XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Сборщик Мусора Космический. СМК 1.0
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время все говорят об опасности космического мусора, но ничего не предпринимается для его «уборки», поэтому считаем, что данная проблема весьма актуальна - усиливающееся засорение околоземного космического пространства снижает качество функционирования космических аппаратов и выводит их из строя. Вместе с тем проблема "космолома" опасна не только для космических кораблей и спутников, а также и для нас - жителей Земли.
Цель нашей работы: разработка и конструирование устройства, способного контролировать и осуществлять сбор космического мусора.
Задачи исследовательской работы:
1. Собрать и систематизировать информацию о загрязнении околоземного пространства, которое происходит в результате освоения космоса.
2. Выявить причины появления «космического мусора» на орбитах Земли.
4. Определить пути решения проблемы космического мусора.
5. Продумать такое устройство, которое должно находиться непосредственно на орбите земли, с помощью искусственного интеллекта и использовать экологически чистое топливо – солнечную энергию взамен губительного ядерного топлива.
Предмет исследования: космический мусор.
Объект исследования: влияние космического мусора на загрязнение околоземного пространства в результате запусков космических аппаратов и нашей планеты в результате их падения.
Гипотеза: если мы сконструируем устройство способное осуществлять сбор космического мусора, станет ли его меньше на околоземной орбите?
Методы исследования
Теоретический метод: работа с литературными и интернет источниками.
Практические методы:
-Исследовательская работа с литературными источниками (поиск, систематизация и анализ полученной информации).
-Просмотр и анализ видеоматериалов Интернет-ресурсов.
-Конструирование аппарата способного осуществлять сбор космического мусора на околоземной орбите.
Глава I. Теоретическая
В процессе жизнедеятельности человек производит огромное количество отходов. До недавнего времени это была главная экологическая проблема. Но повышение эко-культуры людей, популяризация раздельного сбора отходов и призывы к переработке пластиковых отходов, все эти мероприятия имеют положительные перспективы.
Но сегодня над человечеством нависла новая опасность – космический мусор. Космический мусор - это твердые отходы космической деятельности. Сюда относятся отслужившие спутники, которые запускал человек за время освоения космоса, вторые и третьи ступени ракет-носителей и фрагменты спутников после взрыва или столкновений, например, фрагменты обшивки — так появляется космический мусор.
П рямо сейчас вокруг Земли вращается космический мусор общей массой более семи тысяч тонн. Это вес гружёного железнодорожного состава в котором более 70 вагонов! Весь этот «космолом» вращается вокруг земли со скоростью примерно 8 км/сек. На такой скорости даже небольшой осколок может нанести огромный вред оборудованию. На фотографии иллюминатора МКС, наглядно видно, как стекло треснуло из-за космического мусора, размер которого не более пылинки.
Можно подумать, что проблема космического мусора далека от нас – жителей Земли, но это совсем не так!
Космический мусор – опасность для землян!
Считаем, что эра космического мусора, опасного для Земли началась 24 января 1978 года, когда на территории Канады упали обломки советского военного спутника "Космос-954" с ядерным реактором на борту. ( посмотреть и показать пальцем налево) Несмотря на то, что установка разрушилась в атмосфере, осколками оказалась усеяна территория трёх провинций Канады. А оставшиеся останки были радиоактивными. Причем один из них имел опасное излучение около 200 рентген/час.
Власти Канады оценили ущерб от падения спутника в шесть миллионов долларов. После многочисленных переговоров Советский Союз согласился выплатить половину суммы.
П роблема космического мусора очень точно отражается в японском аниме-сериале «Странники». Повествование ведется в 2075 году, когда человечество достигло той точки, когда путешествия между Землёй, Луной и космическими станциями стали частью повседневной жизни. Однако со временем такой технологический прогресс обострил проблему космического мусора, который наносит чрезвычайные и даже катастрофические повреждения космическим судам и оборудованию. Герои сериала обычные служащие Отдела Расчистки Космического Мусора на орбитальной станции.
29 апреля 2014 года огромный фрагмент британского спутника Alphasat упал на территории Бразилии. Это был одним из самых крупных телекоммуникационных спутников агентства. Он был запущен с космопорта в Куру во Французской Гвиане 25 июля 2013 года.
Когда местные жители деревни, где нашли фрагменты орбитального спутника, сообщили властям о своей находке, никто не отреагировал, подумав, что это глупая шутка. Никому и в голову не могло прийти, что фрагменты британского спутника могут обрушиться на головы бразильцам. Однако после того, как полиция и представители власти все-же прибыли в деревню, то сразу поняли всю серьезность ситуации.
В прошлом году, в Австралии местные фермеры обнаружили два фрагмента космического корабля. Один из них, высотой около 3 метров, торчал из земли прямо посреди пастбища. Оказалось, что это остатки старого космического корабля SpaceX, который доставлял грузы на МКС и не до конца сгорел при возвращении в атмосфере Земли.
Даже на территории нашей страны не так давно был случай падения космолома. Фрагменты Российского спутника «Меридиан» упали на территории Новосибирской области. Обломки находились в разных районах области. Несколько жителей нашли части спутника в своих огородах. Один из металлических фрагментов космического аппарата — шарообразный обломок диаметром около 50 сантиметров — пробил крышу жилого дома и застрял на чердаке.
Глава II. Практическая
Изучая материал по теме, мы пришли к выводу: пора начинать борьбу с космическим мусором, ведь вполне возможно, что уже завтра части космических аппаратов могут упасть прямо на наши головы! Сегодня многие поднимают вопрос о проблеме космического мусора, но ничего не предпринимают для его «ликвидации», поэтому считаем, что проектирование и разработку устройств по ликвидации мусора на околоземной орбите нужно начинать уже сегодня, чтобы эта проблема не приобрела такие же катастрофические масштабы, как проблема пластика.
Изучив литературу по космическим аппаратам, мы решили сконструировать устройство, способное контролировать и осуществлять сбор космического мусора. Это устройство должно находиться непосредственно на орбите земли, управляться с помощью искусственного интеллекта и использовать экологически чистое топливо – солнечную энергию взамен губительного ядерного топлива. Продумав над характеристиками нашего механизма, из доступных материалов мы смастерили первый прототип и назвали его «Сборщик Мусора Космический. СМК 1.0», по аналогии с ловцом снов, который защищает от злых духов, наш ловец будет защищать оборудование на орбите и нас – жителей земли от разрушительного действия космического мусора.
Технологическая карта изделия: для изготовления первого прототипа «сборщика» мы взяли материалы, которые всегда есть под рукой:
-
П ружина из шариковой ручки;
-
Фольга;
-
Проволока;
-
Желток от Киндер-сюрприза;
-
Деталь от лего-конструктора;
-
Зонтик для коктейлей.
П осле покраски аэрозольной серебряной краской, у нас получился вот такой прототип.
Расскажем об устройстве и его функциях: С помощью клешни-манипулятора можно отлавливать крупный «космолом», который будет складываться в зонт-ловец. Справа – солнечная батарея, позволяющая работать всем механизмам устройства и его двигателю. Сверху находится главный элемент нашего устройства – зонт-ловец, который будет подхватывать мелкий космический мусор. С помощью двигателя наш сборщик должен подстраиваться под движение обломка, чтобы нейтрализовать его разрушительную мощь от скорости вращения вокруг Земли.
С делав первый прототип " Сборщика мусора" мы пришли к выводу, что нам нужна модель больше размером, чтобы точнее и нагляднее можно было описать его функции. Для изготовления нового макета уловителя космического мусора мы взяли самый настоящий зонт и большую 20-ти литровую ёмкость, покрасили её серебряной краской, приладили к ней настоящие солнечные батареи и клешню – манипулятор, а для ракетного двигателя использовали пластиковые бутылки из тёмного пластика в количестве 3 шт. Таким образом мы сконструировали «Сборщик Мусора Космический. СМК 2.0»
Заключение.
Работая над проектом, мы пришли к следующим выводам: что космический мусор – это страшно и опасно. Он угрожает находящимся в эксплуатации спутникам и МКС. В будущем мусор может стать препятствием для пилотируемых полётов и запусков, новых космических аппаратов. А так же он крайне опасен для нас - жителей Земли, своим непредсказуемым падением и радиоактивным заражением.
Проблема космического мусора — сегодня становится важнейшей проблемой человечества. И пусть в решении её мы стоим в самом начале, мы верим, что однажды наши прототипы будут летать по орбите, и мы очистим её насколько это возможно.
Считаем, что цель нашего проекта достигнута, а гипотеза доказана. У нас получилось сконструировать устройство способное осуществлять сбор космического мусора. В результате, по нашим прогнозам, его количество должно уменьшиться на околоземной орбите. Крупные фрагменты также будут отловлены нашими ловцами, с помощью клешнями-манипуляторами. Это сбережет Землю и её обитателей от риска падения с неба обломков «космолома».
Список использованных источников.
-
Анимеонлайн.сс https://www.animeonline.cc/
-
Дейонлайн.ру https://dayonline.ru/
-
Нил Деграсс Тайсон, Грегори Мон. Астрофизика начинающим: как понять Вселенную. — Москва : Эксмо, 2021. — 208 с. : ил. — (Научпоп для начинающих).
-
Рг.ру: https://rg.ru/
-
Хайтек.фм https://hightech.fm/