Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Przezroczysty aerożel przyda się i na Ziemi, i na Marsie

Recommended Posts

Nowy superizolujący żel stworzony na University of Colorado, Boulder, może znakomicie zwiększyć wydajność energetyczną budynków oraz pozwolić na zbudowanie pomieszczeń mieszkalnych dla kolonistów na Marsie.

Wspomniany aerożel przypomina spłaszczony plastik, jest podobny do soczewek kontaktowych. Ma on tak doskonałe właściwości izolujące, że można pokryć nim dłoń i rozpalić na nim ogień, a nie poczujemy żaru. W przeciwieństwie do innych podobnych produktów jest w dużej mierze przezroczysty.

Przezroczystość to niezwykle pożądana cecha, gdyż pozwala na użycie tego żelu na szybach czy do zbudowania habitatów poza Ziemią. Można dzięki niemu korzystać ze światła słonecznego i chronić się przed olbrzymimi wahaniami temperatury, jakie mają miejsce na Marsie czy Księżycu, wyjaśnia profesor Ivan Smalyukh z Wydziału Fizyki CU Boulder.

Aerożele w co najmniej 90% składają się z gazu. Przypominają gąbkę, która więzi powietrze w miliardach miniaturowych porów. To właśnie ten uwięziony gaz czyni aerożel tak dobrym izolatorem. Jednak obecnie większość dostępnych aerożeli jest nieprzezroczystych, a to oznacza, że nie można ich użyć np. do pokrycia okien.

Smalyukh i jego zespól rozpoczęli produkcję żelu od celulozy. Precyzyjnie kontrolując sposób łączenia się poszczególnych molekuł tego materiału, byli w stanie ułożyć je we tak uporządkowany wzór, że światło może przechodzić przez nowy materiał, czyniąc go tym samym przezroczystym.

Co interesujące, celulozę do produkcji żelu pozyskano ze zużytej brzeczki piwnej z lokalnych browarów. Nie tylko dokonaliśmy recyklingu i spowodowaliśmy, że wartościowy materiał nie trafił na wysypisko, ale tanim kosztem zyskaliśmy możliwość wyprodukowania naszego żelu, mówi doktorant Andrew Hess.

Nowy materiał, który jest 100-krotnie lżejszy od szkła, może przynieść olbrzymie korzyści. Jak informuje Departament Energii, w USA niemal 25% energii używanej do chłodzenia i ogrzewania budynków, jest tracona przez szyby. Straty sięgają tutaj miliardów dolarów rocznie. Twórcy nowego żelu nie wykluczają, że można z niego wyprodukować cienką przezroczystą warstwę izolacyjną, którą każdy będzie mógł nakleić na szyby w swoim domu i zaoszczędzić w ten sposób spore kwoty.

Żel otrzymał już nagrodę zawodów 2018 iTech organizowanych przez NASA, a jego twórcy prowadzą rozmowy z producentami okien.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

"25% tracone przez okna" ale z tych 25% około 50% ciepła tracimy przez plastikowe ramy i mikroszpary, zatem przez szyby tylko kilkanaście procent.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokładnie. Nie pamiętam dokładnych wartości, ale przy pakietach trój-szybowych straty przez standardowe kilkukomorowe ramy są wyższe.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 godzin temu, Jurek55 napisał:

25% tracone przez okna

W treści jest mowa o szybach a nie oknach. Swoją drogą co z wywietrznikami?

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 godzin temu, thikim napisał:

W treści jest mowa o szybach a nie oknach. Swoją drogą co z wywietrznikami?

W budynkach wybudowanych i ocieplonych zgodnie ze współczesnymi standardami nie stosuje się wywietrzników w oknach, bo nie stosuje się w ogóle wentylacji grawitacyjnej, tylko mechaniczną z rekuperacją.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Chodzi raczej o drapacze chmur i o nagrzewanie się dużych szklanych powierzchni (i o pieniądze potrzebne do chłodzenia wnętrz).

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Łazik marsjański Perseverance, który ma wystartować za trzy tygodnie, zabierze ze sobą nietypowy ładunek. Na jego pokładzie znajdzie się niewielki autonomiczny helikopter Ingenuity. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, będzie on pierwszym pojazdem wysłanym przez człowieka, który wykona wspomagany silnikiem lot w atmosferze innej planety.
      Lot na Marsie może nie wydawać się niczym imponującym, ale jest to niezwykle trudne zadanie. Dość wspomnieć, że gęstość atmosfery Marsa to zaledwie 1% gęstości atmosfery ziemskiej, a temperatura na Czerwonej Planecie może w nocy spaść do -100 stopni Celsjusza. Wyobraźmy sobie lekki wietrzyk na Ziemi. A teraz wyobraźmy sobie 100-krotnie mniej gęste powietrze, które trzeba wykorzystać do uzyskanie siły nośnej i kontroli pojazdu, mówi Theodore Tzanetos z Jet Propulsion Laboratory. Żaden ziemski śmigłowiec nigdy nie latał w tak rozrzedzonej atmosferze.
      Preserverance i Ingenuity mają wystartować 20 lipca bieżącego roku (okno startowe będzie otwarte do 11 sierpnia), a lądowanie na Marsie planowane jest na 18 lutego przyszłego roku. Około 60 marsjańskich dni później łazik opuści drona na powierzchnię planety i odsunie się od niego na odległość 100 metrów.
      Ingenuity waży 1,8 kilograma. Wyposażono go w dwa umieszczone jeden na drugim rotory z włókna węglowego. Obracają się one w przeciwnych kierunkach z prędkością około 2400 obrotów na minutę. To pięciokrotnie szybciej niż wirniki śmigłowców na Ziemi. Gdy obracały się wolniej, dron nie mógłby oderwać się od powierzchni Marsa. Gdyby jednak obracały się znacznie szybciej, zewnętrzne krawędzie wirników zbliżyłyby się do prędkości dźwięku, wywołały falę uderzeniową, która zdestabilizowałaby pojazd.
      Głównym zadaniem Ingenuity jest sprawdzenie wykorzystanych technologii. Twórcy drona mają nadzieję, że w ciągu 30 dni uda im się wykonać 5 lotów. Żaden z nich nie ma trwać dłużej niż 90 sekund. Dron ma nie przekraczać wysokości 10 metrów, a długość każdego z lotów ma być nie większa niż 300 metrów.
      Josh Ravich, który stał na czele zespołu inżynierów projektujących Ingenuity, mówi, że dron będzie nieco mniej manewrowy niż drony wykorzystywane na Ziemi. Musimy jednak pamiętać, że marsjański śmigłowiec musi przetrwać start rakiety, lot z Ziemi na Marsa, wejście w atmosferę i lądowanie oraz zimne marsjańskie noce. Dlatego też inżynierowie przez wiele lat pracowali nad znalezieniem równowagi pomiędzy zużyciem energii, wytrzymałością, wagą i manewrowością.
      Większość energii, którą Ingenuity pozyskuje z niewielkiego panelu słonecznego umieszczonego nad wirnikami, zostanie zużyta nie na loty, a na ogrzewanie systemów drona podczas zimnych marsjańskich nocy. Inżynierowie zastanawiali się nad izolacją cieplną z aerożelu, jednak zrezygnowali z niej, gdyż uznali, że będzie zbyt wiele ważyła. Modelowanie wykazało, że marsjańska atmosfera, która w większości składa się z dwutlenku węgla, będzie w pewnym stopniu zapobiegała utracie ciepła przez drona.
      Naukowcy uznali też, że najlepszą porą na pierwszy lot będzie późny marsjański poranek. Słońce świeci wówczas na tyle mocno, że powinno zapewnić Ingenuity wystarczającą ilość energii do lotu. Jednak nie można lotu odkładać na późniejszą porę dnia, gdyż wówczas powierzchnia Marsa mocniej się nagrzewa przez co atmosfera unosi się, rozrzedza i lot byłby wówczas jeszcze trudniejszy.
      Jeśli misja Ingenuity się powiedzie, NASA będzie wyposażała w śmigłowce kolejne misje marsjańskie. Drony będą służyły łazikom, i w przyszłości ludziom, jako zwiadowcy, pokazujący, co znajduje się w trudnych do osiągnięcia miejscach, jak klify czy wulkany. Obecnie możemy obserwować Marsa albo z powierzchni, albo z orbity. A 90-sekukndowy lot drona pozwoli nam na obejrzenie setek metrów terenu znajdującego się przed nami, mówi Ravich.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Za miesiąc, 20 lipca, wystartuje kolejna misja na Marsa. Tym razem NASA chce umieścić na powierzchni Czerwonej Planety łazik Perseverance. Zadaniem pojazdu będzie poszukiwanie śladów życia w Kraterze Jezero oraz przetestowanie kluczowych technologii, które zostaną wykorzystane podczas przyszłych robotycznych oraz załogowych misji marsjańskich. Jednocześnie Perseverance pobierze próbki gruntu i skał, które zostaną przywiezione na Ziemię w ramach kolejnych misji.
      Pięćdziesiąt jeden lat temu NASA kończyła przygotowania do pierwszej załogowej misji na Księżyc. Obecnie stoimy w przededniu kolejnego ważnego momentu eksploracji kosmosu: zebrania próbek na Marsie, stwierdził szef NASA, Jim Bridenstine.
      Misja Mars 2020 została zaplanowana w grudniu 2012 roku. Od początku zakładano, że wystartuje ona latem 2020 roku. Na razie wszystko wskazuje na to, że misja odbędzie się zgodnie z planem. Biorąc pod uwagę pozycje Ziemi i Marsa, okienko startowe do misji na Czerwoną Planetę otwiera się co 26 miesięcy. Jeśli Perseverance nie wystartuje w planowanym terminie, trzeba będzie czekać do września 2022 roku. Takie opóźnienie poważnie zaburzyłoby realizację długoterminowych planów realizowanych przez NASA w ramach Mars Exploration Program.
      Każda z marsjańskich misji obarczona jest sporym ryzykiem. W przypadku Mars 2020 największym problemem jest posadowienie łazika Perseverance na powierzchni. Jest to bowiem najcięższy ładunek, jaki kiedykolwiek próbowano umieścić na Marsie. Inżynierowie NASA musieli opracować nowe procedury testowe, by sprawdzić, czy zaprojektowane przez nich spadochrony spełnią stawiane przed nimi zadanie. Innym poważnym wyzwaniem technicznym było stworzenie i przetestowanie Sample Caching System, najbardziej złożonego i czystego mechanizmu zbierania próbek kiedykolwiek wysłanego w kosmos.
      Jako, że ostateczne przygotowanie do misji Mars 2020 przypadły na szczególny moment, pandemię koronawirusa, zespół  postanowił uhonorować walczących z nią medyków medyków. Do obudowy łazika przymocowano specjalną plakietkę. Na aluminiowej płytce o wymiarach 8x13 centymetrów widzimy Ziemię wspartą na eskulapie, symbolu medycyny. Zaznaczono też trajektorię lotu misji Mars 2020 na Marsa. Chcieliśmy uhonorować tych, którzy postawili dobro innych nad swoim dobrem osobistym. Mamy nadzieję, że gdy przyszłe generacje polecą na Marsa i napotkają na nasz łazik, plakietka przypomni im, że w 2020 roku na Ziemi byli tacy ludzie, mówi Matt Wallace, zastepca dyrektora projektu Perseverance.
      Nowy marsjański łazik poszuka śladów życia, będzie badał klimat i geologię Marsa, przygotuje grunt pod przyszłe misje i zbierze oraz przechowa próbki gruntu. Już teraz NASA i Europejska Agencja Kosmiczna zastanawiają się nad przyszłymi misjami, które odbiorą te próbki od Perseverance i przywiozą je na Ziemię do dalszej analizy.
      Okienko startowe dla misji Mars 2020 będzie otwarte od 20 lipca do 11 sierpnia. Niezależnie od tego, kiedy misja wystartuje, lądowanie przewidziane jest na 18 lutego 2021 roku. Wyznaczenie ścisłej daty lądowania pozwoli lepiej zrozumieć warunki panujące w miejscu lądowania oraz odpowiednio dostosować pracę satelitów krążących na orbicie Marsa, których zadaniem będzie pomoc w komunikacji pomiędzy lądującą misją Mars 2020 a Ziemią.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Polski Kret HP3 znalazł się pod powierzchnią Marsa. Urządzenie wykonane przez firmę Astronika, Polską Akademię Nauk, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Instytut Lotnictwa, Instytut Spawalnictwa i inne to jeden z najważniejszych, a może nawet najważniejszy element misji InSigh. Zadaniem Kreta HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) jest wwiercenie się na głębokość 5 metrów i wykonywanie pomiarów przepływu ciepła z wnętrza planety.
      Przygotowana przez NASA misja InSight ma za zadanie zbadanie wnętrza Czerwonej Planety. Wylądowała ona na Marsie pod koniec listopada 2018 roku.
      NASA poinformowała, że robotyczne ramię właśnie pomogło Kretowi wniknąć w marsjańską glebę. Operacja byla poważnym wyzwaniem. Ramię potrzebowało asysty z Ziemi, a jako że obie planety dzieli spora odległość, sygnał w jedną stronę wędrował przez kilka minut. "Wciąż musimy przekonać się, czy kret będzie w stanie samodzielnie wiercić dalej", czytamy na oficjalnym koncie misji na Twitterze.
      Po wwierceniu się na głębokość 5 metrów czujniki Kreta zaczną rejestrować przepływ ciepła z wnętrza planety. Pozwoli to naukowcom na zbadanie, w jaki sposób przemieszcza się ono od jądra Marsa.
      Kret to całkowicie nowy typ instrumentu naukowego, jaki znalazł się na Marsie. Wciąż nie ma pewności, czy będzie działał tak, jak zaplanowano. Co prawda był wielokrotnie testowy na Ziemi, jednak nie możemy całkowicie przewidzieć tego, jak będzie się sprawował. Już zresztą pojawiły się pierwsze problemy. Kret miał kłopoty ze wstępnym wierceniem się w powierzchnię. Utykał lub wycofywał się. Właśnie dlatego zdecydowano o użyciu robotycznego ramienia. Nie była to łatwa decyzja, gdyż ramieniem trzeba było operować tak delikatnie, by nie uszkodzić kabla łączącego Kreta z lądownikiem InSight. Kablem tym popłyną dane zarejestrowane przez Kreta.
      Okazało się, że użycie ramienia było dobrym pomysłem. Kret znalazł się pod powierzchnią. Oznacza to, że pomiędzy 11 a 30 maja Kret wcisnął się w marsjańskie skały na głębokość 7 centymetrów. Oczywiście przez te 20 dni nie zajmowano się wyłącznie Kretem. Wszystkie instrumenty misji powinny być już gotowe do pracy więc Kretem zajmowano się raz w tygodniu.
      Teraz przed polskim urządzeniem najważniejsze. Najpierw zostanie przeprowadzony test „wolnego kreta”. Ma on wykazać, jak instrument radzi sobie bez asysty ramienia.
      Wszystko wskazuje na to, że musimy uzbroić się w cierpliwość. Na północnej półkuli Marsa zbliża się zima. Wkrótce rozpocznie się sezon burz piaskowych. W atmosferze już jest coraz więcej pyłu, spada ilość promieniowania słonecznego docierającego do lądownika InSight. Nie wiadomo zatem, czy w najbliższym czasie nie trzeba będzie ograniczyć operacji wymagających największych ilości energii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przechwytywanie aerodynamiczne (aerocapture) to wciąż opracowywana metoda umieszczania pojazdów na orbicie innych planet i księżyców. Technika ta pozwoliłaby umieszczać na orbitach znacznie większe ładunki niż obecnie. To zaś oznacza olbrzymie oszczędności, gdyż zamiast dwóch lub trzech misji naukowych badających np. Jowisza, można by zorganizować jedną. Ten jeden pojazd mógłby bowiem zabrać na pokład znacznie więcej instrumentów naukowych niż obecnie.
      Umieszczenie satelity na orbicie innej planety to niełatwe zadanie. Pędzący z olbrzymią prędkością pojazd trzeba bowiem wyhamować do odpowiedniej prędkości i umieścić go na orbicie. Najlepiej kołowej. Manewry takie wymagają zużycia olbrzymich ilości paliwa. A im pojazd cięższy, tym więcej paliwa potrzebuje. To poważny czynnik ograniczający masę sond, które obecnie wysyłamy, by badały Układ Słoneczny.
      Przechwytywanie aerodynamiczne to pomysł, który polega na chwilowym wejściu pojazdu w atmosferę planety. W wyniku oddziaływania z atmosferą pojazd zwalnia, a gdy osiągnie odpowiednią prędkość, opuszcza atmosferę i trafia na orbitę planety. Tego typu manewr wymagałby znacznie mniej paliwa niż obecnie używane techniki spowalniania sond kosmicznych.
      Już wcześniejsze wyliczenia dla ośmiu potencjalnych misji planetarnych, w których dokonano bezpośredniego porównania pomiędzy przechwytywaniem aerodynamicznym a innymi zaawansowanymi technikami, takimi jak hamowanie atmosferyczne, wykorzystanie energii chemicznej lub słonecznej elektrycznej do spowolnienia pojazdu, wykazały jak olbrzymie korzyści niesie ze sobą nowa technika.
      Porównanie wykazało, że przechwytywanie atmosferyczne umożliwia umieszczenie pojazdu na orbicie eliptycznej wokół Neptuna i na orbitach kołowych Jowisza i Saturna. Ponadto w przypadku pięciu innych misji pozwala na umieszczenie na orbicie ładunku o znacznie większej masie bez zwiększania kosztów misji. I tak pojazd na orbicie kołowej wokół Wenus mógłby mieć o 79% większą masę, niż gdy do wyhamowania użyje się innych technik. Jeśli byśmy chcieli umieścić ten pojazd na orbicie eliptycznej, to jego masa mogłaby być o 43% większa. Dla orbity kołowej Marsa możemy zwiększyć masę pojazdu o 15%, dla orbity kołowej wokół Tytana jego masa może być większa o 280%, a jeśli chcielibyśmy wysłać sondę na orbitę eliptyczną Urana, to może on mieć masę o 218% większa, niż w przypadku innych technik.
      Dotychczasowe badania wykazały też, że na przykład wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego dla misji na Neptuna wymaga budowy pojazdu o doskonałości aerodynamicznej między 0,6 a 0,8. Obecnie stosowane nosy pojazdów wchodzących w atmosferę innych planet mają doskonałość aerodynamiczną rzędu około 0,25. Badania sprzed kilkunastu lat dowiodły, że w takim przypadku wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego wymagałoby stosowania olbrzymich osłon termicznych na niemal całym pojeździe, a i tak pojazd uległby zniszczeniu. Najnowsze osłony termiczne również nie zdałyby egzaminu.
      Zespół Roberta Mosesa z Langley Research Center informuje, że właśnie rozwiązał zarówno problem doskonałości aerodynamicznej jak i osłon termicznych. Naukowcy proponują umieszczenie w pojeździe magnesów. Pole magnetyczne tych, znajdujących się blisko czubka nosa pojazdu znacząco odsunie miejsce powstawania fali uderzeniowej, znacząco zmniejszając przepływ ciepła, dzięki czemu nie trzeba będzie stosować olbrzymich osłon termicznych. Z kolei magnesy umieszczone na bokach nosa zwiększą siłę nośną, a przez to i doskonałość aerodynamiczną.
      Moses twierdzi, że taki system można wykorzystać nie tylko do umieszczania pojazdów na orbicie, ale również i w pojazdach, które mają lądować. Dzięki temu zaś misja załogowa mogłaby dotrzeć do Marsa w ciągu 39 dni, a nie – jak się obecnie prognozuje – w ciągu 100 lub więcej dni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chiny budują największy w Azji radioteleskop z ruchomą czaszą. Gigant o średnicy 70 metrów ma służyć komunikacji z pierwszą chińską misją marsjańską, która ma wystartować jeszcze w bieżącym roku.
      To będzie kluczowy element, dzięki któremu odbierzemy dane wysyłane przez marsjański próbnik. Będzie on się znajdował nawet 400 milionów kilometrów od Ziemi, a przesyłane przez niego sygnały będą bardzo słabe, mówi Li Chunlai, zastępca głównego projektanta pierwszej chińskiej misji marsjańskiej.
      Chiny mają już za sobą kilka udanych misji bezzałogowych na Księżyc. Teraz chcą sięgnąć dalej w przestrzeń kosmiczną. Jednak misja na Marsa to zupełnie inny poziom trudności. Dotychczas ludzkość usiłowała przeprowadzić łącznie 57 marsjańskich misji. W pełni udało się 28 z nich. NASA przeprowadziła 21 w pełni udanych misji, ZSRR/Rosja ma na koncie 4 takie misje (w tym jedną wspólną z UE), a Unia Europejska może pochwalić się 3 udanymi misjami (w tym jedną wspólną z Rosją), a Indie – 1.
      Obecnie na Marsie i jego orbicie prowadzonych jest 8 misji, w tym 1 europejska, 1 europejsko-rosyjska, 1 indyjska i 5 amerykańskich. Z kolei w lipcu bieżącego roku mają wystartować misje Mars 2020 (USA), Tianwen-1 (Chiny), Hope Mars Mission (Zjednoczone Emiraty Arabskie).
      Budowa teleskopu rozpoczęła się w okręgu Wuqing na północny Chin, październiku 2018 roku i ma być ukończona w bieżącym roku. Największym na świecie w pełni sterowalnym radioteleskopem jest 100-metrowy Green Bank Telescope w Wirginii Zachodniej. To teleskop naukowy, o bardzo dużych możliwościach technicznych.
      Chińska misja marsjańska Tianwen-1 stawia sobie niezwykle ambitne cele. Jej nazwa pochodzi od poematu „Tianwen” (Pytania do Niebios) autorstwa Qu Yuana, jednego z najwybitniejszych poetów starożytnych Chin, który żył w IV-III wieku przed naszą erą.
      Chiny postawiły sobie niezwykle ambitne zadanie. Już podczas swojej pierwszej w pełni samodzielnej misji chcą posadowić lądownik na powierzchni Marsa. Warto tutaj przypomnieć, że nawet NASA, która jako jedyna agencja kosmiczna potrafi przeprowadzić lądowanie na Czerwonej Planecie, nie próbowała zrobić tego przy okazji pierwszej misji. Amerykanie po raz pierwszy wysłali pojazd w pobliże Marsa w 1964 roku, a pierwsze lądowanie przeprowadzili w 1975 roku.
      Pierwszą chińską próbą wysłania pojazdu w pobliże Marsa była misja Yinghuo-1. W 2011 roku w ramach rosyjskiej misji Fobos-Grunt Chiny próbowały wysłać orbiter w pobliże Czerwonej Planety. Fobos-Grunt zakończyła się spektakularną porażką. Od tamtej pory ani Rosja, ani Chiny nie podjęły samodzielnej misji marsjańskiej.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...