V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Будящее МКС. Работа под прикрытием
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
На сегодняшний день самый дорогой и масштабный космический проект землян для изучения космоса - это Международная Космическая Станция (МКС). Для того, чтобы реализовать постройку МКС 14 стран объединили свои усилия Россия, США, Канада, Япония, Германия, Франция, Швеция, Швейцария, Бельгия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия [8].
МКС существует уже 20 лет, и все 20 лет постоянно строится и совершенствуется. Здесь происходят открытия и проводятся исследования, невозможные на Земле. Именно поэтому эта тема необычайно интересна и актуальна.
В настоящее время ряд стран рассматривают вероятность прекращения работы МКС по самым разным причинам - и по финансовым, и по политическим [2,3]. Как можно уничтожить МКС?! Станция – прекрасный пример международного сотрудничества с явно видимыми результатами на пользу всему человечеству [4]. Для чего люди некоторых стран хотят разрушить то, что создавали вместе десятки лет? Около двух лет назад, когда я начал изучать данную тему, МКС заинтересовала меня как особо сложный технический объект. В результате изучения мы выяснили: МКС – нечто гораздо большее. Это и прогресс в науке, технике, и самое важное - в мировом мирном сотрудничестве, которое объединяет страны нашей Земли.
Цель моей работы – показать значимость МКС, научно обосновать необходимость ее дальнейшей работы, проработать варианты защиты космонавтов от ионизирующего излучения при работе в открытом космосе. Гипотеза: МКС возможно и необходимо использовать в будущем, использовать с минимальной опасностью для космонавтов. Предмет исследования: МКС, ионизирующее излучение, которое влияет на работу МКС и космонавтов. Объект исследования: эффективность работы МКС, способы защиты космонавтов от ионизирующего излучения в открытом космосе. Я заинтересовался – возможно ли сделать работу космонавтов на МКС более безопасной; возможно ли повысить эффективность работы МКС?
Для достижения цели работы поставлены следующие задачи: - изучить историю МКС, схему, устройство МКС, понять принципы ее постройки и функционирования. Я должен знать, что сейчас представляет собой МКС и возможно ли функционирование Национальной Космической Станции в случае выхода других стран; - изучить проекты, реализуемые на МКС, оценить их значимость для человечества;- собрать макет МКС, максимально приближенный к оригиналу; - придумать и сконструировать дополнительные блоки, которые могли бы улучшить работу МКС, расширить возможности исследований, интегрировать их в проект МКС; - изучить и проработать варианты защиты космонавтов от ионизирующего излучения в открытом космосе.
Методы исследования: - изучение и теоретический анализ литературы, фото- и видеоматериалов, интернет-ресурсов; - наблюдение; - проектирование и моделирование; - изучение и анализ причинно-следственных связей.
Решение данных задач сможет подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу и дать ответ на самый актуальный вопрос - насколько верно решение о прекращении работы МКС, выполнены ли все задачи, для решения которых создавалась МКС, возможно ли сделать работу космонавтов более безопасной, в том числе с точки зрения получения меньших доз ионизирующего излучения.
1 Изучение МКС
МКС - пилотируемая орбитальная станция, многоцелевой исследовательский комплекс. МКС находится в космосе, на орбите Земли. Это обитаемый искусственный спутник Земли, на высоте около 350-400 км над уровнем моря. МКС собрана в космосе отдельными модулями. Все модули российского сегмента прилетели на МКС сами, остальные модули доставлены на МКС грузовыми космическими кораблями. Длина МКС - 58 м, ширина – 73 м (фермы с солнечными батареями).
В основу устройства заложен модульный принцип. Жилые модули, грузовые модули, исследовательские модули, фермы [5]. Перечень основных модулей, их назначение, приведены в Приложении А. Живут космонавты в модулях «Заря» и «Спокойствие». Одновременно на станции может работать 10 человек. В среднем космонавт работает на МКС 6 месяцев. Самая длинная вахта на МКС продолжалась 1 год. Каждые полгода экипаж на МКС меняется. На МКС летают российские пилотируемые корабли «Союз» и грузовые «Прогресс» (114 рейсов на 16.10.2016г.), а так же минимальное количество рейсов НАСА (только грузовые корабли) [5].
Есть ли двигатели на МКС? Конечно, есть. Они используются для коррекции орбиты и ориентации в пространстве МКС (маршевые двигатели и двигатели малой тяги). Нероссийские модули двигателей не имеют. МКС автономна и обеспечивает себя энергией от солнечных батарей. Необходимые запасы - вода, еда и другие припасы, доставляют грузовыми кораблями с Земли, с учетом того, что пропуск одной доставки не нарушает работу станции [5].
Выводы. Российский служебный модуль включает все системы, необходимые для работы в качестве автономного обитаемого космического аппарата и лаборатории. Он позволяет находиться в космосе экипажу из трёх космонавтов. На борту имеется система жизнеобеспечения и электрическая энергоустановка. Служебный модуль может стыковаться с грузовым кораблём «Прогресс», который раз в три месяца доставляет на станцию необходимые припасы и корректирует её орбиту. Предусмотрена стыковка с пилотируемым космическим кораблем «Союз» (экипаж до 3-х человек), современные «Союзы» оснащены дополнительно солнечными батареями - могут использоваться как энергетический резерв для МКС. В процессе работы мы выявили, что Российский блок МКС автономен для обеспечения энергией, стыковки кораблей, наличия жилых модулей с командным отсеком. После присоединения научного блока «Наука» возможности исследований расширятся.
2 Использование МКС. Открытия и Значимость МКС
Большую часть времени космонавты ремонтируют МКС и поддерживают ее в рабочем состоянии. Космонавты строят МКС: станция на сегодняшний день готова не полностью.
Главные области исследований – биология, биомедицина, метеорология, астрономия, физика. [7], (Приложении Б). Данные исследования могут проводиться только в космосе, и самое главное, исследования не завершены. На основе сводных данных Приложения Б сделан вывод - с точки зрения науки Проект МКС актуален, являет собой передовой форпост человечества для изучения не только космоса, но и всех основных наук, особенно на их стыке физика-биология, физика-медицина, и позволяет делать открытия мирового масштаба.
3 Моделирование МКС. Сбор макета.
Сделан макет из конструктора «Лего», потому что он позволяет выполнять большее количество сочленений. Для начала работы, мы посмотрели в Интернете схему настоящей МКС, и начали собирать макет [8]. Очень быстро выяснилось - этого недостаточно. На схеме МКС плоская, а макет нужно делать объемным. Пришлось посмотреть много снимков МКС и видео в Интернете. Дополнительно мы вели наблюдение за движением МКС через Интернет. На основе собранных данных, была составлена схема МКС для сборки макета. (Приложение В).
У нас постоянно возникали новые вопросы – МКС очень сложный объект, ведь люди строили МКС 20 лет, и до сих пор работа не закончена. Основная сложность сборки макета, в том, что модули постоянно отсоединялись друг от друга. Мы понимали - в космосе модули не имеют веса, а на Земле макет за счет веса становится непрочным и ломается.
Макет содержит все основные блоки МКС (Приложение Г). Макет позволяет двигать солнечные батареи в направлении Солнца (Приложение Д). Он предусматривают стыковку грузовых кораблей «Прогресс» и пилотируемых кораблей «Союз» (Приложение Е). Для наглядности основные блоки МКС подписаны. Вывод. Моделирование весьма сложно, в связи с установлением связи между плоской схемой МКС и анализом пространственного расположения объектов в космосе.
4 Конструирование дополнительного блока МКС «Защитный Зонт»
При выборе направлений моделирования новых блоков, я исходил из того, что самое ценное на МКС, – это люди. Уровень защиты космонавтов очень важен. Каждый космонавт – «на вес золота». Космонавт обладает уникальным набором умственных и физических качеств – абсолютно здоровый ученый-спортсмен с устойчивой психикой. Это редкость. Самая рискованная ситуация для космонавта – работа в открытом космосе. В открытом космосе космонавт защищен только скафандром.
В моей модели манипуляторы «КанадаРМ2» снабжены защитными зонтами – дополнительной защитой от метеоритов, космического мусора и излучения. Конструкция предельно проста (Приложение Ж). Самым сложным остается вопрос – из какого материала их изготовить?
Для решения данного вопроса нужно:- Понять что такое космическое излучение? - Изучить какие виды космического излучения бывают? - Какое излучение наиболее сильно влияет на космонавтов, и от каких видов излучения их нужно и можно защитить?- Изучить статистику заболеваний космонавтов, связанных напрямую или косвенно, с космическим излучением. - Изучить какие методы защиты от космического излучения используются сейчас. - Предложить свой способ защиты космонавтов от ионизирующего излучения.
4.1.Космическое излучение - это ионизирующее излучение, пронизывающее космическое пространство. Космическое излучение состоит из потоков элементарных частиц высоких энергий, летящих в различных направлениях. Космическое излучение образуется вследствие извержения и испарения материи с поверхности звезд и туманностей космического пространства. Космическое излучение отличается большой проникающей способностью. Космические излучения подразделяются по происхождению на Галактическое и Солнечное. Солнечное излучение возникает в основном при вспышках на Солнце, которые происходят с характерным 11-летним циклом. Космическое излучение состоит из протонов, альфа-частиц, электронов, ядер тяжелых элементов, гамма-излучения, нейтронов.
В обычном состоянии Солнце не является источником гамма – излучения. Оно возникает только в результате вспышек на Солнце. В сентябре 2017 года произошел целый ряд взрывов на Солнце, в том числе крупнейший за последние 12 лет, и один из пяти мощнейших взрывов на Солнце за всю историю наблюдений, отнесенный к самому высокому классу опасности (Приложение Н). 10 сентября 2017г. экипаж МКС получил команду «алерт», означающую необходимость перейти в специальное укрытие. Космическое излучение Солнца грозило повредить оборудование станции и представляло опасность для космонавтов. Наблюдался очень сильный поток протонов высокой энергии, а также гамма - излучение. [14] Вывод. На космонавтов влияет ионизирующее космическое излучение. Последние вспышки на Солнце поставили под угрозу работу МКС и здоровье космонавтов, и актуальность данной темы приобрела особо важное значение. Защищать космонавтов нужно не только в открытом космосе, но на самой станции.
4.2 Последствия влияния космического излучения на космонавтов. От вредного воздействия космического излучения любое живое существо на Земле защищено магнитным полем Земли и атмосферой Земли (Приложение Л). Даже при наличии магнитного поля и атмосферы для Земли сильные вспышки на Солнце не безопасны: магнитные бури, плохое самочувствие, сбои в работе сотовой связи (Канада) (Приложение М). Какой же ущерб понесли космонавты, даже укрывшись в отсеках МКC? Ионизирующее излучение, разрушает клетки костного мозга, нервную систему, пищеварительный тракт, вызывает изменения на генном уровне, что приводит в последствие к возникновению наследственных заболеваний, возникновению раковых опухолей. Вызывает нарушение в работе сердца, зрения [15].
4.3 Статистика заболеваемости. За один полет на орбиту Земли каждый член экипажа получает такое облучение, как если бы 150–400 раз побывал на обследовании в рентгеновском кабинете[16]. Насколько распространены онкологические заболевания среди представителей этой профессии (данные только по Российским космонавтам)?
Из 112 летавших российских космонавтов 28 умерли. 5 человек погибли. 9 умерших от рака из 22 космонавтов - это 40,9%. Напомню, для полетов за пределы Земли отбирают самых здоровых, крепких. Магнитное поле Земли на высоте движения МКС так же защищает космонавтов. Защищать космонавтов от космического излучения нужно – работа эта срочная и актуальная.
4.4 Какие методы защиты от ионизирующего излучения применяют сейчас на МКС? Cвести риск радиационного поражения к нулю во время космического полета нельзя. Можно его минимизировать. Основной способ – барьерная защита космического корабля, его стенки. В зависимости от вида излучения для защиты используются различные материалы. Альфа-излучение обладает низкой проникающей способностью. Стекло, бумага являются защитой. Бета-излучение обладает большей, чем альфа-излучение проникающей способностью, она зависит от энергии частиц. Средства, предназначенные для защиты от альфа-излучения, при потоке бета-частиц не эффективны. Поэтому используются плексиглас, стекло, тонкий слой алюминия. Защита от гамма - излучения в космосе - это очень большая проблема. На Земле используют - слой тяжёлых металлов типа вольфрама, свинца, стали, чугуна и бетонные стены толщиной от 1 м. В космосе метровый слой бетона не приемлем. Нейтронное излучение – обладает проникающей способностью, превосходящей гамма-излучение. Лучшей защитой от нейтронного излучения являются такие материалы, как вода, полиэтилен, другие полимеры. Нейтронное излучение обычно сопровождается гамма-излучением, поэтому зачастую в качестве защиты применяют многослойные экраны или растворы в которых содержаться тяжелые металлы.
В современной космонавтике для защиты от солнечных космических лучей, используются легкие сплавы толщиной не менее 3-4 см. Альтернатива металлам – современные пластмассы.. Например, полиэтилен, тот самый из которого сделаны обычные сумки-пакеты, задерживает на 20% больше космических лучей, чем алюминий. Усиленный полиэтилен в 10 раз прочнее алюминия и при этом легче «крылатого металла».
С защитой от галактических космических лучей, обладающих гигантскими энергиями, все гораздо сложнее. Теоретически рассмотрим несколько вариантов. Создать вокруг корабля слой защитного вещества подобного земной атмосфере. Если использовать воду, то потребуется слой толщиной 5 м. При этом масса водного резервуара приблизится к 500 т. Можно использовать высокомолекулярный полиэтилен – твердое вещество, для которого не нужны резервуары. Но даже тогда необходимая масса составила бы не менее 400 т. Можно использовать жидкий водород. Он блокирует космические лучи в 2,5 раза лучше, чем алюминий. Правда, ёмкости для топлива оказались бы громоздкими и тяжелыми.
Была предложена другая схема защиты человека на орбите, которую можно назвать магнитной схемой. Создается дополнительное магнитное поле вокруг корабля. Для его создания потребуются магниты на основе сверхпроводимости. Такая система будет иметь массу 9 т, она гораздо более легкая, чем защита веществом, но всё равно тяжела. [16]
Защита в открытом космосе – это скафандр: создает необходимую атмосферу для дыхания и поддержания давления; обеспечивает отвод тепла, выделяемого телом человека; защищает от перегрева, если человек находится на солнечной стороне, и от охлаждения – если в тени; разница между ними составляет более 1000С; защищает от ослепления солнечным светом; позволяет более менее свободного перемещаться; защищает от инфракрасного и ультрафиолетового излучения; частично защищает от ионизирующего излучения за счет многослойности самого скафандра и использования тонких алюминиевых пластин.
Таким образом, вопрос защиты от ионизирующего излучения космонавта в открытом космосе не решен, лишь сведено к минимуму время нахождения вне пределов МКС. Для создания «Защитного Зонта», который защищает космонавтов только в открытом космосе, а не весь объект в целом подойдут варианты, где вес за счет небольшого размера зонта не так важен. Тем не менее, выбирались материалы, сочетающие в себе легкость, высокую прочность, устойчивость к перепадам температур, обладающие защитными свойствами от ионизирующего излучения.
Мы предлагаем изготовить Защитный Зонт в виде герметичной емкости, в которой чередуются слои сверхвысокомолекулярного полиэтилена с добавлением порошка нановольфрама и воды (Приложение И). Вольфрам способен значительно задерживать ионизирующее излучение (от 30% до 80% в зависимости от скорости частиц) благодаря своей плотности и тугоплавкости. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен так же уникален по своим свойствам, устойчив к ультрафиолетовому и гамма-излучениям, обладает высокой ударной вязкостью. На Земле используется для изготовления бронежилетов. Вода в открытом космосе будет охлаждаться, возможно, ее нужно будет подогревать или тепла, выделяемого при поглощении излучения, будет достаточно для того, чтобы вода не замерзла. Зонт предлагается изготовить из 2 частей для удобства доставки на орбиту и мобильной ориентации в открытом космосе.
Очевидно, что так же нужно создавать на случай повышения ионизирующего излучения защитную капсулу для космонавтов – именно здесь я предлагаю изучать варианты создания замкнутого электро-магнитного поля, которое могло бы отклонить частицы ионизирующего излучения. Это – перспективная работа на будущее.
5 Конструирование дополнительного блока с искусственной гравитацией.
Второе направление для моделирования – блок искусственной гравитации. На МКС космонавты живут в невесомости. Для снижения атрофии мышц на МКС есть специальные тренажеры. Невесомость негативно влияет на организм человека. Мы знаем, что возможно создание искусственной гравитации за счет вращения. Почему эти технологии не используются на МКС? Искусственная сила притяжения прямо зависит от расстояния до центра вращения. Чтобы космонавта не укачивало, частота вращения станции должна быть два оборота в минуту и менее. В таких условиях, для создания гравитации равной земной, радиус вращения составляет 224 метра. Построить, можно, но очень сложно и очень дорого.
Наличие блока с гравитацией, пусть и не в полном размере земной, существенно улучшит самочувствие космонавтов, сможет увеличить срок их пребывания на МКС, расширит возможности исследований. Например, в агроинженерии - без собственных «зеленых плантаций» межпланетные комические полеты невозможны, а в условиях микрогравитации агротехника в космосе показывает самые высокие результаты.
В моем макете один модуль вращается, обеспечивая искусственную гравитацию. Если бы это был реальный аппарат, то диаметр отсека должен быть больше. В реалиях, данный блок будет обеспечивать пониженную гравитацию (Приложение К). По статистике 30 космонавтов погибли от заболеваний сердца, которые можно рассматривать как негативное влияние невесомости. Большая часть космонавтов для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний подвергается в плановом порядке операции по замене сердечных клапанов. Поэтому данное направление моделирования для меня так же очень актуально.
6Орбитальная точка зрения. Перспективы МКС
Есть идея закрыть проект МКС к 2024 году. Если не корректировать орбиту МКС, она будет постепенно снижаться, и МКС упадет на поверхность Земли. Нужно ли ее затопить или сделать МКС музеем для богатых космических туристов и за счет этих средств поддерживать ее работу? Или огромной лабораторией для изучения космоса. Блок с искусственной гравитацией мог бы стать космическим госпиталем – медицинским исследовательским центром, или базой для тренировки и адаптации колонистов на Луну, Марс.
Около двух лет назад, когда я начал работу передо мной стояла задача только изучить МКС и создать ее макет. В процессе работы я ознакомился с большим количеством информации по поводу МКС. Читая и слушая высказывания космонавтов, я пришел к выводу, что у всех, пусть в разных формах звучит одна мысль. Земля – это наш дом, ее нужно беречь [7]. Земля безумно красива. И самое важное – из космоса не виднограниц государств. Для меня будущее МКС – это будущее всей планеты. Смогут ли люди и дальше объединяться, чтобы побеждать болезни, делать открытия и покорять звезды? Кто сможет им помешать, если они действительно этого захотят?
Создание МКС было революцией в сотрудничестве разных стран, объединением огромного числа людей одной общей целью – наука на службе человека.
Да, Россия может продолжать данный проект, это доказано. Да, это затратно. Да, США получили технологии, которых у них не было на момент создания МКС [9]. Но зачем разрушать то, что уже принесло столько результатов? Возможно, стоит прислушаться к космонавтам?! Астронавт Рон Гаран в своей книге «Из космоса границ не видно» [10] очень подробно описывает барьеры, которые стояли между странами в начале проекта. И их смогли успешно преодолеть! Люди смогли сделать это тогда, значит, это возможно и сегодня. «Орбитальная точка зрения» - неофициальный девиз космонавтов, которые не видят границ между государствами и территориальных войн. Продолжение многонационального проекта МКС – это верный путь к миру на планете и дружбе народов! Занимаясь этим исследованием, мы понимаем, что неофициально присоединяемся к группе людей, объединенных проектом «Орбитальная точка зрения».
Заключение. Выводы
Задачи исследования решены успешно – устройство МКС изучено, макет МКС собран, два новых блока МКС придуманы и сконструированы. Мы выявили, что гипотеза –– возможность и необходимость использования МКС в будущем - верна и имеет право на существование. Основная цель моей работы – показать высокую значимость МКС - достигнута. Так же установлено, что даже в случае выхода из проекта других стран, Россия сможет автономно продолжать исследование космоса.
Я удостоверился, что проект МКС актуален, т.к. являет собой уникальную научную площадку для открытий мирового масштаба, и существует целое движение космонавтов, объединённых общей целью – продолжение использования МКС. Исследования, проводимые на МКС, не завершены, закрывать их нельзя, т.к. результаты исследований очень важны.
Что удалось и не удалось одновременно? В процессе работы была выявлена особо срочная и актуальная задача – защита космонавтов на МКС и в открытом космосе в период вспышек на Солнце. Вспышки 2017г. Доказали - ионизирующее излучение может не только вывести из строя оборудование станции, но и представляет опасность для космонавтов, находящихся на ней.
Перспективным развитием космических технологий я вижу сборку межпланетных кораблей и станций для их ремонта именно на орбите Земли. При решении таких задач люди будут вынуждены долго работать в открытом космосе. Искусственно сократить их время пребывания в открытом космосе, как это делается сейчас, будет уже невозможно. Создание Защитного Зонта частично позволило бы решить эту задачу.
Так же я понял – что защитного зонта для космонавтов в открытом космосе недостаточно, нужно работать над защитой всей МКС, создавая на первом этапе убежище, где могли бы укрыться космонавты во время вспышек на Солнце. Решив этот вопрос – мы вплотную приблизимся к решению вопроса о радиационной защите при организации более дальних полетов в пределах Солнечной системы, а может и за нее.
И самое главное, мы теперь точно знаем: МКС - это символ объединенных усилий землян, настолько важный, что его закрытие отбросит международное сотрудничество на двадцать лет назад. И дело не только в науке, а в необходимости находить общий язык между разными государствами для процветания Земли – нашего общего Дома!
Список источников информации
Новости Науки и Техники [Электронный ресурс] //02.12.2014г. -Режим доступа http://www.techcult.ru/space/1990-rossiya-pokinet-mks-i-postroit-svoyu-stanciyu
ИА России ТАСС. Космос [Электронный ресурс] //23.04.2014г.// -Режим доступа:// http://tass.ru/kosmos/1925325
Издательство АСТРОНЬЮЗ //01.09.2016г// [Электронный ресурс] -Режим доступа:// http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=8858
МКС, история создания, модули, миссии [Электронный ресурс] -Режим доступа:// http://www.ru.wikipedia.org
ВВС [Электронный ресурс] //29.04.015г.// -Режим доступа:// http://www.bbc.com/russian/russia/2015/04/150429_progress_dock_cancelled
Гарэт Дориан. Пять ключевых открытий сделанных на МКС. [Текст, электронная версия] //2015г// -Режим доступа:// http://obzor.press/press/14087-pyat-klyuchevyix-otkryitij-za-15-let-rabotyi-mezhdunarodnoj-kosmicheskoj-stanczii
Франк Де Винне [Онлайн-интервью] // 2011г.// -Режим доступа:// https://utro.ru/online/Winne.shtml
Е.Лозовская. Жизнь с гравитацией и без нее [Текст, электронная версия] // Журнал Наука и жизнь. – 2004г.- №9, 148стр. -Режим доступа: // https://www.nkj.ru/archive/articles/1808/
Рон Гаран. Из космоса границ не видно [Текст] //ВК// -2016г., -185стр.- с.49-58,
Чарльз Болден. Пресс-конференция от 19.11.2016г. [Текст, электронная версия] //Журнал Все о Космосе №11, 2016г.// -Режим доступа: // http://aboutspacejornal.net/2016/11/24
МКС-ОНЛАЙН. Новости космоса [Электронный ресурс] // -Режим доступа: //http://mks-onlain.ru/news/teleskop-mks-budet-iskat-temnuyu-materiyu-v-kosmose/
Гид по космосу [Электронный ресурс] // -Режим доступа: // http://spacegid.com/pryamaya-onlayn-translyatsiya-s-mks.html#i
Наука и Техника, 01.10.2017г., Лента.ру
Булдаков Л.А., Калистратова В.С. Радиоактивное излучение и здоровье[Текст]- М.: Информ Атом, 2003. - 165 с.
Паркер Ю. Защита космических путешественников [Текст]:/ В мире науки. - 2006, №6, С.14-22 (журнал).
Динамика вспышек на Солнце. http://tesis.lebedev.ru/sun_flares.html?m=9&d=8&y=2017
Медицинские кристаллы белков, 2016г. https://www.gismeteo.ru/news/sobytiya/20437-meditsinskie-kristally-belkov-budut-vyraschivat-v-kosmose/
Космическое излучение http://uchilok.net/biologia/1002-kosmicheskoe-izluchenie.html
Приложение А
Основные модули Международной Космической Станции
|
№ |
Название модуля МКС |
Назначение |
Собственник |
Фото |
|
1 |
Модуль Кибо |
самая большая научная лаборатория на МКС, Самый большой отдельный модуль МКС. |
Япония |
|
|
2 |
модуль Колумбус |
Научная лаборатория |
ЕС |
|
|
3 |
«Заря» |
первый блок МКС (есть собственные двигатели, солнечные батареи, топливные баки, , стыковочный узел для кораблей) |
РФ |
|
|
4 |
«Звезда» |
основной служебный модуль, жилой модуль, центральный пост управления, энергоснабжение, связь, порт. Тренажеры, кухня, гигиена, медицинское оборудование |
РФ |
|
|
5 |
МИМ (малый исследовательский модуль) «ПОИСК» |
многофункциональный блок (стыковка, шлюз, грузы, научное оборудование) |
РФ |
|
|
6 |
МИМ «Пирс» – «РАССВЕТ» |
транспортный блок (причал для грузовых и пилотируемых кораблей РФ «Союз» и «Прогресс») |
РФ |
|
|
7 |
«Юнити» |
первый модуль США, стыковочный узел, порт транспортных кораблей США, энергоснабжение |
США |
|
|
8 |
«Спокойствие» |
модуль жизнеобеспечения, переработка воды, очистка воздуха, утилизация отходов; |
США |
|
|
9 |
«Гармония» |
стыковочный модуль для 3 лабораторий (порт, дубляж жизнеобеспечения) |
США |
|
|
10 |
«Дистини» |
лабораторный модуль |
США |
|
|
11 |
МИМ КВЕСТ |
шлюз для выхода в открытый космос, |
США |
|
|
12 |
МИМ КУПОЛА |
наблюдения за землей |
США |
|
|
13 |
Мобильные модули «КанадаРМ2», «ДЕКСТР» |
дистанционные манипуляторы |
КАНАДА |
|
|
14 |
Леонардо |
грузовой герметичный блок |
США |
Приложение Б
Основные направления исследований на МКС, их значимость
|
№, Направления исследования |
Суть исследования, технологии исследований |
Значимость |
Можно ли проводить на земле/завершены исследования или нет |
|
1Уязвимость и слабость человеческого тела. |
Установлено, что во время длительного пребывания в космосе в условиях отсутствия гравитации человек теряет значительную часть костной и мышечной массы. На МКС проведены исследования и разработаны технологии, позволяющие минимизировать данный эффект. Данная технология включает в себя: использование специальных тренажеров для упражнений на сопротивление, оптимальный режим питания для космонавтов и прием определенных медицинских препаратов. |
эти эксперименты позволили улучшить методы лечения остеохондроза, болезни, которой страдают миллионы человек на Земле, - данная технология позволит в будущем совершать длительные космические путешествия. Например, полет на Марс займет около года, и к этому следует добавить еще год, который будет необходим для возвращения на Землю [9] |
Исследования в данном направлении продолжаются Проведение на Земле возможно, но малоэффективно |
|
2 Межпланетное загрязнение |
На МКС было сделано открытие, что многие бактерии не погибают в условиях космического вакуума, солнечной радиации и экстремальных температур. . |
При межпланетных путешествиях возможно заражение других планет Земными бактериями. Бактерии могут выжить в условиях межпланетного полета на Марс (ближайшая цель всех космических агентств), попав туда случайно на поверхности корабля. Очень важно, чтобы мы не заразили Марс земными организмами. Следует также следить, чтобы не заразить Землю марсианскими формами жизни во время возвращения миссии. |
|
|
3 Выращивание кристаллов для медицинских целей |
На МКС выращены протеиновые кристаллы больших размеров. Размер кристаллов позволил детально исследовать их структуру и свойства. |
Протеиновые кристаллы, выращенные на МКС, используются для разработки новых лекарств от таких болезней, как рак и мышечная дистрофия. Протеины в нашем теле отвечают за множество биологических функций, включая репликацию и расщепление ДНК. На Земле рост кристаллов замедляется гравитационными процессами, более массивные частицы собираются на дне сосуда с жидкостью. В условиях невесомости эти кристаллы растут до больших размеров, чем на Земле, что значительно упрощает анализ их структуры. |
Исследования в данном направлении продолжаются Проведение на Земле не возможно |
|
4 Космическое излучение и темная материя |
На МКС установлено, что космическое пространство пронизывают постоянные потоки заряженных частиц и электромагнитных волн. Излучение приходит по всем направлениям в космосе, а не из одного определенного места. В 2015 году в модуле КИБО установлен телескоп, который занимается поиском темной материи. Природа космического излучения и темной материи является одной из самых больших загадок современной астрофизики [12] . |
Доказательство существования темной материи. Приблизительно одна четверть энергии массы Вселенной состоит из темной материи, которая имеет неизвестный нам состав, и может быть источником космического излучения. |
Проведение данных исследований на Земле невозможно, проходя через атмосферу Земли, частицы дробятся и меняют направление движения. Соответственно установить их природу и источник с поверхности Земли невозможно. Исследования не закончены. |
|
5 Эффективное горение |
В условиях невесомости происходит более полное и, следовательно, более эффективное сгорание топлива. |
Исследования позволили изучить процессы формирования сажи и дыма, негативное влияние на окружающую среду, здоровье. В будущем исследования помогут в создании эффективных двигателей внутреннего сгорания, найти путь к чистой окружающей среде на Земле. Появилась возможность создания новых космических двигателей, использующих более полное сгорание топлива. |
|
Приложение В
Схема Международной Космической Станции
Приложение Г
Модель международной космической станции
Приложение Д
Движение солнечных батарей в направлении Солнца
Приложение Е
Стыковка с грузовым кораблем «Прогресс» и «Союз»
Приложение Ж
Защитный Зонт. Макет.
Приложение И
Конструкция Защитного Зонта
Приложение К
Модуль с искусственной гравитацией
Приложение Л
Магнитное поле Земли и Атмосфера защищают Землю от Космической радиации
Приложение М
Динамика Магнитных Бурь в сентябре 2017г.
Приложение Н
Динамика вспышек на Солнце в сентябре 2017г.