Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Pływające akrobacje mogą być najlepszym sposobem na zbadanie wierzchołków chmur Wenus

Statek kosmiczny okrąża Wenus co cztery do sześciu dni, a panele słoneczne ładują się co dwa do trzech dni po słonecznej stronie planety. Źródło: CRASH Lab, Uniwersytet w Buffalo

Według wielu dowodów Wenus była kiedyś zupełnie inną planetą niż jest dzisiaj. Ale prawie 500 milionów lat temu masowe wydarzenie wywołało globalne ocieplenie, które doprowadziło do powstania toksycznego i piekielnego środowiska, które widzimy tam dzisiaj. Dlatego badanie Wenus daje możliwość modelowania ewolucji środowisk planetarnych, które mogą służyć jako odniesienie do tego, co może się stać z innymi planetami w przyszłości.


W nadchodzących latach NASA planuje wysłać na Wenus misje lżejsze od powietrza w celu zbadania atmosfery nad wierzchołkami chmur, gdzie temperatury są stabilne, a ciśnienie atmosferyczne porównywalne z ziemskim. Przy wsparciu NASA inżynierowie z West Virginia University (WVU) opracowują oprogramowanie, które umożliwi robotom powietrznym (aerobotom) opartym na balonach badanie atmosfery Wenus w małych flotach.

Badania prowadzone są przez Guilherme Pereira i Yu Gu, którzy są profesorami nadzwyczajnymi na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Kosmicznej WVU. Dołączają do nich Bernardo Martinez Rocamora Jr., Chizao Yang i Anna Puigvert-e Guan, doktoranci w zakresie nauk lotniczych i inżynierii mechanicznej oraz magister inżynier (odpowiednio). Ich badania są wspierane grantem w wysokości 100 000 USD z Programu Stymulacji Konkurencyjnych Badań NASA (EPSCoR).

Odkrywanie szczytów chmur

Częścią tego, co sprawia, że ​​Wenus jest fascynująca dla naukowców, jest jej podobieństwo do Ziemi. W rzeczywistości Wenus jest potocznie znana jako „siostrzana planeta” Ziemi, ponieważ jest również ciałem ziemskim złożonym głównie z minerałów krzemianowych i odmiennych minerałów w metalicznym jądrze, płaszczu krzemianowym i skorupie. Jednak atmosfera Wenus to zupełnie inna historia. Oprócz tego, że jest wystarczająco gorący, aby stopić ołów – ze średnią temperaturą 464 °C (867 °F) – ma atmosferę 90 razy gęstszą niż ziemska.

Jednak na wysokości 50 do 70 km (30 do 45 mil) nad powierzchnią temperatura i ciśnienie atmosfery Wenus są podobne do tych na Ziemi. Daje to możliwości prowadzenia badań atmosferycznych przy użyciu lżejszych niżPojazdy lotnicze. Propozycje obejmują koncepcję operacyjną Wenus na dużych wysokościach NASA (HAVOC), serię koncepcji 30-dniowej misji załogowej mającej na celu zbadanie górnych warstw atmosfery Wenus za pomocą dużego, lżejszego od powietrza statku.

Chociaż projekt ten nie jest już aktywny, zainspirował późniejsze propozycje, takie jak Venus Atmosphere Maneuverable Platform (VAMP), hybrydowy sterowiec opracowywany przez NASA i jej partnera komercyjnego, Northrop Grummana. Koncepcje te opierają się na pływalności i trwałości aerodynamicznej, aby kontrolować wysokość, pozwalając mu latać jak samolot w ciągu dnia (wykorzystując energię słoneczną do zasilania akumulatorów) i unosić się w nocy, aby zapewnić energię.

Do tej pory jednak nie podjęto żadnych wysiłków, aby stworzyć oprogramowanie, które pozwoliłoby temu rzemiosłu działać niezależnie. Jak wyjaśnił profesor Pereira w niedawnym komunikacie prasowym dla WVU Today:

„Głównym celem projektu jest zaproponowanie rozwiązania programowego, które umożliwiłoby hybrydowym aerobotom eksplorację atmosfery Wenus. Pojazdy hybrydowe Sugerowano to przed tym projektem, nie wiemy, czy powstało jakiekolwiek oprogramowanie. Jednym z pomysłów naszego projektu jest wydłużenie żywotności akumulatora samochodowego poprzez planowanie energooszczędnych tras, co pozwoli mu latać również w nocy.”

Żeglowanie w atmosferze Wenus

Pakiet programów, nad którymi obecnie pracują Pereira i Gu, wyznaczy trzy główne cele: poprawę tras podróży, lokalizację erobotów w atmosferze Wenus i koordynację flot erobotów do współpracy. Pierwszym celem jest stworzenie „kinezymetru”, który będzie działał na Irobotach i pozwoli na optymalne podróżowanie. Gdy zespół naukowy NASA nakazuje robotom przemieszczanie się z jednego miejsca do drugiego, program zidentyfikuje ścieżki, które zmniejszą ilość zużywanej energii i wykorzystają lokalne wiatry.

„Schemat ruchu zostanie stworzony poprzez zrozumienie dynamiki erobota, charakterystyk paneli słonecznych i baterii oraz charakterystyki atmosfery Wenus” – powiedział Pereira. Jeśli chodzi o dynamikę pojazdu, planista uwzględni tylko ruchy, które są możliwe do zrealizowania przy określonych danych wejściowych samolotu, takich jak ciąg pochodzący ze śmigieł lub wychylenia powierzchni sterowych.

W tym celu program musi uwzględniać interoperacyjność paneli słonecznych i akumulatorów oraz gęstość energii słonecznej pojazdu. Pozwoli mu to określić, ile energii potrzebuje samochód, aby obsługiwać swoje systemy i jak często się ładować. Pereira wyjaśnił, że przy użyciu tych modeli diagram ruchu obliczy najbardziej energooszczędne ścieżki, jakie robot musiałby pokonać:

Zrozumienie atmosfery zapewnia robotom ilości takie jak Kierunek wiatru Objętość, ciśnienie, temperatura i gęstość słońca. Staramy się wypracować optymalną strategię energetyczną. Jest to ważne, ponieważ statek okrąży atmosferę Wenus za około cztery dni. Będzie odsłonięty przez długi czas bez światła po ciemnej stronie planety i potrzebuje wystarczającej ilości energii, aby przetrwać te okresy.

Wykres ruchu porównuje również informacje o położeniu aerobota, jego pożądanej lokalizacji oraz informacje o warunkach pogodowych między tymi dwoma pozycjami. Na przykład, jeśli wiatr wiał w tym samym kierunku, co droga aerobota do miejsca przeznaczenia, wybrałby tę ścieżkę zamiast innej ścieżki, która przedstawiałaby opór wiatru.

„Poczynając od początkowej pozycji, schemat będzie symulował różne ruchy, jakie może wykonywać aerobot, i powiąże koszty dla każdego z nich w zależności od wcześniej wspomnianych ilości” – dodał Pereira. „Wtedy planista ruchu będzie kontynuował wdrażanie irobotów po niższych kosztach, tworząc drzewo możliwości, dopóki nie dotrzemy do celu”.

Drugi cel, lokalizacja erobotów w atmosferze Wenus, jest bardziej złożony. Obecnie na orbicie wokół Wenus nie ma satelitów GPS, co utrudnia określenie lokalizacji. W związku z tym Pereira i Gu projektują swój pakiet oprogramowania, aby móc korzystać z informacji z innych pojazdów i map planety. Umożliwi to wielu aerobotom śledzenie ich pozycji podczas poruszania się po szczytach chmur Wenus.

Trzecim celem jest skoordynowanie związków w celu zapewnienia lepszej lokalizacji, aby mogły lepiej docenić warunki atmosferyczne Wenus. W tym celu Pereira i Joe oparli się na modelach wiatru atmosfery Wenus stworzonych przez NASA na podstawie danych uzyskanych z misji takich jak Pioneer Venus Europejskiej Agencji Kosmicznej, Cassini-Huygens, MESSENGER i Venus Express Europejskiej Agencji Kosmicznej. Planują również wyposażenie każdego samolotu w czujniki wiatru, aby oszacować lokalną prędkość i kierunek wiatru.

Udostępniając dane z wielu lokalizacji, flota robotów będzie miała lepsze pojęcie o ogólnych wzorcach wiatru i ich przestrzennym rozmieszczeniu w atmosferze, powiedział Pereira:

„Znaczenie przepływu wiatru wiąże się z faktem, że można go wykorzystać do przemieszczania aerobotów w pożądane miejsca. Podobnie jak w przypadku biegaczy na igrzyskach olimpijskich, gdy uzyskują lepsze oceny, jeśli cierpią z powodu wiatru tylnego. Jeśli wiatry są skierowane w stronę celu samolotu, wiatry wspomogą ruch aerobotów, dzięki czemu trasa będzie bardziej energooszczędna.”

Patrząc w przyszłość, Pereira i Gu planują opracować symulator atmosfery kwiatowej, aby ocenić ich oprogramowanie i funkcjonalność aerobotów. „Kilka misji eksploracyjnych na Wenus zebrało dane na temat wiatru, temperatury, ciśnienia i gęstości powietrza” – powiedział Pereira. „Te informacje zostały następnie wykorzystane do stworzenia symulatora, w którym, biorąc pod uwagę szerokość, długość i wysokość pojazdu, obliczamy wszystkie siły działające na pojazd”.

Pereira i Joe szacują, że pływalność samochodu zapobiegnie zejściu poniżej 50 kilometrów (31 mil) i będzie miała żywotność (na wysokości przelotowej) od kilku miesięcy do roku. Oczekuje się, że dane uzyskane podczas tej i innych misji na Wenus rzucą światło na ewolucję planety atmosfera, możliwość, że Wenus jest nadal aktywna wulkanicznie i dostarcza wskazówek, jak radzić sobie z efektem cieplarnianym na Ziemi.


Wkrótce okaże się, że kwiat tonie i znika na naszych oczach


cytat: Pływające „aerobaty” mogą być najlepszym sposobem na zbadanie wierzchołków chmur Wenus (2021, 21 grudnia) Pobrano 21 grudnia 2021 z https://phys.org/news/2021-12-aerobats-explore-cloud-tops -venus.html

Niniejszy dokument podlega prawu autorskiemu. Bez względu na jakiekolwiek uczciwe postępowanie w celach prywatnych studiów lub badań, żadna część nie może być powielana bez pisemnej zgody. Treść jest udostępniana wyłącznie w celach informacyjnych.

READ  Aresztowania i grzywny w protestach przeciwko szczepieniom w Melbourne