Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

NASA chce mieć laser do zbierania próbek

Recommended Posts

Trzech naukowców z Goddard Space Fight Center otrzymało od NASA grant w wysokości 100 000 USD, który jest przeznaczony na rozwój technologii laserowego zbierania próbek. Ich bezdotykowe kolekcjonowanie eliminuje ryzyko zanieczyszczenia.

Obecny w science-fiction, przede wszystkim w Star Treku, system laserowego zbierania próbek, znajduje się w zasięgu współczesnej technologii - stwierdził Paul Stysley. Wraz z Demetriosem Pouliosem i Barry'm Coyle'em próbowali oni stworzyć laserowe urządzenie służące do sprzątania orbity okołoziemskiej. Okazało się jednak, że lasery, przynajmniej obecnie, nie radzą sobie z tak dużymi obiektami jak np. szczątki satelitów. Mogą być jednak użyte do zbierania próbek.

Stysley, Poulios i Coyle zajmą się badaniem trzech technologii. Pierwsza zakłada użycie dwóch przeciwległych promieni lasera. Jest ona już używana w ograniczonym zakresie do przesuwania cząsteczek, jednak wymaga istnienia atmosfery, przez co nie będzie się nadawała do wielu zastosowań. Druga technologia, przetestowana w laboratorium, korzysta z optycznego solenoidu. Jest on opisywany przez uczonych jako promienie, których intensywność osiąga maksimum spiralnie do osi rozprzestrzeniania się. Pozwala ona przesuwać cząsteczki w kierunku źródła światła. Wiadomo też, że działa w próżni, co pozwoli na wykorzystanie jej w przestrzeni kosmicznej. W końcu trzecia, obecnie czysto teoretyczna technologia, korzystająca z pola elektromagnetycznego opisywanego przez funkcję Bessela pierwszego rodzaju. Zakłada ona wytworzenie pól magnetycznych lub elektrycznych wokół cząsteczek i nadanie im w ten sposób przyspieszenia.

Chcemy być pewni, że dobrze rozumiemy działanie tych technik. Mamy nadzieję, że jedna z nich spełni nasze oczekiwania. Dopiero zaczynamy nad tym pracować. To nowe zastosowanie, którym nikt się dotąd nie zajmował - mówi Coyle.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA zapowiedziała, że pierwsze kolorowe zdjęcia z Teleskopu Webba opublikuje 12 lipca. Jednocześnie upublicznione zostaną dane spektroskopowe. Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba to największe i najbardziej złożone obserwatorium, jakie człowiek wysłał w przestrzeń kosmiczną. Od sześciu miesięcy urządzenie jest przygotowywane do rozpoczęcia badań naukowych.
      Zbliżamy się do końca przygotowań, jesteśmy w przededniu początku niezwykle ekscytującego okresu badań wszechświata. Publikacja pierwszych kolorowych zdjęć będzie unikatowym przeżyciem, zobaczymy cuda, jakich ludzkość nigdy wcześniej nie oglądała, mówi Eric Smith, jeden z naukowców pracujących przy teleskopie. Zdjęcia te będą kulminacją dekad pracy i marzeń, ale jednocześnie będą dopiero początkiem.
      Decyzja o tym, co powinno być pierwszym celem badań Webba nie była łatwa. Międzynarodowy zespół złożony ze specjalistów z NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej, Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej i Space Telescope Science Institute już pięć lat temu zaczął zastanawiać się nad celem pierwszej fotografii. Pierwsze zdjęcie i dane mają pokazać możliwości instrumentów Webba oraz to, co może osiągnąć na polu nauki. Jesteśmy pewni, że zarówno środowisko astronomów, jak i opinia publiczna, będą zachwycone, dodaje Klaus Pontoppidan z STScI.
      Gdy już każde z urządzeń Webba zostanie skalibrowane, przetestowane i otrzyma zgodę na podjęcie pracy, teleskop wykona pierwsze zdjęcia i obserwacje spektroskopowe. Obsługa teleskopu weźmie na cel obiekty, które zostały wstępnie wybrane przez międzynarodowy zespół w celu wykazania możliwości teleskopu. Następnie dane trafią do zespołu specjalistów, który przetworzy surowe dane na obrazy przydatne astronomom i opinii publicznej.
      Mam ten przywilej, że jestem częścią tego procesu, mówi Alyssa Pagan odpowiedzialna za wizualizację danych naukowych w STScL. Zwykle proces obróbki surowych danych z teleskopu i uzyskanie z nich dobrej jakości obrazu może trwać od kilku tygodni do miesiąca, dodaje uczona.
      Nowy teleskop jest tak potężny, że nie wiadomo, jak będą wyglądały pierwsze zdjęcia. Oczywiście spodziewamy się zobaczyć pewne rzeczy, ale to nowy teleskop, który będzie dostarczał danych o wysokiej rozdzielczości w podczerwieni. Po prostu nie wiemy, co zobaczymy, dodaje lider zespołu wizualizacji danych naukowych Jospeph DePasquale.
      Już pierwsze obrazy uzyskane podczas ustawiania zwierciadła głównego pokazały, jak ostry obraz można uzyskać z Webba. Jednak w lipcu otrzymamy pełnokolorowe zdjęcia reprezentujące pełne możliwości naukowe teleskopu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Krwawienie z naczyń krwionośnych podczas operacji neurochirurgicznych to poważny problem. Krew zasłania pole widzenia i konieczne jest jej usuwanie. Dlatego pole operacyjne, w którym nie pojawiałaby się krew czyniłoby cały zabieg bardziej precyzyjnym i bezpiecznym. Naukowcy z University of Texas w Austin i University of California, Irvine, opracowali właśnie laserową platformę do bezkrwawej resekcji tkanki mózgowej.
      Obecnie podczas zabiegów neurochirurgicznych, by zapewnić dobre pole widzenia, wykorzystuje się ultradźwiękowe aspiratory, po których stosuje się przyżeganie (elektrokauteryzację). Jako jednak, że obie metody stosowane są jedna po drugiej, wydłuża to operację. Ponadto przyżeganie może prowadzić do uszkodzenia części tkanki.
      Specjaliści z Teksasu i Kalifornii wykazali podczas eksperymentów na myszach, że ich nowy laser pozwala na bezkrwawą resekcję tkanki. Ich system składa się z urządzenia do koherencyjnej tomografii optycznej (OCT), które zapewnia obraz w mikroskopowej rozdzielczości, bazującego na iterbie lasera do koagulacji naczyń krwionośnych oraz wykorzystującego tul lasera do cięcia tkanki.
      Maksymalna moc lasera iterbowego wynosi 3000 W, a urządzenie pozwala na dobranie częstotliwości i długości trwania impulsów w zakresie od 50 mikrosekund do 200 milisekund, dzięki czemu możliwa jest skuteczna koagulacja różnych naczyń krwionośnych. Laser ten emituje światło o długości 1,07 mikrometra. Z kolei laser tulowy pracuje ze światłem o długości fali 1,94 mikrometra, a jego średnia moc podczas resekcji tkanki wynosi 15 W. Twórcy nowej platformy połączyli oba lasery w jednym biokompatybilnym włóknie, którym można precyzyjnie sterować dzięki OCT.
      Opracowanie tej platformy możliwe było dzięki postępowi w dwóch kluczowych dziedzinach. Pierwszą jest laserowa dozymetria, wymagana do koagulacji naczyń krwionośnych o różnych rozmiarach. Wcześniej duże naczynia, o średnicy 250 mikrometrów i większej, nie poddawały się laserowej koagulacji z powodu szybkiego wypływu krwi. Mój kolega Nitesh Katta położył podstawy naukowe pod metodę dozymetrii laserowej pozwalającej na koagulowanie naczyń o średnicy do 1,5 milimetra, mówi główny twórca nowej platformy, Thomas Milner.
      Drugie osiągnięcie to odpowiednia metodologia działań, która pozwala na osiągnięcie powtarzalnej i spójnej ablacji różnych typów tkanki dzięki głębiej penetrującym laserom. Jako, że laserowa ablacja jest zależna od właściwości mechanicznych tkanki, cięcia mogą być niespójne, a w niektórych przypadkach mogą skończyć się katastrofalną niestabilnością cieplną. Nasza platforma rozwiązuje oba te problemy i pozwala na powtarzalne spójne cięcie tkanki miękkiej jak i sztywnej, takiej jak tkanka chrzęstna.
      Na łamach Biomedical Optics Express twórcy nowej platformy zapewniają, że w polu operacyjnym nie pojawia się krew, jakość cięcia jest odpowiednia i obserwuje się jedynie niewielkie uszkodzenia termiczne tkanki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Łazik Perseverance wylądował na Marsie po trwającej ponad pół roku podróży. W tym czasie był narażony na oddziaływanie dużych dawek promieniowania kosmicznego, które dodatkowo mogło zostać gwałtownie zwiększone przez koronalne wyrzuty masy ze Słońca. Na takie właśnie szkodliwe dla zdrowia promieniowanie narażeni będą astronauci podróżujący na Marsa. W przeciwieństwie do załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie będą oni chronieni przez ziemską magnetosferę. Dlatego też wszelkie metody skrócenia podróży są na wagę zdrowia i życia.
      Emmanuel Duplay i jego koledzy z kanadyjskiego McGill University zaprezentowali na łamach Acta Astronautica interesującą koncepcję laserowego systemu napędowy, który mógłby skrócić załogową podróż na Marsa do zaledwie 45 dni.
      Pomysł na napędzanie pojazdów kosmicznych za pomocą laserów nie jest niczym nowym. Jego olbrzymią zaletą jest fakt, że system napędowy... pozostaje na Ziemi. Jedną z rozważanych technologii jest wykorzystanie żagla słonecznego przymocowanego do pojazdu. Żagiel taki wykorzystywałby ciśnienie fotonów wysyłanych w jego kierunku z laserów umieszczonych na Ziemi. W ten sposób można by rozpędzić pojazd do nieosiągalnych obecnie prędkości.
      Jednak system taki może zadziałać wyłącznie w przypadku bardzo małych pojazdów. Dlatego Duplay wraz z zespołem proponują rozwiązanie, w ramach którego naziemny system laserów będzie rozgrzewał paliwo, na przykład wodór, nadając pęd kapsule załogowej.
      Pomysł Kanadyjczyków polega na stworzeniu systemu laserów o mocy 100 MW oraz pojazdu załogowego z odłączanym modułem napędowym. Moduł składałby się z olbrzymiego lustra i komory wypełnionej wodorem. Umieszczone na Ziemi lasery oświetlałby lustro, które skupiałoby światło na komorze z wodorem. Wodór byłby podgrzewany do około 40 000 stopni Celsjusza, gwałtownie by się rozszerzał i uchodził przez dyszę wylotową, nadając pęd kapsule załogowej. W ten sposób, w ciągu kilkunastu godzin ciągłego przyspieszania kapsuła mogłaby osiągnąć prędkość około 14 km/s czyli ok. 50 000 km/h, co pozwoliłoby na dotarcie do Marsa w 45 dni. Sam system napędowy, po osiągnięciu przez kapsułę odpowiedniej prędkości, byłby od niej automatycznie odłączany i wracałby na Ziemię, gdzie można by go powtórnie wykorzystać.
      Drugim problemem, obok stworzenia takiego systemu, jest wyhamowanie pojazdu w pobliżu Marsa. Naukowcy z McGill mówią, że można to zrobić korzystając z oporu stawianego przez atmosferę Czerwonej Planety, jednak tutaj wciąż jest sporo niewiadomych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z powodów, dla których NASA od wielu lat wspiera rozwój prywatnego przemysłu kosmicznego jest chęć skupienia się na eksploracji dalszych części przestrzeni kosmicznej i pozostawienie w prywatnych rękach wszelkich działań na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jednym z takich działań może być zastąpienie przez sieć Starlink starzejącej się konstelacji TDRS (Tracking and Date Relay Satellite), która zapewnia łączność z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.
      NASA już ogłosiła, że w przyszłej dekadzie chce wysłać na emeryturę sześć satelitów tworzących TDRS. A teraz poinformowała o zaproszeniu do współpracy sześciu prywatnych firm, w tym amerykańskich SpaceX i Viasat, brytyjskiej Inmarsat oraz szwajcarskiej SES, które mają zaprezentować swoje pomysły na spełnienie przyszłych wymagań NASA dotyczących komunikacji w przestrzeni kosmicznej.
      Pierwsza konstelacja satelitów TDRS pojawiła się na orbicie w latach 80. ubiegłego wieku. Została ona pomyślana jako wsparcie dla misji wahadłowców kosmicznych. Obecna, trzecia generacja satelitów, została wystrzelona w 2017 roku. Zadaniem TDRS jest zapewnienie nieprzerwanej łączności pomiędzy pojazdem znajdującym się na orbicie planety, a naziemnymi centrami kontroli NASA. Obecne TDRS wspiera misję Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, Teleskopu Hubble'a i inne misje naukowe.
      Do zapewnienia ciągłej łączności konieczna jest obecność co najmniej trzech satelitów na orbicie geostacjonarnej. Znajduje się ona na wysokości 36 000 kilometrów nad Ziemią, a okres orbitalny satelitów odpowiada okresowi obrotowemu Ziemi, dzięki czemu satelity są zawieszone nad tym samym punktem planety.
      Obecnie TDRS składa się z sześciu działających satelitów, ale trzy z nich to satelity drugiej generacji, liczą sobie ponad 20 lat i zbliża się koniec ich pracy. W latach 80., gdy rozwijaliśmy TDRS, komercyjne firmy nie były w stanie zapewnić takiej usługi. Jednak od tamtego czasu prywatny przemysł zainwestował w dziedzinę łączności satelitarnej znacznie więcej, niż NASA. Istnieje bardzo rozbudowana infrastruktura, zarówno na orbicie jak i na Ziemi, która może dostarczyć potrzebnych nam usług, mówi Eli Naffah, menedżer w wydziale Commercial Services Project, który odpowiada za współpracę NASA z partnerami komercyjnymi.
      Sześć zaproszonych do współpracy firm ma trzy lata na stworzenie systemów, za pomocą których zaprezentują NASA swoje możliwości w zakresie zapewnienia łączności z pojazdem na orbicie okołoziemskiej. Naffah mówi, że może to być wyzwaniem. Dotychczas bowiem komercyjne przedsiębiorstwa zajmujące się komunikacją za pomocą satelitów zapewniały łączność dla stacjonarnych anten naziemnych lub obiektów poruszających się ze stosunkowo niewielką prędkością, jak statki czy samoloty pasażerskie. Tymczasem NASA potrzebuje łączności z obiektami znajdującymi się w przestrzeni kosmicznej, która poruszają się ze znacznymi prędkościami. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna okrąża Ziemię z prędkością 28 000 km/h.
      W ciągu najbliższych pięciu lat NASA ma zamiar zainwestować w projekt 278 milionów USD, a komercyjni partnerzy zainwestują w sumie 1,5 miliarda dolarów.
      Mamy nadzieję, że zaoszczędzimy nieco pieniędzy dzięki zakupie komercyjnych usług łączności, zrezygnowania z konieczności rozwoju i utrzymywania własnych satelitów komunikacyjnych i większym skupieniu się na badaniach naukowych i eksploracji kosmosu, dodaje Naffah.
      Rezygnacja z samodzielnego zapewniania łączności z obiektami na orbicie okołoziemskiej to kolejny krok w wycofywaniu się NASA z niskiej orbity okołoziemskiej. Już w tej chwili Agencja kupuje usługi transportowania astronautów i towarów od SpaceX i Northropa Grummana, a jeszcze w bieżącym roku do tej dwójki ma dołączyć Boeing. NASA oświadczyła też, że w roku 2030 wyłączy Międzynarodową Stację Kosmiczną i ma nadzieję, że od tej pory wszelkie prace na niskiej orbicie okołoziemskiej będą spoczywały na barkach prywatnych firm.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Układ Słoneczny jest pełen fascynujących obiektów, które mogą być celem misji naukowych. Jednak budżet NASA – mimo że imponujący – nie jest z gumy, więc Agencja musi starannie określać priorytety swoich działań. Pomaga jej w tym tzw. przegląd dekady (decadal survey), nadzorowany przez Narodowe Akademie Nauk, Inżynierii i Medycyny. W jego ramach, raz na 10 lat, NASA prosi społeczność naukową o ocenę aktualnego stanu wiedzy i określenie obszarów, których zbadanie powinno być priorytetem.
      Właśnie ukazał się raport z najnowszego przeglądu dekady. Określa on przyszłe kierunki rozwoju astrobiologii, planetologii i obrony planetarnej. To rekomendowane portfolio misji, priorytetowych badań naukowych oraz technologii, które należy rozwijać. Realizacja tych zaleceń powiększy naszą wiedzę o powstaniu i ewolucji Układu Słonecznego oraz możliwości występowania życia i warunków do jego podtrzymania na innych obiektach niż Ziemia, mówi Robin Canup z Southwest Research Institute, który jest współprzewodniczącym komitetu organizującego przegląd.
      Jednym z zadań przeglądu jest określenie największych misji NASA, misji flagowych. Obecnie agencja prowadzi dwie takie misje, które zostały zaproponowane w poprzednim decadal survey. To warta 2,7 miliarda USD misja łazika Perseverance, który w ubiegłym roku wylądował na Marsie oraz misja Europa Clipper, która ma wystartować w roku 2024, a której budżet wynosi 4,25 miliarda dolarów. To misja orbitera, który będzie krążył wokół Jowisza i zbada też jego księżyc – Europę.
      W ramach najnowszego przeglądu dokonano analizy sześciu potencjalnych misji flagowych. Wśród propozycji znalazło się zarówno lądowanie na Merkurym, jak i przygotowanie misji badawczej do Neptuna i jego największego księżyca, Trytona. Komitet dokonujący oceny propozycji uznał, ze priorytetową powinna być misja do Urana, które koszt oszacowano na 4 miliardy dolarów.
      Specjaliści uznali, że misja, w ramach której do Urana miałby polecieć zarówno orbiter jak i próbnik, ma największy potencjał naukowy oraz największe szanse na powodzenie. Misja taka miałaby wystartować w roku 2031 lub 2032, a do Urana dotarłaby 13 lat później. Następnie przez kilkanaście lat pojazd pozostałby na orbicie Urana, badając jego atmosferę, pierścienie, wnętrze i księżyce. Uran to jeden z najbardziej interesujących obiektów Układu Słonecznego, napisali członkowie komitetu. Zaznaczyli, że zrealizowanie misji do któregoś z lodowych olbrzymów – Urana lub Neptuna – jest absolutnym priorytetem, ale przygotowanie w ciągu najbliższej dekady misji do Neptuna byłoby zbyt dużym wyzwaniem.
      Jeśli zaś NASA otrzyma odpowiednie finansowanie, mogłaby zorganizować kolejną misję flagową. Komitet zarekomendował misję Enceladus Orbilander. Zakłada ona zbudowanie pojazdu, który udałby się do księżyca Saturna, Enceladusa. Przez 1,5 roku badałby go z orbity, a następnie by wylądował i przez kolejne 2 lat prowadził badania na jego powierzchni. Koszt takiej misji oszacowano na 5 miliardów dolarów.
      Poza misjami flagowymi, pojawiły się też inne propozycje. Jako, że od czasu ostatniego przeglądu dekady liczba odkrytych egzoplanet zwiększyła się kilkukrotnie, specjaliści zaproponowali trzy szerokie pola badawcze w dziedzinie planetologii. Eksperci chcą, by NASA zajęła się 1. pochodzeniem układów planetarnych podobnych do naszego oraz zbadaniem, na ile są one rozpowszechnione we wszechświecie, 2. ewolucją planet oraz 3. warunkami koniecznymi do powstania planet zdolnych do podtrzymania życia i jego pojawienia się na Ziemi oraz jego poszukiwania poza Ziemią. Próby odpowiedzi na te pytania mogą zaś być związane ze zorganizowaniem mniejszych misji niż te flagowe. Może być to np. zbudowanie sieci czujników geofizycznych na Księżycu, pobranie i przywiezienie na Ziemię próbek z komety lub planety karłowatej Ceres czy wysłanie pojazdów badawczych w kierunku Saturna czy jego księżyców.
      Twórcy przeglądu dużą uwagę przywiązali też do coraz bardziej rozszerzającego się pola badawczego związanego z obroną Ziemi przed zagrożeniami z przestrzeni kosmicznej. Już w tej chwili NASA kataloguje i śledzi olbrzymią liczbę obiektów bliskich Ziemi (NEO – Near-Earth Objects), a w ubiegłym roku wystartowała pierwsza misja, której celem jest przetestowanie technologii obrony Ziemi przed asteroidami (DART). Uruchomiono też nowoczesne narzędzie do oceny ryzyka uderzeń asteroid w Ziemię i trwają prace nad pojazdem NEO Surveyor, który będzie identyfikował obiekty mogące zagrozić naszej planecie.
      W decadal survey wezwano NASA, by w 2029 roku, kiedy w pobliże Ziemi przyleci duża asteroida Apophis, Agencja przeprowadziła badania pod kątem obrony planetarnej. Autorzy przeglądu uważają również, że po misjach DART i NEO priorytetem NASA powinno być opracowanie pojazdu, który mógłby w trybie pilnym udać się do zagrażającej Ziemi asteroidy, by lepiej ocenić stwarzane przez nią ryzyko.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...