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
      Najbliższy z księżyców Neptuna, Najada, wykonuje niezwykły taniec, który pozwala mu uniknąć zderzenia z innym księżycem, Talassą. Najada ma bardziej nachyloną orbitę i wędruje w górę i w dół względem Talassy.
      Dzięki niezwykłej orbicie Najady, oba księżyce – pomimo blisko przebiegających orbit – ani na siebie nie wpadną, ani żaden z nich nie zostanie wyrzucony w przestrzeń kosmiczną.
      Taki układ, jak w przypadku obu księżyców, nazywa się rezonansem orbitalnym. Dwa ciała tak na siebie wpływają, że utrzymują swoje orbity. Znamy inne przykłady rezonansu orbitalnego. Istnieje on np. pomiędzy Neptunem a Plutonem. Pluton okrąża Słońce dwukrotnie w czasie, gdy Neptun okrąża je trzykrotnie. Rezonans ten zapewnia obu planetom stabilne orbity. Rezonans orbitalny może być jednak siłą niszczycielską. Na przykład w pasie asteroid znajdują się obiekty, których orbity zostały zaburzone w wyniku rezonansu ze strony Jowisza.
      Rezonans Najady i Talassy jest jednak wyjątkowy w skali Układu Słonecznego. To dwa niewielkie księżyce, o średnicy około 100 kilometrów każdy. Talassa okrąża Neptuna w ciągu 7,5 godziny, a Najadzie zajmuje to 7 godzin. Jednak orbita Najady jest nachylona pod kątem niema 5 stopni względem orbity Talassy i równika Neptuna. To powoduje, że Najada porusza się w górę i w dół względem orbity Talassy, a ruch ten utrzymuje oba księżyce w bezpiecznej odległości. Ich orbity są stabilne, mimo że znajdują się blisko siebie.
      Oba księżyce znajdują się wewnątrz granicy Roche'a, co oznacza, że grozi im rozerwanie przez siły pływowe Neptuna.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA poinformowała, że zanim na Księżyc trafią ludzie, wyśle tam misję, której celem będzie znalezienie źródeł wody dla astronautów. O misji VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) poinformowano w ostatni piątek, podczas Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego. NASA chce, by łazik wylądował na Srebrnym Globie do grudnia 2022 roku.
      Misja VIPER miałaby potrwać 100 dni. W tym czasie łazik ma przejechać kilkanaście kilometrów poszukując śladów wody. Przeprowadzone przez niego badania pozwolą zdecydować, gdzie będą lądowli astronauci pracujący w ramach programu Artemis.
      VIPER zostanie wyposażony w cztery instrumeny do poszukiwania wody. Najważniejszy będzie Neutron Spectrometer System, który ma wykrywać wilgoć pod powierzchnią Srebrnego Globu. Następnie wiertło TRIDENT pobierze próbki, a dwa kolejne instrumenty je przeanalizują. VIPER będzie pobierał i analizował próbkiz różnych miejsc, co pozwoli stworzyć mapę obszaru, na którym z największym prawdopodobieństwem występuje woda.
      Woda na Księżycu będzie kluczowym elementem długotrwałej obecności ludzi na Srebrnym Globie. Potrzebna ona będzie nie tylko do picia, ale również do produkcji paliwa dla rakiet, które w przyszłości zawiozą człowieka na Marsa.
      Lód został znaleziony na południowym biegunie Księżyca już przed 10 laty. Tamten region jest więc przedmiotem szczególnego zainteresowania. Nie tylko zresztą NASA. We wrześniu Indie próbowały wysłać tam swój pierwszy księżycowy łazik. Niestety urządzenie rozbiło się podczas lądowania.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma laty w atmosferze pojawił się fragment wielkiej asteroidy. Niewielki meteoryt spłonął w ziemskiej atmosferze 28 kwietnia 2017 roku nad Kioto. Dane zebrane przez sieć SonotaCo pozwoliły stwierdzić, że w momencie wejścia w atmosferę okruch ważył około 29 gramów i miał średnice około 3 centymetrów. Teraz grupa naukowców z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii, Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Kioto oraz Nippon Meteor Society określiła, skąd fragment pochodził.
      Na podstawie badań trajektorii lotu uczeni stwierdzili [PDF], że okruch to fragment obiektu 2003 YT1. To podwójna asteroida, w skład której wchodzi większy obiekt o średnicy około 2 kilometrów, wokół którego krąży obiekt o średnicy 210 metrów. Ocenia się, że istnieje 6-procentowe ryzyko, iż w ciągu najbliższych 10 milionów lat asteroida zderzy się z Ziemią.
      Zdaniem Japończyków układ podwójny powstał w wyniku efektu YORP (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack). Polega on na zmianie prędkości asteroidy pod wpływem promieniowania słonecznego. Jedna strona asteroidy jest ogrzewana przez Słońce, staje się cieplejsza od drugiej, promieniowanie cieplne z tej strony jest silniejsze, powstaje różnica w ciśnieniu promieniowania, która prowadzi do zmiany prędkości obrotowej. Przyspieszenie może być tak duże, że prowadzi do rozerwania asteroidy.
      Naukowcy z Kraju Kwitnącej Wiśni zbadali potencjalne mechanizmy produkcji odłamków z tej asteroidy, w tym utratę stabilności pod wpływem obrotu, uderzenia, fotojonizację, sublimację lodu, pękania pod wpływem temperatury i inne. Wykazali, że pod wpływem siły odśrodkowej z asteroidy mogą uwalniać się fragmenty o wielkości liczonej w milimetrach i centymetrach. Podobnej wielkości fragmenty mogą pojawić się w wyniku zderzeń z mikrometeorytami o średnicy około 1 mm. Inne mechanizmy nie zapewniają powstania tak dużych odłamków jak ten, który spłoną w atmosferze Ziemi.
      Asteroida 2003 YT1 została odkryta przed 16 lat i obecnie uważa się, że nie stanowi ona ryzyka dla naszej planety. Sama asteroida nie przelatywała w pobliżu Ziemi w roku 2017, dlatego też początkowo nie było wiadomo, skąd pochodził fragment, który spłonął nad Kioto. Jego trajektorię udało się jednak z dużą precyzją wyliczyć dzięki globalnej sieci śledzenia meteorytów.
      2003 YT1 jest zaliczana do Grupy Apolla. To ponad 10 000 planetoid bliskich Ziemi, które przecinają orbitę naszej planety. Czas obiegu 2003 YT1 wokół Słońca wynosi 427 dni, a odległość od naszej gwiazdy waha się od 0,8 do 1,4 j.a. Następnej bliskiej wizyty tej asteroidy możemy się spodziewać 3 listopada 2023 roku, kiedy znajdzie się ona w odległości niecałych 9 000 000 kilometrów od Ziemi, z kolei w kwietniu 2073 roku asteroida podleci do Ziemi na odległość 1,7 miliona km.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Scott S. Sheppard i jego koledzy z Carnegie Institution for Science odkryli 20 nowych księżyców Saturna. Z liczbą 82 znanych księżyców Saturn wyprzedził Jowisza i jego 79 księżyców.
      Każdy z nowo odkrytych księżyców ma około 5 kilometrów średnicy. Siedemnaście z nich obiega planetę w kierunku przeciwnym do kierunku jej ruchu obrotowego (ruch wsteczny). Kierunek ruchu trzech pozostałych jest zgodny z tym, jak wiruje Saturn (ruch prosty). Dwa z tych trzech księżyców znajdują się bliżej planety i pełen obieg wokół niej zajmuje im około 2 lat. Trzeci z księżyców poruszających się ruchem prostym oraz księżyce poruszające się ruchem wstecznym są dalej od Saturna i potrzebują ponad trzech lat na przebycie całej orbity.
      Badanie orbit tych księżyców może zdradzić nam ich pochodzenie oraz informacje o warunkach panujących w otoczeniu Saturna w czasie jego formowania się, mówi Sheppard.
      Wydaje się, że zewnętrzne księżyce Saturna są zorganizowane w trzy grupy w zależności od nachylenia ich orbity względem planety. Dwa z nowo odkrytych księżyców poruszających się ruchem prostym pasują do grupy inuickiej. W jej skład wchodzą księżyce, których orbity są nachylone o około 46 stopni względem planety. Nadawane są im nazwy z mitologii Inuitów. Niewykluczone, że wszystkie one powstały z jednego księżyca, który w przeszłości się rozpadł.
      W kolei nowo odkryte księżyce o ruchu wstecznym wykazują podobieństwa do grupy nordyckiej. To duża bardzo zróżnicowana grupa, której nadawane są nazwy z mitologii nordyckiej. Jedynym wyjątkiem jest tutaj Febe, postać z mitologii greckiej. Księżyc ten został odkryty w 1899 roku, na długo przed innymi, a do roku 2000 był najdalej położonym od Saturna znanym nam księżycem tej planety. Od dzisiaj tytuł ten należy do jednego z nowo odkrytych księżyców z grupy nordyckiej. Również grupa nordycka może być pozostałością jednego księżyca.
      Podobne grupy księżyców zewnętrznych widzimy też wokół Jowisza. Wskazuje to, że dochodziło do potężnych zderzeń albo pomiędzy samymi księżycami, albo z księżycami i zewnętrznymi obiektami, jak asteroidy czy komety, mówi Sheppard.
      Trzeci z nowych księżyców poruszających się ruchem prostym ma orbitę nachyloną pod kątem 36 stopni, co czyni go podobnym do grupy galijskiej. Jednak, jako że jego orbita znajduje się znacznie dalej niż orbita jakiegokolwiek innego księżyca o ruchu prostym, nie można wykluczyć, że albo jest zewnętrznym obiektem przechwyconym przez Saturna, albo nie ma nic wspólnego z innymi księżycami o ruchu prostym.
      Obecność tak licznych niewielkich księżyców sporo mówi o warunkach w chwili ich powstawania. Jeśli bowiem wokół Saturna znajdowałoby się dużo pyłu i gazu w chwili, gdy rozpadały się jego duże księżyce, to z czasem małe księżyce zostałyby na tyle spowolnione przez tarcie, że opadłyby na powierzchnię planety. Fakt, że te małe księżyce obiegają Saturna po tym, jak rozpadły się księżyce, od których pochodzą, wskazuje, iż do kolizji doszło gdy proces formowania się planety był w większości ukończony i dysk protoplanetarny nie wpływał na księżyce.
      W ubiegłym roku Sheppard odkrył 12 nowych księżyców Jowisza, a niedawno informowaliśmy o nadaniu imion pięciu z nim.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W lipcu przyszłego roku zostanie wystrzelona misja Mars 2020. Po trwającej pół roku podróży lądownik z ważącym 1 tonę łazikiem rozpocznie sekwencję lądowania na dnie dawnego jeziora. Na miejsce lądowania wybrano Krater Jezero.
      Lądowanie będzie najbardziej ryzykownym i najmniej przewidywalnym momentem całej misji. Ci, którzy pamiętają słynne „7 minut horroru” podczas lądowania łazika Curiosity mogą wzruszyć ramionami sądząc, że NASA po prostu powtórzy to, co zrobiła w 2012 roku. Jednak pomiędzy oboma lądowaniami jest pewna zasadnicza różnica. Curiosity lądował w bezpiecznym płaskim terenie Krateru Gale. Mars 2020 wyląduje w miejscu znacznie trudniejszym, pełnym głazów i innych niebezpieczeństw.
      Aby zwiększyć powodzenie przyszłorocznego lądowania misję Mars 2020 wyposażono w technologię Terrain Relative Navigation, czyli autopilota. Autopilot ten to efekt 15 lat pracy inżyniera Andrew Johnsona z Jet Propulsion Laboratory. Specjalista pracował przez 15 lat nad urządzeniem, które będzie potrzebne przez... 10 sekund. Jednak te 10 sekund zdecydują o tym, czy lądowanie na Marsie się uda czy też nie, mówi Johnson.
      Gdy łazik znajdzie się na wysokości 4,2 kilometra nad powierzchnią Marsa i będzie opadał na spadochronach, jego komputer pokładowy zacznie szybko wykonywać fotografie powierzchni Czerwonej Planety. Rozdzielczość każdego zdjęcia będzie wynosiła 6 metrów na piksel, a system lądowania będzie je analizował, szukając głazów, szczelin, kraterów, klifów i innych przeszkód. Fotografie te zostaną też porównane ze zdjęciami wykonanymi wcześniej z orbity. Gdy komputer pokładowy zidentyfikuje 15 charakterystycznych cech terenu, przełączy swój system wizyjny na większą rozdzielczość.
      Na całą opisaną powyżej sekwencję będzie tylko 10 sekund. W tym czasie muszą zostać wykonane zdjęcia, ma być przeprowadzona ich analiza, komputer dokona oceny miejsca lądowania, porówna przewidywane miejsce lądowania z tym, wybranym na podstawie zdjęć z orbity i zdecyduje, czy należy zmieć tor lotu. Wszystko w ciągu wspomnianych 10 sekund, gdyż po tym, gdy od lądownika oddzieli się osłona termiczna nie będzie możliwe dokonywanie żadnych korekt lotu.
      To wszystko może wyglądać na niepotrzebne ryzyko i komplikowanie sekwencji lądowania, ale ma swoje głębokie uzasadnienie. O ile bowiem wcześniej łazik był w stanie określić swoje miejsce lądowania z dokładnością do 3000 metrów, nowa technologia ma pozwolić na zmniejszenie marginesu błędu do zaledwie 40 metrów. I NASA nie chodzi tutaj o bicie rekordów. Tylko bowiem taka technologia pozwala nam na lądowania w tak interesujących z naukowego punktu widzenia miejscach, jak Krater Jezero, mówi Johnson.
      NASA szacuje, że bez opracowanego przez Johnsona systemu wizyjnego szansa na udane lądowanie Jezero wynosiłaby 85%. Dzięki Terrain Relative Navigation wrasta ona do 99%.
      Skąd takie zaufanie do systemu, którego nie można było nigdy wcześniej przetestować w miejscu, w którym będzie używany? Wszystko dzięki wyczerpującym testom, jakie system przechodził w kwietniu i maju bieżącego roku na Pustyni Mojave, w tym w Dolinie Śmierci. Johnson i jego koledzy odbyli ponad 600 lotów śmigłowcem na wyskości do 5 kilometrów nad Ziemią. Do śmigłowca był przyczepiony marsjański system wizyjny, którego zadaniem było wykonywanie fotografii, ich analiza, porównywanie, znalezienie miejsca do lądowania, ocena ryzyka i przeprowadzenie symulowanego lądowania.

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