AGH: Laboratorium do badań materiałów w warunkach obniżanej grawitacji

8

Nowe laboratorium w AGH.

W Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie otwarto laboratorium badań materiałów w warunkach obniżonej grawitacji. Specjalistyczna pracownia na Wydziale Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami służy do badań m.in. różnorodnych materiałów budowlanych, gruntów grubo i drobnoziarnistych oraz materiałów będących analogami skał pokrywających Ziemię i inne planety skaliste w warunkach obniżonej grawitacji.

Testy prowadzone w laboratorium mają na celu lepsze zrozumienie zachowania się badanych materiałów oraz poznanie interakcji między np. lądownikiem, a powierzchnią małego ciała niebieskiego. Prof. Marek Cała, Dziekan Wydziału Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami podkreśla: – Wiedza o tym jaki wpływ mają zmienne warunki grawitacyjne na parametry wytrzymałościowe i odkształceniowe materiałów może przynieść istotne wsparcie w przyszłości, np. w trakcie planowania eksploracji kosmosu, zarówno przez bezzałogowe próbniki, jak i załogowe pojazdy kosmiczne, ale także w dyscyplinach takich jak inżynieria materiałowa, górnictwo kosmiczne czy budownictwo. Tym samym poszerzamy spectrum badań prowadzonych na naszym wydziale i udostępniamy nową przestrzeń dla naukowców, którzy będą mogli badać procesy w warunkach mikrograwitacji i projektować narzędzia do wykorzystywania poza Ziemią.

Symulanty, czyli materiały imitujące warunki podłoża panujące na innych ciałach niebieskich mogą być pochodzenia naturalnego lub sztucznego / Credits – AGH

Doktorantka Malwina Kolano pracująca na co dzień w laboratorium wyjaśnia:- Przygotowania do misji załogowych wymagają od nas zaawansowanych prac już teraz na Ziemie i zbadania m.in. podłoża kosmicznego. Jest to kluczowy element np. w planowaniu zasiedlenia w przyszłości innych planet czy np. stawiania baz.

Geolożka M. Kolano dodaje:- W badaniach sprawdzam jak warunki mikrograwitacji wpływają na parametry fizyczne i mechaniczne różnorodnych gruntów, w tym piasków, pyłów czy glin. Wyniki naszych badań mogą być wsparciem dla projektantów urządzeń lądujących w przyszłości na obcych planetach czy księżycach.

Symulanty, czyli materiały imitujące warunki podłoża panujące na innych ciałach niebieskich mogą być pochodzenia naturalnego lub sztucznego, wytworzone z elementów lądowych lub meteorytowych. – Ważne jest aby posiadały jedną lub więcej właściwości fizycznych, mechanicznych lub chemicznych ciała niebieskiego, które chcemy zasymulować – tłumaczy naukowczyni.

W pracowni wykorzystywany jest także penetrator, rodzaj stożka, który zagłębia się w badany materiał. Eksperymenty mają przynieść odpowiedz na pytanie jakie parametry muszą mieć np. urządzenia drążące, które kiedyś polecą w kosmos, jak również jakie parametry mechaniczne posiada regolit pokrywający powierzchnię ciała niebieskiego, po otrzymaniu informacji na jaką głębokość i z jaką siła zagłębił się w nim penetrator. Specyfika tych badań polega na tym, że są one prowadzone w warunkach obniżanej grawitacji. Naukowcy osiągają ten stan poprzez spadek materiału z różnym przyspieszeniem (od spadku prawie swobodnego, do spadku osiągającego przyspieszenie rzędu ok. 3,0 m/s2). Do tego celu wykorzystywana jest specjalistyczna wieża zrzutowa. Licząca ponad 5 metrów konstrukcja umożliwia 4 metrowy lot ładunku. Wieża zrzutów w AGH wyróżnia się spośród innych tego typu konstrukcji możliwością badania przyspieszeń w szerszym przedziale, takich jakie są na Marsie lub np. na Księżycu. Wystrzeliwane ładunki na wieży zrzutowej uderzają w materiał, który przemieszcza się ze stałym przyspieszeniem rzędu 0,05-3,0 m/s2. Dzięki zmiennym przyspieszeniom możemy obserwować badane materiały w warunkach obniżonej grawitacji.

(AGH)

8 komentarzy

  1. Asinus Inter Pares on

    Dla drogi 4m i przyspieszeń 9.8 i 3.0 m/s2 dostajemy czasy trwania eksperymentu odpowiednio: 0.9 i 1.6 s.
    Oczywiście dla symulacji pól grawitacyjnych nieco tylko tylko mniejszych niż ziemskie, czas eksperymentu może być dowolnie długi.

    • Jak mniemam ładunek jest wpierw wystrzeliwany w górę a potem spada. Ruch jest jednostajnie spowalniany i następnie przspieszany – wszystko pod kontrolą symulującą odpowiednie ciążenie.

    • Asinus Inter Pares on

      Mój poprzedni komentarz nie miał charakteru ironicznego – jestem pewny, że eksperymenty są dostosowane do krótkich czasów trwania symulowanej mikrograwitacji. Po prostu w artykule zabrakło odniesienia do tego istotnego aspektu całego laboratorium.

      A przy okazji zastanawiam się nad innym podejściem do problemu. O ile obniżoną grawitację w warunkach ziemskich uzyskać jest trudno (i na krótko), to podwyższoną jest bardzo łatwo (wirówka). A gdyby tak przebadać przebieg badanego zjawiska w warunkach np. od 1g do 10g,
      zbudować jego matematyczny opis/model, a następnie ekstrapolować przewidywania modelu
      na zakres np. 0.5g – 1.0g. Na koniec można by próbować potwierdzić eksperymentalnie otrzymane wyniki dla jakichś wybranych warunków obniżonej grawitacji.

      Ale pewnie takie rzeczy już ktoś/gdzieś zrobił (bo teraz wszytko już ktoś/gdzieś wcześniej zrobił ;),
      a pomysł jest pewnie bezsensowny.

  2. Czyżby? 140m ZARM Tower w Bremie nie daje podobnych możliwości na znacznie większą skalę?