«I-WORLD» АЙЖҮРГІШІ

Кіріспе

Тақырыптың өзектілігі: ХХІ ғасыр – техниканың дамыған кезеңі. Адам өмірі мен денсаулығына елеулі қауіп төндіретін жағдайларда жұмыс істеуге байланысты көптеген жобаларда жоғары қауіптілік аймақтарында, мысалы, химиялық, радиациялық, күрделі климаттық жағдайларда немесе алыс ғарыш кеңістігінде жұмыс істеу үшін , адамзат әр түрлі роботтарды белсенді пайдаланады. Атап айтқанда, басқа планеталарды зерттеу үшін – робот-планетоходты пайдаланады(Луноход).Айжүргішті дамытуға байланысты әлемдік және отандық ғарышкерлердің жетістіктерін насихаттау қажет.

Ғылыми жобаның мақсаты мен міндеттері: Алдын ала дайындалған материалдардың көмегімен және арнайы датчиктермен қамтылған автоматтандырылған, Айды зерттеуге арналған айжүргіштің жаңа түрін жасақтау.

Мақсатқа жету жолындағы төмендегі міндеттерді шешуді алға қойдық:

• Жер серігімен танысу;

• Айжүргіштің ғылымға енуін зерттеу ;

• Айжүргіштің түрлерін талдау;

• Айжүргіш моделін жасақтау;

Айжүргішті жасақтау барысындағы қаржы мәселесін жан-жақты қарастыру.

Тақырыптың теориялық және практикалық маңызы:

Жұмыстың негізі тұжырымдамаларын арнайы ашық сабақтарында, сыныптан тыс сабақтарда қолдануға болады. Практикалық негізін 3Д модель және концепция түрінде арнайы «Робототехника » үйірмелерінде көрсетуге болады.

Жұмыс құрылымы:

Ғылыми жұмыс кіріспеден, төрт тараудан және қорытынды мен пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Жұмыстың өткізілген орны: мектеп және астрономиялық зертханаларында.

2.1 Жер серігі – Ай

Ай— Жердің табиғи серігі, өзінен жарық шығармайтын Жерге ең жақын аспан денесі. Ол Жерді эллипстік орбита бойымен айналады. Жер мен Ай арасындағы орташа қашықтық 384 500 км.

Жалпы көрсеткіштері:

•Массасы7,35*1022 кг.

•Тығыздығы 3344 кг/м³

•Ай диаметрі 3476 км

•Айдың өз атмосферасы жоқ. Бетіндегі температурасы −173 °C -ден 127 °C -ге дейін барады. Айдың қалыңдығы 60–120 км фелдшпат жотадай қабығы силикат мантияның үстінде жатыр. Базалт лавалары Ай бетінің 17 % жабады. Радиусы 300—400 шағын (Ай көлемінің 2—3 % құрайтын) темір ядросының болуы ықтимал.

•Ай бетіндегі ауырлық күшінің үдеуі 1,62 м/сек2. Орбитасының эллипсті және аспан денелері ұйытқуы ықпалында болуына байланысты Айдың Жерден қашықтығы 356400 км-ден (перигейінде) 406800 км-ге (апогейінде) дейін артады, ал орташа қашықтығы 384401 км. Осы ауытқуға сәйкес Айдың көрінерлік бұрыштық диаметрлері 33' 32"-тан 29' 20"-қа дейін өзгереді.

Ай жыныстарының химиялық құрамы

Ай топырағы құрлық пен теңіз аймақтарында қатты айқындалады.АМС «Луна-20»топырақты құрлықтық аймақтан алған, ал «Луна-16» - теңізден алған

Элементтер	«Луна-20» аппаратымен жеткізілген	«Луна-16» аппаратымен жеткізілген
Si	20,0	20,0
Ti	0,28	1,9
Al	12,5	8,7
Cr	0,11	0,20
Fe	5,1	13,7
Mg	5,7	5,3
Ca	10,3	9,2
Na	0,26	0,32
K	0,05	0,12

Айдың ішкі құрылысы

Ай — дифференциалды дене: ай қыртысы, мантия және ядродан құрылған.

Ішкі ядроның радиусы 240 км, бұл қабатта темір көп болады. Сыртқы ядроның диаметрі 300-330 км, ол сұйық темірден құралған. Ядродан кейінгі қабатының радиусы 480-500 км, бұл қабат жартылай балқыған

Ай қыртысының радиусы ~ 50 км.

Айдың тұтылуы

Айдың шала тұтылуы Ай Жердің көлеңкесіне енген уақытта басталып, 3,75 сағатқа созылады. Осы уақыттың орта шенінде Ай толық тұтылып, ол 1,75 сағатқа созылады. Толық тұтылу кезінде жер атмосферасынан шағылған Күн сәулесінің шамалы мөлшерінің Ай бетіне түсуі салдарынан Ай беті күңгірттенеді. Күн тұтылу тек жаңа Ай, ал Ай тұтылу тек толған ай кезінде (бірақ олардың әрқайсысында емес, тек Күн мен Айдың аспан сферасындағы көрінерлік жолы қиылысатын Ай орбитасының түйіндеріне Күн мен Ай айтарлықтай жақын келгенде) ғана болады.

2.2 Айжүргіш ғылымға енуі

Айға “Луна”, “Зонд”, “Рейнджер”, “Сервейер”, “Лунар Орбитер” және адам басқаратын “Аполло” планетааралық автоматты кемелер арқылы зерттеулер жүргізілді. Ай бетіне алғашқы адам 1969 жылы 21 шілдеде қадам басты (Н.Армстронг, Америка Құрама Штаты). Айда 1969-1972 жылдары 12 астронавт ғылыми-зерттеулер жұмыстарын жүргізді.

Айда 1969 — 1972 ж. 12 астронавт ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізді. Айға сапар – сериялы «Аполлон» ғарыш кемелерімен Айға ұшуды жүзеге асырған адамдар тобының сапары. Әр сапарға үш астронавт қатысты, оның екеуі Айға арнаулы кабинамен қонып, біреуі орбитадағы негізгі бөлікте қалып, айналып ұшып жүрді. Бортында астронавтар бар «Аполлон-8» кемесі 1968 ж. 24 желтоқсанда Айдың жасанды серігі орбитасына шығарылды. Қонатын орын сайлау мақсатында Ай беті жақыннан суретке түсірілді, телевизиялық репортаж жүргізіліп, Айдың жасанды серігі орбитасынан Жерге қарай ұшатын жолға қайта түсу, Жер – Ай жолында ұшу, екінші ғарыштық жылдамдықта атмосфераға ену жұмыстары атқарылды. Ұшу бас-аяғы 6 тәулік 3 сағат, 42 минутқа созылды.

1969 ж. 18 майда аттандырылған «Аполлон-10» кемесімен астронавтар Ай кабинасына өтіп, Жер серігінен 12,8 км биіктікте 4 айналым жасап, аман-есен Жерге оралды. Ұшу 8 тәулік 3 минут 23 секундқа созылды.

1969 ж. 16 шілдеде Гринвич уақыты бойынша 13 сағат 32 минутта «Аполло-11» ғарыш кемесі Айға аттанды. Ай кабинасы негізгі бөліктен бөлінгеннен кейін, автоматты режимде құлдилау басталды. Қонуға жақын қалғанда Армстронг кабинаның көлемдері 3 м-ге дейін жететін тастарға толы қазаншұңқырға тап келгенін дер кезінде байқап қалады, автоматты режимді өзгертеді де басқаруды өз қолына алып, Ай кабинасын қазаншұңқырдан 330 м шалғайға апарып қондырды.

1969 ж. 20 шілдеде Гринвич уақыты бойынша 20 сағат 17 минут 42 секундта кеме табаны Тыныштық теңізі тегісіне тиді. 1969 ж. 21 шілдеде 2 сағат 56 минут 20 секундта Армстронг адамзат тарихында тұңғыш рет Ай үстіне аяқ басты. «Бұл – адамның қарапайым қадамы, бірақ адамзат үшін ғаламат секіріс» – деп бастады, ол алғашқы толқулы сөзін. Астронавтар Ай үстінде жүруді меңгерді, бірқатар ғылыми приборлар орнатты, 22 кг Ай жынысының үлгісін жинап, суретке түсірді. Олар Ай үстінен Жермен телевизиялық байланыс жасап, қайтыс болған бес ғарышкердің (Юрий Гагарин, Владимир Комаров, Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт, Роджер Чаффи) бейнесі бедерленген медальдарды қалдырды. Сыртта Армстронг 2 сағат 31 минут 40 секунд, Эдвин Олдрин 2 сағат 15 минут болды. Ай кабинасына әуелі Олдрин оралып, арада он минут өткен соң Армстронг мінді. 1969 ж. 24 шілдеде кеме Жерге қайтып оралды. Ұшу 8 тәулік 3 сағат 18 минут 35 секундқа созылды. «Аполлон-12» ғарыш кемесі астронавтары алдарына қойылған мақсат – Айды зерттеу, Ай бетіне изотопты генератордан ток алатын ғылми құралдарды орнату, Жерге Ай жыныстарының үлгілері мен сонда 1967 жылғы 20 сәуірден жатқан «Сервейер-3» автоматты ғарыш аппаратының кейбір бөлшектерін Жерге алып келу болды. Қонғаннан кейін астронавтар кемеден 450 м қашықта жұмыс жасады. Ұшу 10 тәулік 4 сағат 36 минут 25 секундқа созылды.

«Аполлон-13» кемесі Жерден 330 мың км алыстап, Айға 91 мың км қалғанда оттекті-сутекті жанармай элементтері батареясына арналған оттегі бар қалбыр жарылып, кеменің негізгі бөлігі электр қуатынсыз қалды. Екі астронавт Ай кабинасына өтті, үшіншісі экипаж бөлімінде болды. Ай кабинасынан экипаж бөліміне оттек келіп тұруы үшін екі арадағы люктер ашық қалдырылды. Ғарыш кемесі эллиптикалық геоцентрлік орбита бойынша Айды үлкен эксцентриситетпен айналып ұшып өтіп, Жерге оралды. Ұшу 5 тәулік 22 сағат 54 минут 41 секундқа созылды.

«Аполло-14» кемесінің қонатын аймағы «Аполло-13» орындай алмаған Фра Мауро қазаншұңқыры төңірегі болды. Әдеттегі міндеттерге қоса астронавтарға бұл жолы шағын магнитометрдің көмегімен локальды магниттік өрісті зерттеу, Айдың жасанды серігі орбитасындағы негізгі бөліктен Ай үстін радиозондтау, Жер мен Ай арасындағы ұшу жолында технологиялық тәжірибелер жасау, «Аполло-12» ғарыш кемесі астронавтары орнатып кеткен сейсмометрмен сейсмологиялық дірілді тіркеу мақсатында «Сатурн-5» ракета ұшырғышының соңғы сатысын орбитадан Ай бетіне тастау ісін жүзеге асыру жоспарланды. Қонғаннан кейін астронавтар сыртқа екі рет шығып, алғашқысында 4 сағат 48 минут, кейінгісінде 4 сағат 35 минут уақыт болып, кемеден 1,2 км-ге дейін қашықтай алды. Зерттеу жүргізген аймақтың кедір-бұдырлығынан магнитометр салынған салмағы 9 кг екі дөңгелекті арбаны көп жағдайда астронавтардың өз қолдарымен көтеріп алып жүрулеріне тура келді. Айдан ұшып шығу және Жерге оралу алдын ала жасалған штатты бағдарлама бойынша жүзеге асырылды. Ұшу 9 тәулік 1 минут 57 секундқа созылды.

«Аполло-15», «Аполло-16» және «Аполло-17» ғарыш кемелерінде Айды жасанды серігі орбитасынан зерттеуге арналған приборлар кешені, кемеден бөлек ұшып жүріп зерттейтін автономды Айдың жасанды серігі, ал Ай кабинасында астронавтар айдап жүретін «Ровер» Ай электромобилі болды.

«Аполло-15» ғарыш кемесі негізгі бөлігінен ажыраған Ай кабинасы қонғаннан кейін екі астронавт кемеден сыртқа үш рет шықты. Алғашқысы 6 сағат 33 минут, екіншісі 7 сағат 12 минут, үшіншісі 4 сағат 50 минутқа созылды. Астронавтар зерттеу жұмыстарын Ай электромобилімен жүргізді, олар 27,2 км аймақты шарлап, Ай тастарын жинады, тас жынысы үлгісін алу үшін және Ай қыртысынан шығатын жылу ағынын өлшейтін құралдарды орнату үшін 2,7 м тереңдікте бірнеше оқпан қазды. Айдан Жерге оралу негізгі бағдарламаға сай өтті. Ұшу 12 тәулік 7 сағат 11 минут 53 секундқа созылды.

Кейбір технологиялық және биологиялық тәжірибелер «Аполло-16» астронавтарына жүктелген жаңа міндеттер болды. Астронавтар қонғаннан кейін кемеден Ай бетіне 7 сағат 11 минут, 7 сағат 23 минут және 5 сағат 40 минуттан үш рет шықты. Олар кемеден 5 км қашықтықта ғылыми-зерттеу жұмысын жүргізді. Ай электромобилі ылдилы жерлерде сағатына 17 км жылдамдыққа дейін алып отырды. Олар 27,1 км жол жүріп, 3 м тереңдікте оқпандар қазды. Ай бетінде қалған Ай электромобиліне орнатылған телекамера арқылы ұшып шығу сәті телекөрініске түсірілді. Жерге оралу ойдағыдай өтті. Ұшу 11 тәулік 1 сағат 51 минут 5 секундқа созылды.

«Аполло-17» ғарыш кемесінің Ай кабинасы негізгі бөліктен бөлініп, Ай бетіне қонғаннан кейін кеме басшысы мен Ай кабинасының ұшқышы кемеден сыртқа 7 сағат 12 минут, 7 сағат 37 минут және 7 сағат 15 минуттан үш рет шықты. Ай кабинасынан 7 км қашықтықта астронавтар Ай электромобилімен 35,7 км жол жүрді, ғылыми-зерттеу ісін жүргізді. Ылдилы жерлерде Ай электромобилі сағатына 18 км-ге дейін жылдамдық алды. Тереңдігі 3 м оқпандар қазды, Ай тастарының үлгісін жинады. Жерге оралу негізгі бағдарламаға сай өтті. «Аполло-17» кемесінен кейін Айға сапар тоқтатылды.

2.3 Айжүргіштің түрлері

Айдағы автомат “Луноходтың” қозғалысы Жер бетіндегі ғарышпен байланыс орталығынан басқарылса, көліктік “Луноходты” ғарышкерлер басқарып жүргізеді. 1970 ж. 10 қарашада ұшырылған кеңестік “Луна-17” планетааралық автомат станциясы 17 қараша күні Мәскеу уақыты бойынша 9 сағ 28 мин-та Айдың Жаңбыр т-не космонавтика тарихында тұңғыш рет “Луноход” апарып түсірді. Бұл “Луноход-1” (салмағы 756 кг) еді. Ол 1970 жылдың 17 қарашасынан 1971 жылғы 4 қазанға дейін, яғни 322 күн жұмыс істеді. Осы мерзім аралығында онымен 171 рет байланыс жасалды. “Луноход-1-дің” бортындағы рентгендік телескоп пен радиометр. аппаратуралар 3,5 ай шамасы әр түрлі ғылыми зерттеулер жүргізді. “Луноход-1-дің” радиотелевизор жүйелері Жерге Ай бетінің 206 панорамалық және 20000-нан астам жай суретін берді. “Луноход-1” Ай бетінде барлығы 10540 м жол жүрді. 1971 ж. 30 шілдеде америкалық “Аполлон-15” ғарыш кемесі Ай бетіне ғарышкерлер мініп жүруге арналған көліктік “Луноход” (“Довер”) түсірді. Оның Жер бетіндегі салмағы 211 кг, ал Ай бетіндегі салмағы 36 кг болды. Ай бетіне қонған “Аполлон-16” (21.4. 1972) мен “Аполлон-17” (11.12.1972) ғарыш кемелерінің экипаж мүшелері де Ай бетінде “Луноходпен” жүрді. 1973 ж. 16 қаңтарда “Луна-21” планетааралық автомат станциясы — Мәскеу уақыты бойынша 4 сағ 14 мин-та Айдың Айқындық т-не кеңестік екінші “Луноход-2-ні” түсірді. Ол 120 күн бойы әр түрлі ғылыми зерттеулер жүргізіп, 37000 м жол жүрді.

2.4 Айжүргіштің жұмыс істеу құрылымы

Айжүргіш зерттеулер жүргізу үшін берік және төзімді болуы қажет. Өйткені ауыспалы (төмен,жоғарғы) температураға,шаңмен ластануға, химиялық коррозияға, ғарыштық сәулеге, шамадан тыс жүктемелерге қабілеттілігін сақтауы тиіс.(Қосымша №1)

Айжүргіш конструкциясында және оларды салу кезінде кеңістікті үнемдеуге көңіл бөлінеді. Айжүргіштің жүріс бөлігі мен тұтастай алғанда аппарат жиналу мүмкіндігі, сондай-ақ аппаратты кемеге бекіту орындалады. Айжүргіш жүрісін, жұмыс жағдайына өрістету және қону модулінен бөлу құралдары орнатылады.

Айжүргіш құрылысының негізі-оның қозғаушысы. Шынжыр табанды және дөңгелекті қозғағыштар белгілі. Жер үсті тәжірибесінде мұндай принцип қолданылатын болса да, аз адымдаушы қозғағыштар белгілі. Қозғалудың қадамдық әдісіне зерттеу, іздеу жұмыстарына көп көңіл бөлінеді. (Қосымша №2)

Шынжыр табанды-модульді қозғағыштар сопақ доңғалаққа ұқсас қозғағыштар болып табылады. Іс жүзінде бұл шынжыр табанмен қапталған екі доңғалақ. Олардың бірі-мотор-дөңгелек. Шынжыр табанды модульдер тасымалдау кезінде дөңгелектерді оңай ауыстыруға болады. (Қосымша №3)

Дөңгелекті-адымдаушы қозғағыштар негізінен дөңгелекті тербелу режимінде жұмыс істейді. Қиын учаскелерде, қозғалыс сусымалы топырақпен көтерілсе, алдыңғы доңғалақтар айнала отырып, бір мезгілде алға жылжиды, содан кейін оларға қалған доңғалақтар тартылады. Доңғалақ-адымдайтын қозғағышы бар аппараттың өтуі айтарлықтай артады.

"Айжүргіште ақпараттық жүйе-онсыз ғаламшардың беті бойынша қозғалысты жүзеге асыру мүмкін емес негіз. Планета кірістерін жобалау кезінде оның бортында ақпарат алатын жүйелердің және оны өңдейтін жүйелердің қосылуы басты проблема болып табылады".

Ақпаратты алудың ең маңызды нысаны-жергілікті жердің бедері. Рельеф туралы ақпаратты алудың үш тәсілі пысықталды: механикалық, локациялық және телевизиялық.

Профильді өткізгіштікті бағалаудың механикалық жүйесі (МСОПП) түйісу принципіне негізделеді. Мұндай жүйені тәжірибелік бағалау үшін оның тәжірибелік үлгісі жасалды, онда планетаның корпусы "сезімтал байланыс датчиктерінің жүйесімен"қоршалған.[4)]мұндай жүйе сенсорлық (немесе тактильді) деп аталады. "Макет жанған жәндіктерді еске түсіреді, ал ол қозғалғанда, алдыңғы датчиктер-щуптар бетін сезіп, тірі тіршілік қозғалысының әсерін тудырды. Алайда, бұл тіршілік соқыр ж