Bu senaryoyu düşünün. Yıl 2030 ya da civarındadır. Dünya'dan altı ay geçirdikten sonra, siz ve diğer birkaç astronot Mars'ta ilk insanlarsınız. Yabancı bir dünya üzerinde duruyorsunuz, ayaklarınızın altında tozlu kırmızı kir var, önceki robotik inişçiler tarafından bırakılan bir grup madencilik ekipmanına bakıyorsunuz.
Kulağınıza yankı yapmak görev kontrolünün son sözleridir: “Misyonunuz, kabul etmeye özen göstermeniz gerekiyorsa, dünyaya dönmektir - mümkünse Mars'ın kumlarından çıkardığınız yakıt ve oksijeni kullanarak. İyi şanslar!"
Kayalık, kumlu bir gezegenden hammadde madenciliği yapmak yeterince basit geliyor. Bunu burada Dünya'da yapıyoruz, neden Mars'ta da olmasın? Ama göründüğü kadar basit değil. Granüler fizik hakkında hiçbir şey yoktur.
Granüler fizik tahıl bilimidir, mısır çekirdeklerinden kum taneciklerine ve kahve öğütülerine kadar her şey. Bunlar yaygın günlük maddelerdir, ancak tahmin etmek zor olabilir. Bir an katı gibi davranır, diğeri de sıvı gibi davranır. Çakıl dolu bir damperli kamyonu düşünün. Kamyon eğilmeye başladığında, çakıl sağlam bir yığın halinde kalır, belli bir açıyla aniden gürleyen bir kaya nehri haline gelene kadar.
Granüler fiziği anlamak, ince Mars kumu gibi çok sayıda küçük katı maddeyi işleyecek endüstriyel makineler tasarlamak için gereklidir.
Sorun burada, Dünya'da bile “endüstriyel tesisler çok iyi çalışmıyor çünkü tanecikli malzemeler için denklemleri anlamıyoruz, ayrıca sıvı ve gaz denklemlerini de anlıyoruz” diyor teorik ve NY, Ithaca'daki Cornell Üniversitesi'nde mekanik uyguladı “Bu yüzden kömür yakıtlı elektrik santralleri düşük yakıtla çalışıyor ve sıvı yakıtlı veya gaz yakıtlı elektrik santrallerine kıyasla daha yüksek arıza oranlarına sahipler.”
Peki “granüler işlemeyi Mars'ta yapacak kadar iyi anlıyor muyuz?” O sorar.
Kazı ile başlayalım: “Mars'ta bir hendek kazarsanız, taraflar mağara olmadan ne kadar dik olabilir ve sabit kalabilir?” sivil, çevre ve mimari mühendisliği profesörü ve Boulder Colorado Üniversitesi'nde dekan yardımcısı Stein Sture'ı merak ediyor. Henüz kesin bir cevap yok. Mars'ta tozlu toprakların ve kayanın katmanları yeterince bilinmemektedir.
Mars topraklarının üst ölçüm cihazının mekanik bileşimi hakkında bazı bilgiler, yere nüfuz eden radar veya diğer sondaj cihazları ile elde edilebilir, Sture dikkat çeker, ancak çok daha derindir ve “muhtemelen çekirdek numuneleri almanız gerekir”. NASA’nın Phoenix Mars inişi (2008 inişi) yaklaşık yarım metre derinlikte hendek kazabilecektir; 2009 Mars Bilim Laboratuvarı kaya çekirdeklerini kesebilecektir. Her iki görev de değerli yeni veriler sağlayacaktır.
Daha da derine inmek için, Sture (Colorado Üniversitesi Uzay İnşaat Merkezi ile bağlantılı olarak) işi biten topraklarda titreşen yenilikçi kazıcılar geliştiriyor. Ajitasyon, sıkıştırılmış toprakları bir arada tutan yapışkan bağların kırılmasına yardımcı olur ve ayrıca toprakların çökme riskini azaltmaya yardımcı olabilir. Bu gibi makineler bir gün Mars'a da gidebilir.
Başka bir sorun da “hazneler” - madencilerin kum ve çakılları işleme için taşıma bantlarına yönlendirmek için kullandığı huniler. Mars topraklarının bilgisi, en verimli ve bakım gerektirmeyen haznelerin tasarımında hayati önem taşır. “Haznelerin neden sıkıştığını anlamıyoruz,” diyor Jenkins. Sıkışmalar o kadar sıktır ki, “Dünya'da her huninin yanında bir çekiç var.” Hazneye vurmak sıkışmayı giderir. Etrafta ekipmana eğilimi olan sadece birkaç kişinin olduğu Mars'ta, haznelerin bundan daha iyi çalışmasını istersiniz. Jenkins ve meslektaşları, granüler akışların neden sıkıştığını araştırıyorlar.
Ve sonra ulaşım var: Mars gezginleri Ruh ve Fırsat, 2004 yılından bu yana iniş bölgelerinde milleri sürmekte çok az sorun yaşıyorlar. Ancak bu geziciler sadece ortalama bir ofis masasının büyüklüğü ve sadece bir yetişkin kadar büyük. Tonlarca kum ve kaya taşımak için muhtemelen gerekli olan devasa araçlara kıyasla go-arabalardır. Daha büyük araçlar dolaşmak için daha zor bir zaman geçirecek.
Sture açıklıyor: Bilim adamları, Ay ve diğer gezegenlerde gevşek kumları müzakere etmek için güneş enerjisiyle çalışan olası roversleri ilk kez inceledikleri zaman, “Mars topraklarında yuvarlanma temas basıncı için maksimum uygulanabilir sürekli basıncın sadece 0,2 pound olduğunu hesapladılar. inç kare (psi), ”özellikle yokuş yukarı veya aşağı hareket ederken. Bu düşük rakam Ruh ve Fırsat davranışı ile doğrulanmıştır.
Sadece 0,2 psi'lik bir yuvarlanma temas basıncı, bir aracın hafif olması veya yükü birçok tekerleğe veya palete etkili bir şekilde dağıtmanın bir yoluna sahip olması gerektiği anlamına gelir. Temas basıncını düşürmek çok önemlidir, bu nedenle tekerlekler yumuşak toprağa girmez veya duricrusts'a (Dünyadaki rüzgar üflemeli kardaki ince kabuk gibi ince çimentolu toprak tabakaları) girmez ve sıkışmaz. ”
Bu gereklilik, ağır yükleri (insanlar, habitatlar, ekipman) taşımak için bir aracın “4 ila 6 metre (12 ila 18 feet) çapında tekerlekleri olan büyük bir Fellini tipi şey” olabileceğini ima ediyor Sture, ünlü İtalyan gerçeküstü filmlerin yönetmeni. Veya Dünya'daki otoyol inşaatı bekoları ile Ay'daki Apollo programı sırasında kullanılan ay rover'ı arasında bir haç gibi muazzam açık ağ metal izleri olabilir. Böylece, paletli veya kuşaklı araçlar büyük taşıma yükleri taşımak için ümit vaat ediyor.
Tanecikli fizikçilerin karşılaştığı son zorluk, ekipmanların Mars'ın mevsimsel toz fırtınaları boyunca nasıl çalışacağını bulmaktır. Mars fırtınaları 50 m / s (100+ mph) hızlarda havadaki ince tozları çırpar, maruz kalan her yüzeyi temizler, her çatlağa eler, maruz kalan yapıları hem doğal hem de insan yapımı gömür ve görünürlüğü metre veya daha az azaltır. Jenkins ve diğer araştırmacılar, Mars'ta kumulların oluşumunu ve hareketini anlamak ve aynı zamanda nihai habitatlar için hangi alanların hüküm süren rüzgarlardan en iyi korunabileceğini belirlemek için Dünya'daki kum ve tozun [rüzgar] taşınmasının fiziğini inceliyorlar ( örneğin, büyük kayaların lee).
Jenkins’in büyük sorusuna dönersek, “granüler işlemeyi Mars'ta yapacak kadar iyi anlıyor muyuz?” Huzursuz edici cevap: henüz bilmiyoruz.
Eksik bilgi ile çalışmak Dünya'da iyidir, çünkü genellikle bu cehaletten hiç kimse acı çekmez. Ancak Mars'ta cehalet, verimliliğin azalması veya astronotların nefes almak için yeterli oksijen ve hidrojen çıkarmasını veya yakıtın Dünya'ya dönmek için kullanmasını önlemek anlamına gelebilir.
Mars gezginlerinden verileri analiz eden, yeni kazma makineleri inşa eden, denklemlerle uğraşan granüler fizikçiler, cevapları bulmak için ellerinden geleni yapıyorlar. NASA’nın Mars’a nasıl ulaşacağını öğrenme stratejisinin bir parçası ... ve tekrar.
Orijinal Kaynak: [e-posta korumalı]
