NASA chce vytvořit nejkrásnější místo ve vesmíru

How to Land the Space Shuttle... from Space (Červen 2019).

Anonim

Letos v létě bude letadlová krabička létat na Mezinárodní kosmickou stanici, kde vytvoří nejkrásnější místo ve vesmíru.

Uvnitř této krabice budou lasery, vakuová komora a elektromagnetický "nůž" použity k vyloučení energie plynových částic a jejich zpomalení, dokud nebudou téměř nehybné. Tato sada nástrojů se nazývá Cold Atom Laboratory (CAL) a byla vyvinuta laboratoří Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadeně, Kalifornie. CAL je v závěrečné fázi montáže v JPL, před letem do vesmíru v srpnu na SpaceX CRS-12.

Jeho nástroje jsou navrženy tak, aby zmrazily atomy plynu na pouhou miliardtinu stupně nad absolutní nulou. To je více než 100 milionů krát chladnější než hloubky prostoru.

"Studium těchto hyper-chladných atomů by mohlo přetvořit naše chápání hmoty a základní povahu gravitace, " řekl projektový vědec CAL Robert Thompson z JPL. "Experimenty, které uděláme s laboratoří studené atmosféry, nám poskytnou pohled na gravitaci a temnou energii - některé z nejrozšířenějších sil ve vesmíru."

Když jsou atomy ochlazeny na extrémní teploty, protože budou uvnitř CAL, mohou vytvářet odlišný stav hmoty známý jako kondenzát Bose-Einstein. V tomto stavu začínají přecházet známá pravidla fyziky a kvantová fyzika. Materiál může být pozorován chovat se méně jako částice a více jako vlny. Řady atomů se pohybují ve vzájemné shodě, jako by jeli na pohyblivé látce. Tyto záhadné průběhy nebyly nikdy pozorovány při tak nízké teplotě, jakou dosáhne CAL.

NASA nikdy předtím nevytvořila ani nepozorovala Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty ve vesmíru. Na Zemi působí gravitační síla na nepřetržité usazování atomů směrem k zemi, což znamená, že jsou typicky pozorovatelné pouze za zlomek sekundy.

Ale na Mezinárodní vesmírné stanici mohou ultra-chladné atomy držet své vlnové formy delší dobu ve volném pádu. To vědcům nabízí delší okno pro pochopení fyziky na nejzákladnější úrovni. Thompson odhadl, že CAL umožní kondenzaci Bose-Einsteinu být pozorovatelná po dobu až pěti až 10 sekund; budoucí vývoj technologií používaných pro LKP by jim umožnil vydat stovky sekund.

Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty jsou "superfluid" - druh tekutiny s nulovou viskozitou, kde se atomy pohybují bez tření, jako by byly všechny, pevná látka.

"Kdybyste měli superfluidní vodu a otočili ji ve sklenici, to by se točilo navždy, " řekla Anita Sengupta z JPL, projektová manažerka Cold Atom Lab. "Neexistuje žádná viskozita, která by ji zpomalila a rozptýlila kinetickou energii. Pokud dokážeme lépe porozumět fyzice superfluidů, můžeme se naučit používat je k účinnějšímu přenosu energie."

Pět vědeckých týmů plánuje provádět experimenty pomocí laboratoře studené atmosféry. Mezi nimi je Eric Cornell z Coloradské univerzity, Boulder a Národní institut pro standardy a technologie. Cornell je jedním z nositelů Nobelovy ceny, kteří v roce 1995 vytvořili kondenzáty Bose-Einstein v laboratoři.

Výsledky těchto experimentů by mohly vést k řadě vylepšených technologií, včetně snímačů, kvantových počítačů a atomových hodin používaných při navigaci kosmických lodí.

Zvláště vzrušující jsou aplikace týkající se detekce tmavé energie, řekl Kamal Oudrhiri z JPL, zástupce projektového manažera společnosti CAL. Poznamenal, že současné modely kosmologie rozdělují vesmír do zhruba 27 procent tmavé hmoty, 68 procent tmavé energie a asi 5 procent obyčejné hmoty.

"To znamená, že dokonce i se všemi současnými technologiemi jsme stále slepí na 95 procent vesmíru, " řekl Oudrhiri. "Jako nová čočka v prvním dalekohledu Galileo jsou extrémně citlivé studené atomy v Cold Atom Lab schopny odhalit mnoho záhad mimo hranice známé fyziky."

Laboratoř Cold Atom nyní prochází zkušební fází, která je připraví před dodávkou do Cape Canaveral na Floridě.

"Testy, které provádíme v příštích měsících na místě, jsou důležité, abychom zajistili, že jej budeme schopni pracovat a naladit vzdáleně, zatímco je to v prostoru, a nakonec se naučí z tohoto bohatého systému atomové fyziky pro nadcházející roky, " řekl Dave Aveline, lůžko v JPL.

menu
menu