Мировая космическая станция. Техника

Из всех известных видов сырья наиболее распространенной является полимерная пластмасса двух видов: abs и pla пластик. Это термопластики, которые расплавляются при высокой температуре и затвердевают при остывании. Из них можно изготавливать любые изделия.

Физические характеристики АБС и ПЛА

Оба вида пластика могут принимать любые формы , но между ними есть несколько существенных различий.

Пластик ABS:

1. При печати острых углов немного закругляется, что снижает качество изделия. Эту проблему можно устранить при помощи обычного вентилятора.
2. АБС-пластик менее эластичен по сравнению с пластиком ПЛА.

Пластик PLA:

1. Работать легче, он эластичный и имеет меньше повреждений в процессе печати.
2. При нагревании его консистенция более жидкая и гибкая. Благодаря этому можно создавать мелкие детали или хорошо проработанные фигурки.

Основные характеристики

1. ABS пластик легко принимает разные формы , он пластичен и гибок.
2. Работать с изделиями из этого материала просто: они легко шлифуются и подвергаются механическому воздействию.
3. Это крепкий, термостойкий и гибкий материал.

1. Пластик ПЛА изготавливается из растительных продуктов и является экологически чистым материалом, совершенно безвредным для человека и окружающей среды.
2. Применяется для изготовления упаковок в пищевой промышленности . По своим характеристикам пластик PLA является жестким, но работать с ним не сложно.
3. В готовом изделии трудно поддается шлифовке и обработке.

Заключение

PLA – это богатый выбор цветов, приятный глянцевый вид изделий и возможность производства прозрачных частей. Используется в домашних условиях для печати небольших бытовых предметов или игрушек.

Большинство пользователей ПЛА пластика ценят его за экологичность и безопасность для человека. При грамотном использовании скорость печати ПЛА пластиком может быть довольно высокой. При работе материал дает высокую точность проработки деталей.

Благодаря хорошим физическим показателям пластик PLA получил признание у многих пользователей, имеющих домашний 3D принтер.

ABS – прочный, эластичный, устойчивый к высоким температурам и поддающийся механическому воздействию материал.

При нагревании принимает жидкую консистенцию и выделяет запах горелого пластика. Требует дополнительно нагретой рабочей поверхности для работы, поэтому он не может использоваться каждой моделью трехмерных принтеров.

Требует дополнительного контроля над процессом печати.

Выбор некоторых параметров орбиты Международной космической станции . К примеру, станция может находиться на высоте от 280 до 460 километров, и из-за этого она постоянно испытывает затормаживающее воздействие верхних слоёв атмосферы нашей планеты. Каждые сутки МКС теряет примерно по 5 см/с скорости и 100 метров высоты. Поэтому периодически приходится поднимать станцию, сжигая топливо грузовиков ATV и «Прогресс». Почему же нельзя поднять станцию выше, чтобы избежать этих затрат?

Заложенный при проектировании диапазон и текущее реальное положение диктуются сразу несколькими причинами. Каждый день астронавты и космонавты , и за отметкой 500 км её уровень резко повышается . А предел за полугодовое пребывание установлен всего на ползиверта, на всю карьеру отведён всего лишь зиверт. Каждый зиверт увеличивает риск онкологических заболеваний на 5,5 процента.

На Земле от космических лучей мы защищены радиационным поясом магнитосферы нашей планеты и атмосферой, но они работают слабее в ближнем космосе. В некоторых частях орбиты (Южно-атлантическая аномалия является таким пятном повышенной радиации) и за её пределами иногда могут проявляться странные эффекты : в закрытых глазах появляются вспышки. Это космические частицы проходят через глазные яблоки, другие толкования утверждают, что частицы возбуждают ответственные за зрение части мозга. Подобное может не только мешать спать, но и в лишний раз неприятно напоминает о высоком уровне радиации на МКС.

Кроме того, «Союзы» и «Прогрессы», которые сейчас являются основными кораблями смены экипажа и снабжения, сертифицированы на работу на высоте до 460 км. Чем выше находится МКС, тем меньше груза можно будет доставить. Меньше смогут принести и ракеты, которые отправляют новые модули для станции. С другой стороны, чем ниже МКС, тем сильнее она тормозится, то есть больше доставляемого груза должно быть топливом для последующей коррекции орбиты.

Научные задачи могут быть выполнены на высоте в 400-460 километров. Наконец, на положение станции влияет космический мусор - вышедшие из строя спутники и их обломки, которые имеют огромную скорость относительно МКС, что делает столкновение с ними фатальным.

В Сети есть ресурсы, позволяющие следить за параметрами орбиты Международной космической станции. Можно получить относительно точные текущие данные , либо отследить их динамику . На момент написания этого текста МКС находилась на высоте примерно в 400 километров.

Разгонять МКС могут элементы, расположенные в задней части станции: это грузовики «Прогресс» (чаще всего) и ATV, при необходимости - служебный модуль «Звезда » (крайне редко). На иллюстрации до ката работает европейский ATV. Станцию поднимают часто и понемногу: коррекция происходит примерно раз в месяц маленькими порциями порядка 900 секунд работы двигателя, у «Прогрессов» используют двигатели поменьше, чтобы не сильно влиять на ход экспериментов.

Двигатели могут включить единожды, таким образом увеличится высота полёта на другой стороне планеты. Такие операции используют для маленьких подъёмов, поскольку меняется эксцентриситет орбиты.

Также возможна коррекция с двумя включениями, при которой второе включение сглаживает орбиту станции до окружности.

Некоторые параметры диктуются не только научными данными, но и политикой. Космическому аппарату возможно придать любую ориентацию, но при запуске более экономичным будет использовать скорость, которую даёт вращение Земли. Таким образом, дешевле запускать аппарат на орбиту с наклоном, равным широте, а манёвры потребуют дополнительного расхода топлива: больше для движения к экватору, меньше при движении к полюсам. Наклон орбиты МКС в 51,6 градуса может показаться странным: аппараты НАСА, запускаемые с мыса Канаверал, традиционно имеют наклонение примерно в 28 градусов.

Когда обсуждалось местоположение будущей станции МКС, то решили, что будет более экономичным отдать предпочтение российской стороне. Также такие параметры орбиты позволяют видеть больше поверхности Земли.

Но Байконур находится на широте в приблизительно 46 градусов, почему же тогда обычным для российских запусков является наклонение в 51,6 °? Дело в том, что к востоку есть сосед, который не слишком обрадуется, если на него что-то будет падать. Поэтому орбиту наклоняют к 51,6 °, чтобы при запуске никакие части космического аппарата ни при каких обстоятельствах не могли упасть на Китай и Монголию.

Образование

Какая высота орбиты МКС от Земли?

МКС, или международная космическая станция, - это пилотируемый орбитальный корабль, который используется как многофункциональный исследовательский центр. Состоит станция из четырнадцати модулей, запущенных в разные годы. Каждый из них выполняет определенную функцию: спальни, лаборатории, складские помещения, спортзалы. Высота орбиты МКС постоянно изменяется, в среднем она составляет 380 км. Работу станции обеспечивают солнечные батареи, размещенные на обшивке.

Модули МКС строились на Земле. Затем каждый из них запускался в космос. Собирали станцию космонавты в условиях невесомости. В настоящее время вес МКС составляет более четырехсот тонн. Внутри модулей располагаются узкие коридоры, по которым космонавты перемещаются.

Элементы расчетов

Во время разработки особенно тщательно продумывалась высота орбиты МКС. Чтобы аппарат не упал на Землю и не улетел в открытый космос, ученым пришлось учитывать множество факторов для расчета траектории полета: вес самой станции, скорость движения, возможности стыковки кораблей с грузом.

Орбита станции

Международный космический корабль летает на низкой околоземной орбите. Здесь очень разряженная атмосфера, а плотность частиц необычайно мала. Правильно рассчитанная высота орбиты МКС - это главное условие для успешного полета станции. Этим предотвращается негативное влияние атмосферы Земли, особенно ее плотных слоев. Проведя различные эксперименты и сделав все необходимые аналитические расчеты, ученые пришли к выводу, что лучше всего аппарат запустить в зону термосферы. Она достаточно просторная, чтобы обеспечить безопасное существование МКС. Начинается термосфера примерно в 85 км от поверхности Земли и тянется на 800 км.

Видео по теме

Особенности расчета орбиты

В этой работе были задействованы ученые различных профилей - математики, физики, астрономы. При расчетах высоты орбиты МКС учитывались следующие факторы:

Запуск и полет

Определяя, на какой высоте орбита МКС должна быть, учитывался ее наклон и точка запуска. Самым идеальным вариантом (с экономической точки зрения) является запуск корабля с экватора по часовой стрелке. Это связано с дополнительными показателями скорости вращения планеты.

Другой выгодный вариант - запуск под наклоном, равным широте. Этот тип полета требует минимум топлива для выполнения маневров.

Выбирая космодром для запуска станции, международное сообщество остановилось на Байконуре. Он располагается на широте 46 градусов, а угол наклона орбиты станции составляет 51,66 градуса. Если бы она летала на той же широте, на которой располагается Байконур, то ступени запускаемых ракет падали бы на Китай или на территорию Монголии. Из-за этого была выбрана другая широта, которая охватывает большую часть стран, участвующих в проекте.

Масса станции

При определении орбиты важной составляющей стал вес корабля. Высота орбиты МКС и скорость движения напрямую зависят от ее массы. Но этот показатель периодически меняется из-за обновлений, дополнения новыми модулями, посещений аппаратов грузовыми кораблями. Из-за этого ученые проектировали станцию и просчитывали ее орбиту с возможностью регулировки как высоты полета, так и направления. При этом учитывались возможности поворотов и выполнение разных маневров.

Коррекция орбиты

Несколько раз в год ученые проводят корректировку орбиты. Обычно это выполняется для создания баллистических условий при стыковке грузовых кораблей. В результате стыковок изменяется масса станции, а также меняется скорость из-за возникающего трения. В результате этого центр управления полетом вынужден корректировать не только орбиту, но и скорость движения, а также высоту полета. Изменения происходят при помощи основного двигателя базового модуля. В нужный момент они включаются, и станция наращивает высоту и скорость полета.

Маневренность

При расчете высоты орбиты МКС в км от Земли учитывались возможные встречи с комическим мусором. На космических скоростях даже небольшой осколок может привести к трагедии.

На станции имеются специальные щиты для защиты, но это не уменьшило необходимость расчета такой орбиты, на которой станция будет редко встречаться с мусором. Для этого был создан коридор. Он на два километра выше траектории движения самой станции и на два ниже. С Земли ведутся постоянные наблюдения за зоной: центр управления полетами смотрит, чтобы в коридор не попал космический мусор. Чистота зоны рассчитывается заранее. Американцы постоянно следят за перемещением мусора, смотрят, чтобы он не столкнулся со станцией. При возникновении даже самой малой вероятности инцидента об этом заранее сообщается в НАСА, в управление полетами МКС. Получив данные о возможном столкновении, американцы передают их Российскому центру управления полетами. Его баллистики готовят возможный план маневра, позволяющий избежать столкновения. В нем просчитываются очень точно все действия и координаты. После составления плана повторно проверяется траектория полета и оценивается возможность столкновения. Если все расчеты выполнены правильно, то корабль изменяет курс. Корректировки скорости и высоты проводят с Земли без участия космонавтов.

Если же космические обломки будут выявлены с опозданием (за 28 часов и менее), то времени для расчетов не остается. Тогда МКС уйдет от столкновения по заранее составленному стандартному маневру выхода на новую орбиту. Если этот вариант окажется невозможным, корабль выйдет на другую «опасную» траекторию. В таких случаях все работники станции размещаются в спасательном модуле и ждут столкновения. Если его не происходит, космонавты возвращаются к своим обязанностям. Если же произойдет столкновение, спасательный корабль «Союз» отстыкуется и вернет астронавтов домой, на Землю. За всю историю МКС было зафиксировано три случая, когда команда ждала возможного инцидента, но все они закончились благоприятно.

Скорость полета

Как известно, высота орбиты МКС в км составляет около 380-440 указанных единиц, а космическая скорость полета равна 27 тысячам километров в час. С этой скоростью Землю аппарат облетает всего за полтора часа, а за сутки он успевает сделать шестнадцать кругов.

Гравитация

Это сила, которую очень трудно преодолеть. На МКС гравитация тоже действует. Она гораздо меньше, чем на поверхности Земли, и составляет 90%. Чтобы избежать падения на планету, корабль движется по касательной с огромной скоростью - восемь километров в секунду. Если посмотреть на ночное небо, то можно увидеть пролетающую мимо МКС, а через 90 минут она снова появится на небе. За эти полтора часа корабль полностью облетает вокруг планеты.

Международная космическая станция - это очень дорогой проект, в котором принимают участие многие страны мира. Его стоимость составляет более ста пятидесяти миллиардов долларов. На космическом корабле живут и работают космонавты-ученые. Они проводят самые разные опыты и исследования. Каждый человек играет важную роль на самой станции и ценен для своего государства. Чтобы уберечь людей и станцию, центры управления постоянно следят за траекторией полета, производят все необходимые расчеты орбиты и скорости движения корабля, высчитывают возможные варианты для маневров. Такие расчеты помогают быстро реагировать на появление комического мусора и прочих непредвиденных ситуаций.

Международная космическая станция (МКС) - это масштабный и, пожалуй, самый сложный по своей организации реализованный технический проект за всю историю человечества. Ежедневно сотни специалистов по всему миру трудятся над тем, чтобы МКС могла полноценно выполнять свою основную функцию - быть научной площадкой для изучения безграничного космического пространства и, конечно же, нашей планеты.

Когда смотришь новости про МКС, то возникает множество вопросов, относительно того, как космическая станция вообще может работать в экстремальных условиях космоса, как она летает по орбите и не падает, как в ней могут жить люди, не страдая от высоких температур и солнечной радиации.

Изучив данную тему и собрав всю информацию в кучу, признаться, я вместо ответов получил еще больше вопросов.

На какой высоте летает МКС?

МКС летает в термосфере на высоте примерно 400 км от Земли (для информации - расстояние от Земли до Луны составляет примерно 370 тысяч км). Сама термосфера представляет собой атмосферный слой, который, по сути, еще не совсем является космосом. Этот слой простирается от Земли на расстояние от 80 км до 800 км.

Особенность термосферы в том, что температура с высотой повышается и при этом может значительно колебаться. Выше 500 км возрастает уровень солнечной радиации, который может запросто вывести из строя технику и негативно повлиять на здоровье космонавтов. Поэтому МКС выше 400 км не поднимается.

Так выглядит МКС с Земли

Какая температура за боротом МКС?

Информации на данную тему совсем мало. Разные источники говорят по-разному. Говорят, что на уровне 150 км температура может достигать 220-240°, а на уровне 200 км более 500°. Выше температура продолжает расти и на уровне 500-600 км она уже якобы превышает 1500°.

По словам самих космонавтов, на высоте 400 км, на которой летает МКС, температура постоянно меняется в зависимости от светотеневой обстановки. Когда МКС находится в тени, температура за бортом опускается до -150°, а если она под прямыми лучами солнца, то температура повышается до +150°. И это уже даже не парилка в бане! Как при такой температуре космонавты вообще могут находиться в открытом космосе? Неужели их спасает супер термокостюм?

Работа космонавта в открытом космосе при +150°

Какая температура внутри МКС?

В отличие от температуры за бортом внутри МКС удается сохранить стабильную температуру, пригодную для жизни людей - приблизительно +23°. Причем как это делается, совершенно непонятно. Если за бортом, например, +150°, то как удается охладить температуру внутри станции или наоборот и постоянно держать её в норме?

Как влияет радиация на космонавтов в МКС?

На высоте 400 км радиационный фон в сотни раз превышает земной. Поэтому космонавты на МКС, когда они оказываются на солнечной стороне, получают облучение, уровень которого в несколько раз превышает дозу, например, полученную при рентгене грудной клетки. А в моменты мощных вспышек на Солнце работники станции могут схватить дозу, в 50 раз превышающую норму. Как им при этом удается работать в таких условиях длительное время, также остается загадкой.

Как влияет космическая пыль и мусор на МКС?

По данным NASA, на околоземной орбите около 500 тысяч больших обломков (частей отработанных ступеней или других деталей космических кораблей и ракет) и ещё неизвестно, сколько подобного мелкого мусора. Всё это «добро» вращается вокруг Земли со скоростью 28 тысяч км/ч и почему-то не притягивается к Земле.

Кроме того, существует и космическая пыль - это всевозможные метеоритные осколки или микрометеориты, которые постоянно притягиваются планетой. Причём, если даже пылинка весит всего 1 грамм, она превращается в бронебойный снаряд, способный продырявить станцию.

Говорят, что если к МКС приближаются такие объекты, то космонавты меняют курс станции. Но мелкий мусор или пыль невозможно отследить, поэтому получается, что МКС постоянно подвергается огромной опасности. Как с этим справляются космонавты, опять же непонятно. Получается, что каждый день они сильно рискуют своей жизнью.

Отверстие в шаттле Индевор STS-118 от попадания космического мусора похоже на пулевое отверстие

Почему МКС не падает?

В различных источниках пишут о том, что МКС не падает благодаря слабой гравитации Земли и космической скорости станции. То есть, вращаясь вокруг Земли со скорость 7,6 км/с (для информации - период обращения МКС вокруг Земли составляет всего 92 мин 37 секунд), МКС как бы постоянно промахивается и не падает. Кроме того, на МКС есть двигатели, которые позволяют постоянно корректировать положение 400-тонной махины.

Однако, в космосе все по-другому, некоторые явления просто необъяснимы и никаким законам не поддаются в принципе. Например, запущенный несколько лет назад спутник, или другие объекты будут вращаться по своей орбите и никогда не упадут. Почему так происходит, с какой скоростью летит ракета в космос ? Физики предполагают, что есть центробежная сила, которая нейтрализует действие гравитации.

Проделав небольшой эксперимент, мы можем сами, не выходя из дома, это понять и ощутить. Для этого нужно взять нитку и привязать к одному концу небольшой груз, далее нить раскрутить по окружности. Мы почувствуем, что чем выше скорость, тем траектория у груза будет четче, а нить больше натягивается, если ослабить силу, скорость вращения объекта уменьшится и риск того, что груз упадет, возрастает в несколько раз. Вот с такого небольшого опыта мы и начнем развивать нашу тему - скорость в космосе .

Становится понятно, что высокая скорость позволяет любому объекту преодолевать силу притяжения. Что касается космических объектов, любых у них у каждого своя скорость, она разная. Определяется четыре основных вида такой скорости и самая маленькая из них первая. Именно на такой скорости летит корабль на орбиту Земля.

Для того чтобы вылететь за ее пределы нужна вторая скорость в космосе . На третьей скорости полностью преодолевается тяготение и можно вылететь за пределы солнечной системы. Четвертая скорость ракеты в космосе позволит покинуть саму галактику, это примерно 550 км/с. Нам всегда было интересна скорость ракеты в космосе км ч, при выходе на орбиту она равняется 8 км/с, за ее пределы - 11 км/с, то есть, развивая свои возможности до 33 000 км/ч. Ракета наращивает постепенно скорость, полноценный разгон начинается с высоты 35 км. Скорость выхода в космос составляет 40000 км/ч.

Скорость в космосе: рекорд

Максимальная скорость в космосе - рекорд, установленный 46 лет назад, до сих пор держится, его совершили астронавты, принимавшие участие в миссии «Аполлон 10». Облетев Луну, обратно они возвращались, когда скорость космического корабля в космосе составляла 39 897 км/час. В ближайшем будущем планируется отправить в пространство невесомости корабль «Орион», который будет выводить космонавтов на низкую околоземную орбиту. Возможно, тогда удастся побить 46-летний рекорд. Скорость света в космосе - 1 млрд км/час. Интересно, сможем ли мы преодолеть такое расстояние со своей максимально доступной скоростью в 40 000 км/час. Вот какая скорость в космосе развивается у света, но мы это не ощущаем здесь.

Теоретически человек может перемещаться со скоростью несколько меньшей скорости света. Однако это повлечет за собой колоссальный вред, особенно для неподготовленного организма. Ведь для начала такую скорость нужно развить, приложить усилие, чтобы безопасно ее снизить. Потому как быстрое ускорение и замедление может стать смертельным для человека.

В древние времена считалось, что Земля неподвижна, никого не интересовал вопрос о скорости ее вращения по орбите, потому как таких понятий в принципе не существовало. Но и сейчас дать однозначный ответ на вопрос сложно, потому что величина неодинаковая в разных географических точках. Ближе к экватору скорость будет выше, в районе юга Европы она равняется 1200 км/час, вот такая средняя скорость Земли в космосе .