Контрольная работа: История освоения Луны

Введение

Несомненно, исследования и освоение космоса занимают первую ступень наряду с величайшими достижениями в науке. Но сколько бы человечество не изучало космос, оно всегда будет только в начале пути. Сейчас в мире, как никогда, актуально развитие космических технологий, так как это позволит нам решить многие глобальные проблемы как:

Нехватка полезных ископаемых.

Огромное количество природных катаклизмов.

Слабое развитие науки.

Недостаточное пространство для жизни, связанное с увеличивающимся ростом населения людей на планете и т. д.

Также, если мы колонизируем Луну, то это даст возможность господства в космических просторах и подарит огромное влияние на Землю.

Поэтому большинство стран выделяют финансовые ресурсы на расширение этой отрасли. Доказательством могут послужить исследования Луны, проводимые для колонизации ее человеком.

1. Для чего осваивать Луну, и что нам даст ее колонизация?

Бурное развитие космических технологий разрешает мне полагать, что освоение космоса - цель, которую люди могут достигнуть при совместных усилиях в ближайшем будущем. Но не стоит с самого начала ставить грандиозные планы о колонизации космических тел и основании там человеческих поселений, пока мы не освоим Луну. Луна много лет рассматривалась как место для жизни человека из-за того, что она ближе всего к нашей планете, её сходного с Землей строения, и ландшафта, который хорошо изучен, именно она сейчас стала первым объектом в списке колонизированных в будущем космических тел. Но чем больше человек узнавал об её необитаемости, тем меньше был его энтузиазм, ввиду недостаточного уровня владения космическими технологиями. Да, если программы «Луна», «Луноход», и «Аполлон» доказали, что добраться до Луны все-таки возможно, то образцы пыли с лунной поверхности говорили о том, что на Луне очень мало легких элементов, которые так нужны для жизни человека. Но сейчас мы можем воплотить мечту в реальность, если приложим достаточное количество усилий.

Поэтому многие страны выделяют финансовые ресурсы на развитие этой отрасли. Доказательством могут послужить исследования Луны, проводимые для колонизации ее человеком.

Новые горизонты для науки.

Для науки база на Луне необычайно редкое и подходящее место для научных исследований во многих космических областях (изучении планет, космонавтике, астрофизике, космогонии, и т.д.). Если изучить лунную кору, то мы сможем найти ответы на вопросы о происхождении и эволюции Земли и Солнечной системы.

Лунные условия дают возможность построить на поверхности обсерватории с телескопами, которые могут получать снимки дальних областей Вселенной, с большей четкостью, чем это можно сделать на Земле. Тем более, стационарные лунные обсерватории гораздо удобнее обслуживать, чем орбитальные.

Производство на Луне.

Лунные условия также открывают новые возможности для всего, что связано с такими областями науки как электроника и металлообработка, потому что там царит вакуум и возможно получить огромное количество электричества, путем использования солнечных батарей. Обработка металла станет легче, литьё и сварка станут более качественными из-за того, что на Луне нет атмосферы и свободных химических элементов, мешающих этому нашей родной планете.На Луне имеются огромнейшие запасы железа, алюминия, титана. Луна также изотопом гелий-3, который будет использоваться в качестве топлива для термоядерных реакторов. Гелий-3 является более экологически чистым, чем используемое топливо. Сейчас проводятся исследования и развитие методов, позволяющих добывать необходимые нам ресурсы с лунной поверхности - реголита.Также если мы будем выводить на Луну опасные для жизни производства, то мы сможем улучшить экологическую ситуацию на родной планете.

Экологическая стартовая площадка.

Масса Луны во много раз меньше, чем масса Земли, по этому, для того чтобы вывести груз за пределы гравитационного поля Луны нам нужно будет гораздо меньше энергии, чем потребуется на Земле. Следовательно, Луна будет отличной и более дешевой стартовой площадкой для ракет.

Также не будем забывать об экологической целесообразности Луны, как перевалочной базы для дальнейшего отправления космических аппаратов на просторы Вселенной. Ведь если ракеты будут запускаться с орбиты Луны, в атмосфере Земле не будут прожигаться губительные озоновые дыры, которых и сейчас больше, чем достаточно.

Рис. 1

Утончение озонового слоя, ведет к попаданию большего количества радиации на Землю. Утончение озонового слоя, ведет к попаданию большего количества радиации на Землю. Это ведет к раковым заболеваниям людей, смерти морских растений и животных.

Космический туризм.

Луна - уникальный объект для космического туризма, который вызывает огромный интерес у человечества. Развитие такого вида туризма даст большое количество денежных средств, для колонизации Луны в целом. Но для начала понадобится развить определенную инфраструктуру, для более масштабного посещения людьми Луны.

Нам не стоит забывать о том, что чем больше людей будет посещать Луну, тем лучше для колонизации нашего будущего «второго дома».

2. Характеристика и интересные факты о Луне

Луна является самым близким к Земле космическим телом, расстояние до которого равно 384 467 км.

Луна практически лишена атмосферы, и из-за её отсутствия яркие звезды и планеты видны даже днем. Поэтому космонавты могут ориентироваться по звездам круглые сутки, ведь на Луне нет магнитных полюсов, и наш магнитный компас там будет бесполезен. У Луны большой перепад температур, от +130°С до -175°С. Но это касается только её поверхности, ведь из-за плохой теплопроводности лунного грунта, уже на глубине нескольких десятков сантиметров температура практически не меняется.

Лунные синодический (вращения) и сидерический (обращения) периоды практически совпадают и, вследствие этому, продолжительность солнечных суток равна синодическому месяцу, и Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Карты обеих сторон тщательно составлены и изучены. Еще нам хорошо известен состав лунной поверхности - реголит. Поверхность покрыта смесью тонкой пыли и скалистых обломков, имеет коричневато-серую или черновато-бурую окраску.

Табл. 1

3. Выбор места для базы

Чтобы выбрать место для базы, мы не должны забывать, что:

Место должно быть рядом с интересующими нас ресурсами, обеспечивать минимум затрат для транспорта.

Рельеф должен быть удобен для размещения станции, обеспечивать безопасный подлет транспорта, защищать базу на столько, на сколько возможно.

Полюса Луны, как места для постройки баз.

Я решила, что наиболее подходящими местами для баз будут полярные области Луны, потому что:

На полярных областях минимальный перепад температур, чего не скажешь про экваториальную область

х больше

Так чем же интересен каждый из полюсов? На Луне существует область, в которой Солнце никогда не заходит, то есть "пик вечного света". Удалось обнаружить, она расположена в районе одного кратера у Северного полюса. Так как эта зона освещена всегда, энергии при помощи солнечных батарей можно получить гораздо больше, чем в других областях, что очень важно для лунной базы. Южный полюс интересен тем, что он имеет постоянно затенённые области, содержащие воду в твердом состоянии. Вечно темная область на Южном полюсе больше, чем на Северном.

Кратер, как место для лунной базы.

На Луне есть множество «колодцев» - глубоких дыр, в которых и будут находиться укрытия землян. Они находятся в метеоритных кратерах, и образовались в то время, когда Лунная поверхность уже застыла, а внутренние слои были ещё «мягкими». Тогда образовывались полости будущих пещер. Позже астероиды пробивали дыры над полостями, открывая путь в них.

В глубоких кратерах царит темнота и вечная мерзлота. Колодцы, глубина которых достигает нескольких десятков метров, спасут человека от радиации, микрометеоритов, пыли, перепадов температур. В эти колодцы попадает меньше ультрафиолета, который может разрушить молекулы воды. Плюсом, базы в таких местах обойдутся дешевле, чем на поверхности.

Вода в «колодцах».

Ценнейшее "полезное ископаемое" на Луне - вода. Жидкая вода не может находиться на Лунной поверхности, потому что она испаряется. А вот вода в твердом состоянии - лед может сохраниться на Лунных полюсах в кратерах, где солнечный свет не попадает на дно или стенки кратера, Такие ледяные запасы не только обеспечат землян водой, и из-за них смогут появиться бактерии на Луне.

Рис. 2. 1 -- жилые помещения базы и транспортные галереи; 2 -- помещения общего назначения; 3 -- научная зона; 4 -- лифт транспортной магистрали

4. Расчеты

Для выбора места возможного нахождения льда (места для базы) надо учитывать соотношение глубины кратера и его ширины для данной широты.

1) Я решила, что место для базы будет располагаться в полярных областях Луны, чтобы Солнце как можно меньше времени освещало кратер. Чем меньше угол падения лучей, тем больше возможность сохранения воды в кратерах, следовательно, чем ближе к полюсам будут кратеры, тем лучше.

Я воспользовалась справочными данными, для того чтобы найти селенографические координаты центра кратеров на Северном и Южном полюсах Луны. Всего на Луне около 900 кратеров, но подошли не все, потому что у меня были еще и дополнительные критерии. Подходили те кратеры, у которых глубина была более 1.5 км, и находились они на широте от 80 градусов. Вот, что у меня получилось:

Табл. 2. Южный полюс Северный полюс

луна космический кратер солнечный

2) Далее мне нужно было провести расчеты для того чтобы узнать, может ли Солнце освещать центр дна кратера. Для этого понадобилось узнать диаметры и глубины кратеров, рассчитать угол падения солнечных лучей по формуле:

Значение угла а, узнаем по таблице в приложении 1.

Табл. 3. Южный полюс Северный полюс