Ziemia na sznurku
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Po dziesięcioleciach udało się odkryć ambipolarne (dwukierunkowe) pole elektryczne Ziemi. To słabe pole elektryczne naszej planety, które jest tak podstawową jej cechą jak grawitacja czy pola magnetyczne. Hipoteza o istnieniu takiego pola pojawiła się ponad 60 lat temu i od tamtego czasu poszukiwano tego pola. Jest ono kluczowym mechanizmem napędzającym „wiatr polarny”, czyli ucieczkę naładowanych cząstek z ziemskiej atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Ma ona miejsce nad ziemskimi biegunami.
„Wiatr polarny” został odkryty w latach 60. XX wieku. Od samego początku naukowcy uważali, że jego siłą napędową jest nieznane pole elektryczne. Uważano, że jest ono generowane w skali subatomowej i jest niezwykle słabe. Przez kolejnych kilkadziesiąt lat ludzkość nie dysponowała narzędziami, które mogły zarejestrować takie pole.
W 2016 roku Glyn Collinson i jego zespół z Goddars Space Flight Center zaczęli pracować nad instrumentami zdolnymi do zmierzenia ambipolarnego pola elektrycznego. Stworzone przez nich urządzenia oraz metoda pomiaru zakładały przeprowadzenie badań za pomocą rakiety suborbitalnej wystrzelonej z Arktyki. Badacze nazwali swoją misję Endurance, na cześć statku, którym Ernest Shackleton popłynął w 1914 roku na swoją słynną wyprawę na Antarktykę. Rakietę postanowiono wystrzelić ze Svalbardu, gdzie znajduje się najbardziej na północ wysunięty kosmodrom. Svalbard to jedyny kosmodrom na świecie, z którego można wystartować, by przelecieć przez wiatr polarny i dokonać koniecznych pomiarów, mówi współautorka badań, Suzie Imber z University of Leicester.
Misja Endurance została wystrzelona 11 maja 2022 roku. Rakieta osiągnęła wysokość 768,03 km i 19 minut później spadła do Morza Grenlandzkiego. Urządzenia pokładowe zbierały dane przez 518 kilometrów nabierania wysokości i zanotowały w tej przestrzeni zmianę potencjału elektrycznego o 0,55 wolta. Pół wolta to tyle co nic, to napięcie baterii w zegarku. Ale to dokładnie tyle, ile trzeba do napędzenia wiatru polarnego, wyjaśnia Collinson.
Generowane pole elektryczne oddziałuje na jony wodoru, które dominują w wietrze polarnym, z siłą 10,6-krotnie większą niż grawitacja. To więcej niż trzeba, by pokonać grawitację. To wystarczająco dużo, by wystrzelić jony z prędkością naddźwiękową prosto w przestrzeń kosmiczną, dodaje Alex Glocer z NASA. Pole napędza też cięższe pierwiastki, jak jony tlenu. Z badań wynika, że dzięki obecności tego pola elektrycznego jonosfera jest na dużej wysokości o 271% bardziej gęsta, niż byłaby bez niego. Mamy tutaj rodzaj taśmociągu, podnoszącego atmosferę do góry, dodaje Collinson.
Pole to nazwano ambipolarnym (dwukierunkowym), gdyż działa w obie strony. Opadające pod wpływem grawitacji jony ciągną elektrony w dół, a w tym samym czasie elektrony – próbując uciec w przestrzeń kosmiczną – ciągną jony w górę. Wskutek tego wysokość atmosfery zwiększa się, a część jonów trafia na wystarczającą wysokość, by uciec w przestrzen kosmiczną w postaci wiatru polarnego.
Odkrycie ambipolarnego pola elektrycznego otwiera przed nauką nowe pola badawcze. Jest ono bowiem, obok grawitacji i pola magnetycznego, podstawowym polem energetycznym otaczającym naszą planetę, wciąż wpływa na ewolucję naszej atmosfery w sposób, który dopiero teraz możemy badać. Co więcej, każda planeta posiadająca atmosferę powinna mieć też ambipolarne pole elektryczne. Można więc będzie go szukać i badać na Marsie czy Wenus.
« 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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA tymczasowo straciła kontakt z Voyagerem 2, drugim najodleglejszym od Ziemi pojazdem kosmicznym wysłanym przez człowieka. Przed dwoma tygodniami, 21 lipca, popełniono błąd podczas wysyłania serii komend do Voyagera, w wyniku czego jego antena odchyliła się o 2 stopnie od kierunku wskazującego na Ziemię. W tej chwili Voyager, który znajduje się w odległości niemal 20 miliardów kilometrów od naszej planety, nie może odbierać poleceń ani przesyłać danych.
W wyniku zmiany położenia anteny Voyager nie ma łączności z Deep Space Network (DSN), zarządzaną przez NASA siecią anten służących do łączności z misjami międzyplanetarnymi. W skład DSN wchodzą trzy ośrodki komunikacyjne, w Barstow w Kalifornii, w pobliżu Madrytu i Canberry. Rozmieszczono je tak, by każda misja w głębokim kosmosie miała łączność z przynajmniej jednym zespołem anten. Ośrodek z Canberry, którego jedna z anten jest odpowiedzialna za komunikację z sondą, będzie próbował skontaktować się z Voyagerem, w nadziei, że uda się nawiązać łączność.
Na szczęście NASA zabezpieczyła się na tego typu przypadki. Kilka razy w roku Voyagery resetują położenie swoich anten tak, by mieć łączność z Ziemią. Najbliższy reset nastąpi 15 października. Jeśli więc wcześniej nie uda się połączyć z Voyagerem, będzie można się z nim skomunikować za 2,5 miesiąca.
Voyager 2 został wystrzelony 20 sierpnia 1977 roku. Odwiedził Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna, a w 2018 roku opuścił heliosferę i wszedł w przestrzeń międzygwiezdną, dostarczając intrygujących wyników badań. NASA nie po raz pierwszy nie ma kontaktu z sondą. W 2020 roku agencja nie kontaktowała się z nią przez 8 miesięcy, gdyż remontowana była antena DSS 43 w pobliżu Canberry, której zadaniem jest wymiana informacji z sondą.
Voyagery zasilane są radioizotopowymi generatorami termoelektrycznymi, które zamieniają w prąd elektryczny ciepło generowane przez rozpad plutonu-238. Zapasy plutonu stopniowo się wyczerpują, więc naukowcy wyłączają kolejne zużywające prąd urządzenia. Najprawdopodobniej obie sondy stracą zasilanie w 2025 roku. Do tej pory jednak naukowcy spróbują wycisnąć z nich najwięcej, jak się da.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Problem grzania korony słonecznej pozostaje nierozwiązany od 80 lat. Z modeli obliczeniowych wynika, że temperatura we wnętrzu Słońca wynosi ponad 15 milionów stopni, jednak na jego widocznej powierzchni (fotosferze) spada do około 5500 stopni, by w koronie wzrosnąć do około 2 milionów stopni. I to właśnie ta olbrzymia różnica temperatur pomiędzy powierzchnią a koroną stanowi zagadkę. Jej rozwiązanie – przynajmniej częściowe – zaproponował międzynarodowy zespół naukowy z Polski, Chin, USA, Hiszpanii i Belgii. Zdaniem badaczy za podgrzanie części korony odpowiadają... chłodne obszary na powierzchni.
W danych z Goode Solar Telescope uczeni znaleźli intensywne fale energii pochodzące z dość chłodnych, ciemnych i silnie namagnetyzowanych regionów fotosfery. Takie ciemniejsze regiony mogą powstawać, gdy silne pole magnetyczne tłumi przewodzenie cieplne i zaburza transport energii z wnętrza naszej gwiazdy na jej powierzchnię. Naukowcy przyjrzeli się aktywności tych chłodnych miejsc, przede wszystkim zaś włóknom plazmy powstającym w umbrze, najciemniejszym miejscu plamy słonecznej. Włókna te to stożkowate struktury o wysokości 500–1000 kilometrów i szerokości około 100 km. Istnieją one przez 2-3 minuty i zwykle ponownie pojawiają się w tym samym najciemniejszym miejscu umbry, gdzie pola magnetyczne są najsilniejsze, wyjaśnia profesor Vasyl Yurchyshyn z New Jersey Institute of Technology (NJIT).
Te ciemne dynamiczne włóka obserwowane były od dawna, jednak jako pierwsi byliśmy w stanie wykryć ich oscylacje boczne, które są powodowane przez szybko poruszające się fale. Te ciągle obecne fale w silnie namagnetyzowanych włóknach transportują energię w górę i przyczyniają się do podgrzania górnych części atmosfery Słońca, dodaje Wenda Cao z NJIT. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że fale te przenoszą tysiące razy więcej energii niż ilość energii tracona w aktywnych regionach atmosfery. Rozprzestrzenianie się tej energii jest nawet o 4 rzędy wielkości większa niż ilość energii potrzebna do utrzymania temperatury korony słonecznej.
Wszędzie na Słońcu wykryto dotychczas różne rodzaje fal. Jednak zwykle niosą one ze sobą zbyt mało energii, by podgrzać koronę. Szybkie fale, które wykryliśmy w umbrze plam słonecznych to stałe i wydajne źródło energii, które może podgrzewać koronę nad plamami, wyjaśnia Yurchyszyn. Odkrycie to, jak mówią naukowcy, nie tylko zmienia nasz pogląd na umbrę plam, ale również jest ważnym krokiem w kierunku zrozumienia transportu energii i podgrzewania korony.
Jednak, jak sami zauważają, zagadka grzania korony słonecznej nie została rozwiązania. Przepływ energii pochodzącej z plam może odpowiadać tylko za podgrzanie pętli koronalnych, które biorą swoje początki z plam. Istnieją jednak inne, wolne od plam, regiony Słońca powiązane z gorącymi pętlami koronalnymi. I czekają one na swoje wyjaśnienie, dodaje Cao.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA i DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych) poinformowały o rozpoczęciu współpracy, której celem jest zbudowanie jądrowego silnika termicznego (NTP) dla pojazdów kosmicznych. Współpraca będzie odbywała się w ramach programu DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations), który od jakiegoś czasu prowadzony jest przez DARPA.
Celem projektu jest stworzenie napędu pozwalającego na szybkie manewrowanie, przede wszystkim przyspieszanie i zwalnianie, w przestrzeni kosmicznej. Obecnie dysponujemy pojazdami, które są w stanie dokonywać szybkich manewrów na lądzie, w wodzie i powietrzu. Jednak w przestrzeni kosmicznej brakuje nam takich możliwości. Obecnie używane kosmiczne systemy napędowe – elektryczne i chemiczne – mają spore ograniczenia. W przypadku napędów elektrycznych ograniczeniem jest stosunek siły ciągu do wagi napędu, w przypadku zaś napędów chemicznych ograniczeni jesteśmy wydajnością paliwa. Napęd DRACO NTP ma łączyć zalety obu wykorzystywanych obecnie napędów. Ma posiadać wysoki stosunek ciągu do wagi charakterystyczny dla napędów chemicznych oraz być wydajnym tak,jak napędy elektryczne. Dzięki temu w przestrzeni pomiędzy Ziemią a Księżycem DRACO ma być zdolny do szybkich manewrów.
Administrator NASA Bill Nelson powiedział, że silnik może powstać już w 2027 roku. Ma on umożliwić szybsze podróżowanie w przestrzeni kosmicznej, co ma olbrzymie znacznie dla bezpieczeństwa astronautów. Skrócenie czasu lotu np. na Marsa oznacza, że misja załogowa mogłaby zabrać ze sobą mniej zapasów, ponadto im krótsza podróż, tym mniejsze ryzyko, że w jej trakcie dojdzie do awarii. Jądrowy silnik termiczny może być nawet 4-krotnie bardziej wydajny niż silnik chemiczny, a to oznacza, że napędzany nim pojazd będzie mógł zabrać cięższy ładunek i zapewnić więcej energii dla instrumentów naukowych. W silniku takim reaktor jądrowy ma być wykorzystywany do generowania ekstremalnie wysokich temperatur. Następnie ciepło z reaktora trafiałoby do ciekłego paliwa, które – gwałtownie rozszerzając się i uchodząc z duża prędkością przez dysze – będzie napędzało pojazd.
To nie pierwsza amerykańska próba opracowania jądrowego silnika termicznego. Na początku lat 60. ubiegłego wieku rozpoczęto projekt NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Projekt zaowocował powstaniem pomyślnie przetestowanego silnika. Jednak ze względu na duże koszty, prace nad silnikiem zakończono po 17 latach badań i wydaniu około 1,4 miliarda USD.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.