ПОДОРОЖ НА МАРС – ФАНТАСТИКА ЧИ РЕАЛЬНІСТЬ ?

Робота учня 8-Б класу

НВК(ЗОШ І-ІІІ ст. ліцей) №11

Бабарики Станіслава Івановича

Науковий керівник –

вчитель-методист,

вчитель фізики вищої категорії

Чирук Ніна Якимівна

Ковель – 2011

Зміст

І. Вступ. ІІ. Наукова і технічна реалізація подорожі на Марс. 1. Історія дослідження Марса. 2. Марс – четверта планета сонячної системи. 3. Супутники Марса. 4. Двигуни для космічних польотів. 5. Дорога на Марс. 6. Марсіанський корабель. 7. Життєзабезпечення членів експедиції. ІІІ. Висновки.

І. Вступ

Людству від природи властиво бажання пізнати нове, раніше невідоме. Згадаємо, наприклад, з якою наполегливість ще древні вчені намагалися проникнути в сутність речей, як мрійники різних часів, країн і народів не могли спокійно жити в містах і селах: невідома і могутня жага пізнання змушувала їх покидати домівки і напрямлятися в ризиковані подорожі. Прикладів можна привести безліч. Питання: Що там за горизонтом ? – ніколи не давало людству спокою. Так само зараз хвилює допитливих фізиків мікрокосмос, біологів проблеми виникнення і розвитку життя. Щоб одержати відповіді на ці запитання, пливли кораблі Колумба, відправлялися в гори експедиції Семенова-Тян-Шанського, проводили досліди з ядовитими сумішами алхіміки, а знаменитий фізик Енріко Фермі зближував викруткою два бруски урану в надії викликати реакцію ділення, хоча і міг при цьому загинути.

Це ж питання: а що там за горизонтом? – хвилює і нас, тих, хто живе в сучасному світі.

Якщо експедиція Колумба відкрила величезний новий континент, названий Америкою, то космічні відкрили для людства в мільйони і мільярди раз більший «континент» - космос з його планетами, зірками і іншими об'єктами

І це відкриття є настільки великим, що я надіюсь, змінить в майбутньому долю людства.

Початком практичної космонавтики рахується запуск в жовтні 1957 року штучного супутника Землі. З цих пір багато зроблено. Вдалося заглянути за «космічний горизонт», і, як наслідок , одержали для людства матеріальні блага.

В науковій роботі «Подорож на Марс: фантастика чи реальність?» я поставив собі за мету зібрати наукову інформацію про Червону планету, а також поділитися своїми думками про технічну і наукову організацію подорожі до цієї планети і забезпечення життя членів експедиції на ній.

Предметом мого дослідження є планета Марс і природні умови на ній.

Об’єктом дослідження є транспортне запезбечення експедиції і фактори що впливають на нормальну життєдіяльність її членів впродовж всієї подорожі.

За 54 роки практична космонавтика досягла великого успіху. Але ось що характерно: майже в будь-якій області науки і техніки розв’зування яких-небудь проблем і задач приводить до постановки нових. І працювати над їх розв'занням, їх реалізацією прийдеться молодому поколінню, перейнявши естафету від старших.

Зацікавившись цією темою, я поставив перед собою завдання:

1. Вивчити природні умови на планеті Марс;

2. Вивчити траєкторію польоту космічних апаратів до неї;

3. Проаналізувати транспортні засоби які можуть бути використані для польоту;

4. Враховуючи природні умови на планеті і умови подорожі, розробити на основі досягнень науки рекомендації, щодо організації безпечних умов життєдіяльності членів експедиції.

ІІ. Наукова і технічна реалізація польоту на Марс. 1. Історія дослідження Марса. Марс – найближчий сусід Землі. І він зацікавив людей дуже давно. Перші позиційні спостереження проводилися ще до винайдення телескопа. Їх метою було визначення точних положень планети по відношенню до зір. В античну епоху астрономи Вавилона, Єгипту, Греції і Рима установили принципіальну відмінність планет ( в тому числі і Марса ) від «нерухомих» зір. Спостереження проводив Коперник, намагаючись довести свою геліоцентричну систему світу. Значно більш точними стали вимірювання датського астронома Тихо Браге: його опрацювання спостережень за положенням Марса привели Коперника до відкриття трьох знаменитих законів руху планет. В 1609 році Галілео Галілей вперше спостерігав Марс в телескоп . А в 1666 році Джованни Кассіні установив, що період обертання Марса становить 24 години 40 хв. В 1698 р. Гюйгенс висловлює припущення про можливість життя на інших планетах і визначає умови, необхідні для його виникнення. Це була одна із перших публікацій про позаземні форми існування живої матерії. Більше наукової інформації про Марс було одержано після запуску космічних апаратів до цієї планети. Історія розвитку космонавтики і ракетної техніки знає немало славних імен. Але засновником наукової космонавтики є великий російський вчений Костянтин Едуардович Ціолковський. В своїх роботах « Свободное пространство», «На Луне», «Грезы о земле и небе и еффекты всемирного тяготения», «Исследование мировых пространств реактивными приборами» розвиває і обґрунтовує ідею використання ракет для космічних польотів. В 1926 р. у знаменитій книзі «Дослідження світових просторів реактивними приладами» склав досконалий графік підкорення космічних просторів. Відповідно до першого теоретика космонавтики, дослідницька база на Місяці може з’явитися в 2015 році. Тоді ж будуть транспортні космічні системи нового покоління, космічні енергоустановки великої потужності, космічні лінії енергопередачі на великі відстані. Індустріальне освоєння Місяця, за Ціолковським, відбудеться в 2190р. Промислове ж освоєння Марса, а також Венери і Меркурія в 2700 р. В роботі «Космичиские ракетные поезда», опублікованій в 1929 р. К.Е. Ціолковський розробляє основи теорії ракети і реактивного двигуна, на рідкому паливі. Продовжувачем ідей Ціолковського, ентузіастом міжнародних польотів був Фрідріх Артурович Цандер. «Вперед на Марс!» - такі слова, символізують мету життя Цандера. В своїй праці «Перельоти на інші планети» він висловив ідею - об’єднання ракети з літаком, з наступним спалюванням металевих частин літака. Ю.В. Кондратюк, Н.У. Тихоміров, В.П. Гришко, С.П. Корольов – геніальні конструктори космічних кораблів в СРСР стояли біля джерел практичної космонавтики. І завдяки плідній праці науковців всього світу людство одержує більше інформації про Всесвіт, про його об’єкти і прагне здійснити свою заповітну мрію: ступити ногою на поверхню найближчої сусідки, планети Марс, і тому запускає до неї свої космічні апарати (додаток 1) , аби досконаліше її пізнати.

2. Марс – четверта планета Сонячної системи.

Зараз наукою доведено, що Марс - четверта планета Сонячної системи, яка з періодом 687 земних діб рухається навколо Сонця на середній відстані 228 млн. км. За розмірами Марс майже удвічі, а за масою - в дев'ять разів менший від Землі, сила тяжіння на Марсі становить 0,39 земної. Вісь його обертання нахилена до площини орбіти під кутом 25º , завдяки чому на Марсі відбувається зміна пір року, а тривалість доби лише на 20 хв менша за земну. Напрямок на точку перигелію Марса близький до напрямку на точку афелію Землі. Тому коли обидві планети у своєму русі навколо Сонця опиняються поблизу цих точок водночас, тобто Марс перебуває у протистоянні до Землі, віддаль між ними стає найменшою - 56 млн. км. Таке взаємне положення Землі та Марса називається в е л и к и м п р о тистоянням.Великі протистояння повторюються через кожні 15 років і трап ляються у серпні - на початку вересня. У цей час Марс повернутий до Землі південним полюсом, і тому його південна півкуля вивчена краще, ніж північна.Марс має розріджену атмосферу. Це дозволяє вивчати його поверхню безпосередньо з Землі.

Дві третини поверхні Марса займають світлі ділянки, які отримали назву материків, близько третини — темні ділянки, названі морями. Вони зберігають свою форму в часі, що дозволило скласти точні карти поверхні. Поблизу полюсів восени утворюються білі плями - полярні шапки, які зникають повністю або значно зменшуються в розмірах на початку літа. Під час великого протистояння 1877 р. італійський астроном Дж. Скіапареллі повідомив про відкриття ним на поверхні Марса чітких ліній, які ніби перетинають марсіанські пустелі, і дав їм назву канали. Було навіть висловлено припущення, що це споруди, створені розумними істотами для транспортування води від полюсів планети у зневоднені приекваторіальні райони.

З початку 1960 р. до Марса було спрямовано біля трьох десятків AMC. Високоякісні зображення поверхні планети відкрили для землян новий образ Марса. Виявилося, що Марс, як і Місяць, укритий кратерами. (До речі, п'ять кратерів мають імена астрономів, які народились або працювали в Україні - Барабашов, Фесенков, Герасимович, Струве , Сімейкін; є також кратери Євпаторія та Фастів). Але, наприклад, така ділянка, як Еллада - величезна чаша діаметром 1 700 км, що лежить нижче навколишнього ландшафту на 5,5 км, - практично позбавленії кратерів. Є на Марсі також безладно розташовані пагорби і провали різного роду утворення, схожі на русла висохлих річок, системи вузьких тріщин, гірські райони і окремі гори вулканічного походження. Біля екватора планети розташована головна геологічна особливість Марса - вулкано-тектонічний регіон Фарсіда, який, окрім того, є найважливішим погодотворчим фактором на планеті. Це вулканічне плато, яке здіймається над навколишньою територією на висоті до 4-5 км, а третина його площі - навіть на 8-9 км, є лише п'єдесталом для велетенських і давно згаслих вулканів 19-27км. заввишки. Три з них розташовані в одну лінію, яка перетинає екватор. А четвертий, феноменальний у своїй грандіозності, знаходиться осторонь від них. Цей найбільший у Сонячній системі вулкан носить назву Олімп. Діаметр основи щита, на якому він розташований, становить 600 км. Щит обривається прямовисним скелястим уступом висотою 6 км. Вивершує щит вулканічна вершина з кратером розмірами 150км і висотою 27,4км над середнім рівнем поверхні.

На особливу увагу заслуговує рифтова долина Маринер 4 000 км завдовжки і до 200 км завширшки. Основою цієї рифтової долини є величезний (2 500 км завдовжки, 75-150 км завширшки і 6 км завглибшки) каньйон Титоніус Часма, що означає «величезне дно». На крутих схилах каньйону є зсуви та осипи, глибокі яруги, дно несе на собі сліди бурхливої діяльності потоків води. Оскільки з рідкої води на Марсі немає, то існує припущення, що у минулому клімат планети був значно теплішим, так що на ній існували моря і протікали річки. Марсіанський грунт - це дрібнодисперсний матеріал (реголіт), у якому міститься 15-20 % кремнію, 12-16 % заліза, близько 10 % фос­фору, 7 % марганцю та кобальту, а також кальцій, хром, нікель, ва­надій, титан, молібден, цирконій та ін. Жодна з відомих гірських порід не збігається за складом з марсіанськими.

Червонуватий колір марсіанської поверхні обумовлений великою кількістю окислів заліза, тобто звичайнісінької іржі. Тому панорами марсіанської рівнини, передані в різні роки американськими станціями, - це оранжево-червона пустеля, вкрита численними каме­нями з різкими краями . Температурні умови на Марсі визначаються його відстанню від Сон­ця, густиною та складом атмосфери, а також оптичними властивостями грунту. Найвища температура, зареєстрована на поверхні Марса, стано­вить 300 К, але вона різна для світлих і темних ділянок, що лежать по­ряд. Тому потрібно гово­рити про середню темпе­ратуру 230 К. На екваторі вона встановлюється при­близно через годину після полудня. Вночі температу­ра навіть в екваторіаль­них районах знижується до 170 К, а в полярних - до 140 К. Такий великий пере­пад температур пояснюєть­ся малою теплопровідністю грунту. Атмосфера на Марсі дуже розріджена, її тиск біля поверхні становить в середньому 0,006 тиску земної атмосфери.! За складом вона нагадує атмосферу Венери: 95 % належить вуглекислому газу, близько 4 % - азоту і аргону. Кисню і водяної пари в атмосфері Марса менше 1 %, проте в ній є хмари з кристаликів льоду, так що вона рідко буває цілком прозорою. Швидкість вітру, як правило, невелика але часом досягає значення 40-50 м/с, і тоді вітер піднімає марсіанський пил високо догори, утворюючи пилову бурю. Найсильніші пилові бурі можуть тривати по декілька місяців і повн'стю закривати поверхню. Через невелику силу тяжіння навіть після закінчення пилової бурі в повітрі зависає значна кількість пилинок, забарвлюючи небо у рожевий колір. Полярні шапки які змінюють свої розміри в залежності від марсіанської пори року, складаються з твердої вуглекислоти, тут вона випаровується, залишаючи невелику ділянку водяного пару завтовшки в кілька сот метрів. Вважається, що вся вода на Марсі знаходиться у зв'язаному стані на полярних шапках і вигляді вічної мерзлоти. Багато цінної інформації мали астрономи від марсоїзда «Соджорнер», який працював на поверхні Марса в другій половині 1997 р. загалом він передав на Землю близько 40 стереоскопічних знімків поверхні планети. Та найголовніший і не- пний для землян резуль- експедиції «Соджорнер» поягає у негативній відповіді на сакраментальне питання - чи є життя на Марсі? Не виявлено.