Ruimtevaart topic

[C.G. de Beaufort]

Nu iets 'moeilijks', wormgaten :

Wormgaten - alleen theoretisch of gateways naar een ander universum? 

De term 'wormhole' voor het eerst door de Amerikaanse natuurkundige John Archibald Wheeler in 1957. Voor die tijd werd bedacht, werd dit fenomeen bekend als een Einstein-Rosen Bridge. Het was zo ver terug als 1935 dat natuurkundigen Albert Einstien en Nathan Rosen gebruikt algemene relativiteitstheorie om de mogelijkheid van 'bruggen' door ruimte en tijd suggereren, het creëren van een kortere weg, waardoor reizen over grote afstanden zeer snel gaat. Het probleem is, we zijn nu in de 21e eeuw en een van deze bruggen is nog steeds niet ontdekt.

Hoe een wormgat zou werken


         
Hier zien we hoe een wormgat zou werken, met ruimte-tijd weergegeven als een tweedimensionale vel. Als het vel wordt omgevouwen, zoals getoond, zou een brug een kortere weg door de hogere dimensies (de groene pijl) te verstrekken, het doorkruisen van de afstand veel sneller dan die door conventionele ruimte-tijd (de rode pijl).           

Dus, is het gewoon een theorie?   

Omdat men nog niet is ontdekt, betekent dit niet noodzakelijkerwijs dat ze alleen bestaan ​​uit theorie. Het is gepostuleerd dat, op het kwantum niveau - dat wil zeggen, het meest fundamentele niveau van het heelal - dat er kleine wormgaten zijn die continu bestaat door in/uit te schakelen in hun bestaan. Niet voor een mens of ruimteschepen te gebruiken, maar veel stabieler en ze konden een stuk groter zijn. Sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat na de 'oerknal', een aantal van deze microscopisch kleine wormgaten zou hebben opengehouden door kosmische snaren en vervolgens, met een inflatie van het heelal, uitgebreid tot macroscopische maten... Wacht even, opengehouden door wat?         

Kosmische snaren

Kosmische snaren (niet te verwarren met de 'strings' in String Theory) zijn theoretische breuklijnen in de stof van het heelal. Verondersteld mogelijk te zijn gevormd als het universum begon afkoelen na de 'oerknal o.i.d', kunnen ze worden vergeleken met scheuren in de tijdruimte. Deze snaren worden gedefinieerd als slechts één dimensie - lengte - en uiterst compact. Om u een idee te geven van hoe dicht, één van deze snaren slechts van één mijl lang zou zwaarder zijn dan de aarde. Ze kunnen bestaan ​​die in een perfect rechte lijn dwars door de lengte van het waarneembare heelal of vormen gigantische ringen, vele malen groter dan onze Melkweg. In 2005, een team van astronomen van de Universiteit van Luik in België werden het bestuderen van een groep van 355 quasars. Elke quasar verspreidt een krachtige straal van energie in een bepaalde richting en het was redelijk om te verwachten dat deze aanwijzingen om totaal willekeurig zijn. Wat zij echter vonden was dat een groot aantal een straling had op de dezelfde manier. In feite, wanneer ze steeds verre quasars bekeken, dan werden de stralen gevormd tot een grote ring. Het enige dat zou kunnen veroorzaken, was een kosmische snaar. Dit werd beschouwd voorlopige bewijs van hun bestaan. Echter, het openen van een wormhole met een dergelijke snaar kon zich alleen houden wanneer negatieve energie had. Oh, wat bedoelen ze daar nu mee, negatieve energie?               

Negatieve energie

Een van de situaties die voortvloeien uit de kwantumfysica is dat een regio in de ruimte minder dan niets kan bevatten. Ja, je leest dit goed. Maar hoe is dat mogelijk? Laten we zeggen dat we hebben een vacuüm - een volume niets bevat op alle die nul energiedichtheid heeft. Op het kwantum niveau, dit volume bevat nog steeds een massa van 'virtuele' deeltjes, voortdurend opduiken in en uit het bestaan. Met andere woorden, het vacuüm voortdurend fluctueert de negatieve energie - als deze schommelingen in de een of andere manier zou kunnen worden gedempt, het vacuüm zou dan minder dan nul-energie te geven. Het gebruik van negatieve energie is de enige manier waarop een ruimteschip-sized wormgat kon worden opengehouden.         

Kwantumverstrengeling

Dit is een term die gebruikt wordt in de kwantummechanica tot een zeer eigenaardige eigenschap wordt weergegeven door paren van subatomaire deeltjes die 'verstrikt' te beschrijven. Laten we zeggen dat het ene deeltje is positief geladen en de andere negatief. Als de positieve lading is veranderd naar negatief, dan de andere zal direct zijn lading positief veranderen. Het verbazingwekkende is, dit gebeurt of de deeltjes naast elkaar of aan beide uiteinden van het waarneembare heelal. Niemand weet waarom of hoe zelfs dit mogelijk kan zijn. Een andere belangrijke quantum regel is dat een individueel deeltje niet kunnen worden verward met twee dingen tegelijk, het is monogaam. Nu, als we verstrengeling overwegen in relatie tot zwarte gaten, beginnen problemen te ontstaan. Het is nu bekend dat zwarte gaten fotonen uitzenden van energie genaamd Hawking-straling. Moeilijkheid is, dat deze fotonen lijken wel verstrikt met zichzelf én met het interieur van het zwarte gat, wat quantum monogamie juist schendt. Twee natuurkundigen, Juan Maldacena en Leonard Susskind, van het Institute of Advanced Study in respectievelijk Princeton en Stanford University California, hebben een gedurfd voorstel gemaakt om deze paradox op te lossen. Zij stellen voor dat de twee zwarte gaten verward zou kunnen worden, waardoor het vrijgeven van de Hawking-straling quantum monogaam is. De verstrengeling van de zwarte gaten kon dan fysiek gemanifesteerd worden... als een wormgat. ER = EPR, ER, wat Einstein met Rosen in 1935 over de invoering van het concept van de wormgaten, EPR wat Einstein, Podolsky en Rosen in hetzelfde jaar schreef over de invoering van het concept van verstrengeling. Om een ​​zwart gat dat een brug te kunnen herbergen naar een andere plek, dat zou het best zijn om een ​​echt astronomisch gesproken galaxy te observeren.

Sagittarius A*

Dit is de naam gegeven aan een extreem sterke radiobron in het centrum van ons Melkwegstelsel, dat algemeen wordt beschouwd als een superzwaar zwart gat te zijn. Het is een belangrijk doelwit om te studeren in verband met de mogelijkheid van het zijn een wormgat. Fysicus Cosimo Bambi, van de Fudan Universiteit in Shanghai, China, heeft opgemerkt dat zwarte gaten en wormgaten zijn vrijwel niet te onderscheiden zijn. Maar hij stelt dat er een manier om het testen. Beide soorten objecten werpen 'schaduwen' in de vorm van de regio's van de duisternis, omringd door heldere halo's. Het wormgat schaduw zou veel kleiner zijn dan die van een zwart gat, met de heldere gebied veel groter zijn. Bambi stelt dat het heel gemakkelijk zou zijn om te controleren of Sagittarius A* voor deze en enkele telescoop projecten worden opgesteld om dat te doen. We konden binnen jaar na het ontdekken van onze eerste toegangspoort naar een tot 'wie-weet-waar'.

Het invoeren van een zwart gat

Het is de algemene consensus dat, als je in een zwart gat vallen, word je tot de dood verpletterd door de intense zwaartekracht. Dus, hoe kan met een wormgat een galaxy bereiken? Nu moet ik je vertellen over iets genaamd 'loop quantum gravity' (LQG). Het is een theorie dat pogingen om de kwantummechanica en de standaard algemene relativiteitstheorie samen te voegen. Voordat dit je verbijstert, laat ik zeggen dat de theorie stelt dat de ruimte  een atomaire structuur op zichzelf heeft, net als materie. Het is opgebouwd uit met elkaar verbonden lussen, genaamd 'spin-netwerken' op de Planck schaal, die veel weg heeft dan een kleinere en  bestaande elektron. Twee natuurkundigen, Jorge Pullin en Rodolfo Gambini, probeerde het aanbrengen van een LQG in een voorbeeld van een zwart gat. Zij vonden dat in eerste instantie de zwaartekracht werd verhoogd, maar dan in plaats van dat er een singulariteit (i.e. oneindig dichte het centrum van het gat), de zwaartekracht begon te dalen net alsof je in de 'andere kant' ter plaatse was. Wat deze 'andere kant' was, het zal je meenemen naar een aantal plaatsen in ons universum of zelfs naar een helemaal ander universum. Alles goed en wel, maar zou je het b.v. ook willen testen door de invoer van een echt zwart gat? De LQG versie van een zwart gat is verleidelijk om te accepteren, omdat je het 'verlies van informatie' een probleem kwijt raakt. Zwarte gaten slokken alles, met inbegrip van informatie tot op het subatomaire niveau. Als het zwarte gat uiteindelijk zal verdampen, zal de verlies van informatie die in strijd is met de kwantumtheorie, ook verdampen. Als dit niet gebeurt met de verwijdering van het zwart gat singulariteit, dan eindigt het verlies informatie gewoon ergens anders. Zoals Pullin zelf het uitdrukte: 'De informatie verdwijnt niet, maar lekt'. 

Btw, persoonlijk denk ik dat wij niet zijn ontstaan uit de 'oerknal', maar te maken heeft met het wormgat die in het centrum van de Melkweg resideert.

Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

De historie van het heelal

1,2 miljoen galaxys, i.e. sterrenstelsels 



Dit is een stukje van de kaart gemaakt door Sloan Digital Sky Survey met haar Baryon Oscillation Spectroscopic Survey over de grootschalige structuur van het heelal. Elke stip op deze foto geeft de positie aan van sterrenstelsels, zo'n 6 miljard jaar in het verleden. Het beeld beslaat ongeveer 1/20e van de hemel. Kleur geeft de afstand van de aarde op de kaart, variërend van geel van kort tot paars aan de andere kant. Sterrenstelsels zijn zeer geclusterd, onthullende superclusters en leemte waarvan de aanwezigheid wordt gezaaid in de eerste fractie van een seconde na de 'oerknal'. Dit beeld bevat 48.741 sterrenstelsels, ongeveer 3% van de volledige dataset. Grey patches zijn kleine gebieden zonder survey data. Zo'n 95% van dit deel bestaat uit een 'donkere' materie. Hier en daar zie je stippen die samenklonteren waarbij de sterrenstelsel aansluiten bij aan de massa van 'donkere' materie.

Groet,

C.G. de Beaufort
 

[C.G. de Beaufort]

Reboost raket ISS

Om de zoveel tijd heeft de ISS een reboost nodig. Door een geringe hoeveelheid oxide zal de ISS langzaam vaart minderen en dichter bij de Aarde komen. Hieronder is een samenvatting :



Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

Vaarwel Philae: de aarde verbreekt relatie met de sonde op de komeet - 27 juli 2016 



Grond-controllers hebben een definitief afscheid genomen van de robotlab Philae. Na 1,5 jaar snijden ze de communictatie door van de kleine sonde aan het oppervlak van de komeet. 'Vandaag is de communicatie met Philae gestopt,' zei Andreas Schütz van de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR vanaf de grond-controle in Keulen. 'Dit is het einde van een boeiende, succesvolle maar tevens ook een crash landing van de missie voor publiek en de wetenschap. 'De beslissing om de link te snijden werd genomen om energie op te slaan moederschip Rosetta in een baan rond de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko voor de laatste weken van zijn eigen, historische missie. De batterijen waren leeg, de laatste succesvolle communicatie Philae met aarde was op 9 juli vorig jaar. De lijnen waren opengelaten omdat het een zeer kleine kans was dat de sonde tot leven gekomen door méér zon. Helaas dit lukte niet. Aan de vooravond van de breuk, Philae tweet: 'Het is tijd voor mij om afscheid te nemen morgen, de communicatie van unit Rosetta zal worden uitgeschakeld voor altijd'. De sonde is geweest op het oppervlak van 67P sinds 12 november 2014, een spannend onderdeel van baanbrekende missie Rosetta voor het leven op aarde. De Rosetta blijft in een baan 67P, maar als de komeet verder verwijderd van de zon het wordt steeds moelijker de batterijen op te laden die nodig zijn om energie van de sonde te leveren. 'We moeten het beschikbare vermogen om wetenschappelijke instrumenten Rosetta's te maximaliseren en we hadden dus geen andere keuze dan de ESS uit te schakelen' vertelde wetenschappelijk adviseur Mark McCaughrean. ESS staat voor de elektrische Support System Processor Unit aan boord van Rosetta die werd gebruikt voor Philae de resultaten van haar wetenschappelijke experimenten en intermitterende statusrapporten naar huis te sturen. De Rosetta's eigen missie zal tot een einde komen op 30 september als hij een crash maakt om de Philae te vergezellen aan het komeetoppervlak.   

Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

Nu nog iets moeilijker dan een wormhole, nl. de 'snaren theorie' :

Snaren theorie - de zoektocht naar de alles omvattende theorie

Er zijn twee verschillende sets van de wetten in de fysica: quantum fysica met het omgaan met de zeer kleine  en de algemene relativiteitstheorie, het omgaan met het zeer grote. Het probleem is dat ze allebei onverenigbaar lijken met name wat betreft de zwaartekracht. Snaartheorie is een poging om de twee te verenigen en effectief te komen met een 'alles omvattende theorie'.

Geschiedenis

Snaartheorie sinds haar geboorte in het midden van de 20e eeuw is gegaan door een paar incarnaties. Het begon allemaal in 1968.

Het Dual Resonance Model (DRM)

Je hebt misschien gehoord van de Large Hadron Collider in het CERN instituut in Zwitserland. Er zijn veel van dergelijke installaties in de hele wereld en terug in de jaren 1960 werd frequent experimenten uitgevoerd om een ​​theorie te leggen hoe elementaire deeltjes, zoals hadrons werden verspreid in de interactie die door deze faciliteiten. Hun eerste en laatste toestanden zouden kunnen worden opgenomen op iets genaamd een 's-matrix' en de zoektocht was om een ​​wiskundige formule om deze matrix te leggen te vinden. Het was natuurkundige Gabriele Veneziano bij CERN die in 1968 kwam met een functie die de 'Dual Resonantie Model' werd genoemd. Helaas, de parameters van dit model zeer beperkt hetgeen betekent dat zij ofwel volledig juist òf helemaal fout waren. Uiteindelijk werd aangetoond het laatstgenoemde te zijn. Veneziano's model leidde echter tot direct de eerste versie van de snaartheorie.

Bosonische snaartheorie

In een poging om herinterpreteren Veneziano's vergelijkingen kwamen de  natuurkundigen tot het idee waarbij ze het universum beschreven als kleine oscillerende, 'snaren'... 

Wacht even - waarom snaren?

Laten we eens kijken naar de kleinste, meest fundamentele deeltjes. Ze kunnen worden gedacht te bestaan ​​als een punt met nul dimensies. Dus als twee deeltjes op elkaar inwerken, doen ze dat op nul afstand. Het probleem is op nul afstand dat Einstein's theorie van de zwaartekracht geen zin heeft en de vergelijkingen in de war raken. De enige manier om ze te laten werken is om te doen alsof de zwaartekracht niet bestaat. Uiteraard is dit geen haalbare oplossing zodat natuurkundige theorie het bestaan ​​van eendimensionale 'snaren', die dus een zekere afstand - hoe klein ook - tussen deeltjesinteracties zijn gemaakt. Hier zien wij het afgebeeld :



De interactie links toont de deeltjes punten in de ruimte; rechts een interactie afstand van een snarenbundel waardoor het opnemen van de zwaartekracht die zinvol wordt geacht. Deze theorie had helaas twee fundamentele tekortkomingen. Ten eerste omdat zij voorgesteld werden als een elementair deeltje, de bosonen in het heelal. Het is bekend uit wetenschappelijk experiment dat er dingen bestaan die ze fermionen noemen. Ten tweede, is het nodig dat één versie van de snaren ook een imaginaire massa te bezitten. Omdat te verhelpen moesten de wetenschappers een totaal van 26 dimensies in het heelal geven. Dit leek de problemen op te lossen, maar de hele zaak was verre van bevredigend. Wat nodig was, was een nieuwe, verbeterde theorie...

Supersnaartheorie

Zoals zojuist vermeld is, zijn alle deeltjes in het heelal bosonen én fermionen. In de vroege jaren 1970 hadden onderzoekers gepostuleerd dat elk deeltje op een bepaalde manier is aangesloten op een equivalente fermion in een proces dat zij 'supersymmetrie' genoemd hebben. Maar tot op heden is dit nog niet bewezen door wetenschappelijk experiment zodat het nog slechts een theorie is. Echter, wanneer supersymmetrie werd opgenomen in de snaartheorie in het midden van de jaren 1970, vergelijkingen zijn sterk vereenvoudigd. Ook zulke onzinnige dingen, zoals oneindige waarden en imaginaire energie, werden geëlimineerd. Deze nieuwe, verbeterde versie werd daarom 'supersnarentheorie' genoemd. In de daaropvolgende jaren waren er verschillende soorten van deze theorie: Type I, Type IIA, type IIB, Types HE en HO (deze laatste twee gezamenlijk 'heterotische' snaartheorieën, deze mysterieuze woord verwijzend naar gesloten snaren of lussen). Wetenschappers waren ongemakkelijk dat er vijf verschillende theorieën waren en alle correct in het begin. Dan in 1994, een string theoreticus genaamd, Edward Witten, kwam dan met het volgende idee ...

M-theorie 

Hij suggereerde dat de vijf ogenschijnlijk verschillende theorieën waren in feite dezelfde theorie bekeken vanuit verschillende gezichtspunten. Hij stelt 'M-Theory', waarbij alle voorgaande theorieën verenigd. Wat de 'M' betekent in deze raadselachtige naam nooit gedefinieerd, maar algemeen wordt aangenomen dat verwijst naar de term 'membraan'. Simpel gezegd, de theorie suggereert dat snaren eendimensionale segmenten van een tweedimensionale membraan. Het vereist de toevoeging van 11 dimensies waarin deze membranen gevonden worden. In deze theorie is het toegestaan ​​de zwaartekracht en het zwaartekracht deeltje te definiëren wat betekent dat er een eenheid is tussen de quantumtheorie en algemene relativiteit. M-theorie is momenteel de overheersend totdat iemand met iets beters komt. In de tussentijd, zoals grootheden als Michio Kaku en Stephen Hawking hebben beweerd dat deze theorie direct kan leiden tot de ongrijpbare, 'alles omvattende theorie'. 

Hoe kan snaren werken? 

Alle objecten, met inbegrip van u en ik, zijn gemaakt van chemische verbindingen, welke groepen van moleculen. Deze moleculen bestaan ​​uit atomen (d.w.z. de elementen in het periodiek systeem) en de atomen bevatten zelf protonen, neutronen en elektronen. Blijven dieper ingaan op de innerlijke wereld van de elementaire deeltjes, worden de protonen en neutronen up gemaakt van combinaties van niet meer dan zes verschillende typen (of 'smaken') van quark. Nu deze raadselachtige koorden worden beschouwd als zeer kleine, eendimensionale filamenten die op de Planck schaal. Dit is de kleinste eenheid meetbare lengte. Het is miljoenen keren kleiner dan een elektron. Er wordt gezegd te oscilleren en de verschillende oscillatie kan zich in de snaar manifesteren als een elektron, een 'up quark', een foton of als een graviton c.q. de zwaartekracht. Deze kleine filamenten van energie kan bestaan ​​als open én gesloten snaren. Elke samenvoeging van snarenbundel kan worden gezien als interacties tussen de deeltjes als ze zich manifesteren.

Waarom zo veel dimensies? 

In onze dagelijkse wereld, ervaren we drie ruimtelijke dimensies - hoogte, breedte, diepte - en sinds Einsteins wetten, een vierde, een tijdelijke (met andere woorden, tijd). Deze vier dimensies kunnen worden gebruikt als de coördinaten voor de positie van een object verklaren. In snaar theorie zijn meer coördinaten nodig om de positie van de snaren, de vergelijkingen zinvol drukken. Vandaar de extra dimensies. Dus, waar zijn ze, deze extra zeven dimensies? Nou, er wordt gezegd dat ze strak opgerold in een cirkel of een bal (de technische term is 'gecompactificeerde'). Hieronder een voorgestelde presentatie van'm : 



A Calabi-Yau veelvoud in de snaartheorie

Het is een 'Calabi-Yau veelvoud' genoemd en heeft een zwaartekracht onder z'n leden. De andere drie fundamentele krachten van het heelal - elektromagnetisme, de sterke kernkracht en de zwakke kernkracht - zijn beperkt tot onze vertrouwde vier dimensies.

Conclusie

Merk op hoe het woord 'theorie' is gestreept over een heleboel op deze pagina? Want dat is alles wat je net hebt gelezen is : een theorie. Zoals de zaken er nu bij liggen hebben wij (nog) niet deeltjesversnellers die krachtig genoeg zijn om de extreem hoge energieën te bereiken die nodig zijn voor de experimenten te doen. Echter, zoals veel natuurkundigen hebben gezegd, de M-theorie versie van de snaartheorie is de beste kanshebber tot nu toe, het leveren van een manier om alle vier fundamentele krachten te bundelen in een eenvoudige, elegante vergelijking.   

En dit is de heilige graal van de natuurkunde en...het gaat terug tot de 'oerknal'.       

Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

Met microfoon op Mars, 2020 Rover zal sounds registreren!

Camera's en microfoons zullen de afdaling en landing in volgorde documenteren. Als alles volgens plan verloopt, zal de landing van NASA rover zal de meest gedocumenteerde planetaire landing in de geschiedenis van Mars leveren. De ruimte-agentschap zal met speciale camera's en microfoons een ​​prachtig uitzicht en de geluiden van afdaling naar Mars in 2021 vast te leggen - i.e. de robot zal gelanceerd worden in 2020, vandaar de naam. Deze camera's en geluiden gaan een ​​aantal van de meest opwindende beelden van een planetaire missie die geproduceerd zijn, aldus adjunct-project manager Matthew Wallace.



Credit: NASA / JPL-Caltech
   
De Mars 2020 rover zal op dezelfde manier Mars bereiken zoals Curiosity rover dat deed in augustus 2012. Dat wil zeggen dat de zes wielen robot zal steunen op een grote parachute naar vertragen die worden verlaagd door een aangedreven raket. De EDL-camera's zullen onderzoekers en ingenieurs een ongekende blik werpen hoe dit alles versnelling in de martiaanse instelling. 'We willen de fysica van parachute inflatie zoveel mogelijk begrijpen. De verschillende microfoon en camera's moeten daarbij bijdragen wanneer het hitteschild wegvalt', zei Wallace. 'Een aantal toekomstige Mars landing architecturen zullen gebruik maken van dit systeem, wat groeipotentieel heeft. Tevens wordt een microfoon toegevoegd aan het lasergevuurde supercam. Een ander standalone werkpaard is een microfoon gemonteerd op de stuurboordzijde van de rover die luistert naar geluiden die afkomstig zjn van de wielen. De microfoons zullen blijven rollen na de 'touchdown', dus ook met het vastleggen van een scala aan geluiden. We horen de wielen draaien, de boor-rotatie en waarschijnlijk ook de mast van de rover. Ook wind-interacties - tenminste vrij hoge snelheid wind - krijgen wij ook te  horen. Gemonteerd op de kop van de lange-hals mast van de rover, kan supercam imaging, chemische samenstelling analyse en mineralogie gegevens te verstrekken. Het instrument is ook in staat om de aanwezigheid van organische verbindingen in rotsen en vuil op afstand te detecteren. Dus wanneer zij daadwerkelijk de laser geschoten hebben om het verzamelen van spectrale gegevens, zullen ze ook in staat zijn om geluid te verzamelen op dat moment', zegt Wallace. De microfoons zijn in de eerste plaats een publiekelijk. Maar het geluid kan ook een belangrijke voor een technische diagnose, soms voorzien in een eerste indicatie dat een pomp of andere hardware niet juist functioneert, voegde hij eraan toe. 'We gaan een groot aantal mooie dingen te horen'.

Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

Reizen naar Mars met onvergankelijke plasma-raketten



Mars missie met plasma-raketten

Bijna 50 jaar na de landing op de maan, de mensheid heeft nu zijn zinnen gezet op het verzenden van de eerste mensen naar Mars. De maanreis duurde drie dagen, i.t.t een Mars reis, die een groot deel van het jaar gaat duren. Het verschil is nl. méér dan alleen maar tijd. We zullen veel voorraden nodig hebben voor de reis zelf en als we naar de Mars gaan, dan hebben wij een verblijf nodig met het opzetten voor het opzetten van een kamp. Het dragen van al dit materiaal zal een revolutionaire raket technologie nodig. De Saturn V was de grootste raket ooit gebouwd. Bij de start verbruikt het een enorme hoeveelheid brandstof. Nadat de lege brandstoftanks afgeworpen zijn, dan werd met de laatste trap brandstof gebruikt om de maan te bereiken en vice versa. Bijna een miljoen liter van verschillende brandstoffen om er  een paar mensen op een dagtocht naar onze dichtstbijzijnde buitenaards lichaam te brengen. Dus hoe kunnen we dan een reis naar Mars, wat meer dan 100 keer verder weg is dan de maan, sturen? De Saturnus-Apollo combinatie kon alleen naar maan met een brandstof van de massa-equivalent van een spoorwegwagon; het zou zeker enige tientallen van zo'n raket nodig zijn om alleen maar ​klein huis op Mars te bouwen. Maar helaas, er zijn geen alternatieven voor de chemische raket; alleen krachtig chemische explosies kunnen genoeg kracht zetten om zwaartekracht van de aarde te overwinnen. Maar eenmaal in de ruimte kan een nieuwe, zuinige rakettechnologie dit overnemen: nl. plasma raketten. 

'Elektrische voertuigen' van de ruimte 

Plasma raketten zijn een moderne technologie die brandstof transformeert in een warme soep van elektrisch geladen deeltjes, bekend als plasma en die het ruimteschip duwt. Een plasma raket zal i.p.v. een chemische  raket  een vermindering van brandstof hebben van 90 procent. Dat betekent dat we 10 keer de hoeveelheid lading te leveren met dezelfde brandstof massa. NASA planners zijn al op zoek naar het gebruik van plasma-raket als transportvoertuigen tussen de Aarde en Mars. Het belangrijkste nadeel aan plasma-raketten is hun lage stuwkracht. Voortstuwingkracht is een maat voor hoe sterk een 'push' de raket kan leveren aan het ruimtevaartuig. De meest krachtige plasma-raket gevlogen in de ruimte, een zogenaamde Hall-thruster, zou slechts genoeg stuwkracht hebben om een ​​stuk papier tegen de zwaartekracht te trotseren. Geloof het of niet, met een Hall-thruster zou je vele jaren nodig hebben om Mars te bereiken. Maar goed, maak je geen zorgen een zwakke stuwkracht. Dankzij de revolutionaire brandstofefficiëntie hebben plasma raketten NASA nodig om missies die anders niet mogelijk zou zijn met chemische raketten uit te voeren. Onlangs, de Dawn-missie heeft aangetoond dat het potentieel van plasma-raketten door ionisatie werkt. Terwijl de toekomst van plasma-raketten helder is, heeft de technologie nog steeds onopgeloste problemen. Bijvoorbeeld, wat er gaat gebeuren met een voortstuwingskracht? Er moet dan een raket komen die onvergankelijk is gemaakt.

Begrijpen van plasma raketten

Om dit te doen, moeten we eerst begrijpen hoe een plasma raket werkt. In de raket wordt een plasma van het injecteren van elektrische energie in een gasvormige brandstof, de negatief geladen elektronen van positief geladen ionen af te halen. De ionen komen tegen de de wand van de raket aan, waardoor het ruimtevaartuig naar voren duwt. Maar helaas, al die energie in plasma doet meer dan voortbewegen ruimteschepen, het wil het materiaal waarmee het in contact komt, uiteindelijk vernietigen. Elektrische krachten van de negatief geladen muur veroorzaakt dat de ionen in de wand slaat bij een zeer hoge snelheid. Deze botsingen breken atomen van de wand, die langzaam verzwakt in verloop van de tijd. Uiteindelijk, genoeg ionen raken de wand waardoor hij breekt, de voortstuwingskracht is weg en je ruimteschip zit nu vast in de ruimte. Het is niet genoeg om hardere materialen te gebruiken om het bombardement te weerstaan: er zal altijd een bepaalde hoeveelheid schade voorkomen, ongeacht hoe sterk het materiaal is. We hebben behoefte aan een slimme manier van het manipuleren van het plasma, het materiaal van de wand om de schade voorkomen. 

Zelfherstellende wand

Zou het niet geweldig zijn wanneer een wand zichzelf kan repareren? Het blijkt dat er twee fysieke effecten die dit kunnen :



Illustratie van drie mogelijke scenario's voor atoom die je op een wal afvuurt : 1) het is voorgoed verloren, 2) het komt de wand tegen en stuitert terug, 3) het wordt geïoniseerd en wordt versneld door elektrische krachten die afgezet worden.

Credit: CC BY-ND   

De eerste staat bekend als ballistische afzetting en is aanwezig in materialen met een microscopische-oppervlakte variaties, zoals bv. nagelachtig of kolommen is. Wanneer een ion de muur raakt, zal een stuk van deze microfeatures afbreken en vliegt in elke richting. Sommige van deze stukken zullen nabij gelegen uitstekende delen van het oppervlak vastkleven, waardoor de wand onbeschadigd blijft. Echter, er zullen ook altijd atomen die wegvlogen zijn van de muur en die zijn voor altijd verloren. 



Microstructuren op een materiaal monster waargenomen onder een elektronenmicroscoop. 
Credit: Chris Matthes (UCLA), CC BY-ND

Het tweede fenomeen is minder intuïtief en is afhankelijk van de plasma-omstandigheden. Stel je voor hetzelfde scenario waar de muur een deeltje afbreekt en in het plasma vliegt. Echter, in plaats van voor verloren wordt het deeltje plotseling omgekeerd en gaat direct weer terug naar de wand. Dit is vergelijkbaar met hoe een baseball recht omhoog wordt gegooid, in de lucht draait en terug zakt naar je hand.  In een voortstuwingskracht, dat is de elektrische kracht tussen de negatief geladen wand en de wand deeltje zelf. Het deeltje is neutraal geladen, maar kan het elektron in het plasma te verliezen en komt er ineens positief geladen uit. Het resultaat is dat de deeltjes steeds terug naar de wand wordt getrokken, in een fenomeen genaamd plasma wederafzetting. Dit proces kan worden geregeld door het veranderen van de dichtheid en temperatuur van het plasma. 

Testen van verschillende materialen



Plasma test faciliteit aan de UCLA

Credit: CC BY-ND

Hier testen wij microfeatured materialen om de effecten van ballistische afzetting en plasma wederafzetting te meten. Vergeet niet, ballistische afzetting is afhankelijk van de wand dwz. oppervlaktestructuren terwijl plasma hernieuwde afzetting afhankelijk is van dichtheid en temperatuur. De eerste microfeatured steekproef testte dat de schade met 20 procent verlaagd. Door het verbeteren van het ontwerp van de microfeatures, kan de schade nog verder verlaagd worden, zoveel mogelijk als 50 procent. Een dergelijk materiaal op een voortstuwingskracht kan het verschil tussen een reis naar Mars en vast komen te zitten halverwege. De volgende stap is om de effecten van plasma wederafzetting toe te nemen en te bepalen of een werkelijk onvergankelijke wand kan worden gerealiseerd. Als plasma-thruster worden steeds krachtiger en beter uitgerust om beschadigd wanden te herstellen. Dat is het belang van een zelfherstellende wand. Het uiteindelijke doel is om een ​​voortstuwingskracht te ontwerpen met behulp van geavanceerde materialen die 10 keer kan duren zo lang als elke Mars-missie eis, waardoor het a.h.w. onsterfelijk wordt. Zo'n wand zou dit probleem van de voortstuwingskracht opgelost zijn en ons in staat stellen om de lading die we nodig hebben voor een eerste buitenpost op Mars. Gelukkig hebben we daarvoor nog enige tijd.

Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

NASA krijgt weer contact met hun ruimtevaartuig na twee jaar...

Héy, daar is'ie weer.



Contact gemaakt!

De tweeling STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) ruimtevaartuig werden in 2006 gelanceerd om zonne-explosies genaamd bestuderen coronale massa-ejecties. Die spuwen geladen deeltjes van het oppervlak van de zon en kan grote schade aanrichten met het magnetisch veld van de aarde, het verstoren van satellieten en het elektriciteitsnet. Een van de ruimtevaartuig, STEREO-A  draait met voorsprong van de Aarde op de zon en werkt nog steeds normaal, terwijl de STEREO-B een stuk achterblijft. Het ruimtevaartuig werd ontworpen dat het elke dag zou communiceren met de aarde en herstart zichzelf als ze geen contact maakte na 72 uur. Maar de missie, die oorspronkelijk bedoeld voor twee jaar, werd verlengd. De banen van de ruimtevaartuigen zaten op dat moment achter de zon en daar was geen communicatie meer mogelijk voor 3 maanden. Missie-exploitanten testen in 2014 de systemen waarbij ze omgaan met de lange stilte, wanneer blijkt dat STEREO-B er niet in slaagt om te reageren. Het team denkt dat het ruimteschip zich spint, wat betekent dat de antenne niet naar de Aarde wijzen en zijn zonnepanelen werden niet geconfronteerd werden met de zon waardoor het opladen van de accu's mislukte. Een soortgelijk ongeluk gebeurde o.a. met een Japanse X-ray telescoop, genoemd Hitomi. NASA probeerde behulp van haar Deep Space Network te luisteren naar signalen van de STEREO-B en op 2016 - 18:27 op 21 augustus - is het gelukt. Wat een voldoening. De volgende stap is het probleem van het ruimtevaartuig diagnosticeren en de controle van de bewegingen te stabiliseren. Hieronder volgt nog een overzicht.



Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

Mars beginselen

Bij deze de documentaire over Mars. Het gaat over Bob Zubrin, een bevlogen engineer, die eerst de missie Mars Direct ontworp en in 2024 er wil zijn, vervolgens met Chris McKay de Mars Society opricht.  Btw. voor een groot scherm kies [] en voor ondertiteling kies CC. Veel plezier.



Hieronder zie je één van de taken die een teamlid ontvangt n.l. een kolonie opbouwen. Onlangs - d.d. 28/08/2016 - hebben de wetenschappers 1 jaar in een isolatie geleefd wat onderling vergelijkbaar is met Mars. Alleen in Rusland hebben ze één die nog langer was :

Wetenschappers beëindigen een Mars-simulatie voor 1 jaar

Zes wetenschappers hebben op Hawaii een jaar lang een Mars simulatie geleefd in isolatie. Alleen wanneer zij naar buiten op berg gingen, moesten zij een ruimtepak aan. Een van hen, een groepslid uit Frankrijk, zei dat de missie voldeed aan alle standaarden. "Ik kan je mijn persoonlijke impressie geven dat een Mars-missie echt realistisch is. Ik denk dat de technische en psychologische obstakels te overwinnen zijn". Een andere, uit Duitsland, gaf aan dat de zij water gevonden hadden in het droge klimaat. "Naast water die aangevuld werd door een teamlid, hebben wij ook water gevonden in een grond die nogal droog was. Hun maaltijden bestonden uit gevriesdroogd voedsel en blikken tonijn - wat alleen kon worden aangevuld met kruiden die in de iglo konden groeien. Om de communicatie vanaf Mars te imiteren, hadden alle verbindingen met de buitenwereld een vertraging van twintig minuten. De manier waarop leden van het team met dergelijke situaties omgaan, is wat het onderzoek voor NASA zo interessant maakt. Om dit te kunnen meten, werden er camera's gebruikt, bewegingen gevolgd en talloze vragenlijsten ingevuld.

Zie je wat de HI_SEAS (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation) inhoud :



Groet,

C.G. de Beaufort

[C.G. de Beaufort]

De 'onmogelijke' EM Drive wordt getest in de ruimte



EM Drive prototype

Een actuele EM Drive wordt gelanceerd in de ruimte waardoor de wetenschappers eindelijk kunnen uitzoeken - eens en voor altijd - dat het echt mogelijk is voor een raketmotor om stuwkracht te genereren zonder enige vorm van uitlaatgassen. Gebouwd door de Amerikaanse uitvinder en chemisch ingenieur, Guido Fetta, de EM Drive is zo controversieel als het wordt, want terwijl bepaalde experimenten hebben gesuggereerd dat een dergelijke motor zou kunnen werken, maar ook druist in tegen een van de meest fundamentele wetten van de natuurkunde die we hebben. Als derde wet van Newton stelt: "Om elke actie is er een gelijke en tegenovergestelde reactie" en vele natuurkundigen zeggen dat de EM Drive de wet categorisch overtreedt. Dit komt doordat de raketmotor op gang komt in een bepaalde richting, het verdrijven van de uitlaatgassen in de tegenovergestelde richting. Maar de EM Drive gaat gewoon in één richting zonder drijfgas en is dus in strijd met de wet van behoud van momentum, waarvan Newton zijn derde wet afgeleid is. En niet alleen dat, maar het zou genoeg stuwkracht om de mens te blazen naar Mars te produceren in slechts 70 dagen. Uitgevonden door de Britse wetenschapper Roger Shawyer terug in 1999, de EM Drive - een afkorting voor Elektro Magnetische Drive - werkt zogenaamd als dit : het maakt gebruik van elektromagnetische golven als 'brandstof', waardoor stuwkracht door stuiteren magnetron fotonen heen en weer in een gesloten kegelvormige holte. Dit zorgt ervoor dat de 'puntige einde' versnellen van de EM Drive in de tegenovergestelde richting van de aandrijving. "Om het simpel te zeggen, in de holte wordt elektriciteit omgezet in microgolven die duwen tegen de binnenkant van het apparaat waardoor de raketmotor te versnelt in de tegenovergestelde richting". Sinds de uitvinding is gebleken dat de EM - Drive geen tekenen stoppen geproduceerd heeft, in de test en erna. Vorig jaar bleek dat door de proeven van NASA dat EM Drive - abnormale stuwkracht signalen - produceert en een onafhankelijke onderzoeker in Duitsland toegegeven dat het aandrijfsysteem in een of andere reden, iets aandrijft. Guido Fetta is CEO van Cannae Inc en de uitvinder van de Cannae Drive - een raketmotor die is gebaseerd op de oorspronkelijke Roger Shawyer's EM Drive ontwerp - kondigde hij dat aan dat hij deze raketmotor zou lanceren CubeSat - een soort van geminiaturiseerde satelliet. Een lanceerdatum is nog niet vastgesteld, maar het kan binnen zes maanden gebeuren.

Groet,

C.G. de Beaufort

[Sabai]

Zeer interessant maar moeilijk te begrijpen Door de kromme vvertaling. Maar als het echt werkt is het geniaal. Het zal zeker alleen werken in de ruimte doordat er geen zwaartekracht aanwezig is. Wellicht zou dit ook een reden kunnen zijn dat de 3e regel van Newton vervalt misschien?  Of zie ik dat verkeerd.?

[C.G. de Beaufort]

Jazeker, ik denk dat ze  dit in een ruimte-omgeving hebben getest, anders was een 3e-wet toepasbaar. Vanaf nu is het afwachten. Het zal wel òf niet werken in de ruimte. Wat betreft CubeSat, zie hier, d.d. 03-02-2016 het verhaal.

Groet,

C.G. de Beaufort

[Jozef]

Dat er geen zwaartekracht aanwezig is in de ruimte, is een misvatting. Ze is kleiner dan wanneer je met je voetjes op de aarde staat, maar ze is er wel. Anders zouden de planeten niet rond de zon draaien. De derde wet van Newton is dan ook overal van kracht.

EM drive is alleen nog maar in laboratoria getest. Telkens wordt een minieme, maar significante, voortstuwing waargenomen. Een verklaring is er niet voor, dus onderzoekers gaan er vooral vanuit dat er nog ergens fouten in de meting gebeuren en proberen van alles uit om mogelijke fouten uit te sluiten.

Deze zomer is er wel een onderzoek verschenen van theoretici uit Finland die een mogelijke verklaring voorstellen. De EM drive zou theoretisch wel kunnen werken, zonder de derde wet van Newton te schenden, doordat er achteraan fotonen (lichtdeeltjes) worden uitgestoten. Een foton heeft in principe geen massa, maar heeft in Einsteins speciale relativiteitstheorie toch interactie met zwaartekracht. Dus als er fotonen worden uitgestoten, kan er voortstuwing zijn.

Probleem is dat deze fotonen in het labo niet waargenomen worden. Ze zouden waargenomen moeten worden als een magnetisch veld, en dat veld is er niet. Daarover zeggen de Finse onderzoekers dat de fotonen in paren worden uitgestoten. Twee fotonen op dezelfde golflengte, maar precies 'uit fase', d.w.z. als het ene foton op het hoogste punt van zijn golf zit, zit het andere foton op het laagste punt. Daardoor heffen ze elkaars magnetisch veld op en worden ze in het labo niet waargenomen. Maar ze zijn er wel.

(Deze Finse theorie bestaat alleen nog maar op papier, is nog niet gestaafd met nieuwe experimenten en ook nog niet door andere onafhankelijke wetenschappers geverifieerd. Het is dus nog niet algemeen aanvaard maar ook nog niet afgeschoten.)

[C.G. de Beaufort]

Hier zie hoe het werkt, door Roger Shawyer :



En een Yang, die er  ook een stuwkracht meet :

http://www.emdrive.com/yang-juan-paper-2012.pdf

Groet,

C.G. de Beaufort

[Jozef]

De video gaat fout op het moment dat hij over side wall forces praat. De uitleg die hij geeft ("je ontwerpt de holte zodanig dat de golven niet op de zijkanten botsen") is gewoon niet afdoende; theoretisch kan dit helemaal niet. Daarom is er nog altijd geen sluitende, algemeen aanvaarde theorie over waarom er in het labo toch voortstuwing gemeten wordt (al zouden die Finnen dus wel iets op het spoor kunnen zijn).