Hãy tưởng tượng kịch bản này. Năm 2030 hoặc khoảng đó. Sau chuyến hành trình sáu tháng từ Trái đất, bạn và một số phi hành gia khác là những người đầu tiên trên Sao Hỏa. Bạn đang đứng trên một thế giới xa lạ, bụi bẩn đỏ rực dưới chân, nhìn xung quanh một loạt các thiết bị khai thác được gửi bởi những người đổ bộ robot trước đó.
Tiếng vọng bên tai là lời cuối cùng từ việc điều khiển nhiệm vụ: Nhiệm vụ của bạn, nếu bạn quan tâm đến việc chấp nhận nó, là quay trở lại Trái đất nếu có thể sử dụng nhiên liệu và oxy mà bạn khai thác từ cát của Sao Hỏa. Chúc may mắn!"
Nghe có vẻ đơn giản, khai thác nguyên liệu từ một hành tinh đá, cát. Chúng ta làm điều đó ở đây trên Trái đất, tại sao không phải trên sao Hỏa? Nhưng nó không đơn giản như nó nghe. Không có gì về vật lý hạt bao giờ là.
Vật lý hạt là khoa học của ngũ cốc, tất cả mọi thứ từ hạt ngô đến hạt cát đến bã cà phê. Đây là những chất phổ biến hàng ngày, nhưng chúng có thể rất khó dự đoán. Một khoảnh khắc chúng hành xử như chất rắn, tiếp theo như chất lỏng. Hãy xem xét một chiếc xe tải đầy sỏi. Khi chiếc xe tải bắt đầu nghiêng, sỏi vẫn nằm trong một đống cứng, cho đến khi ở một góc độ nhất định, nó đột nhiên trở thành một dòng sông sấm sét.
Hiểu vật lý hạt là điều cần thiết để thiết kế máy móc công nghiệp để xử lý một lượng lớn chất rắn nhỏ như cát sao Hỏa mịn.
Vấn đề là, ngay cả ở đây trên các nhà máy công nghiệp của Earth, không hoạt động tốt bởi vì chúng ta không hiểu các phương trình cho vật liệu dạng hạt cũng như chúng ta hiểu các phương trình của chất lỏng và khí, James nói, James T. Jenkins, giáo sư lý thuyết và cơ học ứng dụng tại Đại học Cornell ở Ithaca, NY (Đó là lý do tại sao các nhà máy nhiệt điện than hoạt động với hiệu suất thấp và có tỷ lệ thất bại cao hơn so với các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu lỏng hoặc khí đốt.
Vì vậy, chúng ta có hiểu quá trình xử lý hạt đủ tốt để làm điều đó trên sao Hỏa không? anh hỏi.
Hãy bắt đầu với việc khai quật: Khai thác Nếu bạn đào một rãnh trên Sao Hỏa, hai bên có thể dốc như thế nào và duy trì ổn định mà không cần hang động? kỳ quan Stein Sture, giáo sư kỹ thuật dân dụng, môi trường và kiến trúc và phó khoa tại Đại học Colorado ở Boulder. Không có câu trả lời chắc chắn, chưa có. Sự phân lớp của đất bụi và đá trên Sao Hỏa cũng không được biết đến nhiều.
Một số thông tin về thành phần cơ học của đồng hồ trên cùng của đất sao Hỏa có thể thu được bằng radar xuyên mặt đất hoặc các thiết bị âm thanh khác, Sture chỉ ra, nhưng sâu hơn nhiều và bạn có thể cần phải lấy các mẫu lõi. Tàu đổ bộ NASA Mars Phoenix Mars (hạ cánh 2008) sẽ có thể đào rãnh sâu khoảng nửa mét; Phòng thí nghiệm Khoa học Sao Hỏa năm 2009 sẽ có thể cắt bỏ lõi đá. Cả hai nhiệm vụ sẽ cung cấp dữ liệu mới có giá trị.
Để đi sâu hơn nữa, Sture (liên quan đến Trung tâm Xây dựng Không gian của Đại học Colorado) đang phát triển các máy đào sáng tạo có kết thúc kinh doanh rung chuyển thành đất. Kích thích giúp phá vỡ các liên kết cố kết giữ đất nén lại với nhau và cũng có thể giúp giảm thiểu nguy cơ đất bị sụp đổ. Những cỗ máy như thế này một ngày nào đó cũng sẽ tới Sao Hỏa.
Một vấn đề khác là các phễu rót của Hồi giáo Các nhà khai thác phễu sử dụng để dẫn cát và sỏi lên băng chuyền để xử lý. Kiến thức về đất sao Hỏa sẽ rất quan trọng trong việc thiết kế các phễu hiệu quả nhất và không cần bảo trì. Chúng tôi không thể hiểu tại sao phễu lại bị kẹt, ông Jen Jenkins nói. Trên thực tế, kẹt thường xuyên đến nỗi trên Trái đất, mọi phễu đều có búa ở gần. Banging trên phễu giải phóng mứt. Trên sao Hỏa, nơi sẽ chỉ có một vài người xung quanh để thiết bị, bạn muốn các phễu hoạt động tốt hơn thế. Jenkins và các đồng nghiệp đang nghiên cứu tại sao dòng hạt bị kẹt.
Và sau đó có vận chuyển: cỗ Các sao Hỏa Spirit và Opportunity đã có chút rắc rối lái dặm xung quanh địa điểm hạ cánh của họ kể từ năm 2004. Tuy nhiên, những cỗ chỉ về kích thước của một bàn văn phòng trung bình và chỉ có khoảng như đồ sộ như một người lớn. Họ đi xe ngựa so với những chiếc xe đồ sộ có thể cần để vận chuyển hàng tấn cát và đá sao Hỏa. Những chiếc xe lớn hơn sẽ có một thời gian khó khăn hơn để đi xung quanh.
Sture giải thích: Ngay từ những năm 1960 khi các nhà khoa học lần đầu tiên nghiên cứu các động cơ chạy bằng năng lượng mặt trời có thể để đàm phán cát lỏng trên Mặt trăng và các hành tinh khác, họ đã tính toán rằng áp lực liên tục khả thi tối đa đối với áp lực tiếp xúc đối với đất sao Hỏa chỉ là 0,2 pound mỗi inch vuông (psi), đặc biệt là khi đi lên hoặc xuống dốc. Con số thấp này đã được xác nhận bởi hành vi của Linh và Cơ hội.
Áp suất tiếp xúc lăn chỉ 0,2 psi Có nghĩa là một chiếc xe phải có trọng lượng nhẹ hoặc phải có cách phân phối tải trọng hiệu quả đến nhiều bánh xe hoặc đường ray. Giảm áp lực tiếp xúc là rất quan trọng để các bánh xe don đào đào vào đất mềm hoặc xuyên qua lớp vỏ cứng [những lớp đất mỏng xi măng, giống như lớp vỏ mỏng trên tuyết bị gió thổi trên Trái đất] và bị kẹt.
Yêu cầu đó ngụ ý rằng một phương tiện để di chuyển tải nặng hơn người, môi trường sống, thiết bị, có thể là một vật thể loại Fellini khổng lồ với bánh xe có đường kính từ 4 đến 6 mét (12 đến 18 feet), Sture nói, nói về người Ý nổi tiếng đạo diễn phim siêu thực. Hoặc nó có thể có các rãnh kim loại lưới mở khổng lồ như một giao thoa giữa các backh xây dựng đường cao tốc trên Trái đất và rover mặt trăng được sử dụng trong chương trình Apollo trên Mặt trăng. Do đó, các phương tiện được theo dõi hoặc thắt có vẻ hứa hẹn cho việc mang tải trọng lớn.
Một thách thức cuối cùng mà các nhà vật lý hạt phải đối mặt là tìm ra cách giữ cho thiết bị hoạt động thông qua các cơn bão bụi theo mùa Mars Mars. Bão sao Hỏa thổi bụi mịn trong không khí với vận tốc 50 m / s (hơn 100 dặm / giờ), quét sạch mọi bề mặt tiếp xúc, rây vào mọi kẽ hở, chôn vùi các cấu trúc tiếp xúc cả tự nhiên và nhân tạo, và giảm tầm nhìn xuống hàng mét hoặc ít hơn. Jenkins và các nhà điều tra khác đang nghiên cứu vật lý vận chuyển cát và bụi aeilian trên Trái đất, để tìm hiểu sự hình thành và di chuyển của cồn cát trên Sao Hỏa, và cũng để xác định địa điểm nào cho môi trường sống cuối cùng có thể được bảo vệ tốt nhất khỏi gió thịnh hành ( ví dụ, trong các tảng đá lớn).
Quay trở lại với câu hỏi lớn của Jenkins, chúng ta có hiểu quá trình xử lý dạng hạt đủ tốt để thực hiện nó trên sao Hỏa không? Câu trả lời đáng lo ngại là: chúng tôi không biết.
Làm việc với kiến thức không hoàn hảo là ổn trên Trái đất bởi vì, thông thường, không ai phải chịu đựng nhiều từ sự thiếu hiểu biết đó. Nhưng trên sao Hỏa, sự thiếu hiểu biết có thể làm giảm hiệu quả hoặc tệ hơn là ngăn các phi hành gia khai thác đủ oxy và hydro để thở hoặc sử dụng nhiên liệu để trở về Trái đất.
Các nhà vật lý hạt phân tích dữ liệu từ các máy bay sao Hỏa, chế tạo máy đào mới, mày mò các phương trình, đang cố gắng hết sức để tìm ra câu trả lời. Nó có tất cả các phần trong chiến lược NASA NASA để tìm hiểu cách đến Mars Mars và quay lại.
Nguồn gốc: [email được bảo vệ]
