Здесь можно поделиться результатами испытаний или экспериментов, а также представить свой проект или решение проблемы!
Итак, Земле угрожает астероид Апофис, который может врезаться в нашу планету, что скорее всего может привести к катострофическим последствиям!
Что можно сделать?
Существуют два основных направления:
а) Уничтожить Апофис,
б) Изменить его траекторию так, что бы он обошел Землю.
Ученые разных стран предлагают следующие решения:
1. Сильный лобовой удар:
Космический корабль с головной частью, представляющей собой простую болванку массой в 1 тонну («кинетический ударник») просто врежется в Апофис на скорости 8000 км/ч и, если верить расчетам, изменит скорость астероида массой 50 млн. тонн всего лишь на 16 см в час. В течение трех лет эффект от этого изменения в скорости накопится и даст в результате смещение на несколько километров!
Преимущества: Учёные уже знают, как это делать: прошлым летом зонд Deep Impact подобным же образом был пущен на столкновение с ядром кометы. Недостатки: В результате столкновения от астероида могут отколоться осколки. Кроме того, если удар не попадет точно в центр масс, мы добьемся не смещения небесного тела, а его вращения.
2. Изменение орбиты толкачом:
Плазменный или ионный ракетный двигатель, питающийся энергией от ядерного реактора или от солнечных батарей, можно укрепить прямо на поверхности астероида. Если он проработает хотя бы несколько недель, создавая тягу в один-два ньютона, этого будет уже достаточно для того, чтобы скорость астероида изменилась на необходимые десятки сантиметров в час.
Преимущества: Конструкция ионного двигателя уже прошла испытания во время экспедиции Deep Space 1 в 1998 году, конструкция плазменных двигателей – во время многочисленных запусков коммерческих телекоммуникационных спутников и лунного зонда Smart-1. Недостатки: Космическому аппарату необходима «мягкая посадка» и жесткое закрепление на поверхности с неизвестными свойствами. Поскольку астероид вращается, для того чтобы тяга действовала только в одном направлении, аппарату потребуется сложная система управления.
3. Воздействие тягачом:
«Гравитационный тягач» массой в 1 тонну, используя работающий от солнечных батарей ионный (или плазменный) двигатель или маневровые двигатели на гидразине, зависнет на высоте в четверть километра над поверхностью астероида. Сила притяжения космического аппарата постепенно увлечет астероид в сторону с его траектории – по сути дела, тяга двигателей (то есть несколько граммов силы) в течение месяца будет частично передаваться небесному телу.
Преимущества: При необходимости всеми этими движениями можно будет управлять. Для гравитационного тягача (в отличие от жестко закрепленного толкача) не имеют значения проблемы, связанные с вращением астероида. Недостатки: Парение над поверхностью – положение весьма неустойчивое.
4. Поджаривание ядерным зарядом:
Лучше устроить ядерный взрыв прямо над астероидом. Испарение вещества с поверхности небесного тела толкнет его в противоположном направлении.
Преимущества: В такой ситуации вращение астероида не будет играть роли. Недостатки: В настоящее время остается в силе международный запрет на использование ядерного оружия в космосе, и накопление ядерных зарядов для защиты от астероидов может нанести ущерб общему процессу ядерного разоружения
5. Подрыв ядерным зарядом:
Если в недра Апофиса заложить термоядерную бомбу, она превратит его в рой мелких астероидов.
Преимущества: Удовлетворение от мысли, что враг уничтожен.Недостатки: Глубоким бурением в открытом космосе человек еще никогда не занимался. Кроме того, не окажется ли куча маленьких радиоактивных астероидов еще хуже, чем один большой?
6. Солнечный парус:
К астероиду пристраивается космический аппарат с солнечным парусом, имеющим форму вогнутого зеркала. Солнечное излучение фокусируется парусом на небольшом участке поверхности астероида. Нагретое вещество испаряется и, поскольку сила притяжения астероида очень мала, покидает его поверхность с большой скоростью. Возникает реактивная тяга, которая отклоняет траекторию полета астероида.
7. Трос с грузом на конце:
Привязать к опасному небесному телу трос с грузом и таким образом отклонить его орбиту.
8. Одна студентка из США из Университета Квинсленда предложила обернуть астероид отражающей пленкой.
А что, если покрасить ?
В этом случае поверхность астероида будет также нагреваться по-другому, он начинает по-другому излучать в окружающее пространство накопленное тепло и возникнет реактивная сила, которая будет действовать в направлении, противоположном тепловому потоку, следовательно, орбита его изменится.
Оказалось, что такое предложение ученые уже сделали.
Однако, остаётся непонятным, как покрасить астероид?
А что, если закрутить астероид точечными ракетами?
Например, можно «воткнуть» их, выстрелив в определённую точку астероида, а при необходимости «подправить» траекторию, выстрелив с противоположной стороны?
В этом случае астероид по-другому завертится (как это надо будет в соответствии с предварительными расчетами), траектория изменится.
Я предлагаю:
Использование малых точечных реактивных ракет с контейнером с красящим веществом, укрепленным в носовой части (или во втором случае с очень твёрдым наконечником), врезающихся в нужном месте в астероид, которые могут стартовать прямо с Земли
Аналогом таких ракет может служить водяная ракета
Что было сделано:
1) Построена пусковая установка:
Пусковая установка собрана из пластиковых водопроводных труб и автомобильного золотника, который используется в качестве клапана. В верхней части установлен спусковой механизм, который позволяет удерживать ракету до старта.
2) Построено несколько вариантов ракет серии «Осирис», отличающихся формой, наличием стабилизаторов и груза в носовой части
Принцип действия моей ракеты:
Схема 1:
В ракету заливается вода и закрепляется на пусковой установке. С помощью автомобильного насоса накачивается воздух. После того, как создано нужное давление, ракета освобождается из пусковой установки и взлетает. Сжатый воздух выталкивает воду. Ракета летит в направлении противоположном выбрасываемой воде. Ракета взлетает за счет принципа реактивного движения.
Схема 2:
Для предотвращения кувыркания ракеты в полете используем хвостовые стабилизаторы и утяжеление в носу. Поскольку вращение ракеты происходит вокруг оси, проходящей через ее центр тяжести, то нам выгодно переместить его ближе к носу, чтобы создать больший рычаг для эффективной работы стабилизаторов.
Схема 3:
Результаты испытаний:
| Тип ракеты | Давление (атм) | Расстояние (м) | Давление (атм) | Расстояние (м) | Давление (атм) | Расстояние (м) | Комментарии |
| №1 (без стабилизаторов) |
5 |
20 |
7 |
51 |
9 |
(ракету разорвало) | Нестабильный полёт, очень вертится |
| №2 (со стабилизаторами) |
5 |
34 |
7 |
70 |
9 |
(ракету разорвало) | Более стабильный полет |
| №3 (со стабилизаторами и грузом) |
5 |
58 |
7 |
124 |
9 |
240
(ракета развалилась на части при падении) |
Стабильный полет, максимальная высота и дальность |
Ракета №3 (удлиненная) со стабилизатором и грузом показала наилучший результат (по дальности и высоте полета)
Выводы по результатам экспериментов:
- Для более точного попадания в заданную цель форма ракеты должна быть удлиненная, ракета должна иметь стабилизатор и утяжеление в носовой части. ·
- Эксперименты следует продолжить.
Во время испытаний не ставилась задача ответить на вопрос, каким именно должно быть красящее вещество, чтобы его использовать в условиях космоса.
Это может быть темой для следующего исследования.
Общие выводы:
1. На основании собранных материалов можно сделать вывод, что в 2013 году астероид Апофис пролетит мимо Земли и будет для нас скорее желанным гостем, чем опасностью, поскольку до сих пор учёные нашей планеты не имеют четкого представления ни о скорости его вращения, ни о направлении оси, вокруг которой он мог бы вращаться, не известны его очертания, точный состав – а ведь это информация абсолютно необходимая для того, чтобы сделать необходимые расчеты и смоделировать события. Крайне необходимо, чтобы к 2013 году удалось установить на теле астероида как можно больше датчиков.
2. Я понимаю, насколько эта задача сложна. Проблема с опасностью от астероида Апофис не решается однозначно, а расширяется. В первую очередь она требует математического решения. Именно это может стать задачей для нас, будущих математиков.
3. Важно, чтобы информация об Апофисе, а также о любых других космических телах, угрожающих Земле, собиралась в одном месте и была доступна всем учёным планеты.
Мои предложения по организации решения проблемы Апофиса:
Так как в одиночку эту проблему не решить, нужны совместные скоординированные действия учёных из разных областей науки.
Поэтому, я прихожу к выводу, что было бы правильным попробовать сделать в Интернете интерактивную игру, чтобы смоделировать разные подходы к решению задачи.
Это должна быть стратегическая ролевая игра (как, например, "монополия" или "шахматы"). И пусть в неё играют дети, предлагая поворот сюжета и взрослые программисты. А учёные пусть оценивают идеи и делают точные расчёты.
Например, пусть летит космический корабль с главными героями на борту. У каждого героя будет свой характер и функция (например, физик, математик, биолог, врач и так далее), а люди, играющие в эту игру присоединяются или к группе ученых (то есть математиков, физиков и др.) или наоборот, к группе внешних факторов.
А цель игры – спасение планеты!
А что Вы об этом думаете?
Литература и источники :
1. «Военная тайна», ТВ передача, Рен ТВ от 16 апреля 2009 года.
2. «Заблаговременный удар по Апофису», Наука и жизнь, № 3 (2009), стр. 12-13.
3. Викпедия, статья «Апофис», интернет.
4. Lenta.ru, интернет, http://lenta.ru/news/2008/08/27/asteroid/
5. Малые тела солнечной системы, интернет, www.galsace.spb.ru
6. Астрономический форум, интернет, www.astronomy.ru
7. Занимательные науки: Занимательная физика, Я.И.Перельман, М., Астрель, 2007
8. Хобби, модели и моделирование, http://hobby.nikolaev.com.ua/modules.php?name=Articles&file=view&articles_id=321
9. Принцип реактивного движения, http://www.physbook.ru/index.php/Т._Реактивное_движение
10. Официальный сайт НАСА, http://www.nasa.gov/home/index.html
11. Ближайшие даты сближения, НАСА, Калифорнийский институт Технологий, http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=99942;orb=1;cov=0;log=0;cad=1#discovery