Исследовательская работа "Полёт на Марс: миф или реальность?" 8 класс

РЕСПУБЛИКА БУРЯТИЯ

МКУ «Хоринское управление образования»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Санномыская средняя общеобразовательная школа»

Полет на

МАРС:

миф или реальность?

Выполнила:

Борисова Галина

ученица 8 класса

Научный руководитель:

Романова Евгения Ильинична

учитель физики

«Санномыская СОШ»

2023 г

Оглавление

Введение ………………………………………………………………………………...3

Основная часть

Глава1. Знакомство с планетой Марс………………………………………………….4

1. Сравнительный анализ между планетами земной группы Марс и Земля………4

Глава 2. Колонизация Марса

2.1 Чтобы жить на Марсе, людям необходимо…………………………………….....5

2.2 Факторы, затрудняющие колонизацию Марса и их решение…………………...7

Практическая часть

1. Анкетирование учащихся с целью выяснения знаний о Марсе………………8

2. Модель Марса…………………………………………………………………….9

Заключение………………………………………………………………………………9

Список использованной литературы…………………………………………………10

Приложения

Введение

Марс красноватый на Землю глядит,

Многих смущает его внешний вид.

Имя имеет в честь бога войны,

И охранять его вроде должны

Фобос и Деймос (как ужас и страх)

Эти названья у всех на устах.

 Актуальность темы:

Среди планет Солнечной системы больше всего представляет интерес планета, названная в честь бога войны, Марс. Марс относится к земной группе планет Солнечной системы и имеет сходство с Землёй. В его атмосфере содержится кислород, хоть и в малом количестве, присутствует вода в виде льда в полярных шапках. На Марсе есть вулканы, как и на Земле, а так же наблюдаются извилистые долины и углубления, напоминающие русла рек, что свидетельствует о том, что несколько миллиардов лет назад эта планета имела более плотную атмосферу и гидросферу. Все это говорит о том, что планету Марс можно считать более перспективным небесным телом для поисков следов жизни и возможной колонизации в будущем. Поэтому исследование планеты Марс, считаю актуальной темой.

Постановка проблемы: возможно ли выжить на Марсе.

Цель: выяснить, какие условия необходимы для существования жизни на Марсе

Задачи:

1. Ознакомиться и проанализироровать литературу по вопросам изучения планеты Марс.

2. Сделать сравнительный анализ между планетами земной группы как Марс и Земля

3. Определить условия, необходимые для жизни на Марсе.

4. Выявить факторы, затрудняющие колонизацию Марса и найти пути их решения.

5. Провести анкетирование учащихся с целью выяснения знаний о Марсе

6. Изготовить модель планеты Марс.

7. Провести анализ, делать выводы и обобщение.

Объект исследования: планета Марс

Предмет исследования: условия для существования жизни на Марсе

Методы исследования:

1.теоретический (анализ литературных источников)

2. эмпирический (анкетирование, фотографирование, сравнение)

3.экспериментально-теоретический (анализ, моделирование)

Практическая значимость данной работы заключается в том, чтобы собранный материал и выполненная мною модель Марса могла быть использована в учебных целях на уроках физики, астрономии и на внеклассных занятиях по данным предметам.

Основная часть  

Глава 1. Знакомство с планетой Марс

1.1. Сравнительный анализ между планетами земной группы: Марс и Земля.

Чтобы оценить условия возможной жизни на планете Марс, нужно сравнить их с условиями жизни на Земле.

Сравнительные характеристики Земли и Марса. 

Обобщим данные, представленные в таблице:

- марсианские сутки (сол) составляют 24 часа 39 минут 35,244 секунды, что очень близко к земным;

- наклон оси Марса к плоскости эклиптики составляет 25,19°, а земной — 23,44⁰. В результате этого на Марсе, как на Земле, есть смена времён года, хотя она и происходит почти в два раза дольше, поскольку марсианский год длится 687 дней (более чем в 1,88 раза длиннее земного;

- у Марса есть атмосфера, несмотря на то, что её плотность составляет всего 0,7 % земной, она даёт некоторую защиту от солнечной и космической радиации, микрометеоритов, а также облегчает аэродинамическое торможение космического летательного аппарата;

- слабость марсианской гравитации означает меньшее (более чем вдвое по сравнению с Землёй) значение второй космической скорости, что упрощает взлёт космических аппаратов с поверхности планеты;

- на Марсе имеется вода  в виде значительных и непосредственно доступных залежей водяного льда;

- параметры марсианского грунта (соотношение pH, наличие необходимых для растений химических элементов и некоторые другие характеристики) близки к земным, и на марсианской почве можно выращивать растения. Учитывая большое количество углекислого газа (95,32 %) в атмосфере, существует возможность (при наличии достаточного количества энергии) производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, а это значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения;

- химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли;

- на Земле есть места, в которых природные условия похожи на марсианские пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом. На экваторе Марса в летние месяцы бывает так же тепло (+20 °C), как и на Земле;

- у Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос.

Вывод: Между планетами Земля и Марс есть сходство, а это значит, что создать колонию на Марсе будет возможно, о чём свидетельствуют результаты проанализированные в таблице.

Глава 2. Колонизация Марса

2.1. Чтобы жить на Марсе людям необходимо…

Чтобы жить на другой планете, людям нужен кислород, питьевая вода, еда, а также температура, близкая к земной. Это значит, что на планете Марс необходимо создать подходящие условия для жизни людей.

Исходя из этого, встает вопрос о терраформировании Марса – изменении климата и атмосферы планеты до пригодных для жизни людей значений. Для этого она должна обладать следующими параметрами:

- твердая поверхность;

- размер и гравитация похожие на земные;

- вода, не обязательно в жидком состоянии;

- магнитное поле достаточной силы;

- объем принимаемой солнечной энергии на уровне, близком к земному - низкая вулканическая активность.

Исходя из всех выше перечисленных характеристик, именно Марс по своим физическим характеристикам подходит больше всего не только для терраформирования, но и для колонизации в целом.

Для создания колонии на Марсе необходимо:

1. Жилье для колонизаторов

Оптимальная территория – экватор, так как температура на нем наиболее приближенная к земной. Летом она доходит до +20 градусов по Цельсию. Также на экваторе располагается множество тоннелей и кратеров, где можно построить первое жилье для колонизаторов. А в некоторых подповерхностных слоях образованы целые лавовые ходы, где можно даже строить города.

2.Создание атмосферы

Всем известно, что людям для жизни нужен кислород. Первое время он, естественно, будет вырабатываться искусственно и только в пределах жилых модулей. Однако в долгосрочной перспективе необходимо синтезировать его по всей планете. Для этого можно воспользоваться следующими методами:

- привести на планету водоросли, планктон и другие организмы, способные к фотосинтезу;

- прибегнуть к ионизации двуокиси углерода, находящейся в атмосфере Марса;

- электролиз углекислого газа;

- сбрасывание на поверхность Марса атомных бомб для создания более плотной атмосферы, а после этого преобразование ее в кислородосодержащую оболочку.

3.Запасы еды и воды

Нам всегда нужно что-то есть, а запасы продовольствия, привезенные с Земли, рано или поздно все равно иссякнут. Поэтому необходимо научиться восполнять еду на месте. Для этого можно построить большое количество защищенных от излучения теплиц, в которых будут выращиваться различные культуры. В них можно искусственно поддерживать необходимую температуру и влажность, чтобы растения нормально росли и приносили плоды. Скорее всего, располагаться такие «фермы» будут под землей. На Марсе есть вода и в достаточно больших количествах, поэтому с ней проблем не будет. Ее можно добывать изо льда и просто очищать, чтобы делать пригодной для питья.

4.Источники энергии

Вся техника, отправленная на Марс сейчас, работает на солнечных батареях. Этот способ получения энергии удобен, дешев и может восполнять запасы автономно. Однако он ненадежен, и в условиях песчаной бури системы жизнеобеспечения людей могут выйти из строя, спровоцировав катастрофу, поэтому человечеству нужны более стабильные источники энергии.

Альтернативным вариантом является ядерная энергетика. Под поверхностью Красной планеты имеются залежи урана и лития, а в ледниках – тяжелого водорода. Все это может стать отличным топливом для ядерных генераторов и целых электростанций.

2.2 Факторы, затрудняющие колонизацию Марса и их решение

Что же касается непосредственного нахождения человека на поверхности Красной планеты, то здесь существует множество неблагоприятных факторов.

В первую очередь, это губительное солнечное излучение. К сожалению, на данный момент человечеству не известны медицинские препараты, которые смогли бы полностью защитить человека от вредного воздействия радиации. Учеными рассматривается возможность сооружения убежищ – кают, защищенных толстыми металлическими стенками, которые способны заметно снизить дозу радиации.

Далее, это сила тяжести, которая более чем в два с половиной раза меньше земной. Слабая гравитация заставляет организм перестраиваться, нарушается кровообращение, происходит обезвоживание организма, ослабление костной и мышечной массы. Эти симптомы наблюдаются уже при полете в космическом корабле (при нулевой гравитации), а при переходе от нулевой гравитации к марсианской организм испытывает новый стресс, способный повлечь за собой необратимые последствия. Ученые предлагают начинать постепенную адаптацию к марсианской гравитации еще в корабле за два месяца до посадки, но этот вариант еще до конца не изучен.

В-третьих, это низкая температура (максимально воздух прогревается на экваторе до +30 градусов по Цельсию, при этом зимой на полюсах температура может опускаться до -123 градусов). Также для планеты характерны большие годовые колебания температуры. Магнитное поле планеты приблизительно в 800 раз слабее, чем на Земле. Атмосферное давление на Марсе слишком мало, чтобы колонисты могли находиться на поверхности без специального костюма.

Слабое магнитное поле Марса оказывает пагубное воздействие на организм, в результате чего у человека нарушается работа вегетативно-нервной системы. Поэтому при посадке на Марс в лагере космонавтов необходимо будет создать искусственное магнитное поле.

На данный момент нет возможности предсказывать марсианские песчаные бури, которые до сих пор до конца не изучены. Поэтому вся экспедиция на поверхность планеты становится очень опасной.

Частицы марсианской пыли слишком малы, чтобы полностью изолироваться от них. Также, в ней могут содержаться соли хромовой кислоты, которые способны нанести сильный вред организму человека. Электростатические свойства марсианской пыли (в результате трения) способны вывести из строя технику.

Уже сейчас все силы ученых брошены на решение многих проблем, и вполне возможно, что скоро миссия полета на Марс станет реальной.

Для успешной колонизации планеты требуется предварительное терраформирование.

Атмосфера Марса на 95 процентов состоит из углекислого газа, поэтому на начальных этапах требуется растительность, с помощью которой можно бы было увеличить содержание кислорода. Затем достигается атмосферное давление на Марсе, при котором стало бы возможным существование воды в жидком виде. Постепенно создается озоновый слой, который бы защищал поверхность от излучения. Плюс к этому, нужно повысить температуру на экваторе до минимум +10 градусов.

При удачном террафомировании наиболее благоприятными местами для создания колоний станут низменности в экваториальной зоне. Среди подобных мест ученые отмечают в первую очередь впадину Эллада (наивысшее давление на планете), а также долину Маринера (наибольшие минимальные температуры).

Вывод: для создании колонии на Марсе необходимо жилье для колонизаторов, создание атмосферы, запасы еды и воды, источники энергии. Что же касается непосредственного нахождения человека на поверхности красной планеты, то здесь существует множество неблагоприятных факторов. Это губительное солнечное излучение, это сила тяжести, которая более чем в два с половиной раза меньше земной, слабая гравитация заставляющая организм перестраиваться, это низкая температура и слабое магнитное поле, а так же частицы марсианской пыли. В связи с выше перечисленным, считаю, что для успешной колонизации планеты требуется предварительное терраформирование.

Практическая часть.

Анкетирование

С целью выяснения знаний о планете Марс, мною было проведено анкетирование, среди учащихся и сотрудников школы. Анкета состояла из 12 вопросов.

В работе приняло участие 15 человек.

Результаты анкетирования:

По результатам анкетирования можно сделать следующий вывод:

Знания учащихся и сотрудников школы о планете Марс в среднем составляют 50%, затруднения вызвали вопросы под номером 7, 8, 11, что составило менее 50%.

После получения результатов анкетирования я решила рассмотреть вопрос, изучив по нему литературу, после чего провести повторное анкетирование на определение знаний учащихся.

По результатам повторного анкетирования я убеждаюсь в том, что процент знаний возрос до 80 %.

Изучая Марс, а конкретно условия пребывания на нём, мною была создана модель Марса. И я поставила для себя такую возможность: немного помечтать и создать мой первый марсианский дом, что и было мною выполнено.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сравнив характеристики планет, я пришла к тому, что между планетами есть сходства, а это значит, что создать колонию на Марсе будет возможно, при определённых условиях.

Необходимо жилье для колонизаторов, создание атмосферы, запасы еды и воды, источники энергии. Что же касается непосредственного нахождения человека на поверхности красной планеты, то здесь существует множество неблагоприятных факторов. Это губительное солнечное излучение, это сила тяжести, которая более чем в два с половиной раза меньше земной, слабая гравитация заставляющая организм перестраиваться, это низкая температура и слабое магнитное поле, а так же частицы марсианской пыли. В связи с выше перечисленным, считаю, что для успешной колонизации планеты требуется предварительное терраформирование. А это значит, что в далеком будущем проблема о возможной жизни на Марсе будет решена и миф о полетах на Марс станет настоящей реальностью.

Список литературы

1. Куликовский П. Г. «Справочник любителя астрономии» 2009г.

2. Солнечная система / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. — М.: Физматлит, 2008. 

3. Владимир Сурдин. Марс: Великое противостояние. — М.: Физматлит, 2004.

4. http://fb.ru/article/240360/razvitie-kosmonavtiki-istoriya-razvitiya-kosmonavtiki-v-rossii

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Марс

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Колонизация_Марса

7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Космонавтика

8. https://marsplaneta.ru/10-tehnologij-neobhodimyh-dlya-poleta-na-mars

9. https://riafan.ru/489680-polet-na-mars-s-chego-nam-sleduet-nachinat

10. https://zen.yandex.by/media/deep_cosmos/realen-li-polet-na-mars-pri-tekuscem-urovne-razvitiia-tehnologii-5e900061f28ead2b29873456

Приложение

АНКЕТА

1. Сколько лун имеет Марс?

А) 2 Б) 4 В) 3

2. По наличию какого неорганического вещества планета Марс получила название «красная планета»?

А) Оксид серы Б) Оксид железа В) Оксид водорода

3.  Как называется самая высокая гора в Солнечной системе и на Марсе?

А) Эолида Б) Горы Митчела В) Олимп

4. Были ли найдены на Марсе свидетельства существования жизни?

А) Были получены противоречивые результаты Б) Да В) Нет

5.  Что из нижесказанного верно?

А) На Марсе нет воды

Б) На Марсе погода не меняется

В) Свидетельства существования воды на Марсе противоречивы

6. Средняя температура на Марсе равна:

А) 5°С Б) –63°С В) –10°С

7. Первым человеком, наблюдавшим Марс в телескоп, был:

А) Карл Гаусс Б) Николай Коперник В) Галилео Галилей

8) Укажите период обращения Марса вокруг оси.

А) Около 24 часов Б) Около 35 часов В) Около 52 часов

9) Какой по счёту планетой от Солнца является Марс?

А) 4 Б) 6 В) 2

10) Марс относится к планетам:

А) газовым Б) земной группы В) планетам-гигантам

11) Происходит ли смена времён года на Марсе

А) нет Б) неизвестно В) да

12) Какой газ преобладает в атмосфере Марса?

А) азот Б) углекислый газ В) кислород

14