مهندسی Spacecraft برای نمونه مجموعه در ⁇ e-Rich Bodies

بدن های آسمانی غنی از ابرار - کانس، قمرهای یخ زده و سیارکهای بدوی - یخ آب، دی اکسید کربن یخ زده، متان، آمونیاک و ترکیبات آلی پیچیده است.این مواد، ترکیبات اولیه از سخت افزار های سخت افزاری از شکل گیری سیستم خورشیدی، نشان دادن سرنخ در مورد ریشه های آب و شیمی آلی بر روی زمین است. جمع آوری نمونه از این اشیاء نیاز به مهندسی صنایع فضایی دارد که به بازسازی محدودیت های کنترل ذرات حرارتی مانند ماموریت های کوچک و آلودگی ستاره های حرارتی، و عملیات های حرارتی، نشان می دهد.

چالش های منحصر به فرد محیط های ⁇ e-Rich

بدن های غنی ترکیبی از شرایط شدید را به ندرت در جای دیگر یافت می شود: میکروزراتی، اتمسفر شدید، اتمسفر های شدید، یا exospheres و سطوح که می تواند شکننده، فلوفی یا پوشیده در زیر تابش یخ. مهندسین باید فضاپیمای طراحی کنند که نه تنها زنده مانده و کار می کنند، بلکه نمونه های اولیه را بدون تغییر محتوای آنها جمع آوری می کنند.

عملیات کم ارتفاع و لنگر

دنباله ها و قمرهای کوچک یخی دارای جاذبه سطح بسیار پایین هستند – اغلب چند درصد از پاهای فرود استاندارد زمین یا بازوی رباتیک طراحی شده برای بدن بزرگتر ممکن است کار نکنند؛ یک فضاپیما می تواند به طور خلاصه از بین برود یا از بین برود؛ راه حل های شبیه به سیم پیچ، پیچ های یخ و زمین های نرم با محرک های فعال برای حفظ تماس با فیلر زمین استفاده از ماهواره های ماهواره ای در سیستم فرود و پرتاب مواد 67Gio استفاده می شود.

دمای شدید و کنترل حرارتی

بدن های غنی می توانند به اندازه 200 درجه سانتیگراد (73 K) در مناطق سایه دار یا در مسافت های بزرگ هلیوسمحور سرد باشند، در عین حال برخی از دنباله دارها گرم شدن سریع را تجربه می کنند، زیرا آنها به سمت خورشید نزدیک می شوند: سیستم های کنترل حرارتی باید از وسایل و ابزار حساس محافظت کنند، در حالی که همچنین محتوای ناپایدار نمونه های جمع آوری شده را حفظ می کنند.

آلودگی و حفاظت از سیاره ای

نمونه های ⁇ به شدت به آلودگی از گازهای گلخانه ای، اسف میکروبی، یا مواد شیمیایی باقی مانده حساس هستند.پل های حفاظت سیاره ای اعمال می شوند، به ویژه برای بدن هایی که ممکن است نشانه های زندگی گذشته یا حال را نشان دهند، مانند انسلادوس یا Europacraft در اتاق های تمیز مونتاژ شده اند، پخته شده اند تا هیدروکربن ها را کاهش دهند و استریل شده اگر نمونه های لازم در هنگام راه اندازی چندین لایه های آب و تخلیه شده برای جلوگیری از آلودگی زمین و جلوگیری از آلودگی مجدد و جلوگیری از آلودگی زمین باشد.

تکنولوژی های نمونه برداری: از Touch-and-Go تا Deep حفاری

انتخاب روش نمونه برداری بستگی به خواص سطح بدن و اهداف علمی دارد. مجموعه سطحی از regolith شل نسبتا ساده است، اما دستیابی به یخ زیر سطح یا مواد غنی ارگانیک نیاز به ابزارهای تهاجمی بیشتری دارد.

دانلود بازی Surface Collection with Scoops and Arms

برای بدن هایی با گرد و غبار یا سطوح دانه، ربات ها و دامگیرها می توانند مواد را به طور مستقیم جمع آوری کنند. فضاپیمای Stardustor از یک aerogel برای به دام انداختن گرد و غبار در طول یک پرواز در ۶.۶ کیلومتر / s، در حالی که موثر برای ذرات کوچک است، چنین روش ها برای جمع آوری یخ های بی حرکت بدون اینکه طرح های مدرن را ترکیب کنند، کمتر مناسب هستند.

تمرین ها و Corers برای دسترسی به زیر سطح

در زیر سطح، بدن های غنی فرار اغلب مواد بدون پوشش را از آب و هوا و تابش خورشید محافظت می کنند.ترها، هسته ها یا مواد مخدری که به صورت ناگهانی به پوسته یخ باز می گردند، لازم است تا به حفاری های خشک و خشک تبدیل شوند. Philae Earther یک مته طراحی شده برای استخراج هسته ای از مطالعات هسته ای که به طور همزمان پیشنهاد شده است تا حد زیادی گرم شود، و یا به طور منظم به طور منظم به کار کند.

دانلود بازی Touch-and-Go ⁇ e

یک رویکرد امیدوار کننده برای بدن های ثروتمند فرار، نمونه گیری لمسی و-گو (TAG) همراه با مجموعه ای از CryLTogenic است. فضاپیما به سطح نزدیک می شود، یک شاخ نمونه یا بازوی نمونه را گسترش می دهد و یا از یک سیستم خرید گیفت کارت اپل استفاده می کند تا مواد را در یک تماس کوتاه که تنها چند ثانیه طول می کشد، این اختلال حرارتی را به حداقل می رساند و خطر آلودگی فضاپیما را کاهش می دهد.

پیش بینی نمونه و بازگشت

هنگامی که نمونه های غنی از فرار جمع آوری شد، باید سرد و مهر و موم شوند تا زمانی که به آزمایشگاه های زمین برسند، حتی در معرض کوتاهی در معرض گرما فضاپیما یا اتمسفر زمین باعث ایجاد زیرمجموعه، تغییرات شیمیایی یا آلودگی می شود.

Cryogenic Containers

کپسول های مخصوص بازگشت نمونه برای حفظ دما در زیر -180 درجه سانتیگراد با استفاده از cryocoolers منفعل، سپر بخار و یا حتی کوچک فعال Cryocoolers توسعه یافته اند.یک مفهوم از یک نمونه از لوله کش استفاده می کند Voiceo-O] در یک مسکن خلاء که می تواند از فضاپیما جدا شده و کپسولی که احتمالاً برای بازگرداندن کل کپسول ذخیره شده است.

کنترل آلودگی در کپسول

کپسول نمونه باید به صورت تئوری بسته شده باشد تا از هر گونه مبادله ای از گازهای یا ذرات جلوگیری کند.[۱۰] پس از بازگشت کپسول ۱ به سرعت به یک اتاق تمیز با دستکش های مسری منتقل می شود. : نمونه ستاره بازگشت نمونه بدون مهر و موم ثابت شده از آب و هوا باد و غبارهای گرم، اگر چه یک جمع کننده اجاق برای ماموریت های بی ثبات یخ طراحی نشده بود، بدون اینکه از لوله های فلزی استفاده کند و از آب های فلزی مسدود شده بدون آب و آب و آب و برگ های باقی مانده می تواند از آب و برگ های فلزی استفاده کند.

In-Situ Analysis به عنوان یک Complement

از آنجا که بازگشت نمونه گران و فنی است، بسیاری از ماموریت ها همچنین شامل طیف سنج های توده ای، کروماتوگرافی گاز و سایر ابزارهای برای تجزیه و تحلیل فرار در situ است، این داده های فوری را فراهم می کند و به ماژول های جمع آوری نمونه اطمینان می دهد. Rosetta مدارتر] ابزار ROSINA کمک می کند تا مطالعات ترکیب مستقیم و تجزیه و تحلیل های بعدی را اندازه گیری کند.

مسیر های آینده در مجموعه نمونه های ⁇ e-Rich

ماموریت های آینده متعددی برای اعمال و پیشبرد این اصول مهندسی هدف قرار می گیرند.

Comet Interceptor

دنباله دار ESA ( پرتاب هدف در 2029) از یک دنباله دار جدید پویا از ابر Oort بازدید خواهد کرد، آن را دو زیر فضا برای پرواز گذشته و جمع آوری گرد و غبار و نمونه های گاز با استفاده از جمع آوری های مبتنی بر تاثیر، اگر چه آن نمونه به زمین بازگشت، آن را به سرعت جمع آوری و تکنیک های تعمیر و نگهداری آینده برای بازگشت نمونه مربوطه آزمایش خواهد کرد.

Enceladus و Europa Pipee

ماه زحل Enceladus بخار آب و ذرات آلی را از طریق لوله های cryovolcanic می سازد. NASA's Enceladus Orbilander مفهوم پیشنهاد گردش در ماه و سپس فرود برای جمع آوری مواد لوله کشی، چنین ماموریت نیاز به کنترل نمونه بسیار حساس برای جذب آمینو اسید های آلی و یخ زدن بدون استفاده از آنها در سطوح مسدود کننده و یا بسته بندی فوری دارد.

دسترسی اقیانوس ها

مفاهیم بلند مدت از طریق پوسته های یخ - برش کیلومتر در اروپا - برای رسیدن به اقیانوس های آب مایع در حالی که فراتر از توانایی های فعلی، تحقیق در حفاری های گرم -تیپ، کاوشگر ذوب هسته ای و بازیابی نمونه مستقل ادامه می دهد. درس های آموخته شده از جمع آوری نمونه های نمونه های دنباله دار به طور مستقیم این تلاش های بلند پروازانه را مطلع می کند.

نتیجه گیری

مهندسی فضاcraft برای جمع آوری نمونه در بدن های غنی از فرار یک ترکیب پیچیده از علوم حرارتی، طراحی مکانیکی، کنترل آلودگی و معماری ماموریت است - هر ماموریت - از Stardust و Rosetta به آینده Comet Interceptor و Enceladus نمونه بازگشت - مرزهای آنچه که ممکن است بازیابی شود فقط سنگ ها و یخ نیست؛ آنها زمان از طریق جمع آوری های خورشیدی و مهندسی فضای داخلی به چالش کشیدن این مولکول های مهندسی هسته ای است که ما به آن ها پاسخ می دهیم.