РЕГУЛЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО БАЛАНСУ АТМОСФЕРИ МАРСА Роботу виконав Кузнецов

РЕГУЛЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО БАЛАНСУ АТМОСФЕРИ МАРСА Роботу виконав: Кузнецов Данило Олександрович, учень 10 -А класу КЗО ВСШ № 8, м. Днiпропетровськ Керiвник гуртка: Мiзиченко Тетяна Михайлiвна

Актуальність роботи Актуальність цієї роботи визначається необхідністю пошуку шляхів глобального регулювання клімату на планеті Марс. Мета роботи - розробка способу впливу на атмосферу Марса без використання великих об'єктів з неприродних матеріалів. Спосіб може бути використаний для тераформування Марса.

Огляд відомих способів тераформування Марса Випуск в атмосферу Марса газів, що викликають парниковий ефект Розміщення відображаючих сонячне світло елементів в космосі Бомбардування поверхні Марса астероїдами Розміщення сонячного вітрила в космосі

Постановка задачі Аналіз недоліків відомих методів створення комфортних температурних умов дозволяє зробити висновок про необхіднicть розробки способу гло-бального впливу на атмосферу Марса, що не потребує постійного коригування роботи забезпечуючих його елементів.

Аналіз шляхів вирішення проблеми Були сформульовані технічні протиріччя, що заважають досягненню ДКР: 1. Локальне підвищення температури планети призводить до фізичних змін властивостей поверхні Марса. 2. Збільшення кiлькостi нагріваючих Марс елементів потребує постійного корегування їх положення та злагодження орієнтації в просторі. 3. Збільшення розмірів та кiлькостi нагріваючих Марс елементів ускладнює їх захист від метеорних атак. 4. Підвищення коефіцієнта перевипроміючих елементів, перенаправляючих сонячне випромінювання на Марс, призводить до збільшення радіаційного опромінювання колоністiв.

Використані для отримання ДКР фізичні ефекти № п/п Фізичний ефект 1 Фазові переходи 2 Передача енергії при ударах 3 Рух тіл під дією сил тяжіння 4 Обертальний рух 5 Вібрація 6 Віддзеркалення та заломлення світла 7 Інфрачервоне випромінювання 8 Випромінювання та поглинання світла

Використані для отримання IКР прийоми усунення технічних протиріч № п/п Прийоми усунення технічних протиріч 1 Принцип дроблення 2 Принцип винесення 3 Принцип універсальності 4 Принцип антитяжіння 5 Принцип сфероїдальності 6 Принцип динамічності 7 Принцип переходу в інший вимір 8 Принцип безперервності корисної дії 9 Принцип самообслуговування 10 Принцип змінення забарвлення 11 Принцип застосування інертного середовища

Рішення проблеми Аналіз варіантів застосування поєднань відібраних фізичних ефектів та прийомів усунення технічних протиріч дозволяє запропонувати використовувати для нагріву Марса штучні кільця з пилу, подібні кільцям Сатурна. Тінь Сатурна на його кільці та тінь кільця Сатурна на планеті. Так як при розміщенні елементів, відбиваючих сонячне світло, на орбіті навколо Марса, вони можуть потрапляти в тінь або кидати тінь на його поверхню, визначимо положення орбіт, що усувають цю проблему.

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (І) Пропонується спосіб терраформирования планет, що полягає в розпиленні матеріалу астероїда на сонячносинхронних орбітах, які розташовани під кутом між перпендикуляром до площини руху планети та кутом нахилу орбіт, меншим за кут: де: RPL - радіус планети, R - радіус орбіти частинок пилу.

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (ІІ) З малюнка видно, що мінімальний радіус орбіт R 1, тінь від яких не падає на планету, дорівнює:

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (ІІІ) Визначимо максимальний радіус таких орбіт. Відомо, що швидкість прецесії сонячно-синхронній орбіти дорівнює: де: - кутова швидкість прецесії кільця, - екваторіальній радіус планети, - радіус орбіти пилинок елемента кільця, - кутова швидкість обертання елемента кільця, - нахил орбіти, - другий динамічний фактор форми планети.

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (ІV) Знаючи, що: де: - полярне стиснення планети, - кутова швидкість обертання планети, GM - добуток універсальної гравітаційної постійної та маси планети.

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (V) Знаючи, що отримаємо:

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (VI) i не повинен перевищувати суми: де - кут нахилу осі планети. Тобто, щоб край кільця не потрапляв в його власну тінь, зовнішній край кільця не повинен перевищувати величини:

Розміщення відбиваючих сонячне випромінювання об'єктів (VII) Нахил i 1 внутрішнього края кільца при цьому повинен дорівнювати :

Кількість енергії, яка потрапляє на планету (I) Формування у планети пилового кільця з частинками розміром Rч призводить до таких наслідків. Енергія e, що отримується від Сонця однією часткою, дорівнює: де: - сонячна постійна в районі планети, - видима площа частки.

Кількість енергії, яка потрапляє на планету (II) Вважаючи матеріал частинки абсолютно чорною речовиною (в реальності він відображає 2 -8% видимого світла), прикинемо, яка частина перевипромінюваної енергії потрапить на планету: де: - енергія, що отримується від однієї частинки, - видима площа планети, - відстань від планети до частинки.

Кількість енергії, яка потрапляє на планету (ІІІ) Видима площа планети SPL дорівнює: де: - радіус планети. Енергія, що отримується планетою від однієї частинки, дорівнює:

Кількість енергії, яка потрапляє на планету (IV) Енергія d. E , що отримується від тонкого шару частинок товщиною d. R , які знаходяться на орбіті радіуса R в кільці шириною H дорівнює: Позначимо через K вираз:

Кількість енергії, яка потрапляє на планету (V) Звідси: Тобто, додаткова енергія, яка надходить на планету від пилового кільця з внутрішнім радіусом R 1 та зовнішнім радіусом R 2 , дорівнює:

Эфективність застосування способу Визначаємо, яку енергію може передавати Марсу таке кільце. Кількість енергії, що отримується Марсом від Сонця щосекунди, становить приб лизно 21. 78 * 1015 Дж. Нахил осі Марса дорівнює 25, 2 о, а екваторіаль ний радіус 3396, 2 км, тобто, внутрішній радіус кільця R 1 становить близько 3750 км, а зовнішній радіус R 2 приблизно 7500 км. Для Марса при ширині кільця H = 30 км і концентрації частинок в нiм n = 30 м-3 значення коефіцієнта K дорівнює: Тобто, кількість енергії, що надходить від такого кільця щомиті, дорівнює 7 *1015 Дж, що становить приблизно 32% енергії, що отримується Марсом від Сонця.

Будівельний матеріал для формування кільця (I) Оцінимо розміри астероїда, необхідного для створення пилового кільця, яке перевипромінює сонячне випромінювання на поверхню Марса. Ми знаємо, що обсяг пилового кільця V становить: де: H - товщина кільця, R 2 - зовнішній радіус кільця, R 1 - внутрішній радіус кільця.

Будівельний матеріал для формування кільця (II) Звідси число частинок N в кільці дорівнює: Об'єднуючи два останніх вирази, отримаємо:

Будівельний матеріал для формування коільця (III) Вважаючи частки сферичними з радіусом R, можна оцінити обсяг астероїда VA , подрібнення якого дозволить створити таке пилове кільце: та визначити радіус астероїда, необхідний для цього: Вважаючи, що діаметр частинок пилу становить один міліметр, а характеристики кільця відповідають зазначеним вище, радіус необхідного для створення пилового кільця астероїда можна оцінити приблизно в 2, 46 км.

Висновки: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Був зібраний і систематизований матеріал по відомим методам впливу на клімат Марса, розглянуті їхні переваги і недоліки. Аналіз варіантів застосування поєднань фізичних ефектів та прийомів усунення технічних протиріч дозволяє запропонувати використовувати для нагріву Марса штучні кільця з пилу, подібні кільцям Сатурна. Визначенi критерії вибору орбіт пилових кілець, перeвипромінюючих сонячне випромінювання на поверхню Марсу. Показано, що подрібнення об'єкта дозволяє збільшити кількість розсіяної та перевипрямінюваної ним енергії, що потрапляє на сусідні з ним тіла. Визначено оптимальні розміри хмари частинок, перєвипромінюючих сонячне випромінювання та зроблена оцінка впливу вторинного випромінювання пилових кілець на Марс. Розраховані мінімальні розміри об'єктів, що використовуються в якості будівельного матеріалу.

Список використаної літератури Терраформирование Марса создаст нам второй дом : http: //nashaplaneta. su/blog/terraformirovanie_marsa_sozdast_nam_vtoroj_dom /2014 -04 -13 -24067 1. 2. Новые марсиане превратят свой дом в двойника Земли: http: //www. membrana. ru/particle/610 3. Как будет проходить терраформирование Марса? : http: //hi-news. ru/space/kak-budet-proxodit-terraformirovanie-marsa. html 4. Космические зеркала могут создавать земные убежища на Марсе: http: //www. hizone. info/index. html/www. 21 stcentury. co. uk/ robotics/www. 21 stcentury. co. uk/robotics/data/2002/10/29/images/ www. 21 stcentury. co. uk/robotics/function. fsockopen? di=200611191 5. Спосіб нагріву Марсу (патент на корисну модель UA 104771), автор патенту: Кузнецов Д. О. , 2016. 6. Спосіб тераформування планет (патент на корисну модель UA 105056), автор патенту: Кузнецов Д. О. , 2016

Публикаціі результатів