Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Kosmiczną windę można zbudować z obecnie dostępnych materiałów

Recommended Posts

Jednym z największych problemów eksploracji kosmosu jest olbrzymi koszt pokonania grawitacji Ziemi. Silniki rakietowe zużywają olbrzymie ilości paliwa na osiągnięcie odpowiedniego przyspieszenia, a samo paliwo tylko zwiększa masę, którą trzeba wynieść. Wskutek tego umieszczenie na orbicie każdego kilograma ładunku kosztuje dziesiątki tysięcy dolarów. Wyprawa w dalsze regiony to kolejne koszty. Dlatego też specjaliści od dawna zastanawiają się, w jaki sposób obniżyć te koszty.

Jeden z pomysłów zakłada zbudowanie kosmicznej windy, kabla rozciągającego się od Ziemi na orbitę, po której można by wysyłać ładunki. Olbrzymią zaletą takiego rozwiązania byłaby możliwość wykorzystania energii słonecznej, zatem nie trzeba by było wynosić paliwa.

Jest jednak pewien problem. Taki kabel musiałby być niezwykle wytrzymały. Zephyr Penoyre z University of Cambridge oraz Emily Sandford z Columbia University twierdzą, że już teraz istnieją komercyjnie dostępne materiały, z których taki kabel mógłby powstać. Trzeba jedynie zmienić sposób myślenia o budowie kosmicznej windy.

Rozważana przez licznych ekspertów winda kosmiczna rozciągałaby się od Ziemi po orbitę geosynchroniczną, która znajduje się około 36 000 kilometrów nad powierzchnią naszej planety. Kabel o takiej długości miałby olbrzymią masę. Żeby nie dopuścić do jego upadku, trzeba by umocować go na orbicie do podobnej masy, a tak skonstruowana winda byłaby utrzymywana przez działające na nią siły odśrodkowe.

Przez dziesięciolecia specjaliści prowadzili odpowiednie obliczenia i zawsze otrzymywali zniechęcające wyniki. Nie istnieje bowiem materiał wystarczająco wytrzymały, z którego można by taką windę zbudować.

Penoyre i Sandford zaproponowali więc inne rozwiązanie. Zamiast mocować kabel do Ziemi, należy umocować go do Księżyca i opuścić w kierunku Ziemi. Różnica tkwi w sile odśrodkowej. Rozważana dotychczas winda kosmiczna wykonywałaby jeden obrót wokół planety w ciągu doby. Jednak lina mocowana do Księżyca wykonywałaby obrót raz na miesiąc, zatem działałyby na niż mniejsze siły. Co więcej, siły te byłyby inaczej rozłożone. Lina rozciągnięta od Księżyca ku Ziemi przechodziłaby przez obszar, w którym oddziaływania grawitacyjne Ziemi i Księżyca się znoszą. Obszar ten, punkt Lagrange'a, jest kluczowym elementem nowej koncepcji kosmicznej windy. Poniżej niego grawitacja ciągnie linę ku Ziemi, powyżej, ku Księżycowi.

Penoyre i Sandford wykazali oczywiście, że nie istnieje materiał pozwalający na stworzenie liny rozciągającej się od Księżyca do Ziemi. Jednak kabel taki, by być użytecznym, nie musi być rozciągnięty na całą długość. Naukowcy wykazali, że z dostępnych obecnie polimerów węglowych można zbudować kabel rozciągający się od Księżyca po orbitę geosynchroniczną Ziemi. Tworzenie prototypowego kabla grubości rysika ołówka kosztowałoby miliardy dolarów. Nie jest to jednak coś, czego już teraz nie da się wykonać.

Dzięki rozciągnięciu umocowanej do Księżyca liny głęboko w studnię grawitacyjną Ziemi możemy zbudować stabilną użyteczną windę kosmiczną pozwalającą na swobodne przemieszczanie się pomiędzy sąsiedztwem Ziemi a powierzchnią Księżyca, mówią Penoyre i Sandford. Wyliczają, że dzięki takiemu rozwiązaniu obecne koszty osiągnięcia powierzchni Księżyca zmniejszyłyby się o około 70%. Co więcej taka winda ułatwiłaby eksplorację  okolic punktu Lagrange'a. To niezwykle interesujący region, gdyż zarówno grawitacja jak i jej gradient wynoszą w nim 0, dzięki czemu można tam bezpiecznie prowadzić różnego typu prace konstrukcyjne. Jeśli z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wypadnie jakieś narzędzie, będzie ono szybko przyspieszało. W punkcie Lagrange'a gradient grawitacji jest praktycznie pomijalny, takie narzędzie przez długi czas będzie znajdowało się blisko ręki, z której wypadło, zauważają naukowcy.

Dodatkową zaletą punktu Lagrange'a jest fakt, że w regionie tym znajduje się bardzo mało śmieci pozostawionych przez człowieka oraz innych obiektów, mogących stanowić zagrożenie dla pracujących tam ludzi oraz wznoszonych konstrukcji.

Z tych właśnie powodów Penoyre i Sandford uważają, że dostęp do punktu Lagrange'a jest główną zaletą proponowanej przez nich windy kosmicznej. Możliwość założenia obozu w punkcie Lagrange'a to, naszym zdaniem, najważniejszy i najbardziej obiecujący element wczesnego użycia proponowanej przez nas windy kosmicznej. Taki obóz pozwoliłby na budowanie i konserwację nowej generacji sprzętu kosmicznego, czy to teleskopów, akceleratorów cząstek, wykrywaczy fal grawitacyjnych, generatorów energii, wiwariów czy platform startowych dla podboju dalszych regionów Układu Słonecznego.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Orbita geostacjonarna jest 42 tys. km od środka Ziemi (a nie nad powierzchnią), zaś punkt libracyjny L1 jest niestabilny. Stabilne są punkty L4 i L5, gdzie gromadzą się trojańczycy.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bardzo ciekawa koncepcja... ciekawe jak wyglądałaby sprawa drugiego końca tej liny. Do jakiej wysokości nad Ziemią wyliczyli tę linę?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Największy problem to wyniesienie ładunku 100 km nad powierzchnię Ziemi. O ile dobrze pamiętam, to ponad 90% masy paliwa rakietowego jest zużywane na pokonanie tego pierwszego odcinka. Potem już jakoś idzie. Winda przymocowana do Ziemi rozwiązuje ten problem definitywnie. Jak ten problem rozwiąże winda przymocowana do Księżyca? Nie bardzo rozumiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 18.09.2019 o 09:47, Oberon napisał:

Największy problem to wyniesienie ładunku 100 km nad powierzchnię Ziemi.

A przypadkiem nie jest to problemem przyśpieszanie do konkretnej prędkości kosmicznej? Jakby było jak mówisz, to różnica między ładownością na LEO i GTO byłaby niewielka, a jest często 3 albo i 4x.

np. Falcon Heavy
(expended)   LEO: 63,800     GTO: 15,000[47]–26,700   16,800 to TMI

https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_orbital_launch_systems

Mając "sznurek" o który możesz się zaczepić żeby nie spaść możesz tak na prawdę tylko "podskoczyć" z Ziemi.

Share this post


Link to post
Share on other sites
53 minuty temu, radar napisał:

A przypadkiem nie jest to problemem przyśpieszanie do konkretnej prędkości kosmicznej?

Prędkość jest znacząca w spadku swobodnym. Bierzesz zamach w sensie wymach i rzucasz kamieniem - jak daleko zaleci zależy od prędkości. Wspinając się po linie masz do pokonania jedynie ciążenie. Da się zajechać na Księżyc na rowerze, musi tylko istnieć odpowiednia lina. Wystarczy parę N ponad to co waży ładunek.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No tak, ale na Ziemi tej liny nie mamy (na razie za trudno), więc musimy startować. Pytanie jaka energia jest potrzebna z LEO do Księżyca i ile można zaoszczędzić mając "windę księżycową"?

Drugie pytanie, czy żeby wystartować z Ziemi, osiągnąć wysokość ~400km i zaczepić sie na linie potrzebujemy tyle samo energii co wystartować, przekroczyć I prędkość kosmiczną i pozostać na orbicie 400km? Chyba dużo mniej?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Oberon, rakiety nie lecą pionowo prosto w górę. Samo dotarcie do 100km nie jest wystarczające aby wprowadzić ładunek na orbitę i nie na to jest zużywana lwia część paliwa. Satelita musi mieć odpowiednią prędkość do utrzymania się.
  
Radar. wydaje mi się, że to jest wariant "sky hook". Jeden koniec liny jest zamocowany na Księżycu z czasem obiegu 27 dni, a drugi koniec wisi na wysokości załóżmy 100 km nad powierzchnią Ziemi z czasem obiegu 90 minut. Dolny koniec będzie mógł poruszać się znacznie wolniej niż standardowe 7.8 km/s i mimo to pozostanie na orbicie. Nie czuję się na siłach na konkretne wyliczania, które pewnie są podane w opracowaniu, ale to musi być wartość z przedziału 1 km/s - 7.8 km/s. Poprawcie mnie, jeżeli się mylę. Autorzy napisali o zmniejszeniu kosztów wynoszenia na Księżyc o 70%.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, radar napisał:

Pytanie jaka energia jest potrzebna z LEO do Księżyca i ile można zaoszczędzić mając "windę księżycową"?

piszą: Wyliczają, że dzięki takiemu rozwiązaniu obecne koszty osiągnięcia powierzchni Księżyca zmniejszyłyby się o około 70%

Dotarcie na czterysetny kilometr będzie kosztowało energetycznie zawsze tyle samo. Problemem jest ogarnięcie kosztów stałych: zużycie jednorazówek, tarcie, itp. No i nie wiem co jest tańsze: kosmicznie droga winda czy tani jak barszcz sok z dinozaurów, ale w kosmicznych ilościach :D  No i nie wiem po co nam ta powierzchnia Księżyca... Dopiero co oderwaliśmy się Ziemi i już od razu płacimy daninę studni grawitacyjnej Księżyca? Ale to mniejszy problem zakładając, że mamy windę księżycową.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 minuty temu, Jajcenty napisał:

No i nie wiem po co nam ta powierzchnia Księżyca...

No jak po co? Baza. Paliwo. Tlen. Brak atmosfery (tarcia), a studnia grawitacyjna dużo mniejsza. No i ciemna strona "wolna" od zakłóceń z Ziemi, brak atmosfery to też czyste "niebo" do obserwacji (choćby do detekcji NEO czy szukania Ziemi2).

Po drodzie orbita geo, L1. Pomysł moim zdaniem jest wart conajmniej szczegółowej analizy.

Edited by radar

Share this post


Link to post
Share on other sites

Baza na Księżycu nie jest konieczna do eksploatacji Układu Słonecznego, ale w długim terminie Księżyc stanie się kompleksem przemysłowym. Powierzchnia Księżyca jest prawie wielkości Azji, więc żal nie skorzystać. To dodatkowy kontynent pełen zasobów mineralnych takich jak żelazo, aluminium, tytan, tlen, hel-3 i inne. Ze względu na brak oceanów i atmosfery jak i niższą grawitację, z powierzchni Księżyca można wystrzeliwać ładunek przy pomocy "Pendolino na sterydach" - nie wiem jaka jest polska nazwa, z angielskiego "mass driver" ;-)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, radar napisał:

No jak po co? Baza. Paliwo. Tlen. Brak atmosfery (tarcia), a studnia grawitacyjna dużo mniejsza. No i ciemna strona "wolna" od zakłóceń z Ziemi, brak atmosfery to też czyste "niebo" do obserwacji (choćby do detekcji NEO czy szukania Ziemi2).

Z czego chcesz pędzić to paliwo? Na technologię robienia prądu z  3He jeszcze sobie poczekamy i nie wiadmo czy kiedykolwiek powstanie.  Pozostałe zalety ma stacja orbitalna po ciemnej stronie bez wad grawitacji. Jedyna zaleta to ochrona przed promieniowaniem, o ile wkopiemy się  w grunt no bo ten brak atmosfery...

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Jajcenty napisał:

No i nie wiem co jest tańsze: kosmicznie droga winda czy tani jak barszcz sok z dinozaurów, ale w kosmicznych ilościach :D  

W przypadku windy jest duży koszt jednorazowy wybudowania, potem przypuszczalnie sporo tańszy koszt transportu ładunku na/z Księżyc, bo w rakiecie ilość paliwa rośnie szybciej niż liniowo względem prędkości, którą chcemy osiągnąć (potrzeba extra paliwa na rozpędzanie/wyhamowywanie paliwa, które będzie używane później), w windzie wykonujemy pracę chyba tylko na zmianę energii potencjalnej (energię kinetyczną ruchu obrotowego dookoła Ziemi ładunek dostaje kosztem energii kinetycznej Księżyca - tak mi się wydaje, nie widzę powodów, żeby miało być inaczej) przy czym silnik byłby na powierzchni Księżyca, a więc odpadają koszty transportu paliwa.

W dniu 12.09.2019 o 13:19, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Wskutek tego umieszczenie na orbicie każdego kilograma ładunku kosztuje dziesiątki tysięcy dolarów.

Czyli cena porównywalna co do rzędu wielkości z ceną złota (200 tys. PLN za kilogram czyli jakieś 50 tys dolarów): https://www.mennicaskarbowa.pl/product-pol-35-Sztabka-Zlota-1kg.html?gclid=EAIaIQobChMIgIjj5_jz5AIVWqqaCh1jIgMHEAAYASAAEgKnBfD_BwE. Tak że, co tu gadać, korci, bezdyskusyjnie, zeby znaleźć jakieś oszczędności;) Można próbować wytwarzać paliwo z wody na Księżycu, można wystrzeliwać ładunki jakąś armatą "armatą elektromagnetyczną", jak pisze @cyjanobakteria to już by było coś, gdyby się udało skonstruować;) Wszystko przynajmniej warte rozpoznania;)

Albo np. wyposażać statki kosmiczne w lustra, na powierzchni Ziemi, Księżyca, Marsa umieścić lasery i... napęd fotonowy (to na dzień dzisiejszy SF) 

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, Jajcenty napisał:

Dotarcie na czterysetny kilometr będzie kosztowało energetycznie zawsze tyle samo.

Niekoniecznie. Przykładowo stąd do Moskwy pociągiem to lajcik, rakieta balistyczna stąd do Moskwy to nieco większy wydatek energetyczny*. Darek słusznie zauważył:

38 minut temu, darekp napisał:

w windzie wykonujemy pracę chyba tylko na zmianę energii potencjalnej

Dokładnie tak. Windą możemy spacerkiem, klasyczna rakieta wymaga sporej prędkości (lekko licząc 25000 km/h), czyli ogromny wydatek na energię kinetyczną (potem problem w drugą stronę - wyhamowanie).

38 minut temu, darekp napisał:

Albo np. wyposażać statki kosmiczne w lustra, na powierzchni Ziemi, Księżyca, Marsa umieścić lasery i... napęd fotonowy (to na dzień dzisiejszy SF) 

Zdecydowanie SF :D

* w przeliczeniu na jednostkę masy oczywiście, gdyby ktoś miał problem.

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
51 minut temu, darekp napisał:

przy czym silnik byłby na powierzchni Księżyca

Nie, nie wciągamy liny, tylko "wagonik" po niej jedzie, a że jedzie wykorzystując energię Słońca to faktycznie paliwo odpada.

Generalnie tlen/wodór z wody. Takie zapasy są cenne, a i z 3He

pewnie by opracowali jakby była taka biznesowa potrzeba.

1 godzinę temu, Jajcenty napisał:

Pozostałe zalety ma stacja orbitalna po ciemnej stronie bez wad grawitacji

No nie, bo mając windę do Księżyca grawitacja (w sensie zużytego paliwa) Cię nie interesuje (energia słoneczna).

Zobaczcie, że "tani" transport odbywałby się w obydwu kierunkach. Wynoszenie dużych, ale pustych rakiet na LEO, tankowanie z Księżyca i jazda. Albo wyciągnięcie ich najpierw w okolice L1 i wtedy tankowanie, zapasy i heja na Marsa. Dlatego nie zgadzam się z:

1 godzinę temu, cyjanobakteria napisał:

Baza na Księżycu nie jest konieczna do eksploatacji Układu Słonecznego,

Baza może i nie, ale zapasy z niego i ta winda mogłaby bardzo mocno pomóc, zwłaszcza przy "kolonizacji" Marsa.

EDIT:

Swoją drogą, czy tak długa, i mająca swoją masę, lina, na końcu której chcemy przyczepiać tak około 50 ton, nie wpłynie na środek ciężkości/orbitę Księżyca? Albo na L1?

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, Jajcenty napisał:

Dotarcie na czterysetny kilometr będzie kosztowało energetycznie zawsze tyle samo.

Nie wiem, może nie powinienem, ale weźmy rakietę (idiotycznie) startującą pionowo i lecącą ze stałą prędkością oraz windę kosmiczną. W drugim przypadku możemy mówić o zmianie energii potencjalnej stałej masy, w pierwszym nie. To czyni różnicę, nawet istotną, albo fundamentalną.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No, ale Jacenty porównuje dotarcie na 400 km i dotarcie do Księżyca. Obie startują i ubywa paliwa. Nie mniej jednak oczywiście nie będzie to energetycznie to samo.

 

A propos windy "księżycowe", jakbyśmy już byli tak blisko jak 300-400 km nad Ziemią, to może jednak spuścić ją do końca i mamy połączenie bezpośrednie? ;)

Oczywiście plus kompensacja zmian odległości , odpowiednia infrastruktura w koło Ziemi na powierzchni, etc, ale to chyba nawet mniej SF niż ten napęd fotonowy :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 minut temu, radar napisał:

A propos windy "księżycowe", jakbyśmy już byli tak blisko jak 300-400 km nad Ziemią, to może jednak spuścić ją do końca i mamy połączenie bezpośrednie?

Se ne da. Całkowicie różne prędkości kątowe końcówki liny z Księżyca i gleby ziemskiej. Znaczy się da, ale nie będzie to zbyt długie czasowo połączenie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, Astro napisał:

Se ne da. Całkowicie różne prędkości kątowe końcówki liny z Księżyca i gleby ziemskiej. Znaczy się da, ale nie będzie to zbyt długie czasowo połączenie.

Nie czytasz i nie używasz wyobraźni :)

Napisałem wyraźnie

11 minut temu, radar napisał:

odpowiednia infrastruktura w koło Ziemi na powierzchni

co oznacza ruchomy punkt zaczepienia. Jak np. linia kolejowa po "linii zenitu Księżyca" w koło globu :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

No czytam Radar:

15 minut temu, radar napisał:

może jednak spuścić ją do końca i mamy połączenie bezpośrednie?

:D:D:D

P.S. Wiem, zawsze można nawijać, albo odwijać :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale tu jeszcze dochodzi kwestia wytrzymałości liny. Lina dochodząca do powierzchni Ziemi (czy gdzieś blisko powierzchni) musiałaby być o wiele wytrzymalsza. Dlatego autorzy projektu oryginalnie pociągnęli ją z Księżyca do orbity geosynchronicznej (na wys. kilkudziesięciu tysięcy km).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wiem Radar :)
Pomijasz jednak  w wypowiedzi pryncypia Twojego konceptu ;)
(widzę tych techników, którzy nieustannie dokuwają ogniwa linki z niekoniecznie dostępnych materiałów ;))
Szkoda tylko tak zaplatać Ziemię.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nic nie pomijam. Jakby ktoś czytał wątek od początku to byłoby jasne, że wiem o tym. Zresztą wątek windy kosmicznej nie pierwszy raz jest tutaj.

Wytrzymałość liny do czasu kiedy zaczną rozwijać ją od Księżyca na te 300k+ kilometrów pewnie się znacząco poprawi (materiałoznawstwo), no ale może nie.

Nie wiem o co Ci chodzi z tym odwijaniem :) Chyba dalej nie kumasz po co miała by być linia kolejowa (czy cokolwiekj w ten deseń).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Teraz, radar napisał:

Nie wiem o co Ci chodzi z tym odwijaniem

Wiesz może, że nasz Księżyc nie jest satelitą geostacjonarnym?

Nie da się zrobić linki zaczepionej do Ziemi i Księżyca, która będzie "sztywna".

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
      Mars jest drugą, po Ziemi, planetą w przypadku której stwierdzono istnienie oscylacji swobodnej Chandlera i zmierzono to zjawisko. Dokonał tego zespół z Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology oraz Belgijskiego Obserwatorium Królewskiego.
      Oscylacja swobodna Chandlera to odchylenie osi obrotu Ziemi względem sztywnej skorupy ziemskiej. W przypadku Ziemi okres oscylacji swobodnej Chandlera wynosi około 433 dni, podczas których oś obrotu ziemi na Biegunie Północnym przemieszcza się po nieregularnym okręgu o średnicy około 8–10 metrów. Istnienie takiego efektu przewidział już Euler w 1765 roku, a pod koniec XIX wieku jego istnienie potwierdził astronom Seth Carlo Chandler. Oscylacja swoboda Chandlera to przykład ruchu, któremu podlega swobodnie wirujące ciało nie będące kulą.
      O ile jednak zmierzenie tego ruchu było możliwe w przypadku Ziemi, to dotychczas nie możemy go mierzyć w odniesieniu do innych planet. Wymaga to bowiem wieloletnich precyzyjnych pomiarów. Właśnie udało się ich dokonać dla Marsa.
      Amerykańsko-belgijski zespół naukowy wykorzystał w swojej pracy dane zebrane w ciągu 18 lat przez Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Global Surveyor i Mars Odyssey. Wpływ grawitacyjny Marsa, jakie planeta wywiera na satelity, pozwolił stwierdzić istnienie oscylacji swobodnej Chandlera. W przypadku Czerwonej Planety jest ona jednak znacznie mniejsza niż na Ziemi. Odchylenie osi wynosi bowiem ok. 10 cm, a jego okres to 200 dni.
      Co interesujące, z obliczeń wynika, że oscylacja Chandlera powinna po jakimś czasie zaniknąć. Zarówno w przypadku Ziemi jak i Marsa istnieje ono dłużej niż powinno. To zaś wskazuje, że na oscylację ma wpływ czynnik, którego nauka jeszcze nie odkryła. Znalezienie tego czynnika powinno być łatwiejsze w przypadku Marsa, niż Ziemi, gdyż Czerwona Planeta ma znacznie mniej złożoną geografię, atmosferę i strukturę wewnętrzną. To pokazuje, jak ważnym osiągnięciem jest dokonany właśnie pomiar oscylacji Chandlera dla Marsa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naturalne jaskinie to ważne cele przyszłych misji NASA. Będą one miejscem poszukiwań dawnego oraz obecnego życia w kosmosie, a także staną się schronieniem dla ludzi, mówi Ali Agha z Team CoSTAR, który rozwija roboty wyspecjalizowane w eksploracji jaskiń. Jak wcześniej informowaliśmy, na Księżycu istnieją gigantyczne jaskinie, w których mogą powstać bazy.
      Team CoSTAR, w skład którego wchodzą specjaliści z Jet Propulsion Laboratory i California Instute of Technology to jednym z zespołów, który przygotowuje się do wzięcia udziału w tegorocznych zawodach SubT Challenge organizowanych przez DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).
      CoSTAR wygrał ubiegłoroczną edycję SubT Urban Circuit, w ramach której roboty eksplorowały tunele stworzone przez człowieka. Teraz coś na coś trudniejszego i mniej przewidywalnego. Czas na naturalne jaskinie i tunele.
      Specjaliści z CoSTAR i ich roboty pracują w jaskiniach w Lava Beds National Monument w północnej Kalifornii. Jaskiniowa edycja Subterranean Challenge jest dla nas szczególnie interesująca, gdyż lokalizacja taka bardzo dobrze pasuje do długoterminowych planów NASA. Chce ona eksplorować jaskinie na Księżycu i Marsie, w szczególności jaskinie lawowe, które powstały w wyniku przepływu lawy. Wiemy, że takie jaskinie istnieją na innych ciałach niebieskich. Kierowany przez Jen Blank zespół z NASA prowadził już testy w jaskiniach lawowych i wybrał Lava Beds National Monument jako świetny przykład jaskiń podobnych do tych z Marsa. Miejsce to stawia przed nami bardzo zróżnicowane wyzwania. Jest tam ponad 800 jaskiń, mówi Ben Morrell z CoSTAR.
      Eksperci zwracają uwagę, że istnieje bardzo duża różnica w dostępności pomiędzy tunelami stworzonymi przez człowieka, a naturalnymi jaskiniami. Z jednej strony struktury zbudowane ludzką ręką są bardziej rozwinięte w linii pionowej, są wielopiętrowe, z wieloma poziomami, schodami, przypominają labirynt. Jaskinie natomiast charakteryzuje bardzo trudny teren, który stanowi poważne wyzwanie nawet dla ludzi. Są one trudniej dostępne, z ich eksploracją wiąże się większe ryzyko, są znacznie bardziej wymagające dla systemów unikania kolizji stosowanych w robotach.
      Agha i Morrell mówią, że jaskinie lawowe ich zaskoczyły. Okazały się znacznie trudniejsze niż sądzili. Stromizny stanowią duże wyzwanie dla robotów. Powierzchnie tych jaskiń są niezwykle przyczepne. To akurat korzystne dla robotów wyposażonych w nogi, jednak roboty na kołach miały tam poważne problemy. Przed urządzeniami stoją tam zupełnie inne wyzwania. Zamiast rozpoznawania schodów i urządzeń, co było im potrzebne w tunelach budowanych przez człowieka, muszą radzić sobie np. z nagłymi spadkami czy obniżającym się terenem.
      Miejskie tunele są dobrze rozplanowane, nachylone pod wygodnymi kątami, z odpowiednimi zakrętami, prostymi korytarzami i przejściami. Można się tam spodziewać równego podłoża, wiele rzeczy można z góry zaplanować. W przypadku jaskiń wielu rzeczy nie można przewidzieć.
      Celem SubT Challenge oraz zespołu CoSTAR jest stworzenie w pełni autonomicznych robotów do eksploracji jaskiń. I cel ten jest coraz bliżej.
      Byliśmy bardzo szczęśliwi, gdy podczas jednego z naszych testów robot Spot [Boston Dynamics – red.] w pełni autonomicznie przebył całą jaskinię. Pełna autonomia to cel, nad którym pracujemy zarówno na potrzeby NASA jak i zawodów, więc pokazanie, że to możliwe jest wielkim sukcesem, mówi Morrell. Innym wielkim sukcesem było bardzo łatwe przełożenie wirtualnego środowiska, takiego jak systemy planowania, systemy operacyjne i autonomiczne na rzeczywiste zachowanie się robota, dodaje. Jak jednak przyznaje, zanotowano również porażki. Roboty wyposażone w koła miały problemy w jaskiniach lawowych. Dochodziło do zużycia podzespołów oraz poważnych awarii sprzętu. Ze względu na epidemię trudno było sobie z nimi poradzić w miejscu testów, stwierdza ekspert.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińska sonda Chang'e 5 wystartowała z powierzchni Księżyca i wiezie na Ziemię pobrane przez siebie próbki gleby. To pierwsza taka misja od dziesięcioleci. Ostatnią, która przywiozła z Księżyca próbki była radziecka Łuna 24 w 1976 roku.
      Lądownik wystartował z powierzchni Księżyca wczoraj o godzinie 16.10 czasu polskiego. Sześć minut później osiągnął orbitę Księżyca, gdzie ma się spotkać z oczekującym na niego pojazdem powrotnym. Próbki zostaną następnie przeniesione do kapsuły lądującej.
      Najbardziej krytycznym momentem misji będzie zaplanowane na sobotę spotkanie i połączenie się lądownika z pojazdem. Całość musi odbyć się automatycznie, gdyż oba pojazdy dzieli od Ziemi 380 000 kilometrów, więc opóźnienia w przesyłaniu danych uniemożliwiają kontrolowanie operacji w czasie rzeczywistym.
      Operacja dokowania ma zająć około 3,5 godzin i rozpocznie się, gdy pojazdy zbliżą się do siebie na orbicie. Jeśli się ona uda, rozpocznie się kolejny etap misji – powrót na Ziemię. Jednak nie nastąpi on od razu. Chang'e 5 musi poczekać kilka dni na orbicie okołoziemskiej, na otwarcie się okienka, kiedy to będzie mógł uruchomić silniki i ruszyć w kierunku naszej planety. To właśnie precyzyjne zgranie wszystkiego w czasie umożliwi wylądowanie w wybranym miejscu w Mongolii Wewnętrznej. Miejscu, w którym lądowali już chińscy astronauci podróżujący w pojeździe Shenzhou.
      Cała podróż powrotna, przed próbą wejścia w atmosferę Ziemi, potrwa 112 godzin. Jako, że pojazdy powracające z Księżyca poruszają się szybciej, niż te powracające z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, Chang'e 5 najpierw odbije się od atmosfery, co pomoże spowolnić pojazd przed ostatecznym zaurzeniem się w atmosferze.
      Misja Chang'e 5 rozpoczęła się 23 listopada. Cztery i pół dnia później pojazd znalazł się na orbicie Księżyca. Lądowanie na Srebrnym Globie odbyło się 1 grudnia. Próbki zostały zebrane w ciągu 19 godzin.
      Lądownik waży kilkaset kilogramów i musiał osiągnąć prędkość 6011 km/h (1,67 km/s), by dostać się na orbitę Księżyca. Teraz oczekuje na orbicie na spotkanie z pojazdem powrotnym. Zsynchronizowanie orbit obu pojazdów na tyle, by można było rozpocząć zbliżanie i dokowanie zajmie 2 dni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wczoraj ruszyła chińska misja Chang'e 5. To pierwsza od 1976 roku próba przywiezienia próbek z Księżyca. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem to w połowie grudnia na Ziemię trafią nowe próbki ze Srebrnego Globu. Ostatnio materiał taki przywiozła radziecka misja Łuna 24.
      Chińczycy nie zdradzają zbyt wielu szczegółów dotyczących planu misji czy danych technicznych pojazdu, więc informacje na ten temat trzeba było kompletować z różnych źródeł. Pojazd Chang'e 5 ma masę około 8200 kilogramów. Na orbitę Księżyca ma wejść około 28 listopada. Gdy mu się to uda, w stronę Srebrnego Globu wysłany zostanie lądownik oraz moduł powrotny. Mają one trafić na obszar zwany Mons Rumker, stanowiący część większego Oceanu Burz (Oceanus Procellarum). Ocean Burz był już badany przez radzieckie i amerykańskie misje robotyczne. Lądowała tam też misja Apollo 12.
      Lądownik wyposażony jest w kamery, radar i spektrometr. Najważniejszym jego zadaniem będzie jednak pobranie około 2 kilogramów materiału, który zostanie wykopany z głębokości około 2 metrów. Pobieranie próbek potrwa przez około 2 tygodnie, czyli 1 dzień księżycowy. Chang'e musi zdążyć, gdyż jest zasilany bateriami słonecznymi i nie będzie w stanie pracować w czasie księżycowej nocy.
      Mons Rumker zawiera skały, które powstały przed 1,2 miliardami lat. Dzięki próbkom naukowcy będą mogli lepiej zrozumieć, co stało się na późniejszych etapach historii Księżyca i jak ewoluowała Ziemia i cały Układ Słoneczny. Warto tutaj przypomnieć, że w latach 1969–1972 w ramach misji Apollo przywieziono 382 kilogramy próbek księżycowych, jednak są one znacznie starsze, więc za ich pomocą można badać wcześniejsze etapy ewolucji Księżyca.
      Lądownik Chang'e 5 przekaże pobrane próbki do modułu powrotnego, który wystrzeli je na orbitę. Pojemnik z próbkami trafi tam do modułu serwisowego a stamtąd do specjalnej kapsuły. Moduł serwisowy ruszy w kierunku Ziemi i na krótko przed lądowaniem w Mongolii Wewnątrznej wystrzeli kapsułę z próbkami. Będzie to miało miejsce 16 lub 17 grudnia.
      Chińczycy przygotowywali się do tej misji od 13 lat. W roku 2007 wystrzelili księżycowy orbiter Chang'e 1, w roku 2010 odbyła się misja orbitera Chang'e 2. Trzy lata później na Księżycu wylądowały lądownik i łazik Chang'e 3. Pod koniec roku 2015 miała miejsce misja Chang'e 5T1, w ramach której w podróż dookoła Księżyca wysłano prototypową kapsułę, podobną do tej, jaka ma powrócić na Ziemię. Na początku roku 2019 chińska misja Chang'e 4 jako pierwsza w historii wylądowała na niewidocznej z Ziemi stronie Srebrnego Globu. Obecnie na Księżycu działają dwa chińskie lądowniki (Chang'e 3 i Chang'e 4) oraz łazik Chang'e 4. Łazik Chang'e 3 przestał pracować po 31 miesiącach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa astronomów z University of Texas at Austin doszła do wniosku, że wybudowany na Księżycu teleskop – pomysł, który NASA zarzuciła dekadę temu – może rozwiązać problemy, z którymi inne teleskopy sobie nie poradzą. Księżycowy teleskop mógłby bowiem dostrzec pierwsze gwiazdy, które powstały we wszechświecie. Zespół, na którego czele stoi Anna Schauer pracująca przy Teleskopie Hubble'a, opublikuje wyniki swoich badań w The Astrophysical Journal.
      Historia astronomii to coraz potężniejsze teleskopy, które pozwalają nam dostrzec obiekty coraz bliżej Wielkiego Wybuchu, mówi profesor Volker Bromm, astrofizyk-teoretyk, który od dziesięcioleci bada pierwsze gwiazdy. Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) pozwoli nam zobaczyć pierwsze galaktyki. Jednak teorie mówią, że zanim powstały pierwsze galaktyki istniały gwiazdy III populacji. Ich dostrzeżenie jest nawet poza zasięgiem JWST. Do ich badań potrzebujemy jeszcze potężniejszego urządzenia.
      Pierwsze gwiazdy powstały około 13 miliardów lat temu. Narodziły się z połączenia wodoru oraz helu i prawdopodobnie były nawet 100-krotnie większe od Słońca. Nowe obliczenia wykonane przez Schauer pokazują, że teleskop, którego projekt NASA porzuciła przed dekadą, mógłby badać te gwiazdy. W roku 2008 zespół Rogera Angela z University of Arizona zaproponował zbudowanie na Księżycu urządzenia o nazwie Lunar Liquid-Mirror Telescope (LLMT). NASA przeprowadziła analizy dotyczące zasadności budowy takiego teleskopu i zrezygnowała z projektu. Jak zauważa Niv Drory z McDonald Obserwatory, wówczas jednak nie istniała nauka dotycząca najwcześniejszych gwiazd. Obecnie wiele wskazuje na to, że taki teleskop mógłby je badać.
      Potencjalne księżycowe laboratorium, nazwane przez Shauer „Ultimately Large Telescope”, miałoby średnicę 100 metrów. Teleskop działałby autonomicznie, byłby zasilany przez zbudowaną obok elektrownię fotowoltaiczną i przesyłałby dane do satelity na orbicie Księzyca.
      Lustro takiego teleskopu nie byłoby wykonane ze szkła, ale z płynu, który jest lżejszy, zatem jego transport na Księżyc byłby tańszy. Teleskop byłby obracającą się kadzią wypełnioną płynem, na powierzchni którego znajdowałby się metaliczny płyn. Mogłaby to być np. rtęć. Kadź bez przerwy by się obracała, by nadać powierzchni płynu odpowiedni paraboliczny kształt, dzięki czemu działałaby ona jak lustro paraboliczne. Autorzy najnowszego studium mówią, że teleskop taki mógłby powstać w kraterze na północnym lub południowym biegunie księżyca.
      Żyjemy w świecie pełnym gwiazd. Kluczowym pytaniem jest więc to o utworzenie się pierwszych gwiazd. Ich powstanie było bowiem kluczowym elementem w historii wszechświata, kiedy to pierwotne warunki panujące po Wielkim Wybuchu prowadziły do coraz bardziej złożonej budowy kosmosu, a z czasem umożliwiły powstanie planet, życia oraz istot inteligentnych. Moment powstania pierwszych gwiazd jest poza możliwościami obserwacyjnymi obecnych lub planowanych już teleskopów. Dlatego też musimy pomyśleć o urządzeniu, które pozwoli nam na obserwacje pierwszych gwiazd u zarania dziejów, mówi Bromm.
      Warto w tym miejscu przypomnieć, że niedawno pisaliśmy iż NASA chce wiedzieć, czy roboty mogą wybudować na Księżycu gigantyczny radioteleskop.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...