At skabe en niche i rumindustrien, Australien bør fokusere på mikrogravitationsforskningsraketter

Australien har nu et rumagentur, og vores føderale og sydaustralske regeringer søger at udvikle en velstående rumindustri for at øge produktiviteten og beskæftigelsen.

Udfordringen for Australien er at finde en niche i det ekspanderende globale kapløb om at kommercialisere rummet.

Jeg foreslår, at vi bør fokusere på mikrogravitationseksperimenter.

Først og fremmest, lad os få definitionen af ​​mikrotyngdekraft rigtigt.

Mikro betyder meget lille, så udtrykket mikrotyngdekraft bruges i flæng med "Nul-G" eller nultyngdekraft.

Hvis du har set videoer af mennesker, der flyder om bord på et fly kendt som "brækkometen", de er i mikrotyngdekraft. Det betyder ikke, at der ikke er nogen tyngdekraft; det betyder, at de er i frit fald.

Det er den samme fornemmelse, som du måske har følt i en forlystelsespark, eller i en hurtiggående elevator, når maven løfter sig.

Objekter i frit fald falder alle mod noget med samme hastighed. Så i brækkometen:flyet, menneskerne og alt indeni falder alle mod jorden med samme hastighed.

En sfærisk flamme

Mikrotyngdekraftsforskning gør brug af denne fritfaldstilstand til at udføre videnskabelige eksperimenter. Det er særligt interessant at gøre det, fordi de fleste systemer, vi forstår godt, normalt opfører sig anderledes i mikrogravitation.

For eksempel, på jorden ligner flammen fra en slået tændstik en omvendt dråbeform og er orange. I mikrogravitation, den samme flamme er sfærisk og blå i farven. Dette skyldes, at varmeoverførslen er meget anderledes i mikrogravitation end i normal gravitation.

Vi lærer i skolen, at varmen stiger:det er det, der får tændstikflammen til at blive spids i toppen - al varmen i flammen stiger opad.

I mikrogravitation, varmen stiger ikke. Det bliver præcis, hvor det er. Så flammen i mikrotyngdekraft holder sin varme fokuseret omkring tændstikken og brænder meget varmere, derfor ser den blå ud.

Forståelse af disse enkle processer gør det muligt for forskere og ingeniører at designe udstyr til brug i rumfartøjer, som oplever mikrogravitation hele tiden.

Eksperimenter med mikrogravitation

Der foregår i øjeblikket mere end 300 eksperimenter ombord på den internationale rumstation, hvilket gør det til det største videnskabelige laboratorium uden for verden. Fra bioteknologi til jord- og rumvidenskab, og fra fysik til menneskelig forskning, vi finder hele tiden ud af nye ting om vores verden fra eksperimenter med mikrotyngdekraft.

Videnskabeligt set, sådanne eksperimenter har stor værdi. For eksempel, krystalformer af et protein involveret i sygdommen cystisk fibrose - en livstruende lungesygdom forårsaget af en genetisk mutation - kan dyrkes i mikrogravitation. Uden virkningerne af tyngdekraften, krystallerne vokser meget større og med højere renhed. Forskere kan bruge disse "superkrystaller" til at bestemme proteinstruktur, og forbedre de lægemidler, der i øjeblikket bruges til at behandle cystisk fibrose. Mere effektive lægemidler reducerer behovet for langvarig laboratoriebaseret forskning og udvikling og forbedrer patienternes livskvalitet.

Data fra observationer af, hvordan flydende metaller størkner i mikrotyngdekraften, er blevet brugt til at ændre, hvordan vi støber turbinevinger på Jorden. Ændringer i disse modeller og processer har resulteret i fremstillingen af ​​lettere og stærkere vinger til flymotorer. Lettere fly fører til lavere brændstofforbrug og dermed mindre udledning af drivhusgasser, hvilket resulterer i reducerede flypriser til forbrugeren.

Mulighed for Australien

Australien har kun lidt involvering i den internationale rumstation, og vi har ikke et Zero-G-fly. Så vi må se til andre typer mikrogravitationsplatforme for at udføre enhver forskning.

Indtil 1970'erne lancerede vi klingende raketter fra Woomera, South Australia - men som et forsvarsprojekt stoppede disse flyvninger, da andre lande trak sig ud.

En klingende raket er såkaldt fra "sonda, " det latinske ord for "sonde" - det er en raket, der tager målinger.

I 2019 afholdt Australian Youth Aero Association den indledende Australian Universities Rocket Competition for at øge ny kapacitet inden for raketteknologi i Australien.

Raketten affyres med en hurtig acceleration, som varer i et par sekunder. Når motoren har brugt al sin brændstof, raketten sporer en enorm bue på himlen, hvor alt indeni er i nul tyngdekraft, før det falder tilbage til jorden.

Fordi vi kun behøver, at raketten er i frit fald for at opnå mikrotyngdekraft, raketten behøver ikke engang at gå ud i rummet for at udføre eksperimentet.

Dette voksende antal mikrogravitationsplatforme, der er tilgængelige i Australien, giver videnskabsmænd et nyt miljø, hvor de kan udføre eksperimenter.

Omkostninger kontra risiko

Studentbyggede raketter er lave omkostninger - dog modelraketer er også højrisiko, og ikke ideel til præcise videnskabelige målinger. Hvis sikkerhedsfaldskærmen ikke udløses, raketten risikerer en ballistisk landing, ødelægge raketten og alt om bord - inklusive det værdifulde videnskabelige eksperiment.

Mange nationer har aktive raketprogrammer, der bruger pålidelige raketter, der regelmæssigt affyres til højder over 100 km, grænsen, der adskiller aeronautik fra astronautik og den almindeligt accepterede "edge of space".

I Australien, Equatorial Launch Australia (ELA) samarbejder med The Gumatj Corporation Limited, Udvikling af East Arnhem Limited og Northern Territory Government for at bygge Australiens første rumhavn.

Stedet i Northern Territory er tilstrækkeligt avanceret til, at NASA for nylig meddelte, at de ville arbejde sammen med ELA om at affyre sonderende raketter ind i det sub-orbitale rum fra Arnhem Space Center i 2020.

Takket være det nordlige Australiens nærhed til ækvator og ekspertise inden for drift af jordstationer, Australien har en mulighed for at udskille en niche i at affyre raketter med sondering for at udføre forskning i mikrotyngdekraft.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.