Самара. Космос. Новый виток. Ответы

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Ответы

 

Космонавтика от инженера до пилота

 

Краткие ответы к заданию "Вступительный экзамен"

1

Если звезда взошла на северо-востоке, то где она зайдет?

На северо-западе


Представим себе, что звезды - это точки на небесной сфере, в центре которой находимся мы. Мы видим только ту половину сферы, которая находится выше горизонта.

Звезды описывают на сфере параллельные круги. Параллельные круги, как и параллельные прямые, не могут пересекаться, а расстояние между ними всегда остается одним и тем же. Самый большой круг, небесный экватор, пересекается с горизонтом в точках, совпадающих с направлениями на восток и запад.

Значит, если звезда взойдет на северо-востоке, на 45 градусов севернее точки востока, то зайдет она на те же 45 градусов севернее точки запада, то есть на северо-западе. Чтобы эта звезда зашла на юго-западе, ей пришлось бы пересечь небесный экватор, но параллельные линии не пересекаются, значит, это невозможно.

Skysphere.jpg

2

Где и почему выгоднее располагать космодромы: на полюсах или на экваторе Земли?

На экваторе


  • Скорость ракеты можно увеличить за счет вращения Земли.

Линейная скорость вращения: V = w * r, где w - угловая скорость, r - радиус вращения

w = 2 * Pi / T, где T - период вращения Земли (T = 24 часа = 24*60*60с = 86400 с)

Значит, w = 2 * 3,14 / 86400 с = 0,0000727 c⁻¹

r = R * cos(a), где R – радиус Земли, a - широта космодрома. Экваториальный радиус Земли 6378,1 км, полярный радиус 6356,8 км, средний радиус 6371км). Для расчетов не имеет значения, какой радиус брать. Возьмем экваториальный

R = 6378,1 км = 6 378 100 м

На экваторе a = 0 градусов, следовательно, cos(a) = 1 и V = 0,0000727 * 6 378 100 = 463,6 м/с = 0,5 км/с

На полюсах a = 90 градусов, следовательно, cos(a) = 0 и V = 0,0000727 c⁻¹ *0 = 0 м/с = 0 км/с

  • Расход топлива может быть меньше, значит, можно взять с собой больше полезного груза.
  • Расстояние от центра Земли до космодрома на экваторе больше, значит, сила притяжения будет несколько меньше.

3

Какой путь пролетает Земля за время урока (40 мин), если расстояние от Земли до Солнца примерно 150 млн.км?

Земля движется вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу, причем постоянно изменяется не только расстояние от Земли до Солнца, но и скорость движения Земли по орбите. Поскольку расстояние до Солнца дано как постоянная величина, значит, орбиту можно принять за окружность.

Расстояние от Земли до Солнца – 150 000 000 км

Длина орбиты = 2пR = 2п*(150.000.000)= 942000000 км

В году 365 дней = 8760 часа = 525600 минут

942000000 км делим на 525600 минут = 1792 км/мин

За 40 минут – примерно 71680 км

4

С какой примерно силой Земля притягивает космонавта массой 70 кг, во время полета в орбитальной станции вокруг Земли на высоте 300 км над поверхностью планеты?

Сила, с которой Земля действует на космонавта, определяется законом всемирного тяготения:

F = G⋅(m1⋅m2) / r², где G - гравитационная постоянная, m1 и m2 – массы Земли и космонавта, а r – расстояние между космонавтом и центром Земли (оно равно сумме радиуса Земли и высоты космонавта над поверхностью Земли)

G = 6,67⋅10⁻¹¹ м³⋅с⁻²⋅кг⁻¹

m1 = 5,97⋅10²⁴ кг

m2 = 70 кг

r = 6371км + 300км = 6671км = 6671⋅10³м

Тот факт, что космонавт находится на орбитальной станции, никак не влияет на силу взаимодействия Земли и космонавта.

Итак, F = 6,67⋅10⁻¹¹⋅5,97⋅10²⁴⋅70/(6671⋅10³)² = 2787,4⋅10¹³/4,4502241⋅10¹³ = 626,4 Н

5

Определите минимальную скорость выхода звездолета за пределы Солнечной системы. Как долго он будет лететь к ближайшей из звезд?

Чтобы преодолеть притяжение Солнца, космический аппарат должен иметь стартовую скорость не менее 3 космической (примерно 17 км/с относительно Земли или около 47 км/с относительно Солнца).

Ближайшая звезда за пределами Солнечной системы - Проксима Центавра (расположена в системе Альфа Центавра на расстоянии 4,23 световых лет или 39,9⋅10¹² км).

Если не учитывать, что скорость космического аппарата будет со временем падать, то гипотетическое время, которое потребуется космическому аппарату t = 39,9⋅10¹²/47 ≈ 26 920 лет.

В реальности для выхода из Солнечной системы космическому аппарату придется набирать скорость с помощью гравитационных маневров (гравитационный маневр - это пролет мимо планеты с увеличением скорости). Гравитационные маневры меняют и траекторию движения космического аппарата, поэтому для использование гравитации планет Солнечной системы нужно уникальное их расположение на орбитах.

Например, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстраиваются в спираль раз в 170 лет. Последний раз это было в 1970-е. Тогда американцы в 1972, 1973 и 1977 году отправили за пределы Солнечной системы 4 аппарата: «Вояджер-1», «Вояджер-2», «Пионер-10», «Пионер-11».

С помощью гравитационных маневров к началу 2015 года «Вояджер-1» набрал скорость 17 км/с и добрался до границ Солнечной системы. Поэтому был зачтен и вариант такого расчета: t = 39,9⋅10¹²/17 ≈ 74 400 лет.

Примерно тот же результат дает следующее рассуждение: ближайшая звезда Проксима Центавра находится от «Вояджера» на расстоянии в 2000 раз большем, чем аппарат уже пролетел за ≈40 лет. (≈40⋅2 000 = 80 000 лет)


Нет однозначного ответа на вопрос о границе Солнечной системы. Можно считать границей Солнечной системы расстояние:

  • до окончания афелия самой дальней планеты (карликовая планета Солнечной системы Эрида - вторая по размеру после Плутона, самая массивная и наиболее далёкая от Солнца)
  • до самого дальнего наблюдаемого объекта (небесное тело Солнечной системы Седна находится в три раза дальше от планеты Земля, чем Плутон)
SednaEridaOrbits.png
  • до границы гелиосферы - области околосолнечного пространства, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью. Извне гелиосфера ограничена ударной волной, возникающей в солнечном ветре из-за его взаимодействия с межзвёздной плазмой и межзвёздным магнитным полем.
  • до границы гелиопаузы (на ней гравитационная сила Солнца исчезает, и солнечный ветер останавливается).
Heliosphere.jpg


 

Через тернии к звездам

 

Полные ответы к заданию "Сказки для инженеров школьного возраста"

Смотрите здесь (очень подробное, познавательное и не скучное объяснение)

Автор: Манаенков Андрей Викторович, педагог дополнительного образования МБУ ДО «ЦТТ «Интеграл» г.о.Самара

Краткие ответы к заданию "По Солнечной системе"

1.1

Координаты старта корабля

Cеленографические (лунные) координаты центра «Моря кризисов» 17°00′ с. ш. 59°06′ в. д.

1.2

Имя астероида 2101

Адонис

2.1

Зачем искать Луноход-1

  • Подтвердить теорию относительности Эйнштейна
  • Изучить характеристики жидкого ядра Луны и определить ее центр масс
  • Измерить ТОЧНОЕ расстояние до Луны (высокоточное измерение лунной орбиты)

2.2

Где сейчас находится Луноход

38°18′55″ с. ш. 35°00′29″ з. д.

2.3

Что за имена

  • Имена членов команды телеоператорного управления Луноходом-1
  • Лунные кратеры по пути следования Лунохода-1

3.1

ЭПОС

Экспериментально пилотируемый орбитальный самолёт

3.2

Как сдвинуть самолет

2 грузовика с арбузами под шасси

4.1

Task 4-1.png
Буря (ураган) на Юпитере

4.2

Task 4-2.jpg
Песчаная (пылевая) буря на Земле

4.3

Task 4-3.png
Тайфун (ураган, вихревая буря, циклон) на Земле

4.4

Task 4-4.jpg
Гейзеры (ледяные струи, криовулканы) на Энцеладе – спутнике Сатурна

4.5

Task 4-5.jpg
Извержение вулкана на Ио – спутнике Юпитера

5

Task 5.jpg
При оценке научно-фантастического репортажа учитывалось следующее:
  • Наличие 7 астрономических терминов
  • Научность репортажа
  • Интересный сюжет
  • Хороший слог
  • Отсутствие заимствований

P.S.

  • Некоторым командам были начислены бонусные баллы за оформление ответов, за иллюстрацию ответов (в т.ч. собственными рисунками), за рассуждения и интересные уточнения по теме, ссылки на интересные источники.
  • У некоторых команд было снято по 0,5-1 баллу в целом за работу (не за каждый ответ), если в объемном копи-пастовом тексте ответы не были выделены.
  • Ссылки на наиболее интересные работы:
    • Caesarion - особое внимание обратите на 5 задание (единственная команда, которая почуяла подвох в картине)
    • Белая планета. Оформление очень удобное для проверки (за что команде большое спасибо). Природные явления (бури, тайфуны, гейзеры, вулканы) в Солнечной системе описаны очень информационно. Да и про лунодром в Крыму информация не была лишней. Жаль, что имя гугл-документа поменять не посчитали нужным.
    • TARDIS. Команда дала краткие, а затем развернутые ответы. Увы, задание 5 команда не выполнила, видимо, журналист, ведущий репортажи, в очередной командировке.
    • Земляне. Команда сообщила, что существуют реальные фотографии из космоса, на которых видны гейзеры на Энцеладе (к сожалению, наиболее интересную фотографию не разместили)
    • Рожденные побеждать!. Достаточно объемный репортаж с картинами А. Леонова в качестве иллюстраций.
    • Космические роботы Информация про Море Кризисов взята с интересного сайта Астрономические опыты


На страницу проекта Самара. Космос. Новый виток

На главную

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Популярное
Инструменты