Iniúchadh ar Véineas ... Le Drones!

Pictiúr doiléir de Véineas, mar níl iniúchadh déanta againn air go leor.

Tugadh aghaidh orm le tairiscint eolaíoch spéisiúil ó m’athair thar an deireadh seachtaine maidir le taiscéalaíocht phláinéid. D’fhiafraigh sé díom, “cén fáth nach ndéanaimid iniúchadh ar pláinéid eile sa ghrianchóras le drones in ionad rovers toirtiúla, mall a sheoladh nach bhfuil ach cúpla deich gciliméadar ar a mhéad?” Agus mé i mo innealtóir aeraspáis feiceálach, ba ghasta dom dhá pholl shubstaintiúla a chur sa smaoineamh.

Is í an chéad fhadhb leis an smaoineamh seo ná go n-éilíonn drón foinse atmaisféar chun sá. Oibríonn drones chomh maith sin ar an Domhan toisc go bhfuil veil shubstaintiúil nítrigine agus ocsaigine ag ár bpláinéad baile, a fheidhmíonn mar ardán ardaithe do lanna ceathairshleasáin nó UAV chun é a bhrú amach as an aer agus é féin a bhrú chun cinn. B’fhéidir nach cosúil gur fadhb mhór í seo, áfach, toisc gurb é Mearcair an t-aon phláinéid gan atmaisféar, agus cé atá ag iarraidh dul ann?

Mar sin féin, is é an dara constaic mhór a bhaineann le drones a úsáid chun pláinéid eile a iniúchadh ná giniúint cumhachta. Maidir le dearadh spásárthaí, tá dhá phríomh-mhodh ann chun cumhacht a ghiniúint; eagair ghréine agus RTGanna (Gineadóirí Teirmeachileictreach Raidióipe). Tá RTGanna trom, agus ní tháirgeann siad na leibhéil chumhachta a theastódh le haghaidh oibriú dróin. Úsáidtear RTGanna go príomha le haghaidh misin domhain-spáis, fad-achair nach dteastaíonn ach beagán cumhachta uathu le haghaidh rialaithe agus cumarsáide. Mar sin do do riachtanais drone idirphlanagúla go léir, bheadh ​​gréine mar bhealach le dul!

Drone cearnógach faoi thiomáint na gréine.

Ach amháin go laghdaíonn cumhacht na gréine go gasta de réir achair ón ngrian. Níl sa mhéid cumhachta gréine atá ar fáil ag fithis Mars ach 43% den mhéid atá sí ar an Domhan, agus faoin am a shroicheann tú fithis Iúpatar, tá do chumhacht laghdaithe go díreach 3.7% de Domhan, nó thart ar 50 Watts in aghaidh an mhéadair chearnaigh. Le haghaidh tagartha, úsáideann cearnóg bheag Domhan-bhunaithe thart ar 200 Watt de chumhacht, rud a chiallaíonn go mbeadh 4 mhéadar cearnach (~ 43 troigh cearnach) de phainéil ghréine ag teastáil uait chun an rud seo a chumhacht (ag eitilt ag 1 atmaisféar brú, ard in atmaisféar Iúpatar) . Le haghaidh tagartha, seo an chuma a bheadh ​​air sin:

Sea, sin painéal gréine mór…

Mar sin bheadh ​​aon mhisean taobh amuigh de Mars ina iarracht gan úsáid do mhisean taiscéalaíochta dróin. Ach cad faoi Mars féin? Ní raibh ach raon iomlán talún de 15 ciliméadar ag an rover Fiosracht i gceann 5 bliana, teoranta go mór ag castachtaí meicniúla agus giniúna cumhachta. D’fhéadfadh drón, áfach, nach ndéanann tír-raon garbh agus saincheisteanna meicniúla troma difear dó, eitilt os cionn dromchla an phláinéid ag bailiú sonraí agus ag seoladh pictiúir agus ag clúdach na céadta ciliméadar cearnach b’fhéidir, ag teacht i dtír nuair is gá chun sampla dromchla nó léamh a thógáil. Plus níl ach 38% de dhomhantarraingt an Domhain ag Mars, rud a fhágann go bhfuil eitilt san atmaisféar níos éasca fós!

Ceart go leor, níl go leor. Féach, is é atmaisféar Mars an tosaitheoir. Ar an meán bíonn brú atmaisféarach Mars thart ar 1 / 200ú brú an Domhain, rud a chiallaíonn go gcaithfeadh drón treoluas aeir 200 uair a tháirgeadh ná drón ar an Domhan chun an sá céanna a fháil, arb ionann é agus 200 uair níos mó cumhachta. Fós féin, tá an domhantarraingt níos ísle, ach nuair a ghéilleann tú na huimhreacha a gheobhaidh tú go mbeadh thart ar 76 oiread cumhachta ag teastáil ó do drón le hover ná ceathairshleasán ar an Domhan. Anois táimid ag caint faoi 15,200 Watts, a mbeadh eagar gréine ag teastáil uaidh le hachar dromchla de thart ar 26 méadar cearnach le flosc gréine Mars. Tá sé sin níos ridiciúla fós ná iarracht a dhéanamh eitilt in atmaisféar Iúpatar.

Sea, is painéal gréine níos mó fós é…

Mar sin ní féidir linn drón a eitilt ar Mearcair, sna fathaigh gháis, nó ar Mhars. Ach níl smaoineamh an taiscéalaí dróin phláinéidigh marbh fós! Tá, ar ndóigh, pláinéad amháin eile nár phléamar. Le brú atmaisféarach os cionn 90 oiread brú an Domhain, agus dóthain cumhachta gréine chun bolgáin solais 26, 100 Watt a lasadh gach méadar cearnach, is cosúil go bhfuil an pláinéad ina tearmann le haghaidh iniúchadh drón. Go híorónta, tá sé ar cheann de na pláinéid is lú iniúchadh sa ghrianchóras, plátáilte i gciseal tiubh dé-ocsaíd charbóin agus gásanna bolcánacha tocsaineacha. Níl timpeallacht spásárthaí níos dosháraithe sa ghrianchóras seo ná dromchla Véineas.

Ar ndóigh ní raibh muid in ann an drón seo a sheoladh chuig dromchla an phláinéid. Leádh na teochtaí foircneacha a chabhail agus bhrúfaí a struchtúr leis an mbrú ollmhór atmaisféarach. Cosúil leis an Domhan, áfach, tá grádán brú ag atmaisféar Véineas, ag tosú ag 92 atmaisféir in aice leis an dromchla agus ag barrchaolaithe go ~ 0 atmaisféir tar éis thart ar 100 ciliméadar nó mar sin. Mar sin, cad a tharlóidh má eitlímid ár drón 200 Watt áit éigin i lár an atmaisféar, abair, áit a bhfuil an brú cothrom le 1 atmaisféar agus na teochtaí measartha?

Teocht agus brú atmaisféar Véineas le airde.

Comhlíontar an coinníoll seo ag thart ar 50 ciliméadar os cionn dromchla Véineas. Ag an airde seo, tá an teocht fós 75 céim C (167 céim F), ach is coinníollacha inghlactha iad seo fós le go bhféadfadh drón dea-innealtóireachta eitilt isteach. Ag 1 atmaisféar brú, is féidir linn glacadh leis go gcuireann an méid solas na gréine bac ar an tá an t-atmaisféar beagnach mar an gcéanna leis an atmaisféar atá blocáilte ar an Domhan (áit a bhfuil an brú atmaisféar amháin freisin). Tá sé seo thart ar 23%, nó 1050 Watts in aghaidh an mhéadair chearnaigh ar an Domhan (i gcomparáid le 1365 Watts in aghaidh an mhéadair chearnaigh taobh amuigh d’atmaisféar an Domhain), ach cuimhnigh go bhfaigheann Véineas 1.9 uair níos mó solas na gréine ná mar a dhéanann an Domhan. Tugann sé seo thart ar 2000 Watt in aghaidh an mhéadair chearnaigh dár gceird oibriú le haghaidh cumhachta.

Ceart go leor, ach cad faoi san oíche nuair nach bhfuil fuinneamh na gréine ann, iarrann tú? Bhuel, d’fhulaing Véineas imbhualadh foréigneach idirphlanagúil fadó san am atá thart. Mar gheall ar an imbhualadh seo, tógann rothlú iomlán Véineas 243 lá. D’fhéadfaí ár drón a chlárú go simplí chun leanúint ar aghaidh ag eitilt feadh an mheánchiorcal ar luas a choinníonn go síoraí é ar thaobh an lae den phláinéid. Ag ráta rothlaithe chomh mall sin, níl an luas sin ach cúpla ciliméadar san uair, i bhfad laistigh d’acmhainn dróin nua-aimseartha Domhan-bhunaithe.

Mar sin, tá foinse cumhachta gan teorainn ag ár drón in atmaisféar leordhóthanach ag dálaí teochta inghlactha. Tá ríomh amháin eile fós ann; cé chomh mór is atá ár bpainéil ghréine?

ach ár flosc gréine a roinnt ar ár riachtanas cumhachta, faigheann muid achar dromchla nach bhfuil ach 0.10 méadar cearnach de phainéil ghréine ann! Is ionann é sin agus painéal cearnach thart ar 1/3 de mhéadar, nó 1 chos, ar gach taobh. Is cinnte go bhféadfaí innealtóireacht a dhéanamh ar an bpainéal seo chun oibriú timpeall rótair na hárthaí, ionas nach gcuirfeadh sé isteach ar aeraidinimic an chopair. Agus cé nach gcaithfidh sí ach thart ar 5 chiliméadar san uair (thart ar luas siúil) a thaisteal timpeall an mheánchiorcal, is beag an baol struchtúrtha don árthach féin ó fhórsaí aerodinimiceacha nó tonnchrith.

Tá, i bhfad níos fearr.

Tá cúpla fadhb eile ann le hiarracht a dhéanamh drón a ligean anuas in atmaisféar Véineas. Tá luasanna gaoithe i trópaisféar uachtarach Véineas clogtha ag suas le 360 ​​ciliméadar san uair, rud atá gasta. Mar sin féin, bheadh ​​na gusts seo íosta ag an meánchiorcal mar gheall ar airíonna convective atmaisféar Véineas. Dá dteastódh uainn drón a iniúchadh níos mó ná an líne meánchiorcal, áfach, d’fhéadfaí innealtóireacht a dhéanamh ar ár drón níos cosúla le haerárthach seachas le ceathairshleasán. Ar an mbealach sin, d’fhéadfadh sé an ghaoth a úsáid chun a leasa chun fanacht amuigh. Ceist eile a d’fhéadfadh a bheith ann don drón seo ná na méideanna móra dé-ocsaíde sulfair in atmaisféar Véineas, a d’fhéadfadh dochar a dhéanamh do threalamh agus do leictreonaic. Faoi dheireadh, chuirfeadh an méid dian radaíochta gréine atá cóngarach don ghrian roinnt saincheisteanna rialála teirmeach i láthair, nach mór déileáil leo.

Is é luas na gaoithe ar Véineas an ceann is moille ag an meánchiorcal, áit a dtagann cealla Hadley an phláinéid le chéile. Níl ach dhá chillín aige mar gheall ar chomh mall agus a rothlaíonn an pláinéad.

Táimid díreach tar éis a bheith ag plé le drón simplí 200 Watt Domhan-bhunaithe. Is cinnte go mbeadh cumhacht breise ag teastáil ó drón taiscéalaíoch pláinéadach le haghaidh trealamh eolaíochta, rialáil theirmeach agus cumarsáide (Éilíonn fiosracht thart ar 150 Watts dá riachtanais taiscéalaíochta uile). Trí úsáid a bhaint as ábhair chabhail níos éadroime, níos éadroime, d’fhéadfaimis ár gceird a ligean le hover agus eitilt ar níos lú cumhachta, agus ar an gcaoi sin an iomarca cumhachta a úsáid chun na córais eile seo a oibriú.

Ar na deacrachtaí innealtóireachta seo ar leataobh, d’fhéadfadh sé go mbeadh buntáiste eolaíoch an-mhór ag drón suthain uathoibrithe in atmaisféar uachtarach Véineas. Má tá trealamh ceart feistithe air, d’fhéadfadh an probe samplaí den atmaisféar a thógáil, anailísí topagrafacha ar an dromchla, agus, ar a laghad, feidhmiú mar smaoineamh cruthúnas-ar-choincheap do mhisin amach anseo de dhearadh comhchosúil.

Tá na modhanna chun an grianchóras a iniúchadh gan deireadh. Tá gach timpeallacht sa ghrianchóras uathúil, agus teastaíonn a réiteach innealtóireachta féin atá chomh uathúil chun córas atá in ann feidhmiú ann a chur i gcrích. Is réiteach an-réadúil agus indéanta é an rud a thosaigh amach mar chomhrá amaideach idir m’athair agus mé féin chun ár gcomharsa pláinéadach is gaire a iniúchadh agus a staidéar.

Mura rud ar bith eile, d’fhéadfadh sé pictiúr neamh-doiléir de Véineas a thógáil ar a laghad!

Véineas. Arís.