XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Расселение человечества по космосу и особенности построения планетарных баз
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель : Исследовать элементы возможного расселения Человечества в ближней и дальней перспективе, с рассмотрением вариантов защиты баз от метеоритов и жёсткого космического излучения.
Задачи :
1. Рассмотреть локацию расселения на примере двух солнечных и одной вне солнечной планеты.
2. Предложить варианты усиления защиты баз от метеоритов и жёсткого излучения, за счёт грунта планеты.
3. Предложить техническое решение организации входного тамбура в помещение базы.
4. Построить модели и инсталляции вариантов своих решений.
Лучшие ближайшие объекты:
- Марс
- Европа (спутник Юпитера)
- Энцелад (спутник Сатурна)
- Проксима Центавра b
- Barnard’sStarb
Актуальность исследования:
Наша планета перенаселена. Нужно искать куда переселяться.
Ниже мы рассмотрим некоторые варианты планет наиболее удобных для освоения.
Методы проекта:
Поиск информации. Инсталляция. Построение макета. Работа в программе stellarium.
1.Основная часть.
Марс:
Судя по характеристикам Марс является наиболее перспективной планетой для ближайшего освоения. Он имеет твёрдую поверхность и воду.
Температура на поверхности Марса колеблется в пределах от -153 до +35°C. (холоднее чем на Земле, но можно попытаться согреть – парниковые теории обогрева Марса, также поставить зеркала и направить доп. Солнечную энергию для обогрева ).
Радиус Марса составляет 3389 километров 53% радиуса Земли. Площадь поверхности Марса составляет 144,37 миллиона квадратных километров 28,3% поверхности Земли. Ускорение свободного падения на Марсе равно 3,711 метра на секунду в квадрате 0,378 g (притяжение в 4 раза меньше чем на Земле). Масса Марса равна 10,7% от массы Земли.
Атмосферное давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного.
Атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа 95,32%, также в составе присутствуют азот, аргон, кислород, водяной пар, угарный газ и другие компоненты ( отличается от Земной, но возможна трансформация по типу Земной. К примеру можно добавить кислорода в атмосферу). Северная и южная полярные шапки Марса состоят из двух компонентов: сезонного углекислого газа и векового водяного льда.
Вывод по планете: Вполне пригодна для ближайшего освоения.
Энцелад: (Спутник Сатурна)
Океанический спутник Сатурна Энцелад.
Новые исследования, основанные на данных аппарата «Кассини», подкрепляют идею о том, что на Энцеладе есть все химические вещества, необходимые для жизни. Температура: -200 градусов. Это меньше чем на земле.
Энцелад – один из самых маленьких спутников Сатурна, имеющих правильную шарообразную форму. Но он крупнейший в ряду внутренних спутников, а удалённость его от планеты составляет 237 000 км. Облёт вокруг Сатурна совершается за 33 часа. Подобно нашей Луне, маленький спутник обращён к своей планете всегда одной стороной, но не проявляет либрации. На поверхности спутника Сатурна Энцеладе имеются длинные полосы, которые также называют тигровыми полосками. Известно, что через них извергается лед, покоящийся в океане внутри.
Диаметр Энцелада составляет всего 500 км. Он полностью покрыт льдом, и до недавнего времени считалось, что Энцелад промерз до основания. Однако астрономы зафиксировали подо льдами бурлящие океаны. Дальнейшие исследования показали, что у этих водоемов нет ничего общего сземными . Океан пролегает под 20-километровым панцирем льда и уходит в глубину на 30 км. Нижние слои нагреваются от тепла недр. По словам ученых, в водоеме присутствуют достаточно сильные течения. Океан на Энцеладе соленый, а колебания уровня соли оказывают влияние на циркуляцию воды.
Выводы по Энцеладу: Возможен в освоении , поскольку находится в Солнечной системе и имеет твердую поверхность
Проксима центавра b:
Вокруг Проксимы Центавра, ближайшей звезды всего в 4,25 световых лет от нас, с периодом 11,2 земных суток вращается необычная экзопланета — Проксима Центавра b. Её главная особенность в том, что вероятность наличия жизни на ней крайне высока, хотя условия, в которых Проксима Центавра b находится, совсем не такие, как в Солнечной системе. На этой планете есть вода, что очень хорошо. Ускорение свободного падения, опираясь на эти данные, равно 10,2968 м/с². (чуть больше чем на земле), но подходит.
Выводы по планете: Планета подходит для жизни но есть проблема перелёта. Современными средствами нужно лететь 10 тысяч лет.
Сколько обнаруженных экзопланет.
Мы воспользовались программой stellarium и рассмотрели поле и плотность обнаруженных экзопланет. Выяснилось , что этих планет очень много. Скриншот программы показывает, что количество планет на том или ином участке зачастую зависит только от тщательности съемки исследования сектора. В некоторых секторах экзопланет значительно больше, но это не значит, что на других участках их меньше. Просто съемка велась с большей чувствительностью и разрешением.
Зеленые точки - это экзопланеты.
Выводы по экзопланетам: Планет, куда можно было бы расселяться Человечеству очень много.
2. Практическая часть.
Способы выживания на экзопланетах:
Основные тезисы: Место строительство убежищ. Теория подземного жительства.
2.1. Мы сконцентрировались на концепции , что защиту искусственных объектов можно делать, используя особенности рельефа планеты.
Обращаем внимание на особенности рельефа Марсианской поверхности:
У него есть разломы-каньоны (долина Маринера глубина 7 км), у него есть горы и вулканы (гора Арсия, гора Павлина и Аскрийская, за которыми находится самый большой вулкан в солнечной системе гора Олимп.
Мы считаем целесообразным строить базы делая туннели в основании возвышенностей или в глубине разломов.
Либо насыпная защита.
Либо «вгрызаемся» в грунт. При этом защитой становится толщина вышестоящей поверхности. Для этого можно «закопаться» под гору или «вырыть норку» на дне каньона.
Ниже- схемы этой идеи.
2.2. Наша инсталляция размещения баз .
Мы решили сделать инсталляцию строительства базы на поверхности Марса, используя сугробы.
Это три вулкана.
Прорыли Каньон (Долина Маринера)
Мы сделали инсталляцию базы на поверхности планеты.(Желтые ведра- модули базы.)
Расположение объектов на поверхности, считается не совсем правильным, потому что у них не будет защиты от метеоритов и жестких космических лучей.
Закапываем базу сверху .
База внутри каньона . Защита теперь обеспечена толстым слоем коры каньона .
База внутри горы . Теперь защита обеспечена большим слоем горной поверхности .
2.3. Также мы предложили свой способ организации входа в тамбурное пространство, отделяющее внутреннее помещение базы от внешней среды.
Эксперимент исследования - создание макета герметичного входа в тамбурное помещение:
Чтобы сделать герметичным вход в тамбурное помещение мы предложили свой способ:
В качестве входной и выходной герметичной двери тамбура мы предлагаем использовать надувные установки по типу шаров. Когда вместо двери используется резиновые шары, которые надуваются в момент закрытия двери и сдуваются для выхода.
Чтобы показать, как он работает мы решили сделать эксперимент.
Сначала мы обрезали бутылку (это будет выход). И потом начали надувать шары. И после было невозможно продуть воздух через бутылку, то есть герметичность была выполнена.
Эксперимент показал, что эта идея вполне работает.
3.Выводы и результаты проекта:
Мы рассмотрели наиболее удобные возможные варианты освоения других планет.
Предложили в качестве дополнительной защиты объектов погружать их в глубину коры.
Разработали свой вариант организации тамбурного пространства (в виде надувных шаров).
Сделали варианты инсталляций данных предложений с использованием возможностей окружающей среды (снежные сугробы).
Заключение.
Наши предположения в сроках и перспективах освоения других планет:
На ближайшие 200-300 лет лучше колонизировать ( Луну) Марс и спутник Энцелад.
На срок более 1000 лет лучше выбрать Проксиму Центавру b.
Итог:
В конце можно сказать, что проблема расселения Человечества может быть решена за счёт освоения Солнечной системы, а в последующем ближнего и дальнего космоса. По современным представлением наиболее вероятной будет колонизация (Луны) Энцелада и Марса, а также других твердых объектов Солнечной системы. А затем можно осваивать дальний космос (например: Проксима Центавра b). При построении баз можно активно использовать особенности грунта планеты и «прятаться» под его защиту.
«Человечество не всегда останется на Земле, а в погоне за пространством и временем, с начала робко покинет пределы атмосферы, а затем освоит всё около земное пространством.» К.Э.Циолковский.
4.Выгодополучатели проекта:
- Федеральное космическое агентство «Роскосмос».
- НПО им. С.А. Лавочкина.
5.Перспектива развития проекта:
Мы хотели бы изучить другие структурные элементы, связанные с построением космических баз с акцентом на обеспечение физического и психологического комфорта во время пребывания в космосе .
6. Литература:
- Арчаков И. Ю. Планеты и звезды / И. Ю. Арчаков. — Санкт-Петербург: Дельта, 1999.
- Дейч А. Н. Планеты других миров / А. Н. Дейч. — Ленинград: 1967.
- Зигель Ф. Ю. Малые планеты / Ф. Ю. Зигель. — Москва: Наука, 1969.
(Популярные лекции по астрономии. Вып. 16)
- Калашников В. И. Звезды и планеты: Занимательная астрономия: для старшего
школьного возраста / В. И. Калашников. — Москва: Белый город, 2002.
(Энциклопедия тайн и загадок).
- Космос. – Смоленск: Русич, 2002. (Школьная энциклопедия).
- Космос. Мечты, открытия, освоение/ пер. Елены Токаревой. — Эгмонт Россия Лтд., 2008.
- Путь к звёздам. Из истории советской космонавтики / Анатолий Александров. – М.: Вече, 2011 .
7. Приложения:
Планета Марс.
Местонахождение Марса в космическом пространстве (программа Стеллалариум). Отмечен красным крестиком.
Каньон (долина Маринера)
Энцелад- спутник Сатурна.
Энцелад (вид с близкого расстояния). Видны трещины и разломы.
Проксима Центавра - звезда.
Планета Проксима Центавра B (в представлении художника) .