Космические исследования

Определения и обозначения

Космические исследования — изучение космоса с помощью наблюдений и специальных аппаратов. Они помогают узнавать о Земле, планетах и других небесных телах, которые нельзя исследовать обычным способом с поверхности. Для таких исследований используют аппараты с разными задачами. Часть из них наблюдает за Землёй, а часть отправляется дальше, к другим планетам.

Ракета-носитель — ракета, которая выводит космический аппарат за пределы Земли. Её задача — доставить аппарат на нужную высоту и сообщить ему скорость для движения по орбите или полёта дальше. После того как часть ракеты израсходовала топливо, она может отделиться. Так оставшаяся часть ракеты не тратит силы на то, чтобы разгонять уже ненужные элементы.

Искусственный спутник Земли — аппарат, который движется вокруг Земли по заданной орбите. Орбита — это путь, по которому небесное тело или аппарат обращается вокруг другого тела. Спутник нужен для связи, наблюдения за погодой и получения снимков. Его работа может продолжаться без космонавтов на борту.

Космонавт — человек, подготовленный для полётов и работы в космосе. Он может находиться на космическом корабле или станции и выполнять там задания. Для этого космонавту нужно уметь обращаться со специальным оборудованием. Подготовка нужна потому, что привычные на Земле условия в космосе другие.

Как это устроено

Чтобы подняться с Земли, ракете нужно преодолеть притяжение, которое тянет её к поверхности. Поэтому ракета имеет мощные двигатели: они создают тягу и разгоняют её вверх. Чем выше ракета поднимается, тем больше топлива расходуется на движение и разгон. Когда аппарат получает нужную скорость, он может продолжить путь по орбите.

Ракета-носитель поднимает космический аппарат и разгоняет его, а затем аппарат отделяется и продолжает движение самостоятельно. Ракета часто состоит из нескольких частей, или ступеней, с отдельными запасами топлива. Когда топливо в ступени заканчивается, её отделяют, чтобы она не мешала дальнейшему полёту и не требовала разгона. В итоге в космос направляется аппарат или та часть ракеты, которая должна доставить его к цели.

Спутник движется вокруг Земли по орбите с большой скоростью. Притяжение Земли не исчезает: оно всё время меняет направление движения спутника и удерживает его около планеты. Одновременно спутник продолжает двигаться вперёд, поэтому его путь изгибается вокруг Земли, а не заканчивается падением на поверхность. Для орбиты важны и скорость аппарата, и притяжение Земли.

Спутники выполняют задачи, для которых важно наблюдать за Землёй или передавать сигнал на большие расстояния. Спутник связи помогает передавать, например, телевизионный сигнал между удалёнными местами. Метеорологические спутники наблюдают за облаками и другими явлениями, чтобы специалисты могли оценивать погоду. Аппараты с камерами получают снимки поверхности Земли, которые используют для изучения природы и изменений на планете.

Космонавты готовятся к полёту заранее: тренируются, изучают оборудование и учатся выполнять задания в условиях, отличных от земных. На космической станции им нужны специальные средства для жизни и работы, в том числе оборудование для поддержания необходимых условий. Без такой подготовки человеку было бы трудно безопасно действовать в непривычной среде. При этом не всякое исследование требует присутствия человека: многие аппараты выполняют задания автоматически.

Космические аппараты и их задачи

Сначала найдите в таблице название аппарата, а затем прочитайте, где он находится и как движется. По последнему столбцу можно определить его главную задачу. Сравнение строк показывает, что космические аппараты отличаются не только местом полёта, но и тем, работают ли на них люди.

Разбор задач

Задача 1. Назови аппарат, который движется вокруг Земли и помогает передавать телевизионный сигнал.

1. Выделим в условии два признака: аппарат обращается вокруг Земли и передаёт сигнал.
2. Аппарат, который движется вокруг Земли по орбите, называется искусственным спутником Земли. Среди спутников есть аппараты связи.
3. Значит, по описанию нужно выбрать спутник связи: он передаёт телевизионный сигнал.

Ответ: искусственный спутник Земли, а точнее спутник связи.

Задача 2. Ракета вывела аппарат на орбиту. Объясни, почему аппарат продолжает двигаться вокруг Земли после отделения от ракеты.

1. Ракета-носитель разогнала аппарат и сообщила ему скорость, необходимую для движения по орбите.
2. После отделения аппарат уже не нуждается в ракете, чтобы продолжать движение. На него по-прежнему действует притяжение Земли, которое меняет направление его пути.
3. Скорость вперёд и действие притяжения вместе позволяют аппарату обращаться вокруг Земли, а не упасть сразу на поверхность.

Ответ: аппарат продолжает движение по орбите, потому что при запуске получил необходимую скорость, а притяжение Земли удерживает его на пути вокруг планеты.

Задача 3. Нужно изучить поверхность далёкой планеты, не отправляя туда человека. Какой аппарат можно использовать и почему?

1. В условии сказано, что человека на планету отправлять не будут. Значит, нужен аппарат, который может работать без космонавта на борту.
2. Автоматическая межпланетная станция летит к другим планетам и собирает сведения о них с помощью приборов.
3. Полученные данные станция передаёт для изучения. Поэтому её можно использовать для исследования поверхности далёкой планеты.

Ответ: автоматическую межпланетную станцию, потому что она собирает и передаёт сведения без космонавта.

Типичные ошибки

Ошибка — думать, что спутник держится на орбите потому, что там совсем нет притяжения. Так можно решить, если представить космос как место, где Земля уже не влияет на тела. Но притяжение действует и на спутник, а его движение зависит от сочетания притяжения и скорости. Проверьте себя: если в объяснении сказано, что притяжение исчезло, оно неверное.

Ракету-носитель иногда называют спутником, потому что оба связаны с космическим полётом. Но ракета доставляет аппарат, а спутник выполняет свою задачу, двигаясь по орбите. Чтобы проверить ответ, спросите себя: что именно разгоняет и доставляет аппарат, а что продолжает работу вокруг Земли? Первое — ракета-носитель, второе — спутник.

Неверно считать, что любой космический аппарат управляется космонавтом. Это предположение возникает потому, что часто говорят о полётах людей, но многие станции работают автоматически. Проверьте, указано ли в условии, что на борту есть человек: если нет, аппарат всё равно может собирать и передавать сведения.

Нельзя считать, что космонавтам не нужна подготовка и специальное оборудование. Такое мнение появляется, если забыть, что условия в космосе отличаются от земных. Человек должен заранее научиться выполнять задания и пользоваться нужными средствами. Проверка проста: если в объяснении космонавт действует так, будто он находится в обычных земных условиях, ответ не учитывает особенности полёта.

Связь с другими темами

Для понимания орбиты пригодятся знания о том, что Земля притягивает тела и вращается вокруг своей оси. Космические исследования связаны с изучением Солнечной системы и наблюдениями за небесными телами: аппараты помогают получать о них сведения. Знания о спутниках встречаются и в повседневной жизни — при знакомстве со связью, прогнозом погоды и изучением поверхности Земли. Так наблюдения из космоса помогают лучше понять процессы на нашей планете.

Что запомнить

• Космические исследования помогают узнавать больше о Земле и космосе.
• Ракета-носитель доставляет аппарат в космос.
• Искусственный спутник движется вокруг Земли по орбите.
• Спутники используются для связи, наблюдений и получения снимков.
• Космические аппараты могут быть пилотируемыми или автоматическими.
• Для работы в космосе космонавтам нужны подготовка и специальное оборудование.