Работа выполнена для участие в конкурсе "Звёздные дали", проводимым Дворцом детского и юношеского творчества им. Ю.А.Гагарига г. Брянска
Содержит реферативно-исследовательскую работу, выполненную в MS Word, презентацию.
Вложение | Размер |
---|---|
презентация исследовательской работы "Машины для других планет" | 2.91 МБ |
реферативно-исследовательская работа | 88 КБ |
prilozhenie.doc | 2.24 МБ |
Слайд 1
«Машины для других планет» Муниципальное общеобразовательное учреждение Кистёрская средняя общеобразовательная школа 2013 г Выполнила учащаяся 10 класса Загумённая Виктория. Руководитель: учитель информатики Загумённая Е.С. Исследовательская работаСлайд 2
Планетоход - транспортное средство, преимущественно высокой проходимости, приспособленное для доставки к месту эксплуатации космическими кораблями и предназначенное для работы на поверхности планет, их естественных спутников и других небесных тел в специфических климатических условиях при гравитации, отличающейся от земной, а также при условии ограниченного объема либо полного отсутствия ремонтно-регламентных работ.
Слайд 3
Луноходы
Слайд 4
Луноход -1 (СССР) впервые оставил следы на поверхности Луны. Эпоха планетоходов стартовала 17 ноября 1970г. Потерял управляемость 21 сентября 1971 года
Слайд 5
Планетоход Lunar Roving Vehicle 1 Американский «лунный автомобиль» Lunar Roving Vehicle появился на Луне 30 июля 1971
Слайд 6
Марсоходы И на Марсе будут яблони цвести!
Слайд 7
« Марсошлёп » ПрОП-М ("Прибор оценки проходимости — Марс" ). Высадка на марсианский грунт 2 декабря 1971 года Время функционирования всего 20 секунд Изготовлен ВНИИ ТрансМаш в 1971 году.
Слайд 8
Американский аппарат Sojourner проложил первую колею на Марсе 5 июля 1997 года
Слайд 9
Программу исследования Марса продолжили в январе 2004 года еще два марсохода-близнецы – Spirit и Opportunity
Слайд 10
Фотография “черники” вездесущих шариков сделана Оппортунити на склоне кратера Эндуранс 7 сентября 2004 г .
Слайд 11
Марсоход Curiosity совершил посадку на Красной планете 6 августа 2012г. Марсоходу предстоит работать на Красной планете в районе кратера Гейла Curiosity стартовал с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида 26 ноября 2011 года.
Слайд 12
Марсоход С uriosity -это целая марсианская научная лаборатория
Слайд 13
Все только начинается!!! Пилотируемый корабль SpaceShipTwo Звездолет «Пионер-10» (США) Электрокар Lunar Electric Rover для Луны
Оглавление
Американский «лунный автомобиль»
И на Марсе будут яблони цвести!
Список используемой литературы и интернет-ресурсов.
Введение.
Не вызывает сомнения, что использование транспортных средств при исследовании планет, их естественных спутников, а также других космических тел при освоении человеком ближайших к Земле планет Солнечной системы в существенной мере позволит расширить возможности направляемых на их поверхность экспедиций и автоматических лабораторий.
Планетоходы, несущие на борту автоматические исследовательские лаборатории или космонавтов, позволяют существенно увеличить объем и повысить достоверность получаемой информации, увеличить эффективность производственных затрат на проведение экспериментов или экспедиций в сравнении со стационарными аппаратами. А ряд операций и видов работ вообще немыслимы без применения транспортных средств, например, различные виды работы с грунтом: бульдозерование и экскавация, нивелирование площадок, рытье котлованов, бурение; кроме того, строительные и погрузочно-разгрузочные работы, транспортировка грузов.
Очень важной функцией планетоходов может быть проведение спасательных операций в случае аварии спускаемых аппаратов с космонавтами на борту и необходимости их перемещения к другому кораблю.
Планетоходная промышленность зародилась в нашей стране в 1963 году, когда Сергей Королев озаботился средствами передвижения космонавтов по Луне. Сомнения в том, что космонавты высадятся на Луне, ни у кого не возникало. Одним из талантов Королева было удивительное умение находить правильных партнеров. Лучшего разработчика лунного шасси, чем создатель танковых шасси ленинградский ВНИИ ТрансМаш, найти было трудно. Возглавил эту работу Александр Кемурджиан, ныне такая же легендарная личность среди разработчиков планетоходов, как Роберт Винер среди кибернетиков. Танковое прошлое давало о себе знать – первый макетный образец лунохода был не чем иным, как радиоуправляемым шасси танка Т-55.
Параллельно Кемурджиан развернул почти академическую исследовательскую работу, посвященную всем аспектам планетоходов, начиная от шасси и кончая системами управления. Разрабатывался целый парк внеземных машин: планетоходы-экскаваторы, самосвалы, транспортные, дорожные и строительные машины. Планетоходы с герметичными и открытыми кабинами, с дистанционным управлением по проводам и вовсе автоматические транспортные системы. Но самым важным вопросом оставался следующий: как передвигаться? Каким способом? Какой принцип движения следует использовать?
Планетоходы.
Планетоходы – вид транспорта, ряд характерных особенностей которого позволяет выделить его из общей массы транспортных средств.
К первой особенности следует отнести то, что они являются транспортными средствами высокой проходимости для движения по неподготовленной поверхности планет, их естественных спутников и других космических тел при гравитации, резко отличающейся от земной.
Другой особенностью является то, что к месту эксплуатации планетоходы доставляются космическими кораблями, а это определяет несколько специфических требований к их конструкции. Прежде всего, ограниченность объема космических кораблей требует весьма компактной укладки планетохода, что приводит к необходимости конвертировать элементы ходовой части, а иногда и машину в целом. Это приводит к необходимости введения в состав планетохода устройств для крепления его элементов на космическом корабле и для развертывания планетохода в рабочее положение. Во многих случаях требуется установка устройств, обеспечивающих отстыковку планетохода от спускаемого аппарата и спуск его на поверхность.
Кроме того, конструкция планетохода должна сохранять работоспособность после воздействия больших виброперегрузок, а также линейных и ударных перегрузок на разных этапах работы космического корабля: при старте, разгоне, выходе на орбиту искусственного спутника Земли или при необходимости на орбиту искусственного спутника исследуемой планеты, торможении, входе в атмосферу исследуемой планеты (при ее наличии), посадке на поверхность. Как правило, указанные нагрузки, возникающие при транспортировании планетоходов космическими кораблями, существенно превышают нагрузки, действующие при эксплуатации его на поверхности планеты.
Планетоходы должны сохранять работоспособность в различных, подчас резко изменяющихся по свойствам физических средах. Причем, сохранение, работоспособности должно обеспечиваться после длительного пребывания в космической среде во время перелета.
Следует ожидать, что в будущем будут созданы также и обитаемые планетоходы с герметичной кабиной, в которых будут создаваться нормальные климатические условия для существования человека в течение длительного времени.
Еще одной характерной для планетоходов особенностью является то, что за время их эксплуатации на планете не должны проводиться ремонтно-регламентные работы. При наличии космонавтов на борту можно допустить некоторый объем работы по обслуживанию систем планетохода, но из-за дефицитности рабочего времени космонавтов эта работа не может планироваться в сколько-нибудь заметных масштабах.
Таким образом, ПЛАНЕТОХОД можно охарактеризовать как транспортное средство преимущественно высокой проходимости, приспособленное для доставки к месту эксплуатации космическими кораблями и предназначенное для работы на поверхности планет, их естественных спутников и других небесных тел в специфических климатических условиях при гравитации, отличающейся от земной, а также при условии ограниченного объема либо полного отсутствия ремонтно-регламентных работ.
Размеры, масса и сложность устройства планетохода зависят от объема выполняемых работ, срока службы и, в существенной мере, от возможности пребывания на нем человека.
Ресурс работы и продолжительность функционирования планетохода [1] являются важнейшими характеристиками, определяющими возможность выполнения определенного объема работ и соответственно программу работы, которая зависит от возможности пребывания на нем космонавтов, размеров, массы, степени его автономности, проходимости и т.п.
Независимо от схемы общим требованием к исследовательским планетоходам является обеспечение максимально возможной в пределах конкретных геометрических размеров и массы планетохода профильной и опорно-тяговой проходимости. Выполнение этого требования обеспечивается выбором типа движителя, схемы подвески его опорных и тяговых элементов типа несущей конструкции и режимов вождения.
В задачу транспортных планетоходов входит перевозка космонавтов и грузов на различные расстояния. Целевым назначением подобных перевозок может быть, например, спасение экипажа потерявшего подвижность исследовательского планетохода, доставка космонавтов к месту проведения исследовательских работ на незначительном удалении от стационарного аппарата, расстановка автономных стационарных приборов или радиомаяков, перевозка грузов, доставленных транспортным космическим кораблем на базы, буксировка специализированных машин, прицепов, передвижных убежищ и т.д.
СССР - родина планетоходов.
Эпоха планетоходов стартовала 17 ноября 1970 года, когда на поверхности чужой планеты (точнее – спутника) впервые оставил следы аппарат Луноход-1.
Идея использования внеземного транспорта принадлежит ученым и конструкторам, реализовавшим космическую программу СССР. "Программа исследования Луны", озвученная в1958 году "конструктором №1" – С. П. Королевым, предусматривала ряд изысканий и экспериментов, которые давали возможность более подробно изучить природу этого небесного тела.
Изготовителем первого планетохода стало знаменитое НПО им. С. А. Лавочкина – преемник легендарного ОКБ-1 в сфере межпланетных исследований. Конструкторское бюро этого научно-производственного объединения аккумулировало все теоретические и практические разработки советских НИИ. К декабрю 1967 года был готов полный пакет конструкторской документации по изготовлению "изделия Е-8". Так в секретных документах обозначали будущий "Луноход-1".
В окончательном варианте это транспортное средство представляло собой восьмиколесную платформу (все восемь колес были ведущими) весом в 756 килограмм и габаритами 4,42х2,5х1,92 метров (длинна/ ширина/ высота)[2]. В качестве силового агрегата использовались электродвигатели, а источником питания была солнечная батарея. Кроме того, "на борту" планетохода находился источник тепла (для обогрева научной аппаратуры) на основе радиоактивного изотопа. Диаметр колес первого космического внедорожника превышал 500 мм, а ширина колеи была более 1,5 метров. Максимальная скорость "Луноход-1" составила 1,2 км/час, а гарантийный срок эксплуатации исчислялся одним месяцем. Общий пробег по лунной поверхности составил более 10-ти километров.
Аппарат управлялся удаленно, специально отобранным экипажем, который размещался в наземном центре. Общая численность экипажа (с учетом дублирующих пилотов) составила 11 человек. Луноход-1 потерял управляемость 21 сентября 1971 года, после выхода из строя изотопного обогревателя.
Сегодня Луноход-1 является личной собственностью неизвестного победителя торгов аукциона Сотбис, устроенного 11 декабря 1993. Стоимость приобретения первого планетохода (на условиях самовывоза) составила 68,5 тысяч долларов США.
Необходимо отметить, что "Луноход-1" был, по своей сути, первым космическим грузовиком, поскольку перевозил только исследовательскую аппаратуру.
Американский «лунный автомобиль».
Первый пассажирский планетоход[3] - Lunar Roving Vehicle появился на Луне несколько позднее – 30 июля 1971. Детище американской промышленности (в лице концернов Boeing и General Motors) представляло собой двухместный четырехколесный кабриолет. Пробег LRV составил 27,8 километров, а максимальная скорость равнялась 13 км/час. В качестве силового агрегата применялись четыре электродвигателя (по 190 Вт каждый). Соответственно – все 4 колеса Lunar Roving Vehicle были ведущими. Источником питания служили аккумуляторы (без возможности перезарядки). Масса американского "лунного автомобиля" равнялась 210 килограмм, зато грузоподъемность (в условиях ослабленного лунного притяжения) превысила отметку в 450 кг. Основным конструкционным материалом LRV стал алюминий. Из него создали каркас и колесные диски лунного авто. А вот материалом для изготовления протекторов стал титан. Время эксплуатации первого LRV составило всего 3 часа. В результате использования Lunar Roving Vehicle американские астронавты исследовали значительную территорию на поверхности Луны, удаляясь от посадочного модуля на расстояние до семи километров
И на Марсе будут яблони цвести!
Следующим этапом в развитии индустрии космических внедорожников стали марсоходы. С большой натяжкой можно утверждать, что первым транспортным средством на Марсе был аппарат ПрОП-М[4], изготовленный ВНИИ ТрансМаш в 1971 году. Это был шагающий планетоход (так называемый малый марсоход М-71), опустившийся на поверхность красной планеты с автоматической советской станцией «Марс-3» 2 декабря 1971 года. Через двадцать секунд связь со станцией прервалась, и о ее дальнейшей судьбе остается только гадать. «Мы совсем уже и забыли про эту марсианскую игрушку, она и весила всего килограммов пять, – рассказывает Гарри Роговский. – Марсоходик был составной частью посадочной станции. Он должен был отойти от посадочного модуля всего на метр, чтобы взять пробы, и управлялся по проводам. Все равно, что научный прибор с ножками. Задача у него была примитивная – прошлепать недалеко от модуля». В КБ его так ласково и прозвали – марсошлеп. Ученые тогда ничего не знали о том, что представляет собой поверхность Марса, поэтому о колесах речь не шла.
Исходя из того, что ПрОП-М функционировал всего 20 секунд паритет Советского Союза в деле строительства марсоходов сомнителен.
На роль первого, рабочего ПЛАНЕТОхода (ведь Луна, с точки зрения астрономов, всего лишь спутник Земли) может претендовать американский аппарат Sojourner[5], проложивший первую колею на марсе 5 июля 1997 года. Американский "Поселенец" весил чуть более 10 килограмм, а мощность двигателя (всего их было 6 штук – по числу колес) едва дотягивала до 3 Ватт. Зато в блоке управления марсоходом находился процессор Intel 80C85 с частотой 100 kHz, объем "оперативки" достигал 512 KB, а емкость жесткого диска (на флеш накопителе) составляла 176 KB – совсем неплохо для мобильного устройства образца 1997 года.
Программу исследования Марса продолжили в январе 2004 году еще два марсохода – Spirit[6] и Opportunity. Конструкция этих планетоходов основана на классической шестиколесной схеме. Масса аппарата равнялась 185 килограммов. Большую часть составлял вес научно-исследовательского оборудования и приборов, в число которых вошли: бур, спектрометр, манипулятор и прочее. Силовым агрегатом нового марсохода стал электродвигатель, а в качестве источника питания использовался аккумулятор, подзаряжаемый от солнечной батареи. Электронная начинка блока управления претерпела более существенные изменения - 128 МБ "оперативки", 256 МБайт флэш-памяти и 20 МГц процессора RAD 6000. Последняя попытка удачного соединения с блоком управления планетохода Spirit состоялась 22 марта 2010 года. Работа марсоходов Spirit и Opportunity позволила совершить несколько грандиозных открытий и уникальных наблюдений[7]. Помимо этого, наземные операторы получили бесценные навыки удаленного управления транспортным средством.
Исследование Марса продолжил марсоход Curiosity. Он стартовал с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида 26 ноября 2011 года, приземлился на Марс 6 августа 2012 года, после восьмимесячного полета.
Марсоход Curiosity опустился на поверхность Марса в районе кратера Гейла в 9:33 по московскому времени. Посадка аппарата, пролетевшего миллионы километров, проходила в благоприятных условиях: пыльная буря, представлявшая угрозу, рассеялась. Марсоход, спущенный на тросах с "небесного крана" - "тарелки" с ракетными двигателями, приземлился на собственные колеса[8].
На борту Curiosity установлены 10 научных инструментов общей массой 75 килограммов, которые позволяют марсоходу величиной с автомобиль проводить детальные геологические и геохимические исследования, изучать атмосферу и климат планеты, искать воду и ее следы, органические вещества.
Оснащенный целым спектром разнообразного научного оборудования марсианский исследовательский ровер Curiosity (Mars Science Laboratory, MSL) продолжает работу на поверхности красной планеты: прибор российского производства ДАН, установленный на марсоходе Curiousity, обнаружил на Марсе водосодержащий грунт. Также лабораторией марсохода были обнаружены следы углерода, а это может означать, что ранее на Марсе существовали формы жизни. Тем не менее, ученые предпочитают сохранять скептицизм: в настоящий момент не могут с точностью установить, являются углеродные следы следствием "загрязнения" Марса вследствие падения комет и астероидов, либо углерод мог появиться из-за процессов на самой планете. А признаки наличия воды на месте посадки? Сейчас вода на Марсе отсутствует. Таинство?! Прибор "ХиМин", позволяет использовать для изучения минералов метод рентгеновской дифракции - самый точный из всех, когда-либо применявшихся на Марсе. Благодаря этому можно будет понять, в каких условиях окружающей среды формировались минералы. Марсоход взял образец грунта размером с маленькую фармацевтическую таблетку на небольшом пятачке, который ранее окрестили "Каменным гнездом". Curiosity проделал к нему путь длиной около 500 метров от места посадки. Там же он с помощью руки-манипулятора откопал загадочную песчинку белого цвета диаметром один миллиметр, которая резко выделялась на красноватом марсианском грунте. Она будет изучаться с помощью химического лазера, спектроскопа и других приборов, установленных в 74-килограммовой научной лаборатории, размещенной на "спине" марсохода . Ранее Curiosity обнаружил минерал с химическим составом, богатым калием и натрием, что стало настоящим сюрпризом для ученых. По их словам, марсианский камень напоминает широко распространенный на Земле полевой шпат и, скорее всего, имеет вулканическое происхождение. Американские специалисты отмечают, что нечто подобное встречается на Гавайских островах.
А вскоре нас ждет информация о некоем важном открытии… На сегодняшний день сведений крайне мало, в основном это разной достоверности слухи, известно лишь, что речь идет о результатах изучения образцов грунта, собранных и помещенных марсоходом в инструмент SAM (Sample Analysis at Mars) – лабораторию, размещенную на борту марсохода. Повод для развития слухов дал главный исследователь, работающий с марсоходом, Джон Гротцингер . В беседе с научным обозревателем издания NPR Джо Палкой Гротцингер позволил себе проронить фразу «…полученные нами данные войдут в учебники истории. Всех нас ждёт очень интересное открытие».
Марсоходу Curiosity предстоит проработать на Красной планете в районе кратера Гейла два года. Главная цель экспедиции - попытаться обнаружить, существовали ли когда-нибудь на Марсе условия для зарождения живых организмов. Этот проект обошелся НАСА в 2,5 миллиарда долларов.
Все только начинается!
Современные перспективы развития отрасли планетоходов неразрывно связаны с запланированными на ближайшие десятилетия программами освоения и исследования Луны и Марса. Для лунной программы 21-го века уже подготовлен новый автомобиль - Lunar Electric Rover[9], созданный благодаря совместным усилиям компаний Michelin, Nissan и GM.
Этот электрокар превосходит по всем статьям «дедушку» лунного транспорта Lunar Roving Vehicle. Активная подвеска, система автоблокировки дифференциала, потрясающая мобильность каждого из шести сдвоенных колес (допускается оборот на 360 градусов) – все достижения современного автопрома сосредоточены в конструкции этого новейшего космического внедорожника. Ориентировочный старт Lunar Electric Rover назначен на 2020 год.
Не обделен вниманием и Марс. В ближайшее десятилетие планируется запуск европейского ExoMars и, после длительного перерыва, российского планетохода Марс-Астер. Словом, можно утверждать, что эра планетоходов еще только начинается!
Заключение.
История изучения человечеством иных небесных тел при помощи спускаемых аппаратов складывалась непросто. Оказалось, что тривиальная задача передвижения по чужой планете невероятно сложна. Советский луноход завалило пылью, американские марсоходы с трудом могут пережить местные песчаные бури, а их засыпанные песком батареи дают слишком мало энергии для активного передвижения по планете.
Список используемых интернет-ресурсов.
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Кистёрская средняя общеобразовательная школа
Погарского района Брянской области
Реферативно-исследовательская работа
«Машины для других планет».
Выполнила: ученица 10 класса Загумённая Виктория. | Руководитель: учитель информатики Загумённая Елена Сергеевна. |
Кистёр 2013
[1] Приложение Таблица 1.
[2] Луноход-1 Приложение рис.1, 2
[3] Планетоход Lunar Roving Vehicle Приложение рис.3, 4
[4] аппарат ПрОП-М, Приложение рис.5
[5] Приложение рис.6
[6] Приложение рис. 7 Марсоход Spirit
[7] «Черника» на Марсе см. Приложение рис. 12-17
[8] Приземление Curiosity см. Приложения рис.9
[9] Электокар Lunar Electric Rover Приложение рис.8
Муравьиная кухня
Сверчок
Чайковский П.И. "Детский альбом"
Простые новогодние шары из бумаги
Акварель + трафарет = ?