СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Исследовательская работа "Защита от астероидов"

Категория: Астрономия

Нажмите, чтобы узнать подробности

Предмет исследования: способы защиты от астероидов.

Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа "Защита от астероидов"»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Бодеевская средняя общеобразовательная школа»

Лискинского района Воронежской области






Учебно-исследовательская работа

на тему

«Защита от астероидов»









Выполнил:

учащийся X класса

Муковнин Роман

Руководитель:

Милосердова

Ирина Борисовна





Бодеевка, 2018

СОДЕРЖАНИЕ



ВВЕДЕНИЕ

3

1

ПОНЯТИЕ АСТЕРОИДА

4

1.1

История открытия астероидов

4

1.2

Строение астероидов

4

2

АСТЕРОИДНАЯ ОПАСНОСТЬ

6

3

ЗАЩИТА ОТ АСТЕРОИДОВ

8


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

12


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

13



ВВЕДЕНИЕ


За четырехмиллиардную историю существования наша планета не раз подвергалась ударам крупных метеоритов и астероидов. С падением космических тел связывают происходившие в прошлом глобальные изменения климата и вымирание многих тысяч видов живых существ, в частности динозавров. [2]

Астероидная угроза - это реальность, к которой научное сообщество относится со всей серьезностью.

В своей работе я решил выяснить, какие существуют способы защиты от астероидов. Для достижения цели я поставил задачи:

- изучить теоретический материал про астероиды;

- выяснить уровни угрозы, которые могут причинить астероиды;

- узнать, какие существуют способы защиты от астероидов.

Гипотеза: в настоящее время существуют способы защиты от астероидов.

Объект исследования: астероиды.

Предмет исследования: способы защиты от астероидов.

Методы исследования: поиск информации, теоретический анализ и обобщение научной литературы и материалов сети Internet, систематизация информации.





















  1. ПОНЯТИЕ АСТЕРОИДА


    1. История открытия астероидов


В 1766 году математик Тициус, сопоставляя расстояние между планетами и Солнцем, пришел к выводу, что они увеличиваются по почти геометрической последовательности. Исследуя в 1772 году эту закономерность, немецкий астроном Боде пришел к выводу, что между Марсом и Юпитером должна находиться планета. Долгое время ее поиск не приносил успеха. И только в 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пиацци, обнаружил слабую звездочку, у которой заметно менялись координаты. Так был открыт первая из малых планет, которую назвали Церерой в честь древнегреческой богини плодородия (это самый крупный из найденных астероидов: его диаметр составляет 933 км). Следом за Церерой были открыты еще три малые планеты: Паллада (1802), Юнона (1804) и Веста. Эти малые планеты, по предложению Уильяма Гершеля, назвали «астероидами» (или «звездоподобный). [4]

В 1891 году Макс Вольф впервые использовал для поиска астероидов метод астрофотографии, при котором на фотографиях с длинным периодом экспонирования астероиды оставляли короткие светлые линии. Этот метод значительно ускорил обнаружение новых астероидов по сравнению с ранее использовавшимися методами визуального наблюдения. Макс Вольф в одиночку обнаружил 248 астероидов, тогда как до него было обнаружено немногим более 300. Сейчас, век спустя, обнаружено более 670000 астероидов, 422000 тысячи астероидов имеют официальный номер, а 19000 из них — ещё и имя. [3]

Огромное количество астероидов сконцентрировано в поясе астероидов, который расположен между орбитами Марса и Юпитера. [1]


    1. Строение астероидов


Астероиды - это каменистые твердые тела, движущиеся по околосолнечным эллиптическим орбитам, подобно планетам. Их называют малыми планетами, так как их размеры намного меньше, чем у обычных планет. Диаметры астероидов находятся в пределах от 30 метров до 1000 км (размер наибольшего астероида Цереры). Астероиды были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. [3]

Астероиды делятся на три основные группы: темные, светлые, металлические. Поверхность темных астероидов отражает всего лишь 5% солнечного света и состоит из веществ, сходных с черными базальтовыми и углистыми породами. Поверхность светлых астероидов отражает больше света - это каменные астероиды. Металлические астероиды по своим отражательным свойствам похожи на железо-никелевые сплавы. Атмосферы астероиды не имеют, поэтому по интенсивности спектральных линий можно судить о составе этих небесных тел. [6]

В 2010 году две независимые группы астрономов из США, Испании и Бразилии заявили, что одновременно обнаружили водяной лёд на поверхности одного из самых крупных астероидов главного пояса - Фемиды. Исследователи также обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, в том числе молекулы — предшественники жизни.[11]














  1. АСТЕРОИДНАЯ ОПАСНОСТЬ


Астероиды, которые пересекают границу главного пояса и приближаются к Земле, называются околоземными астероидами. Потенциально опасными астероидами считаются астероиды, которые могут приближаться к Земле на расстояние не менее 7,5 млн км, что примерно составляет 19,5 расстояний от Земли до Луны.

Степень опасности, которую представляют астероиды в зависимости от размеров, можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1

Диаметр астероида

Энергия, которая выделится при ударе (в тротиловом эквиваленте)

Размер кратера

Эффект

50 м

10 Мт

1 км

Взрыв сопоставим с Тунгусской катастрофой

200 м

80 – 600 Мт

4 км

Взрыв сопоставим с взрывом водородной бомбы

1000 м

10 000 – 80 000 Мт

20 км

Разрушения в масштабах континентов

5000 м

10 000 000 Мт

100 км

Глобальные изменения климата

10000 м

80 000 000 Мт

200 км

Закат человеческой цивилизации


Группа специалистов Института астрономии РАН под руководством профессора Шустова проводит исследования по моделированию возможного астероидного удара и его последствий. По оценкам ученых, небесное тело диаметром от 10 до 100 метров уже несет опасность. И основная угроза в этом случае - ударная волна. [11]

Сегодня угрозу из космоса называют серьезной комплексной проблемой. Ученые уверены, что за движением небесных тел нужно внимательно следить. Необходимо понимать их возможные траектории и, соответственно, прогнозировать опасность для Земли. Электромагнитные возмущения, цунами, опасные выбросы в атмосферу - это лишь малая часть того, что может произойти при падении астероида.

Процесс противодействия астероидной угрозе включает в себя три компонента:

1)регулярный поиск новых астероидов и проведение мониторинга уже известных ученым объектов, представляющих опасность для планеты;

2)проектирование средств для наблюдения и активного противодействия астероидам;

3)разработка точных и надежных средств противодействия.

3. ЗАЩИТА ОТ АСТЕРОИДОВ


Защита от астероидов - ряд способов, с помощью которых можно изменить траекторию околоземных объектов и предотвратить вероятное катастрофическое событие. [11]

Луч смерти

В России разработано оружие космического масштаба для уничтожения астероидов - гамма-лазер. Автор супероружия - доктор технических наук Виктор Моторин считает, что выстрел из гамма-лазера способен полностью уничтожить объект диаметром в несколько сотен метров.

Боевая часть - цилиндр примерно в один метр, внутри которого взрывается ядерный заряд. Взрыв рождает гамма-луч невероятной мощности, который вырывается с торца боевого цилиндра. Мощность достигает 1017 Вт\см2. Столько же создает взрыв мегатонной термоядерной бомбы. По данным разработчиков, диаметр луча - 3 см, дальность прицельной стрельбы – 10000 км, дальность поражающего воздействия – 100000 км.

Суперлазер

Вместо одного-двух сверхмощных лазеров можно использовать много маленьких. На орбиту Земли надо поместить платформу с тысячами микролазеров, объединенных в так называемую фазированную решетку. Они получат энергию от солнечных батарей, прикрепленных к платформе. Лазерные лучи разогреют поверхность астероида до температуры пять тысяч градусов по Цельсию. Сначала он закипит, потом превратится в пар.

Дальность воздействия - до 150 млн км. Камень диаметром 17 м - такой, как челябинский, - можно испарить всего за час. Астероиды размером до 500 м - за год. А тела большего диаметра можно сдвигать с орбиты, увеличивая температуру поверхности, а затем позволить нагретому участку поверхности действовать подобно реактивному двигателю.

Орбитальная платформа получила название «Направленное воздействие солнечной энергии на астероиды и разведка» или сокращенно DE-STAR. Авторы идеи: космолог из Калифорнийского университета Филип Лубин и его коллега из Калифорнийского политехнического университета Гари Хьюз.

Мини-комета

Идея «космического бильярда» принадлежит сотрудникам Института космических исследований РАН и Московского института электроники и математики ВШЭ.

В качестве «битков» можно использовать кометы или малые астероиды. Для этого нужно выбрать одно из тысяч космических тел, пролетающих ежегодно рядом с Землей, - то, которое летит в сторону потенциально опасного объекта. Затем послать на мини-комету небольшой аппарат с двигателем, который работает на кометном веществе. Этот двигатель скорректирует траекторию «снаряда», чтобы уж совсем точно направить его на космического «убийцу». [10]

Ядерное взрывное устройство

В сторону астероида запускают последовательно с промежутками времени космические ракеты с бортовыми средствами наведения, которыми управляют с Земли, и ядерной боевой частью. Сближают их на возможно близкое расстояние и взрывают ядерный заряд боевой части. Таким образом, воздействуют на астероид взрывной ударной волной и импульсным давлением образовавшихся при взрыве ядерного заряда газов, включая их кинетическую энергию от встречного движения космической ракеты и астероида. Мощность воздействия ядерного взрыва на астероид весьма велика, поскольку на образование ударной волны затрачивается около 50% энергии взрыва. При этом, изменяют скорость и направление полета астероида и одновременно разрушают часть астероида взрывной волной, расплавляют под действием высокой температуры взрыва ядерного заряда его поверхность, обращенную в сторону взрыва, и разбрасывают взрывной волной в окружающее пространство часть массы астероида в виде образовавшихся под действием взрыва осколков и расплавленного вещества с его поверхности. Этим уменьшают массу астероида. С целью повышения надежности защиты Земли от астероида запускают к нему последовательно с промежутками во времени несколько космических ракет. При этом учитывают возможное уменьшение массы астероида от предшествующего взрыва, изменение скорости и направления его движения, расстояние от Земли и ожидаемое время сближения с ним очередной космической ракеты. [8]

Астероидный гравитационный буксир

Ещё одна альтернатива взрывам - медленное сдвигание астероида на протяжении определенного времени. Небольшая постоянная тяга накапливается и в достаточной мере отклоняет объект с предполагаемого курса следования. Американские космонавты Эдвард Цзан Лу и Стэнли Глен Лав предложили использовать большой тяжелый непилотируемый космический корабль, который должен парить над астероидом и стягивать его с помощью гравитации на безопасную орбиту. Корабль и астероид будут взаимно притягивать друг друга. Если корабль будет, к примеру, уравновешивать силу, действующую на астероид, посредством двигателей ионовой тяги, суммарное воздействие будет таковым, что астероид будет двигаться в сторону корабля, и тем самым, сходить с орбиты. Несмотря на то, что этот метод медлителен, он имеет преимущество: работает вне зависимости от вещественного состава объекта и его угловой скорости. Астероиды, состоящие из груд обломков, тяжело или невозможно отразить посредством ядерного взрыва, а установка буксиров на быстро вращающиеся астероиды окажется сложной и малоэффективной. [10]

Ионный луч

Клаудио Бомбарделли, исследователь из Технического университета Мадрида, и его коллеги разработали план стрельбы по астероидам пучками ионов (заряженных частиц). Ионы движутся со скоростью около 110000 км\ч. Передавая при столкновении свой импульс астероиду, ионы с каждым столкновением будут сбивать его на чуть-чуть с траектории. Это очень маленькая сила и применять ее надо будет в течение очень долгого периода времени.  Ионный пучок может быть порожден космическим кораблем, который использует ионные двигатели. Первоначально, эти ионные двигатели будут вести космический корабль к астероиду. Потом, когда он доберется до него, он может повернуться, чтобы направить его ионный выхлоп на астероид. Таким образом, двигатели будут двойного назначения, что сокращает вес космического аппарата. Этот космический корабль может испускать ионные пучки, используя электроэнергию от солнечных панелей для расщепления газа ксенона на ионы, которые выбрасываются потом из аппарата. [5]

Электромагнитная катапульта

Электромагнитная катапульта — это автоматическая система, располагающаяся на астероиде, выпускающая вещество, из которого он состоит, в космос. Тем самым он медленно сдвигается и теряет массу. Электромагнитная катапульта должна работать в качестве системы с низким удельным импульсом: использовать много топлива, но мало энергии.

Смысл заключается в том, что если использовать вещество астероида в качестве топлива, то количество топлива не так важно, как количество энергии, которая, вероятнее всего, будет ограничена.

Ещё один возможный способ — расположить электромагнитную катапульту на Луне, нацелив её на околоземный объект, с тем, чтобы воспользоваться орбитальной скоростью естественного спутника и его неограниченным запасом «каменных пуль». [11]

Использование сфокусированной солнечной энергии

Проект солнечного паруса исследуется агентством НАСА. Ширина парусника составит 500 метров. Джей Мелош предлагает отклонять астероиды или кометы, фокусируя солнечную энергию на поверхности для создания тяги от образовавшегося в результате нагрева испарения вещества, или для усиления эффекта Ярковского. Солнечное излучение можно направлять на объект на протяжении месяцев и многих лет. Этот способ потребует создания рядом с Землей космической станции с системой гигантских и увеличивающих линз. После этого станцию нужно будет доставить к Солнцу. [12]

В настоящие время имеются программы наблюдения, которые находят астероиды и определяют их опасность. Способы защиты от астероидов существуют пока только в теории.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате выполнения работы я выполнил поставленные задачи: изучил теоретический материал про астероиды, выяснил, какие угрозы могут причинить астероиды, узнал о предлагаемых способах защиты от астероидов.

На современном этапе разрабатываются и используются программы наблюдений за астероидами. Способы защиты существуют пока только теоретически, поэтому моя гипотеза не нашла подтверждения об их применении.
























СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1.Астероиды – космические лилипуты. Интернет-портал «Galspace.spb.ru». URL:http://galspace.spb.ru/index371 (дата обращения 02.03.2018)

2.Бусарев В.В. Астероиды. Интернет-портал «Selena.sai.msu.ru» URL:http://selena.sai.msu.ru/Home/SolarSystem/asteroids/asteroids (дата обращения 28.02.2018)

3.Бусарев В.В. Астероиды Солнечной системы. Интернет-портал «Spacegid.com». URL:http://spacegid.com/asteroidyi-solnechnoy-sistemyi (дата обращения 05.03.2018)

4.Гонтарук Т.Н. Я познаю мир. Дет.энцикл.: Космос. – М.:АСТ, 1996. – 448 с.

5.Защита от астероидов. Три варианта. Интернет-журнал «Futuraptor.com». URL: https://futuraptor.com/space/planets/zashchita-ot-asteroidov-tri-varianta (дата обращения 22.03.2018)

6.Из чего состоят астероиды? Интернет-портал «Poznovatelno.ru». URL:https://www.poznovatelno.ru/child/out/universe/10573 (дата обращения 05.03.2018)

7.История изучения астероидов. Электронный журнал «Новости космоса». URL:http://planetoved.ru/content/istoriya-izucheniya-asteroidov (дата обращения 01.03.2018)

8.Кочетков Б.Ф. Способ защиты земли от массивных астероидов. Интернет-проект FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2018.

URL:http://www.findpatent.ru/patent/248/2486115 (дата обращения 16.03.2018)

9.Опасные для Земли астероиды. Интернет-портал «Россия сегодня». URL:https://ria.ru/infografika/20170131/1486808868 (дата обращения 06.03.2018)

10.Эйсмонт Натан. Первоочередную опасность представляют околоземные астероиды и кометы. Интернет-портал ТАСС.

URL:http://tass.ru/opinions/interviews/1598735 (дата обращения 16.03.2018)

11.URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Астероид (дата обращения 01.03.2018)

12.URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Защита_от_астероидов (дата обращения 13.03.2018)



Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!