Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса




Скачать 86.69 Kb.
НазваниеИсследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса
Дата публикации25.09.2013
Размер86.69 Kb.
ТипИсследование
vbibl.ru > Астрономия > Исследование
«Проблемы пилотируемой экспедиции на Марс»

Руководитель: Доцент каф. 601 Михайлов В.В. Выполнил: студент гр. 06-523 Бурняшев С.А

Проблемы, которые интересны для науки, техники, общества в

настоящее время:

  • Поиск свидетельств существования жизни на Марсе в прошлом.

  • Исследование гидротермических источников.

  • Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса. Особенность пилотируемой экспедиции:

Возможность участия человека в проведении эксперимента, выполнение им непредвиденных ранее операций по проведению эксперимента.

^ Особенности осуществления пилотируемой экспедиции. Общие условия экспедиции:

  • Большая продолжительность, автономность, задержки и перерывы связи с Землей.

  • Высокие уровни космической радиации, метеорная опасность.

  • Невесомость (микрогравитация), перегрузки при взлетах, посадках и маневрах.

  • Ограниченное жилое пространство, присутствие в атмосфере токсичных веществ, повышенная микробная среда, шум.

  • Социальная изоляция, отрыв от привычной жизни, высокие психоэмоциональные нагрузки, ответственная операторская деятельность, внутригрупповое общение.

^ Условия пребывания на Марсе:

Гипогравитация 0.38g, высокие уровни ионизирующей радиации, гипомагнитная среда, низкие температуры, низкое атмосферное давление, пылевые бури, сильные ветра.

Из всего выше изложенного Межпланетный Экспедиционный Комплекс (МЭК) должен состоять из: комплекса для проживания во время полета по траектории Земля-Марс-Земля, специального комплекса, в котором часть экипажа спускается на поверхность Марса и влетает с нее, и энергодвигательного комплекса для межпланетного перелета.

Запуск КА должен проводиться в благоприятный промежуток времени («астрономическое окно»), т.е. за 2-3 месяца до того, как планеты Земля и Марс будут находиться на минимальном расстоянии друг от друга.

^ Фазы экспедиции: старт МЭК с околоземной орбиты, межпланетный перелет по траектории Земля - Марс, подлет к Марсу и выход корабля на рабочую орбиту ИСМ, полет по орбите ИСМ в течение около 30 суток и выполнение запланированной программы полета, включая орбитально-десантные операции, старт с орбиты ИСМ и переход на траекторию полета к Земле, перелет по возвратной межпланетной траектории Марс - Земля, подлет к Земле и завершение полета МЭК. Предполагаемые схемы полета должны удовлетворять следующим основным требованиям: схема полета должна обеспечить надежное выполнение целевых задач миссии, общая продолжительность пилотируемого полета не должна превышать 2-2.5 года, суммарная масса полностью снаряженного к полету межпланетного корабля при старте с околоземной орбиты оценивается в 600 тонн, и в случае завершения полета прямым входом Корабля Возвращения к Земле (КВЗ) с межпланетной траектории в атмосферу Земли скорость входа не должна превышать 15 км/с. В этом случае полезная нагрузка включает в себя: Межпланетный Обитаемый Корабль (МОК) массой 60 тонн, КВЗ массой 15 тонн, Взлетно-Посадочный Комплекс (ВПК) массой 35 тонн, резерв Полезного Груза (ПГ), массой 10 тонн.

^ Программа полета к Марсу:

  • Сборка межпланетного экспедиционного комплекса осуществляется на околоземной орбите. Это будут автономные модули, последовательно доставленные на орбиту. Здесь предполагается поэтапное выведение основных элементов МЭК, как МОК, ЭРДУ с ЯЭУ, ВПК. После того, как МЭК собран, должны проводится испытания, аналогичные тем, что проводятся на Земле перед стартом пилотируемых кораблей.

  • Старт производится с околоземной монтажной орбиты, и комплекс медленно, виток за витком, по спиральной траектории разгоняется, выходя на заданную орбиту полета к Марсу.

  • Около Марса, по скручивающейся спиральной траектории, комплекс спускается на рабочую орбиту. Затем от комплекса отделяется взлетно-посадочный комплекс с экипажем, который спускается на поверхность Марса.

  • Посадка на поверхность Марса будет осуществляться с помощью несущего корпуса с дополнительными поверхностями. Это должно обеспечить минимальные перегрузки и максимальную точность при посадке.

  • Взлет с поверхности Марса осуществляется взлетным комплексом. Он предназначен для обеспечения возможности старта с поверхности Марса в любой момент и доставки взлетного корабля с космонавтами и полезным грузом к МЭК, находящегося на низкой околомарсианской орбите и дальнейшую стыковку с комплексом.

  • Следующая фаза полета - возвращение к Земле. Комплекс по спиральной траектории раскручивается вокруг Марса и переходит на траекторию полета к Земле.

  • После достижения сферы действия Земли комплекс по скручивающейся спирали вокруг Земли снижается до монтажной круговой орбиты. Но экипаж может достичь монтажной орбиты, не дожидаясь пока туда прибудет весь межпланетный экспедиционный комплекс. В этом случае посадка на Землю осуществляется в корабле возвращения к Земле (КВЗ). Этот корабль должен выполнить следующие задачи: отделение от МЭК на высокой околоземной орбите, торможение и переход на траекторию аэрозахвата, коррекцию траектории для точного входа в атмосферу, маневр управляемого аэрозахвата, выход на заданную околоземную орбиту, сближение и стыковку с МКС.


^ Проблемы экспедиции на Марс.

Проблема 1. Во-первых, существенно возрастает общий масштаб всей

задачи. Масса корабля для полета человека на Марс больше автоматического

аппарата почти в 100 раз. Все части комплекса надо вывести на околоземную

орбиту и там их состыковать.

Во-вторых, принципиально возможно собрать такой межпланетный корабль,

но проблематично добиться высокой надежности.

Проблема 2. Полет на Марс будет продолжаться около 2.5 лет,

следовательно, необходимо решить ряд медицинских проблем до того, как

экипаж стартует к Марсу.

Проблема 3. При длительной работе на модулях околоземных орбитальных

станций всегда существует возможность доставки на борт необходимых

средств жизнеобеспечения, приборов и агрегатов. В случае полета к Марсу

необходим большой запас резервных блоков и систем.

Проблема 4. Полеты орбитальных станций проходят на высотах ниже

радиационных поясов Земли, и магнитосфера Земли защищает экипаж от

галактического космического излучения и ионизирующей радиации при

Солнечных вспышках. При полете по межпланетной траектории такой

защиты не будет, и на МЭК необходимо создать специальную защиту от

космического излучения и солнечных вспышек, что само по себе является

серьезной проблемой.

Проблема 5. Взлетно-посадочный комплекс МЭКа почти на порядок больше,

чем посадочные аппараты автоматических аппаратов. Поэтому необходимы

другие технические решения. Так же сам ВПК - это новая разработка, еще не

имеющая аналогов.

Проблема 6. Главной проблемой организации экспедиции на Марс является

необходимость обеспечения высокой безопасности на всех участках полета.

Необходимо, чтобы вероятность благополучного возвращения экипажа была

не ниже, чем полет на орбитальную станцию. И в этом смысле, обеспечение

безопасности экипажа является одной из основных проблем экспедиции.

Количество членов экипажа.

Количество членов экипажа существенно влияет на конструктивные решения. Поэтому предполагается решение об 4-х членах экипажа, как минимум. Это число принято из соображений, что в рассматриваемых сценариях полета есть один ответственный этап, когда экипаж должен разделиться на 2 части. В составе каждого коллектива не должен оставаться один человек. Это необходимо по разным причинам: и по чисто психологическим, с точки зрения взаимопомощи в различных ситуациях, в том числе при неожиданной болезни.

Обеспечение безопасности экипажа.

В общем виде можно говорить о разных видах безопасности экипажа: радиационной, биологической, медицинской, метеоритной, технической, пожарной и химической. Источников радиационной опасности три: галактическое излучение, солнечные вспышки и излучение радиационных поясов Земли на начальной и конечной фазах полета. На корабле предусмотрена специальная радиационная защита экипажа в полете. Жилой модуль, где экипаж работает, защищен баками с рабочим телом двигательной установки, приборным оборудованием и специальными запасами воды. Поверхностная плотность защиты от 230 до 70 г/см2 . Такой уровень защиты достаточен для межпланетного перелета в течение 2,5 лет. В случае если к моменту организации первой экспедиции на Марс будет доказано наличие на этой планете каких-либо форм жизни, следует учитывать и биологическую опасность. Это опасность рассматривается в двух аспектах: опасность для членов экипажа и опасность для населения Земли. Для снижения этих опасностей необходимы специальные мероприятия при возвращении экипажа на МЭК, исключающие попадание марсианских частиц в атмосферу корабля. Для исключения опасности для Земли необходимы карантинные мероприятия после возвращения корабля к Земле. Но до тех пор, пока не будет доказано отсутствие жизни на Марсе, прямая посадка экипажа на Землю без карантинных мероприятий недопустима. Медицинская безопасность обеспечивается за счет включения в состав экипажа профессионального космонавта-врача и наличия на борту соответствующих средств обеспечения медицинской безопасности, в том числе, возможность проведения хирургических операций.

Подход к метеорной безопасности аналогичен подходу на орбитальных станциях. Здесь предусматривается наличие метеоритной защиты корпуса, секционирования гермоотсеков, средств контроля герметичности и предупреждения разгерметизации, средств ремонта и восстановления герметичности экранов. Надо заметить, что вероятность встречи с техногенными осколками на пути к Марсу практически отсутствует, чего нельзя утверждать об околоземных орбитах.

Наиболее критичная проблема - это надежность технических средств. Многомодульность и независимость отсеков и энергоустановок с электроракетными двигателями позволяет увеличить надежность в несколько раз. Остается, правда, человеческий фактор, т.е. ошибки экипажа или наземного персонала, но существуют специальные мероприятия по существенному снижению вероятности этих ошибок. Надежность всей системы работоспособности МОК так же обеспечивается за счет глубокого резервирования его систем и агрегатов. Возможности сегодняшних технологий позволяют технически осуществить на 60-тонном МОКе возможность автономного полета в течение 2,5 лет.

^ Взлетно-посадочный комплекс.

Решено было использовать для посадки на Марс конфигурацию ВПК «несущий корпус с дополнительными поверхностями». В нее входят: марсианский посадочный модуль, взлетный модуль, жилой модуль, шлюзовой отсек, целевое оборудование, аэродинамический контейнер. Взлетный модуль предназначен для размещения экипажа при посадке на поверхность планеты, обеспечения жизнедеятельности экипажа, обеспечения жизнедеятельности в течение 3-х суток после взлета с Марса, доставки на МЭК экипажа и полезного груза массой до 100 кг. Расчетные и проектные

разработки показали возможность посадки на Марс с использованием аэродинамического торможения в атмосфере Марса и ракетной тормозной установки, т.е. без применения парашютов, что значительно повышает безопасность посадки на Марс.

В состав взлетного комплекса входят взлетная кабина (ВК) и разгонный блок (РБ). Разгонный блок построен на основе полутораступенчатой ракеты с жидкостной маршевой двигательной установкой и со сбрасываемым топливным отсеком первой ступени. ДУ построена на принципах резервирования (отказ одного двигателя даже на старте не приводит к срыву программы полета за счет избыточности тяги единичного двигателя). На этапе выведения после выработки топлива из торового сбрасываемого бака осуществляется его сброс. После выведения ВК на орбиту ожидания МЭК, осуществляется отделение РБ от ВК.

^ Выбор двигательной установки для межпланетного перелета. Были проанализированы самые различные варианты двигателей: жидкостные ракетные, ядерные и электроракетные на солнечной или ядерной энергии. Наиболее перспективными двигателями являются электроракетные двигатели. Они самые экономичные и обладают максимальной скоростью истечения реактивной струи. Их использование обещает обеспечить высокую надежность и сравнительно низкую стоимость экспедиции. Источником энергии для таких двигателей могут быть или ядерные реакторы или солнечное излучение. Солнечную энергию можно преобразовать с помощью параболических зеркальных концентраторов в тепло с последующим машинным преобразованием в электричество, но для этого потребуется очень точно сфокусировать концентраторы на Солнце, что пока нереализуемо в рамках этой экспедиции. Если использовать ФЭП, то для обеспечения необходимой мощности 15 МВт, необходимо иметь площадь 120000 м2 . Может в будущем конструкторы и пойдут на это решение, но целесообразнее всего рассмотреть в качестве источника энергии ядерную энергоустановку.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconВступление
Об эфире много написано, в статьях и книжках, много говорено на форумах и разговор о нём не прекращается. Но всё в одном духе – «Есть...

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconРейтинг-план по курсовым работам Факультет ппф курс 1 Группа 514 Семестр 2
Поиск и определение источников информации по теме курсовой работы, составление списка литературы и других источников

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconОткрытие магазина модной одежды
Поиск места поиск оборудования поиск продавцов поиск поставщиков маркетинговые исследования

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconОткрытие магазина цветов
Поиск места поиск оборудования поиск продавцов поиск поставщиков маркетинговые исследования

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconАнтрополог на Марсе
Оливер Сакс известный британский нейропсихолог, автор ряда популярных книг, переведенных на двадцать языков, две из которых "Человек,...

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconРейтинг-план по курсовым работам
Поиск и определение источников информации по теме курсовой работы, составление списка литературы и других источников. Составление...

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconМетодические рекомендации к курсовым работам и вкр
Имеет целью развитие у студентов навыков самостоятельной творческой работы, овладение методами современных научных исследований,...

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconДжон Грэй Мужчины с Марса, женщины с Венеры «Грэй Д. Мужчины с Марса,...
Книга предназначена для всех мужчин и женщин старше 16 лет

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconУрок мужества
Вов, изучение биографии «афганских событий», чеченской войны, поиск родственников

Исследование гидротермических источников. Поиск существующей жизни на Марсе. Изучение эволюции Марса iconКто хотел Марса, он в лицо совал Марса, кто метил
«портрет» (фр. «portrait») принадлежит изначально. Слово «портрет» происходит от франц. «portrait», что значит изображение оригинала...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница