Цель проекта - создание скоростного и эффективного межпланетного транспорта для освоения Солнечной системы.

Название научно-исследовательской работы:

«Поиск и расчет места для космической базы на Луне»

Aвтор:

Винникова Мария Дмитриевна

Образовательное учреждение, в котором обучается автор работы:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №38» г. Рязани, РФ

ФИО, должность и место работы научного руководителя:

ФИО: Воробьев Юрий Николаевич

Должность: учитель физики

Место работы: Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №38» г. Рязани, РФ

Краткая постановка цели исследования:

Проанализировав данные о Луне, выбрать место для базы на ней.

Основной текст тезисов:

Расчеты.

            Для выбора места возможного нахождения льда (места для базы) надо учитывать соотношение глубины кратера и его ширины для данной широты.

1) Я решила, что место для базы будет располагаться в полярных областях Луны, чтобы Солнце как можно меньше времени освещало кратер. Чем меньше угол падения лучей, тем больше возможность сохранения воды в кратерах, следовательно, чем ближе к полюсам будут кратеры, тем лучше. Я воспользовалась справочными данными, для того чтобы найти  селенографические координаты центра кратеров на Северном и Южном полюсах Луны. Всего на Луне около 900 кратеров, но подошли не все, потому что у меня были еще и дополнительные критерии. Подходили те кратеры, у которых глубина была более 1.5 км, и находились они на широте от 80 градусов.

2) Далее мне нужно было провести расчеты для того чтобы узнать, может ли Солнце освещать центр дна кратера. Для этого понадобилось узнать диаметры и глубины кратеров, рассчитать угол падения солнечных лучей.

3) Затем я установила, под каким углом к кратеру находится Солнце в кульминации. Когда Солнце находится на небесном экваторе Луны, то его центр проходит верхнюю кульминацию на высоте ⱨ = 90° - f, т.е. 90° - f = Y°. Нахожу Y для всех кратеров.

4) Далее выбираю лучших кандидатов.

Актуальность исследования:

Сейчас в мире, как никогда, актуально развитие космических технологий, так как это позволит нам решить многие глобальные проблемы. Луна, её ресурсы и внеземное космическое производство позволят человеку преодолеть неизбежные кризисы, поэтому нужно построить лунную базу для освоения нашего спутника. Для начала я найду место для базы.

Значимость и новизна исследования:

Расчет места для лунной базы является одной из важнейших составляющих успешной колонизации спутника. Следовательно, данная работа принесет существенный вклад в освоение космического пространства.

Итоги исследования:

Место для лунной базы должно быть максимально безопасным для людей, находиться рядом с ресурсами, которые нас интересуют, и быть удобным для размещения комплексов базы и иметь профиль, безопасный с точки зрения подлета и посадки лунных транспортных кораблей – находиться на дне кратера приполярной области Луны. Лучшим способом транспортировки является космический лифт. Самыми подходящим местами для лунных баз являются кратеры Кабео, Пири, Амундсен, Свердруп, Нобиле, Де Герлах, Ленард, Идельсон, Вихерт, Скотт.

Список использованной литературы

Цветков В.И. Космос. Полная энциклопедия/ Ил. Н. Красновой. – М.: Изд-во Эксмо, 2006.

Космос. Всё о звездах, планетах, космических странниках / Авторы текста: О.В. Абрамова, Б.Г. Пшеничнер; отв. Ред. С.С. Мирнова – Москва :  ОГИЗ, АСТ, 2014

Житомирский С.В., Итальянская Е.Г. и др. Астрономия: энциклопедия. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2013

www.astrogorizont.com

full-moon.ru

selena-luna.ru

futurenow.ru

www.wikipedia.org

element114.narod.ru

www.xliby.ru

Отождествление рентгеновских источников и открытие переменных звезд

Работу подготовили Карачурин Рауль и Тимофеев Сергей (Центр на Донской)

Научный руководитель: Денисенко Денис Владимирович (ведущий инженер ГАИШ МГУ)

Работа выполнялась в Центре на Донской

Целью нашего проекта является отождествление рентгеновских источников и открытие новых переменных звезд. Открытие каждой новой переменной звезды вносит вклад в мировую копилку астрономических знаний и уточняет представления о структуре Нашей Галактики.

Отождествление рентгеновских источников – это поиск переменных звезд в оптическом диапазоне в окрестностях неотождествленных рентгеновских источников. Мы решили искать звезды таким способом, так как в этом случае выше вероятность найти переменную звезду. Объекты, которые излучают в рентгеновском диапазоне, обычно входят в состав двойных систем с белыми карликами, нейтронными звездами или черными дырами. Для поисков в оптическом диапазоне была выбрана площадка в созвездии Телескопа и Змеи, так как мы брали снимки телескопа в Австралии. Снимки обрабатывались с помощью специализированного астрономического софта MaxIm DL. Поиск переменности проводился в программе Muniwin, а период определялся в WinEffect. Метод поиска переменности заключался в сравнении разброса наблюдаемых величин со средними ошибками измерений. Для звезд, которые выделялись над основной массой, строились кривые блеска, чтобы исключить дефекты изображения. Кривые блеска независимо проверялись в программе MaxIm DL. Для определения периодов мы использовали архивные данные Каталинского обзора неба за 2005-2014 годы.

В результате мы открыли четыре новые переменные звезды. Во-первых, мы отождествили рентгеновский источник в созвездии Дракона (Karachurin 3). По предварительным данным тип этой звезды CV+E (катаклизмическая переменная c затмениями) и период 0.1177519 дня (2,8260456 часа) с диапазоном изменений блеска 19.1-20.7 звёздной величины. Катаклизмические переменные являются двойными системами, состоящими из взаимодействующих белого и красного карликов. Значение этой звезды заключается в том, что она может вспыхнуть как сверхновая. Помимо нее мы открыли еще три переменные звезды в видимом диапазоне. Первая (Karachurin 1) - типа EW (затменная переменная звезда типа W Большой Медведицы) с периодом 0.319021 дня (7.6565 часа) и диапазоном 16.0-16.6, вторая (Karachurin 2) – типа RRAB/BL (RR Lyrae с эффектом Блажко) и третья (Timofeev 1) – ультракороткопериодическая пульсирующая переменная типа дельты Щита с большой амплитудой (HADS). Ее период оказался равным 0.060017 суток (менее полутора часов). Наши открытия успешно зарегистрированы в Международном реестре переменных звезд AAVSO VSX.

Также мы создали 3D модели с кривыми блеска для Karachurin 1 и Karachurin 3. Кроме того, мы определили расстояние до наших звезд с помощью формулы , где d – Расстояние до звезды, m – Видимая звездная величина, M – Абсолютная звездная величина, которую мы вывели сами.

Таблица физических значений звезд

В ходе работы помимо перечисленных программ мы освоили основные астрономические ресурсы интернета: Vizier, Simbad, VSX и другие.

Путешествие, благодаря сверхновому двигателю, а точнее про варп-двигатель.

Данная работа посвящена созданию опытного образца роботизированной летающей системы для безопасного исследования окружающей среды с воздуха – ЛНИС «Гелиокоптер», с заданными техническими параметрами, отличными от других летательных аппаратов.

В ходе выполнения работы проведен анализ современных летательных аппаратов различного типа, учтены их достоинства и недостатки. Рассмотрены наиболее популярные на современном этапе летательные аппараты. Особое внимание уделено конструкторским и инженерным идеям, а также не стандартному применению обыденных вещей.

В создаваемом аппарате применены основные принципы робототехники, создана система управления на базе робототехнического конструктора.

Ссылка на видео проекта - 

https://www.youtube.com/watch?v=_ySvszZIERs&t=8s

Цель моей работы - изучить принцип движения дирижабля, создать его прототип с управлением.

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ЭВОЛЮЦИИ ЗВЕЗД НА ОСНОВЕ ДИАГРАММЫ ГЕРЦШПРУНГА-РАССЕЛА С ПОЗИЦИИ ДИСТОРТНОСТИ

Автор работы: Фадеев Денис Вадимович, 7 класс, МБОУ ДО ДТДМ  г.Твери.

Руководитель: педагог дополнительного образования Маркова Татьяна Борисовна

МБОУ ДО «Дворец творчества детей и молодежи»  г.Твери.

 Актуальность исследования. Вопросы эволюции звезд, несмотря на довольно долгую их историю, еще не разрешены до конца. Те модели, которые считались правильными, по мере поступления новых наблюдательных данных либо остаются без изменений, либо модифицируются, либо полностью отвергаются. Таким образом, создание модели эволюции звезд, наиболее полно учитывающей изменение со временем физических характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд, требует анализа очень большого массива данных, что существенно усложняет создание адекватной математической модели. В связи с этим, необходимость использования новых методов, которые позволят уменьшить степень сложности моделируемого объекта за счет меньшего числа параметров, что существенно снижает затраты на исследования, является актуальной задачей для многих направлений науки.

Цели и задачи исследования. Цель работы: найти новые подходы и методики описания основных этапов эволюции звезд с позиции современных научных школ и направлений, которые появились сравнительно недавно. Одним из таких перспективных направлений современных научных исследований является дистортность, как универсальный метод оценки различных предельных состояний в природных системах [2]. В основе метода рассмотрения широкого класса физических явлений в переходных процессах лежит научная гипотеза, которая определяет наличие вне пространственно-временной закономерности функционирования  различных структурных систем в критических  ситуациях.

Для достижения цели решались следующие задачи:

- разработка и обоснование новых критериев оценки смены жизненного цикла звезды в процессе ее эволюции;

- создание модели, объясняющей эволюцию звезд на основе предлагаемых критериев.

Содержание работы. В работе изложены теоретические основы методики геометрического отображения предельных состояний структурной системы в нормализованном виде [2]. На основе обобщения теоретико-экспериментальных исследований напряженно-деформированных состояний (НДС) материалов (структур), согласно этой методике следует различать шесть основных предельных уровней рановесных НДС (табл.1) [2].

Далее в работе описывается создание модели предельных состояний звезд на основе диаграммы Герцшпрунга-Рассела (Г-Р). Приведение диаграммы Г-Р к нормализованному виду и нанесение на нее предельных уровней НДС позволило выявить закономерности между ними и существующими последовательностями звезд (сверхгиганты, яркие гиганты и т.д). Проведенный анализ основных стадий эволюции звезд (главная последовательность, переменные звезды, сверхгиганты, черные дыры и белые карлики) показал их согласие с универсальными качественными характеристиками предельных состояний структурной системы дистортности (см. табл.1).

Значимость и новизна исследования. Научная новизна работы заключается в том, что впервые сделана попытка на основе диаграммы Г-Р объяснения этапов эволюции звезды с позиции общей теории предельных состояний (дистортности).

В работе объяснена природа наступления момента пульсации звезд посредством установления связи между положением полосы нестабильности на диаграмме Г-Р и  критериальной точкой, характеризующей момент максимального взаимного влияния параметров светимости и температуры. На основе методики геометрического отображения обоснованы критерии наступления конечного этапы эволюции звезд (черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики или наступление коллапса).

Итоги исследования. Проведенные исследования доказывают возможность применения дистортности как универсального метода оценки различных предельных состояний в описании эволюции звезд. В результате работы создана модель, позволяющая отобразить все основные этапы эволюции звезды. Модель позволяет описать положение звезды на диаграмме одним параметром нелинейности Х_А, дающим ей как количественную, так и качественную характеристику. Предлагаемый критерий предельных состояний (параметр эллиптичности П_К) позволяет оценить текущее “энергетическое” состояние звезды и предсказать дальнейшее ее поведение.

Перспективу дальнейшего исследования вижу в продолжение развития концепции дистортности при обосновании уже найденных критериев и в показе новых областей ее проявления как универсального метода научного познания.

Использованная литература:

1. Шварцшильд М. Строение и эволюция звезд /М.Шварцшильд; пер. с англ. Э.В. Кононовича. – 3-е изд. – Сер. Физико-математическое наследие: физика (астрономия). М.:Либроком, 2009. – 438 с.
2. Дистортность в природных системах /В.А. Миронов, Б.Ф. Зюзин, А.А. Тереньтьев, В.Н. Лотов – Мн.: Беларуская навука, 1997. – 415 с. – ISBN 985-08-0059-3.
3. Проект "Исследование Солнечной системы" [Электронный ресурс], Режим доступа: http://galspace.spb.ru/indvop.file/1.html
4. Проект "Космос и человечество" [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.cpace.ru/en/2010-01-23-07-39-02/16-2010-01-25-10-48-54/801-2010-01-25-19-53-57.html
5. Александр Бабицкий. Взрыв сверхновой звезды: учёные тоже пишут сценарии [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.chuchotezvous.ru/universe-evolution/1466.html
6. Физика черных дыр. [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1180462/node2.html
7. Взрыв Бетельгейзе. [Электронный ресурс], Режим доступа: http://spacegid.com/vzryiv-betelgeyze.html
8. Проект Astronet. К.А. Постнов Во что превращаются звезды в конце жизни [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1157080

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. Предельные характеристики состояния 

Расположение Плутона в Солнечной системе заставило меня задуматься: а не станет ли эта маленькая планета прибежищем для человечества, возможно даже ковчегом, когда Солнце закончит свое стабильное существование в главной последовательности и перейдет на стадию красного гиганта.

Тезисы

Тезисы

Название работы: Сравнение точности вычисления координат планет в гелиоцентрической системе мира и геоцентрической системе Птолемея.

Автор: Разумилов Егор Сергеевич, МБОУ Лицей № 1 г. Иркутска.

Научный руководитель: Климушкин Дмитрий Юрьевич, к.ф.-м.н, ИСЗФ СО РАН, г. Иркутск.

Цель работы:

Произвести сравнение между точностями измерений геоцентрической и гелиоцентрической систем отсчета.

Задачи работы:

• Изучить систему отсчета Птолемея;
• Рассчитать движение планет в системе Птолемея;
• Найти информацию из книг и Интернета о гелиоцентрической системе;
• Найти формулы движения планет из книг;
• Построить графики движения планет и сравнить их.

Актуальность и значимость темы:

На данный момент множество людей считает геоцентрическую систему Птолемея в корне неверной, моя же задача состоит в том, чтобы разобраться, так ли это. Также очень часто при решении различных астрономических задач нам приходится переходить из гелиоцентрической системы отсчета в какую-либо другую, возможно, схожую с Птолемеевской. Поэтому необходимо ответить на вопрос: правильно ли это?

Ход работы:

Сначала я поставил определил некоторые понятия, которые помогут мне с моей работой. Итак, геоцентрическая система Птолемея являлась теорией эпициклов. Эпицикл – орбита вращения планеты. В свою очередь, центр эпицикла вращается по деференту (центр эпицикла называется средней планетой). Эпицикл был введен Птолемеем для объяснения попятного движения планет. Птолемей предполагал, что эпицикл и деферент наклонены друг к другу, из-за чего и создается эффект «петли».

Далее из формул тригонометрии и из схемы движения планеты по деференту я вычислил угол, который проходит планета по большой орбите без учета попятного движения (эпицикла) за определенное время в системе Птолемея. Все выкладки приведены в моей работе. 

Следующим шагом в моей работе было объяснение причин попятного движения в гелиоцентрической системе мира и в системе эпициклов Птолемея. В гелиоцентрической системе это происходит вследствие разности угловых скоростей планет. В птолемеевской системе планеты могут двигаться в другую сторону вследствие наклона эпицикла к деференту и с Земли кажется, что планета описывает петлю.

Далее я рассчитал зависимость угла планеты от времени в системе Птолемея уже с учетом попятного движения (эпицикла) и построил графики этих функций. 

После этого из дополнительной литературы я нашел уравнение для движения планеты в гелиоцентрической системе и построил его график.

Следующим шагом я попробовал геометрически доказать эквивалентность системы Птолемея и Коперника-Кеплера. Необходимо было геометрически перевести нашу Солнечную систему из гелиоцентрической системы мира в систему Птолемея.

После этого я начал сравнивать графики, построенные мною в ходе работы, из которых я сделал вывод, что системы Птолемея и Коперника-Кеплера эквивалентны.

Заключение:

Мое исследование помогло мне в решении многих астрономических задач, где необходим переход из одной системы отсчета (гелиоцентрической) в другую (похожую на птолемеевскую). Я намерен продолжать свою работу. Будут выведены формулы и построены графики для движения планет в системе Коперника-Кеплера с учетом попятного движения, также будут простроены траектории планет в той или иной системе отсчета. А данная работа завершается следующими выводами:

• Геоцентрическая система отсчета — это система отсчета, где начало координат размещено на Земле;
• Гелиоцентрическая система отсчета – система отсчета, где началом координат является Солнце;
• Попятное движение образуется из-за движения Земли относительно другой планеты с угловой скоростью большей, чем у самой планеты;
• Птолемей провел очень точные измерения и расчеты для своей системы;
• Существует возможность трансформировать гелиоцентрическую систему в геоцентрическую и эти системы геометрически эквивалентны.

Список использованной литературы:

• Web-ресурс: http://www.astro-cabinet.ru/library/Ptolemey/Bron_10.htm;
• Н. И. Идельсон: «Этюды по истории небесной механики»;
• Р. Р. Ньютон: «Преступление Клавдия Птолемея».

Здесь представлен основной текст.

Здесь представлены тезисы.

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение "Гимназия №11" г.Королёв, ул.Пионерская 34

Подготовил ученик 9 класса Дмитриев Андрей

Научный руководитель: Шевель Михаил Александрович

Цель работы: Исследовать магнитную жидкость как основу для системы стабилизации космического корабля. Исследовать поведение магнитной жидкости в космическом пространстве. Задачи: 1. Изучить и систематизировать научную, научно-публицистическую литературу и Интернет-материалы по теме«Исследование магнитных жидкостей, их применение в замкнутом кольце как основание для системы стабилизации космического корабля в пространстве». 2.Разработать схему системы стабилизации космического корабля. 3.Получить ферромагнитную жидкость и провести исследования жидкости с различными видами магнитов. 4.Проанализировать результаты проведённых испытаний. 5.Изучить способы применения магнитных жидкостей в космической и авиационной промышленности.

Актуальность:Одним из самых важных факторов развития аэрокосмической промышленности является внедрение инновационных материалов в качестве комплектующих космического корабля, поскольку система стабилизации является важной частью космического корабля. Система стабилизации на основе ферромагнитной жидкости является отличной альтернативой уже существующим системам стабилизации, поэтому представленная работа является актуальной.

Понятие:Ферромагнитная жидкость Ферромагнитная жидкость -жидкость, сильно поляризующаяся в присутствии магнитного поля.

В работе Ночвина Л.И. значится следующие определение ферромагнитной жидкости: «Ферромагнитная жидкость – это тот материал, который позволяет увидеть движущиеся скульптурные композиции. К классическому магнитному полю могут притягиваться или отталкиваться все вещества. Но реакция большинства из них такая слабая, что ее можно обнаружить только специальными приборами. Было бы здорово, если бы можно было увеличить магнитные свойства материалов без разрушения их структуры и кардинального изменения их исходных свойств».

Я склоняюсь к определению Иванова В.А., что магнитная жидкость- представляет собой устойчивую коллоидную систему, состоящую из ферромагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода, а также различные виды масел

Ферромагнитная жидкость в космосе:

Если воздействовать магнитным полем на ферромагнитную жидкость с разной восприимчивостью возникает неоднородная магнитная объемная сила, которая широко используется в космической промышленности что приводит к форме теплопередачи называемой термомагнитная конвекция.

Такая форма теплопередачи может использоваться там, где не годится обычная конвекция, например, в микроустройствах или в условиях пониженной гравитации. В работах профессора Кирилова описывается уплотнительное свойство магнитной жидкости в космосе, а именно уплотнение вращающихся валов.

Системы стабилизации космического корабля

Системы стабилизации должны обеспечивать устойчивость и заданную точность регулирования отклонений углов и координат центра масс Летательного Аппарата(ЛА)от программных значений. При этом могут налагаться ограничения на значения отдельных параметров системы (управляющие воздействия или производные управляющих воздействий). Отклонения углов и угловых скоростей могут ограничиваться для определенных возмущающих воздействий

Для анализа устойчивости линейной или линеаризованной системы используется понятие асимптотической устойчивости, при этом обычно Используется стационарные математические модели, полученные с использованием метода замороженных коэффициентов. Система является асимптотически устойчивой, если: • (для непрерывных систем (корнихарактеристического полинома лежат в левой полуплоскости; • (для дискретных систем (корни характеристического полинома лежат внутри окружности единичного радиуса.

Получение ферромагнитной жидкости

Изучив патент доктора Щелковского я выявил следующие способы получения и получил их: Известна ферромагнитная жидкость, представляющая собой дисперсию железо- 0 содержащих частиц из FeC0q в кремнеорганической жидкости 1 Такого типа ФМЖ я нашел применение преимущественно в уплотняющих устройствах. Известны также ферромагнитные жидкости на углеводородной основе, получаемые дроблением частиц магнетита в шаровой мельнице в углеводородной дис-гоперсионной среде в присутствии стабилизатора (21. Такие жидкости обычно используют для очистки сточных вод от нефтепродуктов или для разделения немагнитных материалов по плотности. Наиболее близкой к изобретению является ферромагнитная жидкость, состоящая из высокодисперсного магнетита в качестве дисперсной фазы, дисперсионной среды в Ђ” керосина и стабилизатора - олеиновой кислоты. Данную ферромагнитную жидкость получают осаждением магнетита коллоидных размеров из раствора солей двухи трехвалентного железа, взятых в мольном отношении 1:2, щелочью NaOH. Полученный при этом осадок промывают сначала дистиллированной водой до достижения рН промывного раствора 7, а затем последовательно ацетоном и толуолом. После этого осадок смешивают со стабилизатором (олеиновой кислотой) при тщательном растирании осадка последней в ступе при 90-110 С, а затем йолученную пасту подвергают пептиза; в определенном количестве кероси3 94705 на при той же температуре и гомогениэации на вибромельнице в течение 12 часов. В домашних условиях ее тоже можно получить среди множества способов я выделил:химический и физический.

Химический способ:Данную ферромагнитную жидкость довольно просто сделать своими руками дома. Для этого нам необходимо масло (моторное или подсолнечное) и тонер (порошок) для лазерного принтера. Все эти два ингредиента нужно смешать на глаз до густоты сметаны. Для лучшего эффекта можно погреть на водяной бане, помешивая, минут 20-30. Но учтите - не каждый тонер для принтера хорошо магнитить. Соответственно надо брать наилучший тонер для принтера.

Физический способ:

Физический способ заключается в ультразвуковом (УЗ) диспергировании магнитногонаполнителя в полуразбавленных водных растворах полимеров.

Схема модуля системы стабилизации:

В 2013 году NASA проводило эксперименты по использованию ферромагнитной жидкости в замкнутом кольце как основу для системы стабилизации космического корабля в пространстве. Детально исследовав результаты экспериментов NASA, я выявил достаточно интересное свойство теплопередачи магнитной жидкости, притом оно не затрачивает лишней энергии и, посчитав насколько долго магнитная жидкость держит тепло полученное от нагревателя, я задумался над идеей создания модуля на основе магнитной жидкости.

Вывод:

В ходе исследования было проведено 9 опытов, изучены свойства ферромагнитной жидкости, ее взаимодействие с металлами в жидкости и в газе. Предложена схема системы стабилизации космического корабля. Проведен сравнительный анализ разработанной схемы стабилизации с существующими техническими средствами

В основе исследования лежит гипотеза о том, что величина силы сопротивления возрастает при движении снарядов со скоростями, превышающими скорость звука.

В данной работе исследовался полет снаряда на сверхзвуковой скорости. Для решения данной задачи были построены ракеты на основе твердотопливного заряда с двигателями  РД1-300-7 и МРД-20-3 и производились запуски построенных снарядов. Ракета с двигателем РД1-300-7 достигла сверхзвуковой скорости на небольшом участке полета и данные, полученные при ее запуске, сравнивались с расчетными. Было смоделировано обтекание пуль и ракет и построены 3D-моделей различных снарядов в программе Solidworks. Вычислен коэффициент аэродинамического сопротивления для трех видов ракет на различных скоростях полета.

Производились реальные отстрелы различных пуль на дистанции 700 м. Полученные данные сравнивались с расчетными данными.

Также сделаны фото и видеоотчеты о запусках ракеты и отстрелах пуль.

В основе исследования лежит гипотеза о том, что величина силы сопротивления возрастает при движении снарядов со скоростями, превышающими скорость звука.

В данной работе исследовался полет снаряда на сверхзвуковой скорости. Для решения данной задачи были построены ракеты на основе твердотопливного заряда с двигателями  РД1-300-7 и МРД-20-3 и производились запуски построенных снарядов. Ракета с двигателем РД1-300-7 достигла сверхзвуковой скорости на небольшом участке полета и данные, полученные при ее запуске, сравнивались с расчетными. Было смоделировано обтекание пуль и ракет и построены 3D-моделей различных снарядов в программе Solidworks. Вычислен коэффициент аэродинамического сопротивления для трех видов ракет на различных скоростях полета.

Производились реальные отстрелы различных пуль на дистанции 700 м. Полученные данные сравнивались с расчетными данными.

Также сделаны фото и видеоотчеты о запусках ракеты и отстрелах пуль.

В крыле из композитного материала основная часть нижней поверхности полностью идентична задней части верхней поверхности, продолженной за пределы задней кромки. Отличие - верхняя поверхность выполняется заодно с начальной частью нижней поверхности. Для изготовления крыла с постоянной хордой необходима всего лишь одна матрица, в которой формуются обе половинки крыла.

Минутное видео https://yadi.sk/i/7ng-_DN_38yJdX

ГБОУ школа № 141 имени Героя Советского Союза Рихарда Зорге

Подготовил Старов Андрей Альбертович

Руководители проекта:

Афанасьев В.А.

доктор технических наук(МАИ)

Миронова Л. В.

( учитель физики и математики)

Эта проектная работа выполнена ДВУМЯ учениками: Савельевым Иваном и Андреем Захаровым с целью применения знаний по серии предметов и наук для получения общего ответа на вопрос о возможности контактирования человека с внеземной цивилизацией.

В общих чертах, вся работа рассматривает развитие событий по плану:

1. Человечество получает и дешифрует послание в виде электромагнитной волны
2. После политических и общественных волнений мы "отвечаем на космический телефон"
3. Мы договариваемся о контакте
4. Строим аппарат для полетов на расстояния около светогово века (100 св. лет)
5. Рассчет и оптимизация экспедиции (чтобы получить больше астрономических данных)
6. Вернуться на Землю с новым опытом и информацией

Такой полуабстрактный план, лег в эту версию работы. Однако, это не последний вариант проектной, в дальнейшем это станет опорной идеей для наших будущих работ и исследований, так как сейчас мы не можем сказать, что достигли желаемого результата.

Например уже к 2018 мы планируем:

1. Провести серию лабораторных исследований по: подаче энергии, БГЦ и солнечному парусу.
2. Проработать двигатель и создать рабочий макет
3. Рассмотреть экономический аспект и прогнозирование финансовых потоков для реализации
4. Разрабать креонику и найти многоразовый способ консервации в условиях экспедиции
5. Оптимизировать маршрут в космосе и предоставить точную траекторию
6. Создать сеть внутренних снабжений NOVA (электричество, мин ресурсы, хим топливо)

PS Для заочного этапа не создавалась презентация, и еще не закончена модель СУРСА, который будет напечатан на 3D принтере.

PPS Для любопытных, организоан открытый доступ к гугл диску, где можно найти: текст, чертежи, расчетная программа и несколько научных работ, у которых мы брали материалы: https://goo.gl/LUXvZD

Работа направлена на определение целесообразности и эффективности использования микроорганизмов для построения на их основе замкнутого цикла получения питательных веществ и кислорода на борту космической станции.

В ходе работы проводится эксперимент (в земных условиях) по выращиванию биомассы фототрофных микроорганизмов с помощью фотобиореактора и получению на их основе пищевого сырья и кислорода.

Объектом ислледования является замкнутая система жизнеобеспечения космического аппарата (СЖО).

Предметом исследования являются микроводоросли C. Vulgaris C-81, C. Vulgaris GKV1 и Scotiellopsis terrestris как основной вид сырья для работы замкнутой СЖО космической станции.

В ходе экпспериментальной части работы была выращена биомасса микроводорослей с использованием специально подобранного состава питательного раствора, приготовленного на дистиллированной воде. 

В качестве специализированного оборудования был использован фотобиореактор, с помощью которого создавались оптимальные условия для роста биомассы (поддержание инокулята в экспоненциальной фазе). Вспомогательным оборудованием является спектрофотометр, с помощью которого определялась концентрация микроорганизмов в растворе, шейкер (для более равномерного и эффективного роста микроводорослей), а также различные химические вещества, необходимые для приготовления питательного раствора.

Новизна работы заключается в использовании нестандартных источников выработки кислорода и питательных веществ - микроводорослей и в применении новой разработки - фотобиореактора для выращивания биомассы.

Практическая значимость работы обуславливается применением данных технологий и оборудования для создания замкнутой, самовоспроизводимой СЖО космической станции, с целью минимализации затрат по её эксплуатации.

В данном проекте я проанализировала существующие методы уборки космического мусора, оценила эффективность каждого и пришла к соответсвующим выводам.

Работу выполнили: Соколов Сергей и Лещенко Илья(соавтор) школа №2007

Научный руководитель: Шаракин С.А. н.с. НИИ ЯФ МГУ, sharakin@mail.ru

Цель проекта:

Цель проекта – определение параметров разрядов(вспышек), происходящих в верхних слоях атмосферы, по имеющимся данным со спутников, путём выведения соотношения изначальных параметров моделируемой вспышки и полученных при моделировании данных со спутника.

Методика решения:

Чтобы понять, как зависят данные, полученные со спутника от параметров по которым развивается электромагнитная вспышка, мы моделируем вспышку и смотрим как соотносятся полученные на спутнике данные с теми параметрами, которые мы придали вспышке.
Математическое моделирование происходит в среде разработки «WingIDE 101 5.1» на языке программирования «python 3.5», с дополнительной подключаемой библиотекой "Matplotlib".

Описание явления и процесса его исследования:

В атмосфере земли постоянно происходят электромагнитные вспышки. Происходят по разным причинам: во время гроз или при попадании в атмосферу космических лучей предельно высоких энергий (КЛПВЭ). Существует много видов подобных вспышек. Например, всем известные молнии, которые также делятся на несколько типов, такие как: линейные, ленточные, чёточные, плоские, шаровые. Но нас интересуют электромагнитные вспышки, происходящие в верхних слоях атмосферы: стратосфере, мезосфере и ионосфере - во время гроз. К таким явлениям относятся: спрайты, синие джеты и эльфы. 

Спрайты, синие джеты и эльфы являются транзиентными атмосферными явлениями (ТАЯ), они возникают над грозовыми облаками, длятся порядка 1-100 миллисекунд и имеют большие пространственные размеры, скорость протекания таких явлений близка к скорости света, также ТАЯ могут иметь окраску, в зависимости от плотности атмосферы. Наблюдаются такие явления уже давно с помощью видеокамер или с самолётов, а в последние десять лет, в связи с развитием техники, ведутся изучения с помощью спутников: в 2005 году был запущен ИС3 «Университетский – Татьяна» (кратко «Татьяна-1»), в 2009 году ИСЗ «Университетский - Татьяна-2» (кратко «Татьяна-2») и в 2016 ИСЗ «Ломоносов».

Вывод:

Были смоделированы 3 сценария свечения сферически-симметрической вспышки при различных параметрах. Был сформирован отклик детектора на различных расстояниях до вспышки. Были получены графические зависимости: суммарной энергии свечения вспышки от времени и интегральной зависимости отклика детектора от времени. Были получены изображения фронта свечения в различные моменты времени. Также удалось определить время нарастания и время спада локального свечения.

В последнее время, появляется большой интерес к доставке грузов при помощи БЛА. По статистике 85%  почтовых отправлений весит не более 2,3 кг. Крупные интернет магазины, предпринимают попытки создания аппаратов доставщиков грузов, на базе мульти-роторных систем, в связи с простотой технической реализации. Основным сдерживающим фактором в этих работах является: низкая продолжительность полёта, связанная с отсутствием источников энергии с высокими удельными характеристиками.

В работе обоснована теоретическая и практическая возможность увеличения продолжительности полета БЛА, за счет применения нетрадиционной аэродинамической схемы мульти-ротора, с несущими поверхностями(крыло).

Приводится аналитическая методика расчета продолжительности полета для обычного и модифицированного летательного аппарата. Сделаны выводы о степени влияния несущей поверхности на продолжительность полета.

«Разработка роботизированной летающей системы для безопасного исследования окружающей среды с воздуха»

Автор проекта: Прохоров Роман Леонидович, Челябинская область, г. Челябинск, МБОУ лицей № 11, класс 5

Научные руководители: Овсяницкая Лариса Юрьевна, кандидат технических наук, доцент, Челябинского филиала ФГОБУ ВО «Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации» г. Челябинск

Коломиец Павел Сергеевич, педагог дополнительного образования,

Муниципальное автономное учреждение дополнительного образования «Дворец пионеров и школьников им. Н.К. Крупской г. Челябинска» г. Челябинск

Цель работы: Создание прототипа роботизированной летающей системы для безопасного исследования окружающей среды с воздуха.

Актуальность работы: беспилотные аппараты, как наземные, так и летающие, на сегодняшний день являются одними из самых перспективных. Ими обычно занимаются крупные научно-технические и промышленные корпорации. Связано это с большими затратами на разработку и производство данного оборудования. Однако мы посчитали, что для создания такой системы нет необходимости в сложном оборудовании и программно-аппаратном комплексе, а также, что данный проект мог бы быть востребован в учебных заведениях для изучения окружающей среды и в других отраслях науки и техники, в том числе и в обеспечении безопасности жизнедеятельности человека.

Помимо инженерно-технических решений, важную роль в реализации подобных работ играют робототехника и программирование. Предложенные решения должны иметь инновационный характер, то есть привносить что-то новое, служить прогрессу и иметь возможность для промышленного производства. При получении положительных оценок наш проект может быть реализован как в виде схем по сборке аналогичных систем, так и в виде конструктора для школ или иных организаций.

Задачи:

1) Провести поиск и анализ аналогичных устройств. 2) Разработать техническое предложение. 3) Приобрести необходимые материалы и оборудование. 4) Разработать проект устройства. 5) Самостоятельно изготовить необходимые детали и устройства. 6) Создать систему управления на базе роботизированного конструктора Lego Mindstorms EV3. 7) Разработать алгоритм движения и управления. 8) Провести испытание устройства в реальных условиях.

Для реализации поставленной цели и задач применялись следующие методы, приемы и решения: анализ данных, математическое моделирование, техническое моделирование, эскизирование, программирование.

Данная работа посвящена созданию опытного образца роботизированной летающей системы для безопасного исследования окружающей среды с воздуха – ЛНИС «Гелиокоптер», а также для развития межпредметных связей при обучении школьников.

В ходе выполнения работы проведен анализ современных летательных аппаратов различного типа, учтены их достоинства и недостатки. Рассмотрены наиболее популярные на современном этапе летательные аппараты. Особое внимание уделено конструкторским и инженерным идеям, а также не стандартному применению обыденных вещей.

В создаваемом аппарате применены основные принципы робототехники, создана система управления на базе робототехнического конструктора Lego Mindstorms EV3.

При изготовлении прототипа «Гелиокоптера» автором проводились технические испытания и лабораторные исследования.

В процессе создания опытного образца были созданы несколько различных конструкций, проведен их анализ, учтены недостатки.

Работа была выполнена автором из доступных материалов с минимальным применением технически сложного оборудования.

Проект имеет междисциплинарный характер и создан на стыке физики, математики конструирования, программирования и других дисциплин.

Итогом проделанной работы стал созданный нами опытный образец (прототип) роботизированной летающей системы для безопасного исследования окружающей среды с воздуха – ЛНИС «Гелиокоптер».

Выводы:

Комбинированное использование воздушных шаров в качестве аэростатической разгрузки, квадрокоптера для повышения подъемной силы и управляемости, управление с помощью роботизированной системы на базе Lego Mindstorms EV3 позволяет нашей системе длительно находиться в воздухе, поднимать больший груз, совершать направленный полет без постоянного пилотирования и контроля со стороны человека.

Данная система может использоваться для исследования газо-пылевых, радиоактивных, аэрозольных выбросов. Аэрофотосъемки и видеосъемки сельскохозяйственных угодий, крупных промышленных объектов (ангары, склады, стадионы), наблюдением за животными и другими объектами живого мира.

Данная ЛНИС может быть использована сотрудниками МЧС например, для наблюдения и контроля за лесными и степными пожарами или, в случаях ЧС, где необходимо длительное наблюдение и контроль с воздуха.

Разборность системы и легкая заменяемость элементов и узлов, в совокупности с невысокой ценой, позволят использовать её в качестве «одноразовой» при чрезвычайных ситуациях с повышенной опасностью.

Ученик 11 класса: Ахметшин Айдар Альфредович

МБОУ Гимназия №3 ЗМР РТ

Учитель физики: Тезёва Ирина Анатольевна

Цели и задачи исследования 

1. Изучить функцию и строение магнитного поля земли
2. Изучить принцип защиты планеты от космических излучений магнитным полем Земли (Солнечный ветер)
3. Выделить проявления воздействия излучений на полюсах
4. Изучить природу полярного сияния
5. Ответить на вопросы: можно ли сделать искусственное полярное сияние и как это реализовать?
6. Выявить перспективы создания искусственного полярного сияния

Магнитное поле Земли

Большинство планет Солнечной системы в той или иной степени обладают магнитными полями. По убыванию дипольного магнитного момента на первом месте Юпитер и Сатурн, а за ними следуют Земля, Меркурий и Марс. Под действием исходящего от Солнца потока плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны. Специальный раздел геофизики, изучающий происхождение и природу магнитного поля Земли называется геомагнетизмом. Геомагнетизм рассматривает проблемы возникновения и эволюции основной, постоянной составляющей геомагнитного поля.

Происхождение магнитного поля Земли

Динамо-эффект – самовозбуждение и поддержание в стационарном состоянии магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Его механизм подобен генерации электрического тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. С динамо-эффектом связывают происхождение собственных магнитных полей Солнца Земли и планет, а также их локальные поля, например, поля пятен и активных областей.

Солнечный ветер

Солнечный ветер - истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц – несколько десятков в 1 см³. Честно говоря наше светило очень щедрое, ведь помимо излучения (солнечного излучения) оно испускает в пространство огромное количество себя. Каждую секунду она теряет около одного миллиарда килограмм протонов и нейтронов. Это называется солнечным ветром. Но ничего приятного в этом нет, ведь по сути это разряженная плазма, которая летит с огромной скоростью во всех направлениях.

Полярное сияние

Полярное сияние - свечение верхних разреженных слоев атмосферы, вызванное взаимодействием атомов и молекул на высотах 90-1000 км с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Соударения частиц с составляющими верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, т.е. к переходу в состояние с более высокой энергией.

Искусственное полярное сияние

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы понимаем какое-нибудь физическое явление, является его повторение в лаборатории. Это удалось сделать и для полярного сияния - создать его искусственно в лаборатории с масштабами нашей планеты. Этот эксперимент, получивший название "Аракс", начат в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Значимость и новизна исследования

Полярные сияния сигнализируют о месте и времени воздействия Космоса на земные процессы. Вызывающее их вторжение заряженных частиц влияет на многие стороны нашей жизни. Изменяется содержание озона и электрический потенциал ионосферы, нагрев ионосферной плазмы возбуждает волны в атмосфере. Все это сказывается на погоде. Из-за дополнительной ионизации в ионосфере начинают течь значительные электрические токи, магнитные поля которых искажают магнитное поле Земли, что прямо влияет на здоровье многих людей. Таким образом, через полярные сияния и связанные с ними процессы Космос воздействует на окружающую нас природу и ее обитателей.

Итоги исследования 

Для создания уникального небесного явления нужно запустить на орбиту Земли ускоритель элементарных частиц. Кроме того, техника позволит рисовать на небе не просто различные разводы, но и интересные рисунки. Данное направление будет очень востребовано в современном обществе, так как технический прогресс и развитие науки преподносят нам новые открытия в разных сферах общества. Ежедневно мы сталкиваемся с чем - то новым, но изучение магнитного поля Земли и разработка нового и улучшение старого способа получения искусственного полярного сияния в любой точке мира, даст возможность всем людям полюбоваться и восхититься, наверное, одним из самых незабываемых световых шоу на земле, помимо этого искусственные полярные сияние смогут и разнообразить наши праздники и удивлять гостей нашей страны на различных соревнованиях.

Список литературы

Соросовский образовательный журнал, Том 7, N 5, 2001 г. 

Онлайн энциклопедия: http://www.krugosvet.ru/

Научная сеть: http://nature.web.ru/

Новостной интернет-журнал о науке: qwrt.ru

Движение реактивных снарядов с учетом сил сопротивления.

Исполнитель: Кузнецова Дарья Алексеевна учащаяся 11 класса. Научный руководитель: Яблочков Евгений Юрьевич, учитель высшей категории. Консультант: Холкин Павел Иванович. Рецензент: Потоскуев Сергей Эрнович, кандидат физико-математических наук, доцент.

В настоящее время ракеты находят широкое применение в военном деле. Полет ракет происходит в самых различных условиях -как на больших высотах практически в безвоздушном пространстве, так и вблизи поверхности земли, где силы сопротивления со стороны атмосферы оказывают существенное влияние на летящую ракету.

Цель работы : Изучить движение реактивных аппаратов при наличии внешних сил.

На ракету действуют многие силы: сила тяги, сила притяжения Земли и небесных тел, сопротивление атмосферы, световое давление, тяжести и т.д. Эффект действия всех сил выражается в ускорении, которое получает аппарат. Работа над поставленными задачами исследования, позволила рассмотреть два вида движения ракеты и решить задачи с силой сопротивления и с силой тяжести.

Теоретическое вычисление силы сопротивления является очень сложной задачей, решению которой посвящено большое количество работ. Выражения для силы сопротивления воздуха получают с помощью теории подобия и размерностей, лежащей в основе методов физического моделирования. При движении со скоростью, большей скорости звука, «сверхзвуковой» скоростью сопротивление воздуха сильно растет, так как летящее тело создает при этом мощные звуковые волны, уносящие энергию движущегося тела. Поэтому для решения задач мы берем отношение, что сила сопротивления прямо пропорциональна квадрату скорости.

Основной трудностью при использовании этой формулы является определение коэффициента лобового сопротивления Cx. Значения этого коэффициента, полученные с применением эксперимента для различных скоростных диапазонов, приводятся в специальных таблицах. Скорость ракеты должна быть больше скорости звука, поэтому мы берем значение Cx=0,32, что с достаточной для нас точностью соответствует значению Cx приводимых в таблице.

Для расчета силы сопротивления использовались значения соответствующих величин полученные для ракетного снаряда диаметром d=0.16 м, длинной 1 м летящего со сверхзвуковой скоростью. Площадь поперечного сечения равна s=(πd^2)/4=(π*〖0.16〗^2)/4=0.02м^2. Плотность воздуха при нормальных условиях рассчитывали из уравнения состояния идеального газа ρ=Pμ/RT=(〖10〗^5*0.029)/(8.31*300)=1.16кг⁄м^3 .

Ракетный двигатель осуществляет одну и ту же задачу: он тем или иным способом выбрасывает из ракеты некоторую массу, запас которой находится внутри ракеты. Согласно второму закону Ньютона на ракету со стороны выбрасываемой массы газов действует сила, приводящая ракету в движение, называется силой тяги. Сила тяги должна быть тем больше, чем большая масса газа в единицу времени выбрасывается из ракеты и чем больше скорость, с которой они вылетают относительно ракеты.

В итоге ракета приобретает скорость. Из этого следует, что чем выше температура и меньше молярная масса, тем больше скорость. Значит, для ракеты нужно подбирать топливо с малой молярной массой и высокой калорийностью (позволяющее достичь высокой температуры, например, водород). Для решения этой задачи была написана программа на языке программирования Паскаль.

Можно сделать вывод, чем больше сила тяги двигателя, тем большую скорость набирает ракета. И максимальное значение скорости стремится к максимуму, который определяется условием мгновенного сгорания топлива и отсутствием влияния сил сопротивления.

 Мы видим, что максимальная скорость подлета ракеты к цели достигается при полном сгорании топлива и при условии, что двигатель работает в процессе всего полета. При досрочном сгорании топлива, несмотря на достижение большой скорости ракеты, скорость подлета значительно уменьшается за счет влияния сил сопротивления.

Несмотря на большую начальную скорость при большой силе тяги двигателя, минимальное время полета и максимальная скорость подлета достигаются при работе двигателя за время всего полета.

Была составлена вторая задача, по сравнению с первой задачей, здесь необходимо учесть действие силы тяжести и изменение угла вектора скорости к горизонту. Для этого рассматриваем уравнение описывающее движение ракеты в проекции на вертикальную и горизонтальную оси.

В процессе работы все поставленные цели работы были достигнуты. Составлена программа на языке программирования Паскаль, позволяющая рассчитывать параметры полета: время полета ракеты, время сгорания топлива, конечная скорость ракеты, конечная масса топлива, расстояние которое преодолела ракета, для ракеты, имеющей заданную полезную нагрузку и заданное количество топлива. Показано: Сила сопротивления воздуха оказывает значительное влияние на полет ракеты. Максимальная скорость подлета к заданной цели и минимальное время полета достигается при заданных массах ракеты и топлива, при условии работы двигателя в течении всего полета. Разработана блок схема, используя которую в дальнейшем, можно составить программу, позволяющую рассчитать параметры полета реактивных снарядов с учетом сил сопротивления воздуха и тяжести.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ И ЛИТЕРАТУРЫ: 1.Аппроксимация закона сопротивления воздуха 1943 г., автор: Ефремов А. К. ; МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская федерация 2.Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Глава X. Одномерное движение сжимаемого газа. § 97. Истечение газа через сопло // Теоретическая физика 3. http://books.sernam.ru/book_msp.php?id=2 4. http://tepka.ru/fizika/3.3.html 5 . https://ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля 6. http://www.bestreferat.ru/referat-16207.html

Работа

Научно-исследовательская работа в рамках данного направления связана с освоением космоса и планирующейся постройкой космических баз на Луне и на Марсе. Важно разработать такую замкнутую систему жизнеобеспечения, в которой человек мог бы находиться длительное время за счет постоянной регенерации пищи и кислорода с помощью звена культурных растений. Однако одной из серьезных проблем при этом являются потенциальные источники токсичных веществ, которые могут отравить человека или растения. Для этого необходимо осуществить проверку состава газа, выделяемого звеньями биолого-технической системы жизнеобеспечения, на его токсичность, используя принцип раздельного анализа газовой среды каждого из звеньев – потенциальных источников летучих токсичных соединений. В ходе работы использовались: реактор «мокрого» сжигания, катализатор и хроматограф. Таким образом, при проведении научного исследования в Красноярском институте биофизики СО РАН, был впервые проанализирован состав газа, выделяемого звеньями, и показана возможность его безопасного включения в систему биолого-технической системы жизнеобеспечения.

Автор работы: Чуйко Никита Алексеевич, МБОУ СОШ №2 а. Хатукай

Руководитель: преподаватель физики Шевченко Андрей Петрович, МБОУ СОШ №2 а. Хатукай

Цель работы.

Целью моей научно исследовательской работы является рассмотрение такого фундаментального взаимодействия как гравитация, его явлений и проблема космических поселений с искусственным притяжением, рассмотрение особенностей использования различного вида двигателей для создания искусственной гравитации, развитие представлений о жизни в космосе в условия искусственной гравитации и решение проблем, возникающих при создании этого проекта, интеграция патентов передовых технологий к решению проблем искусственной гравитации.

Актуальность исследования.

Космические поселения представляют собой вид космических станций, на которых человек смог бы проживать в течение длительного периода времени или даже всю жизнь. Для создания подобных поселений нужно продумать все необходимые условия для оптимальной жизнедеятельности — систему жизнеобеспечения, искусственную силу тяжести, защиту от космических воздействий и т.д. И хотя реализовать все условия довольно сложно, ряд писателей-фантастов и инженеров уже создали несколько проектов, по которым, возможно, в будущем будут созданы удивительные космические поселения.

Содержание работы.

В работе изложено современное представление о искусственной гравитации, развитие взглядов на космические поселения, проблемы проекта и их возможные решения, а также представление о искусственной гравитации в культуре.

Значимость исследования.

Искусственная гравитация является перспективным направлением для исследований, ведь она обеспечит долговременное пребывание в космосе и возможность дальних космических перелетов. Постройка космических поселений может дать средства для дальнейших исследований; если запустить программу космического туризма, что будет являться весьма дорогим удовольствием, космические корпорации получат дополнительный поток финансирования, и исследования можно будет проводить по всем направлениям, не ограничиваясь возможностями.

Итоги исследования.

В итоге мы получим современную картину о космических поселениях, узнаем какие трудности мешают выполнению этой задачи, получим возможные решения проблем связанных с данным проектом.

Определение максимальной фазы солнечного затмения 20 марта 2015 года в п. Навля.

Сагайдак Ярослава Александровна
МБОУ «Навлинская СОШ №2», 5 класс.

Научный руководитель: Сагайдак Галина Андреевна,

учитель физики и математики МБОУ «Навлинская СОШ №2».

Цель исследования заключается в определении максимальной фазы солнечного затмения 20 марта 2015 года в п. Навля. Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:

• узнать, что называют солнечным затмением;
• проанализировать фотографии, сделанные во время затмения;
• вычислить время наступления максимальной фазы, определить максимальную фазу затмения;
• сравнить время и величину фазы с имеющимися данными.

Объектом исследования является солнечное затмение 20 марта 2015 г. в п. Навля. Предметом исследования – фаза солнечного затмения. 

При исследовании использовались следующие методы: изучение литературы по проблеме, наблюдение, фиксация наблюдений при помощи фотоаппарата, компьютерная обработка данных, вычисления.

20 марта 2015 года на территории европейской части РФ наблюдалось частное солнечное затмение. Поселок Навля расположен в Брянской области, в зоне видимости затмения. Автор фотографировал ход затмения, затем на основании полученных снимков определил максимальную фазу затмения, проанализировал полученные данные.

Актуальность исследования. Как происходит солнечное затмение, почему в разных частях Земли затмение видно по-разному? Можно ли описать затмение с помощью математики? Работа актуальна ещё и потому, что он помогает школьникам узнать больше о таком редком астрономическом явлении, как солнечное затмение и понять, что астрономия действительно является древнейшей из наук.

Значимость исследования. В работе предложен способ получения фотографий хода затмения с помощью обычного цифрового фотоаппарата. Использован метод вычисления фазы солнечного затмения без специальных астрономических инструментов и знаний, по той части диаметра солнечного круга, которую закрывает Луна во время затмения.

Итоги исследования. Фотографии во время затмения можно делать обычным цифровым фотоаппаратом, но фотографировать солнечный диск можно, только если лучи отражаются от нескольких слоев фотопленки. При этом происходит ослабление света и становится виден ход затмения.

Визуально определить фотографию с максимальной фазой солнечного затмения невозможно. Необходима математическая обработка результатов наблюдений.

По выбранному нами методу обработки получены следующие результаты: временем максимальной фазы было примерно 10 часов 11 минут; максимальная фаза затмения, вычисленная по отношению закрытой части солнечного диска к его диаметру, равна 0,65.

По данным, опубликованным 04-02-2015 на сайте Meteoweb.ru, время максимальной фазы 10:14 и максимальная фаза 0,63. Полученные мной результаты отличаются на 3 минуты и 0,02 от реальных данных, что дает хорошее совпадение.

Список использованной литературы.

1. Аткинсон С. Астрономия. Энциклопедия окружающего мира. – ООО «Росмен-издат», 1999, - 47 с.
2. Атлас Вселенной для детей. Перевод с английского. – Ридерз Дайджест. 2001 – 128 с.
3. М. М. Дагаев - "Солнечные и лунные затмения"
4. Цветков В.И. Космос. Полная энциклопедия. – М.:Эксмо, 2014. – 248 с.: ил.
5. http://allforchildren.ru/why/why54.php
6. http://meteoweb.ru/astro/ast035.php

В работе рассматривается физическая природа возникновения скачков уплотнения и приводится математическая модель для расчета угла наклона скачка уплотнения (без учента диссоциации на фронте скачка уплотнения) и значений параметров потока за скачком уплотнения. На основе приведенной математической модели проведен численный эксперимент, получены результаты и проведена их обработка для формулировки выводов исследования.

Введение

Актуальность. Долгий путь, открывший нам дорогу на прекрасное созерцание Космоса, считается одним из достойнейших «подвигов» человечества.

Ещё в конце прошлого века (1895 г.) К.Э. Циолковский высказывал мысль, что после создания искусственного спутника Земли, способного без повреждений возвращаться на Землю, на очередь встанет решение медико-биологических проблем, связанных с обеспечением нормальной жизнедеятельности экипажей космических кораблей. Затем, полагал ученый, на постоянные орбиты вблизи Земли будут выведены многочисленные ракетные “поселения” - космические станции, поддерживающие непрерывную связь с нашей планетой. Все это он считал предпосылками для развития “внеатмосферной деятельности человека”. Поэтому мы должны работать на перспективу.

Цель. Изучить основные исторические моменты проведенных экспериментов в космосе, биологические эксперименты и исследования, которые проводились в космосе.

Задачи

- на основе полученных знаний создать компьютерные программы  для дальнейшего обучения школьников, психологические и познавательные компьютерные тесты;

- на этой базе провести исследования, подключив к экспериментам учеников школы;

- провести тестирование и анкетирование среди школьников.

- выяснить, как цвет влияет на человека на земле и в космосе, можно ли улучшить цветовое  восприятие;

- разработать свой эксперимент в космосе.

Содержание

Первым живым существом, покинувшим планету, была собака Лайка, запущенная в 1957 году на втором советском спутнике спустя месяц после запуска знаменитого первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Самые первые существа, побывавшие в космосе и выжившие, - это знаменитые собаки Белка и Стрелка. Далее в экспериментах участвовали многие животные и растения, насекомые. Непременное требование ко всем экспериментам: максимальная простота операций.

Интересны эксперименты с плодовой мушкой – дрозофилой, Биологические эксперименты с проростками растения Крепис Капиллярис, эксперимент “Цитос” с целью изучения влияния факторов космического полета на кинетику клеточного деления у простейших организмов и бактерий (инфузория — парамеция, туфелька), «Хлорелла» и другие.

Зрительное восприятие в космосе. Этому вопросу в своей работе  мы решили уделить особое внимание по нескольким причинам. На наш взгляд: во-первых, свет влияет на жизненные процессы, во-вторых, цвет оказывает влияние на эмоциональное состояние человека, в-третьих, цвет и свет воздействуют на органы зрения человека. Глаза современного человека ежедневно испытывают колоссальные нагрузки – компьютер, интернет, телевизор, нагрузки за рулем, стрессы, экология. По зрительному каналу человек о мире получает информации 80% и более. Для проверки отклонений или заболеваний глаз проводится тестирование. Цветовой тест Люшера применяктся при приеме на работу, например, в МЧС, для космонавтов и основан на экспериментально установленной зависимости между предпочтением человеком определенных цветов (оттенков) и его текущим психологическим состоянием. Настроение, физическая сила, умственная активность во многом зависят от цвета В связи с вышесказанным позднее речь пойдет о наших экспериментах с цветом.

Практическая часть и наши исследования. Мы исследовали восприятие цвета с помощью разработанных нами тестов «Цветоощущение», «Иллюзии» и «Красно-черной таблицы Шульте». В экспериментах приняли участие 130 человек: 35 старшего возраста и 95 школьников младшего возраста. По показателю «Цветоощущения» и «Скорость реакции» 14 % старших  учеников могут лететь в космос. Но это лишь один показатель!...

Выявился интересный факт: тесты «Цветоощущения» и «Красно-черная таблица», с помощью которой проверяется поле зрения, скорость реакции, распределение внимания, показали сходный результат по времени. Еще интересный вывод мы сделали: ученики, у которых результаты теста выше, учатся лучше. Развивать цветовосприятие можно

Несмотря на красочные снимки из космоса, на наш взгляд все-таки земных ощущений при длительном полете не хватает, отсутствуют живые и яркие земные краски природы. Цветоощущения скудны. В космосе на орбите мы бы хотели провести эксперимент «Пчелы» из серии «Природа», который, как мы полагаем, повысит наш эмоциональный уровень на орбите и поможет для будущих длительных экспедиций. На первом этапе мы хотим выявить поведение пчёл в космосе, их жизнеспособность, влияние космических условий на организм пчел и их работу, возможность строить соты. На втором этапе выяснить, смогут ли пчёлы выработать мёд с помощью растений медоносов, исследовать его качество в лабораторных условиях. И, наконец, размножение. Оборудование: домик для пчёл, рамки с вощиной, еда. На 2-м этапе высадить растения-медоносы. Ожидаемые результаты: 1 этап - готовые соты, 2 этап – соты с мёдом. Подкормка для пчел по  рецепту «Медовый»: мед – около 26%; сахарная пудра – 74%; вода очищенная – 0,18%; кислота уксусная – 0,02%. Лепешка, которая кладется в домике на рамки сверху (в невесомости не улетит). Эксперимент с пчелами трудоемкий, но конечный результат будет радовать, а при проведении эксперимента островок земной красоты повысит эмоциональный настрой.

Заключение

Таким образом, проводимые нами эксперименты с учащимися должны помочь в сохранении здоровья и способствовать, как мы предполагаем, обучению в школе. Разработанные нами эксперименты, надеемся, возможны в космосе.

Как избавиться от огромного количества мусора на околоземном пространстве?

Актуальность:

В настоящее время определение местоположения спутника относительно Земли с требуемой точностью является важной задачей, решение которой нужно для многих сфер современной жизни - навигации, сканированию, коммуникации и тому подобным. выяснить, какие факторы влияют на орбитальное движение спутника и в каких случаях ими можно пренебрегать, разработать алгоритм, вычисляющий траекторию движения спутника с учетом данных возмущений и с определенной точностью.

Цель работы:

Построение математической модели движения спутника.

Задачи:

1. Изучение факторов, влияющий на движение ИСЗ, динамики движения и степени влияния сил(относительно невозмущенного движения и с учетом тех факторов, что могут повлиять на данный).
2. Разработка математической модели и на ее основе алгоритма.
3. Написание программы(в данном случае используя лексику языка C++)

Работу выполнили: Бычков Георгий Сергеевич и Веденин Павел Витальевич, ученики физ-мат лицея №1511 при НИЯУ МИФИ.

Научный Руководитель: Бакеренков Александр Сергеевич, доцент кафедры 27 НИЯУ МИФИ.

Место выполнения работы: НИЯУ МИФИ.

1. Введение

Изделия электронной техники подвергаются воздействию ионизирующих излучений в процессе эксплуатации в условиях космического пространства. Радиационное воздействие приводит к деградации коэффициентов усиления биполярных транзисторов. В результате происходят функциональные и параметрические отказы бортовой электроники космических аппаратов.

Ремонт электронной аппаратуры в условиях космоса путем замены отказавших модулей либо крайне затруднителен, либо невозможен, поскольку необходимые комплектующие должны быть доставлены с Земли и установлены на место отказавших изделий.

Известно, что повышение температуры кристаллов интегральных микросхем приводит к частичному или полному отжигу радиационных дефектов, накопленных в процессе эксплуатации при радиационном воздействии. Периодический отжиг интегральных микросхем непосредственно на борту космических аппаратов может служить хорошим инструментом повышении радиационной стойкость модулей радиоэлектронной аппаратуры космического назначения.

Для практического использования с целью повышения радиационной стойкости необходимо определить оптимальную температуру и время отжига. Для количественной оценки эффективности отжига необходимо определить его влияние на темп дальнейшей радиационной деградации приборов.

В данной работе исследуется эффективность применения послерадиационного отжига для повышения радиационной стойкости биполярных изделий электронной техники космического назначения.

2. Методика и результаты экспериментальных исследований

Для подключения устройству измерения вольтамперных характеристик при радиационном воздействии транзистор был установлен на специально разработанную печатную плату. Верхняя часть корпуса транзистора удалена для обеспечения доступа рентгеновского излучения к кристаллу прибора. Рядом с транзистором расположен платиновый терморезистор для контроля температурной динамики в процессе всего эксперимента. Плата с транзистором установлена на поверхности устройства стабилизации температуры. Устройство обеспечивает воспроизводимость температуры транзистора при измерениях с точностью ±0,1⁰C. Облучение прибора производилось на источнике рентгеновского излучения для поглощенной дозы 15 крад(Si). После облучения был проведен отжиг прибора при трех различных температурах: 85⁰C, 125⁰C и 165⁰C. В процессе отжига измерялись вольтамперные характеристики Гуммеля транзистора, измерения производились при температуре (25±0,1)⁰C. После серии экспериментов по отжигу облучение транзистора было продолжено при тех же самых условиях, что и до отжига. Зависимость тока базы от  поглощенной дозы и времени отжига при напряжении эмиттер-база 0,55 В  приведена на рис.3. На рис.4. представлены характеристики Гуммеля транзистора до облучения, после первого облучения, после серии экспериментов по отжигу и после второго облучения.

3. Заключение

Изохронный послерадиационный отжиг приводит к частичному (более 50%) восстановлению параметров биполярных приборов. Скорость отжига радиационных дефектов резко повышается с ростом температуры. Оптимальным значением температуры отжига можно считать 165⁰C, поскольку дальнейшее повышение температуры может приводить к самопроизвольному демонтажу микросхем с поверхностей печатных плат за счет плавления монтажного припоя. На втором этапе облучения установлено, что темп радиационной деградации биполярных приборов после отжига возрастает. Численный анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что использование нескольких циклов отжига в процессе эксплуатации способно повысить дозу отказа биполярных изделий электронной техники в 2-4 раза.

Исследование Петрозаводского болида

Стариков Кирилл Игоревич,  11 а класс МОУ «Гимназия №30»

Научный руководитель – к.б.н., заведующий учебной астрономической лабораторией ПетрГУ А. О. Новичонок

Научный консультант – инженер 2 категории кафедры физики твёрдого тела ПетрГУ В. В. Романов

Научный консультант – инженер сектора наблюдений АО «НПК «СПП»»,

 филиал «Станция оптических наблюдений «Архыз»» Н. В. Орехова

Целью нашего исследования было извлечение полезных данных о Петрозаводском болиде из записей общедоступных камер наружного наблюдения и определение некоторых его физических характеристик. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: определить параметры болида (азимутальные координаты, расстояние до метеорного тела в км, собственную скорость движения метеорного тела при входе в атмосферу), нанести путь болида по небу на звёздную карту, проверить гипотезу о принадлежности исследуемого болида к метеорному рою Тауриды, сделать вывод о пригодности общедоступных камер наружного видеонаблюдения для определения физических характеристик ярких болидов.

Болид – это очень заметный метеор, световое явление, возникающее при сгорании в атмосфере Земли небольшого небесного тела (метеороида). 28 октября 2015 года жители средней и южной Карелии могли наблюдать яркий болид (максимальная яркость в 18^ч55^м38,6±0,5^с UT). Он стал известен, прежде всего, благодаря свидетельствам наблюдателей из г. Петрозаводска, поэтому в данной работе мы называем его «Петрозаводским». Согласно определению Международной метеорной организации, яркость болида, если явление наблюдается в зените, должна быть не ниже -3^m [1]. Болид наблюдался на небольших высотах над горизонтом, благодаря чему попал в поле зрения нескольких камер городского наружного наблюдения проектов «Мой город» (компьютерная сеть «Сампо») и «Мой дом» (карельская компьютерная сеть «Ситилинк») [2, 3].

Исследование физических характеристик метеорных тел помогает лучше понять строение Солнечной системы и процессы, которые происходили в период её формирования и эволюции. Изучение сгорания метеорных тел в атмосфере и их распределения в околоземном космическом пространстве важно и с точки зрения проблемы астероидно-кометной опасности: некоторые небесные тела, входящие в атмосферу Земли, могут быть источниками значительного вреда для человечества. Важным аспектом является также изучение возможностей общедоступных камер наружного видеонаблюдения (которые в настоящее время становятся популярными) для исследований физических характеристик ярких болидов. Общедоступные камеры наружного наблюдения - не самый типичный способ исследовать болиды. Мы показали, что с помощью таких камер болиды исследовать можно, причем даже в первом приближении определять их физические характеристики. Используется такой необычный способ получения научных данных, без материальных затрат со стороны исследователя.

В исследовании использовались преимущественно записи двух камер, установленных в г. Петрозаводске на площади Кирова и в г. Кондопога около ледового дворца (расстояние между камерами 47,2 км). Благодаря удачному стечению обстоятельств, в тот же вечер 28 октября 2015 года на тех же камерах, на которых наблюдался болид, была видна Луна – объект с известными азимутальными координатами. Благодаря этому удалось сделать привязку пиксельных координат камеры к азимутальным. При этом не удалось учесть собственные искажения камеры (кривизну поля), тем не менее, метод позволил определить координаты болида с погрешностью не более 1°(см. приложение. 1, таблица 1).

 Определение расстояния до метеорного тела, его высоты над уровнем моря и скорости полёта проводилось с использованием метода, описанного В. П. Цесевичем [4]. В качестве главного пункта мы взяли Петрозаводск (3 измерения), в качестве опорного пункта – Кондопогу (2 измерения). Все рассчитанные данные находятся в документе с полным текстом исследования. Мы предполагаем, что в момент, соответствующий максимальной яркости, метеорное тело полностью сгорело в земной атмосфере. Это произошло на значительно меньших высотах, чем для обычных, рядовых метеоров (50-95 км [5]), что косвенно свидетельствует о крупном размере родительского тела и, возможно, его высокой прочности.

В конце октября – начале ноября наблюдалась повышенная болидная активность метеорного роя Таурид [6]. Так как предполагаемое направление полёта метеоров роя Таурид и направление Петрозаводского болида примерно совпадало, мы решили проверить гипотезу о принадлежности родительского тела Петрозаводского болида к рою Таурид.

Рассчитанная скорость болида (см. документ с полным текстом исследования) примерно соответствует скорости тел метеорного роя Таурид (28,3 км/с [7]). Однако определённый радиант болида (см. документ с полным текстом исследования) не совпадает с радиантом Таурид (прямое восхождение 3^ч42^м, склонение +23°42' [7]) (см. приложение 2), следовательно, метеорное тело не принадлежало к этому метеорному рою.

Проведя исследование, мы также сделали вывод о том, что с помощью камер наружного видеонаблюдения возможно определять физические характеристики ярких болидов, однако погрешности, которые могут быть велики. Погрешности могут быть вызваны:

• низким разрешением камер, что ограничивает точность определения азимутальных координат;
• оптическими искажениями поля широкоугольных камер (особенно по их краям);
• камера может стоять под углом к горизонту (как было в нашем случае с камерой в городе Кондопога), необходимые коррекции в расчётах азимутальных координат могут привести к дополнительным погрешностям.

Список литературы

1. Fireball observations [Электронный ресурс] / International Meteor Organization. – Электрон. ст. - Режим доступа: http://www.imo.net/fireball.
2. Видеопроект «Мой город. Петрозаводск» [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://moigorod.sampo.ru/.
3. Видеопроект «Мой дом» [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://moidom.karelia.pro/public.
4. Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе / М.: Наука. – 1973. – 384 с.
5. Jenniskens P. Meteor Showers and their Parent Comets / New York: Cambridge University – 2006. – p. 372. – ISBN 0521853494.
6. Taurid Fireballs [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://spaceweather.com/archive.php?view=1&day=01&month=11&year=2015
7. Meteor Data Center [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.astro.amu.edu.pl/~jopek/MDC2007/index.php

Приложение № 1

Таблица 1

(см. документ с полным текстом исследования) 

Таблица 2

(см. документ с полным текстом исследования)

Приложение № 2

(Карта неба: программа «Stellarium»)

 В России довольно интенсивно начинают использовать беспилотники для картографии или съемки. Мы решили создать беспилотник который будет одновременно авиамоделью и квадрокоптером, и связать беспилотники с сельским хозяйством. Так же создана система стабилизации для беспилотников, упрощенная система опрыскивания. Этот беспилотник значительно уменьшит труды и затраты в сельском хозяйстве.

Преимущества:

-Модель многофункциональна

-Система видеонаблюдения

-Система стабилизации (по всем осям)

-Простая по своей сути система опрыскивания

-Очень низкая себестоимость

Наша работа применима в реальной жизни.

Автор работы: Кочетков Егор Валентинович, ученик 7 А класса

МОУ "Лицей №43", г. Саранск

Научный руководитель: Ширманкин Василий Григорьевич, учитель технологии МОУ "Лицей №43", г. Саранск

Цель - конструирование и создание радиоуправляемой модели самолета "Летающее крыло" (БПЛА).

Задачи работы:

- Исследование понятия и характеристик "Летающего крыла".

- Разработка чертежей модели беспилотного самолета "Летающее крыло".

-Конструирование радиоуправляемой модели самолета "Летающее крыло".

- Сборка и испытание модели самолета.

Методы исследования: метод анализа и синтеза информации, конструирование модели.

Гипотеза: припостроении летающего крыла с определенной конструкцией, самолет "Летающее крыло" полетит за счет законов аэродинамики.

Описание НИР:

Для построения и спытания модели были использованы следующие материалы: потолочная плитка, бальза, рейка сосны, аэрозольные краски, клей ПВА и др.

Используемая аппаратура: Бесколекторный двигатель (1 шт.), регулятор напряжения (1 шт.), аккумуляторная батарея lipo (2 шт. 1500 мА), аппаратура управления (9 каналов, 2,4 Гц), рулевые машинки (2 шт.).

Порядок работы:

1. На компьютере в программе "Компас" создали чертеж модели. Увеличили хорду крыла, после чего увеличилась несущая площадь.

2. Перевели чертежи на потолочную плитку и с помощью ножа вырезали детали будущей модели.

3 Сконструировали и установили 4 лоджерона, выпилили рейки прочности для модели.

4 После обработки детали склеили и приступили к изготовлению корпуса и отсека для электроники.

5 Собранную модель оснастили необходимой электроникой.

6 После сборки модели покрыли аэрозольной краской.

7 Изготовление модели закончили настройкой аппаратуры управления модели и ее испытанием.

8 Затем приступили к регулировке модели.

Итоги исследования 

При запуске модели были установлены его летные характеристики: размах крыла 1000 мм, длина 460 мм, вес модели 1250 гр., времы полета 20 мин., высота полета 1 км, скорость 80 км/ч.

Значимость и новизна. Основное предназначение радиуправляемой модели "Летающее крыло" является использование ее в качестве летательного аппарата для обучения пилотов  навыкам управления радиоуправляемой моделью самолета подобной аэродинамической схемы. При необходимости данную модель можно оснастить видеоаппаратурой и использовать как наблюдательный аппарат. 

Область применения его достаточно широкая: в МЧС - наблюдение за пожароопасными участками, МВД - за правопорядком в общественных местах и на дорогах, в аэропортах- для отпугивания птиц с целью обеспечения безопасности взлетов и посадки самолетов. 

Таким образом, поставленные в исследовании цели и задачи, были успешно выполнены. Гипотеза доказана: Летающее крыло взлетело за счет законов аэродинамики.

Новизной исследоания следует считать простоту сборки модели, ее экологичночть и невысокую стоимость, что позволяет ее массово производить и использовать в различных сферах.

Список источников:

1 Авиация в России (к 100-летию отечественного самолетостроения). - М. - Машиностроение, 1983. 736 с.

2 ВВС РОссии: люди и самолеты. - Режим доступа: www.airforce.ru

3 Интернет сайт Паркфлаер

4 Интернет-сайт Радиоуправляемые модели . www.rc-aviation.ru

5 От идеи до модели / В.А. Заворотов. - М.: Изд-во Просвещение. - 1988.

6 Энциклопедия "Авиация". 0 М.: Науч. изд-во БРЭ, 1994. - 736 с.

Исследования по искусственному образованию атмосферных вихрей для предупреждения погодных катаклизмов, и их использование в ветроэлектроэнергетике

Авторы: Зыкова Арина Вячеславовна, Стрельникова Анастасия Владимировна

Московская обл., г. Сергиев Посад, МБОУ Физико-Математический лицей

Научный руководитель: Классен Николай Владимирович, ИФТТ РАН, зав. лабораторией к.ф.-м.н., доцент

    Цель работы: Экспериментально в лабораторных условиях исследовать искусственное образование атмосферных вихрей и на этой основе проанализировать возможности предупреждения формирования катастрофических торнадо и эффективного преобразования атмосферных напряжений и ветровых потоков в электроэнергию. Значительный рост производства энергии вызвал резкое возрастание в атмосфере, что нарушило равновесие и приводит к ураганам, засухам, наводнениям и прочим погодным катаклизмам. На форумах по глобальному потеплению делаются попытки решить проблему путем энергосбережения и экологичному производству электроэнергии. Данная работа направлена на поиск этого решения, с другой стороны – поиск способов генерировать торнадо в заданное время и в заданных точках планеты, чтобы не только минимизировать последствия, но и переводить энергию торнадо в электричество посредством ветровых электростанций.  Изучаются также возможности концентрирования ветров в узкие воздушные потоки, направленные на ветровые электрогенераторы, для повышения эффективности и экономичности ветровых электростанций.

    Методики экспериментов: Изучались формы газовых струй, образованных потоками водяного пара или потоками ионов. В струях мог размещаться сильный магнит. Электрический разряд в воздухе производился источником карманного электрошокера. Кинетика развития струй пара и ионов регистрировалсь видеокамерой. Движение индуцированных воздушных зарядов изучались с помощью электроскопа.

  Результаты: При размещении струи пара между полюсами магнита с горизонтально направленным полем наблюдалось формирование спиральных завихрений.  При генерировании электрического разряда в воздухе, когда электроды разрядника размещались между полюсами магнита, наблюдалась кольцевая форма электрической дуги.  От разряда в горизонтальном магнитном поле возникала восходящая спиральной формы. Кроме того, обнаружены изменения формы дугового разряда в воде под действием магнитного поля: искривления траектории вплоть до ее распада на отдельные островки свечения. Измерения с помощью электроскопа выявили перенос зарядов в воздухе.                                           

     Вывод: Экспериментально подтверждены возможности искусственного генерирования воздушных вихрей при испарении воды и в электрическом разряде. На искусственное торнадо требуются энергозатраты, которые можно скомпенсировать ветровыми электрогенераторами, которые дадут и дополнительную электроэнергию. При возбуждении зарядов в ветровом потоке и магнитном поле спиральное закручивание приведет к концентрированию ветра вдоль оси спирали. Поэтому полученные результаты могут использоваться и для фокусировки ветра на ветроэлектрогенераторах с существенным повышением их эффективности. В дальнейшем мы планируем провести исследования по переносу обнаруженной генерации вихрей в реальную атмосферу для создания искусственных торнадо.

     Литература:

• П.Н. Манташьян. Вихри от молекулы до галактики. Наука и жизнь, 2008 г, №№ 2, 3, 5.
• В.В. Баранов. «Устойчивость течений в гидроаэродинамике», Соросовский журнал. № 9,1999

Научно-исследовательская работа "Марсианская экспедиция "Велес".

Основные преимущества:

• Данный проект, в первую очередь, отличается тем, что может быть выполнен без помощи зарубежных космических агентств.
• Так же данный проект значительно дешевле американских и китайских аналогов.
• Для исследований выбрана наиболее интересная область марсианской поверхности, где можно провести подробные исследования марсианской атмосферы и грунта.
• Мною было спроектировано специальное марсианское убежище.
• Так же в долгосрочной перспективе возможно дальнейшее развитие проекта, вплоть до постройки Марсианского города.
• В будущем Марс можно использовать в качестве площадки для старта экспедиций в дальний космос.

Стоит отметить, что реализация данного проекта значительно укрепит авторитет России на международной арене, а так же позволит оценить потенциал новых технологий, а так же перспективы их дальнейшего развития.