We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Hoe diep in die oppervlak van Mars sal 'n mens na albei moet gaan sonder om 'n pak onder druk te hê en warm genoeg te wees om net klere te dra? met ander woorde, is daar 'n afdeling Gouelokkies waar u slegs suurstof benodig?
Volgens hierdie artikel is daar verskillende, maar genoeg goeie skattings vir die temperatuurgradiënt van die Marsgrond. Let op, direkte metings sal ons eers met die volgende Marslander, die InSight, hê:
Beeld hiervandaan
Die belangrikste deel van hierdie skatting is vir ons:
Dieptedringing van die jaarlikse temperatuurgolf op $ 120 ^ circ E,> 20 ^ circ N $, met behulp van data van die NASA / MSFC Mars GRAM as die oppervlakrandtoestand en met die aanname van 'n planetêre hittevloei van 20 $ frac {mW} {m ^ 2} $. Die kiekies van die temperatuur as 'n funksie van diepte word gegee vir die modelle met
- (a) $ k_ infty = 0.02 frac {W} {m cdot K} $ en
- (b) $ k_ infty = 0.1 frac {W} {m cdot K} $.
Warmtevloei afgelei van die grondtemperature in Figuur 3a en 3b vir modelle met * (c) $ k_ infty = 0.02 frac {W} {m cdot K} $ en * (d) $ k_ infty = 0.1 frac {W} {m cdot K} $.
Die kiekies (grys lyne) toon die plaaslike hittevloei aan. Die gebied binne die koevert (swart lyne) stel moontlike hittevloei waardes voor wat met 'n enkele meting verkry kan word. Die hittevloei afgelei van die jaarlikse gemiddelde temperature word deur vierkante aangedui. Let daarop dat die termiese geleidingsvermoë bekend was om die hittevloei te bereken.
Wat ons hier kan sien, is soortgelyk aan die Aarde:
- daar is beduidende temperatuurverskille in die boonste grond, afhangende van die geografiese posisie, jaarlikse en daaglikse siklusse
- ongeveer 4m diepte is die grondtemperatuur egter ongeveer konstant.
As ons die boonste twee grafieke ekstrapoleer, kan ons 'n aangename aardagtige temperatuur verwag, nie baie diep nie, ongeveer 20-40 m.
Volgens hierdie antwoord vind die aardagtige druk egter baie dieper plaas, ongeveer 20-40 km onder die oppervlak. Hierdie antwoord gebruik die barometriese formule om die vereiste diepte te bereken, wat 'n baie goeie skatting is. Dit lyk waarskynlik onbereikbaar met die huidige tegnologie, hoewel dit nie baie ver daarvan is nie: die grootste probleme met die grawe van diep gate is
- verkoeling
- waterinslag
Die eerste is baie makliker, die tweede bestaan nie op die Mars nie.
Let op, die atmosfeer van Mars is hoofsaaklik koolstofdioksied, en dit is dus nie nodig om ruimtetjies te gebruik nie, maar sommige suurstoftenks is wel.
Daar is nie so 'n diepte waar die temperatuur sowel as die druk vir ons gemaklik sou wees nie.
P.s. eintlik is 16% suiwer suurstof al genoeg vir ons om asem te haal, wat die vereiste diepte ongeveer 10-15 km maak.
Ons sal nooit op Mars of op enige ander plek as die aarde woon nie
Na 'n baanbrekersjaar vir die verkenning van die Rooi Planeet, voer die astrofisikus Sylvia Ekström, Universiteit van Genève, en die ontwerper Javier Nombela aan dat ons reise na Mars die taak van robotte moet en sal bly.
Hierdie inhoud is gepubliseer op 7 April 2021 - 15:12 7 April 2021 - 15:12 Sylvia Ekström en Javier G. Nombela
Sylvia Ekström is sedert 2008 'n dokter in astrofisika en spesialiseer in sterfisika. Sy is verantwoordelik vir kommunikasie by die Departement Sterrekunde aan die Universiteit van Genève. Javier G. Nombela is 'n grafiese ontwerper wat spesialiseer in die visuele voorstelling van tyd. Hy is ook die skrywer van talle gewilde werke op die gebied van sterrekunde.
Hoe verander druk met die oseaan diepte?
Duik selfs 'n paar meter in die oseaan en daar kom 'n merkbare verandering voor. U kan 'n toename in druk op u oordromme voel. Dit is as gevolg van 'n toename in hidrostatiese druk, die krag per oppervlakte-eenheid wat deur 'n vloeistof op 'n voorwerp uitgeoefen word. Hoe dieper jy onder die see gaan, hoe groter druk die water op jou af. Vir elke 10 voet wat u daal, styg die druk met een atmosfeer.
Baie diere wat in die see woon, het glad nie probleme met hoë druk nie. Walvisse kan byvoorbeeld dramatiese drukveranderings weerstaan omdat hul liggame soepel is. Hul ribbes word gebind deur los, buigbare kraakbeen, wat die ribbekas laat ineenstort by druk wat maklik op ons bene kan klap.
'N Walvis se longe kan ook veilig onder druk ineenstort, wat voorkom dat dit breek. Hierdeur kan potvisse op reuse-inkvisse op 'n diepte van 7000 voet of meer jag.
Soek Ons feite
Kry Sosiaal
Meer Inligting
Laas opgedateer: 02/26/21
Skrywer: NOAA
Hoe om hierdie artikel aan te haal
Navigasie
Hoe die DSN ingenieurs help om deur die ruimtetuig te vaar tydens 'n vaart
Tydens die vaart neem die Deep Space Network-antennas seine van die ruimtetuig op wat vir navigators vertel waar die ruimtetuig geleë is. Ingenieurs kan die ruimtetuig nie met die blote oog of 'n teleskoop fisies sien nie, en hulle vertrou op radio en kwotasie & quot om te weet waar die ruimtetuig op enige gegewe tydstip is. Soos 'n speletjie van & quotMarco-Polo, & quot, luister die DSN na seine uit die buitenste ruim en kan dit waarneem waar die ruimtetuig vandaan kom.
Hierdie navigasiediens word & quottracking dekking & quot genoem en dit bevat Doppler, wissel en delta differensiële eenrigting wissel, of & quotDelta DOR. & Quot
Doppler-data
Om die snelheid wat 'n ruimtetuig vlieg te bereken, gebruik ingenieurs Doppler-data om die snelheid langs die siglyn tussen die aarde en die ruimtetuig te teken.
Die meeste mense is vertroud met die verskynsel dat 'n motorfluitjie of 'n treinfluitjie die frekwensie verander terwyl dit na hulle toe of weg beweeg. Elektromagnetiese straling (bv. Liggolwe of radioseine) ervaar ook hierdie effek. Die grootte van die frekwensieverskuiwing, of & quotDoppler-verskuiwing, & quot hang af van hoe vinnig die ligbron beweeg in verhouding tot die waarnemer. Sterrekundiges verwys dikwels na die & quotredshift & quot en & quotblueshift & quot van sigbare lig, waar die lig van 'n voorwerp wat na ons toe kom na die blou einde van die spektrum verskuif word (hoër frekwensies), en lig van 'n voorwerp wat wegbeweeg na die rooi verskuif (laer frekwensies ).
Die Mars Science Laboratory-ruimtetuig kommunikeer met beheerders op die grond deur radioseine. Grondbeheerders ken die frekwensie van die sein wat van die ruimtetuig afgestuur word. Aangesien die ruimtetuig egter van ons af (of na ons toe beweeg) word die frekwensie van Doppler na 'n ander frekwensie geskuif. Ingenieurs (of, meer akkuraat, rekenaars) vergelyk dus die ontvangsfrekwensie met die vrygestelde frekwensie om die Doppler-skuif te kry. Dit is dan reguit om die snelheid te bepaal wat die gevolglike Doppler-verskuiwing sou veroorsaak.
Rangskik
Ranging stuur 'n kode na die ruimtetuig, laat die ruimtetuig daardie kode ontvang en stuur dit dadelik terug uit die ruimtetuig se eie antenne, en ontvang die kode uiteindelik terug op die aarde. Die tyd tussen die stuur van die kode en die ontvangs van die kode, minus die vertraging om die sein op die ruimtetuig om te draai, is twee keer die ligtyd na die ruimtetuig. Die tyd, gedeel deur twee en vermenigvuldig met die snelheid van die lig, is dus die afstand vanaf die DSN-stasie na die ruimtetuig. Hierdie afstand is ongeveer vyf tot tien meter (16-33 voet) akkuraat, al is die ruimtetuig moontlik 200 miljard meter weg!
Delta Dor
Delta DOR is soortgelyk aan variëteit, maar dit neem ook 'n derde sein in van 'n natuurlike radiobron in die ruimte, soos 'n kwasar, en hierdie addisionele bron help wetenskaplikes en ingenieurs om 'n meer akkurate ligging van die ruimtetuig te kry.
Kwasars is 'n paar miljard ligjare weg en 'n paar miljard jaar in die verlede. Kwasars word as uiters bekende posisies in die lug gebruik om 'n kalibrasie te gee vir dieselfde metings wat binne 'n paar tien minute van mekaar op 'n ruimtetuig gemaak is. As u in staat is om kwasar en ruimtetuie te doen wat op dieselfde tyd wissel en die antwoorde aftrek, kan baie foute gekanselleer word, beide in die atmosfeer en in die toerusting.
Die & quotranging & quot wissel nie regtig nie, maar verskil. Wat gemeet word, is die verskil in die afstand tot die bron tussen twee komplekse op aarde (byvoorbeeld Goldstone en Madrid of Goldstone en Canberra). Daaruit kan 'n hoek in die lug relatief tot die stasies bepaal word. Die hoek vir die kwasar word van die hoek van die ruimtetuig afgetrek, wat die hoekskeiding van die kwasar en die ruimtetuig gee. Die hoek is ongeveer vyf tot tien nanoradiane akkuraat, wat beteken dat wanneer die ruimtetuig naby Mars is, sê ons 200 miljoen kilometer daarvandaan, dit die posisie van die ruimtetuig binne een kilometer (0,6 myl) kan bepaal.
Waarna moet u let: DIY tjeks en inspeksies
Daar is verskeie vinnige ondersoeke wat u kan doen om vas te stel waar u dalk meer isolasie en lugafdekking in u huis benodig. Elke huis is anders, daarom is dit belangrik om na te gaan watter projekte in u eie huis benodig word.
Wil u 'n meer deeglike evaluering hê? U kan dit ook oorweeg om 'n tuisenergieprofessional aan te stel om 'n omvattende energie-oudit uit te voer om spesifieke oplossings vir u huis te bepaal en potensiële veiligheidskwessies te identifiseer.
Materiale en toerusting
- Rade om aan te loop, indien nodig
- Maatband
- Flitslig / koplig
- Harde hoed of doppie om die kop teen skerp dakspykers te beskerm
- Veiligheidsbril, handskoene en stofmasker / beskermende gesigmasker
Wenke en veiligheidsoorwegings
Sommige solderkamers het vermikuliet-isolasie, wat asbes kan bevat. Vermikuliet is 'n ligte, vlokkergrys mineraal van ertjiegrootte. Moenie vermikuliet-isolasie versteur nie, tensy u dit deur 'n goedgekeurde laboratorium laat toets het om seker te maak dat dit nie asbes bevat nie. Kontak u plaaslike gesondheidsdepartement vir die naam van 'n goedgekeurde laboratorium.
- Wees op die uitkyk vir spykers wat deur die plafon of van die dak af wys.
- Loop op dwarsbalke of koordakkoorde, nie op die plafon-gips of isolasie nie, om nie deur die plafon te val nie.
Metode 1: Vinnige kontrole van isolasievlakke
- As u oor die solder kyk, as die isolasie gelyk is aan of onder die soldervloerbalke, u moet waarskynlik meer isolasie byvoeg.
Metode 2: Meting van isolasievlakke
- Lees die R-waarde wat op die vlermuise van u bestaande isolasie afgedruk is, of gebruik 'n maatband om die diepte van die isolasie (duim) te meet.
- Gebruik die onderstaande tabel om die R-waarde van u isolasie te bereken deur die gemete diepte te vermenigvuldig met die onderstaande getal. U moet eers die tipe isolasie bepaal met behulp van die algemene produkbeskrywings. Die nommer waarmee u eindig, dui die R-waarde van u bestaande isolasie aan. As dit minder is as die aanbevole vlakke hieronder, moet u dit oorweeg om meer isolasie op u solder toe te voeg.
Aanbevole vlakke van isolasie
Nadat u die R-waarde van die isolasie op u solder bepaal het, gebruik die onderstaande tabel en klimaatkaart om te bepaal watter isolasievlak die beste vir u huis is.
| Sone | Voeg die volgende isolasievlakke op u solder | Vloer | |
|---|---|---|---|
| Vir ongeïsoleerde solder | Vir solder met bestaande 3 - 4 duim isolasie | Vir ongeïsoleerde kelders of kruipruimtes | |
| 1 | R30 tot R49 | R25 tot R30 | R13 |
| 2 | R30 tot R60 | R25 tot R38 | R13 tot R19 |
| 3 | R30 tot R60 | R25 tot R38 | R19 tot R25h |
| 4 | R38 tot R60 | R38 | R25 tot R30 |
| 5 tot 8 | R49 tot R60 | R38 tot R49 | R25 tot R30 |
Gebruik die DOE Zip-Code Insulation Program om 'n aangepaste isolasievlak vir u spesifieke ligging en huistipe te bereken.
Kyk of u buitemure isolasie het deur 'n elektriese stopcontact te gebruik:
Skakel die stopcontact uit voordat u met hierdie ondersoek begin. Dit word ook aanbeveel om 'n voltmeter of spanningstoetser te gebruik om te bevestig dat daar geen krag by die sok is voordat u met die werk begin nie.
- Verwyder die uitlaatklep en skyn 'n flitslig in die skeur rondom die uitlaatkas. U moet kan sien of daar isolasie in die muur is en hoe dik dit is.
- Trek indien nodig 'n klein hoeveelheid isolasie uit om die tipe isolasie te bepaal.
- Kontroleer afsetpunte op alle vloere, sowel as ou en nuwe dele van u huis. Net omdat u isolasie in een muur vind, beteken dit nie dat dit oral in u huis is nie.
Metode 1: Visuele inspeksie vir gapings en skeure
Begin deur 'n visuele luglekkasie-inspeksie by u huis te doen om krake en gapings op die algemene lekplekke in die onderstaande diagram te sien (lys van algemene lekpunte). Let op waar u gapings sien, sodat u later kan terugkom en dit verseël. Die huiskoevert (in die onderstaande diagram in rooi aangedui) moet vry wees van gapings en krake en moet goed verseël wees.
Metode 2: DIY-ligtoets vir luglekkasie
Vind lekkasies deur 'n eenvoudige DIY-ligtoets uit te voer.
- Skyn snags 'n flitslig oor alle moontlike gapings terwyl 'n maat die huis van buite waarneem. Waar u lig sien deurskyn, het die plek 'n luglek.
- Terwyl daar ligte in die huis aan is, moet u op die solder, kruipruimte of kelder let op die lig van die binnekant van die huis wat deur gapings en skeure skyn. Waar u lig sien deurskyn, het die plek 'n luglek.
- Vir vensters en deure, kyk of daar lig deur die kante skyn waar dit toegemaak moet word. Waar u lig sien deurskyn, is daar 'n luglek.
Metode 3: DIY papiertoets vir venster- / deurluglekkasie
Vind lekkasies in u vensters en deure met behulp van die papiertoets. Maak eenvoudig 'n deur of venster op 'n stuk papier toe. As u die papier kan uittrek sonder om dit te skeur, het u 'n lek en verloor u energie.
Metode 4: DIY-rooktoets vir luglekkasie
Vind verborge luglekkasies deur 'n eenvoudige DIY rooktoets uit te voer. Dit word gedoen deur alle waaiers en gate te skakel en wierookrook, talkpoeier of babakrag te gebruik om potensiële lekplekke te vind. Dit is hoe:
- Skakel alle verbrandingstoestelle soos oonde en gasverwarmers op 'n koel, baie winderige dag af.
- Sluit alle vensters, buitedeure en kaggelrokke.
- Skakel alle uitlaatwaaiers aan wat lug buite waai, soos waaiers in die badkamer of stowe, of gebruik 'n groot vensterventilator om die lug uit die kamers te suig.
- Steek 'n wierookstokkie aan of stof die talkpoeier in die lug rondom die rante van gewone lekplekke. Oral waar die rook wankel, of uit die kamer gesuig word of geblaas word, is daar 'n lek. U kan ook 'n klam hand gebruik om lekkasies op te spoor. Lekkasies sal vir u hand koel voel.
Wil u 'n meer deeglike evaluering hê? Oorweeg dit om 'n tuisenergieprofessional aan te stel om 'n omvattende energie-oudit uit te voer om verborge luglekkasies op te spoor, spesifieke oplossings vir u huis te bepaal en potensiële veiligheidskwessies te identifiseer.
Waarna moet u let tydens die installasieproses
Wat die installasieproses self betref, wil u seker maak dat u isolasie-kontrakteur die beste werk doen, of met ander woorde dat u isolasie geïnstalleer word wat die termiese bestuurseienskappe maksimaal benut.
Daar is dinge waarna u moet let tydens die installasieproses:
Besoek die konstruksieterrein om seker te maak dat die isolasie behoorlik aangebring word en nie in die muurholte gebreek word nie en dat dit & quotnot & quot is saamgepers.
Kyk in die aansluitkassies om te sien of die isolasie aan die agterkant en ook rondom die bedrading en pype aangebring is. In werklikheid moet die isolasie eintlik verdeel word met die een kant daarvan om die draad sodat dit omhul word. Dieselfde met die pype.
Nota: As u nie die isolasie aan die agterkant plaas nie, kan die pyp in die muur vries.
Die geïnstalleerde isolasie-materiale kan die roosters en gate wat deur u huis beweeg, blokkeer. Wanneer u enige isolasie installeer, moet u seker maak dat u kontrakteur en sy span nie toegangspunte tot die ventilasie-stelsel van u huis bedek nie. Kyk na die solderarea om seker te maak wat die kontrakteur moet vermy tot by toegangspunte - voor die installasie.
Uiteenlopende, nat omgewings op die antieke Mars
NASA-vrystelling rakende onlangs gepubliseerde resultate van MRO en CRISM, een van die wetenskaplike instrumentepakkette op MRO.
Vir meer CRISM-beelde kan u die CRISM Gallery besoek.
# 2 ericjacob613
# 3 David Knisely
Ek moet dus vra, waarom het hulle op soek na water beland as hulle in 'n opgedroogde delta kon beland en na organiese soeke gesoek het?
# 4 ericjacob613
Dankie, David! 'N Beknopte en duidelike antwoord op my semi-idiote vraag.
Miskien is dit net ek, maar dit wil voorkom asof hoe meer ons oor die Rooi Planeet uitvind, hoe meer jeuk ek om 'n persoon daar te plaas.
# 5 LadyAstronomer
Hieronder is 'n onlangse weergawe wat verband hou met die een hierbo. Hierdie uitgawe handel oor 'n referaat oor Mawrth Vallis phyllosilicates.
Ons sal in die toekoms baie meer oor hierdie minerale en streke op Mars hoor.
# 6 Joad
Ek is lankal oortuig dat daar baie water op Mars was. Die topografiese bewyse het net oorweldigend gelyk. Vreemd genoeg stel ek minder belang in die vraag of daar lewe op Mars was / is as die meer musikale vraag:
Waar is al die water heen?
Lank verby.
Waar is al die water heen?
Lank gelede.
Waar is al die water heen?
Is dit aan 'n Klingon verkoop?
Wanneer sal ons ooit leer?
Wanneer sal ons ooit leer?
# 7 rick rian
Ek is lankal oortuig dat daar baie water op Mars was. Die topografiese bewyse het net oorweldigend gelyk. Vreemd genoeg stel ek minder belang in die vraag of daar lewe op Mars was / is as die meer musikale vraag:
Waar is al die water heen?
Lank verby.
Waar is al die water heen?
Lank gelede.
Waar is al die water heen?
Is dit aan 'n Klingon verkoop?
Wanneer sal ons ooit leer?
Wanneer sal ons ooit leer?
# 8 LadyAstronomer
Nog 'n meesterwerk, Sir Joad !!
Mariner 9 (en Viking) het ons die beelde gegee wat ons die eerste vaste aanduiding gegee het van die vroeëre Marswater. Die enigste ding wat ons egter van Mariner 9 geweet het, was dat die geomorfologie van sommige kenmerke gelyk het aan dié wat gevorm is deur die vloei van vloeibare water op aarde. Al wat aanvaar kan word, is dat alles wat die Mars-kenmerke 'gekerf' het, waarskynlik 'n viskositeit het soos dié van vloeibare water. In werklikheid is daar vandag nog 'n debat oor sekere kenmerke wat gevorm is deur ys en / of wind in plaas van vloeibare water.
Die mineralogie is wat hierdie huidige bevindings betekenisvol maak. Spesifieke minerale en gesteentesoorte, soos spesifieke plantsoorte, kom voor in sekere omgewings wat bevorderlik is vir hul 'groei'. Deur die litologie te bestudeer, kan ons die geskiedenis van Mars as planeet bepaal.
Hoe dit werk
MOXIE gebruik 'n metode genaamd vaste oksied-elektrolise. Eerstens filtreer en pomp 'n buis Mars-koolstofdioksied in 'n rolkompressor wat dit dan druk tot druk soortgelyk aan wat ons hier op aarde op seevlak kan ervaar. Daardie saamgeperste koolstofdioksied word dan na die 10-sel vaste-oksied elektrolise stapel gestuur.
"Hierdie elektrolise-stelsel is regtig die hart van MOXIE," vertel Asad Aboobaker, 'n medewerker van MOXIE en instrumentstelselingenieur by NASA & rsquos Jet Propulsion Laboratory in Pasadena. Gewilde meganika.
Die stapel bestaan uit lae metaal en gespesialiseerde keramiekselle wat suurstofione gebruik om elektrisiteit te lei wanneer dit tot hoë temperature verhit word. "As u 'n toegepaste spanning het, kan u die suurstofione deur daardie keramiese membraan dryf en dit van alles anders skei," sê Aboobaker.
MOXIE is 'n fyn ingestelde stelsel. Koolstofdioksied gaan in. Suurstof en koolstofmonoksied & mdasha skadelose neweproduk, in hierdie geval & kom uit. As dit te veel elektrisiteit kry, sê Hecht dat die stelsel koolstof of roet kan opwek as 'n neweproduk in plaas van koolstofmonoksied. Aan die ander kant, as 'n te lae spanning aangewend word, kan te veel koolstofdioksied die stelsel oorstroom en die instrument begin oksideer.
'Ons moet op die lieflike plek tussen die twee bly,' verduidelik hy.
Metodes om die rover op die regte temperatuur te hou:
& bul Voorkom dat hitte ontsnap deur goudverf
Om te voorkom dat hitte uit die dwarsliggaam ontsnap en koue lug binne kom tydens landing, word die buitekant van die dwarsliggaam met 'n goue laag geverf. Deur dieselfde tegniek te gebruik as wat baie juweliers gebruik, spoeg of spuit ingenieurs die goue metaal liggies. Die goue laag help om die energie wat uit die straler uitgestraal word, uit te straal.
Die hoogs weerkaatsende goue afwerking isoleer die dwarsliggaam effektief van die uitstraal van hitte-energie tot die koue lugtemperatuur. Hierdie tegniek is soortgelyk aan dié wat gebruik word in 'n termosfles, waar die weerkaatsende laag op die binneste vakuumfles help om koffie warm te hou deur die oordrag van hitte-oordrag oor die bottel te verminder.
& bul Voorkom dat hitte ontsnap deur isolasie genaamd "airgel"
Die rover word ook warm gehou deur 'n spesiale laag isolasie, genaamd soliede silika-aerogel, wat voorkom dat hitte ontsnap buite die dwarsliggaamwande. Airgel vang hitte in die dwarsliggaam vas. Dit is 'n unieke stof op silikon met die bynaam "vaste rook" omdat dit 99,8% lug het. Airgel is duisend keer minder dig as glas, dus is dit buitengewoon lig, wat dit baie goedkoper en makliker maak om na Mars te begin en te vlieg.
Airgel is 'n kragtige materiaal. Dit kan nie net die hitte blokkeer om die Mars Exploration Rover-liggaam te verlaat nie, maar dit is dieselfde materiaal wat gebruik word om 'kosmiese koeëls' vas te vang vir die Stardust-ruimtetuig wat in Januarie 2004 deur die stert van 'n komeet gevlieg het, net toe die rovers Mars bereik het.
& bul Hou die rover warm deur verwarmers
Die huidige plan is om die rover te verhit deur 'n kombinasie van:
- oortollige hitte wat van die elektronika af kom (soos hitte wat bo-op 'n televisiestel of oond kom)
- agt radioisotope verwarmereenhede (RHU's), wat konstante 1-watt-verwarmers is wat hitte opwek deur die verval van 'n lae-graad isotoop)
- elektriese verwarmers
Elektriese krag is 'n kosbare kommoditeit op Mars, en nog meer nog tydens die Mars-nag, waar die motor slegs op die batterye staatmaak vir krag. RHU's help om die batterykrag van die nag te bespaar. Terwyl 'n elektriese verwarmer in- of uitgeskakel kan word, lewer RHU's ongeveer 1-watt aanhoudend. Sonder die gebruik van RHU's sou die rover nie sy landduur van 90 Mars-dae kon haal nie, weens die verhoogde kragbehoefte aan die batterye. In werklikheid sou die lewensverwagting van die rover byna 70 Mars-dae nie meer aan die vereiste voldoen nie.
& bul Maak seker dat die rover nie te warm of koud is deur termostate en hitte-skakelaars nie
Termostate
Gedurende die dag sal die rover dalk hitte moet vrystel as daar oortollige hitte deur die elektronika of elektriese verwarmers gegenereer word. Net soos 'n gloeilamp hitte afgee of 'n motorenjin oortollige hitte produseer wat deur die enjinkap gevoel kan word, kan die rover die gevaar loop om te hard te werk en oorverhit te word.
Die motor het 'termiese skakelaars' wat die verwarmers aan- en afskakel, afhangende van die 'oop' en 'geslote' instelpunte van die termostate, wat soortgelyk is aan gewone termostate wat in huise gebruik word. Die termiese skakelaars sal verwarmers outomaties aktiveer of deaktiveer om elektronika en batterytemperature bo -40 & deg Celsius (-40 & deg Fahrenheit) te handhaaf, selfs gedurende die nag van die mars, terwyl die rover "slaap".
Die batterye in die dwarsliggaam het individuele aandag nodig omdat hulle, soos 'n kloppende hart, uiteindelik die lewendige lewe hou. Die basisplan is om die batterye met ses RHU's, oorlewingsverwarmers en twee hitte-skakelaars te verpak wat elk verbind word met aparte verkoelers wat op die mure van die dwarsliggaam gemonteer is.
Hitte-skakelaar
Die hitte-skakelaar is 'n ander outonome toestel wat 'n hitte-oordragbaan modereer om 'n spesifieke batterytemperatuur te handhaaf. As die batterye onder -20 en Celsius begin afkoel, skakel die verwarmers aan. As die batterye se temperatuur 20 & Celsius (68 & Fahrenheit) nader, verhoog die skakelaar die hitte-oordragpad na die verkoelers sodat die oortollige hitte gekonfekteer word en na die Mars-omgewing uitgestraal word. (Konveksie is hitte-oordrag tussen bronne met verskillende digthede.) Wanneer die oortollige hitte nodig word om die batterytemperatuur te handhaaf (dit wil sê wanneer die dag na die nag draai), verminder die skakelaar die hitte-oordragpad na die verkoelers om die hitte te behou. Die verkoelers is soortgelyk aan die hittevinne aan die agterkant van 'n stereoversterker, waardeur 'n relatief groter oppervlak in kontak met die omgewing is om hitte deur konveksie te verwerp (en hitte-uitstraling in die geval van die Rover).
& bul Maak seker dat die rower nie te warm word deur die hitteverwerpingstelsel nie
Die "Russiese pop" -konfigurasie van die ruimtetuig (waar die rover die middelpunt van baie verskillende omliggende strukture is) maak dit moeilik om die oortollige hitte van die elektronika van die rover ontslae te raak. Tydens die vaart is die rover in die landerstruktuur geleë, wat op sy beurt omring word deur die aeroshell (die struktuur wat die lander en die rover beskerm teen die hewige aërodinamiese verhitting tydens Mars-toegang). Die aeroshell is verder verbonde aan die cruise-stadium, wat die aandrywing- en kragstelsel dra vir die reis vanaf die lansering na die Mars-toegang. Omdat die rover as die brein in die hart van die ruimtetuig dien, word tydens die vaart 'n groot hoeveelheid krag (en hitte) in die roverliggaam, of Warm Electronics Box, opgewek. Daarom is 'n meganiese pompstelsel ontwikkel wat bekend staan as die HRS-verwerpingstelsel (HRS).
Die hitteverwerpingstelsel bestaan uit 'n pomp op die vaarstadium en buise wat dwars oor die vaarstadium, in die lander af, en in die rover om die hitte op te tel (insluitend die RHU's van die battery en verkoelers op die vaarstadium) en los die hitte in die ruimte. Die pomp kan 150 watt afvalhitte afstoot. Die werkvloeistof is CFC-12, soortgelyk aan freon wat in ouer motorversorgers gebruik word. Hierdie vloeistof word gedurende die vaart tussen -7 & deg en 0 & deg Celsius (19 & deg Fahrenheit en 32 & ° Fahrenheit) gehandhaaf, wat die elektronika en batterye op dieselfde temperatuurvlak hou.
Die ritstadium bevat die aandrywingstelsel. Die dryflyne en tenks en stuwers word volgens die klassieke benaderings by toepaslike temperature gehou: termiese dekens, bekend as meerlaag-isolasie en verwarmers wat termostaties beheer word.
Die aeroshell en lander het ook kritieke toerusting wat temperatuurbeheer moet word. Hulle gebruik ook termiese dekens en verwarmers. In sommige gevalle word die verwarmers slegs gebruik om kritieke toerusting soos lugsakke, gasopwekkers, vuurpylmotors en die dwars-impuls-vuurpylstelsel voor die ingang van die Mars, te kondisioneer (dit wil sê 'opwarming').
Die Deep-Space Pak
Ruimtevaarders kan net so ver reis in bestaande ruimtepakke. Wat sal nodig wees om die heelal te sien?
Teen die tyd dat die alarms afgaan, is hy weer op die been, in die hoop dat die rover nie verfilm het nie, maar wetende dat dit was - dat sy gesig-eerste uitbreiding op die oppervlak van Phobos vir die nageslag opgeneem is. Die visier- en optiese veselvertoning flikker onheilspellend: pakbreuk. Sy liggaam, of 'n klein stukkie daarvan, is blootgestel aan die rou, luglose vakuum van 'n Marsmaan.
'N Ruimtevaarder kan op baie maniere sterf, maar dekompressie is een van die grusamer. 'N Gesteekte ruimtepak beteken 'n wedloop na die heiligdom voordat die koevert suiwer suurstof rondom die liggaam wegblaas en hipoksie die persoon laat verduister. Vinnige drukverlies is nie plofbaar nie, maar dit is lelik: Water in die liggaam begin verdamp en probeer ontsnap, die longe stort ineen, en sirkulasie skakel af.
Niemand sterf vandag nie, althans nie aan Phobos nie. Die pak wat hy dra is nie 'n drukballon nie. Dit is regtig die omgekeerde - 'n drukpak, met 'n rooster van slimgeheue-legerings wat dit aan die liggaam bind en 'n suurstofkussing vervang deur direkte, meganiese teendruk. Die resultaat is pasvormig en fiks, dit benodig minder energie om te beweeg en verhoog 'n ruimtevaarder en 'n reeks te voet. En in die geval van 'n breuk, bly die pak lewensvatbaar: dit kan ter plaatse gelap word met 'n ruimtelike ontdekkingsreisiger & # 8217; s ekwivalent van 'n Ace-verband, sy eie vorm-geheue-legerings trek styf om die oortreding te verseël.
Teen die tyd dat die pleister op sy plek is, het die alarms gestaak. Epidermale biosensors en algoritmes vir padbeplanning het die ruimtevaart & # 8217s se trek oor die oppervlak verkort, van ses myl uit tot net meer as vier. Hy skakel sendingbeheer om teen hierdie kortpad te argumenteer wanneer sy hartklop gaan lê. 'N Vieslike kneusplek gaan hom nie doodmaak nie. En hy het nie 100 miljoen myl van die huis af gereis om nou terug te draai nie.
Om mense verder in die sonnestelsel in te druk - na 'n asteroïde, na 'n Marsmaan of selfs na Mars self - het hulle 'n nuwe ruimtepak nodig: een wat hulle in staat stel om deur die diep ruimte te beweeg, maklik oor uitheemse oppervlaktes te beweeg. , en oorleef 'n wye verskeidenheid potensieel dodelike gevare. & # 8220As 'n klein gaatjie in 'n gasdrukpak verskyn, is dit 'n groot noodgeval. Mission over kom terug na u veilige hawe ASAP, & # 8221 sê Dava Newman, 'n lugvaart biomediese ingenieur en direkteur van MIT & # 8217 s Technology and Policy Program.
Vandag is die mees gesofistikeerde kostuums beperk tot 'n lae aarde-baan - en een is nooit ontwerp om die ruimtetuig te verlaat nie. NASA het die Advanced Crew Escape Suit (ACES) na 1986 begin gebruik Uitdager ramp om ruimtevaarders tydens die lansering en herbetreding te beskerm. Maar dit was skaars geskik vir diens. Aangesien die pendel- en bedieningspanele nie geskik was vir geskikte operasies nie, het vlieëniers gereeld sonder hul lywige handskoene gevlieg en hulle kwesbaar gelaat vir 'n vinnige druklek. Die pak en sy lewensondersteuningstelsel was ad hoc, met slange regdeur die kajuit. Nadat die pendelprogram beëindig is, dra ruimtevaarders die Russiese ekwivalent van die ACES, wat in 1973 bekendgestel is.
NASA se ander pak, die Extravehicular Mobility Unit (EMU), is minder van 'n kledingstuk as 'n ruimteskip van 'n miljoen dollar verpak met vloeistofverkoelde loodgieterswerk. Gedra tydens ruimtewandelings, raak dit die leemte vir die eerste keer in 1983, terwyl die meeste materiaal in die Koue Oorlog voorpunt was. Alhoewel die vervaardiger van die pak, ILC Dover, met selfherstellende polimere eksperimenteer, en hoewel NASA die ontwikkeling van gevorderde materiale soos aerogels vir ultradun termiese isolasie bevorder het, het die tegnologie nog nie na die EMU gemigreer nie.
Die volgende era van ruimtevaart hoef nie te doen met hand-me-downs nie, nie met die rykdom aan materiale en ontwerpe wat in laboratoriums regoor die wêreld broei nie. Met die naderende private oorname van orbitale en suborbitale lanserings, en die eerste eggo van 'n mandaat om mense op Mars te laat land, sal daar baie meer mense die ruimte in gaan, waarvan sommige groot afstande aflê. Hulle verdien kostuums wat hulle nie net veilig hou nie, maar ook hul ambisies nakom.
DIE LANSERINGSPAK
Die eerste nuwe pakke sal vaartbelynde opvolgers van ACES wees, net hulle sal nie ontwerp word vir missies met 'n stewige oog nie, maar vir 'n nuwe groep vlieëniers en passasiers wat honderdduisende dollars betaal het om die ruimte in te neem. Called intravehicular activity or launch-entry suits, these are the drop-down oxygen masks of the space industry, devices whose true functionality—which includes pressurization and some measure of life support—kicks in during emergencies.
In its initial contract with a suit maker, SpaceX stipulated that the pressure garment must look “badass.”As designers deal for the first time with clients other than NASA, they are being forced to take on new challenges. In an initial contract with suit-maker Orbital Outfitters, SpaceX stipulated that the pressure garment must look “badass.” “You don’t get that sort of verbiage in government contracts,” says Chris Gilman, chief designer at Orbital Outfitters. “I love it.” There are obstacles, however, to badass space suit design. A launch-entry suit is ungainly, an oversize one-piece embedded with rigid interfaces for the helmet and gloves, and enough room to inflate, basketball-like, when pressurized—especially in the seat, so an astronaut isn’t forced to stand up. Gilman plans to counter this “baggy butt” with tactical stitching. Ted Southern, co-founder of Final Frontier Design, which secured initial funding for its 3G Suit through the Kickstarter crowd-funding platform, hopes to use patterning as fashion designers always have—to improve fit. “I honestly think that’s the key,” he says. “The more anthropomorphic it is, the cooler it looks.”
This is the new business of space suit design: to satisfy the needs of commercial customers, whether that means cramming survivability into a svelter package, or coming up with novel, cost-saving innovations in structure and materials selection. The 3G suit—the first of which is slated for delivery as early as January to the Spanish aerospace start-up zero2infinity—eliminates some metal components. Final Frontier is considering replacing others with high-performance plastic. For the IS3 suit that Orbital Outfitters is providing to XCOR Aerospace for use in its suborbital two-seater, the Lynx, the company is exploring disposable elements. Components such as the bladder layer that seals the suit could be swapped out before each launch.
SpaceX Falcon 9 Rocket
THE EXPLORATION SUIT
To go beyond low-Earth orbit, astronauts will need more than a new launch-entry suit. They’ll need an all-purpose suit for exploration. NASA recently unveiled its Z-1 suit, the first in a series of testbed designs. The Z-1 contains bearings in the joints that make it far more mobile than the current extravehicular activity (EVA) model, the EMU. It also has a rear-entry port that can turn the suit into its own air lock, allowing it to be docked to the side of a habitat to avoid tracking in abrasive lunar regolith or corrosive Martian soil. Next, the agency will begin work on the Z-2, and the best features of both of these suits will be folded into the Z-3. If all goes according to plan, the Z-3 will make its inaugural space walk from the International Space Station by 2017.
But whatever features the Z-3 takes into orbit, it’s not likely to include today’s most pioneering materials, or resolve the biggest drawback of EVA suits: They are person-shaped blimps, filled with enough oxygen to maintain a survivable pressure. When moving, astronauts burn 75 percent of their energy struggling against their own garments, muscling their giant balloon-animal limbs into flexion and extension, and only 25 percent on the actual business of exploration.
MIT’s Newman wants to flip that ratio. Since 1999, she has been developing the BioSuit, a space suit that replaces gas-filled pressurization with a different system: mechanical counterpressure (MCP). Instead of pumping in a protective buffer of air, MCP exerts a uniform, full-body squeeze, reproducing sufficient atmospheric pressure through mechanical force. The resulting suit would move more easily, using only 25 percent of an astronaut’s energy. It would also be far more durable, since mechanical counterpressure could be restored easily in the event of a breach.
Astronauts need a suit that can face the pocked surface of a hurtling asteroid and a dust storm on the Red Planet.To make MCP a reality, Newman needs a new material—one that binds tightly, conforming to the intricate curves of human physiology, while also yielding to motion. “In the last couple of years, we were looking at 14 candidate technologies,” she says. “Now, we’ve got it down to three.” One option is dielectric elastomers, which expand or contract through electrical current, acting as low-power actuators. Another is shape-memory alloys, a catchall term
for flexible metals that can resume their original shape and properties. Newman’s team is focusing on braiding multiple alloys, including the nickel-titanium blend, Nitinol, which deforms and reforms based on shifts in temperature.
“I think we’ve proven the technical feasibility,” Newman says. She estimates that, with even a few million dollars per year, she could scale the technology up to produce a real suit in three to five years.
THE DREAM SUIT
The hurdles standing in the way of a manned deep-space mission are daunting: propulsion capable of economically making a round-trip to Mars, a spacecraft that can shield its crew from lethal galactic cosmic rays during the yearlong flight. It won’t be next year, or probably even next decade, but when the day for far-ranging space exploration comes, astronauts will need a suit that can face a range of environments, from the pocked surface of a hurtling asteroid to a dust storm on the Red Planet. To build it, designers will need an arsenal of new materials, each imparting a new capability.
Conductive nanowires and electro-active polymers laced throughout the suit could harvest energy from the astronaut’s movements, turning the pressurized helmet’s visor into a translucent fiber-optic heads-up display. Local maps and preset routes superimposed on the visor could toggle on and off with voice commands. Other data might come from epidermal biosensors, filtered through algorithms that recommend a slower pace to optimize energy and air supply. Even engineers skeptical of realizing full-body MCP anytime soon envision limited applications, such as gas-free gloves.
Depending on the destination, designers could swap in other components. A suit headed to an asteroid might have boot soles that leverage the same dry adhesion effect of gecko skin, allowing them to attach to surfaces in nearly any condition, including near-zero gravity on a quickly rotating celestial body. Stabilizers under development at Draper Laboratory could be mounted on a suit’s arms and legs: Miniaturized gyroscopes that have tiny spinning discs, they would provide resistance to create the impression of Earth gravity and potentially reduce disorientation in zero-G.
Mars presents its own challenges, including temperatures that swing from 70°F to –225°F. “On Mars, there are seasons,” says Amy Ross, a space suit engineer at NASA involved in the Z-1. “You might actually need your light spring jacket and heavy winter coat.” While Ross imagines supplying removable, full-body coveralls of various weights, Newman is pushing for an actual coat—an aerogel-layered garment that would be just a few millimeters thick, with enough gas-impregnated insulation to withstand the worst Martian temperature drops. A lotus-leaf-inspired coating developed by ILC Dover—it mimics the plant’s slippery, self-cleaning properties—could limit the amount of dust tracked into vehicles and facilities.
Final Frontier is pursuing nanostructured or powdered compounds for lightweight, flexible shielding from radiation—one of the greatest challenges for future suits. Extravehicular suits currently have no radiation protection, forcing NASA to simply limit the number of space walks during an astronaut’s career.
As Gilman from Orbital Outfitters points out, “Space suits are filled with invisible subtleties.” Every ounce of mass, and every potential interaction between materials, adds complexity to a system that’s already mind-bogglingly intricate. Still, this is what the future of the space suit could be—not an incremental upgrade to Apollo-era gear, but the best that multiple research fronts have to offer. Astronauts’ ability to truly explore the solar system will be defined by the materials engineers have at their disposal. Some of those materials may never work in space. But those that do might mean the difference between a few shuffling, symbolic steps and a walking tour worth the 100-million-mile flight.
Erik Sofge writes about science, technology, and culture from Massachusetts.
See a detailed look at the space suit of the future on the next page.
The Future Suit
THE FUTURE SUIT
For astronauts to explore deep space, suits must be sleeker, smarter, and far more maneuverable. Many of the materials that could make this happen are in labs right now.
—Elbert Chu
Custom Fit
Rather than gas pressurization, future suits may use shape-memory alloys, such as a weave of Nitinol wire made by Boston-based Midé Technology, to apply steady mechanical counterpressure. The alloy would be treated with heat to tightly fit astronauts after they don their suits, but also conform to movement.
Augmented Vision
Astronauts today peer through plastic future visors could be made of a clear ceramic called ALON, which is thinner than bulletproof glass and three times as strong. A heads-up display by Lumus Optical, used by F-16 pilots, could migrate to space helmets as a full-color display that guides light to the eyes with optical prisms.
Foam Buffers
Concave areas of the body might require another shape-memory material to regulate the suit’s counterpressure. Syracuse Biomaterials Institute has developed the basis for this technology: carbon nanofibers that produce heat when activated by electricity, which could cause foam to expand to a preset shape.
Cooling System
Current suits circulate water through 300 feet of tubing to draw away body heat. Purdue
University engineers created a technology that could insulate the tubes and also produce power: glass fibers (in the future, polymers) coated with thermoelectric nanocrystals that absorb heat and discharge electricity.
Protective Shell
One wrong squeeze from mechanical counterpressure could injure vital organs. A rigid, fully pressurized shell would provide protection without restricting an astronaut’s movement. To minimize bulk and keep the contact points between hard and soft materials comfortable, each shell would be 3-D-printed to fit its user.
Self-Healing Gloves
So far, the best defense against a torn suit or glove is to fortify it with stronger layers. Engineers at ILC Dover investigated a better approach: Integrate self-healing materials, such as polymers embedded with microencapsulated chemicals. When the capsules rupture, the chemicals foam and heal the torn suit.
Extreme Insulation
Silica aerogels, consisting of about 95 percent air, could insulate against severe temperature swings. By coating a silica nanoskeleton with a flexible polymer, a team at the University of Akron made aerogels durable and flexible enough for space. Embedded hydrogen could also block dangerous levels of radiation.
Artificial Gravity
Prolonged exposure to low gravity causes bone loss and muscle atrophy, which astronauts fend off by exercising 2.5 hours each day. Devices developed at Draper Laboratory could build fitness into space suits. Gyroscopes attached to the arms and legs could provide resistance similar to the force of gravity on Earth.
Adhesive Strength
A dry adhesive created at the University of Massachusetts, strategically placed on space suits, could help astronauts hold fast to surfaces and tools. Its weave of carbon fiber and Kevlar mimics the skin and tendon structure of gecko feet, giving it unprecedented strength—yet it easily peels away from surfaces.
Extra Power
The batteries that power life-support systems must be repeatedly charged. Zinc-oxide nanowires being developed at Michigan Technological University can convert movement into electricity. Embedding such piezoelectric wires into the fabric over knees and elbows could provide valuable redundancy in space.
