Модель лунной базы своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 10.09.2024

Еще несколько лет назад будущее российской (и не только российской) космонавтики казалось более-менее ясным: МКС утопят в океане, а NASA, Роскосмос и другие партнеры переключатся на создание окололунной станции, которая станет плацдармом для возвращения человека на Луну.

Но от Луны Роскосмос при этом не отказался. Просто лететь на нее теперь собрался в паре с другой державой, Китаем. Причем не задерживаясь на лунной орбите, как это собираются делать американцы — а сразу садиться на поверхность.

Для Китая естественный спутник Земли — уже вполне освоенное тело. С 2007 года китайские ученые и инженеры воспроизвели все советские лунные достижения полувековой давности — от луноходов до доставки грунта на Землю. Венцом лунной программы Китая должна стать лунная база на поверхности, сначала автоматическая, а потом и обитаемая. В докладах космических организаций КНР станцию ILRS (International Research Lunar Station) начинают упоминать во второй половине 2010-х годов, но не вдаваясь в детали.

Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Дом под куполом

«IOT ПРОЕКТ ЛУННАЯ БАЗА

С АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ

1. Аннотация

Людей всегда интересовал космос. Луна, находясь ближе всего к нашей планете, стала единственным небесным телом, на котором побывал человек. С чего начинались исследования нашего спутника, и кто одержал пальму первенства в приземлении на Луну? Прошедшие двадцать лет бурного развития селенологии, вызванного применением космических средств, дали в руки ученых огромный экспериментальный материал. Многое в строении Луны сегодня известно. Многое еще предстоит узнать, развить и уточнить, многое- переосмыслить, используя уже имеющийся массив научной информации. Процесс познания — непрерывен. Необходимо идти вперед, добывать новые факты, обобщать их, двигаться дальше по бесконечной дороге раскрытия тайн Вселенной. Луна как объект приложения средств космонавтики представляет интерес с нескольких точек зрения.

Вторым интересным аспектом освоения Луны является возможность использования ее поверхности для размещения различного научного оборудования с целью проведения широкого круга астрономических и астрофизических экспериментов. Отсутствие у Луны атмосферы создает практически идеальные условия для наблюдения и изучения планет Солнечной системы, звезд, туманностей и иных галактик. При этих условиях разрешение телескопа с диаметром зеркала 1 м будет эквивалентно разрешению наземного инструмента, имеющего зеркало диаметром 6 м. Кроме того, отсутствие атмосферы дает возможность проводить исследования используя практически весь диапазон электромагнитного спектра, что позволит в будущем резко расширить наши знания как о собственной Солнечной системе, так и на новом уровне подойти к разрешению загадок, таящихся в таких экзотических астрономических объектах, как пульсары, квазары, нейтронные звезды и черные дыры, изучать грандиозные процессы, происходящие в недрах галактик.

Еще одна заманчивая перспектива радиоастрономии связана с возможностью использования двух радиотелескопов: одного — на Земле, другого — на Луне в качестве радиоинтерферометра — системы, позволяющей резко повысить разрешающую способность. Использование этого приема в земных условиях позволило получить радиоизображение крупных деталей поверхности Венеры, недоступных для дистанционных оптических наблюдений из-за ее мощного облачного слоя. В земных условиях использование принципа радио интерферометрии ограничено диаметром земного шара. Установка радиотелескопа на Луне позволит увеличить базу — расстояние между двумя радиотелескопами — до 384000 км и резко повысить разрешающую способность всей системы.

Активное зондирование атмосферы Земли при радио- и световой локации на различных длинах волн позволит получать полную картину распределения зон дождей и снегопадов, их размеры и интенсивность, вести ледовую разведку сразу в масштабах полушария. Цветозональная съемка, уже показавшая свою эффективность при работе экипажей на борту орбитальных станций, и при наблюдениях с Луны будет полезна различным специалистам для изучения и рационального использования земных ресурсов и охраны среды.

Решение новых, перспективных задач изучения и освоения Луны неразрывно связано с развитием всей космонавтики и во многом определяется совершенствованием космической техники. Накопленный научный и технический потенциал является надежным фундаментом развертывания всего необходимого комплекса работ в этом направлении. Автоматические станции различного назначения, искусственные спутники Луны, автоматические устройства для отбора образцов грунта и доставки его на Землю, самоходные передвижные лаборатории, внесшие большой вклад в успехи селенологии, будут верно служить науке и дальше. Постоянное их совершенствование, расширение диапазонов действия, увеличение автономности, ресурса работы и надежности позволят им и впредь играть значительную роль в исследовании Луны.

Лунная база может использоваться как перевалочный пункт для межпланетных и межзвёздных космических миссий и как космопорт. Ещё одна важная причина колонизации Луны — наличие на Луне полезных ископаемых, запасы которых на Земле подходят к концу (гелий-3) или доставка которых на орбиту слишком дорого обходится (железо, алюминий, титан). На Луне найдены залежи водяного льда — источника воды, кислорода, водорода. В некоторых случаях проще использовать лунный материал, чем доставлять его с Земли.

Исходя из всего выше сказанного, можно с полной уверенностью утверждать, что тема проекта очень актуальной.

Проведя анализ существующих решений данной проблемы, можно с точной уверенностью сказать об их недостатке.

Европейское космическое агентство планирует строить лунные дома из металлов, минералов и льда, которые находятся на поверхности Луны и в лунном грунте – реголите. К недостаткам можно отнести: трудность в добычи данных ресурсов, сложность в строительстве, затрата дополнительных материалов.

Профессор Кетрин Логан предлагает смешивать реголит с алюминиевой пудрой, нагревать до температуры +1500 градусов по Цельсия, в результате чего получились монолитные блоки, которые в большом размере могут потрескаться. К недостаткам моднго отнести: добавление инородных материалов и возможность нарушения целостности полученного материала.

3. Продуктовый результат

Ожидаемый результат:

- Подробный проект-описание решения в виде презентации и обоснование технического задания к нему;

Создание трёхмерной модели лунной базы с демонстраций всех возможностей.

Кто может воспользоваться результатами проекта ?

Разработанные решения могут свободно распространяться.

Будут активно использоваться в Кванториуме по направлениям обучения IT -квантум и Космоквантум.

Законченные решения будут представлены на конференциях/выставках/конкурсах (региональных, всероссийских и международных)

4. Образовательный результат

Какие образовательные результаты могут быть получены и на каком этапе? Выделите предметные (профессиональные) знания и умения, которые будут получены участниками. На развитие каких базовых способностей и компетенций будет направлена ваша педагогическая работа? Опишите, как будет организована итоговая рефлексия с участниками проектной команды. Как вы считаете, на каких этапах будет необходима промежуточная рефлексия?

Предполагаемые результаты обучающихся.

- умение находить, анализировать и использовать информацию, формулирование проблемы, выдвижение гипотезы, постановка вопросов ( инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации), самостоятельное создание способов решения проблем творческого и поискового характера.

- умение создавать бета-модель с использованием трёхмерного моделирования для создание действующей модели.

- умение владения навыками видео монтажа и создания сложной анимации в трёхмерной программе.

Межпредметные связи

Разработка платформы лунной базы

Разработка и создание демонстрационной анимации

Создание 3 D модели

Химия, биология и экология

· утилизация и переработка отходов жизнедеятельности

обеспечение жителей лунной базы воздухом, пищей и водой

· Объем геометрической фигуры.

Информатика и программирование

· Разработка демонстрационный анимации в трёхмерной программе.

Решения для обеспечения возможности контроля и управления основными инженерными системами как внутри лунной базы (без внешнего канала связи в Интернет), так и с Земли (мобильные приложения, программы на ПК с подключением к Интернету)

Дорожная карта проекта

Кол-во часов/занятий

Краткое содержание

Компетенции

Действия обучающихся

Постановка проблемной ситуации и поиск путей решения

Представление проблемной ситуации в виде физикоинженерного ограничения (отклик на существующую потребность). Анализ проблемной ситуации, генерация и обсуждение методов ее решения и возможности достижения идеального конечного результата.

Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

Готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности, включая умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать и интерпретировать информацию, получаемую из различных источников

Изучить и выбрать необходимые программы.

Составить список необходимого оборудования для реализации поставленной задачи

Мастерская 3 D моделирования

Определить круг задач моделирования. Разбить процесс моделирования на этапы, обеспечить получение промежуточных результатов. Назначить руководителей проектных направлений.

Определить исследуемое направление в проектировании , обеспечить сбор информации, тему предмета, его техническую характеристику

Навыки сотрудничества со сверстниками, взрослыми в образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, проектной и других видах деятельности

Умение самостоятельно определять цели деятельности и составлять планы деятельности;

• (Провели опрос среди учеников нашей школы и проанализировали

• Изучили необходимые программы для создания и редактирования 3D

моделей, установили их на персональные компьютеры

• Разбили процесс моделирования на этапы:

1. Создание модели (123d catch)

2. Редактирование модели (mudbox/meshmixer)

3. Подготовка к печати (meshmixer)

Провести опрос и наблюдение и проанализировать результаты.

Разбить процесс моделирования на этапы:

Создание модели (программа по выбору обучающихся)

Редактирование модели (программа по выбору обучающихся)

Подготовка к печати (программа по выбору обучающихся)

Подготовка стендового доклада

Презентация в любом удобном формате ( PowerPoint , и т.п.), в которой будут отражены результаты исследования, анкетирования и классификации. Создание реального прототипа экспоната.

Владение языковыми средствами – умение ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать адекватные языковые средства

Оформление презентации (в том числе добавление иллюстраций) согласно подготовленной речи. Репетиция выступления

5. Этапы работы

Этап 1 - теоретическая и презентационная проработка вопроса.

- Выявить герметичную оболочку, которая будет иметь большее количество достоинств, путем исследования и анализа аналогов.

- Рассмотреть способы обеспечения герметичности модуля и применить наиболее достойный вариант, ориентируясь на качество, характеристики и стоимость используемого материала.

Подробно изучить, из чего формируются сегодня требования к СЖО космических станций/кораблей. Определить основные направления возможного развития спектра сервисов, сокращения затрат, а также основные сферы, где подобные решения также будут востребованы.

Составить подробный описательный документ - Технической проект реализуемого командой решения.

Произвести расчеты стоимости всех формируемых сервисов.

Подготовить презентацию на основе полученных результатов

Этап 2 – опытно-конструкторская проработка.

Реализовать все проектные решения и выполнить опытно-конструкторские работы по выбранным для реализации инженерным решениям.

Отработать взаимодействие с научными разработчиками систем и алгоритмов беспроводных (в т.ч. Сенсорных) сетей с целью формирования сравнительного анализа использования проводных и беспроводных соединений.

Составить необходимые презентационные материалы.

Этап 3 – апробация, презентация.

Провести апробацию полученных решений и собрать отзывы от пользователей (потенциальных потребителей) в форме заполнения анкеты.

Составить презентацию готового решения.

Календарь работы над проектом

Ответы на первые вопросы. Обучение команд

Вебинар, мастер-классы на базе Кванториума

Промежуточный отчет по Этапу 1

Промежуточный отчет по Этапу 2

Промежуточный отчет по Этапу 3

6. Команда проекта

Целесообразно действовать единой командой, но разбиться на подгруппы для реализации проекта целиком. Каждый человек в команде выполняет свои задачи, взаимодействуя с другими членами команды, получая и отдавая им необходимые данные.

Данный проект может быть реализован командой 5-7 человек, решив следующие вопросы:

проработку решений (вся команда)

презентационная часть (специалист по компьютерной графике и видеомонтажа)

проектирование и формирование инженерного решения (3 разработчика: робототехника, инженерный специалист )

настройка сетевого взаимодействия — специалист по сетевому и системному администрированию.

Реализация проекта возможна как на своем, так и на предоставляемом Кванториумом оборудовании.

Будет осуществляться еженедельная дистанционная поддержка работы над проектом, консультации и устранение неполадок. В том числе будет организована встреча с преподавателями Технического университета по направлению Космические системы для формирования запроса и получения обратной связи на этапе апробации решений команд.

Формат работы: очный и/или дистанционный

7. Среда реализации проекта

Опишите требования к среде реализации проекта. Какое оборудование, внешние участники (эксперты и пр.), ресурсы понадобятся при реализации проекта? В каком формате (хакатон, смена, кружок и т. д.) и на какой площадке (или сетевой кооперации) может быть реализован данный проект? Какие дополнительные особенности среды (атмосферы, стиля работы и пр.) могут повлиять на ход работы над проектом?

Оборудование:

работа над проектом должна производиться в хорошо освещенном, просторном, проветриваемом помещении;

компьютер с монитором(ноутбук), клавиатурой и мышкой, на который установлено следующие программное обеспечение: операционная система Windows (версия не ниже 7), пакет офисных программ MS Office, программы для 3 D моделирования, среда разработки Espruino IDE ;

компьютеры (ноутбуки) должны быть подключены к сети с доступом в Интернет;

презентационное оборудование (проектор с экраном/телевизор с большим экраном) с возможностью подключения к компьютеру (ноутбуку) – 1 комплект;

флипчарт с комплектом листов/маркерная доска, соответствующий набор письменных принадлежностей – 1 шт.;

Перед началом изготовления макета солнечной системы ознакомьтесь с расположением планет, изучите их окраску и размер. В этой статье мы рассмотрим: как сделать наглядное пособие солнечной системы своими руками.

Чтобы с лёгкостью запомнить название планет существуют специальные запоминалки. Например: Маша Веником Землю Мела, Юра Сидел У Норы Паука – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

Карта неба

Вам понадобится: картонная основа для макета, акриловые краски чёрного, фиолетового, синего и серебряного цвета, кисточки, листы бумаги формата А4, гофрированная бумага жёлтого и оранжевого цвета, ножницы, клей, гуашь, вода, жидкое мыло, коктейльная трубочка, белая скорлупа яйца, верёвочка для подвешивания.

Мастер-класс

Карта неба готова! Рекомендую к просмотру данное видео!

Солнечная система из пряжи

Вам понадобится: ватман, краски синего, чёрного и белого цвета, пряжа (толстые нитки) разных цветов, воздушные шары, вода, клей пва, ножницы.

Мастер-класс

Солнечная система из пряжи готова!

Оригинальная солнечная система

Вам понадобится: бумага для создания шара, картонный ватман, акриловые краски синего, жёлтого и серебристого цвета, жёлтый картон, ножницы, клеевой пистолет, ёлочные игрушки, клеевой пистолет.

Мастер-класс

Оригинальная солнечная система готова! Преимущество такой поделки в том, что её можно крутить как юлу. Идея ещё одной замечательной поделки показана в этом видео!

Планеты солнечной системы

Вам понадобится: 8 воздушных шаров, газеты, картон, бумага, вода, крахмал, акриловые краски, кисти, грунтовка, лак, ножницы, губка, иголка.

Мастер-класс

Надуйте шары в масштабе планет.
Сделайте клейстер таким способом: 3 ст.л крахмала смешайте с половинкой стакана холодной воды. Добавьте 2 стакана кипятка, тщательно перемешайте и дождитесь остывания.
Подготовьте газетные полоски, затем окуните их в клейстер и обклейте в 3 слоя каждый шар по принципу папье-маше, не забывайте о том, что каждый слой перед нанесением следующего должен высохнуть.
Когда все 3 слоя бумаги просохли, проткните шары иголкой, аккуратно вытащите их, а отверстия заклейте полосами бумаги.
Покройте планеты грунтовкой и дождитесь полного высыхания.
Покрасьте планеты в несколько слоёв, используя губку и дождитесь, полного высыхания.
Покройте планеты лаком.
Сделайте круг из картона и приклейте на Сатурн.

Планеты солнечной системы в технике папье-маше готовы!

Подвижная модель солнечной системы

Вам понадобится: шарики из пенопласта диаметром – 12,7; 10,2; 7,6; 6,4; 5,1; 3,8; 3,2 см, (потребуется по 2 шара диаметром 3,8; 3,2 см), лист пенопласта 12,7 х 12,7 см толщиной 1,3 см (для колец Сатурна), акриловые краски оранжевого, красного, жёлтого, зелёного, синего, светло-голубого, бирюзового, чёрного и белого цвета, клей, деревянная стержень длинной 76 см для крепления планет, прозрачная леска, миска, чайная ложка, ножницы, канцелярский ножик, кисточка, вода, деревянные палочки.

Мастер-класс

Подвижная модель солнечной системы готова! Рекомендую к просмотру фото-галерею идей солнечной системы сделанной своими руками!

По порядку все планеты
Назовёт любой из нас:
Раз — Меркурий,
Два — Венера,
Три — Земля,
Четыре — Марс.
Пять — Юпитер,
Шесть — Сатурн,
Семь — Уран,
За ним — Нептун.
Он восьмым идёт по счёту.
А за ним уже, потом,
И девятая планета
Под названием Плутон.

В 1960-х в СССР разрабатывал амбициозный проект обустройства долговременной базы на Луне. Программа уже вышла на завершающую стадию, когда возникли непредвиденные обстоятельства, заставившие ученых свернуть проект.

Уникальные возможности

Сегодня строительство лунной базы является одним из главных приоритетов российской космонавтики. Несмотря на все сложности как с технической реализацией, так и с финансированием отрасли, отправка на Луну автоматических и пилотируемых аппаратов в планах на ближайшие 15 лет.

Целей, которые ставит перед собой Россия при создании лунной станции, много. Но одна из них, по мнению экспертов, может главенствовать над другими. Речь о гелии-3, который используется в термоядерных реакциях. В поверхностных слоях нашего спутника его запасы могут достигать 2,5 млн т — это значит, что для обеспечения энергетических потребностей землян его хватит как минимум на тысячу лет. База на Луне может выступать также в качестве места для проведения научных экспериментов в различных областях — геологии, биологии, астрономии.

Впервые идея организации лунной базы возникла у Константина Циолковского, но планы по освоению Луны стали обретать реальные очертания лишь после войны. Рассматривались проекты ракетных двигателей, спускаемых аппаратов, лунных жилищ, систем жизнеобеспечения. В начале шестидесятых Сергей Королев изложил свои взгляды на освоение Луны, а также на разработку и использование лунных ресурсов. Конструктор настаивал на создании постоянно действующей лунной базы.

Эксплуатировать лунную станцию намеревались в первую очередь в научных целях, хотя ряд исследователей предполагает, что база могла стать идеальной площадкой для размещения ракетных комплексов и отслеживающей аппаратуры, которые были бы вне досягаемости земных средств поражения. Летчик-космонавт Алексей Леонов признает, что на Луне планировалось оборудование стартовых площадок, которые могли служить как для гражданских, так и для военных целей.

Место для лунной станции должно было выбираться с помощью автоматических аппаратов. Сначала предполагалось провести картографирование участка, затем забор лунного грунта с места предполагаемого расположения базы и лишь потом обследование района будущего строительства с помощью луноходов.

Первопроходцем на Луне должен был стать тяжелый беспилотный луноход, который спроектировали для выполнения подготовительных работ. Специально для этой машины на Ленинградском институте авиационного приборостроения был разработан сканер, который мог фиксировать препятствия и принимать решение о дальнейшем маршруте.

Главное — комфорт

На начальном этапе планирования базы конструкторы предполагали оборудование лунных жилищ в естественных пещерах или нишах, однако вскоре отказались этой идеи, так как на поиски подходящего места и его обустройство могли уйти многие годы. Решили пойти по пути строительства антарктических станций, учитывая при этом колоссальный перепад дневных и ночных температур на земном спутнике.

Были отвергнуты прямоугольные формы конструкций будущих лунных жилищ — их место заняли сферические и цилиндрические модули. Согласно проекту, длина обитаемых модулей достигала 8,6 м; диаметр — 3,3 м; полная масса — 18 т. На Луну доставлялся укороченный блок длиной не более 4 м, на месте, благодаря металлической гармошке, он растягивался до нужной длины. Всего было запланировано 9 модулей, каждый имел конкретное предназначение: лабораторный, хранилище, мастерская, камбуз, столовая, медпункт со спортзалом и три жилых помещения.

Интерьер в целях уменьшения тяжести грузов предполагалось наполнять надувной мебелью; жилые ячейки, по рекомендации психологов, проектировались для двух человек. Ощущение замкнутого пространства, которое неминуемо бы появилось у обитателей модулей, должно было нивелироваться за счет специально подбираемой цветовой гаммы и новых видов освещения.

Работа на лунной станции должна была вестись вахтовым методом — 6 месяцев двумя командами космонавтов по 12 человек в каждой. Известно, что уже были подобраны экипажи для лунных кораблей, а полеты планировались на конец 1980-х. Проект Бармина был на высокой стадии готовности, однако подвела сверхтяжелая ракета-носитель Н-1, с помощью которой база должна была доставляться на Луну.

Роскосмос собирается строить базу на Луне из местных материалов. Кроме того, в ход для строительства крупногабаритных сооружений пойдет 3D-печать. Об этом сообщает пресс-служба российского космического агентства.

Российская космическая миссия на Луне, в ходе строительства лунной базы, который наступит после этапа краткосрочных экспедиций, собирается воспользоваться местными ресурсами, а также технологиями 3D-печати. И то, и другое предполагается применять в ходе работы с крупногабаритными сооружениями. Об этом сообщаетТАСС со ссылкой на пресс-службу Роскосмоса.

Отмечается, что на этом же этапе планируется оснащение научных и промышленных установок аппаратурой и оборудованием, а также постройка инфраструктуры для нормальной жизнедеятельности и производства.

На данный момент существующая концепция российской лунной программы предполагает, что она будет реализована до 2040 года, первый космонавт под флагом Российской Федерации должен ступить на лунную поверхность до 2030 года. Об этом говорилось в презентации генерального директора Роскосмоса Дмитрия Рогозина: ее он продемонстрировал во время лекции в МГУ им. М. В. Ломоносова.

В лунной программе будет три этапа

Второй этап (его расчетное время действия - с 2025 по 2035 годы) подразумевает первые пилотируемые полеты на поверхность Луны и высадка на ней, создание первых элементов лунной базы.

В рамках третьего этапа исследования и освоения Луны Роскосмос собирается построить на спутнике полноценную постоянную базу для долгосрочного пребывания планируется создать на ее поверхности условия для долгосрочного пребывания экипажей. В рамках этой инициативы, помимо исследовательской деятельности, рассматривается возможность реализации опытно-промышленных проектов.

Ранее Научно-промышленное объединение им. С. А. Лавочкина (изготовитель космических аппаратов) предлагало использовать в ходе лунного строительства 3D-принтер с зеркалами - концентраторами солнечной энергии, который в качестве материала для работы будет использовать реголит(лунный грунт).

Читайте также: