Исследование и освоение поверхности других планет с помощью модульного мобильного многофункционального научно-исследовательского комплекса

X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование и освоение поверхности других планет с помощью модульного мобильного многофункционального научно-исследовательского комплекса

Ладыгин М.О. 1
1МБУ ДО Городская Станция юных техников
Шепель Л.В. 1
1МБУ ДО Городская Станция юных техников
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

Актуальность исследования. Исследования космического пространства, планет и их спутников - одна из глобальных задач, решаемых современными наукой и техникой. Качество и достоверность информации возрастают, если она получена с помощью контактных методов посадочными космическими устройствами. Задачей модели является разработка универсального научно-исследовательского комплекса, дающего возможность использовать его научно-исследовательский комплекс как для разведки методом 3D, так и для осуществления исследовательских работ поверхности и освоения других планет. Изобретение относится к мобильным комплексам для анализа поверхности планет. МММНИК содержит автономные мобильные модули.

Цель моей работы – разработать механизм для исследования и освоения поверхности других планет с помощью модульного мобильного многофункционального научно-исследовательского комплекса (МММНИК). В соответствии с поставленной целью были выделены следующие задачи:

- провести анализ научно-технической информации по исследуемой теме;

- представить МММНИК для исследования и освоения поверхности планет.

Проектный продукт: модульный мобильный многофункциональный научно-исследовательский комплекс для исследования и освоения поверхности планет.

Методы исследования: анализ, эксперимент, изучение и чтение литературы.

Значение проектного продукта. Задачей, решаемой изобретением, является создание такого многофункционального мобильного модульного комплекса для анализа поверхности планет, который бы позволял независимо от удаленных микробиологических центров и лабораторий и с высокой оперативностью проводить полный цикл исследований по выявлению и идентификации различных элементов, веществ поверхности планет с последующей выдачей заключения о принятии соответствующих обстановке решений.

1 Анализ научно-технической информации по исследуемой теме

Исследования космического пространства, планет и их спутников - одна из глобальных задач, решаемых современными наукой и техникой. В течение длительного времени такую информацию поставляли первые космические роботы - посадочные автоматические подвижные лаборатории для исследования Луны – созданные в СССР дистанционно управляемые самоходные аппараты серии «Луноход», и лунные вездеходы (lunarrovingvehicle, сокр.LRV) серии «Аполлон», построенные в США. Планетоходы явились важнейшим этапом в создании космических роботов. Опыт их создания и эксплуатации на Луне дал богатый материал по принципам проектирования, изготовления многих элементов конструкции и управления. На сегодняшний день известными примерами существующих и разрабатываемых космических роботов являются манипуляторы «Декстр» («Dexter» или SPDM), «Канадарм» (и «Канадарм 2»), ERA («European Robotic Arm»), система бортовых манипуляторов «Аист» для ПКА «Буран», роботMini AERomote для МКС, манипуляторы на японской и на китайской МКС1.

Система бортовых манипуляторов (СБМ) «Аист» предназначена для выполнения операций на орбите с многотонными грузами: выгрузка доставленного груза, стыковка его с орбитальной станцией, захват свободно летящего в космосе объекта и погрузка его с последующим возвращением на Землю. СБМ была разработана в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (г. Санкт-Петербург) для использования на МТКК «Буран».

Все планетоходы представляют собой автоматизированные самоходные комплексы, предназначенные для исследований на поверхности планет и других небесных тел. Различаются составом бортового оборудования, системами управления и связи, а также местом их использования (до настоящего времени - Луна или Марс, в перспективе - на поверхности любого небесного тела, за исключением звезд). В период с 1970 года до 2007 года на поверхность Луны и Марса были доставлены и функционировали там следующие планетоходы:2 «Луноход-1» (1970 г.) и «Луноход-2» (1973 г.), марсоходы: «Суинджер» (1997 г.), «Спирит» и «Оппортунити», шагающий адаптивный робот «Циркуль» и др. С начала космической эры в числе приоритетов научных космических программ СССР и США были исследования Луны и Марса дистанционными и контактными методами.3 Достигнуты значительные успехи. На Луне и Марсе обнаружен водяной лёд. В ближайшей перспективе готовится к запуску на планету новая межпланетная станция, для поиска следов биологической жизни, и на Луну также отправится автоматический космический аппарат. Но, несмотря на значительные успехи в фундаментальных космических исследованиях, проводимых межпланетными станциями и орбитальными астрофизическими обсерваториями, остаётся невыясненным вопрос о происхождении Солнечной системы и её эволюции; о происхождении жизни на Земле и, возможно, на других планетах (например, проект SETI (США)).4

Окружающий мир имеет несчётное количество экзопланет и среди них немало землеподобных. В этих условиях значительный интерес для изучения представляет Фобос. Он является малым телом и одним из двух (вместе с Деймосом) спутников Марса. Малые размеры этих тел исключают внутренний нагрев, какую-либо тектоническую активность, поэтому их вещество представляет собой исходный материал протопланетного облака. Исходя из этого, многие считают, что вещество Фобоса является первичным материалом Солнечной системы. Изучение внешнего слоя вещества (в частности, Фобоса) – реголита – может дать ценную информацию о ранних этапах образования тел Солнечной системы. В 80-е годы прошлого столетия НПО имени С.А. Лавочкина совместно с ИКИ и ГЕОХИ имени В.И. Вернадского АН СССР создали межпланетную станцию серии «ФОБОС». Аппараты «ФОБОС-1, -2» были запущены в 1988 году. Эти аппараты обладали многофункциональными возможностями работы и в качестве искусственного спутника планеты, обладающей сильным гравитационным полем, и средством доставки десантных аппаратов на различные космические тела, в том числе и малые. Общий вид этого космического аппарата представлен на рисунке 1 (приложение 1). Указанной станцией на поверхность Фобоса доставлялась долгоживущая автономная станция (ДАС), общий вид которой показан на рисунке 2 (приложение 2). Научная программа экспедиции:5

На трассе перелёта: изучение Солнца в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах излучения; определение состава солнечного ветра; изучение характеристик межпланетных ударных волн.

На орбите искусственного спутника Марса: уточнение параметров орбитального движения Фобоса и его физических свойств; зондирование поверхности и атмосферы Марса в видимом, ультрафиолетовом, инфракрасном и гамма-диапазонах; изучение структуры магнитосферы Марса, определение параметров магнитного поля; изучение межпланетного пространства.

При сближении с Фобосом: телевизионная съёмка поверхности Фобоса с высоким разрешением; определение химического, минералогического состава поверхности Фобоса, его физических свойств; изучение внутреннего строения Фобоса, его радиофизических характеристик; десантирование на поверхность планеты исследовательских зондов.

Выполнение научной программы признано частично успешным. Получена уникальная информация о структуре и динамике слоёв солнечной атмосферы (хромосфера, корона, переходной слой). Завершён эксперимент «Небесная механика» по построению высокоточной теории движения Фобоса и уточнению его гравитационной постоянной. Получены уникальные снимки Фобоса с различных ракурсов и расстояний. Проведена съёмка поверхности Марса радиоспектрометром, получены тепловые характеристики Фобоса, данные о плазменном окружении планеты, его взаимодействии с солнечным ветром и др. Полученные данные явились хорошей основой для создания инженерной модели Фобоса, необходимой для последующих экспедиций. Однако, к сожалению, не была выполнена наиболее интересная часть программы – доставка на поверхность Фобоса десантных аппаратов для проведения контактных исследований. При сближении с естественным спутником Марса внезапно прервалась радиосвязь со станцией, которую в дальнейшем восстановить не удалось. В последующем в России была создана межпланетная станция «ФОБОС-ГРУНТ», и в 2011 году осуществлён её запуск. Но случилось так, что при выходе её на отлётную орбиту к Марсу космические тяжёлые заряженные частицы повредили бортовой комплекс управления и аппарат был потерян. Основная задача станции была весьма амбициозной – доставка на Землю в автоматическом режиме образцов вещества Фобоса. На рисунке 3 (приложение 3) представлен общий вид проектного облика такой станции.

Примерный сценарий предлагаемой космической экспедиции может выглядеть следующим образом. Межпланетная станция после запуска и перелёта Земля – Марс будет выведена на эллиптическую орбиту вокруг Марса, после нескольких коррекций его орбита окажется близкой к орбите Фобоса и космический аппарат будет поддерживать с Фобосом синхронное движение. Затем будет осуществлена посадка аппарата на естественный спутник Марса. После посадки грунтозаборным комплексом будут взяты образцы реголита и помещены в капсулу на возвращаемом аппарате. Он осуществит старт с посадочного модуля и после перелёта Марс – Земля достигнет земной атмосферы, отделит капсулу с реголитом, которая приземлится на нашу планету. Общий вид указанного десантного модуля показан на рисунке 4 (приложение 4). Сейчас широко развёрнута наземная отработка этой межпланетной станции. Межпланетная станция, оснащённая научным комплексом, останется на поверхности Фобоса и будет проводить исследования в естественных условиях в течение длительного времени. На сегодняшний день, после Земли, Марс — самая подробно изученная планета Солнечной системы.

2 Исследование поверхности других планет на примере планеты Марс

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марсадревнеримского бога войны. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом — γ-оксидом железа(III). Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. У Марса есть два естественных спутника — Фобос и Деймос, которые относительно малы (Фобос — 26,8×22,4×18,4 км, Деймос — 15×12,2×10,4 км) и имеют неправильную форму (рис.5. Приложение 5).

Марс – это полярные ледяные шапки, сезонные ручьи, озеро соленой жидкой воды диаметром около 20 км на глубине около 1,5 км.6 Европейский зонд MARS Express сфотографировал с орбиты 80-километровый кратер Королев. Расположенный чуть ниже северной полярной шапки, он сохраняет около 2200 км3 водного льда, толщина которого в центре достигает 1,8 км. По-видимому, именно внушительная глубина защищает лед от таяния: в кратер спускается холодный газ разреженной атмосферы Марса и покрывает его поверхность изолирующим слоем. Камера HRSC, работающая на борту MARS Express, делала снимки в пять пролетов по орбите, с разной высотой и под разными углами.

Сложные манипуляции позволили совместить эти фотографии в единое изображение, которое демонстрирует огромные запасы льда в кратере Королев в естественном окружении и в эффектной перспективе.7 Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы, а долины Маринер — самый крупный известный каньон на планетах. Помимо этого, южное и северное полушария планеты радикально отличаются по рельефу.

Марс имеет период вращения и смену времён года, аналогичные земным, но его климат значительно холоднее и суше земного. Вода в состоянии льда была обнаружена в марсианском грунте космическим аппаратом НАСА «Феникс». В то же время собранные марсоходами «Спирит» и «Opportunity» геологические данные позволяют предположить, что в далёком прошлом вода покрывала значительную часть поверхности Марса. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность. По наблюдениям с космического аппарата «Mars Global Surveyor», некоторые части южной полярной шапки Марса постепенно отступают. На декабрь 2019 года орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывает шесть функционирующих космических аппарата: «Марс Одиссей», «Марс-экспресс», «Mars Reconnaissance Orbiter», MAVEN, «Mars Orbiter Mission» и «ExoMars Trace Gas Orbiter». Это больше, чем около любой другой планеты, не считая Землю8. Поверхность Марса в настоящий момент исследует один марсоход, «Curiosity» (ещё один, «Opportunity», находится в отключенном аварийном состоянии). Кроме того, на поверхности функционирует посадочный модуль миссии «InSight» («ИнСайт»). На поверхности Марса также находятся несколько неактивных посадочных модулей и марсоходов, завершивших исследования. Марс хорошо виден с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величина достигает −2,91m (при максимальном сближении с Землёй). Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети — тёмные участки, называемые морями. Моря сосредоточены главным образом в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря — Ацидалийское и Большой Сирт. Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются, несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. В своё время это служило доводом в пользу предположения, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом. Данные аппарата Mars Reconnaissance Orbiter позволили обнаружить под каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. В 2018 году радар MARSIS, установленный на аппарате Марс-экспресс, показал наличие подлёдного озера на Марсе, расположенного на глубине 1,5 км подо льдом Южной полярной шапки (на Planum Australe), шириной около 20 км.

Близость Марса и относительное его сходство с Землёй породило ряд фантастических проектов терраформирования и колонизации Марса землянами в будущем. Марсоход «Curiosity» обнаружил сразу два источника органических молекул на поверхности Марса. Помимо кратковременного увеличения доли метана в атмосфере, аппарат зафиксировал наличие углеродных соединений в порошкообразном образце, оставшемся от бурения марсианской скалы. Первое открытие позволил сделать инструмент SAM на борту марсохода. За 20 месяцев он 12 раз измерил состав марсианской атмосферы. В двух случаях — в конце 2013 года и начале 2014-го — «Curiosity» удалось обнаружить десятикратное увеличение средней доли метана. Этот всплеск, по мнению членов научной команды марсохода, свидетельствует об обнаружении локального источника метана. Имеет ли он биологическое или же иное происхождение, специалисты утверждать затрудняются вследствие нехватки данных для полноценного анализа. Уже к 2030 году в планы NASA входит отправка на Марс человека, и если с технической точки зрения полет на Марс в принципе уже возможен, то остается неизученным вопрос, как перенесет человек столь долгое пребывание в замкнутом пространстве. Ведь продолжительность миссии на Марс туда и обратно составит по расчетам не менее 2,5 лет. Первая стадия эксперимента была успешно проведена в 2007 году в России, когда команда из шести человек провела в замкнутом пространстве 15 суток. Вторая стадия изоляции, которая стартовала в 2009 году продолжалась уже дольше — 105 суток и благополучно завершилась в 2010 году. И вот, завершилась третья стадия, на этот раз 520-дневного пребывания шестерых человек внутри макета, имитирующего космический корабль. Добровольцы были отобраны из четырех стран России, Франции, Италии и Китая. Им предстояло провести более 1,5 лет внутри «космического корабля», находящемся в экспериментальном корпусе ЦНИИ машиностроения в Москве, полностью изолированным от внешнего мира. Даже, общение с, так называемым, ЦУП-ом происходило с задержкой во времени, как в условиях настоящего полета на Марс.

В программу «полета» также входило: отделение космического модуля от корабля для посадки на поверхность планеты (экипаж разделился пополам, три человека Алексей Ситев, Сухроб Камолов и Ромэн Шарль остались в корабле, а трое Александр Смолеевский, Диего Урбина и Ванг Юэ перешли в отдельный модуль), также было осуществлено три выхода на поверхность Марса и установка флагов России, Китая и Европейского Космического Агентства. Была проведена и внештатная ситуация, когда во время третьего выхода на поверхность планеты один из астронавтов споткнулся и упал, другой ему помогал подняться на ноги. В общей сложности на поверхности планеты Марс экипаж посадочного модуля пробыл около недели. Конечно, условия в которых пребывали экспериментируемые были вряд ли похожи на настоящий космический корабль. Внутри был телевизор, ноутбук, на полу лежали ковры и полностью отсутствовала невесомость. Два раза в неделю испытуемые должны были проходить тест на «психомоторную бдительность», где измерялось время их реакции и другие физиологические реакции организма. Выяснилось, что все участники стали терять подвижность из-за крайне ограниченного пространства и отсутствия возможности выбраться наружу «погулять», а четверо из шести стали страдать бессонницей.9

Вопрос, который мучает практически всех ученых нашей планеты, — есть ли жизнь на Марсе. Недавно были обнародованы экспериментальные данные, связанные с результатами исследований, проведенных на Марсе с помощью аппаратов «Викинг». Первый исследовательский зонд был запущен в 1975, а второй — в 1976 году. Ученые полагают, что в то время результаты исследований были неправильно интерпретированы. К тому же, на Марсе не только были найдены гигантские ледяные моря, но и были обнаружены свидетельства эрозии под воздействием жидких сред. В результате некоторыми учеными была выдвинута теория о том, что на Марсе жизнь может существовать в виде простейших микроорганизмов и в наше время.
Марс исследуют уже десятки лет, и за это время мощные телескопы и космические аппараты передали на Землю миллионы фотоснимков «красной планеты», большинство которых еще не изучены — просто потому, что на их детальное исследование требуется огромное количество времени.

В период с 1970 года до 2019 года поверхность Марса были произведены попытки «примарситься», часть из них имела успех, часть потерпела неудача, а некоторые частично достигли свою цель (приложение 1).10 Основные страны пытавшиеся достигнуть Марса представлены двумя странами – США и РФ (СССР). Однако, помимо этого, такие попытки делали Япония, Китай, Индия, Европейская Космическая Ассоциация.

 

3 Модульный мобильный многофункциональный научно-исследовательский комплекс для исследования и освоения поверхности других планет

Основная мысль проекта: разработать такой механизм, который будет мобильным, многофункциональным научно-исследовательским комплексом. Этот комплекс используется для исследования и освоения поверхности других планет (на примере Марса). Определимся с требованиями:

Комплекс должен быть управляемым.

Комплекс должен иметь возможность запускаться с космического корабля и возвращаться обратно.

Комплекс должен иметь все основные приборы, инструменты для забора и первичного анализа с поверхности других планет (в частности, Марса).

МММНИК должен выдержать достаточное количество полетов.

У МММНИК должна иметься не только основная солнечная батарея, но и запасные. Так как отказ главной энергетической установки не должен приводить к гибели МММНИК.

Повреждение наружной обшивки не должно приводить к выходу корабля из строя и не должно приводить к разгерметизации обитаемых отсеков.

МММНИК не будет (на первоначальном этапе) пилотируемой.

Преимущества МММНИК: позволяет в компактном варианте использовать все возможности передвижной лаборатории; комплексная лаборатория позволит брать заборы различных субстанций, фракций и объемах; нет необходимости прикреплять и посылать ученых различных сфер на Марс (пока беспилотные полеты являются более перспективными и возможными).

Основные характеристики:

Предполагаемый вес: 1 модуля примерно составит 5 тонн.

Доставка МММНИК на планету Марс и Фобос будет осуществляться с помощью ракетоносителя.

Аппарат оснащен:

- четырьмя антеннами: две взаимодублирующие антенны для связи с Землей и две антенны для связи между аппаратами;

- камерой с максимально высоким разрешением, оборудованной фильтрами для съемки разных диапазонов и для защиты от радиации камера покрыта танталовым слоем толщиной 1 см с возможностью съемки в инфракрасном диапазон (что позволяет составлять «температурные карты»);

- для изучения входящей в магнитосферу планеты плазмы применяется детектор частиц высоких энергий;

- радиопередатчик для связи со станцией, парашютной системой и научными приборами.

Кроме того, необходимо оснастить научными приборами для контактного исследования и забора с поверхности Фобоса и Марса веществ. Устройство перемещается на колесах. Работает на солнечной батарее.

Разведка методом 3D: изучение различных веществ, поверхности планет как на верху, так и в глубь.

Научная задача: исследовать поверхности Фобоса и Марса.

Актуальность решения указанной научной задачи не снижается не только в настоящее время, но и в перспективе. Пока ни одно крупное агентство не заявило о разработке аналогичного проекта. Другие не менее важные научные задачи включают в себя: исследования физико-химических характеристик Фобоса, это позволит подойти к пониманию происхождения марсианских спутников; определение детальных параметров орбитального и собственного вращения Фобоса, это важно для изучения внутреннего строения малого космического тела и эволюции его орбиты; исследование физических условий среды вблизи Марса – электрических и магнитных полей, характеристик взаимодействия солнечного ветра с плазменным окружением Марса и др.

На борту аппарата также целесообразно установить приборы для исследования околомарсианского пространства и, возможно, для экспериментов в процессе перелёта Земля – Марс.

В 60-х годах прошлого века полет к Марсу был главной ближней целью советской космической программы. «Марс» — наименование советских межпланетных космических аппаратов, запускаемых к планете Марс, начиная с 1962 года для подробного изучения планеты с орбиты и фотографирования поверхности. Всего было разработано десять серий автоматических межпланетных станций (АМС). Запуски аппаратов осуществлялись ракетами-носителями «Молния» и «Протон» с дополнительной 4-й ступенью11.

Станции серии «Маринер» были разработаны в США и запускались НАСА в период с 1962 по 1973 года. Целью программы было исследование ближайших планет — Венеры, Марса и Меркурия. В течение программы было разработано 10 аппаратов. Станции этой серии работали в космосе от нескольких месяцев до нескольких лет. Все АМС были оборудованы солнечными батареями, различными научными приборами (для измерения магнитных полей, регистрации заряженных частиц) и фотокамерами. Запуски осуществлялись ракетами-носителями серии «Атлас».

Марс является представителем земной группы планет, куда водят Меркурий, Венера и Земля. В отличие от остальных планет, которые предстают перед нами как газовые гиганты, эта группа имеет ядро из металла и скалистую поверхность. Эта планета, как и четверка в которую она входит, состоит из жидкого ядра, мантии и коры, однако толщина слоев у каждой разная.

Радиус Марса равен 3,389 км, а его окружность — 21, 3 тыс км. Объем — 1,63 ¹¹ км³, масса находится на отметке в 6,41 ² кг. При сравнении с Землей, диаметр марсианской планеты меньше на 53%, а площадь поверхности на 38%. Трехмерная карта поверхности Марса подтверждает, что общая площадь этой планеты равна сумме площади всех земных материков. Его масса меньше на 11%, а объем на 15% по сравнению с нашим земным домом. Поверхность Марса полностью избита кратерами, а самой глубокой является долина Mariner.

Дневная температура поверхности планеты Марс колеблется в диапазоне от -65° С до -120° С. Находящийся на борту зонда Mars Global Surveyor, тепловой эмиссионный спектрометр, передал детальную температурную карту Марса. Некогда Марс был теплым и влажным, однако сейчас это сухая и холодная планета. Марсоходы NASA передают данные о том, что климат на древней планете был достаточно теплым, а поверхность удерживала воду. Ученые также предполагают, что некоторые рельефы не могли быть созданы без участия воды. Океаны и моря воссозданные на Марсе, были созданы с учетом затопления глубокий долин, поэтому они лишь «предугадывают» водную структуру планеты. Для многих Марс — это холодный мир, носящий красную окраску поверхности, однако когда на его поверхности был найден метан, мнение многих изменилось. Почему метан присутствует в марсианской атмосфере? Этому может быть только два объяснения: биологическое и геологическое. В первую причину хочется верить довольно многим людям, однако вероятность возникновения жизни на Марсе ничтожно мала. Вторая — вулканизм. Карты со спутников показывают, что вулканических скоплений на планете не так уж много. К тому же красный цвет планеты, от части обусловлен высвобождением метана. «Железная» поверхность постепенно окислялась под воздействием марсианской атмосферы, поэтому это является подходящим объяснением, почему поверхность планеты покрыта красной пленкой. Стоит отметить, что исследования проведенные шаттлом Хаббл не представляют в полной мере загадочный мир Марса. Но интерактивная карта в 3d, позволит провести более глубокое исследование. Стоит заметить, что такого подробного изучения Марса, человечество еще не видело, поэтому рассмотрение и изучение красной планеты, при использовании интерактивных 3d методик, позволит человеку двадцать первого века владеть самой передовой информацией.

Краткое описание макета космического корабля (приложение 7).

Макет МММНИК изготовлен из ватмана в масштабе 1:200.

Солнечные батареи (основные и дополнительные) выполнены из пластика. Использован пульт управления для демонстрации беспилотного управления МММНИК. Для самого комплекса использованы старые механизмы как элементы для создания МММНИК.

Заключение

Возможность существования жизни на Марсе представляет собой одну из нерешённых научных задач нашего времени и имеет первоочередное значение в рамках указанного проекта. Из указанного вытекают основные научные задачи проекта: поиск следов прошлой и настоящей жизни на Марсе; исследование вертикальных профилей водной/ геохимической среды в подповерхностном слое; исследование газовых примесей в атмосфере Марса и их источников и др.

Экспедиция на Фобос даст уникальную информацию о первичном материале Солнечной системы, происхождении и развитии спутниковых систем других планет, об изменении реголита малых тел под влиянием внешних условий.

Реализация экспедиции на Марс будет логическим продолжением предыдущих миссий; приборы, установленные на десантном модуле, определят, существовала ли жизнь на Красной планете; будут проведены исследования на глубине поверхности, что гарантирует открытие новых научных горизонтов и станет важнейшим этапом миссии по доставке образцов грунта с Марса в дальнейшей перспективе.

Сколько бы человек ни исследовал космические просторы, всегда останутся неизученные и недоступные для путешествий места. Ученые снова и снова отправляют экспедиции, цель которых заключается в изучении неизведанных планет.

Список литературы

Аргонов И.И. Космос: опыт освоения – СПб.: Питер, 2017. – 676 с.

Документальный цикл «Открытый космос»

Документальный фильм «Первые на Марсе. Неспетая песня Сергея Королева»

Копытцева М.Б. Изучение поверхностей планет Солнечной системы – М.: Академия, 2016. - 309 с.

Ледостав на Марсе. Солнечная система // Популярная механика. Март. 2019. – С.19

Понятов А. Девять значимых событий 2018 года в физике и астрономии. 2. Жидкая вода на Марсе // Наука и жизнь. — 2019. — № 1. — С. 3.

Полет человека на Марс: Эксперимент Mars-500 // Сезоны года. Общеобразовательный журнал Электронный ресурс // https://xn----8sbiecm6bhdx8i.xn—p1ai/%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BC%D0%B0%D1%80%D1%81.html

Юревич Е.И. Космическая робототехника: состояние и перспективы развития [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.remmag.ru/admin/upload_data/remmag/11-4/RTK.pdf

Фильм «Марсианская тетрадь С.П. Королева»

Хочу все знать! Детская энциклопедия Электронный ресурс // http://ya-uznayu.ru

Шартогашева А. Мокрое место // Популярная механика. Март. 2019. – С.54-58

Ямнова Л.И. Космос. Энциклопедия. – М.: Вектор, 2017. – 556 с.

Приложение 1

Рисунок 1. Межпланетная станция «ФОБОС-2»12

Приложение 2

Рисунок 2. Долгоживущая автономная станция «ФОБОС»13

Приложение 3

Рисунок 3. Новая межпланетная станция для изучения Фобоса (проект)14

Приложение 4

Рисунок 4. Десантный модуль для исследования Марса15

Приложение 5


Рисунок 5. Составное изображение Марса, на основе снимков АМС «Викинг-1» и АМС «Викинг-2» 1980 года, в центре — кратер Скиапарелли, в правом верхнем углу виден кратер Тихонравов.

Приложение 6

Таблица 1 Попытки запуска или приземления на Марс

Название аппарата

Год запуска или приземления

Страна

Цели

Достижения

Судьба

Марс1960А

10.10.1960

СССР

Исследование Марса с пролётной траектории, попытка долететь до Марса

авария ракеты-носителя «Молния»

авария

Марс1960Б

14.10.1960

СССР

авария ракеты-носителя

авария

Марс 1962А

1962

СССР

не сработала разгонная ступень

разбился

Марс - 1

1962

СССР

первая автоматическая межпланетная станция пролетевшая рядом с планетой

утеряна связь

Марс 1962В

1962

СССР

не сработала разгонная ступень

разбился

Маринер -3

1964

США

не отделился головной обтекатель

 

Зонд-2

1964

СССР

не попал в район Марса

 

Маринер-4

1964

США

предназначался для проведения научных исследований Марса с пролётной траектории, передачи информации о межпланетном пространстве и о пространстве около Марса.

облетел Марс и передал снимки и данные об атмосфере

Микрометеоритный дождь изменил ориентацию космического аппарата и, вероятно, слегка повредили его термозащиту. Находится на гелиоцентрической орбите

Маринер -6

1969

США

Исследование Марса с пролётной траектории

Первое исследование состава атмосферы с применением спектроскопических методик и определение температуры поверхности по измерениям инфракрасного излучения. Получение снимков поверхности.

находится на гелиоцентрической орбите

Маринер - 7

1969

США

Исследование Марса с пролётной траектории, предназначался для проведения научных исследований Марса с пролётной траектории.

находится на гелиоцентрической орбите.

Марс 1969А

1969

СССР

 

авария ракеты-носителя

авария

Марс 1969В

1969

СССР

 

авария ракеты-носителя

авария

Марс1971С

1971

СССР

уточнение положение Марса

сгорел в атмосфере

сгорел

Маринер – 8

1971

США

 

авария ракеты-носителя

авария

Марс-2

27.11. 1971

СССР

определение характеристик атмосферы и фотографирование поверхности, изучение магнитного и гравитационного полей планеты, её тепловых характеристик, рельефа и прочего

8 месяцев проработал на орбите. Состоял из двух модулей – орбитальной станции и спускового аппарата. Из-за ошибки бортового ЭВМ угол входа в атмосферу оказался большим

разбился о поверхность Марса

Космос-419

1971

СССР

не сработала разгонная ступень

авария

Маринер 9

1971, запуск – 14.11.1971

США

первый искусственный спутник, впервые близко сфотографировал планету

был выключен 27 октября 1972 после израсходования запасов сжатого газа для системы ориентации.

Марс -3

1971

СССР

посажен, первым совершил посадку на Марс спускаемый аппарат советской автоматической межпланетной станции

потерялся в пылевой буре

Марс-4

1974

СССР

Исследование Марса с пролётной траектории (неудачная, не удалось вывести на орбиту искусственного спутника Марса)

Программа полета станции «Марс-4» не выполнена

Марс-5

1974

СССР

Искусственный спутник Марса (частично удачная, время работы спутника около двух недель). Программа полета КА «Марс-5» выполнена не в полном объёме

Последний сеанс связи был осуществлён 28 февраля 1974 года.

Марс - 6

1973

СССР

попытки мягкой посадки были неудачными

потеряна связь

Марс – 7

запущен 09 августа 1973

СССР

спускаемый аппарат пролетел мимо Марса

Викинг-1

1976

США

передала первые снимки с поверхности Марса, провела первые непосредственные исследования атмосферы и грунта

 

Викинг-2

1976

США

 

Искусственный спутник Марса и автоматическая марсианская станция; снимки, переданные с поверхности Марса, непосредственные исследования атмосферы и грунта, эксперименты по поиску жизни на Марсе.

 

Фобос - 1

07.07.1988

СССР

 

потеряна связь

потеряна связь

Фобос – 2

12.07.1989

СССР

 

сделаны 37 изображений Фобоса

потеряна связь перед попыткой посадки спускаемого аппарата на Фобос

Mars Observer

25.09.1992

США

 

потеряна связь из-за отказа бортовой длительной установки, не достигнув орбиты планеты

через год (в 1993 г.) – потерялся

Марс-96

16.11.1996

СССР

 

из-за отказа разгонного блока так и не покинул атмосферу Земли

сгорел над Южной Америкой через день

Mars Global Surveyor

1996

США

 

Искусственный спутник Марса (время работы 1996-2004 гг.)

 

Sojourner

1996 (спущен на Марс 04.07.1997)

США

 

за 3 месяца сделаны 550 фото, прошел 100 м, произведен анализ 15 химических проб с поверхности

 

Mars Pathfinder

1997

США

 

Автоматическая марсианская станция и первый марсоход Соджонер (время работы 4 июля 1997 года - 27 сентября 1997 года)

 

Mars Climate Orbiter

11.12.1998

США

должен был изучать климат и атмосферу

добрался, но при вхождении в атмосферу планеты из-за неправильных навигационных расчетов сгорел

23.09.1999 – сгорел

Nozomi (Надежда)

1998

Япония

должен был дважды облетев Луну, получить разгонный импульс и рвануть к Марсу

сфотографировал Марс

связь потеряна

Mars Polar Lander (PH Delta-2)

03.01.1999

США

 

утерян связь после входа в атмосферу

разрушен при посадке на планету из-за недостатка посадочной конструкции аппарата

Mars Odyssey

октябрь 2001

США

изучение геологического строения планеты и поиск минералов

обнаружил, что под поверхностью Красной планеты есть залежи водяного льда.

работает до сих пор

Mars Express

25.12. 2003

ЕКА

автоматическая межпланетная станция, передача данных

представил доказательства в пользу гипотезы, предполагающей, что спутник Марса Фобос сформировался не из астероидов главного пояса, а из материала Красной планеты

действует до сих пор

Бигль-2 (посадочный модуль «Марс-экспресс»)

2003

ЕКА

исследование климата, атмосферы и грунта

Неполное развертывание панелей солнечных батарей после посадки

потерян

Программа MarsExporationRover

1. Spirit – марсоход

03.01.2004

США

исследование климата, атмосферы и грунта

взяты пробы грунта

использовался 6 лет

2. Opportunity – марсоход

25.01.2004

США

нашел следы пересохшего океана, провел точные измерения различных параметров марсианской атмосферы

использовался до 10 июня 2018

3. Curiosoty

06.08.2012

США

крупная химическая лаборатория, произведен забор грунта, проводятся исследования атмосферы, изучение геологической истории в кратере Гейла, водные потоки. Определено, что на Марсе существует двухслойность марсианского грунта (в первом слое нет воды, а во втором слое – 4%).

используется до сих пор

Mars Reconnaissance Orbiter

запущен 12 августа 2005 года,

10 марта 2006 – достиг Марса

США

многофункциональная автоматическая межпланетная станция, предназначенная для исследования Марса.

передал изображения кометы C/2013 A1 (Макнота), обнаружил на поверхности Марса залежи стекла, результаты исследования снимков, полученных с аппарата MRO, проводившегося учёными из Технологического института Джорджии под руководством астронома Луджендры Оджи. Учёные сделали вывод, что темные полосы, появляющиеся на поверхности планеты в теплое время года и похожие на отложения солей, могут образовываться на месте периодических потоков воды в жидком состоянии

действует до сих пор

Mars Phoenix Lander - автоматическая марсианская станция

2007 - 2008

США

подтверждение наличия водяного льда

Первая автоматическая марсианская станция в полярном районе

 

Фобос-Грунт

2011

Россия

 

Отказ бортового вычислительного комплекса; Не включилась разгонная ступень

потерян

Инхо-1

2011

Китай

Должен был быть доставлен в миссии Фобос-Грунт

 

неудачная попытка

Мангальян - 1

сентябрь 2014

Индия

автоматическая межпланетная станция

исследование Марса с орбиты искусственного спутника

действует до сих пор

Maven

сентябрь 2014

США

искусственный спутник для исследования атмосферы

 

действует до сих пор

ExoMars-2016

2016

РФ - ЕКА

поиск доказательств существования в прошлом и настоящем жизни на Марсе

запуск произведен, заданные операции частично произведены. Начало функционирования TGO в качестве станции-ретранслятора для марсохода и автоматической марсианской станции

действует до сих пор

InSight

запуск 05.05.2018

приземлился 26.11.2018

США

 

приземлился на равнине Элизий

действует до сих пор

Приложение 7

Фото 1. МММНИК

1 Юревич Е.И. Космическая робототехника: состояние и перспективы развития [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.remmag.ru/admin/upload_data/remmag/11-4/RTK.pdf.

2 Копытцева М.Б. Изучение поверхностей планет Солнечной системы – М.: Академия, 2016. - С.20

3 Ямнова Л.И. Космос. Энциклопедия. – М.: Вектор, 2017. – С.86

4 Копытцева М.Б. Указ.соч.. - С.27

5 Копытцева М.Б. Указ.соч.. - С.46

6Шартогашева А. Мокрое место // Популярная механика. Март. 2019. – С.56

7Ледостав на Марсе. Солнечная система // Популярная механика. Март. 2019. – С.19

8 Понятов А. Девять значимых событий 2018 года в физике и астрономии. 2. Жидкая вода на Марсе // Наука и жизнь. — 2019. — № 1. — С. 3.

9 Полет человека на Марс: Эксперимент Mars-500 // Сезоны года. Общеобразовательный журнал Электронный ресурс // https://xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai/%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BC%D0%B0%D1%80%D1%81.html

10 Копытцева М.Б. Изучение поверхностей планет Солнечной системы – М.: Академия, 2016. - С.20

11 Копытцева М.Б. Изучение поверхностей планет Солнечной системы – М.: Академия, 2016. - С.98

12 Хочу все знать! Детская энциклопедия Электронный ресурс // http://ya-uznayu.ru

13 Хочу все знать! Детская энциклопедия Электронный ресурс // http://ya-uznayu.ru

14 Хочу все знать! Детская энциклопедия Электронный ресурс // http://ya-uznayu.ru

15 Хочу все знать! Детская энциклопедия Электронный ресурс // http://ya-uznayu.ru

Просмотров работы: 80