Ugródeszka: a Hold Őrkutatási diákpályázat Tudáspróba feladatok A feladatokban szereplı nagyfokú vizualitási és komplex számítási igények miatt a látássérült fiataloknak a 3., az 5. és a 7. feladatot nem kell megoldaniuk. A többi pályázó a maximális pontszámot akkor szerezheti meg, ha minden feladatot helyesen megoldja. A megoldásokat tartalmazó pályamővet DOC, DOCX vagy PDF-formátumban kérjük a pályázati honlap beadó felületén keresztül feltöltetni. Egy dokumentumban szerepelhet a válasz mindegyik kérdésre. A diákpályázat honlapja: http://www.mant.hu/diakpalyazat Beadási határidı: 2010. február 10. FELADATOK 1. kérdés A Hold felszínét kráterek borítják, amelyek kisebb égitestek becsapódásakor jöttek létre, jórészt a Naprendszer létezésének korai idıszakában (de kisebb mértékben akár napjainkban is). A nagyobb krátereket szokás híres emberekrıl, tudósokról, felfedezıkrıl elnevezni. (a) A Hold innensı és túlsó oldalán összesen 17 magyar (vagy Magyarországon született) tudósról neveztek el krátert. Győjtsd össze ezeket, és átmérıik alapján számítsd ki együttes területüket! (A krátereket tekintsd kör alakúnak, az átmérıt kerekítsd egész számú kilométerre, az ugyanazon nevet viselı mellék-krátereket hagyd figyelmen kívül!) Hogy viszonyul a kráterek együttes területe Magyarország területéhez? A Hold felszínének hány százalékát foglalják el a magyarokról elnevezett kráterek? (b) Válassz ki a névadók közül öt személyt, és röviden (legfeljebb 3-4 mondatban) ismertesd munkásságukat, amiért kiérdemelték azt a dicsıséget, hogy holdi kráter viselje a nevüket. Külön térj ki arra, ha valamelyik névadó tevékenysége kapcsolódik az őrkutatáshoz. 1
2. kérdés (a) A Hold déli pólusa környékén néhány krátert olyan személyekrıl neveztek el, akik a földi Déli-sarkvidék felfedezésében jeleskedtek. Az egyik ilyen kráter névadója az elsı világháború kezdetének idején vezette leghíresebb expedícióját az Antarktisz átszelésére. Partra szállni azonban nem tudott. Hajója a jég fogságába került, a telet ott kellett tölteniük. Kilenc hónap múlva a hajót összeroppantotta a jég. Az expedíció személyzete hónapokig a jégtáblákon élt, majd mentıcsónakjaik segítségével a világtól elvágva, kalandos úton, a csodával határos módon menekültek meg. Bár az expedíció eredeti célját egyáltalán nem érte el, mégis ez vált az egyik legnevezetesebb déli-sarkvidéki felfedezıúttá. Hogy a teljes személyzet túlélte a kalandot, azt az expedíció irányítójának kivételes emberi tulajdonságai és vezetıi képességei tették lehetıvé. Ki volt ez a híres brit felfedezı, akirıl a képen is látható, 19 km átmérıjő krátert elnevezték? (b) Az elızı pontban szereplı kráter az utóbbi években a holdkutatás figyelmének középpontjába került. Mi ennek az oka? Mi teheti különlegessé ezt a krátert egy késıbb felállítandó, emberek fogadására alkalmas holdi bázis telepítése szempontjából? Az európai SMART-1 szonda 2006. január 13-án, 646 km magasból készült felvétele a kráterrıl. (Kép: ESA / Space Exploration Institute) 2
3. kérdés Keresd meg a Hold felénk forduló félgömbjének térképén a felsorolt információk alapján felismert híres emberekrıl elnevezett krátereket, majd számsorrendben kösd össze azokat. Milyen betőre emlékeztet a kialakult forma? (A kráterek közül néhányat, de nem mindegyiket, megtalálsz a mellékelt képen!) 3/1. A 108 km átmérıjő kráter névadója a Kr. e. 427 347 között élt görög filozófus, filozófiai iskola (Akadémia) alapítója. 3/2. A 87 km átmérıjő kráter névadója ugyancsak görög filozófus (Kr. e. IV. század), az elızı tanítványa, Nagy Sándor nevelıje, nagy hatású mővei hagyták az utókorra a geocentrikus világképet. 3/3. Az 57 km átmérıjő kráter névadója egy XVII. XVIII. századi olasz/francia csillagász, matematikus, mérnök, a Szaturnusz négy holdjának felfedezıje. 3/4. A 83 km átmérıjő kráter névadója a Kr. e. III. században élt szicíliai matematikus, mérnök, fizikus és csillagász, a sőrőség fogalmának megalkotója, a felhajtóerı felfedezıje. 3/5. Az 58 km átmérıjő kráter névadója a Kr. e. III.-II. században élt hellenisztikus matematikus, földrajztudós, csillagász, filozófus, költı, zenész, aki elıször számította ki mérései alapján a Föld kerületét. 3/6. A 93 km átmérıjő kráter névadója az a lengyel pap, csillagász, matematikus és közgazdás, aki a XVI. században megalkotta a heliocentrikus világképet. 3/7. A 90 km átmérıjő kráter névadója egy ókori római hadvezér és politikus, aki bevezette a szökıévek használatán alapuló, 1582-ig érvényben maradt naptárrendszert. 3
4
4. kérdés Élménybeszámoló hibákkal. M. A. és N. T. 12. osztályos magyar középiskolások a MANT 2069. évi diákpályázatának gyıztesei részt vehettek a NASA Huntsville-i Őrtáborában, a tábor programjában egy holdutazás is szerepelt. Sajnos a diákok rosszul viselték a súlytalanságot, ezért a hazaúton írott tudósításukba 12 súlyos, tartalmi hiba csúszott. Javítsd ki a hibás állításokat! Az elsı holdraszállás 100. évfordulója alkalmából az Őrtábor résztvevıi a Holdra utazhattak. Őrhajóink július 21-én indultak Floridából, vagyis pontosan 100 évvel azután, hogy az Apollo 11 két őrhajóssal a fedélzetén elindult az elsı holdraszállás végrehajtására. A mi úticélunk is a Fra Mauro kráter volt, ahol 1969-ben az Apollo 11 Sas nevő holdkompja leszállt. A holdkomp közelében az élénk napszélben vígan lobogott a száz éve kitőzött amerikai zászló. A két őrhajós, Neil Armstrong és Michael Collins lábnyomait ma már a 2049-ben föléjük szerelt kemény, de átlátszó plexi burkolat védi a mikrometeoritok becsapódásaitól. A közelben parkolt a Lunar Rover névre keresztelt holdautó, amellyel a két őrhajós 123 kg holdkızetet győjtött. Expedíciónk vezetıje ellenırizte a légnyomást a jármő mind a hat kerekében, és azt, hogy a kétüléses, nyitott kocsi rádióantennája a Föld felé fordule. A magunkkal vitt benzint betöltötte a holdjáró tankjába, beindította a Rovert, és a 100. évforduló tiszteletére az autóval hatalmas 100-as számot rajzolt a Hold felszínét borító porba. Igyekeznünk kellett, mert a Föld rohamosan közeledett a látóhatár felé, nekünk viszont még földnyugta elıtt haza kellett indulnunk. Felszállás után még elrepültünk az Apollo 12 és 13 leszállóhelyei fölött, így őrhajónk ablakából távcsıvel megnézhettük ezt a két holdkompot is, majd a Föld felé indultunk. 5. kérdés Az amerikai Apollo program során 1969 és 1972 között összesen hat őrhajó, tizenkét őrhajós szállt le a Hold felszínére. Néhány alkalommal magukkal vittek egy holdautót is, amellyel hosszabb felfedezıutakat voltak képesek megtenni. (a) Melyek azok az Apollo küldetések, amelyek során holdautót használtak? (b) Az utolsó alkalommal a holdautó jobb hátsó "sárvédıjével" történt egy kis baleset. A kicsomagolás után az egyik őrhajós véletlenül hozzáütıdött, ezért a sárhányó hátsó fele letörött. A hiányzó darabot nagy nehezen sikerült szigetelıszalaggal (!) visszaerısíteni, de késıbb az út során mégis leesett és elveszett. Végül négy laminált térképlapból készítettek "pótalkatrészt", amit ugyancsak szigetelıszalaggal rögzítettek. De miért volt olyan fontos, hogy a helyére kerüljön a sárvédı? Milyen gondot okozhatott a hiánya? A szigetelıszalaggal és térképlapokkal megjavított sárvédı. (Kép: NASA) 5
6. kérdés Az Apollo-program 13 őrhajósa nevének megadott sorszámú betőit tedd helyes sorrendbe. Ha sikerül, egy híres magyar mérnök nevét kapod. Ki ı, és mi köze van az Apollo-programhoz? Apollo 11 parancsnok vezetéknév 2. bető Apollo 11 holdkomp pilótája vezetéknév 2. bető Apollo 12 parancsnok becenév 1. bető Apollo 12 holdkomp pilótája vezetéknév 2. bető Apollo 13 parancsnok vezetéknév 3. bető Apollo 13 holdkomp pilótája keresztnév 1. bető Apollo 14 parancsnok vezetéknév 5. bető Apollo 14 holdkomp pilótája vezetéknév 2. bető Apollo 15 parancsnok vezetéknév 2. bető Apollo 15 holdkomp pilótája vezetéknév 5. bető Apollo 16 holdkomp pilótája vezetéknév 4. bető Apollo 17 parancsnok vezetéknév 1. bető Apollo 17 holdkomp pilótája vezetéknév 1. bető 7. kérdés Az Apollo holdautók átlagos utazósebessége két őrhajóssal 13 km/h volt. Ez elsı látásra, földi körülmények között nem tőnik túlságosan gyorsnak. De a Holdon mások a körülmények! A fizika órákon az egyenletes körmozgásról tanultakat felhasználva végezz egy kis számítást. Tegyük fel, hogy a kerekek súrlódása szempontjából mindenben ugyanúgy viselkedı autót használunk a Holdon, illetve egyet egy földi sivatagban. Az autók ugyanolyan sugarú, körív alakú pályán mozognak. A 13 km/h sebességgel haladó holdi jármő még éppen nem csúszik ki a kanyarban, körpályán maradását a kerekek és a talaj közti súrlódás biztosítja. Egy hasonló jármő a Földön mekkora sebességgel kanyarodhatna a kicsúszás veszélye nélkül? 8. kérdés Ha az Apollo 17 őrhajósai az általuk a Holdon töltött teljes idıben (éjjel-nappal, megállás nélkül) a magukkal vitt holdautó (Lunar Rover) által a Hold felszínén elért maximális sebességgel utaznak (terepviszonyoktól függetlenül, továbbá feltételezve, hogy az autó ehhez elegendı energiával rendelkezik), akkor elérhettek volna-e a Derültség tengere túlsó partja közelében másfél évvel korábban leszállt Apollo 15 holdkompjához? 6
9. kérdés A napfényt szóró légkör híján a Holdon nappal is sötét az égbolt. Mégis a Holdon állomásozva, vagy a Hold körüli pályáról készített nappali fényképeken csak a felszín, esetleg - ha épp látható - az égen tündöklı Föld tőnik fel. (Példaképp a Hold körül keringı japán Kaguya szondával 2008. április 5-én készült felvételt mutatunk be, amelyen a holdi horizont közelében a Föld teljesen megvilágított korongja látható.) Miért nem látszanak ezeken a fényképeken a csillagok? Földnyugta a japán Kaguya holdszonda felvételén. (Kép: JAXA / NHK) 10. kérdés A Holdbázisok Alkotmányos Monarchiája (HAM) 2232. augusztus 1-jén kikiáltotta függetlenségét a Földtıl. A HAM azzal is szeretné különállását hangsúlyozni, hogy a holdi államban a földitıl független, de csillagászati alapokon nyugvó naptárat vezetnek be. Adj ötleteket a HAM a naptár alapjaként csillagászati periódusokra, jelenségekre! Írd le az általad javasolt naptár mőködését, lehetséges hibáit, elemezd a pontosságát. 11. kérdés Sorolj fel 5 olyan irodalmi (de nem tudományos-fantasztikus) mővet vagy más mőalkotást, amelynek címében vagy cselekményében a Hold szerepel. Idézet esetén add meg a mő forrását is! Próbálj olyan idézeteket keresni, ahol a Hold a cselekményben valamilyen szerepet játszik. Értelmezd, milyen szerepe van a Holdnak az adott mőben! 7
12. kérdés Az emberiség következı nagy célja lehet őrhajósokat küldeni a Naprendszer távolabbi vidékeire. Kínálkozó célpontul általában a Mars kerül szóba. A Marshoz való utazással kapcsolatban azonban még számos problémát nem sikerült megnyugtatóan megoldani. (Ilyen például a hosszú bezártságnak az őrhajósokra gyakorolt pszichológiai hatása, az út során várható magas sugárterhelés kivédése, az őrutazók ellátása élelemmel és vízzel, szükség esetén gyógyításuk, a visszatéréshez szükséges hajtóanyag biztosítása, a Mars finom felszíni porának felméretlen hatása, stb.) Harrison Schmitt, az Apollo-17 Holdon járt geológusőrhajósa az egyik támogatója annak az elképzelésnek, hogy a Mars meghódítása elıtt, részben annak elıkészítésére, inkább egy közeli kisbolygóra küldjünk embereket. Egy megfelelıen kiválasztott földközeli kisbolygó sokkal inkább elérhetı közelségben lenne, mint a Mars. A lerövidített út a gondok jókora részét meg is oldaná. Egy kisbolygó tudományos vizsgálata is sok érdekességet tartogatna, sıt a megszerzett ismereteket szükség esetén egy másik, a Földre esetleg veszélyt jelentı égitest eltérítésekor is alkalmazhatnánk. Szóba kerülhet a lehetséges nyersanyagok majdani kitermelésének elıkészítése is. Visszainduláskor egy kisbolygó tömegvonzását is könnyebben le lehetne gyızni. Becsüld meg, hogy mekkora lenne a nehézségi gyorsulás értéke egy kisbolygó felszínén? (Összehasonlításul, a Földön ez közel 10 m/s^2 - a pontos g értékek az adott helytıl függıen kicsit eltérnek.) A számoláshoz az egyszerőség kedvéért tételezd fel, hogy a meglátogatásra kijelölt kisbolygó gömb alakú - még akkor is, ha a valóságban ez a feltétel általában nem teljesül. A kisbolygó átmérıje legyen 20 km, anyagának átlagos sőrősége 2500 kg/m^3 (majdnem annyi, mint a Föld kérgéé). A krumpli alakú 433 Eros kisbolygó az amerikai NEAR-Shoemaker őrszonda 2000 februárjában készített felvételeibıl álló mozaikképen. (Kép: NASA / JPL / JHU APL) 8
13. kérdés A Mars Society nevő szervezet már 2002-ben itt a Földön létrehozott egy olyan bázist, ahol egy képzeletbeli Mars-utazást számos szempontból lehet szimulálni. A marsihoz hasonló sivár, sziklás terepen felépített zárt lakóegységben tartózkodók csak szkafanderben léphetnek ki a szabadba. Önállóan kell fenntartaniuk a bázis mőködését, pl. biztosítani a víz- és áramszolgáltatást, gondozni az üvegházat. Eközben tudományos munkát, geológiai, biológiai, mérnöki kísérleteket végeznek, a tapasztalataikat és eredményeiket feljegyzik és átadják az utánuk következıknek. Így végsı soron egy majdani igazi Mars-utazást készítenek elı. A bázisra változó összetételő legénység költözik be két-két hétre. Több alkalommal is dolgoztak már ott magyarok, 2008-ban pedig a teljes személyzetet magyarok adták. (a) Az USA melyik államában létesítették ezt a sivatagi kutatóállomást a Mars-utazás szimulációjára? (b) Ki volt a 2008-as magyar expedíció vezetıje? (c) A magyar legénység sorrendben hányadik személyzet volt a bázis történetében? A Mars Society sivatagi kutatóállomásának lakóegysége, kívülrıl. (Kép: Mars Society) 9