Учебный проект "Сборщик минералов"

ПРОЕКТ СБОРЩИК МИНЕРАЛОВ Руководитель Николаев Олег Николаевич Соликамск 2023 Тохтуева

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Аннотация…………………………..................................................................... Введение……………….......................................................................................	3 4
	Содержание…....................................................................................................... Выводы и практические рекомендации............................................................. Заключение……………………….......................................................................	6 7 8
	Список источников и используемого программного обеспечения………….	9
	Приложение 1.......................................................................................................	10
	Приложение 2.......................................................................................................	11

Аннотация

Представленная работа состоит из 11 страниц и содержит перечень свободных источников (адресов сайтов в сети Интернет), также свободного рассуждения на тему космических систем которые могут понадобится при колонизации другой планеты, в том числе Луны и Марса.

Работа содержит описание реализованного и действующего проекта в условиях планеты Земля на базе конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 и при помощи программного обеспечения LEGO MINDSTORMS Education EV3 LabVIEW. Работа нашего прототипа представлена в видеоролике на канале в сети Интернет по ссылке

https://rutube.ru/video/5d84a31c03bc91469868282b8015392d/        

В Приложениях представлена фотография (внешний вид прототипа), а также программа для реализации простейших функций прототипа таких как движение (патрулирование по заданному маршруту), обнаружение и сбор минерала.

Введение

Космические тела в Солнечной системе интересуют ученых и предпринимателей с точки зрения добычи трех типов ресурсов — воды, металлов и газов. Вода необходима по большей части для будущих колонизаторов — как в качестве источника влаги для живых организмов, так и в виде топлива для космических кораблей при расщеплении на кислород и водород. Газы и тяжелые металлы (железо, никель, молибден, кобальт, золото, платина и другие) представляют интерес для Земли, где их запасы близки к истощению.

Луна

Естественный спутник Земли не представляет большого интереса в качестве объекта по добыче полезных ископаемых. В первую очередь, потому что Луна представляет собой базальтовое тело — то есть, по сути, ту же скалу, которая образует дно океана.

Самую большую ценность представляет собой гелий-3 — самый легкий из изотопов гелия, который в большом количестве (по разным оценкам, от 500 тыс. т до 2,5 млн т) содержится в поверхностном слое спутника, но редко встречается на Земле. Элемент может использоваться в электростанциях в качестве топлива, практически не загрязняющего окружающую среду. Гипотетически, при термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 т гелия-3 с 0,67 т дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн т нефти.

Поверхность Луны богата гелием-3, который можно использовать как экологичный источник энергии на Земле

Однако Луна, как и Антарктида, защищена международным правом — ни одна страна не может претендовать на права на естественный спутник Земли. Кроме юридических, существуют физические ограничения — скорость убегания Луны. Чтобы вывести 1 кг материала из гравитации спутника, его необходимо разогнать до 2,4 км/с. Для сравнения, для того же самого результата на комете 67P/Чурюмова — Герасименко груз необходимо разогнать лишь до 1 м/c.

Марс

Вторая по близости к Земле планета, Марс, по геологическому строению похожа на нашу. Это значит, что на ней можно обнаружить все основные соединения, такие как железо, алюминий, вольфрам и так далее. Исследователи также обнаружили на Красной планете следы лития, меди, золота, цинка, никеля, кобальта, ниобия и других элементов. Другими словами, можно случайным образом указывать на элементы периодической таблицы Менделеева и с большой долей вероятности угадать те, которые можно найти на Марсе.

Ровер Opportunity также обнаружил на Марсе гематитовые сферы, богатые железной рудой — так называемые марсианские сфероиды. Последние не представляют интереса для промышленности и могут стать ценностью только для коллекционеров. Вода, азот и аргон могут быть использованы только для нужд будущих колонизаторов.

Таким образом целью нашей работы будет:

- поиск и сбор редких полезных ископаемых;

- поиск неизвестных науке химических соединений.

Для выполнения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

1. разработка самоходной устойчивой платформы;

2. разработка конструкции, осуществляющей сбор полезных ископаемых;

3. обучение робота искать необходимые ископаемые.

Содержание

В качестве платформы мы предлагаем использовать колесную самоходную платформу, так как платформа будет двигаться в заданном квадрате.

Так же можно разработать систему движения комплекса по заданному маршруту как по заданным координатам, так и по радиомаякам.

Кроме того, необходима система поиска ископаемых иначе комплексу сложно будет проводить сбор ископаемых.

Мы предлагаем свой прототип реализации данного комплекса, выполненный при помощи конструктора EV3 движущегося в заданной области и осуществляющий поиск ископаемых при помощи ультразвукового датчика. Программировать наш прототип будем в LEGO MINDSTORMS Education EV3 LabVIEW (Приложение 1).

Сбор осуществляется при помощи установленных на платформу вращающихся "рук".

Работа нашего прототипа представлена в видеоролике на канале https://rutube.ru/.

Ссылка на ролик

https://rutube.ru/video/5d84a31c03bc91469868282b8015392d/

Выводы и практические рекомендации

  Наш прототип получился рабочим и удачным, поиск и сбор, движение проходят без ошибок. Но мы понимаем, что на исследуемых планетах будут отличными от земных притяжение (гравитация), сопротивление атмосферы исследуемой планеты, грунт.

  Поэтому при разработке конкретных платформ необходимо проведение подробных исследований, при этом даже конструкция робототехнических комплексов для Марса будут различны гравитация на Марсе составляет 38% от Земной гравитации.

Заключение

У нас получился очень хороший и доступный прототип который мы смогли сделать своими руками. Выступление прототипа очень эффектное и зрелищное, считаю, что его можно использовать для поиска и сбора полезных ископаемых на Марсе.

Список источников и используемого программного обеспечения

1. https://hightech.fm/2019/06/14/bowels-universe;

2. https://qil.ru/13-samyh-bolshih-problem-v-issledovanii-kosmosa;

3.https://yandex.ru/turbo/stud.wiki/s/air/2c0a65635b2ac68b5d53b88521306c27_0.html;

4.LEGO MINDSTORMS Education EV3 LabVIEW.

Приложение 1

Программа на LEGO MINDSTORMS Education EV3 LabVIEW

Приложение 2

Внешний вид Сборщика минералов