30 юни 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Огромна въртяща се космическа станция в километров мащаб може да бъде изстреляна от една ракета (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 март 2022 в 00:01 78570
Графично представяне на километровата система, изстреляна от една ракета. Кредит: Zac Manchester

Изкуствената гравитация остава предмет на научната фантастика. Но справянето с липсата на гравитация причинява значителни проблеми при много астронавти, вариращи от влошаване на костите до загуба на зрение. Алтернативен метод, който може да елиминира някои от тези проблеми, е „симулираната гравитация“, която използва въртяща се структура за създаване на центробежна сила, която би имала същия ефект върху тялото като гравитацията.

Дали това ще реши проблемите, причинени от липсата на гравитация, остава да видим.

Все пак НАСА изглежда запалена по идеята. Институтът за напреднали концепции на НАСА (NIAC - NASA Institute for Advanced Concepts) дава грант в размер на $600 000 за фаза II на екип от Университета "Карнеги Мелън" (CMU) и Университета на Вашингтон (UW), който иска да разработи структура, която може да симулира пълната земна гравитация и да бъде изстреляна с една ракета.

Въпросният проект е „Космична структура в километрови мащаби от едно изстрелване“, който първоначално бе приет в програмата на NIAC миналата година. През изминалата година екипът успешно завършва фаза I от проекта, където „анализират концепция за мисия, аналогична на програмата Lunar Gateway*“, която може да се разгърне в структура, дълга километър. След като изпълни очакванията на НАСА като част от тази програма, екипът, ръководен от професор Зак Манчестър (Zac Manchester) от CMU и Джефри Липтън (Jeffery Lipton) от UW, наскоро са приети за стипендианти на NIAC 2022.

*Lunar Gateway е програма за създаване на международна пилотирана лунна станция, ръководена от НАСА, предназначена за първия етап за изучаване на Луната и дълбокия космос, а по-късно и като трансферна станция за астронавти, които се отправят към Марс и обратно.

Слайд от презентация на NIAC относно структурата в километров мащаб. Кредит: Zac Manchester & Jeffery Lipton

Това обаче не е първият проект на NIAC, който се занимава с идеята за големи структури в космоса.

NextBigFuture докладва през 2021 г. за около дузина финансирани от NIAC проекти, които ще се възползват от новите метаматериали, за да разширят някога драстично техния размер в космоса. НАСА също не е сама в тяхната подкрепа – китайската национална научна фондация подкрепи усилията за разработване на обект с километъров размер на стойност 2,3 милиона долара.

Такива големи структури се нуждаят от големи инвестиции, но имат и големи потенциални ползи.

Има два варианта за постигане на земната гравитация с помощта на центробежни сили.

Или се върти много, много бързо, или има наистина, наистина голяма ос на въртене.

За съжаление, хората, за разлика от торбите с вода, всъщност не обичат да се въртят много бързо за дълги периоди, както може да ви каже всеки, който някога се е возил на "влакчета на ужасите". Науката поставя това ограничение на скоростта на въртене за дискомфорт на около 3 оборота в минута. Така че, за да се върти с по-малко от 3 оборота в минута и все пак да е налице пълната стойност на симулирана земна гравитация, самата структура трябва да е дълга един километър.

Поставянето на толкова материал за едно изстрелване на ракета досега се оказва невъзможно. Но д-р Манчестър и неговият екип смятат, че са намерили потенциално решение на невъзможния проблем – „разгръщаща се структура с висок коефициент на разширение“ или “high-expansion-ratio deployable structure” (HERDS). Самата HERDS използва две нови механични иновации – ауксетици и разклонени ножични механизми.

Деформации на нормални материали и ауксетични материали. Кредит: Wikimedia Commons

Ауксетиците са структури или материали, които имат отрицателно коефициент на Поасон. При разтягане те стават по-дебели перпендикулярно на приложената сила. Това се дължи на тяхната специфична вътрешна структура и начина, по който тя се деформира, когато пробата е едноосно натоварена. Ауксетиците могат да бъдат единични молекули, кристали или определена структура от макроскопична материя.

Ауксетиците са нов тип метаматериал, който се разширява, когато се разтегля в хирален модел. Нивото на хиралност също може да контролира твърдостта на материала. Изглежда, че набират популярност в роботизирани приложения като линейни задвижващи механизми и захващащи устройства, но техният случай на употреба в космоса все още не е доказан.

Видео в YouTube, показващо ауксетик на срязване в действие. Кредит: YouTube Channel Lillian Chin

Разклонените ножични механизми са друг начин за разгръщане на по-голяма структура от компактна. Първоначално разработени от влогъра и художник Хенри Сегерман (Henry Segerman), разклонените ножични механизми се разпъват и остават стабилни в много по-големи структури от по-компактни, но отново структурите все още не са използвани в космоса.

Видео, показващо разклонени ножични механизми.
Кредит: Henry Segerman

В идеалния случай една или и двете от тези системи биха работили за създаване на структура за космическо местообитание в километров мащаб, способно да се върти със скорост, която би симулирала достатъчно гравитацията на Земята.

Д-р Манчестър, Липтън и техният екип смятат, че могат да използват тези технологии за създаване на тръбни структури, които могат да се разширят до 150 пъти размера си, когато са опаковани в обтекател на ракетата. Това е амбициозна цел, но те имат време и известно финансиране да работят по нея. В края на двугодишния период на проучването на NIAC, ако идеята е достатъчно добре разработена, тези нови технологии може дори да имат време да бъдат интегрирани в плановете за Lunar Gateway.    

Източник: A Huge Rotating Kilometer-Scale Space Station Could be Launched From a Single Rocket, Universe Today


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Космология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.