У цей день, 12 квітня 1961 року, громадянин СРСР Юрій Олексійович Гагарін на космічному кораблі «Восток» вперше в світі здійснив орбітальний обліт Землі, відкривши епоху пілотованих космічних польотів. Він зробив один виток навколо земної кулі, який тривав 108 хвилин.
Яскраві успіхи космонавтики - закономірний результат самовідданої праці багатьох тисяч людей, які робили і роблять все від них залежне в ім’я прогресу космічної галузі.
Космічний обліт людиною земної кулі і повернення його на Землю - досягнення новітньої сучасної техніки. На кожному етапі роботи організатори цього видатного наукового експерименту зустрічалися з принципово новими завданнями, вирішити які вдалося лише за допомогою методів математики. Якщо для побудови наших земних будівель, кораблів, мостів часто можна обійтися елементарною математикою і тієї «вищою математикою», яка вивчається у вузах, то для вирішення проблем, пов'язаних з космічними польотами, її зовсім недостатньо. Тут не обійтися без новітніх і надзвичайно тонких математичних досліджень.
Сучасні математики - не є «чистими теоретиками», а в своїй роботі часто-густо тісно пов'язані з різними галузями техніки. При створенні космічних кораблів від математики багато потрібно для постановки і вирішення наступних завдань. Велика увага повинна приділятися дослідженню комплексу питань, що відносяться до газової динаміки - науки про рух з надзвуковими швидкостями. Дуже складні розрахунки в цій області успішно виконуються зараз за допомогою потужних комп'ютерів. Особливо важкою вважається та частина газової динаміки, яка шукає шляхи і методи боротьби проти недопустимих перегрівів при зворотному входженні космічного корабля в атмосферу. Температура повітряної подушки перед кораблем при тій величезній швидкості (в двадцять чотири рази швидше звуку), яку він розвиває, перевищує 3 000 градусів. Математична сторона проблеми гальмування космічного корабля цікава і складна. Тут потрібно знайти оптимальне рішення, оскільки при недостатньому зниженні швидкості він згорів би при вході в атмосферу Землі, а з іншого боку, чим більше гальмування, тим більша кількість пального повинна бути витрачена, тим більше вага корабля і складніше його запуск.
Іншою важливою сферою застосування глибокого математичного аналізу є розрахунок систем, що знаходяться під впливом динамічних навантажень (інакше кажучи, навантажень, змінних в часі і залежать від зміни швидкості вилітають газів або тиску атмосфери). Це дуже складне питання вивчається теорією пружності. При розрахунку механічної міцності елементів гігантського космічного корабля потрібно математично осмислити причину виникнення вібрацій і способи боротьби з їх руйнівним впливом.
Величезну роль у вирішенні проблем космічної техніки зіграла також математична теорія автоматичного регулювання (часом навіть підручники з неї читати неймовірно складно). При наддалекому радіозв'язку перешкоди в десятки разів перевищують сигнал, що передається. Допомогти тут змогла тільки теорія інформації, методами якої вдалося створити кодуючі пристрої для виділення корисного сигналу.
Нарешті, самий розрахунок орбіти космічного корабля і шляхи виходу його на орбіту і спуску на Землю (так звана проблема обурення орбітальних рухів) з урахуванням опору атмосфери, мінливого з висотою, і навіть з урахуванням відхилення форми Землі від кулі - питання дуже складне, при вирішенні якого постійно доводилося вдаватися до допомоги швидкодіючих комп'ютерів.
Комп'ютери - це вже не чиста математика, це злиття математики з технікою. І це дуже вдалий сплав. Без них не був би можливий ніякий космічний політ. Вони з воістину космічною швидкістю обробляють інформацію, що надходить з корабля інформацію і, відповідно до введеної в них програмі, посилають його апаратурі відповідний наказ.
Навіть з того небагато чого, вище сказаного, зрозуміло, яка велика роль математики в здійсненні космічного польоту людини навколо Землі. Добре ще, що для польотів в області сонячної системи достатньо звичайної евклідової геометрії. Попереду нові безкраї шляхи до невідомих світів і галактик. Тоді доведеться, безсумнівно, враховувати ейнштейнівську неевклідовість всесвіту.
В недалекому майбутньому математикам разом з фізиками належить, мабуть, навчитися керувати гравітаційними полями, щоб звільнити людину з полону ньютонівских сил тяжіння. Перед математикою стоять нові, грандіозні, майже фантастичні завдання.
Немає коментарів:
Дописати коментар