第一章 宇宙中的地球问题研究 火星基地应该是什么样子 课件 2024-2025学年高一地理人教版（2019）必修第一册

问题研究 火星基地应该是什么样子 1 问题研究 火星基地应该是什么样子 2 3 如何设计火星基地？ 设计思路： 分析火星上不适宜人类生存的条件 对上述条件进行改造 阅读前沿科技信息，完善火星基地的设计思路 从形态、功能、防护等方面总结火星基地的设计要点 根据设计要点绘制火星基地示意图 4 5 附录一：探测火星面临的困难 1. 地火距离遥远，无线电信号传输时延达到23 min。这对天地测控通信能力和探测器自主运行能力提出了更高的要求。 2. 太阳辐射微弱。火星距太阳的平均距离约为2.3亿km，平均辐照强度约为589 W/m2 ，只有地球的43%。 3. 火星具有稀薄的大气。火星表面具有密度约为地球1%的大气，并存在强风和沙尘天气。大气的影响使得火星着陆更为困难。 ——我国首次火星探测任务 6 小结 人类在火星生存可能遇到的困难 ①大气稀薄，辐射强 ②大气成分以二氧化碳为主，缺少氧气 ③昼夜温差大 ④多大风、沙尘暴 ⑤缺少可被人类直接利用的液态水 ⑥缺少食物 ⑦距太阳远，太阳辐射微弱 …… 7 8 ①大气稀薄，辐射强 ②大气成分以二氧化碳为主，缺少氧气 ③昼夜温差大 ④多大风、沙尘暴 ⑤缺少可被人类直接利用的液态水 ⑥缺少食物 ⑦距太阳远，太阳辐射微弱 设置密闭舱体，安装防辐射保护罩 种植作物，电解水制氧等 采用气凝胶等隔热材料 采用电除尘技术和防沙涂层 在两极地区修建火星基地，融冰取水 从地球上带营养餐；种植作物，用粪便给农作物施肥 提高太阳能利用率，发展风能、核能 对火星不利自然条件的改造措施 9 资料1：微生物打造火星基地 面对火星上食物和能源缺乏的难题，生物学家想到了改造一种地球上的古老蓝藻——鱼腥藻。它们可以利用大气中的二氧化碳和氮气，制造出糖类。2011年，科学家把大肠杆菌的基因插入了鱼腥藻的基因序列中，成功地让鱼腥藻制造出更多的糖。未来的火星先驱者可以携带少量鱼腥藻登陆火星，然后大量养殖鱼腥藻，获取足够多的糖类。 鱼腥藻 10 资料1：微生物打造火星基地 还有一种特殊的球菌，它们能够分解人体排泄的粪便和尿液。而且，它们制造的产物中还含有碳酸钙，可以作为胶凝材料，把其他建筑材料粘合在一起，形成混凝土。如果能在火星上大量繁殖这种球菌，火星先驱者就能够就地取材，在火星上制造砖块，然后用砖块盖房子了。更加奇妙的是，这种球菌还帮助人们清理了自己的排泄物，保护了环境，真是一举两得。 葡萄球菌 11 资料2：3D打印建房，就地取材 位于美国得克萨斯州休斯敦的仿真火星基地是由专业的建筑事务所BIG 设计，由3D 打印建筑头部企业ICON 负责技术支持与建造过程。3D 打印这种增材制造技术脱颖而出的最大优势在于材料的易得性以及建造速度。模拟基地选择的混凝土材料是中东地区的红色沙土，这种材料以后将会换成火星表面的天然风化层，人类移民火星就不必再占用火箭载荷发射建筑材料了，直接原地随取随用即可，也就是我们常说的“原位资源利用”。 12 资料2：3D打印建房，就地取材 此外，和人类有限的精力不同，用于3D 打印的大型机械可以一天工作20 小时，相比于传统建筑方法，能节省大量原材料，设计自由度也高，短时间内就能建成既结实又节能的房屋，还能适应火星不同地区地表环境。据ICON 负责人透露，一座三十多平方米的房子，3D 打印仅需两天就能制成，运到火星上当然也要对3D 打印机本身进行适应性改造。 13 资料3：生态与生命保护 为解决在太空飞行条件下，航天员饮水、食物和处理个人卫生所遇到的特殊困难，建立依赖于星表资源的闭环生态系统是生态与生命任务的最终目标。除地外生命物质保障研究之外，地外生理健康保障也是重点需要研究的内容。 资料来源：月球及火星等地外天体科考基地建设规划与发展战略研究 14 资料4：揭秘“祝融号”火星车的极限挑战 “祝融号”火星车面临的首要挑战就是能源问题。火星到太阳的平均距离，是地球到太阳平均距离的1.5倍以上，火星的太阳辐射能量只有地球的40% 左右。 这可怎么办？为此，“祝融号”火星车专门配备了4个大翅膀、3节砷化镓太阳能电池阵列。这种装置可以将光电转化率由 16% 提高到32%，为“祝融号”火星车提供了充足的能源供给。 15 资料4：揭秘“祝融号”火星车的极限挑战 第二个挑战就是火星上的沙尘暴。火星上漫天蔽日的沙尘暴会大大降低太阳能板的工作效率。为了应对这一考验，科学家特意采用了电除尘技术和特殊涂层，相当于给火星车穿上了一件滑溜溜的防尘外衣，从而减轻了尘埃的烦恼。必要时，“祝融号” 火星车还会暂时进入休眠状态，直到沙尘暴结束才被重新唤醒并开始探测工作。 16 资料4：揭秘“祝融号”火星车的极限挑战 第三个挑战是火星上糟糕的地形，“祝融号”火星车设计运用了主动悬架结构，从而使火星车主动抬起车身躲避障碍。在主动悬架的基础上，科学家还创新研发了轮步式移动系统，也就是依靠这6个能独立行动的轮子，让“祝融号”火星车不仅可以走直线、原地转向、边走边转向，还能蠕动或横行，避免火星车在难以翻越的沙质陡坡中陷车。 17 就地取材，采用3D打印技术 准备可自我操作的医疗设备 培养微生物，制造糖类、砖块，还可以改良土壤 建设通信基站，提高通信能力 …… 还有哪些火星基地的设计思路？ 18 小结：火星基地的设计要点 1. 形态方面 以保护罩的形式构建密闭舱体； 设置登录区、居住区、科研区、能源区、种植区、制水区、通信基站等 19 小结：火星基地的设计要点 2. 功能方面 ①通过使用特殊材料和涂层，使舱体保护罩具有防辐射、隔热、集热、除尘等功能。 ②利用生物、化学技术改良土壤，种植作物，并用粪便施肥，达到制造氧气、生产食物、净化环境的功能。 20 小结：火星基地的设计要点 2. 功能方面 ③提高太阳能利用率，积极发展核电、风电，获得的能源用于为舱体保温、融冰取水、电解水等 ④建立通信基站，缓解思乡之情，防止抑郁；提高自主智能化设备的运行能力。 21 小结：火星基地的设计要点 3. 防护方面 舱体密闭可隔绝不适宜人类生存的大气环境； 舱体保护罩可阻挡宇宙射线，火星上的强风和沙尘暴 22 学生作业展示 23 学生作业展示 24 运城中学(东南门) com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 17.6.1 (Build 21G93)) 东城街道 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 17.6.1 (Build 21G93)) $$