IceMole - IceMole

IceMole-Team әуежайда Понтресина (Мортератш мұздығындағы далалық тәжірибе, Швейцария 2010 ж.)

IceMole болып табылады автономды мұз зерттеу барлауға арналған мұз еритін ұшының жаңа түрін қосатын зонд полярлық аймақтар, мұздықтар, мұз қабаттары және планетадан тыс аймақтар Ахен, а Fachhochschule (Қолданбалы ғылымдар университеті) Ахен, Германия. Алдыңғы зондтарға қарағанда артықшылығы - IceMole бағытын өзгерте алады және оны қолданғаннан кейін қалпына келтіруге болады. Қозғалтқыш мұз бұрандасы зондқа топырақ қабаттарын және мұздағы басқа ластануларды бұрғылауға мүмкіндік береді.

Тарих

IceMole пайдалану арқылы әзірленуде жылдам прототиптеу. 2011 жылдың сәуір айындағы жағдай бойынша, зонд өзінің алғашқы прототипінде және ол құрлықтағы мұздықтар мен мұз қалқандарының жер қойнауын зерттеуге арналған. Зондтың болашақ нұсқалары жердегі мұзды зерттеу үшін лайықты түрде бейімделеді деп жоспарлануда, мысалы. поляр қақпақтарында Марс, Джовиан ай Еуропа, немесе Сатурн ай Энцелад.[1]

Робот Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik (факультеті Аэроғарыштық инженерия Берн Дахвальдтың жетекшілігімен Ахен Ф.Х.[2][3] Қазба мұзды бұрғылау және балқыту арқылы жүзеге асырылады. Таза мұз өзегінде зонд өлшеу құралдарымен қоршаған мұзды талдай алады.[3] Бұрғылау кезінде айналадағы мұз емес биологиялық ластанған.[2]

2011 жылғы жағдай бойынша, жобаның мақсаты келесідей:[3]

Міндеттері:
  • Жердегі қосымшалар
    • 2-3 жылда: мұздықтарда және мұз қабаттарында
    • 4-6 жылда: мұзда және субглазиялық көлдерде Антарктида
  • Қосымша жер үсті қосымшалары

Жоба талаптары сонымен қатар максималды сенімділік, беріктік, ұтқырлық, экологиялық қауіпсіздік және автономия қажеттілігін атап өтті.[3]

IceMole 1

Зондтардағы қыздырылған кеңестер 1960 жылдардан бастап жұмыс істеп келеді, бірақ зондтар тек тіке бұрғылай алады, терең интрузиядан қалпына келтірілмейді және кір мен шөгінділердің жиналуымен тоқтатылады, бұл жылу алмасуға мүмкіндік бермейді. Осы қиындықтарды жеңу үшін IceMole бұранданы балқыту ұшымен біріктіреді.[1]

IceMole-дің алғашқы прототипі - мұзды автономды түрде орналастыруға және қазуға арналған қарындаш тәрізді қолөнер. Бұл шаршы түтік - 225 см2 (34,9 шаршы) қимасы. Оның ұшында 3 кВт (4,0 а.к.) балқытылатын басы бар, әр түрлі бөліктерінде дифференциалды қыздыру бар. Робот жер бетіндегі қуат генераторынан қуат алады және қуат көзі, байланыс және деректер сигналдарын беретін кабель арқылы бекітіледі. IceMole қыздырылған басында ұзындығы 6 см (2,4 дюйм) бұранданы пайдаланады, ол мұзды еріту кезінде бұрғылау кезінде тығыз байланыс орнатады. IceMole-де дифференциалды жылыту алу үшін манипуляциялауға болатын бөлек басқарылатын қыздыру элементтері бар. Дифференциалды жылыту бағыттың біртіндеп өзгеруіне мүмкіндік береді.[1][2][3]

Балқымалы зондтың ішкі көрінісі IceMole1

Мұз бұрандасы балқу басының ұшында орналасқан және балқытатын бас мұзға қарсы басатын қозғаушы күш тудырады. Бұл IceMole-дің топырақ пен балшыққа енуіне мүмкіндік береді, сонымен қатар мұзбен байланыста болған кезде жылу өткізгіштікті жақсы өткізеді. The термиялық оқшауланған мұзды бұранда мұзды зондқа жібереді, оны орнында талдауға болады. Зондқа мұзды талдайтын және тек нәтижелерді жер бетіне жіберетін құралдар орнатылады деп жоспарланған.[1][2]

IceMole1 техникалық сипаттамалары төменде келтірілген:

Техникалық сипаттамалары IceMole1:
  • Балқу жылдамдығы: макс. 0,3 м (1 фут 0 дюйм) / сағ
  • Жылыту элементтері: 4 × балқыту басы
  • Қыздыру элементтерінің өнімділігі: 2200 Вт (3.0 а.к.)
  • Орташа жылу қуаты: 1000 Вт (1,3 а.к.)
  • Қозғалтқыштың қуаты: 25 Вт (0,034 а.к.)
  • Салмақ: 30 кг (66 фунт)
  • Сыртқы өлшемдер: 150 мм (5,9 дюйм) x 150 мм (5,9 дюйм) x 870 мм (34 дюйм)
  • Пайдалы жүктеме: борттық сандық камера

IceMole командасы көлік құралын белгілі бір пайдалы жүктемені ескермей жасады. Көлік құралында сенсорлар мен басқа аспаптар орналастырылуы мүмкін ішкі камера бар. Соңғы сынақтарында,[қашан? ] IceMole сөресінде бар камераны алып жүрді. Команда сонымен қатар a флуоресценция органикалық молекулаларды мұздан іздей алатын биосенсор детекторы.[1][2]

IceMole 2

IceMole2 жаңа дизайнының сыртқы көрінісі

2010 жылдың қазан айынан бастап IceMole-Team алғашқы IceMole-ді қайта өңдеумен айналысуда. Жақсартулар, басқалармен қатар, балқытылатын бас пен оң жақта дамыған берілісті оңтайландыру болып табылады. Жаңа балқытқыш басында 12 бөлек басқарылатын қыздыру элементі бар. Бұл 12 картридж жылытқыштары балқыту басының ішіндегі сақинада орналасқан. Сонымен қатар, оның зондтың артқы жағында екі жағында 2 қабырға жылытқышы бар. Мұнымен қатар, IceMole2 маневрі алдыңғы моделге қарағанда жақсарады. Жаңа зонт осы зонд үшін арнайы жасалған. Осылайша, беріліс қорабы жоғары және жеңілірек болады. IceMole2-ді 2012 жылдың жазында сынақтан өткізу жоспарланған.[2]

IceMole2 жоспарланған техникалық сипаттамалары:[дәйексөз қажет ]

Техникалық сипаттамалары IceMole2:
  • Балқу жылдамдығы: макс. 1 м (3 фут 3 дюйм) / сағ
  • Жылыту элементтері: 12 × балқытқыш басы, әр қабырғасы 2х
  • Жылыту Қуат көзі: макс. 2400 Вт (3.2 а.к.)
  • Жылыту Әр қабырғаның қуаты: максимум. 600 Вт (0,80 а.к.)
  • Қозғалтқыштың қуаты: 25 Вт (0,034 а.к.)
  • Салмақ: 25 кг (55 фунт)
  • Сыртқы өлшемдер: 150 мм (5,9 дюйм) x 150 мм (5,9 дюйм) x 1200 мм (47 дюйм)
  • Пайдалы жүктеме: флуоресценттік биосенсор

Зонд сонымен қатар сенсорлары бар бірқатар контейнерлерді сүйреп апаруға арналған, оларды бұйрық бойынша тастауға және мұздың белгілі бір жерлеріне тұрақты орналастыруға болады. Команда ақыр аяғында датчиктерді мұзды ортаға түсіру үшін IceMole қолданатын басқа зерттеушілермен жұмыс істеуге үміттенеді. Мұздықтағы алғашқы далалық сынақтардың электрмен жабдықталуын жер бетіндегі сыртқы қуат генераторы қамтамасыз еткен болса, сонымен қатар жылыту қуатын борттық қуат көзі қамтамасыз етеді деп жоспарланған.[1][3]

Сынақтар

Аймағында алғашқы далалық сынақтар өткізілді Мортератш мұздығы жылы Швейцария 2010 жылдың жазында. Мұздықтағы сынақтар кезінде келесі ену сынақтары сәтті өткізілді:[1]

  • гравитацияға қарсы 1,5 м (4 фут 11 дюйм) ішінде 45 ° жоғары қарай еру;
  • көлденеңінен 5 м (16 фут) балқу;
  • 45 ° төмен қарай 3 м (9,8 фут) балқып, осылайша кедергі жасамайтын үш мұз емес қабаттарға (мұздықта кездесетін балшық пен құм) еніп, радиусы 10 м (33 фут) қисықты жүргізеді.

  • Жабдықты Мортератш мұздығына тікұшақпен тасымалдау.

  • IceMole тартылыс күшіне қарсы 45 ° жоғары қарай қозғалады.

  • Балқу арнасы жоғары қарай тураланған.

IceMole алғашқы сынақ кезінде сағатына 30 см (12 дюйм) жай қозғалған кезде, оңтайлы жағдайлар қолөнердің осы жылдамдықтан үш еседен жоғары жылдамдықпен жүруіне мүмкіндік береді. Ену жылдамдығы келесі прототип үшін жоғарылатылады.[1][2]

Сынақ нәтижелері IceMole тұжырымдамасы ғылыми құралдарды терең мұзға жіберуге және оларды кейін қалпына келтіруге мүмкіндік беретін тәсіл екенін көрсетті. IceMole-дің бұрғылауға қатысты тағы бір артықшылығы - биологиялық ластануды азайтуға болады және процесті жоғары автономды етуге болады, осылайша жер бетінде оператор қажет болмайды.[1][2]

Нәтижелері туралы 2011 жылы Антарктида ғылымының симпозиумында айтылды Мэдисон, Висконсин және Еуропалық геоғылымдар одағы 2011 жылы өткізілді Вена, Австрия.[2] Келесі сынақ жүгіруін өткізу жоспарланған болатын Солтүстік жарты шар 2012 жылдың жазы.[2]

2012 жылға арналған миссия сценарийі: тік «U» қазу

2012 жылы далалық эксперименттің жоспарланған міндеттері төменде келтірілген.[дәйексөз қажет ]

Миссияның профилі 2012:

1.) IceMole және оның пайдалы жүктемелерінің қалпына келтірілуін көрсету
2.) көлденең «U» қазу үшін
3.) тік «U» қазу үшін
4.) ~ 40 м қашықтықты жүріп өту
5) 50 - 150 сағат аралығында жұмыс істеу

6) Контейнерлерді босату үшін

2014 жылғы тест Қан құлайды

Қан құлайды 2014 жылдың қарашасында IceMole сынағын өткізу үшін мақсат ретінде пайдаланылды. Мұздықтың астынан еріген судың бұл ерекше ағыны ғалымдарға қоршаған ортаға қол жеткізуге мүмкіндік береді, әйтпесе тек бұрғылау арқылы зерттеуге болады (бұл оны ластау қаупі де бар). Оның қайнар көзі - шамадан тыс бассейн, мөлшері белгісіз, ол кейде асып кетеді. Биогеохимиялық талдау көрсеткендей, су бастапқыда теңіз болып табылады. Бір болжам - оның көзі үшінші кезеңде Тейлор аңғарын алып жатқан ежелгі фьордтың қалдықтары болуы мүмкін. Суда еріген темір темір су бетіне шыққан кезде тотығып, судың қанын қызылға айналдырады.[4]

Сынақ қан сарқырамасынан шығатын каналдан таза субглазиалды сынаманы қайтарып берді.[5]

Антарктидадағы субглазиялық ортаға планетааралық миссияларға ұқсас қорғаныс хаттамалары қажет,[6] және зонд сутегі асқын тотығы мен ультрафиолет стерилизациясының көмегімен осы хаттамаларға зарарсыздандырылды. Сондай-ақ, зондтың ұшы ғана сұйық судан тікелей сынама алды.[4][7]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e f ж сағ мен Дахвальд, Бернд; Чаншэн Сю; Фельдманн, Марко; Плешер, Энгельберт (2011). «Романның жер қойнауындағы жаңа зондын жасау және Мортератщ мұздығында алғашқы прототипті сынау» (PDF). Геофизикалық зерттеулердің рефераттары. Еуропалық геоғылымдар одағының Бас ассамблеясы 2011 ж., Вена, Австрия (3-8 сәуір 2011 ж.). 13.
  2. ^ а б c г. e f ж сағ мен j «IceMole келеді - Романның дизайны зондқа Жердегі және одан тыс жерлерде мұздатылған ортаны зерттеуге көмектесе алады». Табиғат жаңалықтары. Nature Publishing Group. 30 сәуір 2011 ж. дои:10.1038 / жаңалықтар.2011.261.
  3. ^ а б c г. e f IceMole командасы (2011 ж. 1 мамыр). «IceMole мұзды зерттеу зонды (неміс тілінен аударғанда)». Студенттердің жобалары - Luft- und Raumfahrttechnik. Ахен. Архивтелген түпнұсқа 2011 жылғы 25 шілдеде. Алынған 27 сәуір 2011.
  4. ^ а б Дахвальд, Бернд; Микукки, Джил; Тулачык, Славек; Дигель, Илья; Эспе, Клеменс; Фельдманн, Марко; Франк, Геро; Ковальски, Джулия; Xu, Changsheng (2014). «IceMole: жерасты мұздары мен су асты сулары экожүйелерін таза in situ талдауы мен сынамаларын алуға арналған маневрлік зонд». Гляциология шежіресі. 55 (65): 14–22. дои:10.3189 / 2014AoG65A004. ISSN  0260-3055.
  5. ^ Брабав, Касандра (7 сәуір 2015). «IceMole бұрғысы Сатурндағы мұзды Ай Энцеладты зерттеуге арналған мұздықтар сынағынан өтті». Space.com.
  6. ^ «SCAR-тың су асты орталарын барлау және зерттеу жөніндегі мінез-құлық кодексі» (PDF). ХХІІІ Антарктикалық келісім-шарт бойынша консультативтік кездесу, Буэнос-Айрес, 20 маусым - 1 шілде 2011 ж. 7. Зерттеу хаттамаларында жер асты сулы ортасында тірі организмдер болады деп болжануы керек және биологияның (жат түрлердің енгізілуін қоса алғанда) немесе осы ортаның тіршілік ету қасиеттерінің тұрақты өзгеруіне жол бермейтін сақтық шаралары қабылдануы керек.

    28. Су асты сулы ортаға түсетін бұрғылау сұйықтықтары мен жабдықтарын мүмкіндігінше тазарту керек және стерильділікке қатысты жазбаларды жүргізу керек (мысалы, бұрғылау алаңында флуоресценттік микроскопия арқылы бактериялардың саны). Жалпы тазалыққа арналған уақытша нұсқаулық ретінде бұл объектілерде субглазиялық ортаға жету үшін бұрғыланып жатқан мұздың эквивалентті көлемінде көп микробтар болмауы керек. Бұл стандартты су астындағы сулы микробтық популяциялар туралы жаңа деректер пайда болған кезде қайта бағалау қажет
  7. ^ АНДЕРСОН, ПОЛЬ СКОТТ (29 ақпан 2012). «Enceladus Explorer-тің қызықты миссиясы өмір іздеуді ұсынады». Ғалам.

Сыртқы сілтемелер