问题研究　月球基地该是什么样子

地理研究性学习报告月球基地 地球人口压力越来越大 课题研究背景 地球资源 尤其矿产资源 溃乏 地球某些资源 尤其是太阳能 利用率还比较低 地理环境遭到严重破坏 设想建立月球基地 课题研究目的 1 了解人类对月球的探索情况以及目前人类对月球的已知情况 分析建立月球基地的有利条件和不利条件及其建立基地的可行性 2 探究建立月球基地还需要解决哪些问题 设想可行性方案 3 设定建立月球基地所要达到的目的 如天文观测 空间电站 资源开发 移居月球等等 4 设想建立月球基地的基本模式 如各种功能区 一 搜集资料1 收集网络资料2 查阅相关书籍3 观看电视讲座4 询问老师难点5 同学相互交流 四 总结一致性意见 并修改完善 课题研究过程 二 资料整理与分析 三 小组讨论 课题研究内容及成果 一 人类对月球的探索历程 二 月球的基本情况 三 月球上的资源及利用前景 五 设想建立月球基地的目的 四 建立月球基地需要的条件 六 月球基地基本功能区的构想 一 人类对月球的探索 对个人来说这不过是小小的一步 但对人类而言 确是巨大的飞跃 阿姆斯特朗 人类在月球上的第一个脚印 人类探测月球大事记1958 1976美苏共发射83个无人月球探测器 1969年7月阿波罗11号实现了人类登月之梦 在月球探测中取得最辉煌的成果 这一年先后有12名宇航员踏上月球 并向地面带回440公斤月岩样品 1972美国 阿波罗计划 结束以后 月球探测一时有所降温 因为探月活动耗资巨大 1990日本发射了 飞天 月球探测器 正在研制 月神 月球探测器 1998美发射 月球勘探者 探测器 准备在今年发射 破冰者 探测器 2003年9月27日欧洲第一个月球探测器 Smart 1号 在格林尼治时间顺利升空 2004年2月我国公布了首次探月计划 2005印度计划独立发射小型无人月球卫星 2007年4月我国计划发射首颗绕月探测卫星嫦娥一号 2007年10月24日18 05 我国自主研制的 嫦娥一号 卫星在西昌卫星发射基地成功发射 第一步 绕月飞行 第二步 登月 第三步 建立月球基地 探月三步走 二 月球的基本情况 月球表面 月球是地球唯一的天然卫星 是距离我们最近的天体 它与地球的平均距离约为384401千米 约为地球赤道周长的10倍 它的平均直径约为3476千米 约为地球直径的3 11 月球的表面积有3800万平方千米 还不如亚洲的面积大 月球的质量约7350亿亿吨 相当于地球质量的1 81 月面重力大约相当于地球重力的1 6 月球上面也有高山 深谷和平地 我们用肉眼看到的月球正面明亮部分 是山脉和高原 其最高峰高达9000米 它们主要由浅色斜长岩组成 反射阳光较多 看到的暗色区域是月球上的平地 也叫月海 它是由暗色玄武岩组成 反射阳光较少 用望远镜观察月球 会发现月球分布着许多环形山 也叫月坑 如同一个个体育场 它们是宇宙物体冲击月面和火山活动的产物 月球上没有空气和液态水 但科学家推测月球两极可能有冰 月球表面温度变化剧烈 面向太阳的一面 温度高达127 背向太阳的一面 温度可以下降到 183 月球简介 2011 2015年间 美国将为建立永久有人基地作准备 在2012 2013年期间 俄罗斯准备向月球发射 月球 资源 和 月球 全景 设备 这两个项目属于俄罗斯规划的有关月球的四大计划中的一部分 该计划的最终目的是要在月球上建立俄罗斯的永久无人基地 而这个基地将成为后续人类登陆月球过程中的重要环节 世界各国探月工程越来越多 想一想 为什么月球会越来越受世界各国的关注 三 月球上的资源 月壳由多种主要元素组成 包括 铀 钍 钾 氧 硅 镁 铁 钛 钙 铝及氢 月球有丰富的矿藏 据介绍 月球上稀有金属的储藏量比地球上还要多 月球土壤中还含有丰富的He3 利用氘和He3进行的氦聚变可作为核电站的能源 月球还蕴藏有丰富的铬 镍 钠 镁 铜等金属矿产资源 将为人类社会的可持续发展作出贡献 我们考虑这些资源能不能被人类所利用呢 还有哪些条件可供我们建立月球基地而利用呢 比如说 1 月球有固体表面 为我们建立基地提供一个广阔而稳定的基础 2 月岩本身可以为我们提供一些建筑材料 如硅酸盐 金属矿产等 3 月球上有丰富的太阳能资源 为建立基地提供能量 4 科学家推测的两极冰物质 经探测或许能为我们所用 人类在月球上建立基地还需要满足哪些生存的基本条件呢 与此同时我们还考虑到 四 建立月球基地需要的生存条件 液态水的存在 结合我们本学期第一章对地球知识的学习 我们了解到 地球上存在生命物质的基本条件有 适宜的温度条件 适合生物生存的大气条件 除此之外 还要解决人的食物问题 月球基地的构想 人类要在月球表面正常生活居住 首先离不开必不可少的淡水和氧气 而月球上既没有水又没有空气 这怎么办呢 其次 人类要在月球自给自足系统中生活 还必须保证食物供应 食物从哪里来呢 第三是月球基地的能源供应 基地首先要有能源 制造空气 水 维持温度恒定 植物生长都需要能源 没有能源的话一切人类活动都无法进行 月球上有充足的太阳能可以使用 另外 在月球土壤中 有一种叫氦3的物质 是非常优质的核燃料 人类生存需要空气 月球土壤中含有一定的氧化物 分解后可用于制造氧气 但遗憾的是月球上没有原料去制造氮气 目前科学界的两种解决办法是 1 用氦气代替氮气 月球上有丰富的氦元素 这种方法对人体有一定的危害 2 从地球运输 这种方法技术上没问题 但成本极高 水的话 最近的探测器结果表明 月球有极少数地方有冰存在 加热可形成水 另一种方法是 利用月球上丰富的氢 氧元素合成水 这种方法成本十分高 月球土壤和岩石中有大量植物所需的矿物质元素 利用现有的无土栽培技术 在上述条件满足的情况下 可以实现植物生长 月球基地应具有生产 生活 科研的功能 应在最大程度上实现自给自足 月球上没有地震 但小心 时不时会有陨石从天上掉下来砸坏屋顶等基础设施 美国科学家在20世纪90年代 进行了一次试验 那就是著名的 生物圈二号 有没有人做过类似的实验 模拟外太空的生存环境让我们有所借鉴呢 生物圈二号 生物圈2号是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统 因把地球本身称作生物圈1号而得此名 它由美国前橄榄球运动员约翰 艾伦发起 并与几家财团联手出资 委托空间生物圈风险投资公司承建 历时8年 耗资1 5亿美元 4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号 1993年6月26日走出 停留共计21个月 在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验 来自英国 墨西哥 尼泊尔 南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评估并改进技术后 工作10个月后于1995年1月走出 他们在这期间对大气 水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究 生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统 它使人类首次能够在整体水平上研究生态学 从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径 更为重要的是 它将作为首例永久性生物再生式生态系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星球定居和宇宙载人探险 在1991至1993年的实验中 由于研究人员发现 生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例 无法自行达到平衡 生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环 多数动植物无法正常生长或生殖 其灭绝的速度比预期的还要快 经广泛讨论 确认 生物圈2号 实验失败 未达到原先设计者的预定目标 建立月球基地可以借鉴 生物圈二号 的哪些经验和教训 我们认为 经验 想维持生物生存 就必须要创造一个完整的自我更新的生态环境 教训 要调节人工生态环境的长期平衡和稳定 科技力量还很有限 让我们重新审视自己的行为 请珍爱地球吧 资金问题通信问题宇宙射线宇宙天体的撞击等 建立月球基地所要考虑的其他问题 尽管阿波罗计划的成功实施表明我们人类有能力登上月球 并使我们对月球和它的表面环境有了许多新的认识 但是 这种认识对于开展实际工作来说还是很不够的 许多细节问题还有待于我们去进一步探究 例如 人类怎样才能在真空和尘埃条件下有效地工作 如何防止宇宙射线和微陨星对人类和仪器的威胁 怎样对付月球表面昼夜温度的剧烈变化 毫无疑问 真正实现以月球为基地的天文观测还需要很长一段时间 月球基地的充分开发更是一件耗资巨大的事 月面天文的建立也必然要经历一个发展的过程 然而 它对天文学发展所能带来的光辉前景正鼓励着人们朝着这一既定目标前进 设想建立月球基地 五 设想建立月球基地的目的 月球基地是指人类在月球上建立的生活与工作区域 在月球上建立基地 主要有以下使用目的 更好地开展天文观测等科学活动 在月球上建立空间发电站供地球使用 开发月球各种矿物资源 为人类向更远的目标探索提供一个落脚点 为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂为更远的将来人类向月球移民打前站 向月球发射一艘宇宙飞船 代价已经十分高昂 建造月球基地将花费更大的成本 因此 到目前为止 月球基地还处在一般性探讨阶段 在月球上建太阳能发电厂由于月球表面几乎没有大气 太阳辐射可以长驱直入 计算表明 每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦 相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2 5万倍 按太阳能能量密度为1 353千瓦 平方米计算 假设在月球上使用目前光电转化率为20 的太阳能发电装置 则每平方米太阳能电池每小时可发电2 7千瓦时 若采用1000平方米的电池 则每小时可产生2700千瓦时的电能 由于月球自转周期恰好与其绕地球公转周期的时间相等 所以月球的白天是14天半 晚上也是14天半 一天相当于地球一个月的长度 这样它就可以获得更多的太阳能 科学家认为 如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂 就可以获得极其丰富而稳定的太阳能 这不但解决了未来月球基地的能源供应问题 而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善 还可以用微波传输太阳能 为地球提供源源不断的能源 把望远镜放到月球上去天文学家经过仔细论证后发现 以月球为基地开展天文观测有着卫星天文观测所不能企及的优点 月球为天文望远镜提供了一个巨大 稳定而又极为坚固的观测平台 因而可以采用结构简单 造价低廉的安装 指向和跟踪系统 这一点是处于失重状态的天文卫星所望尘莫及的 月球上没有空气 因而也没有风 其表面环境实际上处于超真空状态 故而在那里进行天文观测不会受到大气因素的影响 如果我们想得更远一些 经过充分开发之后 月球将会逐步为我们提供各种必需的原材料 这些因素对于在月球上安装理想的天文望远镜 特别是大型天文望远镜 以及与之相配的观测室将是十分有利的 从天文观测工作本身的条件来讲 由于月球远离地球 它所受到的人类活动的影响和地球本身的各种活动的影响要比人造卫星小得多 此外 由于月球的自转周期和它绕地球的公转周期恰好相等 因而它总是以同一面对着地球 如果我们把观测仪器 特别是射电望远镜 放在背向地球的那一边 则地球对天文观测的不利影响就更小了 月球的天空即使在白天也是全黑的 而且它的自转周期长达近一个月 这就使得我们能够观测到望远镜视线所及的全部天空 并对很暗的天体进行充分长时间的积累观测 六 月球基地基本功能区的构想 科学家对月球基地的构想图 月球基地构想 生活区 科研区 采矿区 太阳能发电站 宇宙飞船航天站 课题研究总结 请珍爱地球吧 收获与体会 首先 我们体会到从制作计划到做调查再到完成这个过程中的快乐 感觉我们做这些研究性学习很有必要 做到了动手又动脑 想尽办法来做出周详的计划 亲力亲为的去做调查 第二 经过这次的研究性学习 我们明白了团结的重要性 在提出问题 收集资料 这些看起来零碎的小事中 我们明白了在一