16. apríla 2021
vstup

Ako spríjemniť „7 minút hrôzy“?

Viacerí sme naživo sledovali pristávanie roveru Perserverence na Marse a možno rozmýšľali nad touto otázkou. Počas vstupu do atmosféry sa plyn okolo návratového modulu zahrieva na tisícky až desaťtisícky stupňov Celzia – čo je často teplejšie, než povrch Slnka. Z plynu vzniká plazma, čiže plyn v ionizovanom stave, ktorý je elektricky nabitý. Táto plazma, okrem toho, že návratový modul celkom nepríjemne zahrieva, tiež pohlcuje elektromagnetické žiarenie a zabraňuje tak komunikácii s vonkajším svetom. Práve preto je vstup do atmosféry jednou z najriskantnejších častí vesmírnych misií. Vieme to nejak vyriešiť?

Či to naisto vyriešime, to nevieme, ale momentálne sa o to aspoň snažíme. Horúci vzduch, z ktorého sa stane plazma, má pre nás nejaké výhody (aj okrem toho cool názvu). Medzi nimi je napríklad to, že nabité častice sa správajú inak ako neutrálne – nasledujú správanie sa elektromagnetického poľa. V plazme okolo návratového modulu už nejaké magnetické pole je a elektrické prúdy existujú práve vďaka prítomnosti týchto nabitých častíc. Ak by sme chceli, vieme to do značnej miery ovplyvňovať umelými elektromagnetickými systémami, ktoré by sme mohli do prednej časti modulu vložiť a ovládať tak silu, ktorá rozhoduje o pohybe tohoto horúceho, nabitého vzduchu. Horúcu plazmu môžeme skrotiť!

Vedeli by sme napríklad vytvoriť také pole, aby tú horúcu plazmu od nosa nášho modulu odtláčalo. Mohli by sme tak ohrievanie modulu efektívne znížiť, čo by tiež znamenalo bezpečnejšie a lacnejšie misie. 

Druhý problém, ktorý by sme mohli riešiť, je práve výpadok komunikácie. Plazma je plyn, ktorý celkom rád pohlcuje žiarenie a to, na ktorých frekvenciách ho pohlcuje, záleží od jej presných vlastností (ako napríklad hustota elektrónov). Ak by sme vedeli presne predvídať, že kde a na ktorých frekvenciách bude ta plazma pohlcovať žiarenie a prípadne by sme toto vedeli aj nejakým spôsobom ovplyvniť práve umelo vytvoreným elektromagnetickým poľom, mohli by sme modulovať náš rádiový komunikátor tak, aby vysielal práve na tých frekvenciách, na ktorých plazma to žiarenie nepohltí. 

Už sa na túto tému vedú základné experimenty v rámci projektu MEESST Európskej vesmírnej agentúry, no týmito experimentami sa nedá napodobniť všetko a už vôbec sa na ich základe nedá predvídať správanie sa takéhoto systému pri ľubovoľných podmienkach. Preto treba veľmi presné simulácie správania sa plazmy a tu je momentálne náš najväčší problém. My aj vieme, čo by sme chceli spočítať, no ani pri momentálnych kapacitách a výpočtových výkonoch superpočítačov sa to nedá.  

Fyziku si teda najprv musíme zjednodušiť a až potom ju riešiť cez počítač. A práve tu je najväčší problém moderného numerického vesmírneho výskumu – ako ju zjednodušiť tak, aby sme ju reálne vedeli spočítať, ale zároveň ako ju nezjednodušiť príliš veľa, aby nám neunikli detaily podstatné pre dizajn našich systémov. To nevieme povedať dopredu, takže musíme skúmať, aký efekt každé zjednodušenie na získané výsledky má. A toto ešte potrvá nejaký čas. Dovtedy nás čakajú pristátia plné hrôzy.

[Miša Brchnelová]

Pridaj komentár