2023. Метеозонд
Целью настоящей работы является создание летающего аппарата для сбора данных на высоте. Такими данными являются скорость ветра, температура, давление воздуха и другие характеристики. Так же одной из основных задач является проверка жизнеспособности микроорганизмов при низких температурах, отсутствии кислорода, низком давлении, повышенной радиации.
Характеристика продукта:
· Вес 680 грамм;
· Грузоподъемность 700 грамм;
· Высота, длина и ширина корпуса 14,5 см, 23 см и 21 см;
· Радиус шара 1,2 м;
· Высота полета 25-30 км;
· Время полета 3-4 часа.
Актуальность проекта состоит в создании прибора, определяющего температуру воздуха, скорость ветра и другие характеристики. Использование данного аппарата возможно в отсутствии интернета, что является актуальным для дачников Подмосковья.
Задачи на перспективу. Наш проект перспективен в том, что после первого запуска мы поняли, что простые грибы и микроорганизмы могут выжить в столь неблагоприятных условиях. В дальнейшем мы будем запускать более сложные формы жизни и изучать их поведение в условиях стратосферы. Также мы планируем в следующий раз заменить гелий на водород, так как он имеет меньшую плотность, а значит подъемная сила возрастёт. Ещё мы планируем улучшить систему связи с метеозондом для получения данных в реальном времени, а не после его приземления.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 polnoe_opisanie_meteozond.docx | 816.42 КБ |
 prezentatsiya_meteozond.pptx | 1020.26 КБ |
Предварительный просмотр:
Проект
«Метеозонд»
Выполнили:
Учащиеся 10-Б класса
ГБОУ школы №1155,
Фомин Максим Максимович
Цыганов Никита Алексеевич
Арстанбеков Тологон Бакытбекович
Научный руководитель:
Учитель физики
ГБОУ Школа №1155
Прыткова Татьяна Станиславовна
г. Москва, 2023 год
Оглавление
Введение………………………………………………………………………....3
Актуальность работы ……………………………………………….……..…...3
Обоснование выбора темы ………………………………………………..……3
Цель и задачи в работе …………………………………………………………4
Место проведения и сроки ……………………………………………………..4
Методика выполнения работы ………………………………………………...5
Чертежи и параметры метеозонда …………………………………………….6
Использованное оборудование и материалы ………………………………....7
Результаты …………………………………………………………….………...8
Доработка продукта ……………………………………………………………9
Перспективы применения на практике ……………………………………….9
Список использованной литературы ………………………………………....10
Введение
Метеозонд или шар-зонд — беспилотный аэростат, предназначенный для изучения атмосферы. Состоит из резиновой или пластиковой оболочки, наполненной водородом или гелием, и подвешенного к ней контейнера с аппаратурой. Приборы позволяют измерять давление воздуха, влажность, температуру и другие параметры. Замеры перемещения шара позволяют определять скорость ветра на разных высотах. Информация, как правило, передаётся по радио («радиозонд»). До внедрения радио на метеозондах устанавливали метеорографы, которые нужно было возвращать на землю. В настоящий момент контейнеры с аппаратурой изготавливаются максимально дешёвыми, поэтому после разрыва оболочки, контейнер падает на землю и разбивается (при этом возможны повреждения объектов на земле). Если шар запускают только для измерения скорости ветра, то его называют «шар-пилот»
Актуальность работы
Актуальность проекта состоит в ответе на вопрос: “Возможна ли жизнь на Марсе?” Если микроорганизмы или грибковые колонии смогут выжить, то это будет значить что Марс возможно террaформировать[1].
Особенности выбора темы
Наш выбор темы для проекта пал на метеозонд из-за актуальности данной темы. Всё человечество в нынешнем времени пытается покорить космос и разведать другие планеты. Возможна ли жизнь на других планетах? Именно на этот вопрос мы сможем ответить, запустив наш метеозонд с различными микроорганизмами и грибковыми колониями.
Цель и задачи работы
Целью настоящей работы является создание летающего аппарата для сбора данных на высоте. Такими данными являются скорость ветра, температура, давление воздуха и другие характеристики. Также одной из основных задач является проверка жизнеспособности микроорганизмов при низких температурах, отсутствии кислорода, низком давлении, повышенной радиации.
Наш проект важен и актуален в нынешнем времени тем, что мы сможем проверить возможна ли жизнь на Марсе. Ведь на поверхности Марса такие же условия, как и на высоте 30 км в атмосфере нашей Земли.
Задачами данного проекта являются:
1) изучить теорию метеозондов;
2) правильный подбор микроорганизмов для проведения эксперимента;
3) создание метеозонда;
4) сбор данных после запуска этого метеозонда.
Место проведения и сроки
Место проведения запуска нашего метеозонда:
Московская обл. г.Королёв
Сроки выполнения:
- 25 Августа 2022 г. – Рождение идеи о сборке и запуске метеозонда.
- Сентябрь – Октябрь 2022 г. – Начало работы над теоретической части.
- Декабрь 2022 г. – Закупка материалов для метеозонда, начало сборки приборного отсека.
- Январь 2023 г. – Доработка всех недочетов при сборке метеозонда. Покупка шара для зонда.
- Февраль 2023 г. – Подготовка микроорганизмов и грибных колоний для запуска в стратосферу Земли.
- 22 Февраля 2023 г. – В 9 часов 7 минут по МСК времени мы запустили метеозонд.
Методика выполнения работы
Для изготовления метеозонда основным материалом мы выбрали пеноплекс, из которого будет составлен корпус приборного отсека.
Перед сборкой приборного отсека, необходимо тщательно обработать пеноплекс, для хорошего контакта с клеем. После склейки всех частей зонда, внутрь помещаются приборы (камеры, gps-трекер, пробирки) Далее проводится испытание зонда при низких температурах (от -5°C до -10°C) После испытания проводится запуск зонда в реальных условиях. Он будет подниматься при помощи шара диаметром в несколько метров, наполненного гелием.
Также в метеозонд будут помещены пробирки с микроорганизмами грибковыми колониями. Микроорганизмы: Тихоходки, Дрожжи, Цианобактерии.
Грибковые колонии: Плесневые грибы.
Чертежи и параметры метеозонда
Использованное оборудование и материалы
Резиновый шар диаметром в несколько метров (2,4 м), корпус из пеноплекса, наждачная бумага, камера «GoPro», камера «RunCam», GPS-трекер, две пробирки (пластиковые), power bank (2000 mAh), термометр, micro USB провод, клей для пеноплекса, набор инструментов и канцелярские предметы.
Рисунок 1.Вид и размеры видеокамер, установленных на метеозонд.
Рисунок 2. Пробирка для помещения исследуемых микроорганизмов.
Результаты
Нами был собран метеозонд из подручных материалов. Взяв во внимание грузоподъемность шара с гелием, мы провели расчеты на минимальный объем груза, который поднимет шар. Далее приготовили всё оборудование и установили его на метеозонд. Запустили, получили данные о месте посадки зонда, нашли его и собрали все данные. Мы смогли доказать что живые организмы могут выжить при критических температурах и низком давлении.
Рисунок 3 Внешний вид шара. Начало полета.
Доработка продукта
Для увеличения подъемной силы шара, его можно заполнять не гелием, а водородом. Т. к. плотность водорода меньше плотности гелия, то подъемная сила увеличится.
ρH2 = 0,090 кг/м³
ρHe = 0,178 кг/м³
В будущем можно улучшить систему связи с метеозондом для получения данных в реальном времени, а не после его приземления.
Перспективы применения на практике
Метеозонды – это очень перспективное направление. С помощью метеозондов можно изучать атмосферу земли и проводить опыты в среде, близкой к Марсианской очень дешево. Также метеозонды могут быть использованы в достаточно необычных отраслях. Например, с помощью метеозонда можно снимать очень красивые кадры в кино.
Все это показывает нам что метеозонды могут и будут улучшаться еще долгое время.
Наш же проект перспективен в том, что после первого запуска мы поняли, что простые грибы и микроорганизмы могут выжить в столь неблагоприятных условиях. В дальнейшем мы будем запускать более сложные формы жизни и изучать их поведение в условиях стратосферы.
Рисунок 4. полет над облаками.
Список использованной литературы
- Н.П. Шакина Лекция по динамической метеорологии, 2013
- И.В. Слуцкий «История метеорологии в Томском университете», 1998
- Статья Russian Tornado Outbreak of 9 June, 1984
- Мирнова. С.С. «Атмосфера. Все о воздушном океане Земли», 2013
- Стивен Хокинг «Теория всего»
- Жюль Верн «Пять недель на воздушном шаре»
Электронные ресурсы:
Ю.О.Дружинин, А.Ю. Емелин, М.И.Павлушенко, Д.А. Соболев «Страницы истории отечественного воздухоплавания», 2013
- https://elementy.ru/posters/aviation/light Краткая история воздухоплавания.
- -
[1] Терраформирование (лат. terra — земля и forma — вид) — изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений. Сегодня эта задача представляет в основном теоретический интерес, но в будущем может получить развитие и на практике.
Термин «терраформирование» был придуман Джеком Уильямсоном в научно-фантастической повести, опубликованной в 1942 году в журнале Astounding Science Fiction, хотя идея преобразования планет под земные условия обитания присутствовала уже в более ранних произведениях других писателей-фантастов.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Изучаем корпус метеозонда Корпус и его элементы
см см Сборка нашего метеозонда
Пеноплекс Основным материалом для корпуса станет пеноплекс , так как он : универсальный легкий дешёвый
История пеноплекса Пеноплекс является материалом, который получают методом экструзии. Его появление было невозможно без соответствующего оборудования. Впервые такой станок появился в США более пятидесяти лет назад. Вследствие нескольких экспериментов удалось прийти именно к тому виду, который пеноплекс имеет сегодня. На самом деле слово « пеноплекс » стало именем нарицательным от названия производителя « Пеноплэкс ». Именно он является лидером производства этого материала в России начиная с 1998 года. Сам процесс производства довольно простой, но требует сложного оборудования.
Гелий Подниматься же наш аппарат будет при помощи шара, наполненного гелием. Гелий — один из самых лёгких газов, его плотность примерно в 7 раз меньше, чем у воздуха. За счёт этого вещество постоянно стремится вверх: по законам физики лёгкие газы поднимаются, а более плотные — оседают. Поэтому, если наполнить гелием шарик, то за счёт своей небольшой массы он также будет стремиться вверх, вместе с веществом внутри. Также гелий нетоксичен, не имеет цвета, запах и вкуса. А самое главное это то, что гелий абсолютно безопасен и абсолютно безвреден
Использованное оборудование и материалы Запускаем наш метеозонд Резиновый шар диаметром в несколько метров, корпус из пеноплекса , камера « GoPro », камера « RanCam », GPS - трекер , две пробирки, power bank , micro USB провод, набор инструментов и другие канцелярские предметы.
Завершаем работу над проектом Спасибо за внимание
Человек несгибаем. В.А. Сухомлинский
По морям вокруг Земли
Астрономический календарь. Май, 2019
Учимся ткать миленький коврик
Астрономический календарь. Июнь, 2019