические аппараты в изучении планет
1.1.История развития исследования планет

Вселенная – это весь мир. Все, что нас окружает и снизу, и сверху, и с боков. Наверху над нами небо, а на небе тысячи звезд - небесных тел. Одна из этих звезд наше Солнце. Солнце – обыкновенная неподвижна я звезда, в недрах которой рождается ядерная энергия, которая потом излучается в виде света и тепла. Звезды - это огромные шары из раскаленных газов. Но раскалены они неодинаково, поэтому звёзды разного цвета. Самая яркая звезда Луна. Звезды на небе располагаются неодинаково и образуют разные фигуры – созвездия. Древние люди находили в этих фигурах сходство с животными, чудовищами и давали им названия. Люди давно заметили, что некоторые звезды постоянно перемещаются из одного созвездия в другое. Древние ученые назвали такие звезды «планетес», «блуждающие звезды». Сейчас мы говорим «планеты». Вокруг светящегося своим светом Солнца вращаются Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и планеты– карлики Церера Плутон, он – не газовый, а твердый, и Эрида. Все планеты, как и наша Земля, свет не излучают, но отражают свет Солнца. Самая близкая к Солнцу планета – Меркурий, самая большая – Юпитер. Венера почти такая же большая, как наша Земля. Марс немного меньше Земли. Там холоднее, чем на Земле, потому что Марс дальше от Солнца. Многие звезды вращаются вокруг других небесных тел или планет. Эти небесные тела различных размеров называются спутниками. У нашей Земли много искусственных спутников, а естественный только один - наша Луна. У большинства планет есть свои спутники, свои «луны». У Юпитера 15 лун, одна из них размером почти с нашу Землю. У Марса две луны, очень маленькие. У Сатурна, Урана и Нептуна много лун, у Плутона одна. У Меркурия и Венеры лун нет. Планеты, как и их спутники, так же как и наша Луна светятся отраженным светом Солнца.
Еще в древности наши предки интересовались планетами, «блуждающим звездами»,к которым причисляли Луну и Солнце. Многие народы видели в них божеств.
В Вавилоне уже в 4 –м тысячелетии до нашей эры были составлены таблицы, в которых сопоставлялись положения планет и соответствующие им земные события. Позже эти таблицы с описанием расположения звезд стали использоваться для того, чтобы предсказывать засухи, наводнения, войны и эпидемии. Так возникло учение о звездах – астрология.
К 6-му веку до нашей эры вавилоняне обладали поразительными астрономическими знаниями. Так, рассчитанный ими средний временной промежуток между двумя полнолуниями составил 29,530641 дня! Современное расчетное значение почти такое же, а именно 29,530589 дня, и называется оно синодическим месяцем.
Промежуток времени между двумя сходными положениями Венеры по отношению к Земле, по расчетам вавилонян, составил 583,91 дня. Сегодня это значение составляет 583,92 дня.
Вероятно, древние греки первыми открыли, что Земля – это шар. Эратосфен (276-194 годы до Рождества Христова), рассчитал диаметр Земли-39690 км, что очень точно соответствует современному значению – 40 тысяч км.
Тысячелетиями люди верили, что центром Вселенной является Земля. Клавдий Птолемей (100-160гг. от Рождества Христова), один из величайших астрономов Античности, написал книгу по астрономии, где описывается геоцентрическая модель мира. Хотя ещё около 310-230 гг.до Рождества Христова Аристарх Самосский предполагал, что центром Солнечной системы является Солнце.
И только при Николае Копернике (1473-1543гг. нашей эры) восторжествовала истина. Польский ученый Николай Коперник предположил, что все планеты движутся вокруг Солнца по круговым орбитам. Немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630гг.) считал, что орбиты планет представляют собой правильные эллипсы, даже если выглядят почти кругообразными. Он вывел так называемые законы Кеплера, по которым движутся все спутники и планеты. Английский физик Исаак Ньютон (1643-1727гг.) открыл закон гравитации, который кроме прочего, гласит, что все тела притягиваются друг к другу. Эта сила притяжения тем значительнее, чем больше масса тела. При увеличении расстояния между телами она резко уменьшается. Сила притяжения Солнца так притягивает планеты к светилу, что те движутся вокруг него по кругообразным орбитам.

Людей с давних пор интересует, есть ли жизнь на других планетах? Тысячелетиями люди мечтали о полетах в космос. Еще в Древнем Риме звучали предложения о том, как можно полететь к звездам. Более 300 лет назад появились фантастические сочинения, в которых впервые описывались машинные способы полета. В сочинении «Путешествие на Луну»(1649 г.) французского писателя Сирано де Бержерака впервые упоминается полет с помощью последовательно срабатывающих пороховых ракет. Ашиль Эро в романе «Путешествие на Венеру»(1865 г.) описывает ракетный аппарат, а Жюль Верн в произведениях «С Земли на Луну»(1865 г.) и «Вокруг Луны»(1870 г.) отправляет своих героев на Луну в пушечном Ядре, снабженном ракетными двигателями для коррекции траектории.
В 20-м веке помимо фантастических рассказов появились еще и научные теории выведения летательных аппаратов в космическое пространство.
Основоположником космонавтики, разработавшим теорию ракетного полета и основные принципы построения ракетно-космических систем, автором первых научных планов проникновения человека в межпланетное пространство и завоевания космоса на благо человечества является К. Э. Циолковский(1857-1935 гг.).
Сегодня каждый может увидеть по телевизору, как ракеты запускают в космос зонды и спутники. Каковы же цели полетов в космос? Для чего нужны исследования космического пространства?
Чтобы предсказывать засухи, наводнения, войны и эпидемии.
Исследовать моря и предотвращать кораблекрушения
для поиска полезных ископаемых.
Передавать с континента на континент телефонные разговоры и доставлять к нам телевизионные изображения из других стран.
Наблюдать за атмосферой и водным пространством, чтобы сохранить окружающую среду.
Чтобы узнать, как устроены другие планеты и есть ли на них жизнь.
При исследованиях космоса ученые давно пользуются телескопами для видимого света и гигантскими антеннами для космических радиоизлучений. Но существует множество излучений, которые можно наблюдать лишь за пределами нашей атмосферы, поскольку эти излучения поглощаются воздушной оболочкой Земли. К ним относятся, например, почти все виды ультрафиолетового излучения, рентгеновские и гамма-лучи. Рентгеновские снимки Солнца показывают колебания температур в его внешней атмосфере. Рентгеновские телескопы полезны для поиска таинственных черных дыр во Вселенной. Когда черная дыра поглощает материю другой звезды, та перед исчезновением сильно раскаляется и выделяет рентгеновское излучение.
Чтобы добиться успехов в достижении поставленных целей, нужно преодолеть воздушную оболочку. Человечество изобрело множество различных космических аппаратов, позволяющих вести исследования космического пространства со спутников или космических станций. Так как же развивалась космическая техника?
1.2. Автоматические космические аппараты
Для исследования космоса люди изобрели множество автоматических и пилотируемых космических аппаратов. Пилотируемые аппараты - это аппараты, управляемые человеком, водителем, пилотом, находящимся непосредственно в аппарате, корабле, автоматические – это самоходные, управляемые с Земли. К автоматическим аппаратам относятся искусственные спутники, роботы: луноходы, марсоходы
Космический аппарат (КА)  техническое устройство, используемое для выполнения разнообразных задач в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Средствами доставки космических аппаратов на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] служат [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Весь комплекс научных работ в космосе делится на две группы: изучение околоземного пространства (ближний космос) и изучение дальнего космоса. Все исследования производятся с помощью специальных космических аппаратов.Они предназначены для полетов в космос или для работы на других планетах, их спутниках, астероидах и т. д. В основном они способны длительно и самостоятельно функционировать. Различают два вида аппаратов автоматические (спутники, станции для полетов к другим планетам и т. д.) и пилотируемые обитаемые (космические корабли, орбитальные станции или комплексы).
Со дня первого полета искусственного спутника Земли прошло много времени, и сегодня на околоземной орбите их трудится уже не один десяток. Одни из них образуют всемирную сеть коммуникации, через которую ежедневно передаются миллионы телефонных звонков, ретранслируются телевизионные передачи и компьютерные сообщения во все страны мира. Другие помогают следить за изменениями погоды, обнаруживать полезные ископаемые, следить за военными объектами. Преимущества получения информации из космоса очевидны: спутники работают независимо от погоды и времени года, передают сообщения о самых отдаленных и труднодоступнных районах планеты. Неограниченность их обзора позволяет моментально зафиксировать данные об огромных территориях.
1.3.Виды планетоходов
Классификация
По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  общее название всех аппаратов находящихся на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то есть вращающихся вокруг [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (космические зонды)  аппараты, осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]; при этом они могут, как выходить на орбиту вокруг изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], автоматические или пилотируемые  используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты других планет
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  аппараты предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг планеты или межпланетной траектории на поверхность планеты
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]  автоматические [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела
По наличию функции возвращения:
Возвращаемые предусматривают возвращения людей и материалов на Землю, осуществляя [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] либо [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Невозвращаемые при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в атмосфере
По выполняемым функциям выделяют следующие классы[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], телевещания, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
научно-исследовательские
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и военные спутники
другие
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.
Также по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] характеристикам:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] до 100 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] до 1 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 1–10 кг
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 10–100 кг
мини- 100–500 кг
малые 500–1000 кг
большие более 1000 кг[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Пилотируемый космический аппарат, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], с членами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на борту
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]» на орбите вокруг [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Автоматический космический аппарат «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]», исследующий планету [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], кольца и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Шаттл [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сфотографированный с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Научные спутники
Научные спутники предназначены для изучения космического пространства. С их помощью производится сбор сведений об околоземном пространстве (ближнем космосе), в частности о магнитосфере Земли, верхних слоях атмосферы, межпланетной среде и радиационных поясах планеты; изучение небесных тел Солнечной системы; исследование дальнего космоса, производящееся при помощи телескопов и другой специальной аппаратуры, установленной на спутниках.
Наибольшее распространение имеют спутники, собирающие данные о межпланетном пространстве, аномалиях в атмосфере Солнца, интенсивности солнечного ветра и влиянии данных процессов на состояние Земли и др. Эти спутники еще называют «службой Солнца».










Глава II. Автоматические космические аппараты в изучении Луны

Космические аппараты
В освоении космоса очень важным является изучение различных областей пространства и небесных объектов: околоземного космоса, Луны, межпланетного пространства и планет. Большое значение имеют также астрофизические исследования, в частности анализ спектра электромагнитных излучений, приходящих к нам из необъятной Вселенной. Но основной целью научных исследований ближайших десятилетий с помощью космических средств, по-видимому, будет все же пока наша Солнечная система. Главными здесь являются следующие задачи: изучение различных районов космического пространства, Луны, а также планет, главным образом Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, астрономические наблюдения, медико-биологические эксперименты в продолжительных полетах с целью исследования влияния условий полета на организм человека и его работоспособность. Для более тщательного исследования мы взяли автоматические космические аппараты в изучении Луны, а именно луноходы.
Луноход-1
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Луноход-1 первый лунный самоходный аппарат. Он был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года, советской межпланетной станцией Луна-17 и проработал на её поверхности до 4 октября 1971 года. Предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта.
1.2.Развитие луноходов
ИсторияЛуноход-1 был создан в конструкторском бюро химкинского Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина под руководством Григория Николаевича Бабакина. Самоходное шасси для Лунохода было создано во ВНИИТрансМаш под руководством Александра Леоновича Кемурджиана.Эскизный проект лунохода был утвержден осенью 1966 года. К концу 1967 года была готова вся конструкторская документация.Автоматическая межпланетная станция Луна-17 с Луноходом-1 стартовала в 10 ноября 1970 года и 15 ноября Луна-17 вышла на орбиту искусственного спутника Луны.17 ноября 1970 года станция благополучно прилунилась в Море Дождей и Луноход-1 съехал на лунный грунт. Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации на базе «Минск-22» СТИ-90. Центр управления луноходом в Симферопольском Центре космической связи включал в себя пункт управления луноходом, который состоял из пультов управления командира экипажа, водителя лунохода и оператора остронаправленной антенны, рабочее место штурмана экипажа, а также зал оперативной обработки телеметрической информации. Основную сложность при управлении луноходом составляла задержка времени, радиосигнал двигался до Луны и обратно около 2 секунд, и применение малокадрового телевидения с частотой смены картинки от 1 кадра в 4 секунды до 1 в 20 секунд. В результате общая задержка в управлении доходила до 24 секунд.В течение первых трёх месяцев запланированной работы, помимо изучения поверхности аппарат выполнял еще и прикладную программу, в ходе которой

отрабатывал поиск района посадки лунной кабины. После выполнения программы луноход проработал на Луне в три раза больше своего первоначально рассчитанного ресурса. За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.15 сентября 1971 года температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла. 30 сентября аппарат на связь не вышел и 4 октября все попытки войти с ним в контакт были прекращены.11 декабря 1993 года Луноход-1 вместе с посадочной ступенью станции Луна-17 были выставлен фирмой Lavochkin Association на аукционе Сотбис. При заявленной начальной цене 5 000$ торги закончились на сумме 68 500$. По информации российской прессы, покупателем оказался сын одного из американских астронавтов. В каталоге было указано, что лот «покоится на поверхности Луны».
Основным разработчиком шасси для планетоходов (колеса, двигатели, привод, подвеска, система управления ими) в СССР был (и остается до настоящего времени в России) ленинградский ВНИИтрансмаш (ВНИИТМ). В этом учреждении разрабатывались главным образом шасси для танков, так что был накоплен обширный опыт в области создания транспорта повышенной проходимости, ведь общее свойство у планетохода и танка - движение по неподготовленной местности.


Робот СТР-1 для очистки крыши ЧАЭС от радиоактивного мусора
Здесь было создано и испытано множество самых различных устройств - Луноход 1 и 2 (1970), шагающий планетоход отправленный в 1971 году на Марс, прыгающий для Фобоса (1988), робот для очистки крыши разрушенного энергоблока Чернобыльской АЭС (1986), планетоход для неудавшейся экспедиции Марс-96, несколько планетоходов в рамках сотрудничества с зарубежными организациями (в последние годы) и т.д.


[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]





Прыгающий аппарат для исследования Фобоса



Шагающий аппарат для исследования Марса PROP v M, 1971 год



Гусенично-шагающий марсоход[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Наверное многие обратили внимание, что все луноходы, которые перемещались по другим планетам - колёсные. И это при том, что давно известно множество других подходов - гусеничный, шагающий и т.д.


Видимо, есть серьезные причины выбирать именно колеса.Почти все небесные тела которые доступны нам для исследования имеют твердую поверхность с множеством относительно ровных участков. Там нет болот, зыбучих песков, леса и растительности, которые могли бы потребовать гусениц или шагающих движителей. На Луне и Марсе, также как на Меркурии и Венере - везде колеса вполне можно использовать.Колёса - очень экономичный вид движителя. Чтобы прокручивать, скажем, гусеницы, нужна куда большая мощность. А ведь это дополнительные батареи, которые нужно доставлять за сотни тысяч километров.Важна и надежность - проблематично заменить на Марсе порванную гусеницу или сломанный рычаг ноги, в то время как поломка даже нескольких колес совсем необязательно ставит под угрозу выполнение задачи.Теория движения колесных машин также разработана лучше всего. Достаточно вспомнить, что до сих пор почти не нашли применения шагающие машины, даже в хорошо изученных земных условиях.Сравнительно прост и привод колес от электромоторов, легко обеспечивать разворот.
Колёса Лунохода
Колеса Лунохода уже можно считать классикой. Большинство последующих макетов и реальных планетоходов хоть что-то, да позаимствовали от них. Колеса состоят из трех титановых ободов, с закрепленной на них стальной сетки с грунтозацепами из того же титана. На твердой поверхности опора происходит на средний обод, на мягком же грунте обод проникает глубоко и тогда работает сетка.
Поучительна история гибели Лунохода-2 - на нем был установлен новый датчик крена-дифферента (весь блок автоматики Лунохода-2 разрабатывался с тройным дублированием - как для обитаемой машины).Датчик в Луноходе-1 был разработан самим ВНИИТМ, но посчитали, что машиностроительное предприятие должно заниматься своим делом и разработку нового датчика поручили другой организации.В новом датчике использовалась незамерзающая жидкость. Однако, не была учтена малая сила тяжести на Луне. В результате, сразу после прилунения, датчик оказался нерабочим. А ведь этот датчик должен предохранять Луноход от опрокидывания - автоматически останавливать его, если наклон слишком велик (попутно - позволяет получить представление о геометрии лунной поверхности). Здесь же он показал что Луноход стоит под углом 40 градусов еще до съезда с посадочного модуля.Пришлось ездить без датчика, ориентируясь лишь на то, что видно через телекамеры - линию горизонта и простой уровень - катающийся металлический шарик. Все шло хорошо, но на третий месяц Луноход заехал в довольно большой кратер. Он стоял там с открытой солнечной батареей и подзаряжался. Когда пришло время выезжать из кратера, недооценили угол наклона. В результате, машина зацепилась солнечной батареей, на нее попал грунт, что привело к падению мощности. Попытки стряхнуть грунт только усугубили положение - грунт попал во внутренний отсек. Так закончил свою жизнь Луноход-2.Кстати говоря, Луноходу-1 повезло еще меньше - при старте взорвался ракетоноситель. Так что тот Луноход-1 что был на Луне - не совсем первый Луноход.В любом случае Луноход-2 прошел по Луне намного большее расстояние - 40 км за 3 месяца, чем Луноход-1 - 10 км. за 10 месяцев. Сказался опыт, который приобрели исследователи и водители.
1.3.Задачи и проблемы
СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
Возможно для некоторых это станет неожиданностью, но максимальные скорости всех автоматических планетоходов очень небольшие - не более 1-2 км/ч. Собственно, для аппаратов без экипажа это не так важно, поскольку управление ими осложнено задержкой сигнала, которая доходит до десятков секунд. Также, низкая скорость снижает вероятность повреждений при наезде на камень, отсутствуют заносы и т.д.



МАНЁВРЕННОСТЬБольшой радиус поворота станет проблемой, если поблизости находится скала или расщелина, куда аппарат может сползти при развороте.Самые распространенное решение позаимствовано у гусеничных машин: делая различными скорости колес по левому и правому борту машины (в простейшем случае, с использованием тормозов), можно развернуть ее практически на месте.Такой подход еще и упрощает конструкцию, повышает ее надежность, поскольку не нужно делать поворотных колес. Общеизвестный пример - "Луноход" (1970).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Шасси для Лунохода
Другой вариант увеличения маневренности - поворотные колеса. Например, параллельный поворот всех колес в нужную сторону был реализован в аппарате "ХМ-ПК" (1976)


ХМ-ПК





ОПАСНОСТЬ ПРОВАЛИВАНИЯ
Следующая проблема - необходимость преодолевать расщелины, не проваливаться на рыхлом грунте. Это может быть решено несколькими путями: колесами большой ширины и диаметра, большим количеством колес по каждому из бортов.Так например, у Лунохода было 8 широких колес. Их полусферический профиль препятствует боковому сползанию (при движении вдоль склона).Другой вариант решения (1989) предполагал использование больших (сопоставимых по размеру с самим планетоходом) надувных колес низкого давления с металлическим каркасом и грунтозацепами. Однако, такие колеса плохо выдерживают перепады температур, требуют обслуживания. Зато, они нашли применение на Земле - в тех местах, где необходимо движение по глубокому снегу.

Планетоходы испытывались в Средней Азии, на Камчатке (в зонах свежих извержений) - чтобы было большое разнообразие форм рельефа.. Ведь заранее не было известно, какой грунт, к примеру, на Луне. Были предположения, что грунт находится во взвешенном состоянии и Луноход может просто утонуть. Поэтому испытания проводили также и на снежниках - где снег засыпан вулканическим песком.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
ПРЕОДОЛЕНИЕ КАМНЕЙ, ЗАСТРЕВАНИЕНа планетах, куда сейчас возможна доставка планетоходов, встречается множество камней, скальных выступов, кратеров. То, что для шагающего аппарата будущего, наверное, не будет проблемой (согласитесь, человек легко преодолевает большинство препятствий, которые непреодолимы для колес) для сегодняшних планетоходов проблема весьма актуальная.Представим ситуацию, когда обычная машина наезжает одним бортом на крупный камень. Возникает крен всей машины и аппарат рискует перевернуться. Для планетохода такое поведение недопустимо, потому подвеска устроена гораздо сложнее - когда одно из колес переезжает камень, остальные могут везти аппарат вполне горизонтально.

Здесь клиренс фактически отсутствует - днища нет, вместо него - конические мотор-колеса. Если под них попадает камень, застревания не происходит, поскольку грунтозацепы расположены по всей длине колеса. Есть здесь, впрочем, и недостаток -остается мало места для размещения полезного груза (возможное решение - размещать батареи внутри колес). В другой разработке - IARES - вместо конических колес используются обычные, совместно с валиками, также имеющими грунтозацепы.Но даже это может не спасти, если камень окажется под днищем планетохода и тот "сядет на брюхо". Поэтому, дорожный просвет (клиренс) стараются делать максимальным. Увеличение клиренса, в свою очередь, может привести к неустойчивости аппарата - центр тяжести должен располагаться как можно ниже (были даже проекты помещать аккумуляторы внутри мотор-колес, но это ведет к другим проблемам).


Мы с ребятами на занятиях кружка «Начальное техническое моделирование» много внимания уделяли космическим аппаратам, старались изготовить различные спутники и ракеты
















Заключение.
Историческое значение исследования планет

Наш современный мир невозможно представить себе без искусственных спутников Земли. Камеры метеоспутников (например, европейский спутник «Meteosat») наблюдают за областями высокого и низкого давления, а также за ураганами на Земле. Даже ночью они способны следить за происходящим в нашей атмосфере в так называемом инфракрасном излучении.
Спутники связи передают с континента на континент телефонные разговоры и доставляют к нам телевизионные изображения из других стран.
Спутники Земли незаменимы для исследования морей и для поиска полезных ископаемых. Например, спутник «Скайлэб», стоивший в целом 2,4 миллиардов долларов, обнаружил в США запасы полезных ископаемых на сумму до 15 миллиардов долларов. Руководствуясь сделанными спутником фотографиями морских течений, нефтетанкеры сохраняют миллионы, экономя энергию, а с помощью точной спутниковой навигации резко сокращается количество столкновений судов с айсбергами. Если судно терпит бедствие, спутник примет его сигнал и передаст спасательной станции. Космическим станциям и спутникам, наблюдающим за атмосферой и водным пространством Земли, предстоит сыграть огромную роль в решении величайшей проблемы XXI века - сохранении окружающей среды. Сегодня инфракрасные снимки, сделанные на высоте 200 км, дают ответы на вопросы, не больны ли деревья и оптимально ли используются поля.
Спутники фотографируют Землю для составления географических карт.
Применяются спутники-разведчики и в военных целях. При безоблачном небе они способны наблюдать мельчайшие детали передвижений войск или запуска ракет предполагаемого противника, обнаруживают аэродромы, заводы, военные базы.
На космических станциях нового поколения будут производиться продукты, которые можно создать лишь в условиях невесомости. Многими новыми материалами мы обязаны космическим полетам, особенно это касается синтетических материалов. К косвенным плодам относятся такие общеизвестные вещи, как застежка-липучка, стекловолоконная оптика, солнечные батареи, кардиостимулятор, кондиционер и многие другие.
В течение 19571961 годов в Советском Союзе были проведены запуски автоматических аппаратов для изучения Земли и околоземного космического пространства, Луны и дальнего космоса. В нашей стране сформировались научно-технические коллективы, способные решать труднейшие задачи космонавтики, создана мощная производственная база. В начале 60-х годов советскими специалистами была решена сложнейшая задача - создан первый в мире пилотируемый космический корабль. В космических полетах постепенно, шаг за шагом, исследовалось воздействие на организм космонавтов перегрузок и невесомости, длительного пребывания в кабине ограниченного объема. Изучались проблемы психологического характера, сопутствующие усложненным космическим полетам и выходу человека в космос. Особое внимание уделялось выяснению возможности нормальной жизнедеятельности человека и проведения научно-технических исследований и экспериментов в полете. Исследование космического пространства в нашей стране было очень бурным. Так мы первыми запустили искусственные спутники Земли, Солнца, Луны и Венеры. Наши автоматические аппараты первыми приземлились на Луне, Марсе и Венере, сфотографировали обратную сторону Луны и передали на Землю изображение лунной панорамы, обследовали лунную поверхность луноходом и доставили на Землю образцы лунной породы. Полеты первых космонавтов – мужчин и женщин, одиночные и групповые, в одноместных и многоместных кораблях-спутниках, первый выход космонавтов – мужчины, а затем и женщины – из корабля в космическую бездну, создание первой экспериментальной пилотируемой орбитальной станции, автоматического космического корабля снабжения, полеты международных экипажей космических кораблей и станций, многомесячные полеты космонавты, одновременные полеты в космосе нескольких кораблей и станций, первые перелеты космонавтов между орбитальными станциями и другие приоритетные достижения в освоении космоса – это то, чем каждый житель нашей огромной страны может похвастаться перед всем остальным миром.











Список используемой литературы
Гальперштейн Л.Я.: «Моя первая энциклопедия: научно-популярное издание для детей»,
Убельаккер,Эрих «Планеты и космические полёты», «Луна» из серии «Зачем и почему»,
интернет и др.








13 PAGE \* MERGEFORMAT 142515


13PAGE 142215


13PAGE 142615