XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Космический аппарат истребитель астероидов «Защитник Земли».
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Во все времена человечество интересовал космос. На уроках окружающего мира, а так же из энциклопедий мы узнали о планетах солнечной системы, звездах. На классных часах мы говорили о создании космических кораблей, о полетах спутников и об астронавтах. С давних времён космос таит в себе много загадок и тайн. Оказалось, что одной из тайн космоса являются астероиды. Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили изучить ее более подробно.
Среди своих одноклассников мы провели опрос.
1.Что вы знаете о солнечной системе?
2.Что такое астероиды?
3.Какую опасность метеориты и астероиды могут представлять для нашей планеты?
Мы выявили, что ребята владеют некоторой информацией о космосе. Слышали об астероидах, но о том какую опасность они могут представлять для нашей планеты, задумывались не все.
Есть фантастические фильмы в которых над человечеством нависает опасность – падение огромного астероида на землю. Астронавты, ученые ищут способ спасти нашу планету.
А может ли реально произойти такая ситуация? Какие способы решения такой проблемы могутбыть? Мы решили изучить эти вопросы.
1 . Теоретический материал
Космическое тело –астероид
Что такое астероид?
«Небольшое тело Солнечной системы, которое движется по орбите вокруг Солнца, называется астероидом». Астероиды намного меньше планет по размеру и не имеют собственной атмосферы. Они состоят из никеля, железа и других каменистых пород металлов. У них могут быть свои спутники.
Термин «астероид» в переводе с греческого языка означает «подобный звезде». Ученый Уильям Гершель ввёл в обиход такое название этим космическим объектам. Он заметил, что через линзу телескопа астероиды выглядят, как небольшие точки звезд. До 2006 года астероиды называли «малыми планетами».
Современные ученые предполагают, что в Солнечной системе находится от 1000000 до 2000000 астероидов. Их размер может быть более одного километра в диаметре. Большая часть астероидов находится в поясе между Юпитером и Марсом. Некоторые из них могут двигаться по эллиптической орбите вокруг Солнца. Недалеко от Плутона и Нептуна есть известный астероидный пояс. Самые известные сегодня крупные астероиды - Веста и Паллада. Они диаметром около 500 километров. Весту можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Ещё один крупный астероид – Церера. Учёные его переквалифицировали в разряд карликовых планет в 2006 году. Размеры Цереры – около 909 на 975 километров.
В процессе движения, астероиды могут сталкиваться друг с другом, с окружающими планетами и спутниками. На поверхности планет и спутников, с которыми столкнулись астероиды, остаются глубокие следы – кратеры. Диаметр кратера может быть огромных размеров. При столкновении от астероидов могут откалываться сравнительно мелкие фрагменты – метеориты.
Ученые уже давно пытаются найти ответ на вопрос – откуда берутся астероиды? На сегодняшний день есть две версии. Одна из них, астероиды – это остатки вещества, из которого сформировались все планеты Солнечной системы. Другая - предполагает, что астероиды это осколки больших планет. Тех, что существовали ранее и были разрушены после взрыва или столкновения.
Астероиды – холодные космические тела. Они похожи на огромные камни, не излучающие тепла и не отражающие его от Солнца, так как находятся очень далеко от него.
Большинство астероидов расположены в нашей Солнечной системе. Около 2 миллионов из них примерно 0,6 километра диаметром. Они вращаются вокруг Солнца в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Ученые классифицировали 1808 из них в пределах 50 миллионов километров от орбиты Земли как возможно опасные. Они могут стать опасны, если войдут в атмосферу Земли.
Не так давно,вфеврале2013года,надЧелябинскомвРоссии пролетеливзорвалсяастероид.Врезультатеобразовалисьволны,которые разбили окна зданий и повредили около 3000 строений. Более серьёзное столкновениеможетбытькатастрофическим. Учёные предполагают, что 66миллионовлетназадудар крупного астероида положил конец динозаврам и возможно изменил осьвращенияЗемли. Астрономысообщали,что2апреля2017годаоколо нашей планетыпролеталгигантский астероид получивший обозначение Армагеддон. 2017 (Armageddon 2017).
Самый опасный астероид для Земли.
Некоторые учёные предполагают, что для жителей планеты Земля опасным станет 13 апреля 2029 года. В 4 часа 36 минут в этот день в относительной близости к Луне может пролететь астероид Апофис. Он имеет диаметр 325 м и массу в пятьдесят миллионов тонн. Апофис на скорости около сорока 454000 км/ч направится в сторону Земли. Вероятность столкновения 3%, учёные не исключают и не подтверждают ученые.
Удар астероида, может уничтожить населенные пункты в радиусе 300 км. Астероид содержит в себе энергию в 500 мегатонн. Для сравнения взрыв "Царь бомбы" был равен 57 - 58 мт. По последним исследованиям место падения астероида проходит через Центральную Америку, Атлантику, Тихий океан и Россию. Предполагается, что это будет полоса толщиной в пятьдесят километров. Возможно, астероид попадет в Тихий океан, в пяти тысячах километров рядом с Америкой и образует воронку диаметром 8 км и шириной 3 км. Эпицентр удара может породить цунами, которые обрушатся на побережье Америки.
Вхождение астероида в атмосферу Кратер Вредефорт – последствия падения астероида
Ученые не думают, что столкновение приведет к полному апокалипсису,
но падение метеорита может привести к уничтожению большой территории. К тому же, никто не знает, что же произойдет с атмосферой, если астероид упадет.
Теоретические и практические материалы попроблеме
Далее мы изучили существующие программы по предотвращению подобных катастроф. В NASA уже представлен в разработку концепт будущего марсианского форпоста, строительство его планируется начать в конце 2030-х годов.
Исследовательская область будет составлять около 100 километров. Здесь будут находиться жилые модули, стоянка, научные комплексы и горно-шахтное оборудование для учёных.
Основная цель программы в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем.
В России так же существуют действующие программы и разработки.
«Роскосмос» планирует создать систему защиты Земли от астероидов, комет и другихугрожающих планете космических объектов.
Программой предусмотрено создание устройств, которые будут сближаться с космическими телами, если их траектории пролегают в опасной близости от нашей планеты, и поменять их направление. Разрабатываются и космические роботы-уборщики, которые займутся расчисткой околоземной орбиты от различного космического мусора - например, вышедших из строя спутников.
В систему такой космической защиты может войти наземный комплекс управления, а так же тренажер для отработки технологий работы с космическим мусором. Развиваться проект будет на базе при Центре управления полетами в рамках существующей системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном пространстве.
Подведем итог. Что можно сделать, если астероид действительно будет опасен для жизни на Земле?
Стратегии по предотвращению столкновения
Ядерное взрывное устройство
Кинетический таран
Астероидный гравитационный буксир
Ионный луч
Использование сфокусированной солнечной энергии
Электромагнитная катапульта
Обыкновенные ракетные двигатели
Мы пришли к выводу, что необходимо вывести на орбиту астероида космический аппарат. Он мог бы использовать собственную гравитацию для выведения астероида на новую траекторию. Изобретатели могли бы создать большой космический аппарат, который на большой скорости столкнувшись с астероидом, либо выпустив часть, которая ударит по нему, сможет отклонить его от нашей планеты.
В современном мире, одним из самых популярных изобретений является создание космического корабля, который мог бы врезаться в астероид и изменить траекторию его полета. Наконец, есть вариант «Армагеддон»: ядерный взрыв. В зарубежном фильме члены экипажа космического корабля взорвали астероид изнутри. Но в жизни может не оказаться рядом Брюса Уиллиса, который заложит ядерный заряд внутрь астероида. Зато это может сделать управляемое устройство.
Заключение
Модель созданного нами космического корабля - фантастическая, но нам кажется, что мы смогли донести до одноклассников тайну астероидов. Мы постарались решить проблему – как человек может противостоять падениям астероидов и использовать их на благонашей планете.
Мы продумывали модель с большим энтузиазмом и
воодушевлением. Под руководством наставника, постарались создать многофункционального робота. Нам было интересно изучать информацию и собирать модель с помощью конструктора «Лего». Испытывать новые функции нашего космического аппарата. Создавать программу.
Поставленные задачи выполнены. Цель достигнута.
3. Экспериментально-исследовательская деятельность
Используя конструктор Lego WeDo 2.0 мы создали модель Робота для защиты Земли от астероидов с последующим их изучением в научном исследовательском комплексе. Который можно расположить на какой-то из близлежащих планет. Мы представили свою разработку одноклассникам.
«Защитник Земли» - это орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии (солнечные батареи). Энергия, которую накапливает аппарат, будет преобразовываться в микроволны и отправляться обратно на земные станции. А оттуда уже будет передаваться на линии для питания электроэнергией целых городов.
Модель орбитального космического аппарата разработана для ловли астероидов. В дальнейшем предполагается их изучение и добыча на них полезных ископаемых. Аппарат будет захватывать мощными клешнями космический объект и за счет силы своих двигателей оттягивать его от опасной траектории сближения с Землей. Если тело слишком больших размеров, то аппарат может использовать встроенную космическую пушку. Она сможет выпускать по астероидам снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив часть астероида, космический аппарат поймает его своими клешнями. Затем их будут доставлять на орбитальные или наземные базы. После этого ученые смогут исследовать комическое тело болееподробно или добывать ископаемые.
Основная цель «Защитника Земли» заключается не только в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Так же его можно использовать для улучшения экологической обстановки околоземного пространства. Российские ученые считают, что очищение космоса от космического мусора уже сейчас является одной из очень важных экологических проблем.
«Роскосмос», NASA и другие космические агентства разрабатывают различные решения этой проблемы. Все модели космических аналогичных кораблей пока только в планах.
Библиографический список
Вильмез, Анна. Космос. Солнечная система [Текст] / В. Вильмез, С. Грасье, Л. Салес; пер. с фр. А.Ю. Кононова. - М.: АСТ, 2016. - 160с.: ил.
Звездное небо [Текст]: илл. энц-я / ред. гр: Е. Ананьева, С. Мирнова, И. Лапина; худ. Н. Краснова. - М.: Мир энц-й Аванта+,Астрель, 2010. - 96с.: ил..- (Иллюстрированная энц-я)
Ранцини, Ж. Космос. Сверхновый атлас Вселенной: Илл. справочник с картами созвездий / Ж. Ранцини; Пер. с англ. Г. Семеновой. - МС.: Эксмо, 2003. - 216 с.: илл.
Я познаю мир. Космос [Текст]: энциклопедия / авт. - сост. Т. Гонтарук; худ. А. Шабельник и др.. - М.: АСТ, Астрель, Полиграфиздат, 2011. - 398с.: ил.
Электронныересурсы:
Журнал «Всё о космосе» https://aboutspacejornal.net
Астероиды Солнечной системы. https://spacegid.com/asteroidyi-solnechnoy-sistemyi.html
Википедия. Астероид. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B4
Википедия. Действующие программы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D1%89%D0%B8%D1%82%D0%B0_%D0%BE%D1%82_%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B4%D0%BE%D0%B2#%D0%94%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D1%83%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B
Космонавтика. Новые разработки https://vpk.name/news/space/new_dev
Всезнайка. https://www.vseznaika.org/kosmos/chto-takoe-asteroid/
Приложение
«Защитник Земли»
представляет собой
орбитальный космический аппарат,
работающий на мощных двигателях и солнечнойэнергии
Модель аппарата разработана для защиты Земли от угрозы падения астероидов с перспективой дальнейшего их изучения и добычи полезных ископаемых изних, а так же для очистки околоземного пространства от космического мусора.