O design do simulador de baixa gravidade fornece novos caminhos para pesquisa espacial e treinamento de missão

Esquerda: Diagrama do sistema magnético desenhado por Sanavandi e Guo. À direita: um gráfico de contorno da energia aprisionada de uma amostra de água colocada no ímã proposto, mostrando o tamanho e a forma da região onde a gravidade é 1% da gravidade da Terra. Crédito: Wei Guo / FAMU-FSU Faculdade de Engenharia

Enquanto a humanidade continua a explorar o universo, o ambiente espacial de baixa gravidade apresenta desafios extraordinários para cientistas e engenheiros.


Pesquisadores da Escola de Engenharia FAMU-FSU e do Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético da Florida State University desenvolveram uma nova ferramenta para ajudar a enfrentar esse desafio – novo design para baixa gravidade simulação Que promete abrir novos horizontes para pesquisas espaciais e futuras habitações.

Seu novo projeto de um simulador de baixa gravidade baseado em levitação magnética poderia criar uma região de baixa gravidade cerca de 1.000 vezes maior do que os simuladores existentes do mesmo tipo. O trabalho foi publicado na revista microgravidade npj.

Wei Gu, professor associado de engenharia mecânica e cientista-chefe do estudo, disse. “No entanto, as experiências de voos espaciais são frequentemente limitadas pelo alto custo, pequeno tamanho da carga útil e massa. Portanto, é importante desenvolver simuladores terrestres de baixa gravidade.”

O design do simulador de baixa gravidade fornece novos caminhos para pesquisa espacial e treinamento de missão

A partir da esquerda, o aluno de doutorado Hamid Sanavandi e Wei Gu, professor assistente na Escola de Engenharia da Universidade de Famu. Crédito: Wei Guo / FAMU-FSU Faculdade de Engenharia

Simuladores atuais, como torres de queda e parábolas, usam queda livre para gerar gravidade próxima de zero. Mas essas instalações normalmente têm durações curtas de baixa gravidade, ou seja, de vários segundos a alguns minutos, tornando-as inadequadas para experimentos que requerem longos tempos de observação. Por outro lado, vôo magnéticoOs simuladores baseados em MLS podem fornecer vantagens exclusivas, incluindo baixo custo, facilidade de acesso, gravidade ajustável e tempo de atividade virtualmente ilimitado.

Mas o sistema MLS tradicional só pode criar um pequeno volume de baixa gravidade. Quando um simulador típico simula um ambiente com cerca de 1% da gravidade da Terra, o volume funcional é de apenas alguns litros minúsculos, o que é muito pequeno para pesquisas e aplicações espaciais práticas.

Para aumentar o tamanho funcional do MLS, os pesquisadores precisavam de um ímã que permitisse a geração de uma força de levantamento uniforme que contrabalançasse a força gravitacional no grande. Eles descobriram que poderiam conseguir isso fundindo um ímã supercondutor com uma bobina de Maxwell graduada, uma configuração de bobina proposta pela primeira vez no século 19 pelo físico James Clerk Maxwell.

“Nossa análise mostra que um volume funcional sem precedentes de mais de 4.000 μl pode ser alcançado em um arquivo zip com um diâmetro de apenas oito centímetros”, disse o estudante de doutorado Hamid Sanavandi, co-autor da pesquisa. “Quando a corrente é reduzida no MLS para simular a gravidade em Marte, o volume funcional pode exceder 20.000 microlitros, ou cerca de 20 centímetros cúbicos.”

Os pesquisadores também demonstraram como o MLS pode ser fabricado com materiais supercondutores de alta temperatura, permitindo que opere com consumo mínimo de energia.

Este trabalho pode ser particularmente útil na preparação para futuras missões espaciais destinadas à habitação de longo prazo da Lua e Marte.

“O fato de que nosso projeto MLS oferece um tamanho funcional cerca de três vezes maior do que um MLS solenóide convencional, o torna uma virada de jogo de baixo nível em potencial.gravidade Em pesquisa, disse Joe. Quando o projeto MLS é usado para simular gravidade reduzida em ambientes extraterrestres, como a Lua ou Marte, o resultado funcional o som Grande o suficiente para acomodar até mesmo plantas pequenas, o que o torna uma ferramenta interessante para pesquisas médicas e biológicas. ”


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Mais Informações:
O design do simulador de baixa gravidade fornece novos caminhos para a pesquisa espacial e treinamento de missão, microgravidade npjE DOI: 10.1038 / s41526-021-00174-4

Introdução de
Florida State University

a citação: O projeto de um simulador de baixa gravidade fornece novos caminhos para a pesquisa espacial e o treinamento de missões (29 de outubro de 2021). Recuperado em 29 de outubro de 2021 em https://phys.org/news/2021-10-low-gravity-simulator-avenues- espaço – missão. html

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