Bentuk transportasi bersejarah ini mungkin merupakan masa depan eksplorasi ruang angkasa

Jauh sebelum kita memikirkan roket untuk membawa sains ke luar angkasa, orang telah menjelajahi dunia kita sendiri dengan cara yang jauh lebih lembut.

Namun dalam dua artikel baru yang diterbitkan minggu ini, para ilmuwan sekali lagi menghadirkan teknologi nostalgia ini sebagai cara untuk tidak hanya mengamati bumi, tetapi juga sebagai cara untuk mengamati bumi. luar angkasa berani – en bahkan dunia asing.

Saat ini, sebagian besar balon dipindahkan ke dekorasi pesta dan wahana pameran negara, tetapi hanya sekali balon berada di garis depan teknologi transportasi, yang dapat mentransfer orang dan barang ke tempat-tempat yang belum pernah dikunjungi orang sebelumnya. Para ilmuwan sekarang beralih ke balon lagi – kali ini sebagai cara untuk membuat pengamatan ruang angkasa terapung dan stasiun layanan internet.

Dibandingkan dengan roket dan satelit canggih yang diluncurkan oleh Elon Musk, dan lainnya, teknologi balon itu indah dalam kesederhanaannya. Menggunakan gas di bawah tekanan untuk mendorong perjalanan mereka, balon-balon ini bisa melayang ribuan mil di atas permukaan tanah di stratosfer bumi. Namun desain balon ini bukannya tanpa kendala.

Dalam beberapa artikel baru, para ilmuwan berpikir bahwa mereka telah memecahkan dua hambatan terbesar untuk kemunculan teknologi ini – yang satu berkaitan dengan penggunaannya, sementara yang lain berkaitan dengan penggunaannya.

Diam – Untuk balon yang ditempatkan di atas bumi adalah salah satu masalah terbesar yang menghalangi penggunaannya untuk menjaga agar balon tetap “berlabuh”, atau setidaknya melayang, di atas satu tempat. Pertanyaan tentang bagaimana cara “menempatkan” secara akurat dan efisien inilah yang ingin dijawab oleh peneliti di a kertas baru diterbitkan Rabu di Bumi.

Secara manual mencoba mengoreksi lintasan balon yang tertiup angin ratusan kaki di udara bukan hanya tugas yang membosankan, tetapi juga tidak mungkin tergantung pada cakupannya. Balon di tengah kertas itu Proyek Loon balon – menawarkan internet ke daerah terpencil dan berada di bawah perusahaan induk yang sama dengan Google, Alphabet.

READ  Mystery Object adalah roket berumur 54 tahun, bukan asteroid

Akan menjadi masalah besar jika Anda terhubung ke Loon WiFi untuk menonton film dan saat berikutnya balon itu berada ribuan mil jauhnya. Jadi balon Loon mengandalkan metode navigasi sendiri yang disebut StationSeek untuk menemukan arus angin yang akan membawa balon kembali ke stasiunnya saat balon itu keluar jalur. Pendekatan ini telah bekerja cukup baik, tetapi jauh dari efektif, tulis para penulis.

Untuk kembali ke stasiunnya secara akurat, balon harus secara aktif menguji dan menyelidiki opsi aliran angin, memanfaatkan lebih banyak daya baterai terbatas pada balon.

Untuk ‘memegang’ balon, balon harus menilai secara akurat bagaimana angin yang berbeda akan mempengaruhi posisinya. Bellemare dkk. / Earth

Sebaliknya, para peneliti mengusulkan algoritma pembelajaran penguatan untuk memungkinkan balon secara cerdas memilih rentang arus angin yang optimal untuk kembali ke stasiunnya. tanpa buang tenaga berlebih.

Mereka melatih algoritme dalam data pola angin historis dan “kebisingan” yang tidak masuk akal untuk memungkinkannya membuat keputusan ini dengan kuat, bahkan dalam lingkungan yang tidak dapat diprediksi. Fleksibilitas ini adalah kunci keberhasilan misi duniawi dan luar negeri, penulis menulis:

“[S]tasie hold adalah contoh dari aktivitas dinamis dan kontinu yang fundamental, di mana perilaku cerdas berkelanjutan adalah hasil interaksi dengan dunia luar yang kacau balau. Dengan menanggapi lingkungannya alih-alih menerapkan model padanya, pengontrol pembelajaran penguatan memperoleh fleksibilitas yang memungkinkannya untuk bekerja dengan baik dari waktu ke waktu.

Balon Project Loon berencana untuk menghadirkan internet ke pelosok dunia.Bumi

Metode ini memastikan balon di atas bumi, tetapi tidak ada penghalang untuk teknologi yang sama yang digunakan untuk memasang balon di atas permukaan dunia lain. Algoritme cerdas seperti ini dapat membantu ahli astrometeorologi dan astrobiologi menjelajahi dunia baru yang aneh, seperti atmosfer Venus, untuk mencari kehidupan.

Teleskop yang lebih baik – Untuk mengaktifkan bijih eksplorasi ruang angkasa berpemandu balon juga terletak di tengah studi kedua, Diterbitkan di jurnal pada hari Selasa Tinjauan instrumen ilmiah. Dalam studi ini, para peneliti dari Goddard Spaceflight Center NASA memecahkan banyak hal keren masalah.

Teleskop luar angkasa umumnya terbagi dalam dua kategori: observatorium di darat dan observatorium di luar angkasa. Tetapi para ilmuwan ingin membuat teleskop jenis ketiga – sebuah observatorium Goldilocks yang akan melayang di batas luas antara stratosfer bumi dan luar angkasa. Dan untuk mengangkat teleskop ini ke luar angkasa, para ilmuwan berpikir bahwa balon raksasa di bawah tekanan bisa menjadi transportasi terbaik.

Tetapi untuk bekerja, teleskop Goldilocks ini harus bekerja menjadi super dingin. Dan untuk menjadi super dingin, mereka juga membutuhkan alat yang sangat berat. Artinya balon juga harus mengangkat kit ini, Alan Kogut, seorang peneliti di Goddard dan penulis pertama studi tersebut, menjelaskan dalam sebuah pernyataan.

Muatan BOBCAT tergantung di kendaraan peluncur selama pengujian sebelum diluncurkan pada Agustus 2019 dari Fort Sumner, New Mexico.Nick Bell

“Helium cair dapat dengan mudah mendinginkan teleskop, tetapi menjaganya tetap dingin berarti menempatkan seluruh teleskop dalam termos raksasa, yang disebut dewar,” katanya.

“Termos sebesar ruang tamu akan memiliki berat beberapa ton – lebih dari yang dapat dibawa oleh balon terbesar.”

Dalam studi tersebut, para peneliti memecahkan masalah ini dengan merancang sistem pendingin ultra-ringan yang disebut BOBCAT (Balloon-Borne Cryogenic Telescope Testbed).

“BOBCAT sedang mengembangkan teknologi untuk dewar ultralight untuk mengurangi beratnya untuk membuat yang sangat besar terbang di atas balon,” kata Kogut. “Tangki penyimpanannya kecil dan tidak terlalu berat.”

BOBCAT memiliki dinding setipis kaleng soda dan dapat diluncurkan pada suhu kamar. Itu mendingin segera setelah mencapai 130.000 kaki – yang diperjuangkan oleh para ilmuwan Goldilocks.

Versi BOBCAT yang dimodifikasi terbang pada 2019 untuk menguji sistem desain yang berbeda, tetapi tim tersebut belum memperkenalkan sistem ultralight.

Ketika mereka menyempurnakan sistem, Kogut dan rekan-rekannya mengatakan itu akan membantu para ilmuwan melihat lebih jauh ke belakang dalam ruang dan waktu.

“Sekarang kami memiliki teleskop dingin di atas atmosfer yang dapat melihat gambar samar dari alam semesta yang dingin atau jauh,” kata Kogut.

Dengan menggabungkan kemampuan ini dengan balon cerdas yang terikat ke luar angkasa seperti yang ditunjukkan oleh Project Loon, masa depan eksplorasi ruang angkasa mungkin sedikit lebih cerah.

Abstrak 1: Untuk menavigasi balon bertekanan super secara efisien di stratosfer membutuhkan integrasi banyak arah, seperti kecepatan angin dan ketinggian matahari, dan prosesnya diperumit oleh kesalahan yang diprediksi dan pengukuran angin yang jarang. Seiring dengan kebutuhan untuk membuat keputusan secara real time, faktor-faktor ini mengecualikan penggunaan teknik kontrol konvensional. Di sini kami menjelaskan penggunaan pembelajaran penguatan untuk membuat komandan tempur yang tampil. Algoritme kami menggunakan pembesaran data dan desain koreksi diri untuk mengatasi tantangan teknis terpenting dari pembelajaran penguatan dari data yang tidak sempurna, yang merupakan kendala utama penerapannya pada sistem fisik. Kami menggunakan pengontrol kami untuk menempatkan balon tekanan super Loon di berbagai lokasi di seluruh dunia, termasuk eksperimen terkontrol selama 39 hari di seluruh Pasifik. Analisis menunjukkan bahwa pengontrol berkinerja lebih baik daripada algoritme Loon sebelumnya dan kuat untuk keragaman alami dalam angin stratosfer. Hasil ini menunjukkan bahwa pembelajaran penguatan adalah solusi efektif untuk masalah kontrol otonom di dunia nyata, di mana metode konvensional atau intervensi manusia tidak cukup, memberikan petunjuk tentang apa yang diperlukan untuk membuat obat-obatan dengan kecerdasan buatan yang terus-menerus berurusan dengan lingkungan nyata dan dinamis. .

Abstrak 2: The Balloon-Borne Cryogenic Telescope Testbed (BOBCAT) adalah balon muatan stratosfer untuk mengembangkan teknologi untuk pengamatan kriogenik masa depan untuk suborbital. Serangkaian penerbangan dimaksudkan untuk membangun kinerja dewar ultra-ringan dan teknik pengamatan diafragma terbuka untuk teleskop kriogenik besar (diameter 3-5 meter) pada panjang gelombang inframerah. Penerbangan awal pada tahun 2019 menunjukkan transfer massal nitrogen cair dan helium cair di ketinggian stratosfer. Beban yang berguna sebesar 827 kg membawa 14 liter nitrogen cair (LN2) dan 268 liter helium cair (LHe) dalam media penyimpanan di bawah tekanan hingga ketinggian 39,7 km. Setelah berada pada ketinggian apung, transfer nitrogen cair mendinginkan belitan ember terpisah di bawah tekanan hingga suhu 65 K, diikuti dengan transfer 32 liter helium cair dari katai penyimpanan ke dalam rombongan ember. Uji kalorimetri mengukur kebocoran panas total ke penangas LHe di akar ember. Penerbangan berikutnya menggantikan belitan ember penerima dengan dewar ultralight dengan ukuran yang sama untuk membandingkan kinerja desain ultralight dengan dewar super-terisolasi konvensional.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *