Новият дизайн на симулатор с ниска гравитация обещава около 1000 пъти по-голям обем

Сподели

Екип от учени от Инженерния колеж FAMU-FSU и Националната лаборатория за високо магнитно поле на Държавния университет на Флорида измислиха нов дизайн за базиран на магнитна левитация симулатор с ниска гравитация, който обещава огромно увеличение на обема спрямо съществуващите симулатори, с големи ползи за космически, медицински и биологични изследвания.

Ограниченията на симулирането на ниска или нулева гравитация на Земята отдавна са затруднявали космическите изследвания. Ограниченията за разходите и полезния товар при действителното изпращане на експерименти в космоса често правят това непосилно. Освен това изследователите често изискват изключително ниво на контрол върху условията на експеримента, за да получат надеждни резултати. Поради тази причина дори излизането в космоса понякога не е достатъчно.

Пример за това е Международната космическа станция (МКС), която в оригиналния си дизайн включваше специална лаборатория за микрогравитация и центрофуга с ниска гравитация. За съжаление се оказа, че придвижването на астронавтите около станцията, плюс всички помпи и други машини, необходими за осигуряване на животоподдържане, създават твърде много вибрации, така че идеята е отхвърлена.

Това е жалко, защото ниската гравитация засяга биологичните системи, динамиката на флуидите, преноса на топлина и начина, по който материалите се образуват и растат. Това може сериозно да засегне създаването на аванпостове или колонии на Луната или Марс, така че необходимостта от проучвания с ниска гравитация нараства през последните години.

Схема на магнитната система, проектирана от Sanavandi и Guo (L) и контурна диаграма на енергията на улавяне на водна проба, поставена в предложения магнит (R)

Wei Guo/FAMU-FSU College of Engineering

Използването на така наречените летателни апарати “повръщане на комета” по параболични траектории може да симулира ниска гравитация до няколко минути, но това е твърде кратко време, за да бъде практично – падащите кули осигуряват още по-малко време. От друга страна, с базираните на магнитна левитация симулатори (MLS) е възможно да се симулира ниска гравитация при регулируеми нива до около един процент от земната гравитация при ниска цена за неопределено време. Въпреки това, при сегашната технология обемът е ограничен само до няколко микролитра.

Но екипът на Флорида установи, че чрез използване на 8-инчова (20-сантиметрова) високотемпературна свръхпроводяща намотка на Максуел, която може да произвежда магнитно поле с голям обем от почти постоянен градиент за минимална енергия, е възможно да се изгради MLS с обем от 4000 микролитра. Ако е настроен на гравитацията на Марс, което е само една трета от земното, обемът се разширява до 20 cm³ (1 in³).

„Фактът, че нашият MLS дизайн предлага функционален обем с около три порядъка по-голям от този за конвенционалните соленоидни MLS, го прави потенциална промяна в играта в областта на изследванията с ниска гравитация“, казва Wei Guo, доцент по машинно инженерство и водещ. учен в изследването. „Когато този MLS дизайн се използва за емулиране на намалени гравитации в извънземни среди, като например на Луната или Марс, полученият функционален обем е достатъчно голям, за да побере дори малки растения, което го прави вълнуващ инструмент за медицински и биологични изследвания.

Изследването е публикувано в npj Микрогравитация.

Източник: Щатският университет на Флорида

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели