Тайна красной планеты реферат

Обновлено: 05.07.2024

Марс. Четвертая по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы, далекая и загадочная с незапамятных времен, сегодня стала близкой. Это стало возможным сегодня благодаря достигнутым успехам космонавтики. А вчера еще любопытное и целеустремленное человечество довольствовалось "голубой мечтой" о полетах на "красную планету".

Испокон века Марс притягивал к себе взоры и мысли землян. Возможность жизни на других планетах Солнечной системы будоражила лучшие умы человечества. В литературе тема Марса тоже очень популярна: Такие произведения как “Аэлита” Алексея Толстого, “Марсианские Хроники” Рэя Брэдбери и “Война Миров” Герберта Уэллса известны практически каждому, а уж перечислить всех авторов, писавших о Марсе, вообще нельзя.

Пафос романтических 60 гг., когда с экранов кинотеатров не сходил восторженный вопрос ". есть ли жизнь на Марсе?", сменился рабочими буднями полетов на Марс автоматических межпланетных станций (АМС), начало которым положил первый полет к "красной планете" советской станции "Марс-1", запущенной 1 ноября 1962 г. Марс оказался "крепким орешком". Начиная с 1959 г. в СССР и России было разработано восемь типов "марсианских" станций, дошедших до летно-конструкторских испытаний. Путь к нашей последней, к сожалению неудачной, экспедиции оказался тернистым: с 1962 по 1996 г. выполнено 17 стартов АМС к Марсу. Из них лишь четыре миссии считаются частично успешными. Последний старт станции "Марс-8" (проект "Марс-96"), состоявшийся 16 ноября 1996 г., оказался безуспешным. Аппарат с разгонным блоком вышел на околоземную орбиту. Однако старт к Марсу с этой орбиты уже не состоялся. Неудача, скорее всего, произошла из-за отказа разгонного блока. 17 ноября станция "Марс-8" сгорела в атмосфере Земли над Тихим океаном. Неудача марсианских экспедиций постигала не только нас, но и США. Но несмотря ни на что, не все экспедиции были провальными, так что люди накопили немало сведений об атмосфере Марса, его климате, поверхностном составе и геологических процессах, протекающих на нем.

В смелых мечтах ученые желают изменить климат Марса, сделать его пригодным для жизни и заселить людьми, но если одни считают, что это недалекая реальность, другие заявляют, что дальше разговоров дело не зайдет. А если Марсу и суждено приютить людей, случится это очень и очень не скоро.

Встает законный вопрос: “Почему?” Почему Марс, почему именно к нему привязано столько внимания, как простых людей, так и ученых? Вероятно потому, что Марс - единственная планета в Солнечной Системе, на которой могут приютиться люди. Луна - безжизненный безатмосферный мир со скачками температуры от +130С до -170С; Меркурий считается неблагоприятным для любых форм жизни, какую только можно вообразить, т.к. представляет из себя крошечный, бурлящий шар; Венера-вторая планета от Солнца, где из ядовитых облаков двадцать четыре часа в сутки льется концентрированная серная кислота. Газовые гиганты слишком далеки, чрезмерно холодны и у них даже нет твердой поверхности, чтобы на них можно было жить. Нептун очень далек, мало изучен и представляет собой маленький ледяной шар. Так что Марс - единственная пригодная планета. Он, бесспорно, является самой “землеподобной” планетой в Солнечной системе. Его ось наклонена под углом в 24.935 градуса к плоскости орбиты его вращения вокруг Солнца (наклон оси Земли составляет 23.5 градуса). Период вращения Марса вокруг своей оси составляет 24 часа 39 минут 36 секунд (Земли-23 часа 56 минут 5 секунд). Как и Земля, он не представляет собой идеальную сферу, а несколько приплюснут с полюсов и несколько взбухает на экваторе. Как и Земля, он имеет четыре сезона, правда их длительность почти вдвое больше: из-за эллиптической орбиты сезоны в северном и южном полушария имеют разную продолжительность: лето в северном полушарии продолжается 177 марсианских суток, а в южном оно на 21 день короче и теплее на 20 градусов, чем лето в северном полушарии. Наконец, как и Земля, он имеет ледяные полярные шапки, горы, пустыни и пылевые бури. И хотя сейчас Марс производит впечатление безжизненной пустыни, есть данные о том, что в древние времена его оживляли океаны и реки, а его климат и атмосфера были весьма похожи на земные.

Красная Планета.

Почему же Марс красный? Такой цвет Марс получил благодаря полезным ископаемым, которые содержат избыточное количество оксида железа, имеющего красноватый цвет. Так что древние были не так уж далеки от истины - марсианский песок делает красным та же самая окись железа, которой обязан свои цветом гемоглобин человеческой крови.

1. Загадки красной планеты.
2. От фантастических романов- к инженерному проекту.
3. Дороги к Марсу.
4. Марсианский экспедиционный комплекс.
5. Формирование МЭК на орбите искусственного спутника Земли.
6. Перспектива и возможность полета.
7. Актуальность темы.
8. Приложения .
9. Используемая литература.

Загадки красной планеты.
Полный оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных суток. Марс меньше Земли. Его диаметр 6787 км (0,53 диаметра Земли). Площадь поверхности Марса в 3,7 раза меньше площади поверхности Земли . Большая часть поверхности Марса имеет красно- оранжевый цвет . Эти области называются условно материками и, по- видимому, представляют собой пустыни, покрытые мелкой пылью. Остальная часть поверхности имеет более темный цвет и называется условно морями.
Масса Марса значительно меньше массы Земли и составляет 0,107 массы Земли или немногим более 10% от нее . Результатом этого является малая сила тяжести на его поверхности – только 38% от силы тяжести на Земле. Ускорение свободного падения на Марсе 3,7 м/с 2. Человек весом 700 Н на Марсе будет весить только 270 Н.
Большим своеобразием отличаются климатические условия на Марсе. На поверхность в 1м2 приходится на 36-38 % меньше солнечной энергии, чем на Земле. Среднегодовая температура поверхности Марса близка к -70С.Но вблизи экватора днем она повышается до +20 ….+25 С, к заходу Солнца снижается до -10 С и ниже , а под утро падает до -90 С. Такие резкие колебания температуры объясняется очень разряженной атмосферой Марса, которая не в состоянии сохранять тепло, полученное днем поверхностью планеты, и в ночное время оно быстро излучается в мировое пространство.
В полярных областях планеты, ограниченных полярными кругами с широтой 65 04, во время марсианской зимы температура понижается до -120 С, и вокруг полюсов до расстояния в 40С от них, распространяются обширные белые пятна, называемые полярными шляпами. Размеры полярных шапок в течение года меняются: весной они становятся меньше : в летнее время северная полярная шапка часто совсем исчезает, а южная уменьшается до небольших размеров.

ВложениеРазмер
referat_tayny_krasnoy_planety_trubichkina_l.s.doc 105 КБ

Предварительный просмотр:

  1. Загадки красной планеты.
  2. От фантастических романов- к инженерному проекту.
  3. Дороги к Марсу.
  4. Марсианский экспедиционный комплекс.
  5. Формирование МЭК на орбите искусственного спутника Земли.
  6. Перспектива и возможность полета.
  7. Актуальность темы.
  8. Приложения .
  9. Используемая литература.

Загадки красной планеты.

Полный оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных суток. Марс меньше Земли. Его диаметр 6787 км (0,53 диаметра Земли). Площадь поверхности Марса в 3,7 раза меньше площади поверхности Земли . Большая часть поверхности Марса имеет красно- оранжевый цвет . Эти области называются условно материками и, по- видимому, представляют собой пустыни, покрытые мелкой пылью. Остальная часть поверхности имеет более темный цвет и называется условно морями.

Масса Марса значительно меньше массы Земли и составляет 0,107 массы Земли или немногим более 10% от нее . Результатом этого является малая сила тяжести на его поверхности – только 38% от силы тяжести на Земле. Ускорение свободного падения на Марсе 3,7 м/с 2. Человек весом 700 Н на Марсе будет весить только 270 Н.

Большим своеобразием отличаются климатические условия на Марсе. На поверхность в 1м2 приходится на 36-38 % меньше солнечной энергии, чем на Земле. Среднегодовая температура поверхности Марса близка к -70С.Но вблизи экватора днем она повышается до +20 ….+25 С, к заходу Солнца снижается до -10 С и ниже , а под утро падает до -90 С. Такие резкие колебания температуры объясняется очень разряженной атмосферой Марса, которая не в состоянии сохранять тепло, полученное днем поверхностью планеты, и в ночное время оно быстро излучается в мировое пространство.

В полярных областях планеты, ограниченных полярными кругами с широтой 65 04, во время марсианской зимы температура понижается до -120 С, и вокруг полюсов до расстояния в 40С от них, распространяются обширные белые пятна, называемые полярными шляпами. Размеры полярных шапок в течение года меняются: весной они становятся меньше : в летнее время северная полярная шапка часто совсем исчезает, а южная уменьшается до небольших размеров.

Атмосфера Марса значительно отличается от земной. В газовой оболочке Марса преобладает углекислый газ , а не азот и кислород , как в атмосфере земли. Плотностью атмосферы Марса очень мала: атмосферное давление у поверхности составляет всего 0,0065 земного. Тем не менее, на Марсе дуют сильные ветры, переносящие пыль и образующие на его поверхности дюны и другие ветровые (эоловые) формы рельефа. А иногда на Марсе разыгрываются настоящие пылевые бури.

Русские астрономы тоже внесли немалый вклад: С. Костинский в 1896 и в 1909 годах сделал первые фотографии спутников Марс, а Г. Струве (сын основателя Пулковской обсерватории В. Струве) впервые разработал теорию их движения.

Однако уже в 1945 году американский астроном В. Шарплесс обнаружил неправильности в движении Фобоса, которые можно было объяснить вековым ускорением. Позднее астрономы определили, что радиус орбиты спутника сокращается на 4 см. в год и сам он по спирали медленно приближается к Марсу. Приблизительно через 50 миллионов лет Фобос должен столкнуться с планетой. Это обстоятельство весьма необычно и требовало объяснения.

И все таки Фобос очень необычный спутник. Если наблюдать за его движением с Марса, то будет казаться, он в отличие от всех других небесных тел нес востока на запад, с запада на восток. Дело в том, что сутки на Марсе примерно на полчаса длиннее земных, а период обращения Фобоса вокруг планеты всего 7 часов 39минут. Поэтому в течение одних марсианских суток он два раза пересекает небосвод. Фобос находится на расстоянии около 6000км. от поверхности планеты и должен выглядеть ярче, чем Венера при наблюдении ее с Земли. Деймос обращается на расстоянии 20000км. от поверхности Марса, и его период обращения несколько длиннее марсианских суток. Оба спутника имеют почти круговые орбиты, лежащие примерно в плоскости экватора планеты. Орбита Деймоса близка к синхронной орбите, двигаясь по ней, спутник кажется как бы висящим над определенной точки экватора планеты, его перемещение на марсианском небосводе очень медленно.

Если учесть его массу и наблюдаемое ускорение, то время существования этого спутника не должно было превышать несколько тысячелетий. По прошествии этого срока спутник должен был достигнуть поверхности планеты и, ударившись об нее, разлететься на множество мелких осколков…. Между тем, астрономы были уверены, что оба спутника у Марса существуют уже по крайней мере 500 млн. лет. Возникла серьезная неувязка теории с практикой.

Марс дальше от Земли и , поэтому, он получает в 2,5 раза меньше энергии Солнца. Атмосфера Марса сильно разряжена. В ней часто возникают ветры и даже ураганы, вызывающие пылевые бури.

Большая пылевая буря разыгралась на этой планете в 1971 году и продолжалась более трех месяцев.

Существовала гипотеза: когда-то Марс был населен высоко-разумными и добрыми существами. Они строили города, подчинили себе природу Марса и изучали космос. Может быть, стремясь покинуть свою умирающую планету, лишенную воды и полезных ископаемых, они миллионы лет назад побывали на Земле. Однако трудные для марсиан условия отпугнули пришельцев.

Ведь по сравнению с Марсом на Земле и повышенная сила тяжести ,и плотная атмосфера, и страшное окисляющее действие кислорода. По сравнению с Марсом на Земле.

Итак, вопрос о жизни на Марсе остался открытым. В итоге бесспорно лишь одно- исследования должны быть продолжены. Они могут проводиться как на поверхности Марса, так и путем анализа на земле образцов грунта, который доставят автоматические станции. У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки.

Если брать во внимание транспортировку грунта, то , безусловно, анализировать на Земле марсианский грунт значительно проще. Но …………

Есть два не совсем приятных обстоятельства, оценить которые в каких- то качественных величинах наука не может. Не исключено, что за время долгого пути с Марса на Землю условия в капсуле окажутся не совсем пригодными для существования микроорганизмов.

Обнаружить погибшие микроорганизмы, тем более реконструировать их и доказать, что они принадлежат в неземной жизни,- задача, пожалуй, невыполнимая.

Но возможно и обратное. Марсианские микроорганизмы попав на Землю, начнут энергично размножаться. Не надо объяснять к каким неприятным последствиям может привести подобная ситуация.

От Фантастических Романов – к инженерному проекту.

Исследование космического пространства имеет еще одну немаловажную цель: понять, как возникла наша Земля, как она развивалась и что может ожидать ее в будущем. Особенно важную роль в этом интереснейшем деле должно сыграть изучение Марса.

Марс- ближайшая к нам планета, которую может посетить человек. Это огромный мир, живущий по своим законам, мир, исследовать который было бы крайне интересно, ибо познание неведомого- естественное стремление человечеств. Но к изучению Марса побуждает не только любопытство. Марс значительно старше Земли, и , возможно, изучая его прошлое, мы сможем узнать свое будущее. Во всяком случае- один из его вариантов.

Более 100 лет Марс привлекает к себе внимание. Странные детали рельефа, получившие название каналов, заметная смена времен года, ряд физических характеристик, близких к земным, вселяли надежду обнаружить на Марсе жизнь, возможно более разумную. Каналы- это сухие русла рек, которые наблюдаются повсеместно.

Ученые Пулковской обсерватории выдвинули такую теорию: когда-то на Марсе активно действовали вулканы, которые значительно повлияли на климат планеты. Во время каждого мощного извержения в атмосферу Марса выбрасывалось большое количество тепла и водяного пара. Кроме того по поверхности текли мощные лавовые патоки. Остывая, лава выделяла сернистый газ.

Одновременно, однако, выяснилось любопытная вещь. На снимках Марса видны следы потоков воды или ледников, которые совсем недавно(по астрономическим масштабам) могли двигаться по поверхности планеты, а потом практически мгновенно исчезли. Что послужило причиной резкого изменения климата- одна из загадок соседа по Солнечной системе. Решить ее поможет только экспедиция на Марс.

Полет на Марс требует чрезвычайно точных расчетов, огромных затрат энергии, высочайшей надежности всех систем и приборов экспедиционного комплекса. По предварительным расчетам продолжительность всей экспедиции составит 2,6 года.

В систему жизнеобеспечения экипажа входят запасы воды ,пищи, системы для очистки воздуха и регенерации водяного пара и даже моющие средства и стиральные машины. В первых вариантах орбитального комплекса были предусмотрены системы для создания искусственной гравитации. Однако исследования показали, что человек может жить и работать и в невесомости. Поэтому систем искусственной гравитации можно и не делать. Это очень облегчит вес корабля, его конструкцию, что сделает его проще в управлении. Масса всего комплекса составит 140 тонн. Для посадки на поверхность Марса половина экипажа переходит в марсианский посадочный корабль. Масса его 60 тонн. Это не только транспортное средство, но и дом , в котором космонавты живут во время всего срока на Марсе. Форма корабля должна позволять ему планировать в атмосфере Марса, постепенно гася скорость, и мягко опускаться на поверхность, включив в последние минуты спуска тормозные двигатели. Посадочный корабль оснащен и тяговыми двигателями, позволяющими ему маневрировать в полете и садиться в заранее выбранную точку планеты.

Планом научно-исследовательских работ экспедиции предусмотрены изучение особенностей рельефа и природных образований планеты ,поиск следов биологической активности, отбор проб грунта, воздуха и воды, если она, конечно, где то сохранилась в свободном виде. Стартовать корабль в произвольный момент не может: ему не хватит горючего на обратный путь. После работы на Марсе космонавты переходят в двухступенчатый возвращаемый блок и взлетают с Марса. На его поверхности остается все оборудование и аппаратура, которая будет еще многие годы передавать научную информацию. Космонавты собираются в орбитальном отсеке, сбрасывают возвращаемый блок, и корабль начинает свой путь к Земле. Включаются маршевые двигатели, корабль двигается по спирали вокруг Марса, набирает скорость и уходит в межпланетное пространство, догоняя Землю. Покинутый орбитальный комплекс продолжает двигаться по эклиптической орбите и становится спутником Солнца.

Ракетные блоки размещались по пакетной схеме, причем два крайних срабатывали у Земли, а центральный- у Марса.

Формирование МЕК на орбите ИСЗ.

Приведем пример формирование МЕК на монтажной орбите ИСЗ, для случая организации пилотируемой экспедиции по двух корабельной схеме полета.

Первым на околоземную орбиту выводится автоматический межпланетный корабль, который доставит на орбиту ИСМ посадочный комплекс и ракетный блок с топливом для обратного отлета экипажа. Пуском ракетоносителей в космос выводятся посадочный комплекс, ракетный блок возвращения и ЭЯРДУ. Затем с участием космонавтов-монтажников производится сборка корабля. Для вывода в космос отдельных частей (модулей)этого корабля всего потребуется от 3 до 5 пусков. Сборка всех модулей займет, с учетом устранения неисправностей, около полугода.

После полной проверке бортовых систем грузовой межпланетный корабль отправляется к Марсу. По разным оценкам полет займет от 7до 13 месяцев. В зависимости от веса и скорости этого корабля он будет лететь 13 месяцев:90 суток- раскрутка у Земли,270 суток- межпланетный перелет,30 суток- выведение на низкую ареоцентрическую орбиту, после чего корабль выходит на рабочую орбиту ИСМ. А через полтора года корабль вернется на Землю. Существует много проблем, которые нужно решить людям для осуществления полета на Марс. Четырьмя основополагающими проблемами являются:

1.выведение грузов большой массы и габаритов с Земли на низкую околоземную орбиту и сборка их в космосе;

2.межорбитальная транспортировка межпланетного корабля с космонавтами на борту от Земли до Марса и обратно;

3.обеспечение безопасности экипажа на всех этапах полета экспедиционного комплекса;

4.создание искусственной тяжести на борту корабля либо разработка специальных мер предупреждения длительного пребывания в космосе (в невесомости).

Указанные выше проблемы на сегодняшний день находятся в стадии разрешения. В России существуют сверхмощные ракетоносители, которые смогут вывести на орбиту груз, массой около ста тонн. Не исключено ,что для реализации марсианской экспедиции потребуются ракетоносители еще большей грузоподъемности, выводящие в космос груз массой 200-250 тонн. Она может представлять собой модификацию ракетоносителей баллистического типа либо являться принципиально новой разработкой в этом плане.

Торможение у Марса с выходом на круговую орбиту ИСМ-2,0км/с ,разгон с орбиты ИСМ к Земле 2,2км/с торможение у Земли с выходом на низкую круговую орбит ИСЗ-4,0км/с

4.Одна корабельная схема полета экспедиционного комплекса с использованием маршевой двигательной установки малой тяги(существенно сохраняется расход топлива:

Перелет с от ИСЗ на орбиту ИСМ может выполняться с помощью специальных разгонною- тормозных ракетных блоков, включающих в себя двигательные установки различного типа. Химические и ядерные ракетные двигатели позволяют создавать большие тяги, в то время, как тяга у электрических двигателей незначительна. Зато скорость истечения активной струи для химических двигателей 3-4 км/с, у ядерных-10км/с, а электрических двигателей 40-50км/с, что делает их значительно эффективнее.

Существует несколько схем полета на Марс:

Учеными и инженерами в настоящее время изучаются разнообразные схемы полета, отличающихся рядом особенностей.

К ним относятся:

1.комбинация различных типов маршевой ДУ;

2.замена ракетодинамического торможения у Марса и Земли на аэродинамическое;

3.использование произведенного на поверхности Марса или его спутников топлива для обратного отлета к

4.дублирование числа модулей и двигательных установок для повышения надежности и безопасности полет и др.

Учеными представлены разные траектории, одна из них- полуэллиптическая (так называемая орбита Гомона- имени ученого, предложившего такой перелет).Если совершать полет по Орбите Гомона, то расход топлива будет незначительным, зато перелет займет около 8 месяцев.

Если бы Марс и Земля сохраняли свое положение, были бы возможны перелеты по траектории Гомана. Но….Земля и Марс меняют свое относительное положение относительно друг друга, Солнца и других планет солнечной системы. И для того чтобы вернуться к Земле, нужно ждать уже несколько лет.

Сегодня ученые склоняются к варианту марсианского корабля с электрореактивными двигателями и электростанциями в виде солнечных батарей.

Межпланетный корабль может состоять из трех частей: жилого блока; в котором в течение всего полета должны жить космонавты и где сосредоточена вся аппаратура управления посадочного аппарата.

Жилой блок-это несколько герметичных отсеков. Здесь каюты для экипажа. Там же расположены системы жизнеобеспечения экипажа: водой, кислородом; здесь запасы пищи, средства удаления отходов. Существует схема обеспечения экипажа кислородом и водой. Основной принцип- максимальное использование выделяемых человеком углекислого газа и воды.

Кислород для дыхания получается электрохимическим разложением воды 2НО=2Н+О.Водород не будет являться побочным продуктом реакции, его можно использовать в переработке углекислого газа-СО+4Н=СН+2НО. Образующийся метан удаляется за борт, а вода направляется в систему электролиза для получения кислорода.

Таким образом, круговорот воды, организованный на станции, обеспечивает экипаж кислородом и водой для питья. Но при этом неизбежны потери, которые компенсируются специальными запасами воды на борту.

А чтобы жилой блок не перегревался от тепла, выделяемой аппаратурой и экипажем, вводится регулируемый отвод тепла за борт.

Марсианский посадочный корабль, возвращаемый блок, корабль возвращение на Землю, очевидно, должны оснащаться жидко- реактивно двигателем. Этот двигатель имеет большую силу тяги, но требует огромных запасов горючего и окислителя. Если снабдить корабль аэродинамическим крылом (тормозным щитом), можно будет отказаться от части горючего, нужного для торможения при подлете к Марсу и спуска на его поверхность. Треугольное крыло должно иметь размеры 25 на 27 метров. Наиболее надежны и энергетически выгодны двигатели малой тяги. Истечение ксенона , нагретого до 800 градусов Цельсия, создает постоянную силу тяги, постепенно разгоняя корабль. Источником энергии служат два атомных реактора по 7,5 МВТ каждый на концах 200-метровой сигары корабля.

Сегодня конструкторы разрабатывают проекты первого межпланетного корабля, а его экипаж, возможно, еще учится в школе. Но время первой межпланетной экспедиции все ближе и ближе.

Испокон века Марс притягивал к себе взоры и мысли землян. Возможность жизни на других планетах Солнечной системы будоражила лучшие умы человечества. В литературе тема Марса тоже очень популярна: Такие произведения как “Аэлита” Алексея Толстого, “Марсианские Хроники” Рэя Брэдбери и “Война Миров” Герберта Уэллса известны практически каждому, а уж перечислить всех авторов, писавших о Марсе, вообще нельзя.

Содержание
Прикрепленные файлы: 1 файл

red_planet.doc

Банк рефератов по астрономии. Проект ‘Астрогалактика’

Реферат. Тайны Красной планеты.

ВВЕДЕНИЕ ------------------------------ ------------------------------ ------------------------------ ---------- 2

ИСТОРИЯ "ЖИЗНИ" НА МАРСЕ:

Марс. Четвертая по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы, далекая и загадочная с незапамятных времен, сегодня стала близкой. Это стало возможным сегодня благодаря достигнутым успехам космонавтики. А вчера еще любопытное и целеустремленное человечество довольствовалось "голубой мечтой" о полетах на "красную планету".

Испокон века Марс притягивал к себе взоры и мысли землян. Возможность жизни на других планетах Солнечной системы будоражила лучшие умы человечества. В литературе тема Марса тоже очень популярна: Такие произведения как “Аэлита” Алексея Толстого, “Марсианские Хроники” Рэя Брэдбери и “Война Миров” Герберта Уэллса известны практически каждому, а уж перечислить всех авторов, писавших о Марсе, вообще нельзя.

Пафос романтических 60 гг., когда с экранов кинотеатров не сходил восторженный вопрос ". есть ли жизнь на Марсе?", сменился рабочими буднями полетов на Марс автоматических межпланетных станций (АМС), начало которым положил первый полет к "красной планете" советской станции "Марс-1", запущенной 1 ноября 1962 г. Марс оказался "крепким орешком". Начиная с 1959 г. в СССР и России было разработано восемь типов "марсианских" станций, дошедших до летно-конструкторских испытаний. Путь к нашей последней, к сожалению неудачной, экспедиции оказался тернистым: с 1962 по 1996 г. выполнено 17 стартов АМС к Марсу. Из них лишь четыре миссии считаются частично успешными. Последний старт станции "Марс-8" (проект "Марс-96"), состоявшийся 16 ноября 1996 г., оказался безуспешным. Аппарат с разгонным блоком вышел на околоземную орбиту. Однако старт к Марсу с этой орбиты уже не состоялся. Неудача, скорее всего, произошла из-за отказа разгонного блока. 17 ноября станция "Марс-8" сгорела в атмосфере Земли над Тихим океаном. Неудача марсианских экспедиций постигала не только нас, но и США. Но несмотря ни на что, не все экспедиции были провальными, так что люди накопили немало сведений об атмосфере Марса, его климате, поверхностном составе и геологических процессах, протекающих на нем.

В смелых мечтах ученые желают изменить климат Марса, сделать его пригодным для жизни и заселить людьми, но если одни считают, что это недалекая реальность, другие заявляют, что дальше разговоров дело не зайдет. А если Марсу и суждено приютить людей, случится это очень и очень не скоро.

Встает законный вопрос: “Почему?” Почему Марс, почему именно к нему привязано столько внимания, как простых людей, так и ученых? Вероятно потому, что Марс - единственная планета в Солнечной Системе, на которой могут приютиться люди. Луна - безжизненный безатмосферный мир со скачками температуры от +130°С до -170°С; Меркурий считается неблагоприятным для любых форм жизни, какую только можно вообразить, т.к. представляет из себя крошечный, бурлящий шар; Венера-вторая планета от Солнца, где из ядовитых облаков двадцать четыре часа в сутки льется концентрированная серная кислота. Газовые гиганты слишком далеки, чрезмерно холодны и у них даже нет твердой поверхности, чтобы на них можно было жить. Нептун очень далек, мало изучен и представляет собой маленький ледяной шар. Так что Марс - единственная пригодная планета. Он, бесспорно, является самой “землеподобной” планетой в Солнечной системе. Его ось наклонена под углом в 24.935 градуса к плоскости орбиты его вращения вокруг Солнца (наклон оси Земли составляет 23.5 градуса). Период вращения Марса вокруг своей оси составляет 24 часа 39 минут 36 секунд (Земли-23 часа 56 минут 5 секунд). Как и Земля, он не представляет собой идеальную сферу, а несколько приплюснут с полюсов и несколько взбухает на экваторе. Как и Земля, он имеет четыре сезона, правда их длительность почти вдвое больше: из-за эллиптической орбиты сезоны в северном и южном полушария имеют разную продолжительность: лето в северном полушарии продолжается 177 марсианских суток, а в южном оно на 21 день короче и теплее на 20 градусов, чем лето в северном полушарии. Наконец, как и Земля, он имеет ледяные полярные шапки, горы, пустыни и пылевые бури. И хотя сейчас Марс производит впечатление безжизненной пустыни, есть данные о том, что в древние времена его оживляли океаны и реки, а его климат и атмосфера были весьма похожи на земные.

Почему же Марс красный? Такой цвет Марс получил благодаря полезным ископаемым, которые содержат избыточное количество оксида железа, имеющего красноватый цвет. Так что древние были не так уж далеки от истины - марсианский песок делает красным та же самая окись железа, которой обязан свои цветом гемоглобин человеческой крови.

Марс

Марс

Почему у Марса два лица?

Ученые в течение многих десятилетий ломают голову над различиями между двумя сторонами Марса. В северном полушарии поверхность планеты гладкая и низинная – это место является одним из самых плоских и гладких мест в Солнечной системе. Есть мнение, что в этой части планеты когда-то было большое скопление воды, например, океан. Между тем, южное полушарие Марса, наоборот, очень сильно испещрено кратерами, и от 4 до 8 км выше, чем северное. Последние данные свидетельствуют о том, что такие сильные различия были вызваны столкновением с огромным небесным телом в далеком прошлом Марса.

Марс

Откуда метан на Марсе?

Метан — простейшая органическая молекула — был впервые обнаружен в атмосфере Марса космическим аппаратом Mars Express Европейского космического агентства в 2003 году. На Земле, например, большая часть атмосферного метана является следствием жизнедеятельности живых организмов, таких, например, как крупный рогатый скот, переваривающий растительную пищу. Как считают ученые, стабильно присутствует в марсианской атмосфере только последние лет 300, так что, что бы его ни производило, делает оно это совсем недавно. Хотя, существуют способы метанообразования и не связанные с органической жизнью, такие, например, как вулканическая деятельность. Аппарат ЕКА ExoMars, который планируется к запуску в 2016 году, будет изучать химический состав атмосферы Марса именно с целью выяснения источника метана.

Марс

Есть ли жидкая вода на поверхности Марса сейчас?

Несмотря на то, что существует большое количество доказательств того, что жидкая вода некогда текла по поверхности Марса, остается открытым вопрос, течет ли она где-нибудь на Красной планете сейчас? Атмосферное давление на планете слишком низкое (примерно 1/100 земного) для того, чтобы вода сохранилась на ней в жидком виде. Однако, темные, узкие линии, которые отчетливо просматриваются на марсианских склонах, дают надежду, что оставлены они именно потоками жидкой воды по весне.

Марс

Были ли океаны на Марсе?

Многочисленные миссии на Марс выявили множество признаков того, что на Красной планете некогда было достаточно тепло для того, чтобы вода существовала на ней в жидкой фазе. Такими признаками являются обширные океанские ложа, сети впадин, дельты рек и минералы, для образования которых необходима вода. Тем не менее, современные компьютерные модели климата молодого Марса не могут объяснить, как такие достаточно высокие температуры могли существовать в то время, так как солнце тогда было гораздо слабее, поэтому некоторые исследователи считают, что эти особенности могли быть созданы ветрами или каким-то иным способом.

Загадки Марса

Есть ли жизнь на Марсе?

Первый космический аппарат, успешно приземлившийся на Марсе, Викинг-1, задал нам всем загадку, которая остается нерешенной до сей поры. Есть ли жизнь на Марсе? Викинг обнаружил на планете органические молекулы, такие как метилхлорид и дихлорметан. Однако эти соединения посчитали результатом загрязнения, попавшего с Земли, а именно, в результате очистки жидкостей, используемых для подготовки космических аппаратов. Поверхность Марса очень враждебна к жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Холод, повышенная радиация, отсутствие воды и другие факторы. Тем не менее, есть многочисленные примеры существования жизни в экстремальных условиях на Земле, к примеру, Антарктида или пустыня Атакама в Чили. Жизнь существует практически везде, где есть жидкая вода на Земле. А возможность того, что на Марсе некогда все же были океаны, заставляет многих надеяться, что жизнь когда-то все-таки развилась на Марсе, а значит, может быть и сохранились. Ответ на этот вопрос может помочь пролить свет на то, возможна ли жизнь в остальной вселенной.

Марс

Жизнь на Земле началась на Марсе?

Метеориты с Марса, найденные в Антарктиде, имеют следы и вкрапления, напоминающие те, что оставляют в горной породе микробы на Земле. Хотя многие исследователи считают, что природа возникновения этих структур химическая, а не биологическая, споры еще продолжаются, а ведь именно в них рождается истина. Особенно интересно это тем, что родиной жизни на Земле мог стать Марс, посредством метеоритов.

Марс

Могут ли люди жить на Марсе?

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Загадки красной планеты.

От фантастических романов- к инженерному проекту.

Марсианский экспедиционный комплекс.

Формирование МЭК на орбите искусственного спутника Земли.

Перспектива и возможность полета.

Загадки красной планеты.

Полный оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных суток. Марс меньше Земли. Его диаметр 6787 км (0,53 диаметра Земли). Площадь поверхности Марса в 3,7 раза меньше площади поверхности Земли . Большая часть поверхности Марса имеет красно- оранжевый цвет . Эти области называются условно материками и, по- видимому, представляют собой пустыни, покрытые мелкой пылью. Остальная часть поверхности имеет более темный цвет и называется условно морями.

Масса Марса значительно меньше массы Земли и составляет 0,107 массы Земли или немногим более 10% от нее . Результатом этого является малая сила тяжести на его поверхности – только 38% от силы тяжести на Земле. Ускорение свободного падения на Марсе 3,7 м/с 2. Человек весом 700 Н на Марсе будет весить только 270 Н.

Большим своеобразием отличаются климатические условия на Марсе. На поверхность в 1м2 приходится на 36-38 % меньше солнечной энергии, чем на Земле. Среднегодовая температура поверхности Марса близка к -70С.Но вблизи экватора днем она повышается до +20 ….+25 С, к заходу Солнца снижается до -10 С и ниже , а под утро падает до -90 С. Такие резкие колебания температуры объясняется очень разряженной атмосферой Марса, которая не в состоянии сохранять тепло, полученное днем поверхностью планеты, и в ночное время оно быстро излучается в мировое пространство.

В полярных областях планеты, ограниченных полярными кругами с широтой 65 04, во время марсианской зимы температура понижается до -120 С, и вокруг полюсов до расстояния в 40С от них, распространяются обширные белые пятна, называемые полярными шляпами. Размеры полярных шапок в течение года меняются: весной они становятся меньше : в летнее время северная полярная шапка часто совсем исчезает, а южная уменьшается до небольших размеров.

Атмосфера Марса значительно отличается от земной. В газовой оболочке Марса преобладает углекислый газ , а не азот и кислород , как в атмосфере земли. Плотностью атмосферы Марса очень мала: атмосферное давление у поверхности составляет всего 0,0065 земного. Тем не менее, на Марсе дуют сильные ветры, переносящие пыль и образующие на его поверхности дюны и другие ветровые (эоловые) формы рельефа. А иногда на Марсе разыгрываются настоящие пылевые бури.

Русские астрономы тоже внесли немалый вклад: С. Костинский в 1896 и в 1909 годах сделал первые фотографии спутников Марс, а Г. Струве (сын основателя Пулковской обсерватории В. Струве) впервые разработал теорию их движения.

Однако уже в 1945 году американский астроном В. Шарплесс обнаружил неправильности в движении Фобоса, которые можно было объяснить вековым ускорением. Позднее астрономы определили, что радиус орбиты спутника сокращается на 4 см. в год и сам он по спирали медленно приближается к Марсу. Приблизительно через 50 миллионов лет Фобос должен столкнуться с планетой. Это обстоятельство весьма необычно и требовало объяснения.

И все таки Фобос очень необычный спутник. Если наблюдать за его движением с Марса, то будет казаться, он в отличие от всех других небесных тел нес востока на запад, с запада на восток. Дело в том, что сутки на Марсе примерно на полчаса длиннее земных, а период обращения Фобоса вокруг планеты всего 7 часов 39минут. Поэтому в течение одних марсианских суток он два раза пересекает небосвод. Фобос находится на расстоянии около 6000км. от поверхности планеты и должен выглядеть ярче, чем Венера при наблюдении ее с Земли. Деймос обращается на расстоянии 20000км. от поверхности Марса, и его период обращения несколько длиннее марсианских суток. Оба спутника имеют почти круговые орбиты, лежащие примерно в плоскости экватора планеты. Орбита Деймоса близка к синхронной орбите, двигаясь по ней, спутник кажется как бы висящим над определенной точки экватора планеты, его перемещение на марсианском небосводе очень медленно.

Если учесть его массу и наблюдаемое ускорение, то время существования этого спутника не должно было превышать несколько тысячелетий. По прошествии этого срока спутник должен был достигнуть поверхности планеты и, ударившись об нее, разлететься на множество мелких осколков…. Между тем, астрономы были уверены, что оба спутника у Марса существуют уже по крайней мере 500 млн. лет. Возникла серьезная неувязка теории с практикой.

Марс дальше от Земли и , поэтому, он получает в 2,5 раза меньше энергии Солнца. Атмосфера Марса сильно разряжена. В ней часто возникают ветры и даже ураганы, вызывающие пылевые бури.

Большая пылевая буря разыгралась на этой планете в 1971 году и продолжалась более трех месяцев.

Существовала гипотеза: когда-то Марс был населен высоко-разумными и добрыми существами. Они строили города, подчинили себе природу Марса и изучали космос. Может быть, стремясь покинуть свою умирающую планету, лишенную воды и полезных ископаемых, они миллионы лет назад побывали на Земле. Однако трудные для марсиан условия отпугнули пришельцев.

Ведь по сравнению с Марсом на Земле и повышенная сила тяжести ,и плотная атмосфера, и страшное окисляющее действие кислорода. По сравнению с Марсом на Земле.

Итак, вопрос о жизни на Марсе остался открытым. В итоге бесспорно лишь одно- исследования должны быть продолжены. Они могут проводиться как на поверхности Марса, так и путем анализа на земле образцов грунта, который доставят автоматические станции. У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки.

Если брать во внимание транспортировку грунта, то , безусловно, анализировать на Земле марсианский грунт значительно проще. Но …………

Есть два не совсем приятных обстоятельства, оценить которые в каких- то качественных величинах наука не может. Не исключено, что за время долгого пути с Марса на Землю условия в капсуле окажутся не совсем пригодными для существования микроорганизмов.

Обнаружить погибшие микроорганизмы, тем более реконструировать их и доказать, что они принадлежат в неземной жизни,- задача, пожалуй, невыполнимая.

Но возможно и обратное. Марсианские микроорганизмы попав на Землю, начнут энергично размножаться. Не надо объяснять к каким неприятным последствиям может привести подобная ситуация.

От Фантастических Романов – к инженерному проекту.

Исследование космического пространства имеет еще одну немаловажную цель: понять, как возникла наша Земля, как она развивалась и что может ожидать ее в будущем. Особенно важную роль в этом интереснейшем деле должно сыграть изучение Марса.

Марс- ближайшая к нам планета, которую может посетить человек. Это огромный мир, живущий по своим законам, мир, исследовать который было бы крайне интересно, ибо познание неведомого- естественное стремление человечеств. Но к изучению Марса побуждает не только любопытство. Марс значительно старше Земли, и , возможно, изучая его прошлое, мы сможем узнать свое будущее. Во всяком случае- один из его вариантов.

Более 100 лет Марс привлекает к себе внимание. Странные детали рельефа, получившие название каналов, заметная смена времен года, ряд физических характеристик, близких к земным, вселяли надежду обнаружить на Марсе жизнь, возможно более разумную. Каналы- это сухие русла рек, которые наблюдаются повсеместно.

Ученые Пулковской обсерватории выдвинули такую теорию: когда-то на Марсе активно действовали вулканы, которые значительно повлияли на климат планеты. Во время каждого мощного извержения в атмосферу Марса выбрасывалось большое количество тепла и водяного пара. Кроме того по поверхности текли мощные лавовые патоки. Остывая, лава выделяла сернистый газ.

Одновременно, однако, выяснилось любопытная вещь. На снимках Марса видны следы потоков воды или ледников, которые совсем недавно(по астрономическим масштабам) могли двигаться по поверхности планеты, а потом практически мгновенно исчезли. Что послужило причиной резкого изменения климата- одна из загадок соседа по Солнечной системе. Решить ее поможет только экспедиция на Марс.

Полет на Марс требует чрезвычайно точных расчетов, огромных затрат энергии, высочайшей надежности всех систем и приборов экспедиционного комплекса. По предварительным расчетам продолжительность всей экспедиции составит 2,6 года.

В систему жизнеобеспечения экипажа входят запасы воды ,пищи, системы для очистки воздуха и регенерации водяного пара и даже моющие средства и стиральные машины. В первых вариантах орбитального комплекса были предусмотрены системы для создания искусственной гравитации. Однако исследования показали, что человек может жить и работать и в невесомости. Поэтому систем искусственной гравитации можно и не делать. Это очень облегчит вес корабля, его конструкцию, что сделает его проще в управлении. Масса всего комплекса составит 140 тонн. Для посадки на поверхность Марса половина экипажа переходит в марсианский посадочный корабль. Масса его 60 тонн. Это не только транспортное средство, но и дом , в котором космонавты живут во время всего срока на Марсе. Форма корабля должна позволять ему планировать в атмосфере Марса, постепенно гася скорость, и мягко опускаться на поверхность, включив в последние минуты спуска тормозные двигатели. Посадочный корабль оснащен и тяговыми двигателями, позволяющими ему маневрировать в полете и садиться в заранее выбранную точку планеты.

Планом научно-исследовательских работ экспедиции предусмотрены изучение особенностей рельефа и природных образований планеты ,поиск следов биологической активности, отбор проб грунта, воздуха и воды, если она, конечно, где то сохранилась в свободном виде. Стартовать корабль в произвольный момент не может: ему не хватит горючего на обратный путь. После работы на Марсе космонавты переходят в двухступенчатый возвращаемый блок и взлетают с Марса. На его поверхности остается все оборудование и аппаратура, которая будет еще многие годы передавать научную информацию. Космонавты собираются в орбитальном отсеке, сбрасывают возвращаемый блок, и корабль начинает свой путь к Земле. Включаются маршевые двигатели, корабль двигается по спирали вокруг Марса, набирает скорость и уходит в межпланетное пространство, догоняя Землю. Покинутый орбитальный комплекс продолжает двигаться по эклиптической орбите и становится спутником Солнца.

Ракетные блоки размещались по пакетной схеме, причем два крайних срабатывали у Земли, а центральный- у Марса.

Формирование МЕК на орбите ИСЗ.

Приведем пример формирование МЕК на монтажной орбите ИСЗ, для случая организации пилотируемой экспедиции по двух корабельной схеме полета.

Первым на околоземную орбиту выводится автоматический межпланетный корабль, который доставит на орбиту ИСМ посадочный комплекс и ракетный блок с топливом для обратного отлета экипажа. Пуском ракетоносителей в космос выводятся посадочный комплекс, ракетный блок возвращения и ЭЯРДУ. Затем с участием космонавтов-монтажников производится сборка корабля. Для вывода в космос отдельных частей (модулей)этого корабля всего потребуется от 3 до 5 пусков. Сборка всех модулей займет, с учетом устранения неисправностей, около полугода.

После полной проверке бортовых систем грузовой межпланетный корабль отправляется к Марсу. По разным оценкам полет займет от 7до 13 месяцев. В зависимости от веса и скорости этого корабля он будет лететь 13 месяцев:90 суток- раскрутка у Земли,270 суток- межпланетный перелет,30 суток- выведение на низкую ареоцентрическую орбиту, после чего корабль выходит на рабочую орбиту ИСМ. А через полтора года корабль вернется на Землю. Существует много проблем, которые нужно решить людям для осуществления полета на Марс. Четырьмя основополагающими проблемами являются:

1.выведение грузов большой массы и габаритов с Земли на низкую околоземную орбиту и сборка их в космосе;

2.межорбитальная транспортировка межпланетного корабля с космонавтами на борту от Земли до Марса и обратно;

3.обеспечение безопасности экипажа на всех этапах полета экспедиционного комплекса;

4.создание искусственной тяжести на борту корабля либо разработка специальных мер предупреждения длительного пребывания в космосе (в невесомости).

Указанные выше проблемы на сегодняшний день находятся в стадии разрешения. В России существуют сверхмощные ракетоносители, которые смогут вывести на орбиту груз, массой около ста тонн. Не исключено ,что для реализации марсианской экспедиции потребуются ракетоносители еще большей грузоподъемности, выводящие в космос груз массой 200-250 тонн. Она может представлять собой модификацию ракетоносителей баллистического типа либо являться принципиально новой разработкой в этом плане.

Торможение у Марса с выходом на круговую орбиту ИСМ-2,0км/с ,разгон с орбиты ИСМ к Земле 2,2км/с торможение у Земли с выходом на низкую круговую орбит ИСЗ-4,0км/с

4.Одна корабельная схема полета экспедиционного комплекса с использованием маршевой двигательной установки малой тяги(существенно сохраняется расход топлива:

Перелет с от ИСЗ на орбиту ИСМ может выполняться с помощью специальных разгонною- тормозных ракетных блоков, включающих в себя двигательные установки различного типа. Химические и ядерные ракетные двигатели позволяют создавать большие тяги, в то время, как тяга у электрических двигателей незначительна. Зато скорость истечения активной струи для химических двигателей 3-4 км/с, у ядерных-10км/с, а электрических двигателей 40-50км/с, что делает их значительно эффективнее.

Существует несколько схем полета на Марс:

Учеными и инженерами в настоящее время изучаются разнообразные схемы полета, отличающихся рядом особенностей.

К ним относятся:

1.комбинация различных типов маршевой ДУ;

2.замена ракетодинамического торможения у Марса и Земли на аэродинамическое;

3.использование произведенного на поверхности Марса или его спутников топлива для обратного отлета к

4.дублирование числа модулей и двигательных установок для повышения надежности и безопасности полет и др.

Учеными представлены разные траектории, одна из них- полуэллиптическая (так называемая орбита Гомона- имени ученого, предложившего такой перелет).Если совершать полет по Орбите Гомона, то расход топлива будет незначительным, зато перелет займет около 8 месяцев.

Если бы Марс и Земля сохраняли свое положение, были бы возможны перелеты по траектории Гомана. Но….Земля и Марс меняют свое относительное положение относительно друг друга, Солнца и других планет солнечной системы. И для того чтобы вернуться к Земле, нужно ждать уже несколько лет.

Сегодня ученые склоняются к варианту марсианского корабля с электрореактивными двигателями и электростанциями в виде солнечных батарей.

Межпланетный корабль может состоять из трех частей: жилого блока; в котором в течение всего полета должны жить космонавты и где сосредоточена вся аппаратура управления посадочного аппарата.

Жилой блок-это несколько герметичных отсеков. Здесь каюты для экипажа. Там же расположены системы жизнеобеспечения экипажа: водой, кислородом; здесь запасы пищи, средства удаления отходов. Существует схема обеспечения экипажа кислородом и водой. Основной принцип- максимальное использование выделяемых человеком углекислого газа и воды.

Кислород для дыхания получается электрохимическим разложением воды 2НО=2Н+О.Водород не будет являться побочным продуктом реакции, его можно использовать в переработке углекислого газа-СО+4Н=СН+2НО. Образующийся метан удаляется за борт, а вода направляется в систему электролиза для получения кислорода.

Таким образом, круговорот воды, организованный на станции, обеспечивает экипаж кислородом и водой для питья. Но при этом неизбежны потери, которые компенсируются специальными запасами воды на борту.

А чтобы жилой блок не перегревался от тепла, выделяемой аппаратурой и экипажем, вводится регулируемый отвод тепла за борт.

Марсианский посадочный корабль, возвращаемый блок, корабль возвращение на Землю, очевидно, должны оснащаться жидко- реактивно двигателем. Этот двигатель имеет большую силу тяги, но требует огромных запасов горючего и окислителя. Если снабдить корабль аэродинамическим крылом (тормозным щитом), можно будет отказаться от части горючего, нужного для торможения при подлете к Марсу и спуска на его поверхность. Треугольное крыло должно иметь размеры 25 на 27 метров. Наиболее надежны и энергетически выгодны двигатели малой тяги. Истечение ксенона , нагретого до 800 градусов Цельсия, создает постоянную силу тяги, постепенно разгоняя корабль. Источником энергии служат два атомных реактора по 7,5 МВТ каждый на концах 200-метровой сигары корабля.

Сегодня конструкторы разрабатывают проекты первого межпланетного корабля, а его экипаж, возможно, еще учится в школе. Но время первой межпланетной экспедиции все ближе и ближе.

Читайте также: