Przechwytywanie aerodynamiczne - krótsza misja załogowa na Marsa i większe satelity naukowe?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Łaziki pracujące na Marsie czy Księżycu, mierzą się z wieloma problemami. Jednym z nich jest ryzyko utknięcia w grząskim gruncie. Gdy tak się stanie operatorzy podejmują serię delikatnych manewrów, by pojazd wydobyć. Nie zawsze się to udaje. Łazik Spirit zakończył misję jako stacjonarna platforma badawcza po tym, jak utknął w luźnym piasku. Czy takim wydarzeniom da się zapobiec? Inżynierowie z University of Wisconsin-Madison informują o znalezieniu poważnego błędu w procedurach testowania łazików. Jego usunięcie może spowodować, że pojazdy na Marsie i Księżycu będą narażone na mniejsze ryzyko.
Błąd ten polega na przyjęciu zbyt optymistycznych i uproszczonych założeń co do tego, jak łaziki zachowują się poza Ziemią. Ważnym elementem testów naziemnych takich pojazdów jest sprawdzenie, w jaki sposób mogą się one poruszać po luźnym podłożu. Na Księżycu grawitacja jest 6-krotnie mniejsza niż na Ziemi, więc przez dekady, testując łaziki, naukowcy tworzyli prototypy o masie sześciokrotnie mniejszej niż łazik docelowy i testowali je na pustyni. Jednak ta metoda pomijała pewien istotny szczegół – wpływ grawitacji na piasek.
Profesor Dan Negrut i jego zespół przeprowadzili symulacje, które wykazały, że Ziemia przyciąga ziarenka piasku silniej niż Mars czy Księżyc. Dzięki temu piasek na Ziemi jest bardziej zwarty. Jest mniejsze prawdopodobieństwo, że ziarna będą się pod nimi przesuwały. Jednak na Księżycu piasek jest luźniejszy, łatwiej się przemieszcza, więc obracające się koła trafiają na mniejszy opór. Przez to pojazdowi trudniej się w nim poruszać.
Jeśli chcemy sprawdzić, jak łazik będzie sobie radził na Księżycu, musimy rozważać nie tylko wpływ grawitacji na pojazd, ale również wpływ grawitacji na piasek. Nasze badania pokazują, jak ważne są symulacje do badania możliwości jezdnych łazika na luźnym podłożu, wyjaśnia uczony.
Uczeni dokonali swojego odkrycia podczas prac związanych z misją łazika VIPER, który ma trafić na Księżyc. We współpracy z naukowcami z Włoch stworzyli silnik Chrono, służący do symulacji zjawisk fizycznych, który pozwala na szybkie modelowanie złożonych systemów mechanicznych. I zauważyli istotne różnice pomiędzy wynikami testów VIPERA na Ziemi, a wynikami symulacji. Po przeanalizowaniu problemu znaleźli wspomniany błąd w procedurach testowych.
Chrono to produkt opensource'owy, z którego skorzystały już setki firm i organizacji. Pozwala on lepiej zrozumieć najróżniejsze złożone mechanizmy, od mechanicznych zegarków po czołgi jeżdżące poza utwardzonymi drogami.
Źródło: A Study Demonstrating That Using Gravitational Offset to Prepare Extraterrestrial Mobility Missions Is Misleading
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Czy można naprawić urządzenie, które znajduje się w odległości ponad 600 milionów kilometrów i uległo mechanicznemu uszkodzeniu? Jak się okazuje, można. Dokonali tego naukowcy odpowiedzialni za misję Juno krążącą na orbicie Jowisza. Naukowcy z Southwest Research Institute właśnie podzielili się szczegółami niezwykłego przedsięwzięcia, jakiego podjęli się w grudniu 2023 roku.
JunoCam to kamera działająca w kolorze i w zakresie światła widzialnego, której głównym celem jest robienie zdjęć przeznaczonych dla opinii publicznej. W ten sposób NASA chce zwiększyć zainteresowanie przeciętnego zjadacza chleba misjami w kosmosie. Dostarczone przez nią obrazy przyczyniły się też do dokonania ważnych odkryć. Jednostka optyczna JunoCam znajduje się poza wzmocnioną tytanem osłoną przed promieniowaniem, która chroni instrumenty naukowe Juno przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym.
Twórcy misji byli przekonani, że JunoCam przetrwa osiem orbit wokół Jowisza, nie wiedzieli jednak, jak będzie sprawowała się dalej. Okazało się, ze przez pierwsze 34 orbity kamera pracowała niemal idealnie. Podczas 47. orbity na zdjęciach zaczęły pojawiać się błędy. Inżynierowie wiedzieli, że prawdopodobną przyczyną uszkodzenia jest promieniowanie, jednak który element uległ uszkodzeniu? Zaczęto szukać odpowiedzi i okazało się, że doszło do uszkodzenia regulatora napięcia. Opcji naprawy zepsutego urządzenia, znajdującego się ponad 600 milionów kilometrów od Ziemi nie było zbyt wiele. Eksperci zdecydowali się na wyżarzanie. To technika obróbki metali, podczas której materiał jest podgrzewany, utrzymywany w wysokiej temperaturze, a następnie powoli studzony. Mimo, że proces ten nie jest do końca przez naukę rozumiany, może on prowadzić do zmniejszenia liczby defektów w materiale.
Wiedzieliśmy, że wyżarzanie może czasem zmienić strukturę takiego materiału jak krzem na poziomie mikroskopowym. Nie wiedzieliśmy, czy to coś pomoże. Nakazaliśmy więc jednemu z podgrzewaczy JunoCam podniesienie temperatury do 25 stopni Celsjusza – to dużo cieplej niż typowa temperatura pracy kamery – i czekaliśmy wstrzymując oddech, mówi Jacob Schaffner z Malin Space Science Systems, który zaprojektował kamerę.
Wkrótce po wyżarzaniu kamera zaczęła dostarczać obrazów dobrej jakości, jednak pojazd coraz bardziej zbliżał się do planety, był narażony na coraz silniejsze promieniowanie. I do 55. orbity błędy były już na wszystkich zdjęciach. Eksperci próbowali różnych metod obróbki obrazu, ale nic nie pomagało. Zostało kilka tygodni do przelotu w pobliżu księżyca Jowisza, Io. Postanowiliśmy postawić wszystko na jedną kartę, maksymalnie rozgrzać podgrzewacz JunoCam i przekonać się, czy więcej wyżarzania coś da, stwierdził Michael Ravine.
Obrazy przesłane w pierwszym tygodniu wyżarzania były nieco lepsze. Później zaś doszło do dramatycznej poprawy jakości obrazu. Do dnia 30 grudnia 2023 roku, kiedy Juno przeleciała zaledwie 1500 kilometrów od powierzchni Io, JunoCam pracowała niemal tak dobrze, jak w dniu wystrzelenia misji.
Do dzisiaj satelita Juno okrążył Jowisza 74 razy. Podczas ostatniej, 74. orbity, znowu pojawiły się błędy na zdjęciach. Inżynierowie mają nadzieję, że kolejne wyżarzanie ponownie poprawi jakość fotografii.
Od czasu pierwszych eksperymentów z naprawą JunoCam zespół odpowiedzialny za misję zastosował różne wersje wyżarzania w różnych instrumentach naukowych i podsystemach inżynieryjnych. Uzyskano świetne wyniki. Juno uczy nas, jak zbudować i utrzymywać pojazd kosmiczny zdolny do tolerowania promieniowania. To ważna lekcja nie tylko dla misji Juno, ale też dla satelitów krążących wokół Ziemi. Sądzę, że zdobyte doświadczenia zostaną zastosowane w przypadku satelitów wojskowych i komercyjnych oraz w innych misjach NASA, główny naukowiec misji Juno z Southwest Research Institute, Scott Bolton.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W miarę jak zwiększa się liczba pojazdów w przestrzeni kosmicznej, im bardziej skomplikowane są misje kosmiczne i w im większej odległości się odbywają, tym większą rolę odgrywa automatyzacja zadań. Dużą liczbą satelitów nie da się ręcznie zarządzać, dlatego większość z nich korzysta z systemów automatycznych, a ludzka interwencja potrzebna jest w sytuacjach awaryjnych, w przypadku aktualizacji oprogramowania czy zmiany orbity. Z kolei w przypadku misji w dalszych częściach Układu Słonecznego ręczne sterowanie pojazdami jest wręcz niemożliwe z powodu dużych odległości i opóźnień sygnału.
Coraz większa automatyzacja jest więc niezbędna, gdyż wysyłamy poza Ziemię coraz więcej pojazdów i chcemy eksplorować coraz dalsze zakątki przestrzeni kosmicznej. W ostatnich latach na MIT uruchomiono Kerbal Space Program Differential Game Challenge. To rodzaj zawodów, opartych o grę Kerbal Space Program, których celem jest zachęcenie specjalistów do rozwijania autonomicznych systemów dla programów kosmicznych. Gra Kerbal Space Program powstała w 2015 roku i jest to pseudorealistyczny symulator lotów kosmicznych, uwzględniających prawdziwe manewry orbitalne, jak na przykład dokowanie w przestrzeni kosmicznej czy manewr transferowy Hohmanna. Zawody na MIT uwzględniają różne scenariusze, na przykład zadaniem uczestników jest podążanie za satelitą i jego przechwycenie.
Alejandro Carrasco, Victor Rodriguez-Fernandez i Richard Linares postanowili sprawdzić, jak w zawodach poradzą sobie komercyjne wielkie modele językowe, jak ChatGPT czy Llama. Zdecydowali się oni użyć LLM, gdyż tradycyjne metody tworzenia systemów autonomicznych wymagają wielokrotnych sesji treningowych i poprawkowych. Ciągłe udoskonalanie modelu jest niepraktyczne, gdyż każda z misji w Kerbal trwa jedynie kilka godzin. Tymczasem wielkie modele językowe są już wytrenowane na olbrzymiej liczbie tekstów i wymają jedynie niewielkiego doszlifowania pod kątem inżynieryjnym. Badacze najpierw musieli opracować metodę, która przekładała stan pojazdu kosmicznego i zadania na tekst. Był on następnie wysyłany do wielkich modeli językowych z prośbą o rekomendacje, co do odpowiednich działań. Zalecenia LLM były następnie przekładane na kod, który sterował pojazdem.
Po krótkiej nauce ChatGPT poradził sobie doskonale. Uplasował się na 2. miejscu w zawodach. Pierwsze miejsce zajął inny, wyspecjalizowany kod. Co więcej, badania – których wyniki mają zostać wkrótce opublikowane na łamach Journal of Advances in Space Research – zostały przeprowadzone jeszcze zanim dostępna była wersja ChatGPT 4. Co prawda LLM nie jest jeszcze gotowy do sterowania misją kosmiczną. Szczególnie poważny problem stanowią podawane przezeń czasem nonsensowne przypadkowe rozwiązania, które zakończyłyby się katastrofą w przypadku prawdziwej misji. Jednak przeprowadzone badania pokazują, że nawet standardowy komercyjny LLM może być wykorzystany do pracy w sposób, którego jego twórcy z pewnością nie przewidzieli.
Źródło: Large Language Models as Autonomous Spacecraft Operators in Kerbal Space Program, https://arxiv.org/abs/2505.19896
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba najprawdopodobniej odkrył planetę o masie Saturna, krążącą wokół pobliskiej młodej gwiazdy TWA 7. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie to pierwsza egzoplaneta odkryta przez JWST metodą obrazowania bezpośredniego oraz najlżejsza planeta odkryta kiedykolwiek tą techniką. Odkrycia dokonano za pomocą urządzenia MIRI (Mid-Infrared Instrument), które zarejestrowało źródło słabego promieniowania podczerwonego w dysku otaczającym gwiazdę. Źródło znajduje się w odległości około 50 jednostek astronomicznych od TWA 7. Odpowiada to spodziewanej pozycji planety i wyjaśnia kluczowe cechy dysku.
Badacze z Francji, USA, Irlandii i Niemiec wykorzystali koronograf do przesłonięcia blasku gwiazdy, chcąc w ten sposób zauważyć słabiej świecące obiekty w jej pobliżu. Dzięki zaawansowanym algorytmom przetwarzającym obraz zauważyli w pobliżu słabe źródło promieniowania. Naukowcy wykluczyli, że może być to obiekt z Układu Słonecznego znajdujący się w tej samej części nieboskłonu. Istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że źródłem promieniowania jest galaktyka w tle, jednak zdobyte dowody wskazują na planetę.
Zaobserwowany obiekt znajduje się w przerwie jednego z trzech pierścieni pyłu otaczających TWA 7. Jasność obiektu, jego barwa, odległość od gwiazdy i pozycja w pierścieniu są zgodne z teoretycznymi przewidywaniami dotyczącymi młodych chłodnych planet o masie Saturna, które oczyszczają dysk protoplanetarny ze szczątków.
Dotychczasowe analizy wskazują, mamy do czynienia z młodą planetą, której masa wynosi 0,3 masy Jowisza, czyli jest 100-krotnie większa od Ziemi i odpowiada masie Saturna. Jej temperatura to 47 stopni Celsjusza.
TWA 7, znana jako CE Antilae, to młody (ok. 6,4 miliona lat) czerwony karzeł oddalony od nas o około 34 parseki (ok. 110 lat świetlnych). Znajduje się w asocjacji TW Hydrae. Otaczający ją dysk protoplanetarny jest niemal całkowicie zwrócony w naszą stronę, co czyni go idealnym obiektem badań dla Webba.
Źródło: Evidence for a sub-Jovian planet in the young TWA 7 disk, https://www.nature.com/articles/s41586-025-09150-4
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.