Czy statki kosmiczne przyszłości zmieszczą się w kieszeni? - Dhonam Pemba

Zobacz pełną lekcję: http://ed.ted.com/lessons/will-future-spaceships-fit-in-our-pockets-dhonam-pemba

Kiedy myślisz o rakiecie, pewnie wyobrażasz sobie gigantyczny statek kosmiczny z masą paliwa, ludzi i zasobów. Być może jednak następna generacja statków kosmicznych będzie na tyle mała, że zmieści się w kieszeni? Dhonam Pemba pokazuje mikrostatki przyszłości i tłumaczy, jak naukowcy z NASA chcieliby użyć mikronapędu, aby wysłać te malutkie urządzenia poza naszą orbitę.

Lekcja - Dhonam Pemba, Animacja - Qa'ed Mai.

Wyobrażenie statku kosmicznego
przywodzi na myśl coś takiego,

takiego albo takiego.

Co mają ze sobą wspólnego?

Są większe od innych rzeczy,
bo muszą pomieścić ludzi, paliwo,

różnego rodzaju zasoby,
urządzenia badawcze,

a w niektórych przypadkach
lasery do niszczenia planet.

Następna generacja prawdziwych
statków kosmicznych może być mniejsza.

Tak mała, że zmieści się do kieszeni.

Wyobraź sobie wysłanie roju takich
mikrostatków poza galaktykę.

Mogłyby badać odległe gwiazdy i planety

za pomocą zaawansowanych
czujników elektronicznych,

mierzących wszystko od temperatury
do promieniowania kosmicznego.

Możesz stworzyć ich tysiące

w ramach kosztu jednej misji wahadłowca,

gwałtownie zwiększając ilość danych,

jakie możemy zebrać o wszechświecie.

Jedną łatwo zastąpić inną,

co oznacza, że można wysłać je w miejsca,

gdzie drogie rakiety i sondy
byłyby zbyt zagrożone.

Wiele tysięcy małych statków
już teraz okrąża Ziemię,

robiąc zdjęcia kosmosu

i zbierając dane,

takie jak zachowanie bakterii
w ziemskiej atmosferze

albo sygnały magnetyczne
pomagające przewidywać trzęsienia ziemi.

Ileż można by się dowiedzieć,
jeśli uda im się odlecieć poza orbitę.

To właśnie chcą zrobić
organizacje takie, jak NASA:

wysłać małe statki kosmiczne,
wypatrując planet do zamieszkania,

i zarejestrować fenomeny astronomiczne,
których nie możemy badać z Ziemi.

Ale coś tak małego nie może mieć
ogromnego silnika lub ton paliwa,

jak więc się rozpędzi?

Dla mikrostatków potrzeba mikronapędu.

W bardzo małej skali

część ze znanych praw fizyki nie działa,

na przykład prawa dynamiki Newtona,

a siły zwykle nieistotne nabierają mocy.

Te siły to napięcie powierzchniowe
i zjawisko kapilarne,

zjawiska, które rządzą małymi rzeczami.

Mikronapęd może wykorzystać te siły,
aby rozpędzić statek.

Jednym z przykładów tego działania

jest mikroprzepływowe
elektrorozpylanie napędowe.

To rodzaj silnika jonowego,

który wykorzystuje naładowane cząstki
do stworzenia własnego pędu.

Jeden z modeli stworzony
w laboratorium napędu odrzutowego NASA

ma tylko kilka centymetrów.

Działa w ten sposób:

blaszka wielkości znaczka pocztowego
jest usiana setkami cienkich igieł

i pokryta na przykład idem,
metalem o niskiej temperaturze topnienia.

Metalowa siatka
znajduje się powyżej igieł,

a między siatką a płytą
powstaje pole elektromagnetyczne.

W miarę podgrzewania blaszki ind się topi,

a zjawisko kapilarne
wciąga płynny metal na igły.

Pole elektryczne stopniowo
ciągnie metal do góry,

ale napięcie powierzchniowe
ciągnie je z powrotem

przez co ind odkształca się,
tworząc stożek.

Mały promień końcówek igieł

umożliwia polu elektrycznemu
przezwyciężenie napięcia powierzchniowego.

Kiedy to się stanie,

dodatnio naładowane jony odpalają

z prędkością dziesiątek
kilometrów na sekundę.

Strumień jonów napędza statek
w przeciwnym kierunku

dzięki trzeciemu prawu Newtona.

Chociaż każdy jon
jest bardzo małą cząstką,

to ich połączone siły wystarczą,

aby wytworzyć znaczne przyspieszenie.

W przeciwieństwie do spalin
powstałych z silnika rakietowego,

strumień jonów jest mniejszy
i zdecydowanie bardziej wydajny,

przez co lepiej nadaje się
do długich misji w głęboki kosmos.

Systemy mikronapędów
nie zostały jeszcze w pełni przetestowane,

ale niektórzy naukowcy sądzą,
że zapewnią wystarczającą siłę ciągu,

aby wyrwać mały statek z orbity Ziemi.

Są przekonani, że tysiące mikrostatków

wyruszy w ciągu następnych dziesięciu lat,

aby zbierać dane,
o których dziś możemy pomarzyć.

To jest nauka mikrorakietowa.