Космический город мечты

Коллективная проектная работа, участвовавшая в конкурс- фестивале проектных работ школ города Рязани.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Космический город мечты»

Муниципальное бюджетное общеообразовательное учреждение

города Рязани «Школа №16»

Фестиваль «Горизонты открытий»

Проектная работа

«Космический город мечты»

Выполнена проектная работа

обучающимися 3А класса

Руководитель проекта:

Клычева Елена Николаевна

(классный руководитель 3А класса)

2016 год

Содержание.

1.Цель и задачи проектной работы.

2.Актуальность вопроса колонизации космоса.

3.Проблемы космических поселений.

4.Особенности жизни в космических поселениях.

5. Проекты космических поселений.

6. Освоение астероидов.

7. Проект космического города мечты.

8.Приложение.

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.

Земля - это колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели.
К.Э.Циолковский.

Цель и задачи проектной работы.

Ещё с идей Циолковского и первых десятилетий освоения космоса, человечество задумывалось над перспективами освоения космоса и будущего своего существования во вселенной. Может быть, несколько видов взаимодействия между внеземной окружающей средой и средой человеческого поселения:

Человеческое поселение полностью изолировано от окружающей среды (искусственная биосфера).
Изменение окружающей среды до состояния, пригодного для жизни земных организмов (терраформирование).
Изменение земных организмов и приспособление их к новой среде обитания.
Также возможны комбинации перечисленных вариантов.

Цель проекта - создание макета космического города мечты.

Задачи проекта: познакомиться с проблемой освоения космоса, изучить актуальность данной темы, представить варианты идей создания космических поселений.

2.Актуальность вопроса колонизации космоса.

Создание космических поселений даст решение будущего демографического, экологического и ресурсного кризиса человечества, ведь никто не хочет глобальной войны, ради выживания нескольких миллиардов избранных представителей человечества, на планете с ограниченными ресурсами и территорией. Конец света от глобальной катастрофы может быть исключён, через переселение большого количества людей в космос.

Поэтому единственным возможным вариантом выживания огромного количества людей в космосе, может быть или освоение планет Солнечной системы, с очень сложными природными условиями. Или поиск планет у других звёздных систем, что очень проблематично из-за огромных межзвёздных расстояний. Или предлагаемый вариант создания огромных поселений разной системы организации, от больших сооружений на основе астероидов, до сетей из большого количества малых жилых блоков.

Такие звёздные города-планеты, могут отправиться в галактические путешествия, растянутые на десятилетия, или столетия полёта, для поиска новых миров. Стать основой для новых независящих от земной истории цивилизаций, что защитит человеческий род от возможной гибели в глобальных войнах, эпидемиях, или катастрофах.

Удобство таких поселений, что они своего рода замкнутые миры, не имеющие естественной опасности от ухудшения природных условий, нет наводнений, снегопадов, землетрясений, нелегальной эмиграции, войн с другими государствами, всё разумно, всё под контролем и всё зависит от человека и его, точных и правильных решений.

Космические поселения позволят в значительной степени избавить Землю от загрязнений и вредных веществ, выделяющихся при промышленном производстве. Эти сооружения могут стать средством распространения новой промышленной революции, начатой созданием обычных орбитальных станций и основанной на преимуществах использования условий невесомости, космического вакуума и внеземных ресурсов. В конечном счете, возможен даже доступ к минеральным богатствам не только Луны, но и некоторых астероидов, на одних из которых можно добывать никель и железо, а на других — получать углеводороды и воду.

Неограниченное использование солнечной энергии — вот то огромное преимущество, которое космические предприятия будут иметь перед промышленностью Земли. Эта энергия может быть использована для выпуска космическими предприятиями продукции, которая служила бы людям на Земле. В первую очередь речь идет о развертывании солнечных электростанций на орбите. Вместо дорогостоящей доставки строительных материалов с Земли можно наладить их производство в космосе из внеземного вещества по той же технологии, которая использовалась при сооружении самих космических поселений. Если такие электростанции будут построены и начнут работать, то потребность в атомных электростанциях на Земле резко уменьшится, что позволит в значительной мере решить проблему захоронения радиоактивных отходов. Одновременно сократится потребление нефти, угля и природного газа, а это значит, что атмосфера Земли станет чище; кроме того, уменьшится количество тепла, поступающего в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, и тем самым снизится вероятность нежелательных изменений климата. Среди других преимуществ космических поселений следует отметить их неподверженность периодам оледенения и прочим стихийным бедствиям.

3.Проблемы космических поселений.

Космическому поселению необходимо решить ряд проблем для поддержания нормальной жизни людей:

начальные капитальные затраты;
внутренние системы жизнеобеспечения;
создание искусственной силы тяжести;
защиту от враждебных внешних условий:
от радиации;
обеспечение тепла;
от инородных объектов;
транспорт и маневрирование;
орбитальная поддержка станции;
мобильность самой станции.

И хотя реализовать все условия довольно сложно, уже создано несколько проектов, по которым, возможно, в будущем будут созданы удивительные космические поселения.

Колонии могут располагаться в следующих местах:

планета, спутник планеты или астероид;
орбита вокруг Земли, Солнца или другого космического тела;
точка Лагранжа.

Сейчас жизнь известна только на Земле, и ни одно другое небесное тело нельзя уверенно признать жизнепригодным; можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными. Таким образом, особый интерес для поиска жизни представляют планеты и спутники с условиями, подобными земным. Условия на небесных телах определяются факторами, некоторые из которых для многих тел известны, — массой, составом и орбитальными характеристиками, а также параметрами звезды, вокруг которой это тело обращается. Исследованиями в этой области (как теоретическими, так и экспериментальными) занимается относительно молодая наука астробиология, смежная с биологией и планетологией.

Освоение человеком планет и спутников Солнечной системы наталкивается на ряд трудностей принципиального, даже неразрешимого пока характера.

На Меркурии очень жарко, нет атмосферы, привычного суточного ритма. Но это не препятствие для перспективных космических технологий, однако, пониженная сила тяжести (в сравнении с земной) является основным сдерживающим фактором для колонизации Меркурия.
Сила тяжести на Венере близка к силе тяжести на Земле и также довольно комфортна для людей. Однако, слишком высокая средняя температура на Венере и сверхвысокое атмосферное давление на поверхности планеты, а также отсутствие привычного суточного ритма и магнитного поля, достаточного для защиты от радиации (что компенсируется крайне плотной венерианской атмосферой) делают освоение Венеры пока крайне затруднительным.
На Луне сравнительно жарко на дневной стороне и слишком холодно на ночной, нет атмосферы, привычного суточного ритма, сила тяжести относительно малая, нет магнитного поля, достаточного для защиты от радиации. И хотя эти условия также преодолимы для перспективных технологий, но пониженная сила тяжести ставит барьер на пути заселения Луны.
На Марсе достаточно холодно, атмосфера довольно разреженная и состоит в основном из углекислого газа, сила тяжести составляет всего 0,38 земной, слабое магнитного поле, недостаточно защищающее от космической радиации. Зато на Марсе в достатке вода. Современные и перспективные технологии позволяют заселить Марс, но, как и в случае с Луной и Меркурием, на Марсе остается нерешаемая в настоящее время проблема пониженной гравитации. (Точнее марсианская гравитация может оказаться вполне комфортной лишь для части людей.)
Посадка на планету и последующий ракетный старт с неё требуют больших энергетических, а значит и экономических затрат (правда материальные затраты на взлеты и посадки кораблей на планеты будут убывать по мере совершенствования двигательных установок кораблей, способных садиться на планеты).

Да, можно повысить или понизить температуру на планете, изменить её атмосферу, но пока технологически невозможно решить проблему, создаваемые пониженной гравитацией на Марсе, Луне или Меркурии, или проблемы из-за слишком медленного вращения Венеры вокруг своей оси. К тому же у этих планет отсутствует достаточно мощная магнитосфера.

В связи с этим многим представляется более целесообразным строить космические колонии в открытом космосе (в том числе на орбитах около названых), используя материал астероидов, спутников, планет. В частности такие станции-города около безжизненных планет могут стать «уютными жилыми пригородам», а сами эти планеты промышленным «центром города», куда жители станций будут летать на работу. В таких замкнутых колониях в принципе можно добиться самообеспечения, на них или на планеты, спутниками которых они станут, можно переместить опасные и вредные производства и установить зеркала для накопления солнечной энергии.

4.Особенности жизни в космических поселениях.

Хотя космическое поселение будет иметь высокий уровень автоматизации, работоспособное население должно будет трудиться, чтобы поддерживать нормальную жизнь своего сообщества. Как и на Земле, жизнь людей будет делиться на периоды работы и отдыха. Многие будут приезжать на рабочие места электрическим транспортом, не загрязняющим атмосферу; рабочие и служащие будут доставляться на промышленное предприятие в центральной части конструкции по галереям, которые, входят в купол тора и пронизывают «холмы» и «горы». Другие отправятся в сельскохозяйственные зоны, чтобы выращивать злаки, на рыбоводческие фермы и прочие места производства продовольствия.

Предполагается, что космические поселения будут взаимодействовать между собой, чтобы пользоваться многочисленными источниками продовольствия, энергии и необходимых товаров. Будет осуществляться регулярный импорт и экспорт, чтобы поддерживать требуемый экологический баланс и иметь гарантии на случаи возможных аварий и бедствий. Люди, живущие в различных поселениях, будут связаны между собой с помощью электронных коммуникационных систем.

Так же, как и на Земле, можно будет выбрать для себя любую из множества разноообразных программ новостей и спортивных передач с Земли или других поселений. Важнейшую роль будет играть голография. С помощью голографии люди смогут наслаждаться пьесами Шекспира из театра или телевизионной студии на Земле или других поселениях, а также в записях. Перед зрителем возникнут «объемные» и «реальные» персонажи - совсем как живые актеры. По тому же принципу могут быть устроены музеи и лектории, которые будут пустыми, пока не включатся прожектора голографической установки и не наполнят их трехмерными образами. С помощью голографического телевидения могут быть организованы «встречи» жителей Земли и поселений, хотя их беседа вследствие временной задержки сигнала, вероятно, покажется несколько ненатуральной.

5. Проекты космических поселений.

В 1926 г. К. Э. Циолковский выступил с обсуждением вопроса о размещении крупных поселений вокруг Земли и даже предложил проект вращающейся конструкции такого поселения, в котором могли расти деревья и растения.

В течение нескольких лет советские ученые работали над созданием искусственной среды обитания, подобной земной, где находящиеся в космосе люди могли бы жить продолжительное время. В этих экспериментах на Земле в изолированном помещении с помощью производящих кислород растений поддерживался пригодный для дыхания воздух. Растения выращивались в воде с растворенными в ней питательными веществами при искусственном освещении. Два испытателя жили в таком изоляторе 4 месяца, выращивая пшеницу и овощи. Воды, получаемой путем конденсации из атмосферы, хватало для удовлетворения личных нужд, а вместе с обработанными сточными водами - и для водоснабжения растений, выращиваемых в искусственной почве или в пластмассовой пленке. Урожай состоял из овощей, клубневых и хлореллы (для производства кислорода и водоочистки). Зерно, собранное с «гидропонной пашни», перемалывалось и использовалось для выпечки. Но система не была полностью замкнутой: нехватку животного протеина и жира приходилось покрывать за счет консервированных продуктов. Каждый исследователь имел кухню с электроплитой и холодильником, душ и туалет, комнату отдыха, маленькую библиотеку, радио и телевизор. Они могли видеть друг друга через большие окна и переговариваться по телефону.

В 1978 г. советские ученые опубликовали описание наземного космического корабля, в котором трое добровольцев жили в течение года. Они дышали производимым растениями кислородом и выращивали продовольственные культуры в искусственной почве из ионитных смол, насыщенных питательными веществами. Основу этой почвы составляли полимеры, образующие нечто подобное химической губке. Питательный раствор проходил через всю массу ионитной почвы, которая сама отбирала все минеральные вещества, необходимые растениям, в нужных для питания корней количествах.

В 1929 году физик Джон Бернал разработал проект космического поселения, В первоначальном проекте Бернала сфера с диаметром 16 км должна вместить в себя от 20000 до 30000 человек. Гравитация на станции должна быть создана за счет вращения сферы, которая будет наполнена воздухом как на Земле. Свет внутрь должен попадать через систему зеркал и прозрачную часть сферы. По обе стороны сферы, относительно центральной оси, размещены зоны в виде торов для сельского хозяйства.

Один из наиболее ярких проектов принадлежит Дж.О'Нейлу. Поселение представляет собой два параллельных цилиндра, соединенных рамой. Цилиндры вращаются вокруг своей оси, что приводит к появлению силы тяжести .

Цилиндры вращаются в противоположных направлениях. Оси цилиндров ориентируются на Солнце. Часть стенок (примерно половина) прозрачна, и косо поставленные цилиндрические зеркала направляют свет от Солнца внутрь цилиндров. Длина зеркал равна длине цилиндра, а ширина соответствует ширине «окон». Энергоснабжение поселения осуществляется от тепловых электростанций, получающих энергию от Солнца с помощью двух зеркал, расположенных на концах цилиндров, противоположных направлению на Солнце). На торцах цилиндров со стороны Солнца имеются причалы для кораблей.

Внутри цилиндров нормальная земная атмосфера. На внутренней поверхности проложены основные транспортные магистрали, находятся жилые помещения, заводы, общественные здания, магазины и т. д. Все это размещается как бы под единой холмистой крышей (крыша со стороны оси цилиндра — верх для жителей — ось цилиндра). Крыша покрыта грунтом, на котором растут деревья, трава, на которой ведутся сельскохозяйственные работы, проложены прогулочные дороги, размещены пруды и озера. Одним словом, над жилыми и производственными помещениями воспроизводится земной ландшафт. В поселении осуществляется замкнутый кругооборот жизненного цикла с использованием как биологических, так и химико-механических методов. Строительные материалы, сырье, азот, углерод, водород доставляются с Земли, Луны, астероидов и т. п. Таким образом, каждый цилиндр — это город типа Нью-Йорка или Москвы с населением 10 млн. каждый, но где практически все жилые и производственные здания убраны под землю. Добыча, доставка и переработка материалов представляется авторами следующим образом. На Луне создается горнодобывающая и горно-обогатительная промышленность с высоким уровнем автоматизации. Добытая полезная порода перерабатывается до нужной кондиции и засыпается в стандартные «ковши», которые поступают на электромагнитную катапульту. подготовленная порода вылетает Там ее собирают «перехватчики» и на грузовых кораблях с электрореактивными двигателями отправляют к месту строительства.

Во многом устройство модели поселения подобно космической «оранжерее», предложенной Циолковским. Поступление солнечного света через длинные узкие окна регулируется подвижными зеркалами для установления цикла смены дня и ночи. Численность населения всех моделей будет изменяться в зависимости от их конструкции.

Другой проект под названием «стенфордский тор» (разрабатывался в Стенфордском университете в США) предполагает строительство космических поселений в виде торо ( колеса) диаметром 1,6 км, при диаметре поперечного сечения порядка 150 м. Это поселение, предназначенное для жизни 10 тыс. человек, практически представляет собой плотно застроенный город в виде одной замкнутой улицы со сплошной стеной домов и зданий по обе ее стороны.

Над колесообразной конструкцией парит наклонное зеркало, отражающее свет внутрь сооружения через окна и жалюзи. Длинный стержень поддерживает производственный цех космического завода. В «ступице колеса» размещаются коммуникационное оборудование и причалы для прибывающих космических кораблей и буксиров. Имеется также прямоугольный радиатор для сброса в пространство избыточного тепла. По оси «колеса» вынесено на стержне высокоавтоматизированное промышленное предприятие по переработке лунной руды в условиях невесомости с использованием солнечной энергии.

Английский исследователь д-р Д. Дж. Шеппард предложил технологически несложный метод получения из лунной породы материала, подобного бетону, для изготовления прочных корпусов поселений с улучшенными радиационными характеристиками. Эта технология - противоположность «аэрокосмическому» принципу строительства жилищ с широким применением легких сплавов, предложенному в Соединенных Штатах. Строительство космического поселения до начала работ на Луне должна быть развернута горнодобывающая база для получения сырья, которое будет отправляться в космос электромагнитной катапультой, или «ускорителем массы». Ускоритель массы непрерывным потоком выбрасывает порции дробленой породы, которые затем собираются специальным кораблем - «перехватчиком» Шихта доставляется на космический завод для переработки в пустотелые строительные блоки и металл.

6. Освоение астероидов.

Астероиды или, как их называют иначе, малые планеты, долго предлагались в качестве возможных мест для колонизации. Идея колонизации астероидов популярна в научной фантастике. Одна из возможных перспектив использования астероидов для нужд человечества — добыча полезных ископаемых из недр астероидов, в особенности редких металлов платиновой группы (осмий, иридий), а также прочих металлов.

Преимущества освоения

Сравнительная близость от Земли — они могут несколько раз в десятилетие проходить достаточно близко от неё. В интервалах между этими проходами астероид может удаляться на 350 млн. км от Солнца и до 500 млн. км от Земли.
Большое число возможных объектов освоения, более чем 300 000 астероидов.
Астероиды могут содержать богатые запасы различных металлов и веществ (в том числе с содержанием углерода), включая железо. Троянские астероиды, находящиеся на орбите Юпитера, могут иметь кометное происхождение.
Многие астероиды (особенно ядра комет) содержат большое количество углерода.

Трудности освоения

Низкая гравитация — сила тяжести. Люди, ведущие работы на астероиде, должны будут приспосабливаться к ней.
Главный пояс астероидов примерно в 2—4 раза дальше от Солнца, чем Земля. Это означает, что поступление солнечной энергии в 4—16 раз меньше, нежели на Земле, и для добывающих и прочих объектов нужны иные основные источники энергии.
Многие астероиды могут не содержать полезных ископаемых в своих недрах.
Ввиду многочисленности астероидов и малой гравитации на них всегда будет опасность того, что астероид с колонией столкнётся с каким-либо массивным небесным телом.

7. Проект космического города мечты.

Сначала неизбежно идут:

мысль, фантазия, сказка.

За ними шествует

научный расчет,

и уже, в конце концов,

исполнение венчает мысль.

К.Э.Циолковский

Наш город называется Астероспейс. Он расположен на астероиде. Прозрачным куполом, покрытым специальным составом, можно накрыть кратер или часть поверхности небесного тела. Это позволит создать очень надёжную защиту от радиации, космической пыли и микро метеоритов. Более крупные метеориты будут уничтожаться лазерными пушками на большом расстоянии от города.

Основанием для сооружения служит база планеты. В полости этого огромного купола будет искусственный микроклимат, искусственная гравитация, в нем будут созданы искусственные ландшафты.

Необходимые климатические условия создает Центр управления климатом.

Планируется, что здания будут изготавливаться из лёгких сортов железобетона с керамическим покрытием. Этот материал является прочным, огнеупорным, устойчивым к любым климатическим условиям и практически не требующим обслуживания.

В центре города находится многофункциональный небоскреб ( это первое здание, с которого начался город). В нем общественные места перемежаются с кусочками живой природы, здесь находится производство, учебные центры.

Органические фермы производят продукты питания, воздух и воду.

В жилом комплексе используется строительство 3D- домов. Дома занимают небольшую площадь на поверхности, но в воздухе на уровне 10-20 этажа разрастаются во всех направлениях. Каждый дом планируется сделать автономным, оборудовав его собственным генератором электрической энергии и накопителем тепла.

В городе есть школа (в ней учат летному мастерству), детский сад,

После занятий дети с удовольствием проводят время в детском центре, стена которого имеет огромный кино экран (голография)

Жители нашего города очень любят спорт, поэтому построили стадион .

Чтобы люди не скучали по Земле, в городе создан уютный комплекс с лесом и виллой. Здесь горожане отдыхают и встречают гостей из других космических городов.

«Восток» - первая ракета, отправившаяся в космос с человеком на борту. В память об этом в городе построена его модель. Это сооружение используется в качестве центра связи с Землей, служит источником питания, так как модель ракеты оборудована большим количеством солнечных батарей.

Патрульная машина, снабженная лазерной пушкой, в задачу которой входит не допустить попадания метеоритов в город. На космодроме находятся корабли для космических перелетов.

По городу в основном передвигаются пешком , потому что город небольшой по площади, но при необходимости можно использовать антигравитационные автолеты. Особенностью города станет его форма. Улицы будут располагаться в виде концентрических кругов, благодаря чему жители смогут добраться в нужное место за минимальное время.

Крыши зданий используются для размещения на них зеленых уголков, солнечных батарей, ветряных мельниц.

Проблемы электроэнергии города решает также энергетический куб, в поверхность которого интегрированы фотоэлектрические панели. Он может иметь разные размеры. В таком кубе может разместиться автогараж для автолетов.

Город самодостаточный в плане энергетики, производства пищи, утилизации отходов.

В заключение приведем слова К.Э.Циолковсого: «Невозможное сегодня станет возможным завтра»

Электронные источники, используемые в работе: