Инфоурок Астрономия Другие методич. материалыПроект по астрономии "Технологии будущего в космосе "

Проект по астрономии "Технологии будущего в космосе "

Скачать материал

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №4»

 

 

 

 

 

ТЕМА РАБОТЫ

Технологии будущего в космосе

 

 

 

Выполнила: Кушнеренко Ирина

ученица 10б класса

Руководитель: Карпова Светлана Михайловна,

учитель физики

 

 

 

Мегион, 2023

Содержание

 

Введение3

История развития космических технологий в России.4

Космический поезд Проект Startram 5

Ловец астероидов 6

Ровер-шагоход ATHLETE6

Марсианский форпост 6

3D-печать марсианских домов 7

Вывод 8

Приложение 9

Список литературы 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Ученые, а также сотрудники мировых научно-технических компаний поделились своими прогнозами. По их мнению, человечество к середине текущего века может прийти к нескольким большим потрясениям, каждое из которых может навсегда изменить облик Земли. Чем больше мы будем думать о вероятных траекториях развития общества и технологий, тем больше сможем предусмотреть заранее. А значит, сделать наше общее будущее лучше и безопаснее.
Космический поезд, ловец астероидов, ровер-шагоход, марсианский форпост, 3
D-печать марсианских домов. Звучит как бы фантастически, но по факту все это уже проектируется или существует в опытных образцах. А конечная материализация планов зависит, по сути, лишь от финансирования и обкатки. Частные и государственные инвесторы за последние 10 лет увеличили объемы инвестиций в разы, причем деньги вкладываются в долгосрочные проекты.

Актуальность:

Человека всегда интересовал космос. Постепенно, изучая его, мы добивались определенных успехов, поднимая уровень знаний о нем все выше и выше. Для освоения космоса начали требоваться новые технологии и приспособления.

 

Цель:

Изучить изобретения, которые в будущем человек будет использовать в космосе

 

Задачи:

·         Изучить технологии будущего и их цель.

·         На основании всего этого сделать собственные выводы.

 

Методы исследования:

•          Сбор информации

•          Анализ информации

•          Систематизация

•          Обобщение

 

Продукт проекта:

Буклет

 

 

История развития космических технологий в России.

Константин Циолковский — ученый-самоучка, ставший основоположником современной космонавтики. Его стремлению к звездам не помешали ни бедность, ни глухота, ни изолированность от отечественного научного сообщества. Он предвидел ракеты, искусственные спутники, орбитальные станции и выход в открытый космос задолго до того, как они стали реальностью.
Первое изображение «реактивного прибора» должно было появиться в журнале «Научное обозрение» еще в 1903 году, но чертеж не попал в печать и был опубликован только в 1962 году. На протяжении нескольких лет Циолковский дорабатывал внешний вид и конструкцию своих ракет. (Приложение 1)
Несколько лет конструкторских работ превратили первые «реактивные приборы» в полноценные ракеты-носители. Мощность их двигателей уже позволяла человечеству «дотянуться» до орбиты и воплотить в жизнь другие идеи Циолковского. Например — запуск искусственного спутника Земли. Правда, в трудах ученого под «спутником» понимается не конкретное устройство, а скорее «статус» любого космического аппарата, выведенного на земную орбиту.
Что характерно, практически все внеземные исследования, описанные Циолковским, проводятся на базе «космических жилищ», в которых угадываются орбитальные станции. Наиболее полно идея создания «эфирных поселений» отражена в повести «Вне Земли» (версия 1920 года). Но фрагментарные описания принципов работы и особенностей строения станций можно найти и во многих других работах Циолковского.
Ученый описывал станции нескольких типов: от простых, состоящих из одного обитаемого отделения, до сложных, представляющих собой связки из нескольких модулей.
Таким образом, Циолковский разработал целый план по завоеванию космического пространства. Более того, чтобы человек смог осуществить все задуманное, ученый предсказывал полную перестройку биохимической природы мыслящих существ Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Космический поезд Проект Startram

Профессор Джорж Маис (George Maise) и профессор Джеймс Паувелл (James Powell), один из создателей устройств сверхпроводимой магнитной левитации, лауреат Медали Бенджамина Франклина 2002 года в области машиностроения, стали отцами орбитальной системы Startram.

Она представляет собой космический аппарат на магнитной подушке, движущийся без участия силы трения, — такие же магнитные системы используются для разгона космических аппаратов до орбитальной скорости (9 км/сек). Поезда на магнитной подушке перевозят пассажиров со скоростью почти 600 километров в час, а для космического аппарата скорость должна быть в 50 раз выше.

Масштаб проекта выглядит внушительно. Конструкция системы запуска обычного пассажирского рейса на околоземную орбиту должна сообщать ему достаточно низкое ускорение — максимально 3g, что потребует 5-минутного разгона для достижения скорости околоземной орбиты.

Полоса разгона Звёздного трамвая может протянуться над всей поверхностью Земли. Боковые силы, возникающие из-за кривизны земной поверхности, могут быть минимизированы благодаря особой конструкции, но опасность для неё представляют звуковые ударные волны — корабль, путешествующий с гиперзвуковой скоростью над уровнем моря, просто разнесёт в клочья.

Чтобы избежать этого, поезда будет «выстреливать» на орбиту огромная магнитная труба длиной около 130 километров.

Из трубы (ствола электромагнитной пушки) будет выкачиваться воздух — таким образом, сопротивление сведётся к минимуму. Это позволит разогнать космический поезд до фантастических скоростей около 32000 км/ч. На этом технологические чудеса не заканчиваются: в конце поездки пассажиры будут выходить через плазменное окно, которое будет располагаться в верхней части ракеты.

Проведённые вычисления показывают, что Startram при движении будет испытывать ускорение до 30g, что намного превышает человеческие возможности. Для того чтобы обеспечить перегрузки в пределах переносимых большинством людей 3g, длина пассажирского тоннеля должна достигать 1500 километров. То есть, стартовав с земной поверхности, он должен будет заканчиваться на высоте в 270 километров (почти в 30 раз выше, чем Эверест). Более того, для обеспечения движения при помощи магнитной левитации необходим источник питания с чудовищной силой тока в 280 МА, плюс «слабый» ток в 14 МА, который должен идти в противоположном направлении по поверхности трубы.

Тем не менее, хоть это может показаться удивительным, но все необходимые технологии уже существуют, и уже довольно давно. Единственная проблема заключена здесь в увеличении масштабов привычных вещей. Но учёные считают, что она вполне решаема.

(Приложение 2)

 

 

 

Ловец астероидов

Космические технологии будущего обязательно должны включать нечто подобное. По задумке NASA, специальный аппарат будет сближаться с космическими объектами, захватывать их и доставлять в нужное место, например, на орбиты Луны или Марса, где будет организована добыча полезных ресурсов. Пока самым вероятным способом захвата астероидов является использование гарпуна. Второй важной функцией аппарата может стать борьба с потенциально опасными астероидами. Он сможет уводить их от траектории столкновения с Землёй. Однако целесообразность такого способа пока под вопросом, т.к. гораздо надёжнее просто уничтожить опасный объект.  (Приложение 3)

Ровер-шагоход ATHLETE

Ровер-шагоход ATHLETE — аппарат с шестью механическими конечностями, на которых установлены колёса.  Его назначение — перемещение грузов и жилых помещений по поверхности Луны и Марса. NASA ATHLETE с жилым модулем Особая конструкция позволит преодолевать сложные участки внеземных объектов. ATHLETE сможет передвигаться, как обычный ровер на колесах, и переходить в режим шагохода. Подвижность платформы этого устройства даёт ещё одно важное преимущество — на него можно установить оборудование для 3D-печати и упростить печать лунных и марсианских жилищ. Факт: Будущие версии ATHLETE смогут передвигаться по поверхности других планет в 100 раз быстрее, чем современные марсоходы.

Пока что ATHLETE — не полноценный аппарат, а действующая модель, имеющая по 4,5 м в высоту и в поперечнике, и способная поднимать грузы до 2,5 т. Будущий робот, который станет транспортным средством и грузчиком, будет еще вдвое крупнее.

Медленно, но верно: робот умеет преодолевать склоны крутизной до 50О на твердом грунте и до 25О на мягком песке. Шесть его «ног» с независимо работающими колесами компактно складываются, позволяя доставлять ровер на место работы — например, на ту же Луну — в сравнительно небольшом цилиндрическом контейнере. (Приложение 4)

Марсианский форпост

После высадки человека на Красную планету станет вопрос создания оптимальных условий для исследований и колонизации. Уже на конец 2030-х годов NASA запланировало начало строительства базы на Марсе и даже представило её концепт. Поселение должно занять площадь 100 км2, при этом место под него будет тщательно отобрано, чтобы поблизости было достаточно ресурсов для нужд поселенцев. Также важно удобство для посадки космических кораблей и монтажа энергетических установок. На территории базы разместятся: жилые модули; научные комплексы; стоянка для роверов; склады; зона для выращивания растений; зона переработки отходов; небольшие реакторы и солнечные панели.

Первые астронавты НАСА, ступившие на Марс, будут стремиться создать научно-исследовательскую базу, а не постоянно обитаемые колонии. Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).

Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется. (Приложение 5)

3D-печать марсианских домов

Одна из основных проблем колонизации Марса — «жилищный вопрос». Чтобы возвести постройки для жизни и работы колонистов, необходимо доставить на планету стройматериалы и специальное оборудование для строительства. Это огромные финансовые расходы и временные затраты, т.к. космические корабли ограничены по вместимости груза. Изящным решением может стать технология 3D-печати модулей с использованием марсианской почвы в качестве строительного материала. По задумке, роботы соберут реголит (остаточный грунт на поверхности планеты), из которого при нагревании можно получить металлы. В расплавленном виде они станут «чернилами» для строительных 3D-принтеров. Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.

Для жизни в таких условиях потребуются абсолютно герметичные дома, в которых можно будет не опасаться потери кислорода или чрезмерного снижения давления. А чтобы гарантировать защиту от радиационного воздействия, придется закапывать постройки в почву на глубину в 2-3 метра.

Длительное проживание на Марсе, где сила гравитационного воздействия в 3 раза меньше, чем на Земле, грозит человеку значительной потерей мышечной массы. Чтобы избежать этого, придется оснастить дома отдельными тренажёрными залами, в которых люди смогут приводить себя в форму.

Обязательным элементом инопланетного жилья станет зал техобслуживания. В нем будут размещены устройства, производящие водород и необходимый для дыхания кислород из находящихся под поверхностью Марса запасов замёрзшей воды. Энергию же, необходимую для их работы, предоставят солнечные батареи. Естественное освещение обеспечит световой люк, пропускающий минимальное количество радиации.

Из-за наличия большого количества герметичных структур жилую и спальную зону сделают максимально компактными, сохранив при этом их функциональность. Еду придётся готовить самостоятельно из продуктов, выращенных на плодородной марсианской почве в специальных надувных теплицах. Тем же, кто хочет полакомиться животным белком, придётся ограничиться поеданием жуков, ведь содержание скота на Марсе - слишком накладное дело. Общение, скорее всего, будет ограничено домашним кругом, а телевизионный сигнал будет поступать с 20-минутной задержкой. Наличие такой паузы нужно учитывать в использовании быстрой телефонной или видеосвязи.

(Приложение 6)

Вывод

 

В последние годы - годы НТП (научно-технического прогресса) - одной из ведущих отраслей народного хозяйства является космос. Достижения в исследовании и эксплуатации космоса являются одним из важнейших показателей уровня развития страны. Несмотря на то, что эта отрасль очень молодая, темпы ее развития очень высоки, и уже давно стало ясно, что исследования и использование космического пространства ныне немыслимы без широкого и разностороннего сотрудничества государств.

За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой "провинции всего человечества" - продолжается нарастающими темпами.

В положительном плане на космос работают такие тенденции современных международных отношений, как глобализация, усиление интеграционных процессов и регионализма. С одной стороны, они ставят перед космической деятельностью задачи воистину глобального порядка, поскольку только космические средства делают возможным собирать, обрабатывать и распространять в масштабах планеты информацию о состоянии глобальных проблем. С другой - они позволяют объединять усилия и изыскивать средства для решения проблем национальных и региональных, обеспечивая экономическую рентабельность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

Приложение 1

Схемы К. Э. Циолковского
Приложение 2

 

Приложение 3

Буксир для астероида

 

Приложение 4

NASA ATHLETE с жилым модулем

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5

Часть марсианской базыПриложение 6

 

 

 

Список литературы

·         https://topor.info/tops/kosmicheskie-tehnologii-budushhego

·         https://marsplaneta.ru/vozmozhna-li-zhizn-na-marse-v-3d-domah-poslednie-issledovatelskie-proekty-i-razrabotki

·         https://realty.rbc.ru/news/5b5f027f9a7947d819d90897

·         https://vc.ru/future/63019-foto-proekt-napechatannyh-na-3d-printere-marsianskih-domov-ot-startapa-ai-spacefactory

·         https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_748.html

·         https://scienceforum.ru/2018/article/2018001291

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Проект по астрономии "Технологии будущего в космосе ""

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Заведующий хозяйством

Получите профессию

Фитнес-тренер

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Краткое описание документа:

Учебный проект, выполняемый обучающимся в рамках одного или нескольких учебных предметов с целью демонстрации своих достижений в самостоятельном освоении содержания и методов избранных областей знаний и способности проектировать и осуществлять целесообразную и результативную деятельность.

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 742 852 материала в базе

Материал подходит для УМК

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 11.06.2024 82
    • DOCX 1021.9 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Карпова Светлана Михайловна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Карпова Светлана Михайловна
    Карпова Светлана Михайловна
    • На сайте: 4 года и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 3627
    • Всего материалов: 24

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Мини-курс

Основы творческой фотографии

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 219 человек из 57 регионов
  • Этот курс уже прошли 71 человек

Мини-курс

Стратегии личностного и профессионального роста

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Product management: стратегическое планирование и реализация

2 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
Сейчас в эфире

Сборник стихов "Атмосферное давление"

Перейти к трансляции