Космически постижения за Дая Василева и Кирил Попов

Учениците от ЧОУ “Образователни технологии” Дая Василева от 5. В клас и Кирил Попов – 6. А клас представиха разработки на теми, свързани с космическите технологии и изследвания.

Дая Василева разгледа подробно тема, с която страната ни има традиции в космическите изследвания, а именно – начините за получаване и използване на космическа храна. Проектът й е интригуващ, с множество нагледни материали. Всеки, който желае да се запознае с него, може да посети кабинета по природни науки и да се потопи в кухнята на космонавтите.

Кирил Попов е разгледал по необикновен начин предизвикателството пред човечеството за космически транспорт. В доклада му са предложени множество алтернативни начини за придвижване на човечеството в космоса. Публикуваме доклада на Кирил с огромно удоволствие:

Космически транспорт

от

Кирил Попов, 6. А клас

ЧОУ „Образователни технологии“

Рано или късно ще се наложи да напуснем планетата Земя, за да оцелеем. Възниква въпроса, как ще пътуваме до звездите, каква технология ще задвижва бъдещите кораби. Главната задача пред учените е създаването на двигател, който да преодолява огромни разстояния за минимално време.

Обикновените химически ракети разчитат на взрив от горещи газове, които разширявайки се, задвижват ракетата. Проблемът при тези ракети е опасност от загуба на контрол над взривяването, както и огромното количество гориво, което те изгарят за части от секундата. Съществуват няколко алтернативни варианта, повечето добре описани.

Решение на проблема с огромното количество гориво необходимо при дълги пътешествия е използването на т.нар. слънчеви платна. При този вид пътуване се използва слабото, но постоянно налягане, което упражнява слънчевата светлина. Както лодката се движи, когато вятърът духа във платната и, така и космическият апарат със слънчеви платна се изтласква от налягането на слънчевата светлина. Когато лъчите се отразяват от лъскавата повърхност, апарата се оттласква леко напред. Все повече слънчеви лъчи попадат върху платното и постепенно скоростта на кораба се увеличава. При това пилотиране възникват няколко проблема: ще е нужно слънчево платно широко стотици километри, влиянието на звездата към която се пътува и как ще завърне кораба.

Друг метод за извеждане на ракета в орбита е релсовото оръдие. Релсовото оръдие не използва гориво, а магнитното действие на електрическия ток. Представлява две успоредни жици и ракета, която се разполага върху тях. Чрез пускане на милиони ампери ток през жиците, се създава силно електромагнитно поле, което изтласква ракета с огромна скорост. Проблема на релсовото оръдие, че увеличава скоростта толкова бързо, че обектите се сплескват, а човек не би издържал на това ускорение. Този метод е използван за изстрелването на плътни метални обекти, но не може да се използва при повечето мисии.

Начин на увеличаване на скоростта е плазмения двигател. Този тип двигател използва радио вълни и магнитни полета, за да нагорещи водороден газ до един милион градуса целзий. След това горещата плазма се изхвърля от края на ракетата, като по този начин се създава мощна тяга. Този двигател е конструиран вече, но все още не изпращан в космоса.

За разликата от химическата ракета йонния двигател не взривява газове. Той прилича на кинескопа на телевизор. През жичка тече електричен ток, който създава лъч от йони, изскачащи от края на ракетата. Тягата му се измерва в унции(една унция е равна на 28,3 грама). На земята той не би помръднал, но във вакума на открития космос нещата са други – липсата на голяма тяга йонния двигател компенсира с продължителното си действие.

Най-добрия сред двигателите се явява постояннотоковия реактивен двигател. Базира се на ядрен синтез. Използва за гориво водороден газ, който си набавя сам. Водорода е най-разпространения елемент във Вселената. Постояннотоковия двигател използва този факт и докато се движи в космоса, го загребва. Щом се натрупа достатъчно количество водород, той се загрява до няколко милиона градуса и се отделя енергия. Двигател с тегло 1000 тона може да поддържа ускорение=1g.(1г = 9.8м/сек2). Ако се поддържа такава тяга за една година двигателя ще достигне 77% от скоростта на светлината. Според Айнщайн времето се забавя в бързо движеща се ракета, от което следва, че за 23 години постояннотоковия реактивен двигател би достигнал до Андромеда, която е на 2 милиона светлинни години от нас.

Извеждането на хора и техника в космоса би било по-евтино, ако се построи космически асансьор. Възможно е да се прокара въже от земната повърхност до открития Космос, по което да се движи кабинка до платформа, разположена извън земната атмосфера. Асансьора трябва да бъде построен от много здрави материали (100 по-здрави от стоманата) и трябва да е висок 200 километра. Той представлява въже дълго десетки хиляди километра което стърчи от Земята, държано само от центробежната сила породена от нейното въртене. Идеята на този транспорт е пренос на астронавти, двигатели, части и апаратура за космически станции. Той ще изисква по-малко енергия отколкото стандартна ракета.

Изследователи от Тексаския университет работят по двигател на космически кораб, който е способен да превиши скоростта на светлината, без да нарушава законите на физиката. Този кораб може да деформира пространството, като го свива пред себе си и го разширява след себе си. При достатъчна мощност корабът ще развива по-висока скорост от тази на светлината. Разработките на тексаските учени разчитат на силата на космическата антигравитация. Нарича се още тъмна енергия и е отговорна за разширяването на вселената. Известно е, че след големия взрив вселената се е разширявала с поголяма скорост от светлинната. Според теорията на относителността, материята не може да се движи със скорост по-голяма от 300 хиляди километра в неизкривено пространство. Но няма предел за скоростта на преместване на пространството.

Най-близките до Слънцето звезди са на няколко светлинни години и това отнема десетилетие за достигането им, а пътя е осеян с много частици и радиация, които биха провалили космическите мисии.

Известния учен Анжело Вермьолен си представя бъдещия кораб, издълбан във вътрешността на астероид, който ще еволюира като организъм и ще отведе хората в Космоса.

Доста учени творят дизайни на кораби, вдъхновени от биосферата. Те смятат, че само така ще се проектира по ефективно и ще можем да реагираме на непредвидени проблеми.

Европейската космическа агенция изучава някои родове плесени и гъби, които оцеляват при силна радиация, съизмерима с тази при голяма ядрена авария. Използвани за покритие на космическите кораби, ще се предпазят астронавтите от йонизиращата радиация.

Рейчъл Армстронг (професор по космическа архитектура) работи върху устойчив и вдъхновен от биосферата дизайн. Нейния проект е „зелен кораб“, на който има органично развит град и обикаля в околоземната орбита. Проектирания от нея град, който ще се намира на кораба, няма да е построен, като земните центрове. Той ще се разраства отдолу на горе по естествен начин, според нуждите на обитателите си.

Испанският архитект Раул Полит-Касиляс се опитва да изработи части за космически кораби, които функционират по подобен начин на органите на човешкото тяло. Разработките му вече се използват в активни проекти на НАСА.

Редица известни милиардери насочват поглед към космоса и намират за перспективно инвестирането в космически технологии – Илън Мъск, Ричард Брансън, и Джеф Безос.

Мъск представя орбитална ракета за многократна употреба – Star Ship. Тя излита и се приземява вертикално. В близо бъдеще би трябвало да превозва човечеството отвъд околоземната орбита. Тестовата версия на кораба е цилиндрична конструкция с височина 50 метра и диаметър 9 метра. Тя ще се задвижва от 3 реактивни двигателя, които ще издигнат кораба на 20 километра височина, след което ще го приземят меко на Земята.

Друг милиардер, който изследва и инвестира в туристическите полети е Ричард Брансън. Совалките на Брансън (Space Ship Two) ще издигат на височина около 100 километра и туристите ще усетят безтегловност. Те ще се изстрелват от високолетящ самолет и в последствие се планира повторно навлизане в атмосферата. Той има идея със специален самолет Cosmic Girl да извежда малки сателити в ниска орбита, чрез специално разработена ракета носител.

Джеф Безос (собственик на мултимилиардната компания Blue Origin) също предлага космическо пътешествие. Blue Origin ще изпраща своите туристи с космическа капсула, оборудвана с топлинен щит и спирачни парашути. Тя ще бъде изстреляна чрез ракета за многократна употреба – New Shepard, която вече е извършила успешни излитания и кацания. Космическия туризъм, представен от Брансън и Безос не осъществяват истинско извеждане на астронавти в орбита, около земята. В действителност двата кораба се ускоряват до 4000 км/час и излизат за кратко време извън пределите на земната атмосфера. За да задържи в орбита един пилотиран космически кораб трябва да се ускори до около 28 000 км/час и затова е нужна много енергия.

Това в момента е по силите на две държави – Русия и Китай. Почти всички полети на астронавти до Международната Космическа Станция (МКС) се извършват от корабите „Съюз“, на руската агенция „РосКосмос“. САЩ също се включва в космическата надпревара, чрез две частни авиокомпании – Boeing и Space X на Илън Мъск. Те работят по конструирането на леки космически кораби Star Liner на Boeing и Dragon 2 на Space X. Капсулата на Boeing е предназначена за полети до МКС, а Dragon е лека преработка на първоначалната версия на Мъск за космически кораб. Той позволява полет в космоса до седмица и превоз на хора до бъдещата орбитална станция около Луната “Deep Space Gateway”.

Учениците получиха страхотна награда за семейно посещение на TechnoMagicLand, за да се потопят в света на науката за няколко часа.