211service.com
Studencka misja kosmiczna w celu zbadania formacji planety
Centrum Kosmiczne Esrange znajduje się za kołem podbiegunowym w północnej Szwecji, w pobliżu górniczego miasta Kiruna. 19 marca zeszłego roku odbyła się w nim niezwykła misja kosmiczna, której celem było zbadanie formowania się planet.
Astrofizycy uważają, że formowanie się planet zaczyna się, gdy mikrometrowe cząstki pyłu, pozostałości po formowaniu się gwiazd, łączą się ze sobą, tworząc kamyki o rozmiarach milimetrowych lub centymetrowych. Te następnie łączą się w większe skały i tak dalej. Ale dokładnie, jak przebiega ten pierwszy etap, nie jest dobrze zrozumiane.
Dzieje się tak częściowo dlatego, że eksperymenty badające to zjawisko są trudne do przeprowadzenia na Ziemi. Na tym wczesnym etapie powstawania planet cząstki pyłu prawdopodobnie zderzają się z prędkością mniejszą niż 1 centymetr na sekundę, co można odtworzyć i zbadać jedynie w warunkach mikrograwitacji.
Tak więc misja, nazwana REXUS 12, była podskokiem suborbitalnym, który generował do 3 minut mikrograwitacji, w których można było zbadać, jak cząsteczki kurzu sklejają się ze sobą. Eksperyment został zaprojektowany, zbudowany i przeprowadzony w celu poszerzenia naszej wiedzy na temat procesów dominujących w pierwszej fazie formowania się planet – mówią Julie Brisset i jego koledzy z Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku w Niemczech.
Misja kosmiczna była niezwykła, ponieważ Brisset i kilku jej kolegów to studenci przygotowujący się do doktoratu. REXUS to skrót od Rocket Experiments University Students, projektu finansowanego w dużej mierze przez Niemieckie Centrum Lotnicze DLR.
Eksperyment jest stosunkowo prosty. Składał się z maszyny, która wstrząsa szklanymi pojemnikami z kurzem w celu wywołania zderzeń cząstek o wymaganej prędkości. Pył składał się z submilimetrowych ziaren kulistego i nieregularnego dwutlenku krzemu. Brisset i współpracownicy nagrali cały eksperyment z szybkością 170 klatek na sekundę, aby dokładnie zobaczyć, jak cząsteczki kurzu zachowywały się w warunkach mikrograwitacji.
Mówią, że nauczyli się cennych lekcji na temat praktycznych aspektów tego rodzaju pracy. Na przykład ich szklane pojemniki zostały specjalnie pokryte warstwą antyadhezyjną mającą zapobiegać przywieraniu kurzu do ścian pojemnika.
Ale to nie było tak skuteczne, jak się spodziewali. Agregaty pyłu… mają bardzo wysoką skuteczność przyklejania się do szklanych ścian pojemników na cząstki, mimo że zostały one faktycznie pokryte nanocząstkową warstwą antyadhezyjną, powiedzmy Brisset i spółka. Dlatego znalezienie lepszych sposobów zapobiegania tego rodzaju sklejaniu będzie ważne w przyszłości.
Zauważyli również, że warunki mikrograwitacji podczas eksperymentu były dalekie od idealnych, co powodowało, że część kurzu gromadziła się w jednym rogu pojemników. Brisset i współpracownicy twierdzą, że było to wynikiem przyspieszeń spowodowanych resztkowym oporem atmosferycznym i obrotem rakiety.
Zespół twierdzi również, że gdyby mieli szansę na ponowne przeprowadzenie eksperymentu, użyliby aparatu z większą ilością pamięci wewnętrznej, aby móc rejestrować dane z większą szybkością klatek.
Brisset i spółka nie opublikowali jeszcze szczegółowej analizy swoich danych. Ale kiedy cząstki się zderzają, możliwe są zasadniczo trzy skutki: mogą się odbijać, sklejać, tworząc większe cząstki lub rozpadać się na mniejsze cząstki. Teoretycy uważają, że wynik zależy tylko od masy cząstek i ich prędkości i stworzyli rodzaj diagramu fazowego pokazującego, co powinno się dziać dla różnych wartości tych zmiennych (patrz diagram powyżej).
Zdjęcia w tym artykule rzeczywiście pokazują, w jaki sposób agregaty pyłu łączą się, tworząc większe cząstki. Ciekawe będzie zobaczyć, czy dane dostarczają bardziej szczegółowego wglądu w ten proces i czy teoretyczne przewidywania dotyczące sposobu, w jaki agregacje pyłu rzeczywiście pasują do ich obserwacji eksperymentalnych.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1308.3645 : Eksperyment agregacji cząstek suborbitalnych i kolizji (SPACE): Badanie zachowania kolizyjnego submilimetrowych agregatów pyłu podczas suborbitalnego lotu rakiety REXUS 12