이 시나리오를 상상해보십시오. 연도는 2030 년입니다. 지구에서 6 개월간 항해 한 후, 당신과 다른 여러 우주 비행사는 화성의 최초의 인간입니다. 당신은 당신의 발 아래 먼지가 많은 붉은 흙과 같은 외계 세계에 서 있고, 이전 로봇 착륙선에 의해 퇴적 된 많은 채굴 장비를 둘러보고 있습니다.
미션 컨트롤의 마지막 말은 귀에 들려오는 것입니다.“여러분의 임무는 그것을 받아 들여야한다면 화성 모래에서 채굴하는 연료와 산소를 사용하여 지구로 돌아 오는 것입니다. 행운을 빕니다!"
바위 같은 모래 행성에서 원료를 채굴하는 것만으로도 간단하게 들립니다. 우리는 지구상에서 그것을합니다. 왜 화성에서도 그렇지 않습니까? 그러나 간단하지 않습니다. 세분화 된 물리학에 대해서는 아무것도 없습니다.
세분화 된 물리학은 곡물의 과학으로, 옥수수 알갱이부터 모래 알갱이, 커피 찌꺼기까지 모든 것을 포함합니다. 이들은 일상적인 물질이지만, 예측하기 어려울 수 있습니다. 한 순간 그들은 액체처럼 행동하고 다음은 액체처럼 행동합니다. 자갈로 가득 찬 덤프 트럭을 고려하십시오. 트럭이 기울어지기 시작하면 자갈은 단단한 더미에 남아 있으며, 특정 각도에서 갑자기 우뚝 솟은 바위 강이됩니다.
세분화 된 물리학을 이해하는 것은 미세한 화성 모래와 같은 대량의 작은 고체를 처리 할 수있는 산업 기계를 설계하는 데 필수적입니다.
문제는 지구상에서도“공업용 식물은 우리가 과립 물질에 대한 방정식을 이해하지 못하기 때문에 잘 작동하지 않으며 액체와 가스에 대한 방정식을 이해하기 때문에 잘 작동하지 않는다”고 이론 및 교수 인 James T. Jenkins는 말합니다. 뉴욕 이타카 코넬 대학교 (Cornell University)에 적용된 역학“화력 발전소는 액체 연료 또는 가스 발전소에 비해 효율이 낮고 고장률이 높은 이유입니다.”
그래서“화성에서 세분화 된 처리를 충분히 이해하고 있습니까?” 그는 묻습니다.
발굴부터 시작해 봅시다. "화성에 참호를 파면 동굴을 파지 않고 측면을 얼마나 가파르고 안정적으로 유지할 수 있습니까?" 볼더에있는 콜로라도 대학교 (University of Colorado)의 토목, 환경 및 건축 공학 교수 및 부사장 인 Stein Sture가 궁금합니다. 아직 정답은 없습니다. 화성에 먼지가 많은 토양과 암석의 층이 잘 알려져 있지 않습니다.
탑 미터 또는 화성 토양의 기계적 구성에 대한 일부 정보는지면 관통 레이더 또는 기타 음향 장치를 통해 얻을 수 있지만 Sture는 지적하지만 훨씬 더 깊으며 "핵심 샘플을 채취해야합니다." NASA의 피닉스 화성 착륙선 (랜딩 2008)은 약 0.5 미터 깊이의 도랑을 파낼 수있을 것입니다. 2009 Mars Science Laboratory는 암석 코어를 절단 할 수 있습니다. 두 임무는 모두 귀중한 새로운 데이터를 제공 할 것입니다.
더 깊이 들어가기 위해 Sture (콜로라도 대학의 우주 건설 센터와 관련하여)는 사업이 토양으로 진동하는 혁신적인 굴착기를 개발하고 있습니다. 교반은 압축 된 토양을 함께 보유하는 점착력있는 결합을 끊는 데 도움이되고 토양이 붕괴 될 위험을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이런 기계는 언젠가 화성에 갈 수도 있습니다.
또 다른 문제는“호퍼”입니다. 깔때기 광부는 처리를 위해 모래와 자갈을 컨베이어 벨트로 안내하는 데 사용합니다. 화성 토양에 대한 지식은 가장 효율적이고 유지 보수가 필요없는 호퍼를 설계하는 데 필수적입니다. Jenkins는“호퍼가 왜 잼되는지 이해하지 못합니다. 실제로 잼은 너무 빈번해서“지구상 모든 호퍼에는 망치가 있습니다.” 호퍼를 두드리면 용지 걸림이 해결됩니다. 장비를 사용하는 사람이 소수 인 화성에서는 호퍼가 그보다 더 잘 작동하기를 원할 것입니다. Jenkins와 동료들은 왜 세분화 된 흐름이 잼되는지 연구하고 있습니다.
교통편도 있습니다 : 화성 탐사선 정신과 기회는 2004 년 이후로 착륙 지점을 돌아 다니는 데 거의 어려움이 없었습니다. 그러나이 탐사선은 일반 사무실 책상의 크기에 불과하며 성인만큼이나 거대합니다. 그들은 엄청난 양의 화성 모래와 바위를 운반하는 데 필요한 거대한 차량에 비해 카트입니다. 더 큰 차량은 더 힘든 시간을 보낼 것입니다.
Sture 설명 : 과학자들이 달과 다른 행성에서 느슨한 모래를 협상하기 위해 가능한 태양열 로버를 처음 연구 한 1960 년대 초, 그들은 화성 토양에서 접촉 압력을 구르는 데 가능한 최대 연속 압력이 단지 0.2 파운드에 불과하다고 계산했습니다. 제곱 인치 (psi)”, 특히 경사면을 오르 내릴 때. 이 낮은 수치는 영과 기회의 행동으로 확인되었습니다.
단지 0.2 psi의 구름 접촉 압력은 차량이 경량이어야하거나 하중을 많은 바퀴 또는 트랙에 효과적으로 분배하는 방법을 가져야한다는 것을 의미한다. 접촉 압력을 줄이는 것이 중요합니다. 바퀴가 부드러운 토양을 파거나 duricrusts (지구의 바람이 부는 눈의 얇은 크러스트와 같이 시멘트가있는 토양의 얇은 시트)를 뚫고 갇히지 않도록해야합니다.”
이 요구 사항은 사람, 서식지, 장비 등의 무거운 짐을 운반하는 차량이 직경이 4 ~ 6 미터 (12 ~ 18 피트) 인 거대한 펠리니 (Fellini) 유형의 차량 일 수 있음을 의미합니다. 초현실적 인 영화 감독. 또는 지구의 고속도로 건설 백호와 달의 아폴로 프로그램에서 사용되는 달의 로버 사이의 십자가와 같은 거대한 오픈 메쉬 금속 트레드가있을 수 있습니다. 따라서, 추적 또는 벨트 차량은 큰 탑재량을 운반하는 데 유망한 것으로 보입니다.
세분화 된 물리학자가 직면 한 마지막 과제는 화성의 계절 먼지 폭풍을 통해 장비를 작동시키는 방법을 알아내는 것입니다. 화성 폭풍은 50m / s (100 + mph)의 속도로 공기를 통해 미세한 먼지를 채 웁니다. 노출 된 모든 표면을 닦고, 모든 틈새에 걸러 내고, 노출 된 구조물을 자연스럽고 인공적으로 매립하고 미터 이하의 가시성을 줄입니다. 젠킨스와 다른 수사관들은 화성에서 모래 언덕의 형성과 이동을 이해하고, 최종 서식지가 어떤 지역에서 우세한 바람으로부터 가장 잘 보호 될 수 있는지 확인하기 위해 지구에 모래와 먼지를 운반하는 바람의 물리학을 연구하고 있습니다. 예를 들어, 큰 바위의 Lee에서).
Jenkins의 큰 질문으로 돌아가서 "우리는 화성에서 세분화 된 처리를 충분히 이해하고 있습니까?" 불안한 대답은 : 우리는 아직 모른다.
불완전한 지식으로 작업하는 것은 지구상에서 괜찮습니다. 보통 아무도 그 무지로 고통받지 않기 때문입니다. 그러나 화성에서 무지는 효율성이 떨어지거나 우주 비행사가 숨을 쉬거나 연료가 지구로 돌아 오기에 충분한 산소와 수소를 채굴하지 못하도록 막을 수 있습니다.
화성 탐사선의 데이터를 분석하고, 새로운 굴착기를 만들고, 방정식을 땜질하는 세분화 된 물리학 자들은 답을 찾기 위해 최선을 다하고 있습니다. NASA의 전략의 모든 부분은 화성에 도착하는 방법을 배우고…
원본 출처 : [이메일 보호]
