Lądowanie Curiosity to była betka. Mars 2020 pokaże, czym jest precyzja
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Japońscy naukowcy odtworzyli w laboratorium ekstremalne warunki panujące w zewnętrznej części jądra Ziemi. Zespół kierowany przez Yasuhiro Kuwayamę z Uniwersytetu Tokijskiego wykorzystał wysoce wyspecjalizowane imadło diamentowe, do osiągnięcia olbrzymiego ciśnienia i temperatury, dzięki którym można było badać to, co dzieje się w jądrze Ziemi. Eksperymenty pozwolą nam na zdobycie wiedzy na temat składu jądra i procesów w nim przebiegających.
To, co obecnie wiemy z o jądrze Ziemi, które rozpoczyna się 3000 kilometrów pod powierzchnią planety, pochodzi z obserwacji fal sejsmicznych, które przeszły przez jądro. Właściwości jądra badamy też na podstawie teoretycznych obliczeń i modeli komputerowych oraz poddając materiały ekstremalnym temperaturom i ciśnieniu. Dotychczas dowiedzieliśmy się, że jądro składa się z dwóch części. Wewnętrznego, stałego, składającego się głownie z żelaza i niklu, oraz zewnętrznego, w którym dominuje płynne żelazo.
Olbrzymim osiągnięciem Kuwayamy jest fakt, że jego technika pozwala na, teoretycznie, nieskończenie długie prowadzenie eksperymentów. Dotychczas potrafiliśmy uzyskać warunki panujące w ziemskim jądrze jedynie na kilka mikrosekund.
Japończycy wykorzystali specjalne imadło diamentowe, w którym poddali próbkę płynnego żelaza ciśnieniu 116 GPa, a następnie ogrzali ją za pomocą lasera do temperatury 4350 kelwinów. O ile temperatura taka prawdopodobnie rzeczywiście panuje w jądrze, to ciśnienie 116 GPa jest nieco niższe niż spodziewane w górnej części zewnętrznego jądra. Próbka była badana w synchrotronie Spring-8 przede wszystkim za pomocą technik rozpraszania rentgenowskiego.
Po porównaniu wyników eksperymentów z danymi obserwacyjnymi Kuwayama i jego zespół porównali właściwości termodynamiczne swojej próbki żelaza z tym, co wiemy o jądrze zewnętrznym. Doszli do wniosku, że musi być ono o 7,5% mniej gęste niż ciekłe żelazo. To oznacza, że znajduje się w nim wysoka domieszka innych, niezidentyfikowanych dotychczas pierwiastków. Materiał w jądrze zewnętrznym płynie o 4% łatwiej niż ciekłe żelazo.
Ze szczegółami można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Przechwytywanie aerodynamiczne (aerocapture) to wciąż opracowywana metoda umieszczania pojazdów na orbicie innych planet i księżyców. Technika ta pozwoliłaby umieszczać na orbitach znacznie większe ładunki niż obecnie. To zaś oznacza olbrzymie oszczędności, gdyż zamiast dwóch lub trzech misji naukowych badających np. Jowisza, można by zorganizować jedną. Ten jeden pojazd mógłby bowiem zabrać na pokład znacznie więcej instrumentów naukowych niż obecnie.
Umieszczenie satelity na orbicie innej planety to niełatwe zadanie. Pędzący z olbrzymią prędkością pojazd trzeba bowiem wyhamować do odpowiedniej prędkości i umieścić go na orbicie. Najlepiej kołowej. Manewry takie wymagają zużycia olbrzymich ilości paliwa. A im pojazd cięższy, tym więcej paliwa potrzebuje. To poważny czynnik ograniczający masę sond, które obecnie wysyłamy, by badały Układ Słoneczny.
Przechwytywanie aerodynamiczne to pomysł, który polega na chwilowym wejściu pojazdu w atmosferę planety. W wyniku oddziaływania z atmosferą pojazd zwalnia, a gdy osiągnie odpowiednią prędkość, opuszcza atmosferę i trafia na orbitę planety. Tego typu manewr wymagałby znacznie mniej paliwa niż obecnie używane techniki spowalniania sond kosmicznych.
Już wcześniejsze wyliczenia dla ośmiu potencjalnych misji planetarnych, w których dokonano bezpośredniego porównania pomiędzy przechwytywaniem aerodynamicznym a innymi zaawansowanymi technikami, takimi jak hamowanie atmosferyczne, wykorzystanie energii chemicznej lub słonecznej elektrycznej do spowolnienia pojazdu, wykazały jak olbrzymie korzyści niesie ze sobą nowa technika.
Porównanie wykazało, że przechwytywanie atmosferyczne umożliwia umieszczenie pojazdu na orbicie eliptycznej wokół Neptuna i na orbitach kołowych Jowisza i Saturna. Ponadto w przypadku pięciu innych misji pozwala na umieszczenie na orbicie ładunku o znacznie większej masie bez zwiększania kosztów misji. I tak pojazd na orbicie kołowej wokół Wenus mógłby mieć o 79% większą masę, niż gdy do wyhamowania użyje się innych technik. Jeśli byśmy chcieli umieścić ten pojazd na orbicie eliptycznej, to jego masa mogłaby być o 43% większa. Dla orbity kołowej Marsa możemy zwiększyć masę pojazdu o 15%, dla orbity kołowej wokół Tytana jego masa może być większa o 280%, a jeśli chcielibyśmy wysłać sondę na orbitę eliptyczną Urana, to może on mieć masę o 218% większa, niż w przypadku innych technik.
Dotychczasowe badania wykazały też, że na przykład wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego dla misji na Neptuna wymaga budowy pojazdu o doskonałości aerodynamicznej między 0,6 a 0,8. Obecnie stosowane nosy pojazdów wchodzących w atmosferę innych planet mają doskonałość aerodynamiczną rzędu około 0,25. Badania sprzed kilkunastu lat dowiodły, że w takim przypadku wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego wymagałoby stosowania olbrzymich osłon termicznych na niemal całym pojeździe, a i tak pojazd uległby zniszczeniu. Najnowsze osłony termiczne również nie zdałyby egzaminu.
Zespół Roberta Mosesa z Langley Research Center informuje, że właśnie rozwiązał zarówno problem doskonałości aerodynamicznej jak i osłon termicznych. Naukowcy proponują umieszczenie w pojeździe magnesów. Pole magnetyczne tych, znajdujących się blisko czubka nosa pojazdu znacząco odsunie miejsce powstawania fali uderzeniowej, znacząco zmniejszając przepływ ciepła, dzięki czemu nie trzeba będzie stosować olbrzymich osłon termicznych. Z kolei magnesy umieszczone na bokach nosa zwiększą siłę nośną, a przez to i doskonałość aerodynamiczną.
Moses twierdzi, że taki system można wykorzystać nie tylko do umieszczania pojazdów na orbicie, ale również i w pojazdach, które mają lądować. Dzięki temu zaś misja załogowa mogłaby dotrzeć do Marsa w ciągu 39 dni, a nie – jak się obecnie prognozuje – w ciągu 100 lub więcej dni.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Chiny budują największy w Azji radioteleskop z ruchomą czaszą. Gigant o średnicy 70 metrów ma służyć komunikacji z pierwszą chińską misją marsjańską, która ma wystartować jeszcze w bieżącym roku.
To będzie kluczowy element, dzięki któremu odbierzemy dane wysyłane przez marsjański próbnik. Będzie on się znajdował nawet 400 milionów kilometrów od Ziemi, a przesyłane przez niego sygnały będą bardzo słabe, mówi Li Chunlai, zastępca głównego projektanta pierwszej chińskiej misji marsjańskiej.
Chiny mają już za sobą kilka udanych misji bezzałogowych na Księżyc. Teraz chcą sięgnąć dalej w przestrzeń kosmiczną. Jednak misja na Marsa to zupełnie inny poziom trudności. Dotychczas ludzkość usiłowała przeprowadzić łącznie 57 marsjańskich misji. W pełni udało się 28 z nich. NASA przeprowadziła 21 w pełni udanych misji, ZSRR/Rosja ma na koncie 4 takie misje (w tym jedną wspólną z UE), a Unia Europejska może pochwalić się 3 udanymi misjami (w tym jedną wspólną z Rosją), a Indie – 1.
Obecnie na Marsie i jego orbicie prowadzonych jest 8 misji, w tym 1 europejska, 1 europejsko-rosyjska, 1 indyjska i 5 amerykańskich. Z kolei w lipcu bieżącego roku mają wystartować misje Mars 2020 (USA), Tianwen-1 (Chiny), Hope Mars Mission (Zjednoczone Emiraty Arabskie).
Budowa teleskopu rozpoczęła się w okręgu Wuqing na północny Chin, październiku 2018 roku i ma być ukończona w bieżącym roku. Największym na świecie w pełni sterowalnym radioteleskopem jest 100-metrowy Green Bank Telescope w Wirginii Zachodniej. To teleskop naukowy, o bardzo dużych możliwościach technicznych.
Chińska misja marsjańska Tianwen-1 stawia sobie niezwykle ambitne cele. Jej nazwa pochodzi od poematu „Tianwen” (Pytania do Niebios) autorstwa Qu Yuana, jednego z najwybitniejszych poetów starożytnych Chin, który żył w IV-III wieku przed naszą erą.
Chiny postawiły sobie niezwykle ambitne zadanie. Już podczas swojej pierwszej w pełni samodzielnej misji chcą posadowić lądownik na powierzchni Marsa. Warto tutaj przypomnieć, że nawet NASA, która jako jedyna agencja kosmiczna potrafi przeprowadzić lądowanie na Czerwonej Planecie, nie próbowała zrobić tego przy okazji pierwszej misji. Amerykanie po raz pierwszy wysłali pojazd w pobliże Marsa w 1964 roku, a pierwsze lądowanie przeprowadzili w 1975 roku.
Pierwszą chińską próbą wysłania pojazdu w pobliże Marsa była misja Yinghuo-1. W 2011 roku w ramach rosyjskiej misji Fobos-Grunt Chiny próbowały wysłać orbiter w pobliże Czerwonej Planety. Fobos-Grunt zakończyła się spektakularną porażką. Od tamtej pory ani Rosja, ani Chiny nie podjęły samodzielnej misji marsjańskiej.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W czasie pandemii wiele osób na świecie pracuje zdalnie, także specjaliści z NASA. Dwudziestego marca br. żadnego z członków ekipy misji Mars Science Laboratory nie było w Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL) w Pasadenie. To pierwsza sytuacja, by operacje łazika były planowane, gdy ekipa działa całkowicie zdalnie ze swoich domów. Dwa dni później komendy wysłane na Marsa zostały wykonane i Curiosity odwiercił próbkę skały w lokalizacji Edinburgh.
Przygotowania do w pełni zdalnej pracy rozpoczęły się na długo wcześniej. Rozdano słuchawki z mikrofonem, monitory i inne sprzęty. Niestety, nie wszystko, z czym specjaliści pracują w JPL, można zabrać do domu. Pracując z obrazami 3D z Marsa, zwykle operatorzy korzystają np. ze specjalnych gogli, które szybko przełączają się między widokiem z prawego i lewego oka (uwypukla to kontury i pomaga ustalić ruch Curiosity oraz stopień wyciągnięcia ramienia).
Gogle wymagają jednak zaawansowanej karty graficznej i komputera o dużej wydajności. By zespół widział obraz 3D, mając do dyspozycji zwykłe laptopy, zdecydowano się więc na okulary czerwono-cyjanowe (turkusowe) do oglądania anaglifów. Choć nie zapewniają one takiego zanurzenia i nie są równie wygodne, co gogle z JPL, z powodzeniem spełniają swoje zadanie i pozwalają planować działania Curiosity.
Nim wykonano wiercenie w lokalizacji Edynburg, zespół przeprowadził serię testów i jedną próbę.
Programowanie każdej sekwencji działania Curiosity może angażować ok. 20 osób, które opracowują i testują komendy, przebywając razem w jednym miejscu; dodatkowo konsultują się one z dziesiątkami ludzi z innych lokalizacji.
Zazwyczaj przebywamy w jednym pomieszczeniu, dzieląc ekrany, obrazy i dane. Ludzie rozmawiają w małych grupach czy wymieniają uwagi, siedząc w różnych częściach pokoju - mówi Alicia Allbaugh, szefowa ekipy.
Teraz wykonują te same zadania, odbywając kilka wideokonferencji naraz. Opierają się też na komunikatorach. Upewnienie się, że wszystko zostało dobrze zrozumiane, wymaga dodatkowego wysiłku. Średnio codzienne planowanie zajmuje 1-2 godz. dłużej. To zaś stanowi ograniczenie dla liczby wysyłanych dziennie komend. Przeważnie jednak łazik jest naukowo tak samo produktywny, jak wcześniej.
Szefowa zespołu naukowego Carrie Bridge upewnia się, czy rozwiązania, na których skupiają się inżynierowie, nie budzą zastrzeżeń naukowców. Prawdopodobnie przez cały czas monitoruję ok. 15 okienek czatów. Trzeba być bardziej wielozadaniowym niż zwykle.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z laboratorium ENIGMA (Evolution of Nanomachinest In Geospheres and Microbial Ancestors) na Rutgers University sądzą, że odtworzyli kształt pierwszej molekuły będącej wspólnym przodkiem współczesnych enzymów, które dały początek życiu na Ziemi.
Życie to proces elektryczny. Obwód elektryczny jest katalizowany przez niewielki zestaw protein, które działają jak złożone nanomaszyny, czytamy na stronie laboratorium. ENIGMA jest współfinansowane przez NASA w ramach Astrobiology Program. Sądzimy, że życie powstało z bardzo małych klocków i pojawiło się zestaw Lego, z którego powstały komórki i bardziej złożone organizmy, jak my, mówi główny autor badań, biofizyk Paul G. Falkowski.
Naukowcy wykonali analizę porównawczą trójwymiarowych struktur białek, by sprawdzić, czy można na tej podstawie wysnuć wnioski, co do kształtu ich wspólnego przodka. Szczególnie skupili się na podobieństwach pomiędzy kształtami, jakie w trzech wymiarach przyjmują łańcuchy aminokwasów. Poszukiwali prostego topologicznego modelu, który powiedziałby, jak wyglądały pierwsze proteiny, zanim stały się bardziej złożone i zróżnicowane.
Odkryliśmy, że dwa powtarzające się wzorce zwijania są kluczowe dla pojawienia się metabolizmu. Prawdopodobnie te metody zawijania mają wspólnego przodka, który za pomocą duplikacji, specjalizacji i różnicowania ewoluował tak, by ułatwić transfer elektronów i katalizę na bardzo wczesnym etapie początków metabolizmu, wyjaśniają naukowcy.
Te dwa zidentyfikowane metody zwijania to zwijanie ferredoksyny oraz konformacja Rossmanna. Naukowcy sądzą, że te dwie podstawowe struktury, które mogą mieć wspólnego przodka, posłużyły jako wzorzec dla protein sprzed ponad 2,5 miliarda lat.
Przypuszczamy, że pierwszymi proteinami były małe, proste peptydy, któe pobierały elektrony z oceanu, atmosfery lub skał i przekazywały je innym molekułom akceptującym elektrony, mówi biolog molekularny Vikas Nanda. W reakcji transferu elektronu uwalnia się energia i energia ta napędza życie, dodaje.
Naukowcy przyznają, że to wszystko jest jedynie hipotezą. Porównywanie kształtu obecnie istniejących protein to metoda pełna ograniczeń, która nie pozwala na uzyskanie pewności co do prawdziwości wnioskowania. Domyślamy się co mogło się wydarzyć, a nie dowodzimy, co się wydarzyło, stwierdzają autorzy badań. Jednak, jak zauważają, można tego typu badania posunąć dalej.
Można spróbować odtworzyć w laboratorium hipotetyczne proteiny z przeszłości i sprawdzić, jak działają i jak mogą ewoluować. Naszym głównym celem jest dostarczenie NASA informacji, dzięki którym przyszłe misje naukowe będą wiedziały gdzie i jak poszukiwać życia na planetach pozasłonecznych.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach PNAS.
« powrót do artykułu
-