Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
ESA uchroniła satelitę przed zderzeniem z satelitą SpaceX
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
Japoński akcelerator cząstek SuperKEKB pobił światowy rekord świetlności. Pracujący przy nim naukowcy obiecują, że to dopiero początek. W ciągu najbliższych lat chcą zwiększyć świetlność urządzenia aż 40-krotnie, co ma pozwolić zarówno na odkrycie ciemnej materii, jak i wyjście z fizyką poza Model Standardowy. Mamy nadzieję, że akcelerator pozwoli nam wykryć ciemną materię – o ile ona istnieje – i badać ją w niedostępny obecnie sposób, mówi profesor Kay Kinoshita z University of Cincinnati.
Świetlność akceleratora to liczba kolizji, która w nim zachodzi. Podczas tych zderzeń powstają nowe cząstki. Im więc więcej zderzeń, tym więcej cząstek, więcej danych i większa szansa n a zarejestrowanie czegoś nowego.
SuperKEKB zderza pozytony i elektrony przyspieszane w 3-kilometrowym tunelu. Akcelerator został uruchomiony w 2018 roku i naukowcy ciągle pracują nad zwiększaniem jego jasności. Profesor Alan Schwartz i jego studenci z University of Cincinnati zaprojektowali i zbudowali jeden z detektorów akceleratora. To krok milowy w projektowaniu akceleratorów. SuperKEKB wykorzystuje architekturę tzw. „nano strumieni”. W technice tej strumienie cząstek są ściskane wzdłuż osi pionowej, dzięki czemu są bardzo cienkie, wyjaśnia Schwartz. To pierwszy na świecie akcelerator, który korzysta z tej techniki.
Ze względu na rozmiary cząstek, szansa, że dojdzie do zderzenia, jest niewielka. Im bardziej ściśnięty strumień, tym większe zagęszczenie cząstek i tym większe prawdopodobieństwo zderzeń. Obecnie wysokość wiązki w punkcie zderzenia wynosi 220 nanometrów. W przyszłości ma to być zaledwie 50 nanometrów, czyli około 1/1000 grubości ludzkiego włosa.
Profesor Kay Kinoshita poświęciła całą swoją naukową karierę zagadnieniu zwiększania świetlności akceleratorów. Uczona pracuje nad tym zagadnieniem od 1982 roku. To bardzo interesujące, gdyż jest bardzo wymagające. Wiesz, że robisz coś, czego nikt nigdy nie zrobił, mówi.
Poprzednik SuperKEKB, akcelerator KEKB, który działał w latach 1999–2010 w KEK (Organizacja Badań nad Akceleratorami Wysokich Energii), również był światowym rekordzistą. Urządzenie pracowało ze świetlnością 2,11x1034 cm-2s-1. Dopiero w 2018 roku rekord ten został pobity przez Wielki Zderzacz Hadronów, który osiągnął świetlność 2,14x1034 cm-2s-1. Rekord LHC nie utrzymał się długo, dnia 15 czerwca 2020 roku SuperKEKB osiągnął świetlność 2,22x1034 cm-2s-1. Już tydzień później, 21 czerwca naukowcy poinformowali o nowym rekordzie. Teraz SuperKEKB pracuje ze świetlnością wynoszącą 2,40x1034 cm-2s-1.
W ciągu najbliższych lat świetlność SuperKEKB ma wzrosnąć 40-krotnie. Docelowo ma ona wynieść 8x1035 cm-2s-1.
Sukces SuperKEKB to sukces międzynarodowej współpracy. Nadprzewodzące magnesy, które ostatecznie skupiają strumienie cząstek zostały zbudowane we współpracy z amerykańskimi Brookhaven National Laboratory oraz Fermi National Accelerator Laboratory. Systemy monitorowania kolizji to dzieło SLAC National Accelerator Laboratory i University of Hawaii. Naukowcy ze Szwajcarii (CERN), Francji (IJCLab), Chin (IHEP) i USA (SLAC) biorą udział w pracach i badaniach, w których wykorzystywany jest akcelerator. Wykorzystujący diament system monitorowania promieniowania oraz system przerywania wiązki to dzieło włoskich Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej oraz Uniwersytetu w Trieście, a system monitorowania jasności powstał w Rosji.
Wiązki elektronów i pozytonów rozpędzane w SuperKEKB zderzają się w centrum detektora Belle II, który opisywaliśmy przed 2 laty. To niezwykłe urządzenie zostało zbudowane przez grupę 1000 fizyków i inżynierów ze 119 uczelni z 26 krajów świata. I to właśnie wewnątrz Belle II naukowcy mają nadzieję znaleźć ciemną materię i rozpocząć badania jej właściwości.
« 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
Naukowcy czekają na uruchomienie Vera C. Rubin Observatory, obserwatorium astronomicznego, którego budowa dobiega końca w Chile. Na jego potrzeby powstał najpotężniejszy aparat fotograficzny na świecie. Obserwatorium ma co trzy tygodnie wykonywać fotografie całego nieboskłonu. Jego główny program badawczy – Legacy Survey of Space and Time – zakłada utworzenie mapy Drogi Mlecznej, dokonanie spisu obiektów w Układzie Słonecznym czy zbadanie niewyjaśnionych sygnałów dobiegających z głębi wszechświata. Jednak obserwatorium może nigdy nie spełnić pokładanych w nim nadziei.
Niedawno opublikowane raporty przygotowane przez zespół obserwatorium, a także amerykańskie Government Accountability Office – odpowiednik polskiej NIK – rysują przyszłość astronomii w ciemnych barwach. Konstelacje sztucznych satelitów, których panele słoneczne i anteny odbijają światło, mogą praktycznie uniemożliwić naziemne badania astronomiczne w świetle widzialnym. Niemożliwe mogą stać się badania kolizji czarnych dziur czy obserwacje asteroid bliskich Ziemi. Specjaliści ostrzegają, że mamy ostatnią możliwość, by temu zapobiec.
Obecnie na orbicie okołoziemskiej znajduje się ponad 5400 satelitów. Większość z nich, umieszczona na niskich orbitach, okrąża Ziemię w ciągu około 1,5 godziny. Od czasu, gdy w 2019 roku firma SpaceX wystrzeliła swoją pierwszą grupę pojazdów i rozpoczęła budowę konstelacji Starlink, liczba sztucznych satelitów szybko rośnie, a będzie rosła jeszcze szybciej, gdyż dołączają kolejne przedsiębiorstwa. Z danych amerykańskiej Federalnej Komisji Komunikacji oraz Międzynarodowej Unii Telekomunikacji wynika, że tylko do tych dwóch organizacji wpłynęły wnioski o zezwolenie na wystrzelenie w najbliższych latach 431 713 satelitów, które będą tworzyły 16 konstelacji.
Jeśli nad naszymi głowami będzie krążyło 400 000 satelitów, to będą one widoczne na każdym zdjęciu wykonanym w ramach badań astronomicznych. I nawet jeśli udałoby się automatycznie usunąć je z fotografii, to przy okazji utracona zostanie olbrzymia liczba informacji. Wyeliminowanie takich satelitów z obrazów będzie jednak bardzo trudne, między innymi dlatego, że będą się one poruszały w różny sposób i w różny sposób wyglądały w zależności od stosowanych filtrów kolorów. Eksperci, którzy pracują nad systemem wysyłającym automatyczne alerty do społeczności astronomów, gdyby Vera C. Rubin Observatory odkryło coś nowego – np. supernową – na nieboskłonie, obliczają, że konstelacje satelitów mogą doprowadzić do pojawienia się... 10 milionów fałszywych alertów na dobę. To pokazuje, jak ważne jest usuwania satelitów ze zdjęć. Nie wiadomo jednak, czy uda się uniknąć wszystkich takich fałszywych alertów, jak wiele informacji zostanie przy okazji utraconych i ile interesujących obiektów pozostanie przez to niezauważonych.
Konstelacje sztucznych satelitów mogą też znacznie utrudnić obserwację asteroid bliskich Ziemi. Dotychczas było wiadomo, że najlepszym momentem do ich wyszukiwania jest zmierzch. Jednak o zmierzchu panele słoneczne satelitów będą dobrze oświetlone, zaburzając możliwość obserwacji.
Problem narasta. We wrześniu ubiegłego roku firma AST SpaceMobile wystrzeliła swojego prototypowego satelitę o nazwie BlueWalker3. Gdy dwa miesiące później rozwinął on anteny o powierzchni ponad 64 metrów kwadratowych, stał się jednym z najjaśniejszych obiektów na niebie. Jaśniejszym niż 99% gwiazd widocznych gołym okiem. A to dopiero początek. AST SpaceMobile chce w najbliższych latach wystrzelić 168 jeszcze większych satelitów.
Obok pytania o wpływ konstelacji satelitów na badania naukowe rodzi się też pytanie o kwestie kulturowe czy filozoficzne. Czy kilka wielkich koncernów ma prawo kontrolować to, co ludzie widzą na nocnym niebie. Czy niebo, które przez wieki wpływało na literaturę, malarstwo, filozofię może zostać de facto sprywatyzowane przez kilka przedsiębiorstw liczących na kolosalne zyski. Istnieje bowiem poważne niebezpieczeństwo, że już za kilka lat, chcąc spojrzeć w rozgwieżdżone niebo, zobaczymy na nim więcej odbijających światło słoneczne sztucznych satelitów niż gwiazd. I nie będzie miało znaczenia, w którym miejscu Ziemi będziemy mieszkali.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.