Hvorfor leger NASA med kugler?

20. marts 2007

Bill Cooke, NASA -videnskabsmand, skyder regelmæssigt kugler i omhyggeligt arrangerede jordbunker. Hver marmor eksploderer ved stød med en spektakulær lysstrøm og efterlader et flot krater i jorden. Hvorfor betaler NASA denne mand for at gøre noget, de fleste af os ville gøre gratis? Først, de fleste af os er ikke kvalificerede til at drive marmor til NASA. Og for det andet, Mr. Cooke samler alle slags matematiske data fra sit marmoreventyr. Han planlægger vores tilbagevenden til måne .

Hvis du tænker over, hvor meget plads der regelmæssigt rammer den atmosfærebeskyttede jord, du kan begynde at forestille dig, hvor mange meteoroider og komet-udviste projektiler smadrer ind i månen hver dag. Månen har ingen atmosfære, der beskytter den. Alt kan ramme månen, helt uhindret. Så selvom en meteoroid på størrelse med en softball i rummet aldrig engang ville komme til Jordens overflade - den ville brænde helt op i Jordens atmosfære - er den samme meteoroid stadig på størrelse med en softball, når den smadrer ind i månen. Og når det gør, det eksploderer med en kraft på cirka 150 kg TNT. Det er en regelmæssig forekomst. Cooke vurderer, at mindst en gang om ugen eller deromkring, en større meteoroide rammer månen. Når en sten er ca. 25 cm på tværs, rejser omkring 85, 000 km/t (38 km/s), ramte månen den 2. maj, 2006, det eksploderede med energien på 4 tons TNT og efterlod et krater, der var omkring 14 fod bredt og 3 meter dybt.

Man kan se, hvordan denne form for regelmæssig begivenhed kan udgøre alvorlige risici for astronauter, der vil bruge en god del tid på månen. Hvis en meteoroid rammer nogen steder i nærheden af ​​dem, de er døde. Hvis det rammer et sted nær deres rumfartøj, de er enten døde eller lidt i syltetøj.

Det er her, Cookes marmoreksperimenter kommer ind. Cooke er forskeren, der fandt ud af specifikationerne for månens eksplosion den 2. maj, som NASA fangede på video (se NASA:A Meteoroid Hits the Moon for at se videoen). Baseret på kraterdimensionerne og lyset fra stødet - flashens længde og lysstyrkeniveau - bestemte Cooke størrelsen og rejsehastigheden på meteoroidet og mængden af ​​energi, der frigives ved eksplosionen. Disse er alle kritiske detaljer for at forstå truslerne mod astronauter på månen og den base, de planlægger at bygge der, som vil fungere som udgangspunkt for Mars -missioner. Cookes nuværende eksperimenteksperimenter bruger Pyrex glasmarmor og NASA Ames Vertical Gun Range (AVGR).

NASA udviklede oprindeligt AVGR til at levere datastøtte til 1960'ernes Apollo -missioner til månen. Siden da, det er blevet brugt til at simulere påvirkninger til alle former for forskning, herunder planlægningen af ​​den vellykkede Deep Impact -mission, der smadrede en impactor ind i en komet for at komme til materialet indeni. Pistolen er massiv - kammeret alene er 2,5 meter højt og 8,2 fod i diameter. Det kan rumme to forskellige fremdriftssystemer baseret på forskningsbehovet:enten røgfrit pulver, der direkte driver et projektil ind i affyringsrøret; eller røgfrit pulver, der driver et stempel, der komprimerer hydrogengas, som derefter fungerer som drivmiddel. AVGR kan drive alle slags 0,3-kaliber projektiler med op til 16, 000 miles i timen (7 km/s). Projektilet affyres typisk fra et vakuumforseglet rum i pistolen, og at rummet kan fyldes med en række forskellige gasser for at simulere den særlige atmosfære, forskerne studerer. I dette tilfælde, Cooke og hans kolleger affyrer kuglerne fra et vakuum, da månen ikke har nogen egen atmosfære.

I hvert forsøg, de affyrer en marmor til et arrangement af jord, der tilnærmer sammensætningen af ​​månens overflade. Marmoren rejser kl 16, 000 mph og eksploderer ved påvirkning.

Cookes team undersøger derefter kraterstørrelsen og mængden af ​​lys, der produceres i eksplosionen ved hjælp af forskellige konfigurationer for at få en bedre forståelse af videodataene, der kommer fra faktiske måne-baserede eksplosioner.

De registrerer hver påvirkning ved hjælp af højhastighedskameraer og lysmålere. Ved at oprette et sæt ligninger, der præcist kan skildre og analysere en månens påvirkning, videnskabsfolk kan bedre måle, hvad der sker i de månebaserede eksplosioner, de fanger på video, og estimere hyppigheden, hvormed en bemærkelsesværdig meteoroid rammer månen, og hvor meget skade den forårsager.

Ultimativt, målet er at få en meget god idé om de faktiske risici, astronauter og strukturer på månen står over for. Hvis vi skal være der et stykke tid, det ville være rart at vide, hvor mange indkommende rumbomber man kan forvente.

For mere information om månemissioner, Ames Vertical Gun Range og relaterede emner, tjek følgende links:

• Sådan fungerer kometer
• Hvor stor skal en meteor være for at komme til jorden?
• Er Jorden på en kollisionsti med en større asteroide?
• NASA:Range Complex
• NASA:Shooting Marbles på 16, 000 mph - 14. marts 2007
• NASA:The Vision for Space Exploration

Kilder

• "En meteoroid rammer månen." NASA.gov. 13. juni kl. 2006. http://science.nasa.gov/headlines/y2006/13jun_lunarsporadic.htm
• "NASA Ames rumfartøj til at smadre ind i en månens pol på jagt efter is." NASA.gov. 16. august, 2006. http://mynasa.nasa.gov/centers/ames/research/ exploringtheuniverse/lcross.html
• "Tidligere forskning af kometer." NASA.gov. 21. juni kl. 2005. http://www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/ 2005/comets1.html
• "Shooting Marbles på 16, 000 km / t. "NASA.gov. 14. marts, 2007. http://science.nasa.gov/headlines/y2007/14mar_marbles.htm?list27315
• "Visionen for rumforskning." NASA.gov. http://www.nasa.gov/mission_pages/exploration/main/index.html