Проект&quot;Как выхить человеку в космосе&quot;

Управление образования Красносулинского района

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 2

Районная научно-практическая конференция по космонавтике

«Тихий Дон покоряет галактику»

Наименование секции: экологическая

Учебно-исследовательская работа на тему:

«Как выжить человеку в космосе»

Автор работы:

Мележик Полина Александровна

6 класс, МБОУ СОШ №3,

г. Красный Сулин, Ростовская область

Руководитель:

Слюсарь Наталия Юрьевна,

учитель географии, МБОУ СОШ №3,

г. Красный Сулин, Ростовская область

г. Красный Сулин

2023 г.

Содержание

стр.

Введение……………………………………………………………………....3

I.Как выжить человеку в космосе……………………………………….…..4

1.1.Космос - это агрессивная среда для человека……………………….….4

1.2.Жизнеобеспечение человека в космосе…………………………………7

II. Анализ работы над проектом……………………………………………..10

III.Выводы……………………………………………………………………..11

IV. Список литературы……………………………………………………….12

V. Приложение………………………………………………………………..13

.

Введение.

Сотни лет люди связывали с Вселенной что-то далекое, тайное. Интерес к космосу стал реальность с развития науки и техники. В настоящее время человечество считает, что космос может спасти человечество, когда на земле исчезнут условия для существования. Будущее человечества неразрывно связано с космосом. Поэтому мировоззренческое значение в освоении космоса будет расти в будущем. Космонавтика является могучим средством, способствующим улучшению условий жизни на Земле, решению экологических, энергетических, продовольственных и других насущных проблем. Околоземная среда воспринимается нами как «среда обитания». Полёты человека на околоземных орбитах помогли нам составить истинную картину поверхности Земли, многих планет, земной тверди и океанских просторов. Эти открытия дали новое представление о земном шаре как очаге жизни и понимание того, что человек и природа - неразрывное целое[6]. С большим интересом я изучила материал о состоянии человека в космосе, рассмотрела географические закономерности, которые возникают в космосе. Это и стало темой проекта.

Целью написания данной работы является изучение состояния человека в условиях космоса.

Объект изучения: человек и космос.

Гипотеза – я предполагаю, что глобальная ситуация, в которой оказалось человечество, выражает всеобщий кризис потребительского отношения человека к природным и социальным ресурсам. Разум подталкивает человечество к осознанию жизненной необходимости гармонизации связей и отношений в глобальной системе "Человек - Техника – Природа-Космос".

Актуальность темы заключается в том, что проблема мирного освоения космоса является первоочередной задачей и ученые сосредотачивались на возможностях существования человека в условиях несовместимых с жизнью и на создании новых материалах, выращивании растений в условиях атмосферы других планет и других не менее интересных вопросах.

При написании работы были поставлены следующие задачи:

1.развитие умений работать с информацией: выявление проблемы, выдвижение обоснованной гипотезы, и ее решения;

2.воспитание чувства сознательного, ответственного отношения к занятию в проектной деятельности;

3.укрепление престижа участия в проектной деятельности;

4. изучение состояния человека в условиях космоса;

5.провести викторину и виртуальную экскурсию по теме проекта;

6. Составить выводы.

I. Как выжить человеку в космосе.

1.1.Космос - это агрессивная среда для человека.

Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство.
К. Э. Циолковский

Развитие космонавтики создает совершенно уникальные способы исследования самой Земли. Мы смогли посмотреть на нашу планету со стороны, ощутить ее уникальность. Но даже если будут разработаны технологии, позволяющие беспрепятственно приземляться на другие планеты, нам придется «сражаться» с агрессивной окружающей средой этих планет. Для человека космос - враждебная среда[6]. Полет проходит практически в полном вакууме, невесомости, при очень больших перепадах температур и под воздействием ионизирующих излучений. Сегодня опыт околоземных полетов исчисляется годами, обеспечение жизнедеятельности в космосе остается чрезвычайно сложной технической и медицинской задачей. Чтобы выжить, нам необходимо предусмотреть всё, что требуется для жизни человека. За это отвечает система жизнеобеспечения космонавтов. Это устройства и запасы для бесперебойного снабжения экипажа воздухом, водой и пищей, для очистки воздуха и воды, регулирования температуры. Во время полетов, длящихся по несколько месяцев и даже больше года, людям приходится постоянно заниматься на тренажерах для того, чтобы мышцы не атрофировались в невесомости. Из костей космонавтов вымывается кальций, обитатели МКС постоянно находятся в условиях воздействия повышенной радиации. Космическая медицина пока не может предсказать и предупредить все возможные негативные последствия длительного пребывания в космосе[4].

Космонавты выяснили, что на МКС посторонние земные формы жизни чувствуют себя там иногда лучше, чем сами космонавты. На станции живёт много плесени, споры которой неизменно заносятся на борт вместе с прилетающими экипажами, невзирая ни на какие карантины. Выжившие в столь трудных условиях грибки становятся реально суровыми и переносят дозу радиации в 200 раз больше той, что может убить человека. Они растут и внутри, и снаружи станции. Плесень разрушает оборудование, покрывает наростами труднодоступные участки станции и засоряет своими спорами воздушные фильтры, создавая угрозу здоровью экипажа. Кроме грибков, на станции водится множество микробов, причём они тоже от космической радиации мутируют и становятся всё более живучими. Микроорганизмы способны даже вызывать коррозию металлических поверхностей на станции.

Невесомость сказывается на космонавтах не лучшим образом. Кровь начинает распространяться по организму равномерно, а на Земле большая часть её часть притягивается в нижнюю часть тела. Это вызывает недомогание и проблемы с сосудами: давление растёт, лицо сильно опухает, щёки раздуваются, и возникает заложенность носа. Также происходит отёк зрительного нерва, сопровождающийся проблемами со зрением, и головные боли из‑за повышенного внутричерепного давления. Со слов космонавтов это проходит через четыре дня, и кровеносная система адаптируется, и припухлость спадает. Но, организм уже расщепляет до 22% объёма крови и в условиях невесомости сердце перекачивает меньше жидкости, оно начинает атрофироваться[3].

Малоприятный аспект жизни на МКС - переваривание пищи. На Земле, её притяжение помогает двигать еду по пищеварительному тракту. В невесомости же правила игры немного меняются. И когда в организм при трапезе попадает воздух, случаются разные казусы. Обычная извините отрыжка запросто, может привести к фонтану рвоты, которая начнёт летать по станции в виде плотного шара. Невесомость не позволяет желудку и пищеводу разделять воздух и твёрдую пищу, надо маленькими порциями и крайне осторожно, чтобы избежать тошноты. Астронавт МКС Джеймс Ньюман разработал специальную методику для вывода из желудка скопившегося газа. Он советует перед отрыжкой прижаться к стене станции, а затем одновременно оттолкнуться от неё и выпустить газ из желудка через рот. В этом случае пища, прижатая центробежной силой, останется внутри. Этой тактики придерживается большинство космонавтов. Ещё одной проблемой космических перелётов может быть метеоризм. Понятно нам что, кишечные газы в замкнутом пространстве отвратительны. Но метан и водород, образующиеся в результате пищеварения, могут сделать атмосферу МКС легко воспламеняемой. А это может привести к пожарам. Поэтому для космонавтов разрабатываются специальные рационы, уменьшающие выработку этих элементов в кишечнике[1].

Во время полёта на Луну на «Аполлоне‑11» астронавты докладывали о том, что видели яркие искры в темноте, когда закрывали глаза. Пилот шаттла Дон Петтит, который также бывал на МКС, рассказывал, как наблюдал «за чем‑то вроде танца светящихся фей», когда засыпал. Космонавт Максим Сураев также писал о вспышках перед глазами, случающихся примерно раз в три минуты. Учёные, наблюдая за самочувствием космонавтов, поняли, что это не галлюцинации. Огни, которые мелькают у космонавтов перед глазами, когда веки закрыты - это попадающие на фоторецепторы космические частицы высоких энергий: фотоны и ядра атомов. Источниками их служат самые разные объекты — сверхновые звёзды, активные ядра галактик, квазары и гамма‑всплески. Космические лучи могут нанести серьёзный вред здоровью астронавта, повысив вероятность развития у него раковых опухолей. Особо интенсивный поток частиц способен повредить зрение. Технику он тоже не щадит, вызывая сбои электронных схем. После долгого пребывания в космосе зрение становится расплывчатым даже у тех, кто на Земле легко видит последнюю строчку офтальмологической таблицы. Обычно проблемы быстро исчезают, когда человек возвращается с орбиты, Невесомость приводит к изменению формы глазных яблок. Их задняя часть немного уплощается, сетчатка также слегка деформируется, и повышенное внутричерепное давление оказывает негативное влияние на зрительный нерв. Сегодня системы создания искусственной гравитации находятся в состоянии разработки, с этой неприятностью ничего особо не поделаешь.

Космонавты страдают от проблем с кожными покровами: на МКС атмосфера слишком сухая, поэтому эпидермис сильно шелушится. На Земле всё это падает на пол, но в невесомости чешуйки кожи постоянно плавают по всей станции. Но если хлопья кожи - это просто незначительная неприятность, то с ногтями всё куда хуже. В космосе они постоянно расслаиваются, и учёные пока не могут точно сказать, почему. Ногти становятся очень ломкими и хрупкими. Видимо, проблемы те же, что и с кожей. Ведь ногти состоят из производной от неё ткани, и сухая атмосфера и избыточное кровяное давление плохо влияют на них. Жёсткие перчатки скафандров нужны, чтобы поддерживать форму защитного костюма. Но каждый выход в космос оборачивается волдырями и стёртыми до крови пальцами, что очень болезненно. У некоторых космонавтов ногти выпадают полностью. После возвращения на Землю они снова отрастают, но редко сохраняют ту же форму, что раньше. А вот, если ногти подстригать на МКС надо исключительно над воздухозаборниками, чтобы их сразу засосало в мусороприёмники или, они отправятся летать по всей станции[2].

В невесомости любая жидкость собирается в такие сферы, так что среди космонавтов считается признаком хорошего тона сразу вытираться полотенцем, когда вспотеешь, не давая жидкости сорваться с кожи и улететь. Малоприятно, когда в глаза тебе попадает пот. Затем с полотенец отправляют в системы рециркулирования жидкости, чтобы вырабатывать из него воду для питья. Потеют же космонавты часто, потому что регулярно упражняются по крайней мере по два часа. И это не ради крутого рельефа. Из‑за невесомости на МКС атрофируются мышцы. Чтобы сохранить их работоспособность, приходится постоянно крутиться на всяких хитроумных тренажёрах. Иначе потом, когда вернёшься на Землю, вообще толком ходить не сможешь[4].

Из всего сказанного можно сказать, что космические исследования позволяют лучше понять человека. Работа международных экипажей учит взаимопониманию представителей разных традиций, разных культур, разных языков. Мы все - дети одной планеты, и исследование космоса открывает возможность действовать вместе, единой человеческой семьей.

1.2.Жизнеобеспечение человека в космосе.

Сегодня часто возникают споры о том, кто должен заниматься исследованием космоса - человек или автомат. Можно сказать, что серьезных противоречий не существует, потому что и тот и другой способ имеют свои определенные границы компетенции. Для исследования физики пространства, планет, природных условий Венеры, Марса и других небесных тел сначала необходимы автоматы. Но истинное освоение космоса принадлежит человеку. Мы должны научиться там, жить и работать, причем вполне комфортно, без каких-либо опасений за состояние своей жизни и здоровья. Надо понимать, что нельзя посылать человека в космос просто для того, чтобы он совершал какие-то технические операции, связанные с обеспечением полета или ремонтом оборудования. Нужно расширять научно-исследовательскую составляющую полетов. Она, к сожалению, пока не очень велика. Техника еще несовершенна, какие-то системы выходят из строя, что-то происходит из-за ошибок экипажа, и немалое время тратится на то, чтобы устранить последствия. Но, кроме того, космонавты - живые люди, им нужно и помыться, и поспать, и почитать, и посмотреть кино или послушать музыку. Сейчас очень важно оптимизировать условия, чтобы больше времени оставалось на творческую часть. Естественно, космонавтами должны быть люди достаточно интеллигентные. Ведь в каждом полете открываются новые страницы познания мира. Космонавты-испытатели осуществляют пилотирование космического корабля, испытывают системы корабля, отвечают за взлёт и посаду, координируют работу всех систем и действий экипажа. Основная цель МКС — проведение научных экспериментов в условиях микрогравитации (космонавты на МКС не находятся в невесомости). Эти эксперименты охватывают области астрономии, астрофизики, биомедицины, космической медицины, физических наук, материаловедения, космической погоды и земной погоды[5].

На первое место жизнеобеспечения на МКС выходит, конечно, обеспечение воздухом (СКО). Нет воздуха, нет и жизни. Он не только нужен для дыхания, но и обеспечивает необходимое внешнее давление, а также служит для отвода тепла, непрерывно выделяемого человеческим телом. Сегодня генераторы кислорода на борту Международной космической станции производят кислород из воды посредством электролиза и сбрасывают полученный водород в космос. Когда космонавты потребляют кислород, образуется углекислый газ, который необходимо удалить из воздуха и также утилизировать (СОА). Также система терморегулирования поддерживает все параметры микроклимата: температуру, влажность, скорость циркуляции воздуха (СТР).

Для выхода из корабля в открытый космос космонавт надевает скафандр, обеспечивая себя воздухом для дыхания. Скафандр обеспечивает защиту человека от неблагоприятных факторов открытого космоса (вакуума, высоких и низких температур, космического излучения и т.п.) в течение небольшого времени - до нескольких часов. С помощью коллективных СЖО обеспечиваются относительно комфортные и безопасные условия жизни космонавтов на борту космических кораблей и орбитальных станций в течение очень длительного времени (более года). Внекорабельная деятельность космонавтов включает работы: захват и обслуживание спутников, замена аккумуляторов, ремонтные работы в открытом космосе, сборка и подключение внешних деталей космического корабля, а также особые испытания и проверки.

Важнейшими после дыхания потребностями человека являются питье и еда. Еда для космонавтов изготавливается на Земле, а потом доставляется в одноразовых пакетах термостабилизированной. Эпоха тюбиков прошла но, их иногда используют только для различных соусов). Для разогрева есть специальная духовка, где температура не превышает 80° по Цельсию. На каждый месяц каждый член экипажа получает бонусный контейнер с едой по индивидуальным предпочтениям. Специалисты по нутрициологии составляют индивидуальные планы сбалансированной диеты для каждого, добавляя витамины и минералы, которые нужны конкретным людям (СОП). Поставки регулярно отправляются на МКС[5].

Воду получают в результате работы кислородно-водородных топливных элементов. Но из-за большого количества растворенных газов ее используют только для технических, в частности гигиенических нужд. Питьевую воду доставляют грузовые корабли, а часть добывают практически из воздуха (СВО). При дыхании человек не только выдыхает углекислый газ, но и пары воды, которые конденсируются на холодных поверхностях.

Кроме обеспечения относительного комфорта для космонавтов создатели орбитальных станций и кораблей озабочены защитой экипажа от космического излучения. В настоящее время ученые работают в нескольких направлениях: активная защита. Суть её состоит в идее отклонять космические лучи магнитным полем. Во время полетов, длящихся по несколько месяцев, людям приходится постоянно заниматься на тренажерах для того, чтобы мышцы не атрофировались в невесомости. Из костей космонавтов все равно вымывается кальций, обитатели МКС постоянно находятся в условиях воздействия повышенной радиации, и космическая медицина пока не может предсказать и предупредить все возможные негативные последствия длительного пребывания в космосе[2].Система жизнеобеспечения космического корабля Восток — система, обеспечивающая кондиционирование воздуха, потребление пищи, терморегуляцию, обработку продуктов жизнедеятельности космонавта при первом полете человека в космос (СУО).

К 2022 году в космосе побывало несколько сотен людей, полеты в космос стали считаться обычным делом. В космическом путешествии космонавт испытывает не только перегрузку, но и состояние невесомости. Невесомость полностью отменяет понятие «верх» и «низ». Длительное воздействие невесомости отрицательно сказывается на физиологии человека. Год на Земле не убирает последствий полёта, так как в условиях невесомости теряется костная масса, нарушается жировой обмен, мышцы слабеют, и человек вернувшись в обычные условия существования, не может стоять на ногах, а сознание, порой, не выдерживая перепада, попросту отключается. Космонавты проходят тренировку в воде, в специальных бассейнах. Безусловно, передвижения в воде любому человеку осуществить довольно сложно. Космонавтам же приходится справляться с этой непростой задачей ещё и в полном обмундировании, надев на себя скафандр, средний вес которого около 110 кг[2].Космонавтика открывает немалые возможности для построения глобальной геофизической информационной системы, с помощью которой можно разработать модель Земли и общую теорию процессов, происходящих на ее поверхности, в атмосфере и околоземном пространстве. Существуют и многие другие заманчивые сферы применения достижений космонавтики.
Недавно на МКС провели испытания специального 3D-принтера, предназначенного для работы в условиях невесомости. С его помощью космонавты напечатали несколько инструментов, которые были отправлены назад на Землю для тщательной проверки их качества. Если будущие испытания пройдут успешно, то эта технология позволит экипажу станции самостоятельно производить нужные запчасти для ремонта МКС и избавит от необходимости брать с собой в полёт тяжелые детали — всё необходимое можно будет распечатать в космосе, имея на борту принтер и запас материалов. То же касается строительства и производства – всё, что может быть произведено insitu (на месте) сберегает огромное количество денег, времени и энергии. Огромное значение имеет возможность не брать с собой 50 запасных частей, а иметь возможность 3D печати необходимого инструмента и оборудования из подручного материала. Можно выделить ещё один фактор, который нужно учитывать – это время. Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени «Гелиос 2». Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 252 000 км в час. Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля. Но даже при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19 000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду — Альфа Центавра[4]. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле. Для освоения дальнего космоса ученые проводят исследования вопросов приведения экипажа в состояние гибернации («зимняя спячка») во время длительных космических путешествий — в этом состоянии, как показывают опыты с животными, повышается устойчивость к экстремальным факторам: понижению температуры, смертельным дозам облучения, перегрузкам и т. д.

Подводя итоги, хочется отметить, что стремительное развитие технологий приводит к столь же стремительному развитию космической техники. Дальнейшее освоение космоса и совершенствование «космических» технологий играет для человечества большую роль и способно решать не только космические, но и земные проблемы. Космос имеет огромное влияние на жизнь и развитие всего человечества, а успехи в его исследованиях являются одним из важнейших показателей уровня развития страны.

II. Анализ работы над проектом.

В 60-е годы прошлого столетия человек впервые сделал первые шаги по его освоению Космоса. Мы сразу осознали огромные возможности, которые открывает исследование других планет.

И сегодня можно сказать, что наше будущее состоит в дальнейшем изучении Космоса. Этими словами я открыла выступление среди ребят моего класса. В ходе, которого мы обсудили, что для человека космос - враждебная среда. Полет проходит практически в полном вакууме, невесомости, при очень больших перепадах температур и под воздействием ионизирующих излучений. Сегодня опыт околоземных полетов исчисляется годами, обеспечение жизнедеятельности в космосе остается чрезвычайно сложной технической и медицинской задачей. Чтобы выжить, нам необходимо предусмотреть всё, что требуется для жизни человека.

Мои сверстники активно приняли участие в обсуждении вопросов, связанных с освоением космоса. Среди учеников 6-х классов я провела викторину по теме проекта (Приложение 1).Я выяснила, что ребят заинтересовал мой проект. Мои сверстники в ходе беседы отметили огромное значение работы космонавтов в освоении Космоса. В ходе обсуждения мы выяснили, что благодаря изучению космоса человечество может получить больше информации о Вселенной.

III. Выводы.

Проделанная мной работа, научила меня серьезно подходить к работе. В ходе работы над проектом можно сделать выводы:

1.Первоочередная задача и ученых сегодня - это создание возможностей существования человека в условиях несовместимых с жизнью.

2.Осознание жизненной необходимости гармонизации связей и отношений в глобальной системе "Человек - Техника - Природа-Космос".

3.Изучение освоения Космоса – это неотъемлемая часть процесса воспитания современного поколения.

4. Данный проект можно использовать на уроках окружающего мира и во внеурочной деятельности.

IV. Список литературы.

1.Билякевич, М. С. Особенности космонавтики и профессии космонавта /– Ставрополь, 2017. – С. 10-13.

2.Газизуллин Н. Ф., Грунин О. А., Царева С. О. Освоение космоса и модернизация экономики // ПСЭ. 2011. №2. С.8-11

3. Жизнь с гравитацией и без неё // URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/1808/

4. Как выжить в космосе // URL: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6501/

5.Кузьменкова Н.И., Никитенко А.О., Летунова О.В. Роль России в процессе освоения космоса // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. №6. С.401-402

6.Мироненко Е.Д., Баляков Д.Х., Фомина Н.В. Освоение космоса как способ выживания на земле // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. №6. С.404-405

V. Приложение.

Приложение№1.

Викторина

1. Какой прибор используется для исследования звездного неба? (Телескоп).

2. Какое название имеет специальный аппарат, который может передвигаться по поверхности Луны? (Луноход).

3. Как называется место, с которого запускаются ракеты. (Космодром).

4. Как звали первого космонавта — назовите ФИО. (Юрий Алексеевич Гагарин).

5. Какого числа человек впервые полетел в космос. (12.04.1961).

6. Как назывался корабль Гагарина? («Восход-1»).

7. Сколько раз он облетел земной шар Юрий Гагарин? (Один раз).

8. Кто первым вышел из корабля в открытый космос? (Алексей Леонов).

9. Каких космонавтов вы еще знаете? (Герман Титов, Андриан Николаев, Владимир Комаров),

10. Имя человека, который впервые оказался на поверхности Луны. (Нил Армстронг).

11. Имя первой женщины космонавта? (Валентина Терешкова).

12. Как звали человека, который заинтересовался и основал космос?

13. Какого числа отмечается день космонавтики?

14. Почему этот день так назвали?

15. Какие животные уже побывали в космосе?

16. Какие звери летали в космос до людей и благополучно вернулись?

17. Как космонавты кушают в космосе?

18. Как называется снаряжение космонавтов?

19. Сколько звезд в нашей звездной системе

20. Какой тип звезд встречается в Млечном Пути чаще всего?