ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 21
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
“Средняя общеобразовательная школа № 46 г. Хабаровск”
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ
Тема:
Космос и проблемы в его исследовании
Выполнил:
Лапин Михаил Александрович
Ученик 11 А класса
Куратор проекта:
2023г.
Ведение
1. ВЗЛЕТ
2. ПОЛЕТ
3. КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР
4. НАВИГАЦИЯ
5. РАДИАЦИЯ
6. ЕДА И ВОДА
7. МЫШЦЫ И КОСТИ
8. ПСИХИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ
9. ПОСАДКА
10. РЕСУРСЫ
11. ИССЛЕДОВАНИЕ
12. КОСМОС ОГРОМЕН
13. ЕСТЬ ТОЛЬКО ОДНА ЗЕМЛЯ
Список используемой литературы
Введение
Космос, как известно, не самая гостеприимная среда. В этой статье вы узнаете самые большие проблемы космоса, которые стоят на пути его освоения.
Зародившись в Африке, более чем тысячи лет наши предки распространялись по всему континенту и затем покинули его. Когда они добрались до моря, они построили лодки и пересекли под парусом огромные расстояния до островов, о существовании которых они возможно и не знали. Почему?
Вероятно, по той же самой причине, почему мы смотрим на Луну и звезды и говорим: «Что происходит там? Мы могли туда добраться? Возможно, мы могли бы туда полететь.»
Космос, конечно, более враждебен к человеческой жизни, чем поверхность моря. Возможность избежать гравитацию Земли влечет за собой намного больше работы и расходов, чем отчаливать на лодке от берега. Но тогда лодки были передовой технологией своего времени. Путешественники тщательно планировали свои опасные поездки, и многие из них умерли, пытаясь узнать то, что было за горизонтом.
Покорение космоса с целью поиска новой среды обитания — это грандиозный, опасный, и, быть может, невозможный проект. Но это никогда не останавливало людей от попытки.
1. ВЗЛЕТ
СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРАВИТАЦИИ
Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 43 000 км в час. Это влечет большие денежные затраты.
Например, чтобы запустить марсоход «Любопытство» на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.
Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты Spacex Falcon 9 например, разрабатывались для многоразового использования, и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.
2. ПОЛЕТ
НАШИ КОРАБЛИ СЛИШКОМ МЕДЛЕННЫЕ
Лететь сквозь космос легко. Это — вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его. А ракеты имеют огромную массу.
Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски долго. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета.
3. КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР
ЭТО МИННОЕ ПОЛЕ
Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде, чем вы вырветесь в космос, обломок старого спутника может врезаться в ваш топливный бак. Все, ракеты больше нет.
Это проблема космического мусора, и это очень реально. «Американская Сеть Наблюдения» за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов — каждый, размером с мяч. Они мчатся вокруг Земли на скоростях больше, чем 28 000 км в час; и еще почти 500,00 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, и даже гораздо меньшие предметы могут пробить воронку в критических системах.
Щиты Уиппла — слои металла и кевлара — могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.
Вытолкнуть их из орбиты не реально — это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.
4. НАВИГАЦИЯ
НЕТ НИКАКОГО GPS ДЛЯ КОСМОСА
«Сеть Открытого космоса», антенны в Калифорнии, Австралии и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос — от спутников студенческих проектов до зонда «Новые горизонты», блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.
Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Коммутатор часто занят. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса. И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.
Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.
Эксперт по навигации открытого космоса Джозеф Гинн хочет проектировать автономную систему для будущих миссий, которая собрала бы изображения целей и соседних объектов и использовала бы их относительное местоположение, чтобы разбить на треугольники координат космического корабля, не требующее никакого наземного управления.
Это будет как GPS на Земле. Вы ставите GPS приемник, на свое авто и проблема решена.
5. РАДИАЦИЯ
КОСМОС ПРЕВРАТИТ ВАС В МЕШОК С РАКОМ
Еще одна большая проблема исследования космоса — радиация. Без атмосферы и магнитного поля Земли, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Помимо рака, она может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера.
Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.
Есть ли решение этой проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях и скафандрах.
6. ЕДА И ВОДА
НА МАРСЕ НЕТ СУПЕРМАРКЕТОВ
В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации — это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.
Некоторые овощи уже довольно эффективны для того, чтобы выращивать их в невесомости. Ученые работают над генетически модифицированной карликовой сливой, высотой меньше метра. Белки, жиры и углеводы могут восполнятся за счет более разнообразного урожая — как картофель и арахис.
Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь. Майкл Флинн, инженер научно-исследовательского центра НАСА, работает над водным фильтром, сделанным из генетически модифицированных бактерий. Он сравнил это с тем, как тонкий кишечник перерабатывает то, что вы пьете. В основном вы - система рециркуляции воды, со сроком полезного использования 75 или 80 лет.
7. МЫШЦЫ И КОСТИ
НЕВЕСОМОСТЬ ПРЕОБРАЗУЕТ ВАС В МЕСИВО
Само человеческое тело — это проблема в исследовании космоса. Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает сердце ленивым.
Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это.
В своей лаборатории в массачусетском технологическом институте, бывший астронавт Лоуренс Янг проводит испытания на центрифуге: испытуемые лежат на боку на платформе и вращают ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция постепенно раскручивается вокруг своей оси.
Тренажёр Янга слишком ограничен, его можно использовать больше часа или два в день, для постоянной гравитации, целый космический корабль должен будет стать центрифугой.
8. ПСИХИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ
МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПУТЕШЕСТВИЯ — ПРЯМОЙ ПУТЬ К БЕЗУМИЮ
Когда у человека случается инсульт или сердечный приступ, врачи иногда понижают температуру пациента, замедляя метаболизм, чтобы уменьшить повреждение от отсутствия кислорода. Это уловка могла бы работать и для астронавтов. Межпланетное путешествие в течение года, проживание в тесном космическом корабле с плохой едой и нулевой частной жизнью — рецепт для космического безумия.
Вот почему Джон Брэдфорд говорит, что мы должны спать во время космического путешествия. Президент проектной фирмы SpaceWorks и соавтор отчета для НАСА на длинных миссиях, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа сократит расходы еды и воды, и сохранит команду от психического расстройства.
9. ПОСАДКА
ВЕРОЯТНОСТЬ АВАРИИ
Представьте, что вы были в космосе в течение многих месяцев или даже несколько лет. Далекий мир наконец виднеется через ваш иллюминатор. Все, что вы должны сделать — приземлиться. Но вы мчитесь через лишенное трения пространство со скоростью 320 000 км в час. И еще есть гравитация планеты.
Проблема приземления все еще одна из самых актуальных, которую предстоит решить инженерам. Вспомните неудачную посадку «Скиапарелли»на Марс.
10. РЕСУРСЫ
ВЫ НЕ МОЖЕТЕ ВЗЯТЬ ГОРУ АЛЮМИНИЕВОЙ РУДЫ С СОБОЙ
Когда космические корабли отправятся в долгое путешествие, они возьмут с собой запасы с Земли. Но вы не можете взять с собой все. Семена, кислородные генераторы, возможно несколько машин для строительства инфраструктуры. Но поселенцы должны будут сделать все остальное сами.
К счастью, космос не совсем бесплоден. «На каждой планете есть все химические элементы, хотя концентрации отличаются», — говорит Иэн Кроуфорд, планетарный ученый из Биркбека, Лондонского университета. На Луне есть много алюминия. На Марсе — кварц и окись железа. Соседние астероиды — большой источник углеродных и платиновых руд и воды. Это все может быть доступным, как только первопроходцы выяснят, как взорвать материю в космосе. Если взрыватели и бурильщики слишком тяжелы, чтоб взять их на корабль, они должны будут извлечь ископаемые другими методами: таяние, магниты или переваривающие металл микробы. И НАСА изучает процесс 3D печати, чтобы напечатать целые здания — и не будет никакой потребности импортировать специальное оборудование.