Тема: Исследования планет солнечной системы

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Авиация и космонавтика
  • Язык:
    Русский
  • Формат файла:
    MS Word
  • Размер файла:
    3,13 Мб
Исследования планет солнечной системы
Исследования планет солнечной системы
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Введение

Развитие современной методики обучения физике обусловлено, как научными открытиями, так и социальным заказом общества. В настоящее время наблюдается устойчивый интерес к исследованию планет Солнечной системы. Существует множество программ по освоению космоса, довольно существенная доля которых отведена на изучение планет. Например, в 2020 году специалисты NASA рассчитывают высадить на поверхность Луны экспедицию из четырех человек, которые пробудут на спутнике Земли примерно неделю. К 2024 году аэрокосмическое агентство США намерено построить на Луне постоянную базу. Лунная база должна стать не только местом проведения научных исследований, но и своеобразным перевалочным пунктом для отправки будущей экспедиции на Марс.

Исследованиями планетных тел Солнечной системы занимается наука планетология, главная цель которой состоит в более полном познания мира в котором мы живем. Без привлечения данных о других планетах Солнечной системы невозможно судить ни о том как образовалась Земля, ни о её эволюции в первые 600 миллионов лет. В настоящее время идет активное изучение одного из спутников Сатурна - Титана. Считается, что Титан раскроет тайну зарождения жизни на Земле, т.к. он сильно напоминает нашу планету 4,6 миллиарда лет назад.

На примере крупномасштабных и дорогостоящих проектов, связанных с изучением планет и спутников Солнечной системы, созданием лунной базы-станции и организацией экспедиции на Марс, показана актуальность включения материала из планетологии в курс физики средней школы.

Изучение околоземного пространства, планет и спутников, оказывает огромное влияние на мировоззрение человека и на общественную жизнь.

Благодаря космическим программам по освоению Солнечной системы, человек перестал чувствовать себя ограниченным пределами нашей планеты, получил принципиальную возможность достижения других планет. Создание более совершенных ракетно-космических средств способствует развитию науки планетологии, которая играет все более и более важную роль в решении таких актуальных проблем как: сырьевая, энергетическая, экологическая и др. Следовательно, включение элементов планетологии в курс физики средней школы способствует не только формированию научного мировоззрения, и осознанию учащимися, что они являются частью Вселенной, Солнечной системы, планеты Земля, но и их экологическому образованию.

Астрономия позволяет проверять и подтверждать законы физики, открытые на Земле, на других планетах Солнечной системы. Поэтому необходимо дать учащимся представления о взаимосвязи физики и астрономии, показать универсальность физических законов, действующих в самых разнообразных условиях, в том числе и в не воспроизводимых на Земле.

Современное развитие системы образования исключило предмет «астрономия» из перечня обязательных, несмотря на то, что человечество вступило в космическую эру, современники которой должны представлять себе, с какой целью и как происходит освоение космоса. Следовательно, актуальным становится включение материала из науки астрономии в курс физики средней школы. Однако в существующих курсах физики вопросы астрономии либо не рассматриваются вообще, или их фрагментарное включение носит формальный характер. Такое состояние физического образования в средней школе оказывает влияние на ухудшение качества знаний у школьников. Помимо этого, существует проблема нехватки методической литературы, учебных пособий, в которых содержалась бы информация о современном состоянии астрономии, о её элементах, которые можно было бы использовать на уроках физики. Необходимым становится разработка методических рекомендаций по использованию вопросов астрономии в курсе физики средней школы.

Проблема состоит в том, что вследствие отсутствия предмета астрономии в средней школе и формального затрагивания вопросов планетологии в курсе физики, у учащихся к концу обучения в полной средней школе, не сформированы знания о физических условиях на планетах Солнечной системы, об универсальности физических законов. Они не могут объяснять многие природные явления, доверяют представителям лженауки (астрологам, парапсихологам), верят телевизионной рекламе о строительстве базы на поверхности Юпитера. Это свидетельствует о том, что знания учащихся носят формальный характер.

Цель - формирование системы первоначальных и основных астрономических знаний.

Задачи:

. Формирование научного мировоззрения учащихся на основе изложения основных сведений по современной астрономии и космонавтике и ознакомления учащихся с процессом получения научных знаний.

. Поэтапное формирование системы фундаментальных астрономических понятий об основных законах и теориях астрономии, физической природе космических объектов, процессов и явлений, методах и инструментах астрономических исследований.

марс планета робот рельеф

1. Марс - планета Солнечной системы: общие характеристики

МАРС - четвертая планета Солнечной системы, удаленная от Солнца на среднее расстояние 228 млн. км, примерно вдвое меньшая Земли (экваториальный радиус 3394 км) и в девять раз меньше по массе (6.421*1023 кг). Ускорение свободного падения на поверхности 3.76 м/с. Наибольший видимый угловой диаметр 25'', наименьший 14''. Период вращения 24 часа 37 минут 22.6 секунд. Экватор наклонен к плоскости орбиты на 24° 56'', (почти как у Земли). Поэтому на Марсе имеется смена времен года, похожая на земную. Марсианский год длится 687 земных суток.

На поверхности наблюдается множество устойчивых деталей: яркие области оранжево-красноватого цвета (материки, площадью около 2/3 диска); полярные шапки - белые пятна, образующиеся вокруг полюсов осенью и исчезающие; темные области ("моря"), занимающие 1/3 диска; бассейны и кратеры - следы метеоритной бомбардировки; множество гор вулканического происхождения (высотой до 25-28 км); множество проявлений эрозии, области с хаотическим рельефом, каналы и т.д. Грунт раздроблен и усыпан множеством каменных блоков. По составу породы похожи на земные, но с преобладанием окислов железа.

Магнитное поле в тысячу раз слабее земного. В=0,5 мкТл. Средняя температура поверхности Марса около 200 К, днем на экваторе она достигает 290 К, а ночью падает до 170 К и до 145 К в полярных шапках; атмосфера состоит из СО2 и N2. Имеются малые примеси Н2О, СО и др. Эквивалентная толщина слоя атмосферной осажденной воды не более 10-20 мкм (на Земле - около 1 см). Остальная вода скована в недрах вечной мерзлотой; атмосферное давление у поверхности около 6 мб (предполагается что несколько миллиардов лет назад оно составляло 1-3 Бар, но из-за своей малой массы Марс постепенно терял атмосферу) - что в 160 раз меньше чем на Земле. Скорость ветра в атмосфере обычно не превышает нескольких м/с, но иногда возрастает до 40-50 м/с, вызывая глобальные пылевые бури - специфически марсианское явления, продолжающиеся порой несколько месяцев.

Имеется ионосфера с главным максимумом на высоте около 150 км и электронной концентрацией 105-104 частиц в см. Имеется два близкие к планете спутника Фобос и Деймос (звездная величина - 11,6, 12,7), открытые в 1877 г.. Фобос находится очень близко к поверхности Марса, всего лишь в 9 380 км, а период обращения 7 часов 39 минут 14 секунд, что меньше периода вращения Марса. Деймос обращается на расстоянии 23 460 км с периодом 30 часов 17 минут 5 секунд. Оба спутника имеют неправильную форму. Размеры Фобоса 22-25 км, Деймоса - около 13 км.

Марс имеет фазы но, поскольку он расположен дальше от Солнца, чем Земля, полной смены фаз у него (как и у других внешних планет) не бывает - максимальный "ущерб" соответствует фазе Луны за три дня до полнолуния или спустя три дня после него.

Ось вращения Марса наклонена относительно плоскости его орбиты на 22°,т.е. всего на 1,5° меньше, чем ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики. Перемещаясь по орбите, он поочередно подставляет Солнцу то южное, то северное полушарие. Поэтому на Марсе так же, как и на Земле, происходит смена времен года, только тянутся они почти в два раза дольше. А вот марсианский день мало отличается от земных суток, там он длятся 24 ч 37 мин.

Вследствие малой массы сила тяжести на Марсе почти в три раза ниже, чем на Земле. В настоящее время структура гравитационного поля Марса детально изучена. Она указывает на небольшое отклонение от однородного распределения плотности в планете. Ядро может иметь радиус до половины радиуса планеты. По-видимому, оно состоит почти из чистого железа или сплава железо-сульфид железа и, возможно, растворенного в них водорода. По-видимому, ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком состоянии. Наличие у планеты собственного, хотя и очень слабого, магнитного поля, обнаруженного с помощью космических аппаратов серии "Марс", подтверждает это.

Марс должен иметь мощную кору толщиной 70-100 км. Между ядром и корой находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красные окислы железа, присутствующие в поверхностных породах, определяют цвет планеты.

Сейчас Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая. Сейсмограф на американском посадочном аппарате "Викинг-2" за год работы зафиксировал только один легкий толчок, и то, скорее всего вызванный не тектоническими процессами, а падением крупного метеорита. Тектонический режим Марса отличается от режима тектоники плит, характерного на Земле. Ведь для последнего необходимо, чтобы основная масса выплавляющегося материала снова затягивалась в мантию вместе с океанической корой. На Марсе же мантийная конвекция не выходит на поверхность, и выплавляющаяся базальтовая магма идет на наращивание коры. Эти отличия объясняются прежде всего малой массой Марса (в десять раз меньше земной) и, конечно, тем, что он сформировался дальше от Солнца, вблизи гигантского Юпитера, оказавшего значительное влияние на процесс его образования.

Экваториальный радиус планеты равен 3394 км, полярный - 3376,4 км. Уровень поверхности в южном полушарии в среднем на 3-4 км выше, чем в северном. Участки поверхности Марса, покрытые кратерами, похожи на лунный материк. Если мысленно разделить планету пополам большим кругом, наклоненным на 35° к экватору, то между двумя половинами Марса имеется заметное различие в характере поверхности. Южная часть имеет в основном древнюю поверхность, сильно изрытую кратерами. В этом полушарии расположены главные ударные впадины - равнины Эллада, Аргир и Исиды. На севере доминирует более молодая и менее богатая кратерами поверхность. Значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки («материки»), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности - более темные «моря» серо-зеленого цвета, уровень которых ниже, чем «материков». Перепады высот весьма значительны и составляют в экваториальной области примерно 14-16 км, но имеются и вершины, вздымающиеся значительно выше. Самые высокие области - большие вулканические купола гор Фарсида и равнины Элизий. Над обеими областями доминируют несколько огромных потухших вулканов, самым большим из которых является Арсия (27 км) и Олимп (26 км) в возвышенной области Тараис в северном полушарии. Это самые высокие вулканы в Солнечной системе - щитовые. Для сравнения щитовые вулканы Гавайских островов на Земле возвышаются над морским дном всего на 9 км. Щитовые вулканы растут в высоту постепенно, в результате повторных извержений из одного и того же жерла. Хотя в настоящее время эти вулканы, по-видимому, уже не являются действующими, они, вероятно, образовались раньше и были активными намного дольше, чем любые вулканы на Земле. При этом горячие вулканические точки на Земле с течением времени изменяли свое местоположение из-за постепенного движения континентальных плит, так что для "построения" очень высокого вулкана в каждом отдельном случае времени не хватало. Кроме того, низкое тяготение позволяет изверженному веществу образовывать на Марсе намного более высокие структуры, которые не обрушиваются под тяжестью.

. Поверхность Марса

Еще в 1659 г. нидерландский ученый Христиан Гюйгенс впервые описал темные области на Марсе. Приблизительно в то же время итальянец Джованни Доменико Кассини обнаружил на планете полярные шапки. До полетов к Марсу разгадать природу деталей марсианского диска не удавалось, хотя на этот счет высказывалось множество гипотез. Только в 60-70х гг. XX столетия фотографии советских "Марсов" и американских "Маринеров" позволили исследовать рельеф красной планеты с близкого расстояния, а Викинги "перенесли" нас прямо на ее поверхность. На первый взгляд поверхность Марса напоминает лунную. Однако на самом деле его рельеф отличается большим разнообразием. На протяжении долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения вулканов и марсотрясения. Глубокие шрамы на лице бога войны оставили метеориты, ветер, вода и льды.

Поверхность планеты состоит как бы из двух контрастных частей: древних высокогорий, покрывающих южное полушарие, и более молодых равнин, сосредоточенных в северных широтах. Кроме того, выделяются два крупных вулканических района - Элизиум и Фарсида. Разница высот между горными и равнинными областями достигает 6 км. Почему разные районы так сильно отличаются друг от друга, до сих пор не ясно полностью (вода в древности - основная гипотеза или падение астероида).

Высокогорная часть сохранила следы активной метеоритной бомбардировки, происходившей около 4 млрд. лет назад. Метеоритные кратеры покрывают 2/3 поверхности планеты. На старых высокогорьях их почти столько же, сколько на Луне. Но многие марсианские кратеры из-за выветривания успели "потерять форму". Некоторые из них, по всей видимости, когда-то были размыты потоками воды. Северные равнины выглядят совершенно иначе. 4 млрд. лет назад на них также было множество метеоритных кратеров. Но потом катастрофическое событие, о котором мы уже упоминали, стерло их с 1/3 поверхности планеты и ее рельеф в этой области начал формироваться заново. Отдельные метеориты падали туда и позже, но в целом ударных кратеров на севере мало.

Облик Марса сильно определяет вулканическая деятельность. Некоторые из равнин сплошь покрыты древними изверженными породами. Потоки жидкой лавы растекались по поверхности, застывали, по ним текли новые потоки. Эти окаменевшие "реки" сосредоточены вокруг крупных вулканов. На окончаниях лавовых языков наблюдаются структуры, похожие на земные осадочные породы. Вероятно, когда раскаленные изверженные массы растапливали слои подземного льда, на поверхности Марса образовались достаточно обширные водоемы, которые постепенно высыхали. Взаимодействие лавы и подземного льда привело также к появлению многочисленных борозд и трещин. На далеких от вулканов низменных областях северного полушария простираются песчаные дюны. Особенно много их у северной полярной шапки.

Обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего она закончилась около миллиарда лет назад. Наиболее активные процессы происходили в областях Элизиум и Фарсида. В свое время они буквально были выдавлены из недр Марса и сейчас возвышаются над его поверхностью в виде грандиозных вздутий: Элизиум высотой 5 км, Фарсида - 10 км. Вокруг этих вздутий сосредоточены многочисленные разломы, трещины, гребни - следы давних процессов в марсианской коре. Наиболее грандиозная система каньонов глубиной несколько километров - долина Маринера - начинается у вершины гор Фарсида и тянется на 4 тыс. километров к востоку. В центральной части долины ее ширина достигает нескольких сот километров. В прошлом, когда атмосфера Марса была более плотной, в каньоны могла стекать вода, создавая в них глубокие озера.

В прошлом огромную роль в формировании марсианского рельефа играла проточная вода. На первых снимках "Маринера-4" Марс предстал перед астрономами пустынной и безводной планетой. Но когда поверхность планеты удалось сфотографировать с близкого расстояния, оказалось, что на старых высокогорьях часто встречаются словно бы оставленные текущей водой промоины. Некоторые из них выглядят так, будто много лет назад их пробили бурные, стремительные потоки. Тянуться они иногда на многие сотни километров. Часть этих колоссальных "ручьев" обладает довольно почтенным возрастом. Другие долины очень похожи на русла спокойных земных рек. К ним подходят многочисленные притоки, вниз по течению ширина их увеличивается. Своим появлением они, вероятно, обязаны таянию подземного льда.

Рельеф полярных областей Марса формировался и ныне формируется за счет процессов, связанных с изменениями полярных шапок. От обоих полюсов на сотни километров к экватору тянутся нагромождения осадочных пород толщиной 4-6 км на севере и 1-2 км на юге. Их поверхность изрезана трещинами и обрывами. Трещины закручиваются вокруг полюсов: против часовой стрелки на северном полюсе, и почасовой на южном. Нагромождения имеют слоистую структуру, что, вероятно, объясняется периодическими изменениями климата Марса.

3. Исследование и изучение Марса

Исследование и изучение Марса - это историко-научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных о четвертой планете Солнечной системы. Процесс изучения охватывает различные области знания, в том числе: астрономию, биологию, планетологию и др.

Исследование Марса началось давно, ещё 3,5 тысячи лет назад, в Древнем Египте. Первые подробные отчеты о положении Марса были составлены вавилонскими астрономами, которые разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты. Пользуясь данными египтян и вавилонян древнегреческие (эллинистические) философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и исламскими астрономами был оценен размер Марса и расстояние до него от Земли. В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитам. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который ввел более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

Первые телескопические наблюдения Марса были проведены Галилео Галилеем в 1610 году. В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные оптические особенности, в том числе темное пятно моря Сырт и полярные ледяные шапки. Также был определен период вращения планеты и наклон её оси. Телескопические наблюдения Марса в первую очередь были сделаны, когда планета достигала оппозиции к Солнцу, то есть при наименьшем расстоянии между Марсом и Землей.

Улучшение качества оптики у телескопов в начале XIX века позволило провести картографирование постоянных оптических особенностей. Первая карта Марса была опубликована в 1840 году, а более точное картографирование началось с 1877 года. Позже астрономами были обнаружены спектральные подписи молекул воды в атмосфере Марса; из-за этого открытия среди широких слоев населения становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. Персиваль Лоуэлл считал, что увидел на Марсе сеть искусственных каналов. Эти наблюдения, как потом оказалось, были оптическими иллюзиями, а атмосфера у Марса оказалась слишком тонкой и сухой для поддержки климата земного типа.

В 1920-е годы был измерен диапазон температур у марсианской поверхности, и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни. В 1947 году Джерард Койпер показал, что тонкая атмосфера Марса содержит большой объём двуокиси углерода. Первая стандартная номенклатура оптических особенностей Марса была принята в 1960 году на заседании Международного астрономического союза. С 1960-х годов началась отправка дистанционно управляемых спутников для изучения поверхности планеты с её орбиты. В настоящее время Марс по-прежнему находится под наблюдением наземных и космических инструментов, позволяющих исследовать поверхность планеты в широком диапазоне электромагнитных волн. Обнаружение на Земле метеоритов марсианского происхождения позволило исследовать химические условия на планете. Дальнейшее развитие исследования планеты связано с продолжением исследования планеты космическими аппаратами и осуществление пилотируемого полёта на Марс.

. Первый робот: прибор оценки проходимости - Марс

Прибор оценки проходимости - Марс (ПрОП-М) - так назывались первые в мире советские марсоходы.

Они были доставлены на поверхность Марса в 1971 году при помощи АМС «Марс-2» (27 ноября) и «Марс-3» (2 декабря), однако свою миссию не выполнили. Спускаемый аппарат «Марс-2» разбился при посадке, а «Марс-3» работал только 20 секунд (предположительно вышел из строя из-за пылевой бури). Спускаемый аппарат «Марс-2» стал первым рукотворным объектом, достигнувшим поверхности Марса.

Рис. 1

Аппараты должны были перемещаться по поверхности при помощи двух лыж, находящихся по бокам, немного приподнимающих аппарат над поверхностью. На поверхность, в область видимости телекамер, его поместил бы манипулятор. Два тонких бруска впереди являются датчиками обнаружения препятствий на пути. Подвижный аппарат мог определить, с какой стороны находится препятствие, отступить от него и попытаться обойти. Каждые 1,5 метра он делал бы остановки для подтверждения правильности курса движения. Этот элементарный искусственный интеллект был необходим для марсианских подвижных аппаратов, сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 20 минут, это слишком долго для подвижного робота. К моменту прихода команд с Земли, аппарат, возможно, уже вышел бы из строя.

5. Второй робот: Sojourner

Характеристики

Масса марсохода (см. схему) составляла вместе со всем оборудованием около 15,5 кг, вес во время операций на поверхности Марса - 10,6 кг; размеры - 0,65×0,48×0,3 м. В Sojourner используется 11 двигателей постоянного тока RE016DC мощностью 3,2 Вт, созданных компанией «Maxon Motor». Шесть двигателей вращают колёса, по одному на каждое колесо, 4 задают направление движения и последний поднимает и опускает спектрометр. Двигатели могут переносить температуры до −100 °C.

Рис. 2

Марсоход был оборудован шестью колёсами диаметром 13 см, каждое из которых способно вращаться самостоятельно. Аппарат способен наклоняться на 45° без переворачивания и преодолевать препятствия высотой до 20 см.

Электропитание Sojourner осуществлялось с помощью солнечной батареи с элементами на основе арсенида галлия. Площадь батареи 0,2 м², фирма-изготовитель «Tecstar Inc.». Мощности батареи хватало для работы аппарата в течение нескольких часов в день даже в пасмурную погоду. Кроме того, в марсоходе имелось три радиоизотопных элемента с несколькими граммами плутония-238 для поддержания необходимой температуры в электронном блоке.

Марсоход был оборудован тремя камерами - передней стереосистемой и задней одинарной камерой. Аппарат также имел спектрометр для изучения химического состава пород. Управление Sojourner осуществлялось с помощью 8-разрядного процессора Intel 80C85, работающего на частоте 100 kHz, объём оперативной памяти составлял 512 KB, также имелся твердотельный накопитель объёмом 176 KB. Работал без операционной системы.

6. Научные цели миссии

Получение фотографий, изучение состава пород с помощью спектрометра, исследование атмосферы.

Исследования

Марсоход начал исследовать первый камень на третий сол (марсианские сутки). Камень получил название «Барнакл Билл» (Barnacle Bill). Изучение состава осуществлялось альфа-протон-рентгеновским спектрометром (APXS) в течение 10 часов. Были обнаружены все элементы за исключением водорода, который составляет менее 0,1 % от массы камня или грунта. «Барнакл Билл» оказался похож по составу на земные андезиты, что подтверждает большую вулканическую активность Марса в прошлом.

Анализ камня «Йог» («Yogi») опять-таки c помощью APXS показал, что это кусок базальтовой породы, более примитивный по элементному составу, чем «Барнакл Билл». Форма и структура поверхности «Йога» дают возможность предположить, что он принесён потоками воды.

Затем учёных привлёк своей беловатой окраской камень «Скуби-Ду» (Scubee-Doo), к нему был отправлен ровер с целью проверить, не покрыт ли камень осадочной коркой. На 18-й сол были успешно приняты результаты измерений «Скуби-Ду», а на 21-й сол закончен анализ данных по составу камня. Оказалось, что он сходен по составу с грунтом района посадки, но имеет повышенное содержание кальция и кремния по сравнению с изученными ранее камнями.

На следующем камне, «Моу»(Moe), было найдено несколько отметок на его поверхности, демонстрирующих ветровую эрозию.

В области, названной «Сад Камней» (Rock Garden), Sojourner столкнулся с дюнами в виде полумесяца, похожими на земные.

. Трети робот: Spirit

Рис. 3

Научные цели миссии

Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в Кратере Гусева, где когда-то могло находиться озеро или море. Однако классические осадочные породы найдены не были, в кратере в основном встречались породы вулканического происхождения.

Перед миссией марсохода были поставлены следующие научные цели:

. Поиск и описание разнообразия горных пород и почв, которые свидетельствуют о прошлой водной активности планеты. В частности, поиск образцов с содержанием минералов, которые отлагались под воздействием осадков, выпарения, осаждения или гидротермальной активности.

. Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.

. Определение того, какие геологические процессы сформировали рельеф местности и химический состав. Эти процессы могут включать в себя водную или ветровую эрозию, отложение осадков, гидротермальные механизмы, вулканизм и образование кратеров.

. Поиск железосодержащих минералов, выявление и количественная оценка относительных величин по определенным типам минералов, которые содержат воду или были сформированы в воде, таких как железосодержащие карбонаты.

. Квалификация минералов и геологических текстур и определение процессов, которые их образовали.

. Поиск геологических причин, сформировавших те условия окружающей среды, которые существовали, когда на планете присутствовала жидкая вода. Оценка того, насколько данные условия были благотворны для жизни.

Конструкция

Марсоход имеет 6 колёс. Источником электроэнергии служат солнечные батареи. При массе в 185 кг аппарат оснащён буром, несколькими камерами, микроскопом и двумя спектрометрами, смонтированными на манипуляторе.

Поворотный механизм выполнен на основе сервоприводов. Такие приводы расположены на каждом из передних и задних колёс, средняя пара таких деталей не имеет. Поворот передних и задних колёс марсохода осуществляется при помощи электромоторов, действующих независимо от моторов, обеспечивающих перемещение аппарата.

Когда марсоходу необходимо повернуть, двигатели включаются и поворачивают колеса на нужный угол. Всё остальное время двигатели, наоборот, препятствуют повороту, чтобы аппарат не сбивался с курса из-за случайного движения колёс. Переключение режимов поворот-тормоз производится с помощью реле.

Также аппарат способен копать грунт, вращая одно из передних колес, сам оставаясь при этом неподвижным. Бортовой компьютер построен на процессоре RAD6000 с частотой 20 МГц, 128 МБ DRAM ОЗУ, 3 МБ EEPROM и 256 МБайт флэш-памяти. Рабочая температура робота от минус 40 до плюс 40 °C. Для работы при низких температурах используется радиоизотопный нагреватель, который может дополняться также электрическими нагревателями, когда это необходимо. Для теплоизоляции применяется аэрогель и золотая фольга.

8. Четвертый робот: Opportunity

(в пер. с англ. «благоприятная возможность»), - второй марсоход космического агентства NASA из двух запущенных в рамках проекта Mars Exploration Rover. Был выведен с помощью ракеты-носителя Дельта-2. На поверхность Марса опустился 25 января 2004 года тремя неделями позже первого марсохода Спирит, опустившегося на другой стороне планеты. Он находится на расстоянии 9600 км от места посадки первого аппарата, в районе плато Меридиана. Марсоход продолжает эффективно функционировать в течение времени, уже более чем в двадцать раз превышающего изначально запланированные девяносто дней миссии, питаясь исключительно от солнечных батарей. Очистка солнечных панелей от пыли происходит за счёт естественного ветра в марсианской атмосфере, что позволяет ему продолжать производить обширный геологический анализ марсианской породы и изучение планетарных особенностей поверхности.

На 19 мая 2010 продолжительность миссии достигла 2246 суток, что делает миссию самой длительной на поверхности Марса в истории, побив тем самым рекорд в 2245 суток, установленный спускаемым модулем Викинг-1 в 1982 году. В 2007-ом году марсоход едва выжил в пыльной буре, и в настоящее время (с августа 2011) исследует кратер Индевор (англ.), к которому марсоход двигался с 2008 года.

Научные цели миссий

В список выполненных задач входит завершение первоначальной девяностодневной миссии, открытие первого метеорита на другой планете, Heat Shield Rock (Meridiani Planum), и двухлетнее изучение кратера Виктория.

Конструкция

По конструкции аналогичен аппарату Спирит. Марсоход имеет 6 колёс. Источником электроэнергии служат солнечные батареи. При массе в 185 кг аппарат оснащён буром, несколькими камерами, микроскопом и двумя спектрометрами, смонтированными на манипуляторе.

Поворотный механизм выполнен на основе сервоприводов. Такие приводы расположены на каждом из передних и задних колёс, средняя пара таких деталей не имеет. Поворот передних и задних колёс марсохода осуществляется при помощи электромоторов, действующих независимо от моторов, обеспечивающих перемещение аппарата.

Когда марсоходу необходимо повернуть, двигатели включаются и поворачивают колёса на нужный угол. Всё остальное время они, наоборот, блокируют поворот, чтобы аппарат не сбивался с курса из-за случайного движения колёс. Переключение режимов поворот-тормоз производится с помощью реле.

9. Пятый робот: Mars Science Laboratory

Рис. 5

Mars Science Laboratory (сокр. MSL, рус. Марсианская научная лаборатория) - миссия НАСА по доставке на Марс и эксплуатации марсохода нового поколения Curiosity (рус. Любопытство), представляющого собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее прежних марсоходов Spirit и Opportunity. Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Космический корабль доставки будет снабжён вспомогательными ракетными двигателями для контролируемой и более точной посадки, которые до этого при спуске марсоходов не использовались.

Запуск Curiosity к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года. Прибудет на Марс 6 августа 2012. Срок службы на Марсе составит 1 марсианский год (686 земных дней).

Специалисты американского космического агентства НАСА решили отправить марсоход в кратер Гейла. В огромной воронке хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю красной планеты.

Название

Название Curiosity было выбрано в 2009 году путем интернет-голосования среди вариантов, предложенных школьниками. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»), Amelia, Journey («Путешествие»), Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Видение») и даже Wonder («Чудо»).

Задачи и цели миссии

MSL имеет четыре основных цели:

. установить, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе;

. получить подробные сведения о климате Марса;

. получить подробные сведения о геологии Марса;

. провести подготовку к высадке человека на Марсе.

Для достижения этих целей перед MSL поставлено восемь основных задач:

.Обнаружить и установить природу марсианских органических углеродных соединений;

.Обнаружить вещества, необходимые для существования жизни: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, серу;

.Обнаружить следы возможного проистекания биологических процессов;

.Определить химический состав марсианской поверхности;

.Установить процесс формирования марсианских камней и почвы;

.Оценить процесс эволюции марсианской атмосферы в долгосрочном периоде;

.Определить текущее состояние, распределение и круговорот воды и углекислого газа;

.Установить спектр радиоактивного излучения поверхности Марса.

Характеристики

MSL имеет 3 метра в длину, 2,1 метра в высоту с разложенной камерой и 2,7 метра в ширину. Диаметр колёс составляет примерно 51 сантиметр. Вес марсохода - 900 килограммов (включая 80 килограммов исследовательского оборудования).

Рис. 6

На поверхности Марса MSL будет способен преодолевать препятствия до 75 сантиметров в высоту. Максимальная предполагаемая скорость на пересечённой местности будет составлять 90 метров в час при автоматической навигации. Средняя же скорость предположительно составит 30 метров в час. Ожидается, что за время двухлетней миссии MSL пройдёт не менее 19 километров.

Конструкция прибора подобна тем, что использовались ранее - платформа с научными приборами на шести колёсах, каждое из которых имеет свой электродвигатель, причём передние и задние два колеса будут участвовать в рулении, что позволит аппарату разворачиваться на 360 градусов, оставаясь при этом на месте. Он будет втрое тяжелее прежних марсоходов и обойдется в 2,3 миллиарда долларов.

Вместо солнечных батарей в качестве источника энергии будет использован РИТЭГ, избавляя от проблемы запыления панелей солнечных батарей и простоев аппарата в ночное время. Выбранный РИТЭГ нового поколения способен снабжать марсоход энергией в течение 14 лет при радиоактивном распаде плутония-238. Мощность генерируемой электроэнергии составит 110 ватт.

Космический аппарат будет состоять из трёх модулей - перелётного, посадочного и ровера-марсохода. Масса космического аппарата - 3,4 т, ровера - 930 кг, масса научной аппаратуры, установленной на ровере - 80 кг.

10. Ракета-носитель

запущена с пускового комплекса № 41 мыса Канаверал на ракете-носителе Атлас-5 541 предприятия United Launch Alliance. Эта двухступенчатая ракета-носитель включает в себя центральный блок первой ступени диаметром 3.8 м с двигателем РД-180, четыре твёрдотопливных блока и разгонный блок Центавр с головным обтекателем диаметром 5.4 м. Она способна выводить до 7982 кг на геостационарную орбиту. Атлас-5 также использовался для запуска Mars Reconnaissance Orbiter и New Horizons.

Первая и вторая ступени вместе с твёрдотопливными двигателями были собраны 9 октября недалеко от стартового стола. Головной обтекатель с установленной MSL перевезён на стартовый стол 3 ноября. Запуск состоялся 26 ноября в 15:02 UTC 2011.

. Посадочная система

Спуск на поверхность Марса большой массы весьма затруднителен. Атмосфера слишком плотная, чтобы позволить ракетным двигателям обеспечить существенное торможение, поскольку общеизвестно, что использование тяги реактивной струи на сверхзвуковых скоростях сопряжено с нестабильностью. При этом атмосфера слишком разреженная, чтобы парашюты и аэродинамическое торможение оказались эффективны. Хотя некоторые предыдущие миссии использовали аэробаллоны для смягчения удара при посадке, MSL слишком большая для использования этого варианта.выполнит спуск на поверхность Марса используя систему высокоточного входа в атмосферу, снижения и посадки (EDL), которая обеспечит попадание в пределах 20-километрового эллипса посадки, в отличие от эллипса 150 км на 20 км систем посадки марсоходов Mars Exploration Rovers (Spirit и Opportunity).

Для этого MSL применит комбинацию нескольких систем в точном порядке, при котором последовательность, состоящая из входа в атмосферу, снижения и посадки, разделится на 4 части.

Управляемый вход в атмосферу

Марсоход сложен внутри аэродинамической капсулы, предохраняющей его во время космического перелёта и входа в атмосферу Марса. Вход в атмосферу выполняется с помощью абляционного теплозащитного покрытия из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой (PICA). Это теплозащитное покрытие диаметром 4.5 м - самое большое из когда-либо запущенных в космос - замедлит за счёт абляции движение космического аппарата в марсианской атмосфере со скорости межпланетного перелёта 5.3…6 км/с до двукратной скорости звука (приблизительно), при которой возможно раскрытие парашюта. Большая часть компенсации ошибки при посадке выполняется алгоритмом управляемого входа в атмосферу, похожим на применявшийся астронавтами, возвращавшимися на Землю в ходе программы Apollo. Это управление использует подъёмную силу, создаваемую аэродинамической капсулой, чтобы нивелировать любую обнаруженную ошибку по дальности и тем самым прибыть на выбранное место посадки. Чтобы аэродинамическая капсула обеспечивала подъёмную силу, её центр масс смещён от центральной оси, что вызывает наклон капсулы при атмосферном полёте, опять же аналогично командному модулю Apollo. Это достигается набором сбрасываемых балластов.

Вектор подъёмной силы управляется четырьмя блоками двигателей реактивной системы управления, каждая пара которых создаёт тягу около 500 Н. Способность изменять точку приложения подъёмной силы позволяет космическому аппарату реагировать на окружающую среду и маневрировать к зоне посадки. Перед раскрытием парашюта капсула сперва должна сбросить балласты так, чтобы устранить смещение центра тяжести. Затем на высоте около 10 км при скорости 470 м/с раскроется парашют.

Снижение под парашютом

Когда завершится этап входа в атмосферу и капсула замедлится до двукратной скорости звука, на высоте около 7 км будет сброшено теплозащитное покрытие. Затем MSL раскроет сверхзвуковой парашют, как это выполнялось в предыдущих миссиях, таких как Viking, Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers.

В марте и апреле 2009 парашют MSL был испытан в крупнейшей в мире аэродинамической трубе и прошёл лётные испытания. Парашют имеет 80 строп, длину более 50 м и диаметр около 16 м. Парашют имеет возможность раскрытия при скорости 2.2 М и способен давать тормозное усилие до 289 кН в марсианской атмосфере. На высоте ниже 3.7 км фотокамера, установленная на нижней поверхности марсохода, будет снимать примерно по 5 кадров в секунду (с разрешающей способностью 1600×1200 пикселей) в течение приблизительно двух минут - до подтверждения посадки марсохода на поверхность Марса.

Снижение с использованием тяги двигателей

Рис. 7

После торможения парашютом, на высоте около 1.8 км, двигаясь со скоростью около 100 м/с, марсоход и спускаемый аппарат отделятся от капсулы. Спускаемый аппарат - это платформа над марсоходом с гидразиновыми монотопливными ракетными двигателями с переменной тягой, установленными на штангах, выступающих в стороны от платформы, для замедления снижения. Каждый из 8 двигателей этого модуля создаёт тягу до 3.1 кН и разработан на основе двигателей, использовавшихся на посадочных модулях Viking. В это время марсоход будет переведён из перелётной конфигурации (сложенное состояние) в посадочную, при этом опускаясь под спускаемым аппаратом с применением системы «летучий кран».

Летучий кран

Система «летучий кран» мягко опустит марсоход колёсами вниз на поверхность Марса. Система состоит из 3 тросов, опускающих марсоход, и электрического кабеля, связывающего спускаемый аппарат и марсоход. Опустив марсоход примерно на 7.5 м ниже спускаемого аппарата, система плавно остановится, и марсоход коснётся поверхности. После того, как марсоход коснётся поверхности, он ждёт 2 секунды для подтверждения того, что он находится на твёрдой поверхности, и приводит в действие пироножи на тросах и электрических кабелях, чтобы отделить себя от спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат сразу улетает и совершает жёсткую посадку, и марсоход готовится к передвижению по Марсу. Эта система снижения и посадки с использованием тяги двигателей и «летучего крана» никогда ранее не применялась в реальных миссиях.

Исследовательские приборы

Научные приборы аппарата позволят эффективно обнаруживать органические молекулы и устанавливать их структуру, а также зондировать толстый слой грунта в поисках следов воды при помощи нейтронного детектора, предоставленного Роскосмосом. С помощью инфракрасного лазера можно будет удалять с минералов мешающие наслоения (пыль, продукты коррозии) и тут же производить дистанционный лазерный химический анализ на расстоянии до 10 метров. «Сердце» научной аппаратуры - прибор SAM. Он будет определять химический состав грунта и искать в нем органические молекулы. Этот прибор будет передавать пятую часть всех данных с Марса.

Роботизированная «рука»

В передней части марсохода имеется «рука» длиной примерно 1,8 метра. Она достаточно сильна, чтобы выдержать человека, повисшего на её конце. Она во многом похожа на руку человека: есть подобия плеча, локтя и кисти, благодаря чему она может вытягиваться и сгибаться подобно руке человека.


Рис. 8 (с лева на право): Spirit , Sojourner, Mars Science Laboratory.

. Дальнейшие программы по освоению Марса

Программа: Эксомарс

Экзомарс (англ. ExoMars) - программа Европейского Космического Агентства (ЕКА) по исследованию Марса.

История программы

Изначально разрабатываемая только ЕКА, миссия первоначально совмещала в себя марсоход и статическую наземную станцию. Их и планировалось запустить в 2011 году на борту ракеты-носителя Союз-ФГ, используя разгонный блок «Фрегат».

Однако, в рамках нового проекта совместного освоения Марса подписанного НАСА и ЕКА в июле 2009 года, программа была резко задержана, и миссия Экзомарс вскоре была объединена с другими проектами. Новая программа Экзомарс в которую теперь входит несколько большее количество космических аппаратов, разделена на два запуска с помощью ракеты-носителя «Атлас-5»: В 2016 году планируется запуск «Марсианского научного орбитального аппарата», который был включен в проект, а также статической метеорологической станции. В 2018 году предполагалось запустить марсоход «Экзомарс» ЕКА вместе с меньшим марсоходом «Max-C» НАСА. Однако в 2011 году проект Max-C был отменён, а проект Экзомарс заморожен для пересмотра.

Рис. 9 Экзомарс ровер.

С момента своего начала существования в начале 2000-х, Экзомарс подвергается массивной политической и финансовой борьбе. Первоначально концепция Экзомарса состояла из одного, большого марсохода, бывшего частью программы ЕКА «Аврора» в роли основы миссии, и была утверждена космическими министерствами Европы в декабре 2005 года. Изначально планирующая запустить аппарат в 2011 году, Италия, ведущая страна Европы в миссии Экзомарс, решила ограничить свой финансовый вклад в проект, в результате чего произошла первая из трех задержек запуска.

В 2007 году канадская технологическая фирма «МакДональд, Деттвилер и партнёры» объявила, что является компанией выигравшей контракт вместе с «ЕАОК Астриум» в Великобритании на сумму один миллион евро, чтобы спроектировать и построить прототип шасси марсохода для Европейского космического агентства, которое будет использоваться в предстоящей миссии Экзомарс. «Астриум» также заключил контракт с ЕКА на проектирование марсохода.

В июле 2009 года НАСА и ЕКА договорились о новой совместной программе освоения Марса, существенно изменив техническую и финансовую поддержку Экзомарса. 19 июня, когда марсоход был все ещё нужен для того, чтобы осуществить контрейлерные перевозки на МНОА (Марсианский научный орбитальный аппарат), было сообщено, что соглашения потребует Экзомарс избавиться от некоторого веса, чтобы соответствовать установленной норме на борту ракеты-носителя «Атлас» вместе с МНОА.

В августе 2009 года было объявлено, что Российское космическое агентство (Роскосмос) и ЕКА подписали соглашение о сотрудничестве, которое включает в себя совместную деятельность в двух проектах по исследованию Марса: российском «Фобос-грунт» и европейском «Экзомарс». К тому же, Россия обеспечила ЕКА резервной пусковой установкой, ракетой «Протон» для ровера Экзомарс, который, кстати, должен также включать части российского производства.

В октябре того же года было сообщено, что в соответствии с новой согласованной программой НАСА и ЕКА по исследованию Марса, миссия будет разделена на две части: Статическая станция/Орбитальный аппарат, запуск которых пройдет в 2016 году, и марсоходы-роверы в 2018 году, каждая из которых имеет значительную роль для НАСА. Эта инициатива по-видимому установит равновесие между научными целями и имеющимся бюджетом. Использоваться при запуске будут ракеты-носители «Атлас-5».

декабря 2009 года правительство ЕКА дало окончательное согласие на осуществление программы по исследованию Марса которая будет проводиться с НАСА, подтверждая свою приверженность потратить 850 млн. € (1,23 млрд. $) на миссии в 2016 году и 2018 году. Другие 150 млн. €, необходимые для работы миссии будут запрошены в ходе заседания правительства ЕКА в конце 2011 или начале 2012 года. В отличие от некоторых программ ЕКА, финансирование Экзомарс не будет включать в себя 20 % маржи перерасхода бюджетных средств.

февраля 2012 года Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) официально вышло из программы «Экзомарс», из-за недостатка финансирования. Формальное заявление НАСА о выходе из проекта может прозвучать по итогам рассмотрения бюджета на 2013 финансовый год 13 февраля 2012 года.

апреля 2012 года Роскосмос и Европейское космическое агентство (ESA) договорились о совместной реализации проекта ExoMars.

. Научные цели программы

Научные цели программы Экзомарс:

. Поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на Марсе.

. Характеристика водного и геохимического распределения на поверхности планеты.

. Изучение поверхности и окружающей среды на планете, выявление опасностей для будущих пилотируемых полётов на Марс.

. Исследование недр планеты, чтобы лучше понять эволюцию и возможность обитаемости Марса.

. По выполнению всех задач, успешно закончить миссию возвращением на Землю.

Технологические цели:

. Осуществление посадки большегрузных аппаратов на поверхность Марса.

. Использование солнечной электроэнергии на Марсе.

. Использование буровой установки для взятия образцов марсианского грунта.

. Развитие исследований при помощи марсоходов-роверов.

Запуск 2016 года

Марсианский научный орбитальный аппарат

Марсианский научный орбитальный аппарат (Орбитальный аппарат Миссии по обнаружению газа на Марсе), который будет запущен в январе 2016 года, доставит статическую метеорологическую станцию Экзомарса, а затем приступит к нанесению источников метана и других газов на карту Марса, и при этом, поможет выбрать место для посадки Экзомарс ровер, который в свою очередь будет запущен в 2018 году. Присутствие метана в атмосфере Марса интригует, потому что вероятное его происхождение либо результат деятельности современной жизни, либо геологической активности. По прибытии роверов-марсоходов в 2018 и 2019 годах, орбитальный аппарат будет передан на нижнюю орбиту, где будет в состоянии выполнять аналитическую научную деятельность, а также действовать в качестве спутника-ретранслятора данных. Его работа может быть продлена, для служения будущим миссиям в 2020-х годах.

Статическая метеостанция

Первоначально, эта станция была запланирована для несения группы из одиннадцати инструментов под общим названием «полезная нагрузка Гумбольдта», которые будут расследовать геофизику внутреннего строения планеты, но в итоге в первом квартале 2009 года этот проект был полностью отменён. Хотя последнее партнерство с НАСА и создало основы новой полезной нагрузки, она всё ещё осталась под жёстким ограничением.

Модуль вступления, спуска и приземления предоставит Европе новую технологию посадки на поверхность Марса с контролируемой ориентацией и скоростью приземления. После входа в марсианскую атмосферу, модуль развернет парашют и завершит свою посадку с помощью навигационной и управляющей системы, основанной на доплеровском датчике радара альтиметра.

Как ожидается, чтобы выжить на поверхности Марса в течение некоторого времени, будут использоваться избыточные мощности энергии батарей. Предложенным местом посадки является Меридиан Планум, так как это почти плоский и не гористый участок поверхности Марса, идеально подходящий для его системы безопасной посадки.

Запуск 2018

В миссии 2018 года принимают участие два марсохода (ровера), один из них европейский: Экзомарс Ровер, другой американский: Max-C Ровер. Текущие планы предусматривают использование специального крана НАСА вступления, спуска и посадки, с целью обеспечить одновременный спуск двух марсоходов на поверхность красной планеты.

Экзомарс Ровер

Ровер Экзомарс - высоко автоматизированный шестиколёсный вездеход, будет весить 270 кг, это примерно на 100 кг больше, чем «Mars Exploration Rovers» НАСА. Также рассматривают уменьшенную версию с меньшим весом 207 кг. Инструментарий будет состоять из 10 кг полезной нагрузки «Пастер», содержащей, среди других компонентов, 2-метровый подповерхностный бур.

Перевозчик доставит модуль с помощью спускаемого аппарата на Марс, после чего кран системы посадки «Sky» обеспечит мягкую посадку с высокой точностью. После благополучного приземления на поверхность Марса, ровер, пользуясь солнечной энергией, начнёт свою шестимесячную миссию. Для борьбы с трудностями дистанционного управления из-за отставания связи, Экзомарс будет иметь автономное программное обеспечение для навигации визуального ландшафта, со сжатым стерео-изображением, с установленных панорамных и инфракрасных камер на «мачте» марсохода. Для этого он создаст цифровые навигационные стерео карты с помощью пары камер, после чего автономно найдёт хорошую траекторию пути. Крупно-плановые камеры будут используются для обеспечения безопасности и предотвращения столкновений, что позволит безопасно проходить около 100 метров в сутки. После высадки и приземления ровера на поверхность Марса, Марсианский научный орбитальный аппарат будет работать как спутник-ретранслятор данных с марсохода.

. Max-C Ровер

Ровер НАСА «Max-C» - меньший марсоход программы Экзомарс. Он будет помогать большему марсоходу, и будет собирать наиболее ценные образцы марсианского грунта. Предположительно оба ровера будут работать в одном и том же месте, что, как ожидается, приведёт к их взаимодействию. Max-C ровер будет собирать, анализировать и хранить наиболее ценных образцы с поверхности планеты, подходящие для возвращения на Землю.

Рис. 13

Запуск 2020

В 2020 году НАСА и ЕКА планируют создание сети посадочных аппаратов 100-150 кг, для поисков жизни во многих местах Марса. К 2025 году (3 запуска: 2020, 2022, 2024) будет создана карта жизни на Марсе (места, где есть или нет жизни).

Ракета-носитель

В соответствии с согласованной ЕКА программой сотрудничества с Американским космическим агентством, НАСА предоставит две ракеты Атлас-5, так как было решено провести миссию в два отдельных запуска. Европейское космическое агентство уже разработало рамочное соглашение с Российским федеральным космическим агентством, которое позволяет сотрудничать в программе Экзомарс, в том числе по обеспечению резервной полезной нагрузкой, и резервной пусковой установкой, ракетой «Протон», которая ранее использовалась для запуска аппаратов Салют-6, Салют-7, Мир, и некоторых компонентов для Международной космической станции.

Система и место посадки

Если сотрудничество с НАСА продолжится, то будет использован аппарат для спуска марсоходов на поверхность, ранее используемый для спуска ровера Mars Science Laboratory.

Потенциальные места посадки по состоянию на ноябрь 2007 года:

·Mawrth Vallis

·Nili Fossae

·Меридиан Планум

·Кратер Холдена

·Кратер Гейл

Для определения оптимального места посадки и безопасной связи, было принято решение включить Марсианский научный орбитальный аппарат в запуск 2016 года.

Инструменты роверов

Нынешние условия на Марсе чрезвычайно враждебны для широкого распространения поверхностной жизни: там слишком холодно и сухо, и большая доза солнечного ультрафиолетового излучения, а также космического излучения. Несмотря на эти опасности, основные микроорганизмы могут по-прежнему процветать в защищённых местах под землёй или в трещинах скал и гор. Для проекта Экзомарс были созданы некоторые инструменты и некоторое оборудование, которое, возможно, поможет найти следы биологической жизни на Марсе.

Камеры

Панорамные камеры системы (PanCam) были разработаны для обеспечения марсоходов приборами для создания цифровой карты местности и для поиска прошлой или настоящей биологической активности. Набор PanCam включает в себя две камеры с весьма широким углом обзора для мультиспектральных стереоскопических панорамных изображений, и цветную камеру высокого разрешения. PanCam будет оказывать поддержку другому оборудованию, а также использоваться для заснятия с высоким разрешением труднодоступных мест, таких как кратеры или каменные стены.

Бур

В составе одного из марсоходов есть бур, который послужит для помощи роверам собрать наиболее полезные и интересные образцы грунта. Бур может работать в различных типах почв, а длина его сверла 2 метра.

Научное оборудование

·Марсианский анализатор органических молекул

·Инфракрасный спектрометр с формированием изображения (MicrOmega ИК)

·Марсианский дифрактометр рентгеновских лучей

·Почвенный радар

·

Автономная навигация

Марсоход Экзомарс предназначен для автономной навигации по всей поверхности планеты. Пара стерео камер позволяют Роверу создавать 3D-карты местности, которые он использует для оценки местности вокруг него для избегания препятствий и поиска наиболее эффективного маршрута.

Заключение

Рассмотренная в ходе курсовой работы тема: «Исследования планет солнечной системы» позволила раскрыть сущность рассматриваемого вопроса о включении элементов астрономии в физическое образование соответствующее современному развитию науки и техники. В курсовой работе доказана необходимость включения материала из астрономии в содержание уроков физики, благодаря его научному и методическому потенциалу. Изучение элементов астрономии в курсе физики средней школы необходимо для формирования научного мировоззрения учащихся, для понимания модельности научных знаний и демонстрации универсальности физических законов.

Подводя итоги можно сделать следующие выводы

1.В данной курсовой работе обоснована актуальность использования материала из астрономии в курсе физики средней школы, доказан познавательный интерес учащихся к изучению проблем планетологии.

.Использование элементов астрономии на уроках физики в средней школе способствует преодолению формализма, повышению качества знаний учащихся и формированию их научного мировоззрения.

3.Включение элементов планетологии в курс физики средней школе не связано с использованием дополнительного времени в условиях сокращения учебной нагрузки, так как соответствующий материал только изменяет содержательный аспект предмета, отвечающий принципам важности, научности, доступности.

Список используемой литературы

.Белозеров Л. Методика изучения астрономических понятий курса физики и астрономии в современной школе на базе новых технологий обучения: Москва, 1999г. - 136 с.

. Бронштейн В.А. Планета Марс. М.: Наука, 1977г. - 96 с.

. Дубкова С.И. Фамильные тайны Солнечной системы: Белый город, 2005г. - 191 с.

. Зверев И.Д., Максимов В.Н. Межпредметные связи в современной школе: Педагогика, 1981г. - 159 с.

.Келдыш М.В., Маров М.Я. Космические исследования: Наука, 2003г.- 192 с.

.Коваленко И.Б. Организация исследовательской деятельности учащихся на базе межпредметной связи физики и астрономии: Наука, 2003г. - № 6. - С. 55-56 с.

.Левитан Е.П. Астрономия 11 класс: Москва «Просвещение» 2006г.

.Маров М.Я. Планеты Солнечной системы: Наука, 2004г.

.Марс: великое противостояние. В.Г. Сурдин: Физматлит, 2004г. - 224 с.

.Набоков М.Е. Методика Преподавания Астрономии В Средней Школе: Учпедгиз, 2005г. - 215 с.

Похожие работы

 

Не нашел материала для курсовой или диплома?
Пишем качественные работы
Без плагиата!