XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Полуавтономная Лунная База
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В самом начале 1960-х Сергей Королёв наметил основные этапы освоения Луны, главными из которых были пилотируемый облет и высадка космонавта. Решили использовать принципы строительства антарктических станций. Пригодился уникальный опыт создания человеческих колоний в условиях, максимально враждебных жизни. На Луне в отличие от Антарктиды нет ветра. В остальном ледяной материк – курорт по сравнению с Луной. На естественном спутнике Земли в ночное время в два раза холоднее, чем зимой в Антарктиде. По аналогии с полярным санно-тракторным поездом был разработан «лунный поезд». Я вдохновился проектом Сергея Королёва «Лунный Поезд» и решил сделать подобный проект. Для реализации проекта я поставил себе цель: собрать полностью рабочий макет.
Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:
1. Изучить теоретическую информацию об особенностях поверхности Луны.
2. Познакомиться с конструкциями других подобных аппаратов .
3. Разработать конструкцию модели.
4. Написать программу для работы моей модели.
Актуальность работы заключается в том, что результаты, полученные в ходе представленной работы, могут способствовать определению нахождения и дальнейшей добыче полезных ископаемых на Луне.
Основная часть
Спутник Луна, особенности поверхности.
1. На Луне есть пыль – мелкая как мука, но с очень острыми краями, т.к. из-за малой гравитации она почти не обтачивается в отличии от земной. Эта пыль проникала повсюду, в том числе внутрь скафандров астронавтов и вызывала у них лунную сенную лихорадку, а также портила оборудование.
2. Из-за отсутствия атмосферы на Луне, свет там не рассеивается и тени там очень черные. Поэтому, когда астронавты попадали в тень, они переставали видеть, - как в пещере.
3. На видимой стороне Луны располагается множество морей. Их названия большей частью образные. (моря состоят из базальта)
4. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км
5. Когда солнечный свет попадает на поверхность Луны, температура может достигать 127 °C. После захода солнца она может опуститься до минус 173 °C. Температура меняется по всей поверхности Луны, поскольку она вращается и вокруг Земли, и вокруг своей оси.
Лунные станции разных типов
Командный пункт космических войск на луне
...«В документах ГСКБ «Спецмаш», которое возглавлял В.П. Бармин, проект проходил под обозначением «ДЛБ» («Долговременная лунная база»). В королёвском ОКБ-1 его называли «Звезда», в военно-промышленной комиссии – «Колумб». – Мы нашу базу называли «Большое кольцо», и это понятно: достаточно взглянуть на ее схему, – говорит Александр Егоров. – Почему проект назвали «Колумб», я уж и не вспомню. Ну а «Барминград» придумали журналисты, когда проект рассекретили. Вообще, секретность была очень серьезная. Помню, Дмитрий Федорович Устинов нам так сказал: «Мужики, умоляю! Только чтобы американцы про эти ваши разработки не узнали. Тут же крик поднимут!» Американская лунная база должна была появиться к 1983 году. Впрочем, были за океаном и другие аналогичные проекты, один из которых даже предполагал открытие базы уже в 1969-м. Но, как и «Барминград», все эти проекты были засекречены. В начале 1960-х военные рассматривали Луну как идеальное место размещения командного центра космических войск. Представитель Министерства обороны США Эдсон говорил, что «лунная крепость» может стать залогом успешного решения соперничества с Советами на Земле. – Такой командный центр почти неуязвим, – объясняет Александр Егоров. – На столь огромном расстоянии, даже хорошо зная координаты, ракету прямо в него «не уложить». На Земле неточность попадания ракеты компенсируется мощностью ядерного боезаряда, но на Луне атомный взрыв – бессмыслица. К тому же нацеленная с Земли ракета будет лететь не один день – ни о какой внезапности удара и речи не идет. Правда, есть минус: из-за того же расстояния будет запаздывание радиосигнала на Землю, но в данном случае не столь значительное – ведь центр будет управлять космическими средствами. Вот поэтому наши военные тоже занимались Луной, но свои планы от нас скрывали. Только все это не пошло… и даже не потому, что так и не смогли запустить Н-1.» ...(из статьи «Лунная база «Барминград»)
Долговременная Лунная База в деталях
... «Станция строилась в три этапа. Соответственно, рос экипаж. На каждом этапе устанавливалось по три модуля. На первом – технологический, медицинский (служил одновременно и спортзалом) и жилой для четырех человек. На втором этапе появлялся командный пункт и кают-компания, а также дополнительный жилой модуль, позволявший увеличить экипаж еще на четыре человека. На завершающем этапе происходила пристыковка двух научных лабораторий и еще одного жилого модуля, также рассчитанного на четырех космонавтов. Полностью смонтированная база из девяти модулей напоминала сверху косую восьмерку. Численность постоянного экипажа – 12 человек. – И «лунный поезд», и корабли с космонавтами, и элементы конструкции самой базы предполагалось доставлять с помощью сверхтяжелой ракеты-носителя Н-1, которая примерно в это время должна была уже начать испытания, – рассказывает Александр Викторович.– Ее грузоподъемность позволяла одним стартом «забросить» на Луну сразу три модуля. Вес каждого – около восьми тонн, диаметр в сжатом состоянии – около четырех метров. При разворачивании базы внутрь модуля подавалось давление, и он вытягивался до восьми метров. Этот принцип мы «подсмотрели» у Леонова, когда он выходил в космос: его шлюз разворачивался, как гармошка. Было у нас и другое интересное решение – у одного модуля могло быть несколько функциональных назначений.»...( из статьи «Лунная база «Барминград»)
Лунная база «Звезда» по проекту Владимира Бармина
В России идея использования Луны в качестве сырьевого ресурса для земной цивилизации выдвигалась еще в трудах Константина Циолковского. Однако технически конкретные описания проектов лунной базы стали появляться только после 1946 года. Проекты рассматривали различные варианты лунных жилищ: искусственные сооружения, использование естественных полостей, использование защитных свойств лунного вещества, создание замкнутых систем жизнеобеспечения и так далее. Сергей Королев в публикациях начала 60-х годов наметил этапы изучения Луны, которые своим продолжением предполагали начальные стадии освоения и использования лунных ресурсов.
«Лунный поезд»
Конструкции КБ Бармина предназначался для строительства временного городка, а по его завершении — для научных вояжей по окрестностям. В него входили: тягач, жилой вагончик, изотопная энергоустановка мощностью 10 кВт и буровая установка. Ходовая часть у всех этих машин была, как у луноходов: каждое колесо имело свой электромотор, благодаря чему отказ одного или даже нескольких из 22 моторов не парализует общий ход.
Планы РОС Космоса
Луна-25, Луна-26, Луна-27, Луна-28
Первый этап: 2016-2028 годы
На первом шаге предлагается начать изучение автоматическими станциями. Благодаря им будет выбрано место для будущей лунной станции и ресурсах, необходимых для снабжения будущей базы. Уже известно, что она развернется на Южном полюсе, однако точное место будет определено исходя из полученных данных.
Пока известны 4 миссии: Луна-25 «Глоб», Луна-26 «Ресурс», Луна-27 «Ресурс», Луна-28 «Грунт». Кроме того, до 2025 года планируется начать эскизное проектирование автоматических исследовательских станций нового поколения, которые смогут приступить к изучению Луны во второй половине следующего десятилетия и после 2030 года.
Вторая часть программы Луна-Ресурс. Тяжелый посадочный аппарат с задачей бурения поверхности Луны и исследования образцов льда. Зонд также будет снабжен маленьким луноходом. Европейское космическое агентство без финансовой компенсации, в обмен на научные данные предоставит для миссии систему управляемой посадки и криогенную буровую установку (глубина бурения до 2 метров с минимальным термическим воздействием). Срок работы 1 год. Масса научной аппаратуры 50 кг. Как и с Луной-26, решено пойти по пути советской космонавтики и дублировать аппараты на случай неудачи. После изменений Лунной программы в 2015 году это может замедлить разработку.
Второй этап: 2028-2030 годы
Переходный этап, который базируется больше на предположениях. Для его выполнения необходим сверхтяжелый ракетоноситель с грузоподъемностью около 90 тонн. Но недавно разработка «Ангары А5П» была отложена как минимум до 2025 года. И это ставит под вопрос всю дорожную карту данного этапа. Пока в сети немного информации о подробностях миссий, запланированных на этот срок. Все усилия Роскосмоса направлены на выполнение задач в рамках аппаратов серии «Луна». Известно лишь, что предполагается осуществить запуски на окололунную орбиту на новом корабле ПТК НП «Федерация», окололунные стыковки корабля с топливными модулями и многоразовым взлетно-посадочным аппаратом. Последний должен будет несколько раз подбирать с поверхности Луны образцы ледосодержащего грунта, которые космонавты смогут доставить на Землю. Программа отработки операций включает и дозаправку взлетно-посадочного модуля на орбите Луны.
Третий этап: 2030-2040 годы
Начало работ по созданию лунной базы. В этот период должен быть создан «лунный полигон» с первыми элементами инфраструктуры. Пилотируемые полеты предполагаются только в виде кратковременных экспедиций посещения. Целью космонавтов будет обслуживание техники, машин и научного оборудования.
Четвертый этап: за горизонтом планирования
После 2040 года на базе лунного полигона должна быть построена постоянно обитаемая лунная база с элементами астрономической обсерватории. Работники базы займутся мониторингом Земли, экспериментами по использованию лунных ресурсов, отработкой новой космической техники, необходимой для экспедиций в дальний космос.
О внешнем виде моего макета
Сама база состоит из трёх движущихся полу автономных блоков:
-
Жилой блок
2.Технический блок
3.Лабораторный блок
В жилом блоке есть запасы еды, воды и кислорода который курсирует по всему блоку. Также в нём есть койки и кресла для космонавтов. В техническом блоке есть дополнительные запасы еды, воды и кислорода в баллонах. основная цель технического блока взятие проб грунта для дальнейшего анализа в лабораторном блоке. В лабораторном блоке эти пробы изучаются и если в них есть частицы полезных ресурсов на месте взятия проб могут начать добычу этих ресурсов.
Заключение
В итоге у меня получился полностью рабочий макет который хорошо работает в этом формате. Во время работы я узнал очень много новой информации о
проектах других лунных баз которые планировали использовать в разных целях.
Список использованных источников и литературы
-
Статья Лунная база «Барминград» автор - Александр Игоревич МЕРЖАНОВ. https://www.vesvks.ru/public/wysiwyg/files/14-Merzhanov-108-117.pdf
-
Книга Битва за Звёзды автор - Антон Первушин.
-
Википедия Поверхность Луны https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна
-
Планы Роскосмоса статьи из интернета