Учитель начальных классов (стр. 1 из 4)
Содержание.
Введение.
В четвертом классе на уроках окружающего мира нас стали знакомить с астрономией. Мы узнали, что наша планета лишь «часть необъятной Вселенной». И меня захватила идея изучения других планет, а также возможность межпланетных космических перелетов. Оказалось, что нога человека еще не ступала даже на самую ближайшую к Земле планету - Марс. Но люди всегда стремились ко всему новому, и невозможное становится возможным уже в наше время. Для осуществления полета на Марс требуется серьезная подготовка. Во время работы над проектом я узнал, что в нашей стране уделяют особое внимание этому вопросу, и в настоящее время идет эксперимент «Марс-500». Шесть человек экипажа проведут больше года в условиях, приближенных к тем, которые будут во время перелета на Красную планету. Сейчас нашими учеными проводится огромное количество исследований, чтобы преодолеть все технические трудности и полететь на Марс. Я выбрал такую тему проекта, чтобы понять, смогу ли я или мои одноклассники побывать на этой планете.
Цель проекта: Изучение возможности полета к Марсу. Проведение экспериментов. Изучение условий для работы и жизни космонавтов. Создание прототипа биореактора для выработки кислорода и исследование эффективности его работы.
Задачи, решаемые в ходе работы:
- сбор информации по истории исследования Марса;
- изучение проблем, с которыми могут столкнуться космонавты во время перелета;
- изучение систем регенерации воздуха различных типов;
- самостоятельное создание системы регенерации воздуха;
- исследование эффективности работы биореактора;
- обобщение полученных результатов;
- создание доклада-презентации.
В проекте использовались следующие методы исследования:
- анализ;
-сравнительный анализ;
-синтез;
- эксперимент;
- обобщение.
В ходе выполнения работы был проведен анализ литературных источников, сравнительный анализ различных систем жизнеобеспечения, синтез гипотезы об эффективности биологической технологии; выдвинутая гипотеза была подтверждена экспериментальным методом при создании модели биореактора. Качество сублимированных продуктов было проверено также экспериментальным методом. Результаты экспериментов были обобщены для подтверждения гипотезы.
Оборудование и материалы: телескоп, цифровой микроскоп QX3, фотоаппарат Lumix (Panasonic), персональный компьютер с операционной системой Windows XP, лампа люминесцентная энергосберегающая; прозрачный пластиковый контейнер, культура водоросли хлореллы из аквариума, насос и шланги.
Программное обеспечение: Adobe Photoshop; Microsoft Word 7.0, Microsoft Power Point 7.0.
Объект исследования: система регенерации воздуха для полета на Марс.
Предмет исследования: эффективность использования биореактора для регенерации воздуха в космическом корабле.
Гипотеза: с помощью биологического регенератора воздуха возможно поддержание постоянства состава атмосферы в космическом корабле при полёте на Марс.
Практическая часть проекта состоит в создании модели системы биологической регенерации воздуха для космического корабля и исследовании ее работы.
Актуальность проекта заключается в обоснованном выборе объекта исследования, так как системы регенерации воздуха при долговременных космических полётах находятся на стадии разработки. Материалы и выводы проектного исследования могут быть использованы при создании учебных материалов и популяризации идеи развития космонавтики. Презентация и результаты работы могут также использоваться на уроках природоведения, биологии и астрономии.
Апробация. Материалы проекта изложены на семинаре в рамках программы «Каникулы в космосе» в Звездном городке и на конференции проектно-исследовательских работ в ГОУ СОШ №599 в декабре 2010г.
Почему на Марс?
В нашей Солнечной системе много интересных планет, а ещё больше их спутников. Почему же я выбрал именно Марс? Оказывается, что и до меня очень многие интересовались этой планетой.
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Эта планета названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «Красная планета» из-за красноватого оттенка поверхности. Марс во многом похож на Землю.
Период вращения вокруг оси – звездные сутки – равен 24,62 часа – всего на 41 минуту больше периода вращения Земли. Наклон экватора к орбите: 25°12' (у Земли – около 23°). Это значит, что смена дня и ночи и смена времён года на Марсе протекает почти так же, как на Земле. Есть там и климатические пояса, подобные земным. Но есть и отличия. Прежде всего, из-за удалённости от Солнца климат, вообще, суровее земного. Далее, год Марса почти вдвое длиннее земного, а значит, дольше длятся и сезоны. Наконец, характер сезонов заметно отличается в северном и южном полушариях планеты: в северном полушарии лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая, тогда как в южном полушарии лето короткое, но тёплое, а зима долгая и суровая.
Вплоть до первого пролёта у Марса космического аппарата Маринер-4 в 1965 году многие исследователи всерьёз полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря.
Рис. 1. Сравнительные размеры Земли и Марса.
Из-за низкого давления вода не может существовать в жидком состоянии на поверхности Марса, но вполне вероятно, что в прошлом условия были иными, и поэтому наличие примитивной жизни на планете исключать нельзя.
Марс можно увидеть с Земли невооружённым глазом
Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн. км, максимальное — около 401 млн. км.
Марс почти вдвое меньше Земли по размерам, а сила притяжения на его поверхности почти в три раза меньше, чем на Земле.
Рис. 2. Атмосфера Марса.
Температура на экваторе планеты колеблется от +30 °C в полдень до −80 °С в полночь. Вблизи полюсов температура иногда падает до −123 °С.
Атмосфера Марса очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного.
Атмосфера состоит на 95 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 0,1 % водяного пара, 0,07 % угарного газа. Хотя атмосфера Марса не губительна для землян, понадобится специальное оборудование, чтобы выделить из нее кислород для дыхания.
Рис. 3. Фотография марсианского грунта в месте посадки аппарата Phoenix.
Зимой углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. «Вояджер» обнаружил в атмосфере редкие облака. Однако даже вся атмосферная влага, если бы она выпала на поверхность, покрыла бы ее слоем не толще 0,01 мм. Над низинами и на дне кратеров в холодное время суток стоят туманы, а «Викинг-2» зарегистрировал в 1979 году выпадение снега, пролежавшего несколько месяцев.
Для Марса характерен резкий перепад температур. В так называемых оазисах, в районах озера Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от –53° C до +22° C летом и от –103° C до –43° C зимой. Итак, Марс – весьма холодный мир, однако климат там ненамного суровее, чем в Антарктиде.
Основная составляющая почвы — кремнезём (20-25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия.
Согласно данным зонда НАСА Phoenix Mars Lander (посадка на Марс 25 мая 2008 года), «Такой грунт вполне пригоден для выращивания различных растений, например спаржи. Здесь нет ничего, что делало бы жизнь невозможной», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс.
Вот из-за такого сходства с нашей Землей, а также из-за относительной близости Марса, земляне, в том числе и я, выбирают Марс как наиболее пригодную для заселения в будущем.
Трудности пути.
Когда я увидел на рисунке 4 расстояние между орбитами Земли и Марса, то мне показалось, что расстояние между ними не очень велико и полёт продлится недолго. Но оказалось, что всё не так просто: Земля и Марс не стоят на месте, и путь (траектория) полёта намного длиннее. Из книги [2] я узнал, что бывают моменты, когда Марс и Земля находятся на минимальном расстоянии. Они называются великими противостояниями. Ближайшее такое событие произойдёт в 2018 году.
На сайте [3] я нашёл примерное «расписание» экспедиции на Марс в ближайшее противостояние. Предположим, что окно для старта откроется в апреле 2018 г. Рассмотрим возможный сценарий пилотируемой экспедиции.
 |
Рис. 4. Расположение планет и траектория полёта на Марс в 2018 году.
· Старт 15-20 апреля 2018 г. (1)
· Перелет к Марсу 162 суток (синяя кривая).