Автор: Людмила Владимировна Шепель
Можно ли организовать жизнь землян на Луне
МБУ ДО ГорСЮТ,
Шепель Людмила
педагог ДО, педагог-организатор МБУ ДО ГорСЮТ
2023
Нижний Тагил
Введение.
Звездное небо всегда интересовало и манило человека. И наиболее загадочным на небе был космический объект Луна. Ведь она хорошо видна и, кажется, совсем недалеко от нас. О луне много пишут, мечтают полететь на нее. И меня заинтересовал вопрос, что рассказать детям о возможности освоения человеком нашего вечного спутника.
1.1. Что дети могут уже знать о Луне
Луна внешне напоминает планету – она круглая и большая. Однако Луна не планета, а всего лишь спутник планеты – нашей Земли. Круглые сутки она крутится вокруг Земли вот уже миллионы лет.
Еще многие века назад люди пытались понять, что за загадочное небесное тело можно наблюдать в небе с приходом ночи. После изобретения телескопа ученые смогли рассмотреть Луну в подробностях. А более полувека назад к Луне смог подлететь советский беспилотный космический корабль, который отправил на Землю фотографии лунной поверхности, сделанные с близкого расстояния.
В последующие годы на спутник отправлялись луноходы, которые исследовали грунт и проводили другие научные исследования, а десять лет спустя на Луну высадились люди. Исследования позволили узнать о Луне много интересного.
Может показаться, что Луна способна светиться, ведь ночью каждый видел, как Луна сияет среди звездного неба. Но сама Луна не излучает свет. Свечение, которое видит человек – это отражение света солнца: солнце ярко освещает Луну как очень м
Кроме того, даже без телескопа заметно, что Луна каждый день разная: она может принимать форму блюдца или серпа. Секрет таких изменений в том, что Земля загораживает собой Солнце от Луны и свет попадает не на всю Луну, а освещает только ее бок. Луна не всегда показывается в ночное время. Иногда Луну можно увидеть в небе днем. Это происходит потому, что Луна крутится вокруг Земли и время ее появления не всегда совпадает с ночью. Днем Луна на небе выглядит как большое белое пятно.
Поверхность Луны совсем не похожа на земную. Там нет не только лесов, рек и морей, нет даже почвы. Всю луну устилает толстый слой плотно утрамбованной пыли. Эта пыль всегда остается сухой, ведь воды на Луне нет.
На поверхности Луны нет атмосферы. Если человек высадится на Луну без скафандра, он немедленно умрет от отсутствия воздуха. Температура на Луне также не подходит для человека, ведь она колеблется от −160 °C до +120 °C. Никакая одежда не спасет от таких перепадов от жары к холоду.
В ясную ночь, когда тучи не закрывают небо, на диске луны можно невооруженным глазом увидеть темные пятна – это горы и кратеры, образованные падающими на Луну метеоритами.
Удивительно то, что, несмотря на вращение вокруг своей оси, Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной. С поверхности Земли никак не увидеть, что же происходит на обратной стороне спутника. Карта обратной стороны Луны составлена только благодаря фотографиям с исследовательских летательных аппаратов.
Как и у Земли, у Луны есть притяжение. Притяжение Луны настолько сильно, что способно воздействовать на воду земных морей и океанов. Именно Луна вызывает на Земле приливы и отливы, притягивая к себе воду.
Но человека Луна будет притягивать к себе гораздо меньше, чем Земля, т.к. масса ее в 6 раз меньше. Человеку непривычно передвигаться по луне.
Несмотря на доступные человеку технологии, Луна по сей день остается для нас загадкой.
Запас знаний о луне у детей разный, поэтому данную информацию целесообразно обсудить с детьми в форме активной беседы.
1.2. Что дополнительно можно довести до сведения детей о Луне.
Современное слово “Луна” происходит от древнеславянского слова, которое переводится как “Светлая”.
Наш естественный спутник играет роль щита, принимая на себя часть астероидов, прилетающих в сторону нашей планеты. Врезаясь в Луну, они не ударяются о поверхность Земли. А ведь столкновение с астероидами — серьёзная и опасная ситуация!
После исследований лунного грунта Луны учёные пришли к неожиданному выводу: Луна старше Земли!
Луна в 81 раз легче Земли.
Лунная поверхность покрыта слоем реголита (песочной пыли черного цвета), который достигает на разных участках толщины от нескольких метров до нескольких их десятков. Лунный песок реголит возникает от постоянного падения метеоритов и дробления в состоянии вакуума, не защищенного под воздействием космических лучей. Ученые разрабатывают, как можно использовать лунный грунт в качестве строительного материала при освоении Луны. Из него будут создавать защитные конструкции. Под ними будут размещаться жилые модули, транспорт, робототехнику и инструментария. Такие строения будут защищать от радиации, от метеоритов, от безвоздушного пространства.
С Луны будут стартовать космические аппараты, ракеты, корабли. Это гораздо удобнее, легче, менее затратно, и не будет вредить атмосфере Земли. Т.е. там будут построены космодромы для дальнейшего исследования космоса.
С поверхности Земли мы можем наблюдать разные формы нашего естественного спутника. Но это лишь эффект от взаимного расположения трёх объектов: Солнца, Земли и Луны. Их называют азами Луны.
Некоторые дополнительные характеристики Луны. По форме Луна почти круглая, поэтому правильно будет говорить, что это шар со средним радиусом 1737 км. Для сравнения, радиус нашей планеты — 6371 км, то есть почти в 4 раза больше.
Они различаются по размерам примерно также, как баскетбольный мяч от теннисного мячика.
Расстояние между Землёй и Луной составляет 30 земных диаметров, она отдалена от Земли на расстояние 400 тысяч километров. Оказывается, скорость вращения Луны вокруг своей оси совпадает со скоростью вращения вокруг Земли. Поэтому к нашей планете всегда повёрнута одна и та же сторона Луны.
Что атмосферы пригодной для дыхания на Луне нет, дети уже знали. А вот что из этого следует. Лунная поверхность содержит очень мало газов, да еще малое притяжение на Луне их удержать не может. Те газы, которые все-таки есть там, для дыхания человека не пригодны.
А еще оказалось, что резкая смена температур от -150 до +130 градусов тоже из-за отсутствия атмосферы. В итоге находиться без скафандра с запасом воздуха на Луне невозможно.
Оказывается, из-за отсутствия атмосферы там не изменяется климат.
У Луны нет наклона оси, как у Земли, поэтому там и нет смены времен года. Только к полюсам температура меняется, понижается.
Детям можно сообщить дополнительные сведения о морях и кратерах на Луне. Тёмные пятна раньше ошибочно считали морями, сейчас учёные знают, что это не привычные нам водоёмы, а большие равнины с горами по краям. Считается, что такой рельеф возник из-за ударов о поверхность Луны огромных астероидов и метеоритов. Лунные кратеры — это углубления, похожие на чашу с широким плоским дном, с валами и цепочками гор по краям. Учёные пришли к выводу, что большинство лунных кратеров образовались после ударов метеоритов и астероидов. Интересно, что те кратеры, которые свыше 200 км в диаметре, иногда называют бассейнами. На полюсах также есть “кратеры вечной тьмы”: их глубина и расположение таковы, что солнечный свет никогда не доходит до дна.
Лунные горы получили названия, похожие с земными: Альпы, Апеннины, Карпаты, Кавказ, или они названы в честь известных землян: Архимед, Агрикола, Пик Усова и т.д. Высота лунных гор есть даже более 5 км.
Оказывается, названия лунным объектам, похожим на земные моря и океаны, дали древние учёные. Они считали, что на Луне, как и на Земле, есть такие огромные водоёмы. Поэтому и названия им дали такие: Море Изобилия, Озеро Весны, Залив Радуги, Болото Эпидемий и т.д. Со временем оказалось, что никаких бассейнов с водой на Луне нет, но такие обозначения решили оставить.
Полученная дополнительная информация об обратной стороне Луны такая: на обратной сторона Луны гораздо меньше количество кратеров, горы там гораздо выше (до 6 км высотой), там обнаружили два новых «моря». Оказывается, есть даже уже глобус Луны, который все время обновляется. И еще оказалось, что плохое качество радиосвязи с Луной затрудняет передачу получаемых сведений. Удивительно, что все страны, изучающие Луну, не раскрывают узнанные ими секреты другим. А исследования все время ведутся.
Оказывается, ученые уже сделали экспериментальный завод по производству кислорода из опять же лунной пыли (реголита). Оказалось, его в пыли почти половина, 45 %. Сложные химические реакции смогут из лунной пыли выделять чистый кислород. Доставлять кислород с Земли, конечно, возможно, но очень-очень дорого везти его туда. Эта идея не выполнима на сегодня.
Жизнь на Земле в привычном для нас виде невозможна без атмосферы. Газы, окружающие нашу планету, спасают её от неблагоприятных воздействий извне, а также дают возможность живым организмам дышать и передвигаться. Люди, мечтающие о путешествиях на Луну, не смогут находиться там без специальных скафандров и запасов кислорода. Лунная поверхность содержит слишком мало газов, а притяжение Луны небольшое, чтобы их удерживать. А те газы, которые всё же присутствуют, не подходят для дыхания.
Кстати, из-за отсутствия атмосферы на Луне наблюдается резкая смена температур в течение суток: она колеблется от -150 до +130. Без скафандра находиться в таких условиях на Луне невозможно.
Из-за того, что у Луны нет полноценной атмосферы, нет и изменения климата. Также из-за отсутствия наклона оси к Солнцу нет и времён года. У Земли есть такой наклон, поэтому разные полушария в течение года по-разному получают тепло от нашей главной звезды. На Луне же все состояния стабильны, меняется лишь температура (происходит охлаждение к полюсам).
Есть ли на Луне вода? Что касается наличия воды на Луне, то результаты последних данных, полученных с лунной поверхности, определили наличие пара и водяного льда. Они оказались там после столкновения с кометами. Комета несёт с собой большое количество газа и льда, которые после удара какое-то время находятся на поверхности нашего спутника. Важность наличия воды на Луне нельзя преуменьшать, поэтому учёные до сих пор проводят исследования по этому вопросу. Ведь при наличии этой важной жидкости можно говорить о возможности существования жизни на Луне, в том числе, и о создании лунных станций для проведения исследований! Получается, проблема дыхания может быть решена.
Итак, мы с детьми узнали, что находится под поверхностью Луны. Фантазии о прячущихся под грунтом «лунянах» почти опровергнуты. А вот полезные ископаемые есть.
Оказывается, Луна состоит главным образом из кремния. В ее грунте имеются все металлы платиновой группы. Это же драгоценные металлы, дорогие. На ней можно добывать германий, молибден, рений, вольфрам, золото, кобальт, никель, железо, алюминий, магний. А ученых очень обрадовало, что на Луне обнаружился гелий-3. На Луне обнаружено очень много изотопа гелия-3. А он содержит фантастическую энергию и залегает на глубине всего 3 м от поверхности Луны. Запасы гелия-3 на Луне оцениваются в 1 миллион тонн, чего должно хватить на обеспечение энергетических потребностей человечества более чем на 1000 лет. Вопрос топлива для космических ракет, обеспечение энергией всех лунных баз таким образом, будет решен. Есть даже проект вывозить его на Землю. Удивительно, что ученые даже мечтают использовать и даже вывозить с луны некоторые нужные на Земле ископаемые.
Интересно, что бывают лунные затмения.
До четырёх раз в год Солнце, Земля и Луна выстраиваются таким образом, что максимально концентрированная тень от Земли полностью закрывает лунный диск (обычно Земля находится в полутени). Тогда наступает лунное затмение. Мы обсудили с детьми, как исследуют Луну. Еще 60 лет назад Луну изучали, вернее, наблюдали только с помощью телескопов. В 1959 году советская автоматическая межпланетная станция “Луна-2” столкнулась с поверхностью нашего спутника у Моря Дождей. В результате удара образовался кратер, а сам процесс прилунения был виден с земных телескопов в виде большого облака пыли. Американская программа “Аполлон” делала несколько запусков и полётов к Луне, а 10 астронавтов за все время высаживались на её поверхность и успешно возвращались назад. Эта работа позволила провести более качественную фотосъёмку, а также собрать килограммы грунта для дальнейших исследований уже на Земле. Аппараты-“луноходы”, также проводят работы по удалённому исследованию. Иногда бывают неудачи: случается, что луноходы теряют связь с Землёй, и на этом их дальнейшая судьба неизвестна. В настоящее время есть предположение, что отправлять человека на Луну-слишком дорогое мероприятие. Но при этом многие страны вынашивают планы по созданию лунных космических станций. Наша страна тоже планирует обживать Луну. Возможно, человечество будет готово к организации даже постоянных полётов на Луну, но пока достоверной и полной информации об этом мало.
Всем интересно, есть ли жизнь на Луне. Современные научные исследования отвечают на этот вопрос отрицательно.
1.3. Определение условий для жизни на Луне.
Можно назвать основные проблемы при «обживании» Луны:
— воздействие метеоритов
— отсутствие атмосферы для дыхания
— резкий и большой суточный перепад температур
— наличие радиационного воздействия
— отсутствие воды
1.4. далее педагогу следует рассказать, что существует, разработан Проект Российской лунной базы.
Строительство лунной базы остаётся одной из главных стратегических целей российской космонавтики. Существуют проекты Российской лунной базы. По нынешним планам, отправка космонавтов на Луну произойдёт в 2030-е годы. Примерно в эти сроки постоянные базы там планируют построить США, Китай, Япония, Европейское космическое Агенство.
Согласно последнему проекту (2014 год, разработчик Роскосмос), который расписан до 2050 года, освоение Луны начнётся с создания форпоста, в который войдут энергетическая установка, модуль жизнеобеспечения и экспериментально-лабораторный модуль, а также набор транспортных средств — луноходов и лунолётов.
Первые 20 лет экспедиции на Луну будут налаживать и собирать элементы инфраструктуры и обслуживать действующие системы. Кроме этого, в окрестностях базы предлагается развернуть астрономическую лабораторию.
2. Практическая часть
2.1. Разработка проекта-макета лунной базы.
Узнав много интересного о Луне, познакомившись с некоторыми проектами создания лунных баз, можно приступить с детьми к разработке своего варианта лунного поселения. Он может быть примерно следующим.
Предположим, что первый отряд космонавтов, прилетевших на Луну несколькими рейсами, с запасами кислорода, развернут первое поселение. Работать им придется в скафандрах. Причем, они будут снабжены системой терморегулирования, т.к. перепад температур на Луне более 300 градусов. Такие скафандры есть и используются космонавтами на МКС при выходе в открытый космос. Эти скафандры еще и защищают от сильной радиации.
Все узлы будут иметь защитный слой от радиации и метеоритов.
В составе лунной базы предполагается возвести:
-жилой узел, где будут жить, спать, есть, отдыхать космонавты.
— тепличное хозяйство, где будут выращиваться свежая зелень, возможно, картофель, капуста. Основной запас пищи на первое время будут доставлен в сублимированном виде первым рейсом.
— Узел, куда будут перевозиться запасы льда из района полюса Луны. Из льда получится вода. Кроме того, для технических нужд будет перерабатываться уже использованная вода и моча. Эти технологии отработаны на МКС.
— Узел, где пока небольшими порциями будет производиться из реголита где будет производиться вода. Такой экспериментальный завод на Земле уже существует.
— Узел по производству воздуха. Новая кислородная установка, построенная для производства кислорода из лунной пыли, надеется заложить фундамент будущей лунной базы. Европейское космическое агентство открыло завод в рамках своих планов по отправке людей жить на Луну в ближайшие годы.
— энергетический узел, где буду аккумулироваться энергия солнечных батарей. Они будут развернуты на всей территории. И уже будет первый небольшой агрегат для переработки гелия-3 с целью получения энергии для всех нужд. Гелий очень эффективный источник энергии. Разработки по этой теме уже ведутся.
-Лаборатория для научных экспериментов в области изучения планет, в области астрономии, космической биологии
— набор транспортных средств — разнообразные луноходы и лунолёты, лунные строительные комбайны (уже давно разработаны).
— центр связи
— центр 3Д печати (небольших станков, транспортных средств и другого необходимого оборудования)
— экспериментально-лабораторный модуль,
Все эти узлы будут собираться как конструкторы, «надуваться» воздухом для дыхания. А вентиляторы будут освежать воздух, как сегодня происходит на МКС. Все узлы соединяются между собой переходами-люками.
Для работы вне этих помещений-узлов придется пользоваться скафандрами.
На следующих этапах все узлы превратятся в большие заводы-предприятия. Возводить их будут под общим большим куполом- крышей. Его будут строить из и реголита и воды (смотри выше). В качестве строительного материала можно успешно использовать лунный грунт — реголит, он имеет низкую теплопроводность, поэтому идеально подходит для использования его как материала, обеспечивающего теплосбережение лунной базы. Учитывая сходство лунных и земных горных пород, реализация может происходить по земным технологиям.
Будет развернут оптический радиотелескоп, который будет давать очень точные снимки, т.к. атмосферы на Луне нет и ничто не мешает рассматривать космос в хорошем качестве.
Обязательно будет создан лунный космодром-космопрот, с которого будут стартовать ракеты на другие планеты, в первую очередь, на Марс. С космодрома также смогут улетать ракеты запасами гелия и других ценных ископаемых на Землю.
2.2. Изготовление макета.
Определившись с объектами макета, можно приступить к выбору технологий их изготовления и материалов для их конструирования.
Например, макет будет располагаться на основе, выполненной из гофрокартона. Лунную поверхность изготовили с использованием размоченной в воде картонной упаковки для яиц, пропитанной клеем ПВА. Эта технология позволила сделать рельеф Луны неровным, с горами.
Для конструирования отдельных центров-узлов, как объектов макета, можно будет использовать прозрачные пластиковые упаковки различной формы. Это тоже упростит процесс конструирования.
Содержание каждого объекта внутри может быть выполнено различными способами с использованием разных технологий.
Так, например, овощи в теплице можно слепить из пластилина. В компьютерном центре компьютеры можно имитировать цветными картинками, а стол для компьютеров выполнили из толстого картона, цветного картона и пробки. Узлы по производству кислорода, воды могут быть размещены, например, в пластиковых бутылках с помещенными внутрь изогнутыми коктейльными трубочками.
Задником макета вполне могут служить распечатанные фото, рисунки о Луне.
Часть объектов для простоты заменена плоскостными изображениями их: ракета, луноходы, принтеры и т.д.
Заключение.
По окончании работы можно подвести с детьми итоги: Колонизация Луны, а затем Марса — очень интересные научные проекты. Вопрос только в деталях: какая страна первой построит базу, кто именно отправит первый экипаж на Марс: будет это государственное космическое агентство или частная компания. Но в любом случае колонизация Луны и Марса, скорее всего, начнётся при жизни нынешнего поколения. Многим из нас посчастливиться стать свидетелями этих исторических событий.
В процессе работы мы с детьми узнали много нового о нашем спутнике Луне, его особенностях, познакомился с материалами о том, как человек изучает Луну и как собирается ее обживать.
На основе изученной информации возможно разработать с детьми свой проект, сконструировать макет, создать электронную презентацию. И это очень полезная работа.
Список информационных материалов
1. Что такое. Кто такой: В 3 т. Т.2 – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Педагогика-Пресс, 1998.
2. Владимиров В.В. Что такое астрономия, и как люди ее используют.-М.:КАПИТАЛ, 2016,- 48с
3. Большая энциклопедия начальной школы. Вопрос — ответ. -М.: ЗАО «ОЛМА Мадиа Групп», 2011.
4. Энциклопедия. Открой мир вокруг себя.- М.: ООО «ДеАгостини», 2010.
5. Наш мир от А до Я. Энциклопедия для детей.- М.: ООО «АшетКоллекция», 2012.
6. Куда улетают космические кораблим?: кижка с окошками.-Донецк: АЛЬ ПАКО. 2000.-12 с
78. Космос. Самая первая энциклопедия.-М.: РОСМЭН. 2018.-
7. Анна Купырина. Космический полет.- Издательский Дом «Проф-пресс». 2018.
6. В работе использовались материалы сети Интернет
7.Луна для детей — интересные факты https://umnazia.ru/blog/all-articles/detjam-o-lune?ysclid=ls7erpobi71615594
8.Видео Детям о Луне https://ya.ru/video/preview/7916035177721018634
9. Увлекательный рассказ про Луну и Солнце для детей
https://tsvetyzhizni.ru/podgotovka-k-shkole/uvlekatelnyj-rasskaz-pro-lunu-i-solnce-dlya-detej.html?ysclid=ls7f02seik80707004
10.Про Луну. Детская энциклопедия https://ya.ru/video/preview/9844635601222619857