资源简介

(共34张PPT)
问题探究：火星基地应该是什么样子？
教
学
目
标
1.了解火星表面的自然状况,探究人类定居火星的条件与风险,增强科学精神和创新意识。（区域认知）
2.应用地球的宇宙环境等所学知识,结合“知识拓展”提供的资料,加深对“行星地球的特殊性”的理解,强化环境保护意识。（地理实践力）
3.通过设计火星基地,提高查找、收集、分析资料的能力,增强合作意识,激发想象力。（综合思维）
加拿大科学家发出预警：地球生态不堪重负 世界或在本世纪末迎来“人口重置”
据Worldometers网站数据，全球人口数量已达到80.55亿。联合国经济与社会事务部预测，全球人口将在本世纪80年代突破100亿大关。
伴随着人口高速增长，而且人们的生活品质和资源消耗不断增加，地球的生态系统已逐渐不堪重负。加拿大不列颠哥伦比亚大学的人口生态学家威廉·里斯近日发布论文警告称，世界可能会在本世纪末迎来“人口重置”。
处于危险之中的不仅是人类。今年早些时候，斯坦福生物学家托尼·巴诺斯基曾警告称，全球的生物物种正面临自恐龙灭绝以来最严重的大规模灭绝危机。
地球不堪重负，科学家正努力寻找其替代者
虽然科技发展日新月异，但人类面临的命运却十分脆弱，我们面临的重大自然灾难除了地震、火山、海啸外，还包括小天体撞击、地球磁极倒转、超新星爆发、超级太阳风暴等。生命体即使庞大如恐龙，也能在一夕间灭亡殆尽。因此，人类必须保持足够的危机感和紧迫感。
然而，在可预见的将来，人类还不具有飞出太阳系的能力。在太阳系范围内，只有火星环境最适宜生命生存，是我们移居外星球的首选目标。虽然我们在太阳系中探索木卫二和土卫六等天体，在太阳系外搜索系外行星，但这些任务的主要目标是探测这些天体上的生命信息，而非为人类提供未来的移居地。
火
星
人类的“第二家园”
人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器也开始了它的旅程。最早期的探测器几乎都失败了，而火星探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。
火星是除了地球以外人类了解最多的行星，已经有超过30枚探测器到达过火星，它们对火星进行了详细的考察，并向地球发回了大量数据。同时火星探测也充满了坎坷，大约三分之二的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功完成它们的使命。但是火星对于人类却有一种特殊的吸引力，美国宇航局拟订了载人登陆火星的新计划，打算在2031年2月派宇航员远征火星。同为太阳系八大行星之一，火星与地球相邻，离地球最近距离约5500万公里。按照美国宇航局的新计划，重达400吨的载人飞船从地球飞到火星，将需六七个月的时间，加上在火星停留及返回，整个过程约需30个月。
远征火星，筑梦太空
PART 1 火星的基本概况
火星，是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小的行星，为太阳系里四颗类地行星之一。
火星直径约是地球的一半，体积为15%，质量为11%，表面积相当于地球陆地面积，密度则比其他三颗类地行星(地球、金星、水星)还要小很多。 以半径、质量、表面重力来说，火星约介于地球和月球中间：火星直径约为月球的两倍、地球的一半；质量约为月球九倍、地球的1/9，表面重力约为月球的2.5倍、地球的2/5。
星体运动——自转与公转
火星与太阳平均距离为1.52AU(天文单位)，公转周期为687地球日，1.88地球年(以下称年)，或668.6火星日。平均火星日为24小时39分35.244秒，或1.027491251地球日。
地形地貌
火星和地球一样拥有多样的地形，有高山、平原和峡谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布。由于重力较小等因素，地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰(固态的二氧化碳)和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。
面临各种复杂多变的自然灾害和环境问题，星际移民已经是我们人类必须重视的科学方向
在其他星球上生存，是我们人类必须先克服的困难！
1、大气稀薄，只有地球的百分之一，主要是由遗留下的二氧化碳（百分之95.3）加上氮气（百分之2.7）、氩气（百分之1.6）和微量的氧气（百分之0.15）和水汽（百分之0.03）组成的。
2、由于大气稀薄，二氧化碳少而无法形成温室效应，火星温度一直保持零下，夏季平均气温负五十度，冬季最冷负一百二十度。
3、氧气几乎没有，人会马上窒息。
4、因为大气稀薄，所以大量紫外线能照到火星表面。
5、火星虽然在有些地方有残余的水冰（火星三十多一年前拥有海洋），但很难发现。
6、没有像地球上那样的环境，那样的资源（食物）。
火星表面不适合人类生活的理由
PART 2 火星基地建立的条件
思考：在火星上我们人类能不能和在地球上一样自由自在地生活？为什么？
不能，因为火星大气太稀薄、氧气含量太低、昼夜温差太大……，所以人类目前还没有办法在火星自然环境下定居。
地球生命存在的必要条件：
外部条件：（1）安全的宇宙环境
（2）稳定的太阳光照
内部条件： （1）适宜的温度
（2）充足的液态水
（3）适宜的大气成分
思考：火星上是否具备地球生命存在的条件？
√
√
×
×
×
从火星所处的宇宙环境看，稳定而安全的宇宙环境是人类生存的基本条件。火星与太阳的_______比较适中，而且太阳光照比较_______；太阳系中大小行星___________、互不干扰，使火星与地球一样，处于一个比较安全的宇宙环境之中。
从火星自身所具有的条件来看，能够满足人类生存的基本条件有两项：一是火星具有固体表面，表面遍布_________；二是火星的土壤中含有少量的_________，火星中纬度地区地表之下埋藏着大量的_________。
探究：火星上满足人类生存的基本条件应该从宇宙环境和自身条件两方面展开讨论。
距离
稳定
尘埃
各行其道
水分子
水冰
【探究】我们人类要移民到火星之上，目前还不能直接在地表自由地生活，必须要先要建立火星基地，思考一下，建立火星基地需要改变火星的哪些环境条件？
(1)_______昼夜温差。火星表面温度变化剧烈，赤道地区夏季昼夜温差达_____℃。
(2)改造大气环境。火星大气_________，二氧化碳含量在________％以上，因而要改造火星的大气环境。
(3)改造水环境。火星表面没有_________水，只是土壤中含有少量的水分子，中纬度地区地表之下埋藏着水冰。
减小
100
稀薄
95
液态
PART 3 火星基地的设计和功能区
从中国航天员中心获悉，17日上午，随着4名志愿者进入密闭舱，“绿航星际——4人180天受控生态生保系统集成试验”在深圳市太空科技南方研究院正式启动。该试验的启动，对建立发展适合多乘员长时间驻留的生命健康保障体系新方法、新技术具有重要意义，标志着我国自主掌握的受控生态生保技术达到国际先进水平。
受控生态生保技术又称第三代环控生保技术，是在神舟飞船上使用的非再生式环控生保技术。该技术基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元协同匹配，实现封闭环境内大气、水和食物高效循环再生，旨在建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，大幅减少地面物资补给需求。
本次试验的密闭舱由乘员舱、生物舱、生保舱、资源舱4类8个舱段组成，包括环境控制、循环再生、测控管理3类14个子系统，面积370平方米，容积1340立方米，具备开展多人一年以上试验的能力。
资料2：绿航星际
“绿航星际”实验对火星基地的建设提供哪些参考？
火星基地可以模拟“绿航星际”，根据生态学原理，通过培养动植物、建立废水废物处理系统和大气调控系统等，获得人类生存所需的氧气、水、食物。
启发：
火星基地的基本功能区——登陆区
火星的表面，像地球表面一样，崎岖不平，有山脉、有平原、有峡谷，只是没有像地球上一样有海洋。未来建立火星基地，面临的第一个问题就是如何使人员和航天器安全登陆火星，因此登陆区的建设要求就是保证航天器安全着陆，保证登陆人员安全。
火星基地的基本功能区——居住区
人类要想在火星上立足，最大的挑战是如何开发出适合人类生活的居所。这个居所需要使用火星自身拥有的资源，如水冰、土壤、太阳能等来支撑生物的生存。设计居住区需要注意以下几点：
①能为人类提供氧气、水、食物以及所需的燃料等。
②要有完善的住宅、公共服务设施，并且有宜人的居住环境。
③居住区的用地布局要合理，公共建筑与住宅有方便的联系；各项公共服务设施的规模和布局恰当，方便居民使用。
④居住区内有完善的给水与排水以及供暖系统，居住区内空气新鲜洁净，无有害气体与烟尘污染，日照充足，通风良好，无噪声等。
⑤对预防火灾、地震、沙尘暴等灾害有周密的考虑，创造安全的居住环境。
⑥居住区应赏心悦目，景观有特色，建筑空间应富有变化，色调和谐统一。
火星基地的基本功能区——科研区
科研区的建设需要满足以下要求：
①科研区与生活区分开；
②减小科研区的温差，以保证设备安全运行(因为火星温差太大，所有的研究设备都要面临极端的考验)；
③有先进的安全防护措施，保证科研人员以及信息的安全。
火星上没有加油站，但是火星跟地球一样，有着丰富的太阳能、风能等能源，
火星基地的基本功能区——能源区
火星上没有加油站，但是火星跟地球一样，有着丰富的太阳能、风能等能源，
火星基地建造的第一批物资从哪里来？
知识拓展：航天知识知多少？
①气象条件:晴天多、阴雨天少，风速小，湿度小，有利于发射和跟踪。
②纬度因素:纬度低，自转线速度大，可以节省燃料和成本。
③地形因素:地形平坦开阔，有利于跟踪观测。
④海陆位置:大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性高；海上人类活动少，安全性高。
⑤交通条件:内外交通便利，有利于大宗物资运输。
⑥安全因素:出于国防安全考虑，多建立在内陆山区。
1．航天发射基地的选址条件
①航天器发射时间:一般选择在晴朗无云的夜晚，主要原因是便于定位和跟踪观测。
②我国航天器发射时间:主要选择在冬季，便于航天测控网对航天器的监控、管理、回收。我国有多艘“远望号”监测船在南半球纬度较高的海域，选择北半球冬季发射是为了避开南半球冬季恶劣的海况。
③航天器发射方向:一般与地球的运动方向一致，向东发射可充分利用地球自转线速度，节约能源。
2．航天器的发射时间、方向
①平坦开阔、地质条件稳定；
②人烟稀少，无大河、湖泊，少森林；
③降水较少，大气能见度高等。
例如，我国的航天器返回基地在内蒙古自治区中部地区。这里地势平坦，视野开阔，便于搜救；人烟稀少，有利于疏散人群；气候干旱，多晴朗天气，便于捕捉返回的航天器；地质条件稳定，有利于航天器返回基地建设。
3．航天器返回基地的选址条件
4.中国四大航天发射基地
太原卫星发射中心
地处高原山区，海拔较高，空气污染较轻，大气能见度高；交通便利；气候大陆性强，晴天多。
酒泉卫星发射中心
气候干旱，降水稀少，天气晴朗，大气能见度高；地处西北内陆地区，隐蔽性强，利于国防安全；人烟稀少，安全性高。
文昌卫星发射中心
纬度低，地球自转线速度大，可获得较大的初始速度，节省燃料；位于沿海地区，海运便利，且利于火箭残骸落入大海，造成的危害小。
西昌卫星发射中心
纬度较低，地球自转线速度较大，可获得较大的初始速度，节省燃料；海拔高，大气稀薄，污染少，大气能见度高；地处内陆山区，隐蔽性好，有利于国防安全。
分工设计：根据本节课的学习和对天文知识的了解，请同学们自己绘制一个火星基地的方案。
网络设计：
感谢聆听!

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