Działania SpaceX niepokoją naukowców
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
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
Soczewki od wieków wyglądają podobnie. Są zagięte, by skupiać padające światło. Zwiększając ich możliwości musimy zwiększyć rozmiary i masę. A to poważny problem, szczególnie w astronomii i astrofotografii. Istnieją co prawda lżejsze i cieńsze alternatywy, jednak są kosztowne, trudne w produkcji i mają ograniczone możliwości. Profesor Rajesh Menon i jego koledzy z University of Utah opracowali obiecujące rozwiązanie – płaskie soczewki o dużej aperturze, które równie efektywnie jak tradycyjne skupiają światło, zachowując jednocześnie kolory.
Soczewki powiększają obserwowane obiekty dzięki zaginaniu i skupianiu światła. Im są większe, grubsze i cięższe, tym mocniej powiększają. W przypadku rozwiązań amatorskich ich wielkość i masa nie są dużym problemem. Jednak w teleskopach profesjonalnych i urządzeniach wysyłanych w kosmos, które obserwują galaktyki odległe od nas o miliony lat, wielkość soczewek może być tak poważnym problemem, że stają się one niepraktyczne. Dlatego profesjonalna astronomia wykorzystuje zwierciadła, które są znacznie cieńsze i lżejsze niż soczewki.
Naukowcy od dawna próbują rozwiązać problem grubości i ciężaru soczewek, projektując płaskie urządzenia. Przykładem takiego rozwiązania jest soczewka Fresnela. Jest znacznie cieńsza od tradycyjnej soczewki o takiej samej ogniskowej. Jej wadą jest jednak brak możliwości odzwierciedlenia prawdziwych kolorów.
Rajes Menon i jego zespół mają pomysł na płaskie soczewki o możliwościach podobnych do soczewek tradycyjnych, ale pozbawionych wad soczewki Fresnela. Z naszych obliczeń wynika, że można stworzyć płaskie soczewki dyfrakcyjne o dużej aperturze, które skupiałyby światło z całego widzialnego spektrum. W Utah Nanofab mieliśmy zasoby potrzebne do ich wyprodukowania, mówi Menon.
Główną innowacją jest zastosowanie mikroskopijnie małych koncentrycznych pierścieni, które naukowcy nanieśli na powierzchnię swojej soczewki. W przeciwieństwie do krawędzi w soczewce Fresnela, które są zoptymalizowane pod kątem konkretnej długości fali światła, rozmiar i odległości pomiędzy pierścieniami nowej soczewki pozwala na odzwierciedlenie pełnego zakresu fal.
Zaprojektowanie soczewek i sprawdzenie ich działania w zakresie od światła widzialnego po bliską podczerwień wymagało zaangażowania dużych mocy obliczeniowych i wielkich baz danych. Gdy już zakończono część teoretyczną i zoptymalizowano projekt, można było przystąpić do wytwarzania soczewek. Nie było to łatwe, gdyż wymagało niezwykle precyzyjnej kontroli wszystkich elementów.
Wyprodukowane soczewki spełniły wszystkie założenia i pomyślnie przeszły testy, podczas których wykonano za ich pomocą zdjęcia Słońca i Księżyca. Ze szczegółami ich budowy można zapoznać się w artykule Color astrophotography with a 100 mm-diameter f/2 polymer flat lens.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy doszło do nieudanego wystrzelenia satelitów z konstelacji Starlink. W wyniku awarii satelity znalazły się na bardzo niskiej orbicie i wkrótce spłoną w atmosferze. Firma SpaceX zapewnia, że nie stanowią one zagrożenia. Pierwsze Starlinki trafiły na orbitę w 2019 roku. Obecnie konstelacja składa się z ponad 6000 niewielkich satelitów znajdujących się na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO).
Dwadzieścia satelitów Starlink zostało wystrzelonych przed 4 dniami na pokładzie rakiety Falcon 9 z Vandenberg Space Force Base. Pierwszy stopień rakiety spisał się bez zarzutu, wynosząc na orbitę drugi stopień i satelity. Następnie oddzielił się od nich i z powodzeniem wylądował. Było to już 329. udane lądowanie rakiety nośnej przeprowadzone przez SpaceX.
Pierwsze uruchomienie silników 2. stopnia przebiegło zgodnie z planem, jednak pojawił się wyciek ciekłego tlenu. W związku z tym silnik Merlin, który miał wynieść satelity na prawidłową orbitę, nie spełnił swojego zadania.
Co prawda satelity zostały prawidłowo zwolnione, ale znajdują się na orbicie o dużym mimośrodzie, która w najniższym punkcie znajduje się zaledwie 135 kilometrów nad Ziemią. To ponaddwukrotnie niżej, niż powinny się znaleźć. Na tej wysokości pojazdy doświadczają znacznego tarcia o atmosferę, przez co z każdym obiegiem tracą 5 kilometrów wysokości w apogeum (najwyższym punkcie orbity). Oddziaływanie atmosfery na satelity jest tak silne, że ich silniki nie poradzą sobie z wyniesieniem pojazdów na prawidłową orbitę. Dlatego wkrótce satelity wejdą w atmosferę i w niej spłoną.
SpaceX oświadczyła, że nie zagrażają one ani innym satelitom, ani ludziom na Ziemi. To przypomina nam, jak wymagające technicznie są loty w kosmos. Dotychczas przeprowadziliśmy 364 udane starty rakiet Falcon – które bezpiecznie dostarczały astronautów, ładunki i tysiące satelitów Starlink na orbitę – co czyni z rodziny Falcon jedną z najlepszych serii rakiet nośnych w historii, czytamy w firmowym oświadczeniu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
AKTUALIZACJA: Inżynierowe SpaceX nie poradzili sobie z problemami z ciśnieniem w rakiecie Super Heavy. Test został odwołany.
Dzisiaj o godzinie 15:00 czasu polskiego ma odbyć się testowy lot najpotężniejszej rakiety w dziejach, systemu Starship firmy SpaceX. Pojazd załogowy został zintegrowany z rakietą Super Heavy i czeka na stanowisku startowym. Start może odbyć się pomiędzy godziną 15:00 a 16:30, chociaż Elon Musk nie wyklucza, że zostanie odwołany. SpaceX bardzo ostrożnie podchodzi to pierwszego testu tak potężnej rakiety. Mimo, że system jeszcze nie został sprawdzony, NASA już podpisała ze SpaceX wielomiliardową umowę przewidującą, że w przyszłości Starship będzie woził astronautów na Księżyc w ramach programu Artemis.
Plan pierwszego testu zakłada, że Starship wzniesie się na wysokość około 240 kilometrów nad powierzchnię Ziemi. Znajdzie się więc w przestrzeni kosmicznej, której granicę umownie wyznacza linia Karmana na wysokości 100 km nad Ziemią.
Starship składa się z pojazdu załogowego o tej samej nazwie oraz rakiety nośnej Super Heavy, która korzysta z 33 silników. Całość ma wysokość 120 metrów. Już pierwsza wersja tego zestawu wielokrotnego użytku ma wynosić na niską orbitę okołoziemską (LEO) ładunek o masie od 100 do 150 ton. Po rozbudowie Starship będzie wynosił na LEO nawet 250-tonowe ładunki.
Siła ciągu całości wynosi imponujące 75 900 kN. Starship jest nie tylko potężniejszy od najnowszego systemu NASA – SLS – o maksymalnym ciągu 41 000 kN, który będzie zdolny wynieść na LEO masę 130 ton. To również najpotężniejszy system rakietowy w historii. Obecnie miano najpotężniejszej rakiety w dziejach należy do Saturna V. Zawiozła ona ludzi na Księżyc i była w stanie wynieść na LEO ładunek o masie 140 ton.
SpaceX przez rok czekała na zgodę Federal Aviation Administration na przeprowadzenie dzisiejszego testu. Firma musiała spełnić wysokie wymagania dotyczące m.in. bezpieczeństwa osób i infrastruktury naziemnej. W teście będą brali udział urzędnicy FAA, którzy sprawdzą, czy SpaceX spełniła wszystkie wymagania.
NASA i SpaceX zawarły umowę, która przewiduje, że w roku 2025 Starship może wziąć udział w misji Artemis III. Plan przewiduje, że astronauci zostaną wystrzeleni w kapsule Orion za pomocą systemu SLS i – być może – przesiądą się do Starshipa, który będzie oczekiwał na orbicie Księżyca. To właśnie Starship ma lądować na Srebrnym Globie. Przedstawiciele SpaceX mówią, że zanim ich pojazd będzie gotowy do zabrania na pokład ludzi, będą chcieli przeprowadzić 100 testów orbitalnych. W tej chwili nie wiadomo, czy uda się to założenie spełnić.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.