Проект исследование. Тема: колонизация Марса.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №2.

Проект – исследование.

Тема: колонизация Марса.

Автор: Мустафин Илнур Миннерифатович.

учащийся 10 класса

Руководитель:

учитель физики Васильева Е.Д.

Советский

2019г.

Оглавление.

Введение.

1.История развития космонавтики ………………………………………… ……………………

2. Почему именно Марс? ............................................................................ ……

3. Характеристика планеты Марс. ………………………………………………………………

4. Цели колонизации Марса. ………………………………………………….……………………

5. Практические задачи первой важности при освоении Марса. …………..……

6. Факторы, упрощающие колонизацию Марса. …………………………….………………

7.Факторы, усложняющие колонизацию Марса. ……………………………………………

8. Коротко о том, что может беспокоить первых колонизаторов. …………

9. Выводы. ………………………………………… …………………………………………………………

Список источников информации……………………………………………… ……………………

Эпиграфы.

„ Космонавтика имеет безграничное будущее,

и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная.“

Сергей Павлович Королёв

“ Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство.”

Константин Эдуардович Циолковский

Актуально : с течением времени рост населения Земли, экологические и климатические изменения могут создать ситуацию, когда недостаток пригодной для жизнедеятельности человека территории поставит под угрозу дальнейшее существование и развитие земной цивилизации. В связи с этим возникнет необходимость заселения других объектов Солнечной системы.

Цель : на основе изученной литературы проанализировать возможности переселения человечества на Марс.

Задачи :

• Изучить информацию по теме проекта. Познакомиться с историей развития космонавтики. Изучить характеристики, условия на планете Марс. Выяснить проблемы и перспективы колонизации Марса. Оформление результатов работы в форме буклета.
• Изучить информацию по теме проекта.
• Познакомиться с историей развития космонавтики.
• Изучить характеристики, условия на планете Марс.
• Выяснить проблемы и перспективы колонизации Марса.
• Оформление результатов работы в форме буклета.

2.Реальна ли идея о заселении Марса или это фантастика?

1.Известно ли вам о возможности заселения Марса?

Результаты Анкетирования

История развития космонавтики

• 4 октября 1957 г. был запущен  первый искусственный спутник Земли .
• 3 ноября 1957 г. запущен второй искусственный спутник Земли Спутник-2, впервые выведший в космос живое существо, — собаку Лайку.
• 12 апреля 1961 г. Юрий Гагарин на космическом корабле «Восток» совершил полёт в космос.
• 6 июля 1969 г. запуск космического корабля «Аполлон-11» , который 21 июля достиг Луны и произвёл первую высадку людей на её поверхность.
• 19 апреля 1971 г. вывод на орбиту первой орбитальной станции-лаборатории «Салют».
• 13 ноября 1971 г. станция «Маринер-9» стала первым искусственным спутником Марса.
• 4 июля 1997 г. марсоход «Соджорнер» первым совершил удачную посадку на поверхность Марса.
• 20 ноября 1998 г. запуск первого блока «Заря» Международной космической станции.

Вывод: современная техника позволяет изучить особенности любой планеты и долететь до них.

Почему именно Марс?

На сегодняшний день Марс является наиболее привлекательным объектом для потенциальной

колонизации. Стоит начать с того, что это ближайшая

планета к Земле (не считая Венеры) , полет к которой

займет всего 9 месяцев. Кроме того, условия планеты

Марс похожи на земные. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности . Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу.  

Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой. На поверхности Марса мы видим вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных.

У Марса есть два естественных спутника — Фобос и Деймос  (в переводе с древнегреческого — « страх » и « ужас », имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою) , которые относительно малы и имеют неправильную форму.

План колонизации Марса привлекает человечество

в первую очередь из-за большого запаса различных

полезных ископаемых на планете: меди, железа,

вольфрама, рения, урана и других . Стоит отметить

большой запас кислорода на Марсе, в основном в соединении углекислого газа, который будет создавать парниковый эффект и повышать температуру.

Температура поверхности Марса гораздо ниже земной — в среднем −63 °C.

Несмотря на то, что условия на Марсе максимально приближены к земным, колонизация красной планеты требует предварительного этапа по терраформированию.

Параметры марсианского климата близки к земным, и на марсианской почве можно выращивать растения . Учитывая большое количество углекислого газа (95,32 %) в атмосфере, это позволяет рассчитывать на возможность производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения, который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции.

• Практическая работа.

Цель: наблюдение за ростом и развитием растений в неблагоприятных условиях.

1.В темноте и закрытом пакете в торфе.

2.На свету, в пакете и в земле.

3. Изоляция от окружающего воздуха, но есть доступ к воде.

4. Развитие дерева из косточки (через полтора месяца появился корень).

5. Сравнение роста дерева (кипарис) в обычных земных условиях (свет, воздух, вода, земля) и «марсианских» (минимум доступа воздуха, воды, вместо земли - торф)

Вывод : несмотря на неблагоприятные условия, растения продолжают развиваться.

Цели колонизации Марса

• Создание постоянной базы для научных исследований самого Марса и его спутников, в перспективе — для изучения, а также, возможно, и  колонизации пояса астероидов ( в том числе добычи полезных ископаемых на них ) и дальних планет Солнечной Системы. Промышленная добыча ценных полезных ископаемых. Решение демографических проблем Земли. Создание «Колыбели Человечества» на случай глобального катаклизма на Земле.
• Создание постоянной базы для научных исследований самого Марса и его спутников, в перспективе — для изучения, а также, возможно, и  колонизации пояса астероидов ( в том числе добычи полезных ископаемых на них ) и дальних планет Солнечной Системы.
• Промышленная добыча ценных полезных ископаемых.
• Решение демографических проблем Земли.
• Создание «Колыбели Человечества» на случай глобального катаклизма на Земле.

Практические задачи первой важности при освоении Марса

• Производство энергии  — может использоваться ядерная либо солнечная.
• Построение укрытий . Жилые и рабочие помещения можно экранировать с помощью марсианского грунта, размещая их под поверхностью планеты, либо дополняя их специальными защитными покрытиями, например, керамическим, созданным из местного грунта с помощью технологии 3D-печати.
• Добыча воды из льда в приповерхностном слое и полярных шапок.
• Синтез кислорода для дыхания , например, из углекислого газа в атмосфере и водного льда в грунте с использованием фотосинтезирующих растений   или более перспективных технологий.
• Производство продуктов питания , для чего необходимы удобрения и герметичные теплицы.
• Производство топлива как для наземных транспортировок, так и полётов космических аппаратов на Землю. Это может быть, например, метан, синтезированный из добытых на Марсе углекислого газа и воды.
• Организация связи как на Марсе, так и с Землей.

Факторы, упрощающие колонизацию

• Марсианские сутки составляют 24 часа 39 минут 35,244 секунды, что очень близко к земным. Наклон оси Марса к плоскости эклиптики составляет 25,19°, а земной — 23,44°. 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, 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 близки к земным, и на марсианской почве можно выращивать растения. Учитывая большое количество углекислого газа (95,32 %) в атмосфере, это позволяет рассчитывать на возможность производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения, который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции. Химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли. У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос. Они гораздо меньше и ближе к планете, чем Луна к Земле. Эти спутники могут оказаться полезными при проверке средств колонизации астероидов.
• Марсианские сутки составляют 24 часа 39 минут 35,244 секунды, что очень близко к земным.
• Наклон оси Марса к плоскости эклиптики составляет 25,19°, а земной — 23,44°. 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, 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 близки к земным, и на марсианской почве можно выращивать растения. Учитывая большое количество углекислого газа (95,32 %) в атмосфере, это позволяет рассчитывать на возможность производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения, который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции.
• Химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли.
• У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос. Они гораздо меньше и ближе к планете, чем Луна к Земле. Эти спутники могут оказаться полезными при проверке средств колонизации астероидов.

Факторы, усложняющие колонизацию

• Сила тяжести на Марсе составляет 3,71 м/c 2 , то есть 0,38 g. До сих пор неизвестно, достаточно ли этого, чтобы избежать проблем для здоровья, возникающих при невесомости. Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Марса, составляет всего 43 % от этой величины для Земли. Температура поверхности Марса гораздо ниже земной — в среднем −63 °C. Максимальная отметка температуры поверхности составляет порядка +30 °C (в полдень на экваторе), минимальная — −153 °C (зимой на полюсах). При этом температура приповерхностного слоя атмосферы — всегда ниже нуля Орбита Марса имеет эксцентриситет в 6 раз больший, чем у Земли, что увеличивает годовые колебания планетарной температуры и количества солнечной энергии; при этом, как и на Земле, местные сезонные колебания больше, чем зависящие от эксцентриситета. Атмосферное давление на Марсе составляет менее 1 % земного, что слишком мало, чтобы люди могли выжить без пневмокостюма. К тому же, состав атмосферы сильно отличается от земной: в ней 95,3 % углекислого газа, 2,7 % азота, 1,6 % аргона и лишь доли процента кислорода и воды. Радиационный фон на Марсе в 2,5 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции и примерно в 13 раз — его средний уровень в современных развитых странах. Вода в чистом виде не может существовать на поверхности Марса в жидком состоянии и даже при температуре выше 0 °C вследствие низкого давления сублимируется, то есть переходит из твёрдого состояния напрямую в газообразное. А жидкость, обнаруженная на Марсе, представляет собой концентрированный солевой раствор, так что высокое содержание перхлоратов в грунте ставит под сомнение возможность выращивания в марсианской почве земных растений без дополнительных экспериментов либо без искусственного грунта. Марс не обладает магнитным полем, генерируемым по механизму, подобному земному, — обнаружены лишь локальные следы остаточного магнетизма. Вместе с разреженной (более чем в 60 раз в сравнении с Землёй) атмосферой это существенно увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения. Магнитное поле Марса не способно защитить живые организмы от космической радиации, а атмосферу (при условии её искусственного восстановления) — от рассеивания солнечным ветром.
• Сила тяжести на Марсе составляет 3,71 м/c 2 , то есть 0,38 g. До сих пор неизвестно, достаточно ли этого, чтобы избежать проблем для здоровья, возникающих при невесомости.
• Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Марса, составляет всего 43 % от этой величины для Земли.
• Температура поверхности Марса гораздо ниже земной — в среднем −63 °C. Максимальная отметка температуры поверхности составляет порядка +30 °C (в полдень на экваторе), минимальная — −153 °C (зимой на полюсах). При этом температура приповерхностного слоя атмосферы — всегда ниже нуля
• Орбита Марса имеет эксцентриситет в 6 раз больший, чем у Земли, что увеличивает годовые колебания планетарной температуры и количества солнечной энергии; при этом, как и на Земле, местные сезонные колебания больше, чем зависящие от эксцентриситета.
• Атмосферное давление на Марсе составляет менее 1 % земного, что слишком мало, чтобы люди могли выжить без пневмокостюма. К тому же, состав атмосферы сильно отличается от земной: в ней 95,3 % углекислого газа, 2,7 % азота, 1,6 % аргона и лишь доли процента кислорода и воды.
• Радиационный фон на Марсе в 2,5 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции и примерно в 13 раз — его средний уровень в современных развитых странах.
• Вода в чистом виде не может существовать на поверхности Марса в жидком состоянии и даже при температуре выше 0 °C вследствие низкого давления сублимируется, то есть переходит из твёрдого состояния напрямую в газообразное. А жидкость, обнаруженная на Марсе, представляет собой концентрированный солевой раствор, так что высокое содержание перхлоратов в грунте ставит под сомнение возможность выращивания в марсианской почве земных растений без дополнительных экспериментов либо без искусственного грунта.
• Марс не обладает магнитным полем, генерируемым по механизму, подобному земному, — обнаружены лишь локальные следы остаточного магнетизма. Вместе с разреженной (более чем в 60 раз в сравнении с Землёй) атмосферой это существенно увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения. Магнитное поле Марса не способно защитить живые организмы от космической радиации, а атмосферу (при условии её искусственного восстановления) — от рассеивания солнечным ветром.

Коротко о том, что может беспокоить первых колонизаторов:

• На Марсе будет тяжело.
• Возможен полёт «в одну сторону».
• На Марсе холодно.
• Радиация.
• Самым модным предметом в гардеробе станет скафандр.

Выводы: 1 . В середине двадцатого века наступила эра космонавтики, начавшаяся с запуска на орбиту первого искусственного спутника. Это был только первый шаг. После этого космонавтика начала развиваться быстрыми темпами. Гагарин и его последователи превратили космическое пространство в обычное рабочее место. Начали создаваться новые космические корабли, к планетам солнечной системы стартовали автоматические аппараты, на орбиту выводились космические станции, человек вышел в открытый космос и побывал на Луне. По мере совершенствования техники, сфера исследования космоса будет только увеличиваться.

2.На сегодняшний день Марс является наиболее привлекательным объектом солнечной системы для потенциальной колонизации, т. к условия планеты очень похожи на земные.

3.План колонизации Марса привлекает человечество в первую очередь из-за большого запаса различных полезных ископаемых на планете. Однако существуют проблемы низкой температуры, силы тяжести, большие годовые колебания температуры. 4.Похожесть Марса на Землю определяет большую ценность Марса для геологии, и при наличии жизни — для биологии.

Это откроет путь к удовлетворению потребности в технологическом прогрессе и всех остальных отраслей мирового производства, развитие которых уже сегодня начинает сдерживаться массой экологических проблем глобального, планетарного характера.

Спасибо за внимание.

Список источников информации.

• Айзек Азимов «Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых» 2003 г.
• Астафьев Б. Н. «Исторические предпосылки учения о космосе» 2001г.
• Барсуков В.Л. «Освоение космического пространства в СССР» 1982 г.
• Карл Саган «Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации» 2004 г.
• Куликовский П. Г. «Справочник любителя астрономии» 2009г.
• Лафлин Г. «5 возрастов Вселенной: в глубинах физики вечности» 2003г.
• Маров М. Я. «Планеты Солнечной системы» 1986г.
• Уиппл Ф. «Земля, Луна и Планеты»1967г.
• Халезов Ю. В. «Планеты и эволюция звезд. Новая гипотеза происхождения Солнечной системы» 2000-е гг.
• https://ru.citaty.net/avtory/sergei-pavlovich-koroliov/
• http://fb.ru/article/240360/razvitie-kosmonavtiki-istoriya-razvitiya-kosmonavtiki-v-rossii
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Марс
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Колонизация_Марса
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Космонавтика
• https://yandex.ru/images