Исследовательская работа

по теме:

«Космическая реальность».

Выполнил:

ученик 10 «Б» класса

Шуваловской гимназии № 1448

Поляков Никита Вадимович

Руководители: Панова Ирина Вадимовна

Лаврентьева Татьяна Валентиновна

Шуваловской гимназии 1448

Москва

2016 г.

Содержание

Введение	Стр.3
Гипотеза
Актуальность выбранной темы
Цель работы
Задачи
Методы
Основная часть	Стр.4
Рассмотреть масштабы космического пространства.	Стр.4
Рассмотреть общие опасности и проблемы при дальних космических полётах.	Стр.8
Выявить, как ведёт себя человеческий организм в космосе.	Стр.10
Рассмотреть возможные технологии для межзвездных полетов.	Стр.13
Проанализировать экономический аспект. Рассмотреть заинтересованность людей в межзвёздных полётах.	Стр.16 Стр.19
Анализ полученных данных	Стр.20
Заключение	Стр.21
Выводы	Стр.21
Список литературы	Стр.21
Приложение	Стр.23

1. Введение

Гипотеза: Человек сможет покинуть пределы родной планеты, а далее и солнечной системы и начать эпоху колонизации космического пространства.

Актуальность: Уже сейчас мы испытываем на нашей родной планете демографические и ресурсные проблемы. По мнению многих ученых один из выходов из сложившейся ситуации – покинуть родную планету.

Цель моей работы: Выявить возможность межзвездных полетов на данном этапе развития и способы их осуществления.

Задачи работы:

1. Рассмотреть масштабы космического пространства.

2. Рассмотреть общие опасности и проблемы при дальних космических полётах.

3. Выявить, как ведёт себя человеческий организм в космосе.

4. Рассмотреть возможные технологии для межзвездных полётов.

5. Проанализировать экономический аспект.

Методы исследования: в данной работе будут произведены математические расчеты, анализ медицинских показаний, экономический анализ, исследовано отношение людей к идее межзвёздных полётов.

Основная часть Масштабы космического пространства.

Перед каждым из нас, каждый день открываются невообразимо широкие горизонты для осуществления вашей мечты. Моя – застать исторический момент начала межзвездных полетов человечества. И уже сейчас у ученых есть идеи, как воплотить идею в жизнь. И, к сожалению, идеи эти рассеиваются вслед за невозможностью их осуществления. Получается, что нам остается сидеть на родной планете и созидать до скончания времен? И что же перед нами – реальные открытые ворота или космические терминалы, нарисованные на глухой бетонной стене в эйфории от успехов последних достижений науки и техники?

Мы, люди, уже давно грезим о путешествиях в бесконечно-огромном, пустом, холодном, но таком притягивающем космическом пространстве к другим звёздам, о других мирах и встречах с внеземным разумом. Но что говорить о межзвездных полетах, если даже Солнечная Система не первый год уже не вызывает особого интереса у писателей-фантастов, которые исписали горы бумаг, пытаясь представить, как все эти путешествия будут выглядеть и выдумали кучу разнообразной техники, способной помочь нам в осуществлении этой мечты. Но, что удивительно, и у некоторых учёных планеты нашей родной системы не вызывают особого вдохновения, хотя они еще практически не исследованы. Едва прорубив окно в космос, человечество рвется в неведомые дали, причём уже не только в мечтах как раньше. Еще Сергей Королёв полвека назад вселял в умы наших родителей надежды о полётах в космос «по профсоюзной путёвке», но космическая одиссея по-прежнему удел немногих – больно дорогое это удовольствие.

Однако 4 года назад космическое агентство НАСА запустило грандиозный проект “100 Years Starship”, предполагающий поэтапное и долголетнее создание научного и технологического фундамента для дальнейших полётов. Если программа увенчается успехом, то уже через приблизительно 100 лет человечество будет в силах построить межзвездный корабль, а по родной Солнечной Системе мы будем перемещаться, как на трамваях.

Но пока что всё это только на бумагах и в головах лучших умов человечества и фантастов. Давайте попробуем представить, как межзвездный полёт может выглядеть сейчас, в нашей реальности, с тем технологическим успехом, которого человечество достигло сейчас. И сначала предлагаю вам погрузиться в космическую реальность, которая не так сладка, как предписывали нам кинорежиссеры. Расстояния между звездами настолько велики, что свет от первой до другой распространяется годами, а движется он, между прочим, с немалой скоростью с=299 793 458 м/с.

Для измерения космических расстояний астрономы используют специальную единицу - световой год, она равна расстоянию, которое свет проходит за 1 год. Вводя в курс дела, 1 св. год эквивалентен 9.46·10¹⁵ метров (а это примерно в 600 раз больше размеров нашей с вами Солнечной системы). Астрономы подсчитали, что в радиусе 21.2 светового года вокруг Солнца имеется примерно 100 звёзд, входящих в 72 различные звездные системы. Отсюда несложно найти, что на одну такую звездную систему в среднем приходится объем пространства 539 кубических световых лет, а среднее расстояние между ними составляет примерно 8.13 световых лет. Реальное же расстояние может быть и меньше - так, до ближайшей к Солнцу звезды Проксима Центавра 4.2 св. л.

  А вот очень интересное представление космических масштабов по И.С. Шкловскому: "Мы можем более наглядно представить относительные масштабы Солнечной системы следующим образом:

  Пусть Солнце изображается биллиардным шаром диаметром 7 см. Тогда ближайшая к Солнцу планета - Меркурий находится от него в этом масштабе на расстоянии 280 см, Земля - на расстоянии 760 см, гигантская планета Юпитер удалена на расстояние около 40 м, а самая дальняя планета - во многих отношениях пока еще загадочный Плутон - на расстояние около 300 м. Размеры земного шара в этом масштабе несколько больше 0,5 мм, лунный диаметр - немногим больше 0,1 мм, а орбита Луны имеет диаметр около 3 см. Ни одна из звезд - ближайших соседок Солнечной системы - не находится к нам ближе, чем на 1 пк. Например, уже упомянутая Проксима Центавра удалена от нас на расстояние около 1,3 пк. В том масштабе, в котором мы изобразили Солнечную систему, это соответствует 2 тыс. км". Теперь, когда мы можем представить расстояние, которые нам необходимо преодолеть, мы понимаем, что эти самые расстояния и являются нашей первой проблемой.

  Еще одна проблема, что из всех звёзд, которые принадлежат 50 ближайшим звёздным системам в пределах 17 световых лет, известных в настоящее время, наше Солнце является 4 по яркости звездой. Заметьте, что только три «ближайших» звезды сравнимы с нашим светилом. Отличия в светимости относительно нашего Солнца других звезд - уменьшают на их спутниках и без того малую вероятность зарождения биологической жизни.

  Как я упомянул выше, до ближайшей к Солнцу звезды - Проксимы Центавра - 4,2 светового года, или же примерно 40 триллионов (т.е. 40 миллионов миллионов) километров. Там же говорится, что это эквивалентно миллиону раз слетать до Венеры. В недавнем прошлом, аппараты долетали до Венеры за пол земных года. Соответственно при данной скорости автоматический корабль долетит до ближайшей звезды за полмиллиона земных лет. И это без какой-либо надежды на билет домой, на Землю.

   Но вот у Кэтрин Фриз, астрофизика из Мичиганского университета расчеты получились немного другие. По её мнению, до Проксимы путь займет у вас 4,2 года, если вы будете передвигаться со скоростью сравнимой со световой, либо около 50 тысяч лет, если будете использовать современные технологии. Таковы наши возможности сегодня, считает большинство ученых.

Но в любом случае межзвездный перелет представляет из себя преодоление расстояния по крайней мере в несколько световых лет. А это значит, что скорость звездолета должна быть не меньше, чем 0.1с - тогда перелет займет примерно 70 лет и может быть осуществлен одним поколением. 

Также стоит уделить внимание вращению самой Галактики. Ничтожная её часть – наша с вами Солнечная система вращается в ту же сторону и в той же плоскости. В свою очередь, и вращение Земли, с некоторым искажением, повторяет все то же вращение Млечного пути. Поэтому почти всегда на любой планете имеется ориентир, за который можно ухватиться при космической ориентировке. Вся Галактика лежит в одной плоскости вращения этого ориентира, с некоторыми исключениями.

Самих же галактик тоже миллиарды, до самых удаленных из них лететь 13 миллиардов лет, учитывая, что наша скорость будет сравнима со световой.

Говоря про звёзды, хотелось бы напомнить, что наше Солнце - "желтый карлик".

Название несправедливое и обидное. Во-первых, не совсем верное, так как цвет его раскаленной до 6 тысяч градусов поверхности не желтый, а белый. Это уже в Земной атмосфере оно иногда выглядит желтоватым. А во-вторых, какой же это карлик, когда вот уже 4,5 миллиардов лет своего существования каждую секунду оно лишается 5 миллионов тонн своего вещества с излучением, а до перехода на следующую ступень развития (красный карлик) ему остается еще 5 миллиардов лет? Это гигантский, астрономический карлик!

И, к сожалению, это довольно редкий класс звезд. В нашей Галактике их насчитывается около ста миллиардов (1/4 от всех). Остальные звезды - красные карлики, красные гиганты и прочие.

У меня есть предположение, что спутники с условиями, подходящими для жизни есть только у желтых карликов и, конечно, только один из спутников каждой звезды, по месту и величине будет аналогичен нашей Земле. Это положение обусловит, близкий к нашему, химический состав планеты, и в меру тепловое излучение местного светила. Благоприятное влияние на развитие жизни на Земле также оказала и резко выраженная смена времен года.

Исходя из этого предположу сразу несколько разочаровывающих данных о Проксиме: её фактический диаметр примерно в 7 раз меньше Солнечного и только в 1,5 раза больше диаметра Юпитера. Масса также примерно в 7 раз меньше Солнечной и в 150 раз больше массы Юпитера. Проксима Центавра - красный карлик, которые излучают мало энергии. Звезду такой небольшой яркости невозможно различить невооружённым глазом. Как и многие другие красные карлики, Проксима является вспыхивающей переменной звездой. То есть во время вспышек её светимость может увеличиться в несколько раз. И последнее гарантирует отсутствие биологической жизни на спутниках этой звезды. Исходя из этих фактов можно отбросить вариант с полетом в систему Проксима. И лишь характеристики Альфы Центавра (чуть более удаленной - 4,36 световых года) выглядят более-менее обнадеживающе.