Курсовая работа: Программы освоения Луны
На Луне нет привычной для нас атмосферы, нет рек и озёр, растительности и животных организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И, тем не менее, Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы.
Луна представляется привлекательной объектом исследования из-за вероятного наличия там воды и других полезных ископаемых, которые могут быть использованы для решения задач энергетики на Земле и обеспечения полётов к планетам Солнечной системы. Вполне может оказаться так, что страны, приступившие к всестороннему освоению Луны первыми, окажутся в более выгодном стратегическом положении по сравнению с остальными государствами.
В настоящее время ведется проработка нескольких перспективных лунных проектов.
1.1 Опасности лунной пыли
Ученые и инженеры решают, как доставить космонавтов на Луну, создать там поселения и с помощью полезных ископаемых, добытых из лунного грунта, создать все необходимые вещи – от строительных материалов до ракетного топлива. Единственной серьезной проблемой для всех этих планов является вездесущая лунная пыль. Она попадает везде, набивается в герметичные уплотнители и обдирает поверхность скафандров. Также легко она накапливает электрический заряд, поэтому может парить над поверхностью Луны и прилипать к лицевым панелям скафандров и линзам камер. Возможно, она даже токсична.
Для решения этих проблем Лари Тейлор (Larry Taylor), профессор Университета шт. Теннеси предлагает переплавлять пыль во что-нибудь полезное. "Я являюсь одним из тех странных людей, которым нравится помещать вещи в обычную микроволновую печь, чтобы посмотреть, что из этого получится", - говорит он. Аналогичным образом он однажды поместил маленький образец лунного грунта, привезенный астронавтами программы Apollo, в печь и обнаружил, что он сплавился за 30 секунд при мощности всего 250 ватт.
Лунная почва - реголит - образуется, когда микрометеориты врезаются в камни и песок при скоростях в десятки километров в секунду, расплавляя их в стекло. Оно содержит нанометровые вкрапления чистого железа. Именно они эффективно концентрируют энергию микроволновых лучей, превращая все остальное рыхлое вещество в цельные куски. [1]
Проведенный в микроволновой печи эксперимент позволил Тейлору предложить образец лунных машин, которые будут переплавлять лунную пыль в полезные материалы. Аналогичным образом предлагается создавать и радиотелескопы. При этом машины будут плавить стенки подходящего лунного кратера.
Однако технические трудности пока остаются. Плавление лунной пыли в микроволновой печи на Земле не совсем похоже на тот же самый процесс в условиях Луны. Исследователи должны будут проработать все детали процесса, чтобы создать прочный, однородно расплавленный материал. Между тем, идея является многообещающей: таким способом можно изготавливать стартовые площадки для ракет, дороги, кирпичи для строительства и многое другое.
1.2 Лунные пылевые бури
Каждое лунное утро, когда Солнце впервые освещает ее поверхность после двухнедельной ночи, начинается странная буря. В следующий раз, когда вы будете смотреть на Луну, отметьте линию терминатора (линию, разделяющую лунный день и ночь). Именно здесь и происходит пылевая буря, простирающаяся от южного до северного полюса, следующая за линией терминатора.
Хотя большинство и не слышало об этом, ученые крайне уверены, что подобные бури – реальность. Доказательства были получены из старого эксперимента, выполненного в ходе программы Apollo, LEAM (Lunar Ejecta and Meteorites, Лунные выбросы и метеориты). "Астронавты Apollo 17 установили оборудование LEAM на Луне в 1972 году. – поясняет Тимоти Стаббс из Отделения изучения Солнечной системы NASA. – Оно было нацелено на регистрацию пыли, выбитую маленькими метеоритами при ударах о поверхность Луны".
Миллиарды лет назад метеориты бомбардировали Луну практически непрерывно, разрушая горные породы. Именно по этой причине там так пыльно. В настоящее время удары тоже продолжаются, хотя и значительно реже.
Еще более удивительным было то, что уже через несколько часов после лунного восхода солнца температура оборудования взлетала так высоко, что его приходилось отключать из-за перегрева. Это может быть объяснено тем, что электрически заряженная пыль прилипала к приборам, приводя к поглощению, а не отражению света, предполагает Олхоефт.
Однако точных объяснений никто не имеет. LEAM действовала очень короткое время: 620 ночных часов и всего 150 дневных.
Возможно, что астронавты также наблюдали лунные бури. Так, при полетах вокруг Луны, экипажи Apollo 8, 10, 12, и 17 отмечали "сумеречные лучи", где солнечный свет частично проходил через пыль, висящую над поверхностью. Такое происходило во время каждого лунного восхода и заката. Космический аппарат Surveyor также фотографировал сумеречные отблески горизонта, во многом похожие на то, что видели астронавты. Может, возможно наблюдать пылевые бури и с Земли.
Понимание процессов, происходящих на Луне, крайне важно. К 2018 NASA планирует высадку людей на ее поверхность. В отличие от астронавтов Apollo, никогда не присутствовавших при лунном восходе Солнца, новые исследователи должны будут основать постоянное поселение. Стена пыли, возникающая утром, может быть прозрачной, невидимой и безвредной. Или, наоборот, она может представлять серьезную проблему. Для решения этой задачи необходимы дальнейшие исследования. [1]
2. Трехмерная карта луны
Космическое агентство NASA выложило в интернет трехмерные карты Луны великолепного качества. С помощью специальной программы можно тщательно изучить поверхность нашего спутника.
В дистрибутиве программы NASA World Wind содержатся полные карты лунной поверхности.
Максимальное разрешение составляет 20 метров на пиксель - это гораздо выше, чем на сайте Google Moon. Кроме того, никогда еще мы не имели возможность увидеть Луну в трехмерной графике. Это первая программа такого рода. Изначально программа NASA World Wind, как и Google Earth, и другие аналогичные проекты, была разработана для визуализации земных картографических данных. Вся территория Земли отснята с разрешением 15 метров на пиксель, в то время как территория США - 1 метр/пиксель, а густонаселенные территории - 0,33 метра/пиксель. В новой версии 1.3, выпущенной в октябре, впервые появились карты Луны.
Сверхподробные карты лунной поверхности были получены с лунного спутника Клементина. Запущенный в начале 1994 г., этот спутник за два месяца своей работы сделал более 1,8 млн. фотоснимков. Это терабайты данных, которые отныне стали доступными для всех.
NASA World Wind — полностью трёхмерный интерактивный виртуальный глобус, созданный исследовательским центром НАСА им. Эймса космическим агентством NASA (рис. 1) [2,3]
2.1 Программа NASA World Wind
NASA World Wind использует несвободную лицензию с открытым исходным кодом. Из-за используемых при разработке технологий (C#, DirectX) программа работает только под управлением операционных систем семейства Windows NT. [4] Геопортал NASA World Wind имеет расширяемую архитектуру. Существуют плагины для работы с GPS, для отображения облачности, землетрясений, ураганов в приближенно к реальному времени и ряд других. В геопортале используется принцип открытой структуры, Open Source Agreement позволяет пользователям модифицировать саму программу, создавая к ней дополнения и расширения, а также составлять собственные подборки данных. Учитывая наличие уже готовых модулей, это превращает World Wind в уникальное средство для научных исследований и обучения.[6]
луна вода космический спутник
Рис. 1 Виртуальный глобус геосервиса NASA World Wind
Текущая версия 1.4 от 14.2.2007. Размер программы: 45 Мб (модуль Blue Marble - 124 Мб). Распространяется бесплатно. NASA World Wind требует для работы Windows 2000 или XP, процессора Intel Pentium 3 на 1 ГГц, AMD Athlon или выше, широкополосного доступа в интернет, 2 ГБ дискового пространства, окружения .NET и - самое главное - графической карты с поддержкой 3D-функций. Программа NASA World Wind распространяется бесплатно под свободной лицензией с открытым исходным кодом[5,6].