Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Zmiany w atmosferze zapowiadają trzęsienie ziemi
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA poinformowała o opóźnieniu dwóch kolejnych misji załogowych, jakie mają się odbyć w ramach programu Artemis. Artemis II, w ramach której ludzie mają polecieć poza orbitę Księżyca, została przesunięta z września 2025 na kwiecień 2026, a lądowanie człowieka na Księżycu – Artemis III – przesunięto z końca 2026 na połowę 2027. Opóźnienie związane jest z koniecznością dodatkowych prac przy osłonie termicznej kapsuły załogowej Orion.
Decyzję o opóźnieniu podjęto po zapoznaniu się z wnioskami ze śledztwa w sprawie niespodziewanej utraty przez osłonę Oriona części niecałkowicie spalonego materiału w czasie wchodzenia w atmosferę Ziemi podczas bezzałogowej misji Artemis I. Mimo to misja Artemis II zostanie przygotowana z wykorzystaniem osłony już zamocowanej do Oriona. Badania wykazały bowiem, że osłona dobrze zabezpieczy pojazd oraz załogę. NASA zmieni jednak nieco trajektorię lądowania, by zmniejszyć obciążenie osłony. A trzeba przyznać, że musi ona wiele wytrzymać. Jej zadaniem jest uchronienie kapsuły przed temperaturami dochodzącymi do 2700 stopni Celsjusza, jakie pojawiają się w wyniku tarcia o atmosferę. Po wejściu w nią pojazd pędzi z prędkości ponad 40 tysięcy km/h i za pomocą siły tarcia zostaje spowolniony do ponad 500 km/h. Dopiero przy tej prędkości rozwiną się spadochrony i kapsuła łagodnie wyląduje na powierzchni Pacyfiku.
Przez kilka ostatnich miesięcy NASA i niezależny zespół ekspertów szukali przyczyn, dla których podczas misji Artemis I niecałkowicie spalony materiał z osłony uległ zużyciu w inny sposób, niż przewidziany. Przeprowadzono ponad 100 różnych testów, które wykazały, że gazy, powstające wewnątrz materiału osłony w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury, nie mogły wystarczająco szybko się ulatniać, co spowodowało popękanie części materiału i jego odpadnięcie. Mimo tego osłona spełniała swoje zadanie. Czujniki wewnątrz kapsuły wykazały, że temperatura pozostała stabilna i komfortowa dla człowieka.
Teraz, na podstawie badań osłony z misji Artemis I, inżynierowie przygotowują osłonę dla misji Artemis III, dbając o to, by gazy mogły z niej równomiernie uchodzić. Zanim jednak dojdzie do misji Artemis III, wystartuje Artemis II, w ramach której ludzie odlecą od Ziemi na największą odległość w historii. Zadaniem tej 10-dniowej misji będzie przetestowanie systemów podtrzymywania życia, sprawdzenie mechanizmów ręcznego sterowania kapsułą oraz zbadanie, w jaki sposób astronauci wchodzą w interakcje z urządzeniami kapsuły.
Dotychczas kapsuła Orion dwukrotnie opuszczała Ziemię. Po raz pierwszy w 2014 roku, gdy na krótko trafiła na orbitę i po raz drugi w roku 2022, gdy w ramach 25-dniowej misji bezzałogowej NASA wysłała ją na orbitę Księżyca.
Przesunięcie misji Artemis III zwiększa też prawdopodobieństwo, że kolejne opóźnienia nie będą konieczne. Podczas misji bowiem wykorzystany zostanie górny człon rakiety Starship firmy SpaceX, który posłuży do lądowania na Księżycu. Starship jest wciąż rozwijana, dotychczas przeprowadzono jedynie 6 jej testów. Decyzja NASA o opóźnieniu misji daje więc przy okazji firmie Elona Muska więcej czasu na dopięcie wszystkiego na ostatni guzik.
Pomimo opóźnienia USA wciąż wyprzedzają Chiny pod względem najbliższej planowej misji załogowej na Księżyc. Państwo Środka chce bowiem wysłać astronautów na Srebrny Glob około 2030 roku. Ten pośpiech ma podłoże nie tylko ambicjonalne. NASA chce być pierwsza po to, by Chiny nie mogły ustalać zasad pracy na Księżycu. Obecny szef NASA twierdzi bowiem, że nie można wykluczyć, iż gdyby pierwsi wylądowali Chińczycy, to mogliby spróbować zakazać lądowania innym w tym samym regionie.
Oba kraje planują lądowanie w pobliżu południowego bieguna Srebrnego Globu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Google Research proponują, by wykorzystać miliony smartfonów używanych z systemem Android do badania w czasie rzeczywistym zmian w jonosferze i poprawienia tym samym dokładności systemów nawigacji satelitarnej. Zamiast postrzegać jonosferę jako obszar, który zaburza GPS, możemy odwrócić sytuację i wykorzystać odbiorniki GPS jako urządzenia do badania jonosfery. Łącząc dane z czujników milionów telefonów stworzyliśmy szczegółowy obraz jonosfery, którego w inny sposób nie można uzyskać, stwierdził Brian Williams i jego koledzy.
Jonosfera do obszar słabo zjonizowanej plazmy rozciągającej się na wysokości 50–1500 kilometrów nad Ziemią. Jonosfera ulega ciągłym zmianom, a zmiany te są jednym z najpoważniejszych źródeł błędów występujących w systemach nawigacji satelitarnej. Systemy takie wykorzystują duże sieci satelitów, które wysyłają sygnały radiowe do odbiorników na Ziemi. Każdy z odbiorników, na przykład nasz smartfon, oblicza swoją pozycję na podstawie czasu nadejścia sygnałów. Najpierw jednak sygnały wysłane przez satelity przechodzą przez jonosferę, wchodzą w interakcje z wolnymi elektronami, co je nieco spowalnia. Problem w tym, że zagęszczenie swobodnych elektronów nie jest stałe ani w przestrzeni, ani w czasie. Zmienia się ono też w zależności od aktywności Słońca i ziemskiego pola magnetycznego.
Na całym świecie działają miliardy smartfonów, a każdy z nich wyposażony jest w silny procesor i liczne czujniki. Chociaż czujniki te są przeważnie gorszej jakości niż standardowe czujniki używane w instrumentach naukowych, liczba i zagęszczenie smartfonów powodują, że dzięki nim można uzyskać lepszy obraz jonosfery niż z instniejącej sieci instrumentów naukowych, które ją badają.
Naukowcy z Google'a chcą wykorzystać fakt, że wiele smartfonów posiada odbiorniki wykrywające sygnały nawigacji satelitarnej w dwóch różnych częstotliwościach. Ich wykorzystanie do mapowania jonosfery nie jest jednak łatwe, gdyż smartfony nie zostały zaprojektowane pod kątem jej badania. Ich anteny są słabe, a odbierane sygnały często zakłócają pobliskie budynki, na jakość wpływają też sprzęt i oprogramowanie użyte przez producentów smartfonów. Jednak jest ich tak dużo, że te wszystkie niedoskonałości można zniwelować za pomocą liczby urządzeń.
Dlatego Williams i jego zespół proponują, by wykorzystać miliony smartfonów, które dzięki możliwości odbioru sygnału w dwóch częstotliwościach, dostarczą jednocześnie danych potrzebnych do skalibrowania i poprawy obliczeń. Naukowcy przyznają, że dane z pojedynczego smartfonu byłyby dość słabej jakości, ale dzięki olbrzymiej liczbie urządzeń, możliwe będzie przeprowadzenie obliczeń korygujących i uzyskanie dobrej jakości danych. Szczególnie obiecujący jest taki system wykorzystujący smartfony użytkowników z Afryki, Indii czy Azji Południowo-Wschodniej, gdzie sieć naukowych stacji badających jonosferę jest niewielka.
Badacze przeprowadzili już wstępne testy. Wykorzystali miliony urządzeń z Androidem rozsiane po całym świecie. Nie musieli przy tym identyfikować poszczególnych urządzeń, co zapewniało użytkownikom anonimowość i bezpieczeństwo. Dzięki temu naukowcy byli w stanie zobrazować wiele zmian w jonosferze – pojawienie się bąbli plazmy nad Indiami i Ameryką Południową, wpływ niewielkiej burzy słonecznej na jonosferę nad Ameryką Północą czy ubytek wolnych elektronów nad Europą. Już te wstępne testy dwukrotnie zwiększyły obszar jonosfery, jaki był dotychczas badany i poprawiły rozdzielczość istniejących map.
Głównym jednak celem naukowców jest poprawienie działania systemów nawigacji satelitarnej. Twierdzą, że gdyby taki system został wykorzystany na masową skalę, powodowane zmianami jonosfery błędy zostałyby zmniejszone o wiele metrów, co przyniosłoby liczne korzyści. Odbiornik GPS odróżniłby, czy znajdujemy się na autostradzie, czy na położonej obok równoległej drodze gruntowej, a to olbrzymia różnica na przykład w przypadku konieczności wysłania służb ratunkowych, stwierdza Williams.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy pracujący nad Global Carbon Project, informują, że w bieżącym roku emisja CO2 ze spalania paliw kopalnych osiągnie rekordowo wysoki poziom. Z szacunków wynika, że do końca bieżącego roku ludzkość, spalając paliwa kopalne, wyemituje do atmosfery 37,4 miliardów ton dwutlenku węgla. To o 0,8% więcej niż w roku ubiegłym. Do tego należy dodać emisję związaną ze zmianami w użytkowaniu gruntów (np. wycinkę lasów), z której emisja wyniesie 4,2 miliarda ton. W sumie więc tegoroczna antropogeniczna emisja dwutlenku węgla osiągnie 41,6 miliarda ton, czyli o miliard ton więcej, niż w roku ubiegłym.
W ciągu ostatniej dekady emisja ze spalania paliw kopalnych rosła, a z użytkowania gruntów zmalała aż o 20%, dzięki czemu średni poziom emisji utrzymywał się mniej więcej na tym samym poziomie. W bieżącym roku jest jednak inaczej. Rośnie zarówno emisja z paliw, jak i ze zmian użytkowania gruntu. W tym drugim przypadku jest to w znacznej mierze spowodowane przez susze, które pogarszają emisję ze zdegradowanych przez człowieka lasów.
Pomimo rosnącej emisji autorzy raportu wykazują umiarkowany optymizm. Mówią, że po raz pierwszy widać wyraźnie, iż zmniejszanie wycinki lasów w ostatnich dekadach przynosi efekty, a coraz większy udział energii odnawialnej zarówno w energetyce, jak i transporcie, pokazuje, że szczyt zużycia paliw kopalnych jest coraz bliżej. Wciąż jednak nie wiadomo, jak odległy jest moment, gdy użycie paliw kopalnych zacznie spadać.
Z przeprowadzonych szacunków wynika, że w roku bieżącym – w porównaniu z rokiem ubiegłym – emisja CO2 z węgla wzrośnie o 0,2%, z ropy naftowej o 0,9%, a z gazu o 2,4%. Udział tych paliw w emisji będzie wynosił, odpowiednio 41%, 32% i 21%. Uczeni przewidują, że emisja Chin, które odpowiadają obecnie za 32% emisji światowej, wzrośnie o 0,2%, chociaż możliwy jest też niewielki spadek. USA (13% globalnej emisji) zmniejszą swoją emisję o 0,6%. Indie (8% emisji CO2), wyemitują w bieżącym roku o 4,6% więcej niż w ubiegłym, a emisja UE (7%) zmniejszy się o 3,8%. Cała reszta świata wyemituje o 1,1% dwutlenku węgla więcej, niż w roku ubiegłym.
Szacunki mówią też, że lotnictwo i transport morski, które emitują 3% całości CO2, a z których emisje nie są przypisywane do żadnego kraju, wyemitują o 7,8% więcej, ale wciąż będzie to o 3,5% mniej niż z czasów sprzed pandemii. Średni poziom CO2 w atmosferze w 2024 roku wyniesie 422,5 części na milion. To o 2,8 części na milion więcej niż w roku ubiegłym i o 52% więcej, niż w okresie przedprzemysłowym.
Naukowcy zauważają też, że zjawisko El Niño doprowadziło do zmniejszenia absorpcji atmosferycznego CO2 przez ekosystemy w roku 2023, jednak sytuacja wkrótce powinna wrócić do normy. Lądy i oceany wciąż pochłaniają około połowy CO2 emitowanego przez człowieka.
Uczeni z Global Carbon Budget uważają, że obecnie istnieje 50% ryzyko, że już za 6 lat każdy kolejny rok będzie o co najmniej 1,5 stopnia Celsjusza cieplejszy niż w okresie preindustrialnym. Stwierdzają również, że niemal skończył się czas, by powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie poniżej 1,5 stopnia Celsjusza.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA wybrała sześć niewielkich amerykańskich firm, które w sumie otrzymają 20 milionów dolarów na rozwój technologii usuwania odpadów z niskiej orbity okołoziemskiej oraz rozwiązania problemu pyłu osiadającego na urządzeniach pracujących poza Ziemią. Prowadzone przez nas misje wymagają innowacyjnych rozwiązań złożonych wyzwań pojawiających się podczas pobytu w kosmosie. Niewielkie firmy mogą mieć wielki wpływ na rozwiązanie problemów od dawna gnębiących przemysł kosmiczny, mówi Jenn Gustetic, dyrektor ds. wstępnych innowacji i partnerstwa w NASA Space Technology Mission Directorate.
Sześć wspomnianych firm współpracowało już z NASA w ramach programu Small Business Innovation Research. W jego ramach NASA przeznacza co roku 180 milionów USD na współpracę z amerykańskimi przedsiębiorstwami zatrudniającymi mniej niż 500 osób. Pieniądze od agencji kosmicznej pozwalają im na dalsze rozwijanie obiecujących technologii. Każda z firm wybranych do współpracy w bieżącym roku ma mniej niż 60 pracowników.
Na niskiej orbicie okołoziemskiej ludzie pozostawiają coraz więcej śmieci. To zepsute satelity i ich fragmenty czy pozostałości po wystrzeliwaniu kolejnych misji. Odpady te zmuszają pojazdy kosmiczne do manewrowania, zagrażają bezpieczeństwu astronautów i satelitów. Z czasem cała orbita może stać się bezużyteczna. Cztery z wybranych przedsiębiorstw proponują technologie, które mają rozwiązać ten problem.
Firma Busek otrzyma 3,4 miliona USD na rozwój technologii autonomicznego deorbitowania niewielkich satelitów przy użyciu nietoksycznego paliwa. Z kolei CU Aerospace ma za 2,6 miliona USD stworzyć napęd wielokrotnego użytku do niewielkich misji przechwytujących odpady na orbicie. Firmie Flight Works przyznano 4 miliony dolarów na rozwinięcie technologii tankowania na orbicie pojazdów zajmujących się usuwaniem odpadów, a Vestigo Aerospace ma zademonstrować działający żagiel Spinnaker, który – montowany za pomocą prostego połączenia mechanicznego i elektrycznego – będzie rozwijany po zakończeniu misji małych (do 180 kg) satelitów, zwiększając w ten sposób opór stwarzany przez atmosferę i pozwalając na szybsze, przewidywalne i całkowicie pasywne deorbitowanie takich pojazdów.
Przyszłe misje NASA będą obejmowały roboty podróżujące po powierzchni Marsa i Księżyca. Osiadający na tych urządzeniach pył może znacząco skrócić czas ich pracy czy doprowadzić do awarii instrumentów naukowych. Pył jest też niebezpieczny dla urządzeń, które będą potrzebne podczas misji załogowych. Rozwiązaniem tego problemu mają zająć się dwa kolejne przedsiębiorstwa. Firma Applied Material System Engineering ma za 2,6 miliona USD zademonstrować system nakładania w przestrzeni kosmicznej swojej powłoki ograniczającej osadzanie pyłu, a ATSP Innovations otrzyma 3,2 miliona USD na stworzenie prototypowego materiału odpornego na ekstremalne temperatury, ciśnienia i pył obecne na powierzchni planet, księżyców, asteroid i komet.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.