Искусственные спутники Земли

возможных вариантов ионной ракеты справедливо  соотношение:          

1-w2:c2=1-b2:(1-b2(1-a)2,

где b - доля стартовой массы, приходящейся на источник энергии. Можно сказать, что b не превышает 0,5. Если источником энергии служит термоядерный реактор, то w/c мало и составляет 0,12 при b=0,5. Таким образом, применение на ионной ракете в качестве источника энергии аннигиляционного реактора позволяет достичь

огромных  скоростей истечения.

Рассмотрим  для примера многоступенчатую фотонную ракету, предназначенную  для прямого и обратного перелёта. Первая ступень разгоняет звездолёт до

максимальной  скорости v, а вторая тормозит его до нуля вблизи выбранной  для исследования планетной системы. Третья и четвёртая ступени служат соответственно для разгона звездолёта на обратном пути до той же максимальной скорости  и для торможения до нуля около Земли. На землю возвращается только жилая часть звездолёта. Предположим сначала, что все четыре ступени состоят

только  из топлива, а масса  покоя жилой части  не изменяется за время межзвёздного перелёта. Механика тела с переменной массой покоя позволяет определить стартовую массу такого звездолёта. Заметим что можно произвести и более реальные расчёты, учитывающие массы конструкции ступени. Кроме того,

можно рассмотреть и  одноступенчатую  фотонную ракету с  жилой частью как  для

случая  ступени из топлива, так и с учётом массы конструкции  ступени.

Перспективы ракетной техники.                       

Хотя  полёты первых автоматических межпланетных станций  осуществлены при помощи ракетных двигателей, работающих на химическом топливе, тем не менее

даже  перспективные термохимические  топлива не позволят увеличить скорость истечения газов свыше 4,8 км/сек. В связи с этим конструкторы космических

ракет всё более и  более задумываются над созданием  ракет с ядерными двигателями.

Принцип работы атомных тепловых ракет несложен. В  этих ракетах будет устанавливаться ядерный реактор. Выделяемое им тепло пойдёт на разогрев рабочего тела: жидкий водород, аммиак или вода будут превращаться в раскалённый газ, который, истекая из сопла с огромной скоростью, создаст реактивную силу тяги. Если скорость истечения струи в химических двигателях

составляет  несколько километров в секунду, то в тепловых атомных ракетных двигателях можно ожидать скоростей порядка 10 км/сек. Поэтому удельная тяга двигательных установок атомных ракет будет намного выше тяги жидкостно- реактивных двигателей с самыми высокоэффективными химическими топливами.Теоретически скорости истечения рабочего тела в атомных реакторах

неограниченны. Но практически они  не смогут превышать  некоторых пределов, зависящих от свойств материала реактора и сопла. Чтобы удельная тяга атомных ракет намного превосходила тягу ракет с химическим топливом, температура

поступающих в сопло газов  должна быть порядка 3000-4000 градусов. Конструирование атомных реактивных двигателей осложняется также трудностью

создания  жаропрочных материалов для реактора и  сопла, необходимостью установки больших по габаритам и весу холодильников и рядом других причин.

Некоторые трудности вызваны  проблемой управления атомными реакциями  при высоких внутренних температурах, при которых даже уран будет находиться в расплавленном состоянии.

В последнее время  стала интенсивно разрабатываться  теория нового типа ракетных двигателей – так называемых электрореактивных двигателей(электрических ракетных двигателей). В обычных ракетах для увеличения скорости истечения газов используется химическая энергия рабочего тела. Передаваемая тепловая энергия переходит в кинетическую энергию газов, вырывающихся из сопла. Возможны принципиально иные пути разгона частиц, создающих силу тяги. Электрически заряженные частицы при помощи электрического или электромагнитного поля можно разогнать до высоких

скоростей. В качестве электрически заряженных частиц можно  использовать поток ионизованного газа, выделяемого из легко ионизируемых веществ (например, натрия или цезия). Для разгона ионов в космической ракете должен быть

установлен  мощный малогабаритный источник энергии. Энергию  можно получать, например, от ядерной установки. Такого рода двигатель часто называют ионным. Характерной особенностью ионных ракет является высокая скорость истечения

реактивной  струи (до 200 км/сек). К сожалению, в  большинстве случаев  удельная тяга ионных ракет весьма мала, поэтому ионная ракета не сможет самостоятельно взлететь с поверхности планеты. Для вывода её на околоземную эллиптическую орбиту необходимо будет использовать многоступенчатую ракету на химическом

топливе. Расчёты показывают, стартовый вес  этих ракет-носителей  во много десятков раз должен превосходить вес ионной ракеты.

Ионная  ракета представляет собой двигатель, обеспечивающий продолжительную постоянную малую тягу. Разгон ионных ракет может продолжаться в течение ряда

недель, поэтому их можно  использовать при  длительном полёте в  периферийные области солнечной системы.

Каковы  же принципы устройства плазменных двигателей? С плазмой, четвёртым состоянием вещества, мы встречаемся часто в повседневной жизни. Пламя спички

– пример низкотемпературной плазмы, неоновая реклама  – плазма газового разряда. Вольтова дуга – ещё один пример плазмы. Плазма состоит из смеси электронов, ионов и нейтральных атомов. Физики разделяют плазму на горячую и

холодную. В горячей плазме нейтральных атомов нет.В электрореактивных  двигателях используется горячая плазма, состоящая  из свободных электрически заряженных частиц и обладающая хорошей

электропроводностью. Если плазму поместить  в магнитное поле и пропустить через неё электрический ток, то она подобно проводнику с током придёт в движение и будет ускоренно двигаться.

Это свойство плазмы использовано в электрореактивных  двигателях. Истечение сильно нагретой плазмы с большой скоростью через сопло ракеты создаёт реактивную силу. Преимущество электрореактивных плазменных двигателей – высокая скорость истечения газов.

Заключение

Когда я писал реферат, самым интересным в моей работе была работа с научно- популярной литературой. Я узнавал много нового и интересного. Я узнал, как движутся искусственные спутники Земли, которые передают мои любимые передачи,

и как они приземляются на Землю, какими могут  стать космические  объекты, когда я выросту, какие опасности будут подстерегать меня, если я стану космонавтом.

Больше  всего мне была интересна информация про физические основы устройства ракеты, потому что мне интересно всё что связано с оружием и военной техникой. Как работает баллистическая ракета мне было неизвестно, поэтому я сделал для себя интересное открытие.

Я считаю, что наша страна может развить  свои технологии до того, что можно будет летать со сверх световыми скоростями, перемещаться между галактиками, осваивать новые планеты. Для решения этих задач нужно создавать новые и развивать старые отрасли науки и техники такие, как кибернетика и техника

электронных вычислительных машин  и анализаторов, без  которых немыслимо создание космических кораблей и искусственных спутников; космическую биологию и медицину, а так же технику.

Большую роль, конечно, играет изучение физики космических  движений. На основе этих знаний развиваются идеи о строении космических кораблей таких, как атомные тепловые ракеты, корабли с электрореактивным или плазменным двигателем, ракеты с термоядерным двигателем.