327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс - урок «Курс на Марс!»
Кейс - урок «Курс на Марс!»

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень(класс): 11

Тема: Физика, химия, космология

Цель: узнать возможности астрономии и космонавтики для решения проблем настоящего и будущего.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Что собой представляет Марс с точки зрения астрономии?
  • Климат и геология Марса.
  • Исследования Марса: история, настоящее и будуще.
  • Есть ли жизнь на Марсе?
  • При каких условиях возможна колонизация Марса?
10 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Планета Марс издавна подстегивает человеческую фантазию и любопытство: ученые ведут исследования, писатели пишут рассказы и романы, режиссеры снимают кинофильмы. Периодически Марс появляется в сообщениях прессы: «Человечество достигло Марса!», «На Марсе нашли воду!», «Получены новые уникальные снимки Марсианских каналов!».

 

Жрецы Вавилона проводили примитивные наблюдения за этой планетой, современные ученые разрабатывают амбициозные программы его освоения и колонизации.

Проследим и мы за этим развитием человеческой мысли, чтобы найти ответ на вопрос: действительно ли Марс – будущее солнечной системы?

Астрономия
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. 

Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры, наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки, наподобие земных.

У Марса есть два спутника: Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого «страх» и «ужас»). Они относительно малы (Фобос — 26,8×22,4×18,4 км, Деймос — 15×12,2×10,4 км) и имеют неправильную форму.

 

 

Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы. Долины Маринер— гигантская система каньонов на Марсе, самая крупная в Солнечной системе. Обнаружена в 1971—1972 годах космическим аппаратом «Маринер-9». 

На Марсе расположен самый крупный из известных ударных кратеров в Солнечной системе. Его длина — 10,6 тыс. км, а ширина — 8,5 тыс. км.

Масса планеты — 6,418•1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/с² (0,378 земного).

По линейному размеру Марс почти вдвое меньше Земли — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53,2 % земного). Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле.

Полярный радиус Марса примерно на 20 км меньше экваториального, хотя период вращения у планеты больший, чем у Земли

 

Марс и Земля (для сравнения размеров)

Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд (относительно звёзд), длина средних солнечных суток ( солы) составляет 24 часа39 минут 35,24409 секунды. Это всего на 2,7 % длиннее земных суток. Марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток.

Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к перпендикуляру плоскости орбиты под углом 25,19° Наклон оси Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям в их продолжительности.

Северная весна и лето, вместе взятые, длятся371 сол. , В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое и относительно тёплое.

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсе зимой и до более +20 °C на экваторе в полдень. Средняя температура составляет −50 °C.

Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы — 110 км.

Вопрос:


Как соотносятся по продолжительности марсианский и земной год? А марсианский сол и земной день?

Математика

Далеко ли до Марса? Это не вопрос из области научной фантастики, а задача, которая вполне по силам математике, потому как для проектов колонизации или управляемого полета на Марс важно знать расстояние и время "в пути".

Теоретически Земля и Марс максимально приближаются друг к другу при соблюдении следующих условий:

1.) Марс в точке Перигелия (точка наибольшего приближения к Солнцу).

2.) Земля в точке Афелия (точка орбиты, наиболее удаленная от Солнца).

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 54,6 млн. км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное — около 401 млн. км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).

 

Расстояние между Землёй и Марсом (в а. е.) (во время противостояний 2014—2061 гг.)

Рассмотрим задачу: за какое время солнечные лучи, отраженные от поверхности Марса достигнут Земли?

Учтем, что скорость света 300.000 км/с. Используем универсальную формулу, применимую к большинству задач на движение:

 

Тогда солнечные лучи, отраженные от поверхности Марса, достигнут Земли за такое время:

Для максимального расстояния – 401.000.000/300.000 = 1337 с или 22 мин.

Для минимального расстояния – 54.600.000/300.00 = 182 с или 3 мин. 

Самый быстрый космический аппарат, покинувший Землю – автоматическая межпланетная станция «New Horizons» (NASA). Ее скорость составляет 58.000 км/ч. Как быстро сможет она достичь Марса? Расчет, прмененный для солнечных лученй неприменим к космической станции. На это есть целый ряд причин, и прежде всего - траектория полета станции будет иной.

 

Многие межпланетные миссии при современных технических возможностях просто неосуществимы без обращения к экзотическим навигационным приемам. Дело в том, что скорость истечения рабочего тела из химических ракетных двигателей составляет около 3 км/с. При этом каждые 3 км/с дополнительного разгона втрое увеличивают стартовую массу космической системы. Чтобы с низкой околоземной орбиты (скорость 8 км/с) отправиться к Марсу по гомановской траектории, надо набрать около 3,5 км/с, к Юпитеру — 6 км/с, к Плутону — 8—9 км/с. Получается, что полезная нагрузка при полете к дальним планетам составляет лишь несколько процентов от выведенной на орбиту массы, а та, в свою очередь, лишь несколько процентов стартовой массы ракеты.  Гомановская траектория — в небесной механике эллиптическая орбита, используемая для перехода между двумя другими орбитами, обычно находящимися в одной плоскости. В простейшем случае она пересекает эти две орбиты в апоцентре и перицентре. Орбитальный манёвр для перехода включает в себя 2 импульса работы двигателя на разгон — для входа на гомановскую траекторию и для схода с неё. Такая траектория названа в честь немецкого учёного Вальтера Гомана:

Самый реальный выход из ситуации – старт с орбиты. Почему же старт с орбиты дает такие большие преимущества? Ведь несколько сот или даже тысяч километров от Земли до орбиты ничто по сравнению с расстоянием до Марса. Дело в том, что мощность многоступенчатой ракеты, стартующей с Земли, расходуется на траектории полета неравномерно. Суммарные затраты энергии космического корабля оцениваются обычно суммой абсолютных величин всех скоростей, которые должна развить ракета на различных этапах полета. Эта сумма называется характеристической скоростью. При этом необходимо учитывать, что скорость (и ускорение, соответственно) – векторная величина. Поэтому для них применяются правила сложения векторов в трехмерном пространстве:

Для полета на Марс суммарная скорость будет составлять более 30 км/с. А современные ракетные системы, работающие на химическом топливе, и в ближайшее время вряд ли дадут  значения характеристических скоростей выше 15 км/с. Но почти половина характеристической скорости тратится на достижение орбитальной скорости (7,9 км/с плюс потери). А каждый километр скорости - это вес топлива, стартовый вес ракеты. На этапе выхода на орбиту, таким образом, реализуется преобладающая доля начального веса ракеты.

Теперь понятно, почему стартовать с орбиты удобнее: вес корабля значительно меньше, а потребная характеристическая скорость для полета к Марсу и обратно меньше в два раза, чем при полете с Земли. А применение нескольких более легких ракетных кораблей реальнее строительства одной ракеты со стартовым весом в тысячи тонн. Такой путь значительно облегчит достижение далеких небесных тел.

Гомановская траектория - частный случай проявления фракталов Фибоначчи. Они - универсальный принцип, применимый и к космическим и к земным объектам и явлениям:

 

Задание:

Среднее расстояние между Землей и Марсом составляет 227.800.000 км. Рассчитайте время прохождения отраженного луча от поверхности Марса до Земли. 

Химия

Марс называют красной планетой. Взгляните на ночное небо и вы всегда сможете отличить Марс по его красному цвету. Но когда вы посмотрите на фотографии, сделанные на самом Марсе, то обнаружите, что планета многоцветна, а не однотонна. Что же делает Марс красной планетой? Ответ лежит в области химии, а не астрономии.

 

Поверхность Марса содержит много пыли и оксида железа. Пыль оксида железа витает в атмосфере красной планеты и оседает на ее ландшафте.

По этой причине из космического пространства Марс выглядит как покрытый ржавчиной. Остальные цвета просто теряются в этой пыли. Красный является основным цветом, хотя некоторые оксиды железа могут быть коричневыми, черными и даже зелеными.

Но почему в атмосфере Марса больше оксидов железа, чем в газовом покрове любой другой планеты? Ученые не пришли по этому вопросу к однозначному выводу, но многие специалисты полагают, что эта пыль появилась в результате извержений вулканов. Солнечная радиация заставляет испаряться атмосферную воду, и пар вступает в реакцию с железом, окисляя его и формируя оксиды железа.

 

Железо в периодической системе и железный метеорит с марсианской поверхности

Окисление железа может быть описано следующим образом:

 

Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования марсианской «ржавчины»:

 

Оксиды железа также могут быть продуктом реакции железных метеоритов. Железо под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения вступает в реакцию с кислородом. В результате образуются оксиды железа.

Вопрос:


В каких земных процессах встречается окисление железа?

 

Физика

Сложно найти физический закон или явление, не задействованные в космических технологиях. Тем более в такой наукоемкой области, как исследование Марса.

Первое, о чем мы вспоминаем, говоря о планетах с точки зрения физики – гравитация.

 

Гравитационное притяжение описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Этот закон гласит:  сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть:

 

 

Здесь — гравитационная постоянная, равная примерно .

Гравитация – универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами.

Кроме собственно гравитации, применительно к планетам, можем говорить и о силе тяжести.

Сила тяжести — сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности астрономического тела. Сила тяжести на поверхности планеты складывается из ее гравитационного притяжения и центробежной силой инерции (вызвана вращением планеты вокруг оси).

Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести, называется ускорение свободного падения.

 

Для Марса, как и для других планет, силу тяжести можно рассчитать и по формуле:

 

Это вариация формулы, которую мы рассматривали ранее, но с учетом высотой тела над поверхностью Марса и радиусом Марса.

Как известно, масса "красной планеты" в 9,31 раза меньше массы Земли, а радиус в 1,88 раза уступает радиусу земного шара. Следовательно, из-за действия первого фактора сила тяжести на поверхности Марса должна быть в 9,31 раза меньше, а из-за второго - в 3,53 раза больше, чем у нас (1,88 * 1,88 = 3,53). В конечном счете она составляет там немногим более 1/3 части земной силы тяжести (3,53 : 9,31 = 0,38).

Исследование космических тел, в том числе планет Солнечной системы, требует применения наиновейших технологий.

Например, на борту Кьюриосити есть специальный лазер – гордость инженров, создавших аппарат. Лазер позволит ответить на многие актуальные вопросы в исследованиях Марса. Он испаряет небольшие кусочки вещества для спектрального анализа.

Лазер или оптический квантовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки в энергию узконаправленного потока излучения. Саммо название лазер - абревиатура английского названия устройства: Light Ampification Stimulated Emission of Radiation

 

 

 

В качестве рабочей среды лазера используются вещества в различном агрегатном состоянии: твердое, жидкое, газообразное и плазма.

Электромагнитная волна, проходя через вещество, расходует свою энергию на возбуждение атомов вещества. Интенсивность излучения при этом меняется по закону Бугера:

 

 

Поскольку зависимость экспоненциальная, излучение очень быстро поглощается.

Ученые называют лазеры «готовыми решениями еще неизвестных проблем». Поэтому так расширяется использование лазера в исследовании Марса, особенно для спектрального анализа. Что же такое спектральный анализ?

Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.

 

Пример линейчатого спектра, полученного при исследовании «космического» вещества.

 

Оптический спектральный анализ характеризуется относительной простотой выполнения, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10—30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Это важные факторы в космических исследованиях.

Вопрос:


Какие еще области, кроме исследования марсианского вещества, где используется лазер, вам известны? Встречался ли вам лазер в повседневной жизни?

Климатология

Из всех планет Солнечной системы климат  Марса наиболее близок к земному. Предположительно, в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным.

Водяного пара в марсианской атмосфере совсем немного. При низком давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, и поэтому собирается в облака. В телескоп видны только самые большие из них, но наблюдения с космических кораблей показали, что на Марсе встречаются облака самых разнообразных форм и видов: перистые, волнистые, подветренные (вблизи крупных гор и под склонами больших кратеров, в местах, защищённых от ветра).

Над низинами — каньонами, долинами — и на дне кратеров в холодное время суток часто стоят туманы. Зимой 1979 г. в районе посадки «Викинга-2» впервые наблюдали марсианский снег, который пролежал несколько месяцев.

 

Пример распределения температур на поверхности Марса

Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле, — около −40°С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20°С — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать −125°С. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. В результате многочисленных измерений температур в различных точках поверхности Марса получается, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру падает до −50°С.

На Марсе существуют и температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой.

Первые фотографии с поверхности Марса, сделанные «Викингом» очень удивили ученых. Они были очень сильно удивлены, увидев, что Марсианское небо не черное, как это предполагалось, а розовое. Оказалось что пыль, висящая в воздухе, поглощает 40 % поступающего солнечного света, создавая цветной эффект.

 

«Пылевой дьявол»

Одним из проявлений перепада температур являются ветры. Над поверхностью планеты часто дуют сильные ветры, скорость которых доходит до 100 м/с. Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам воздуха поднимать огромные облака пыли. Такие облака называют «пылевыми дьяволами».

Вопрос:


С какими климатическими явлениями Земли можно сравнить марсианских «пылевых дьяволов»? Аргументируйте ответ.

Геология

Марс сформировался из материалов, по составу подобных тем, что вошли в другие планеты земной группы.

В ходе эволюции его поверхность подвергалась ударам метеоритных тел различных размеров — от мелких пылинок до километровых глыб. Метеоритные удары образовали бесчисленные кратеры, а верхний слой грунта превратили в марсианский реголит. Реголит – это красноватая пыль, мелкие и крупные обломки.

Красноватый цвет присущ всем изображениям Марса, получаемым с помощью телескопов. Более темные или светлые районы соответствуют различиям в составе поверхности, в частности разному содержанию железа.

Водно-эрозионные следы на Марсе весьма многочисленны. Следы воздействия воды и ее потоков носят многие детали рельефа Марса.

 

Марсианский рельеф.

Толщина марсианской коры варьируется од 40 км до 70 км (под возвышенностями).

 

Топографическая карта Марса

Толще всего кора (красный цвет) под гигантскими вулканами Фарсида, а тоньше (темно-синий цвет) – под бассейном Эллада.

Изменения в оврагах были впервые обнаружены на изображениях с Mars Orbiter Camera в 2006 году:

Это изображение показывает новое отложение в кратере Газа, в средних широтах южного полушария.

Состав инфракрасного спектра Марса дает представление о типах горных пород. В южном полушарии преобладает базальт, на севере – андезит. В районе экватора находятся отложения гематита (их наличие свидетельствует о воздействии воды). Потоки лавы Марса содержат коматиты и ферропикриты. Эти породы - источник драгоценных и цветных металлов: никеля, меди, металлов группы платины. Поэтому Марс - перспективный источник ценнейших полезных ископаемых.

 

Технологии

Исследования космоса (и планет Солнечной системы в частности) – одно из самых «технологичных» направлений человеческой деятельности. Фраза: «Это используется даже в космосе» зачастую воспринимается человеком как «Это качественно и надежно». «Космических» технологий множество, они затрагивают разные области инноваций и исследований. Попробуем разобраться в некоторых из них.

Технологии «с местом прописки – орбита».

Говоря о них, прежде всего подразумевается космический Телескоп Хаббл. Его возможности были использованы для получения фотографий Марса с самым высоким разрешением из когда-либо полученных на Земле. КТХ может создать образы полушарий планеты, что позволяет промоделировать погодные системы.

 

Телескоп Хаббл

К Марсу было запущено много космических аппаратов. Самые известные из них: Викинги, Маринеры, Марс марсоходы Соджонер, Спирит, Оппортьюнити, Кьюриосити и другие. Каждый из них дополнил имеющуюся информацию о планете, добавил технических, научных и технологических сведений в базу данных, позволяющую планировать и осуществлять программы освоения Марса.

Технологии «с местом прописки – Марс». Оппортьюнити — второй марсоход космического агентства НАСА из двух запущенных США в рамках проекта Mars Exploration Rover. Был выведен с помощью ракеты-носителя Дельта-2 7 июля 2003 года. Название марсоходу, в рамках традиционного конкурса НАСА, было дано 9-летней девочкой российского происхождения Софи Коллиз, родившейся в Сибири и удочерённой американской семьёй из Аризоны. На сегодняшний день Оппортьюнити продолжает эффективно функционировать, уже более чем в 40 раз превысив запланированный срок в 90 сол, проехав 42 километр.

Всё это время он использует энергию только от солнечных батарей. Очистка солнечных панелей от пыли происходит за счёт естественного ветра Марса, что позволяет марсоходу производить геологические исследования планеты.

В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 сол, что сделало её самой длительной среди аппаратов, работавших на поверхности «красной планеты».

 

Тень Оппортьюнити на поверхности Марса

Кьюриосити - это марсоход третьего поколения. 6 августа 2012 года он буквально «свалился» на поверхность Марса. Марсоход был доставлен в рамках исследовательской программы NASA Mars Science Laboratory (MSL) прямо в кратер Гейла.

При весе около 900 кг, марсоход несет в себе максимум ценного оборудования и медленно ползет по Марсу, изучая его поверхность.

 

«Селфи» Кьюриосити в кратере Гейла

Технологии «с местом прописки – будущее».

Пилотируемый полет на Марс или колонизация – не только плод воображения режиссеров и писателей, но и намечающиеся проекты, например:

Mars One — частный проект, под руководством Баса Лансдорпа. Он предполагает полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению.

По заявлению самой организации, она не является аэрокосмической компанией и все работы по разработке, производству и запуску космических аппаратов будут переданы субподрядчикам. Штат компании составляет 8 человек.

Официальный сайт проекта: http://www.mars-one.com/

Inspiration Mars Foundation —фонд, основанный Деннисом Тито , планирующий отправить в январе 2018 года пилотируемую экспедицию для облёта Марса. Организация планирует использовать преимущество пускового окна для запуска в январе 2018 года экспедиции облёта Марса с возвращением на Землю.

Официальный сайт проекта: http://www.inspirationmars.org/

NASA также планирует строить колонию на Марсе:

 

Биология

Биологию Марса можно рассматривать в двух аспектах. Во-первых, искать ответ на вопрос «Возможна ли жизнь на Марсе?». Во-вторых: исследовать физиологические, биологические проблемы при колонизации.

Собственная жизнь на Марсе.

Одним из первых пытался научно обосновать существование жизни на Марсе астроном Этьен Трувело в 1884 году, утверждая, что наблюдаемые им изменения пятен на Марсе могут свидетельствовать о сезонных изменениях марсианской растительности.

Во многих странах к первому вопросу относятся достаточно серьезно.

На ноябрь 2009 года из более чем 24 000 метеоритов, найденных на Земле, марсианскими (то есть прилетевшими с Марса) считаются 34. Исследования, проведённые Космическим центром имени Линдона Джонсона, показывают, что, по крайней мере, три из обнаруженных метеоритов содержат потенциальные доказательства прошлой жизни на Марсе в виде микроскопических структур, напоминающих окаменелые бактерии (так называемые биоморфы).

На фотографиях, сделанных марсоходом Curiosity, найдены объекты, обладающие существенным сходством с «постройками» цианобактерий на Земле. Это может свидетельствовать о жизнедеятельности микроорганизмов на дне марсианских водоемов в далеком прошлом.

 

Фотография окаменелостей (получено Кьюриосити, источник НАСА)

На настоящее время ни одна теория космической биологии не опровергает высокую вероятность так называемой биогенной гипотезы происхождения обнаруженных образцов.

В апреле 2012 года были опубликованы исследования учёных Германского аэрокосмического центра (DLR), в ходе которых исследовалась возможность выживания земных организмов в марсианских условиях. Лишайники и сине-зелёные водоросли, собранные в Альпах (на высоте до 3500 метров) и Антарктиде, были помещены в атмосферу, имеющую марсианский состав. В специальной модельной камере ученые воспроизвели существующие на поверхности Марса состав атмосферы, грунт, давление, температуру, и солнечное излучение.

 

 

Эксперимент длился 34 дня, за это время лишайники и сине-зелёные водоросли не только выжили, но и продолжали фотосинтезировать. Эксперимент подтвердил, что у живых существ есть шанс выжить на Марсе в трещинах скал и маленьких пещерах (для защиты от ультрафиолетового излучения), даже пробыв там в течение длительного периода.

Биологические аспекты колонизации Марса.

Без защитного снаряжения человек не сможет прожить на поверхности Марса и нескольких минут.

 

Проект колонии для Mars One

Результаты последних исследований показывают, что на Марсе имеются значительные и при этом непосредственно доступные, залежи водяного льда. Почва пригодна для выращивания растений. В атмосфере присутствует в достаточно большом количестве диоксид углерода. Всё это в совокупности позволяет рассчитывать (при наличии достаточного количества энергии), на возможность производства растительной пищи. Также углерод и кислород можно добывать из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения, который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции.

История

Первыми заинтересовались Марсом жрецы Древнего Египта и Вавилона 3,5 тыс. лет назад. Египтяне составляли гороскопы и предсказания, наблюдая за звездным небом. Известные им небесные тела они ассоциировали с определенными богами своего пантеона. Марс, например, они связывали с Гором. Гора часто изображали с птичьей головой.

 

Гор – Марс у древних египтян.

А вот первые расчеты положения Марса сделали вавилонские жрецы-астрономы. Они разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты.

Используя эти данные ученые эллинистического мира разработали геоцентрическую модель, которая объясняла движение планет. Эту модель использовали вплоть до XVI века.

 

«Фигура небесных тел» — иллюстрация геоцентрической системы мира, сделанная португальским картографом Бартоломеу Велью в 1568 году. (Хранится в Национальной библиотеке Франции).

Индийские и арабские астрономы оценили размер Марса и расстояние до него от Земли.

В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы (с круговыми планетарными орбитами). Его модель была пересмотрена Иоганном Кеплером, который ввел более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

 

Гелиоцентрические модели Кеплера (слева) и Коперника (справа).

Первым в телескоп наблюдал Марс Галилео Галилей. В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные детали поверхности. Первая карта Марса была опубликована в 1840 году.

Позже астрономами были обнаружены спектральные линии молекул воды в атмосфере Марса. После этого открытия становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. Персиваль Лоуэлл, например, считал, что увидел на Марсе сеть искусственных каналов.

В 1920-е годы был измерен диапазон температур марсианской поверхности, и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни.

В 1969 г. организован Международный планетный патруль в составе семи обсерваторий. Они расположены сравнительно равномерно по долготе и недалеко от экватора. Обсерватории патруля оснащены однотипными телескопами и фотокамерами с электронным оборудованием. Они следят за облаками и пыльными бурями, а также сезонными изменениями поверхности Марса.

 

Исследовательские миссии на Марс (успешные)

С 1960-х годов начались запуски автоматических межпланетных станций для изучения планеты, вначале с пролётной траектории, а затем с орбиты искусственного спутника и непосредственно на поверхности.

С 1950-х начали разрабатываться проекты пилотируемых полетов на Марс. Но «лунная гонка» (соревнование между СССР и США в изучении Луны) отодвинула их на задний план.

 

Цветная карта Марса с высокой разделительной способностью (создана на основе снимков с орбитального аппарата «Викинг»)

С 2010 года Исследовательским центром имени Эймса разрабатывается проект «Столетний космический корабль» (Hundred-Year Starship). Основная идея проекта состоит в том, чтобы отправлять людей на Марс безвозвратно. Это приведёт к значительному сокращению стоимости полёта, появится возможность взять больше груза и экипаж. По расчетам, послать на Марс четырёх астронавтов и вернуть их обратно будет стоить столько же, сколько послать туда 20 человек и оставить их там. Вся экспедиция обойдется в $750 млрд. Её можно уменьшить вдвое, если астронавтов не потребуется возвращать на Землю.
Бизнес

В настоящее время на начальном этапе находятся три проекта колонизации Марса. Детальная информация по стоимости каждого этапа реализации проектов не разглашается, но оценочная стоимость проектов в целом доступна общественности. Стоимость таких проектов измеряется миллиардами долларов, при этом основная часть расходов приходится на этап реализации. Это объясняется «дороговизной» отправления грузов на орбиту. Отправить и вернуть 100 кг груза стоит около 200 млн. долларов. Проекты, не предусматривающие возвращение миссии на землю, сокращают этот показатель до 100 млн. долларов.

Оптимизация «веса» миссии – путь для снижения расходов на ее реализацию.

 

 

Проекты освоения Марса затратны и амбициозны. Ближайшее время покажет, какие из них будут реализованы и, возможно, принесут прибыль, а не только "научные дивиденды". Освоение Марса способно дать не только ценнейшие полезные ископаемые, но и возможность выращивать новые виды культурных растений и микроорганизмов, осуществлять технологии, невозможные в земных условиях. 

Подведение итогов урока:

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс - урока можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

http://galspace.spb.ru/index41.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D1%81

 

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

http://galspace.spb.ru/index41.html

http://www.sai.msu.su/ng/solar/mars/latest_after1996.html

https://www.youtube.com/watch?v=RkMCAjQ4LLE

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://galspace.spb.ru/index41.html

http://www.sai.msu.su/ng/solar/mars/latest_after1996.html

https://www.youtube.com/watch?v=RkMCAjQ4LLE

http://galspace.spb.ru/index41.html

http://www.mars-one.com/

http://www.inspirationmars.org/

https://www.nasa.gov/centers/ames/home/index.html

http://galspace.spb.ru/orbita/12.htm
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F

http://texnomaniya.ru/dobicha-poleznih-iskopaemih-na-marse

 

5

Локация проведения кейс - урока:

Кейс - урок проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

  •  Расстояние от Фобоса до Марса 9400 км. За какое время отраженный от марсианской поверхности солнечный свет достигнет Фобоса? 
  •  100 кг научного груза доставили на Фобос. Какая сила тяжести будет действовать на него, если ускорение свободного падения там 0,003 м/с.кв.? На Марсе (при ускорении 3,711 м/с.кв.)?

7

Домашнее задание:

 Сформулировать по пять вопросов к материалу кейса (индивидуальное задание).

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

 

Умение быстро найти необходимую информацию по теме;

Получение практических навыков применения полученной информации.

Получение конкретных знаний по математике, физике, химии, астрономии, технологии и других разделов (приведены в развертках).

11

Теги:

движение, перигелий, афелий, железо, окисление, окислительно-восстановительные реакции, гравитация, сила тяжести, ускорение, лазер, закон Бугера, оптический спектр, рельеф, телескоп, цианобактерии, лишайники.

12

Авторы:

 Грабовская Лариса Леонидовна

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!