Sign in to follow this
Followers
0
Aerożel – superlekki materiał, składający się głównie z powietrza, zasili przyszłe misje kosmiczne
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Cement i sadza, dwa materiały używane przez ludzkość od tysiącleci, mogą tworzyć podstawę nowoczesnych technologii. Ich odpowiednie połączenie pozwala bowiem na stworzenie... taniego systemu przechowywania energii. Wyobraźmy sobie budynek, w którego fundamentach przechowywana jest energia z umieszczonych na dachu paneli słonecznych, mówią naukowcy z MIT. To właśnie oni stworzyli nowy materiał, który w przyszłości może np. bezprzewodowo ładować samochód elektryczny poruszający się po drodze.
Franz-Josef Ulm, Admin Masic, Yang-Shao Horn oraz czworo innych uczonych z MIT i Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, stworzyli superkondensator z cementu i sadzy, który opisali na łamach PNAS.
Kondensatory to proste urządzenia złożone z dwóch przewodzących płytek zanurzonych w elektrolicie i przedzielonych membraną. Gdy przyłożymy do kondensatora napięcie, dodatnio naładowane jony z elektrolitu zgromadzą się na ujemnie naładowanej płytce, a jony o ładunku ujemnym przylgną do płytki o ładunku dodatnim. Membrana pomiędzy płytkami uniemożliwia migrację jonów, powstaje pole elektryczne pomiędzy płytkami i kondensator jest naładowany. Urządzenie jest w stanie przechowywać energię przez długi czas i bardzo szybko ją uwolnić w razie potrzeby. Superkondensator to kondesator zdolny do przechowywania wyjątkowo dużej ilości ładunków.
Pojemność kondensatora zależy od całkowitej powierzchni płytek. W przypadku połączenia cementu i sadzy kluczem do sukcesu było uzyskanie niezwykle dużej powierzchni materiału przewodzącego wewnątrz betonowego bloku. Naukowcy uzyskali to łącząc sadzę, która bardzo dobrze przewodzi prąd, z mieszanką cementową i wodą. Woda, reagując z cementem, w sposób naturalny tworzy sieć kanalików. Sadza migruje przez te kanaliki, tworząc sieć w zastygniętym betonowym bloku. Ma ona strukturę fraktalną. Z większy ramion sieci wyrastają mniejsze, a z nich jeszcze mniejsze i tak dalej. W ten sposób w niewielkiej objętości powstaje sieć materiału przewodzącego o bardzo dużej powierzchni.
Wypełniliśmy tym materiałem plastikowe tuby i pozostawiliśmy go do zastygnięcia na co najmniej 28 dni. Później pocięliśmy beton na fragmenty wielkości elektrod, każdą z nich zanurzyliśmy w standardowym elektrolicie (chlorku potasu) i z dwóch elektrod oddzielonych membraną składaliśmy superkondensatory, mówi profesor Ulm.
Z obliczeń wynika, że betonowy blok o objętości 45 m3 wykonany z takiego materiału może przechować około 10 kWh energii. To mniej więcej tyle, ile zużywa w ciągu dnia typowe gospodarstwo domowe. Innymi słowy, domek jednorodzinny posadowiony na fundamentach o objętości 45 m3 zyskiwałby system przechowywania energii na cały dzień. To w znacznym stopniu uniezależniłoby gospodarstwo wyposażone w panele słoneczne od zewnętrznych dostawców energii.
Nowy materiał mógłby potencjalnie znaleźć też zastosowanie do budowy dróg czy parkingów. Przechowywana w nim energia mogłaby służyć do bezprzewodowego ładowania samochodów elektrycznych. To jednak jeszcze bardziej odległa wizja, niż przechowywanie energii w fundamentach budynków.
Olbrzymią zaletą tego systemu jest jego niezwykła skalowalność. W ten sposób można tworzyć zarówno elektrody o grubości 1 mm, jak i 1 metra. Wszystko zależy od tego, jak dużo energii chcemy przechowywać. Co więcej, stosując różne mieszanki można odpowiednio dostosowywać właściwości naszego superkondensatora. W przypadku dróg czy parkingów ładujących samochody elektryczne konieczne byłoby bardzo szybkie ładowanie i rozładowywanie. W przypadku domów proces ładowania i rozładowywania fundamentów może przebiegać znacznie wolniej.
W tej chwili naukowcy skupiają się na zbudowaniu betonowego bloku zdolnego do przechowania takiej samej ilości energii, co standardowe akumulatory samochodowe.
Superkondensatory nie mają możliwości przechowywania tak dużej ilości energii, co standardowe akumulatory. Mają jednak wiele innych zalet. Można je bardzo szybko ładować i rozładowywać i wytrzymują miliony cykli pracy. Ponadto, w przeciwieństwie do akumulatorów, przechowują energię nie w postaci chemicznej, a w postaci pola elektrycznego.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
NASA i DARPA ujawniły szczegóły dotyczące budowy silnika rakietowego o napędzie atomowym. Jądrowy silnik termiczny (NTP) DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) powstaje we współpracy z Lockheed Martinem i BWX Technologies. Najpierw zostanie zbudowany prototyp, następnie silnik do pojazdów zdolnych dolecieć do Księżyca, w końcu zaś silnik dla misji międzyplanetarnych. Jeszcze przed kilkoma miesiącami informowaliśmy, że DRACO może powstać w 2027 roku. Teraz dowiadujemy się, że test prototypu w przestrzeni kosmicznej zaplanowano na koniec 2026 roku.
To niezwykłe przyspieszenie prac – trzeba pamiętać, że zwykle projekty związane z przestrzenią kosmiczną i nowymi technologiami mają spore opóźnienie – było możliwe dzięki częściowemu połączeniu prac, które zwykle odbywają się osobno, w drugiej i trzeciej fazie rozwoju projektu. To zaś jest możliwe dzięki wykorzystaniu sprzętu i doświadczeń z dotychczasowych misji w głębszych partiach kosmosu. Budujemy stabilną i bezawaryjną platformę, w której wszystko, co nie jest silnikiem, to technologie o niskim ryzyku, mówi Tabitha Dodson, odpowiedzialna z ramienia DARPA za projekt DRACO.
Wiemy, że niedawno zakończyła się pierwsza faza projektu, w ramach którego powstał projekt nowego reaktora. Nie ujawniono, ile faza ta kosztowała. Kolejne dwie fazy mają budżet 499 milionów USD. Jeśli prototyp zda egzamin, powstanie silnik dla misji na Księżyc. Przyniesie on spore korzyści. Napędzane nim rakiety będą przemieszczały się szybciej, zatem szybciej dostarczą ludzi, sprzęt i materiały na potrzeby budowy bazy na Księżycu. Jednak największe korzyści z nowego silnika ujawnią się podczas misji na Marsa.
Okno startowe misji na Czerwoną Planetę otwiera się co 26 miesięcy i jest dość wąskie. Dzięki lepszym silnikom i szybszym rakietom okno to można poszerzyć, co ułatwi planowanie i przeprowadzanie marsjańskich misji. Nie mówiąc już o tym, że skrócenie samej podróży będzie korzystne dla zdrowia astronautów poddanych promieniowaniu kosmicznemu. Prędkość obecnie stosowanych silników jest ograniczona przez dostępność paliwa i utleniacza. Silnik z reaktorem atomowym działałby dzięki ogrzewaniu ciekłego wodoru z temperatury -253 stopni Celsjusza do ponad 2400 stopni Celsjusza i wyrzucaniu przez dysze szybko przemieszczającego się rozgrzanego gazu. To on nadawałby ciąg rakiecie.
Pomysłodawcą stworzenia napędu atomowego jest polski fizyk Stanisław Ulam, który przedstawił go w 1946 roku. Dziesięć lat później rozpoczęto Project Orion. Efektem prac było powstanie prototypowego silnika, który został przetestowany na ziemi. Obecnie takie testy nie wchodzą w grę. Zgodnie z dzisiejszymi przepisami naukowcy musieliby przechwycić gazy wylotowe, usunąć z nich materiał radioaktywny i bezpiecznie go składować. Dlatego też prototyp zostanie przetestowany na orbicie 700 kilometrów nad Ziemią. Ponadto w latach 50. wykorzystano wzbogacony uran-235, taki jak w broni atomowej. Obecnie użyty zostanie znacznie mniej uran-235. Można z nim bezpieczne pracować i przebywać w jego pobliżu, mówi Anthony Calomino z NASA. Drugi z podobnych projektów, NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), doprowadził do stworzenia dobrze działającego silnika. Ze względu na duże koszty projekt zarzucono.
Reaktor będzie posiadał liczne zabezpieczenia, które nie dopuszczą do jego pełnego działania podczas pobytu na ziemi. Dopiero po opuszczeniu naszej planety będzie on w stanie w pełni działać.
W czasie testów zostaną sprawdzone liczne parametry silnika, w tym jego ciąg oraz impuls właściwy. Impuls właściwy obecnie stosowanych silników chemicznych wynosi około 400 sekund. W przypadku silnika atomowego będzie to pomiędzy 700 a 900 sekund. NASA chce też sprawdzić, na jak długo wystarczy 2000 kilogramów ciekłego wodoru. Inżynierowie mają nadzieję, że taka ilość paliwa wystarczy na napędzanie rakiety przez wiele miesięcy. Obecnie górny człon rakiety nośnej ma paliwa na około 12 godzin. Silniki NTP powinny być od 2 do 5 razy bardziej efektywne, niż obecne silniki chemiczne. A to oznacza, że napędzane nimi rakiety mogą lecieć szybciej, dalej i zaoszczędzić paliwo.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Wysłana przez Zjednoczone Emiraty Arabskie marsjańska misja Hope wykonała pierwsze zdjęcia księżyca Deimos w wysokiej rozdzielczości. Deimos to mniejszy i mniej zbadany z dwóch księżyców Marsa. Dzięki odpowiedniej orbicie Hope możliwe było wykonanie zdjęć Deimosa z każdej strony. Jak poinformował główny naukowiec misji, Hessa Al Matroushi z Mohammed Bin Rashid Space Centre, fotografie wykonano z odległości 100 kilometrów.
Na pokładzie Hope znajdują się trzy instrumenty naukowe: spektrometr działający w ultrafiolecie, spektrometr podczerwieni oraz aparat o wysokiej rozdzielczości. Dzięki już przeprowadzonym przez Hope badaniom wiemy, że spektrum Deimosa w zakresie ultrafioletu odpowiada spektrum drugiego z księżyców, Fobosa. To oznacza, że oba prawdopodobnie pochodzą z Marsa, od którego się oddzieliły.
Celem misji Hope jest badanie atmosfery Marsa. Została ona niedawno przedłużona na kolejny rok, z nadzieją, że uda się przeprowadzić badania wpływu zmian cykli słonecznych na Czerwoną Planetę. Misja ZEA ma również pomóc organizatorom kolejnych wypraw. Takich jak na przykład japońska Martian Moon Exploration, która ma ruszyć w przyszłym roku w kierunku Fobosa i Deimosa. Japończycy chcą lepiej zbadać oba księżyce i pobrać próbki z Fobosa. "Bardzo ważnym jest, by jedna misja przynosiła korzyści innym. Nikt nie jest w stanie przeprowadzić wszystkich badań", podkreśla Al Matroushi.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy stworzył idealną sałatkę dla astronautów – jest ona optymalna pod względem odżywczym i zawiera składniki, które można wyhodować na pokładzie pojazdu kosmicznego. W stworzeniu sałatki pomógł model komputerowy, któremu dostarczono danych z badań NASA dotyczących codziennego zapotrzebowania astronautów na składniki odżywcze.
Idealna kosmiczna sałatka zawiera ściśle odmierzoną ilość soi, maku, jęczmienia, jarmużu, orzeszków ziemnych, batatów i słonecznika. Przepis na nią to wspólne dzieło ekspertów ds. farmakologii kosmicznej, rolnictwa i badań nad żywieniem z University of Adelaide i University of Nottingham. Symulowaliśmy połączenie 6–8 roślin, które zapewniają wszystkie składniki odżywcze potrzebne astronautom. Ich wymagania różnią się od tego, czego potrzebują ludzie na Ziemi. Istnieją dziesiątki roślin mogących zaspokoić potrzeby żywieniowe astronautów, jednak chcieliśmy znaleźć takie rośliny, które mają jak najwięcej składników odżywczych, ich mniejsze ilości dostarczają dużej ilości kalorii i które mogą być uprawiane na niewielkiej przestrzeni, wyjaśnia profesor Volker Hessel.
Naukowcy wzięli pod uwagę ponad 100 różnych roślin. Na początku wybrali z nich rośliny, które dostarczą wszystkich składników odżywczych oraz odpowiedniej ilości kalorii, a do ich zapewnienia nie trzeba będzie zjeść więcej, niż ludzie zwykle jedzą na Ziemi. Ze względu na ograniczenia podczas podróży kosmicznych założono też, że sałatka idealna nie może składać się więcej niż z 10 składników, muszą być to rośliny nadające się do uprawy hydroponicznej w kosmosie, których uprawa zajmie jak najmniej miejsca. Ponadto rośliny musiały mieć minimalne wymagania dotyczące nawożenia, by uniknąć konieczności zabierania w podróż zbyt dużej ilości nawozu. Ważny był też wpływ składników sałatki na nastrój, zatem pod uwagę brano kolor, smak, teksturę, świeżość i zapach produktów. Pożywienie jest niezbędnym elementem zdrowia i szczęścia, więc trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników, wyjaśnia Shu Liang z University of Nottingham.
Teraz naukowcy chcą zaprojektować na potrzeby długotrwałych misji kosmicznych system, w którym uprawiane będą składniki niezbędne do przygotowania kosmicznej sałatki.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Łazik Perseverance rozpoczął tworzenie na Marsie zapasowego magazynu próbek. W miejscu zwanym Three Forks złożona została tytanowa tuba z próbkami marsjańskich skał. W ciągu najbliższych 2 miesięcy łazik pozostawi tam w sumie 10 pojemników, tworząc pierwszy w historii skład próbek na innej planecie.
Za 10 lat próbki mają trafić na Ziemię w ramach misji Mars Sample Return. Plan ich przywiezienia zakłada, że to Perseverance zawiezie je do lądownika Sample Retrieval Lander, na pokładzie którego znajdzie się rakieta Mars Ascent Vehicle oraz zbudowane przez Europejską Agencję Kosmiczną Sample Transfer Arm. Europejskie ramię przeładuje przywiezione próbki z Perseverance do Mars Ascent Vehicle. Na pokładzie Sample Retrieval Lander znajdą się też dwa śmigłowce bazujące na architekturze Ingenuity. Zostaną one wykorzystane, gdyby z jakichś powodów Perseverance nie mógł dostarczyć próbek. Wówczas śmigłowce zabiorą próbki ze składu zapasowego i dostarczą je do pojazdu. Następnie z powierzchni Marsa wystartuje Mars Ascent Vehicle, który zawiezie je do czekającego na orbicie pojazdu Earth Return Orbiter. Ten zaś przetransportuje próbki na Ziemię. W tej chwili plan przewiduje, że Earth Return Orbiter zostanie wystrzelony jesienią 2027 roku, a Sample Retrieval Lander wiosną 2028. Próbki mają trafić na Ziemię w roku 2033.
Obecnie Perseverance ma na pokładzie 17 pojemników z próbkami, w tym 1 z próbką atmosfery. Pierwszy pojemnik złożony w Three Forks zawiera skały pobrane 31 stycznia 2022 roku na obszarze South Séítah w Kraterze Jezero.
Cały proces składowania próbki trwał godzinę. Po tym, gdy pojemnik wypadł spod podwozia łazika, inżynierowie musieli sprawdzić, czy nie znajdzie się pod kołami Perseverance, gdy ten będzie odjeżdżał, ani czy nie ustawił się pionowo. Pojemniki na jednym końcu są płaskie, co ma ułatwić ich przyszłe zebranie. Jednak przez to istnieje ryzyko, że ustawią się pionowo. Podczas testów naziemnych działo się tak w 5% przypadków.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.