Ионно-звуковые волны для нахождения космического мусора

20.02.2021

Международная группа ученых предложила новый способ обнаружения космического мусора с помощью ионно-звуковых волн, возникающих в результате движения мусорных объектов на низкой околоземной орбите.

Космический мусор - это неработоспособные объекты, запущенные человеком в космос, и их фрагменты, а также метеороиды и другие нерукотворные неактивные объекты в околоземном космическом пространстве. Эти объекты движутся в плазме, которая окружает околоземную орбиту. Поскольку скорость движения космического мусора может достигать 10 км/с, даже фрагменты размером в несколько микрон могут нанести серьезные повреждения летательным аппаратам, особенно пилотируемым. Для сравнения, человеческий глаз не способен разглядеть частицы размером менее 40 микрон.

Работы по мониторингу космического мусора ведутся давно, и наблюдение за волнами, которые возникают в плазме в результате движения мусора, заряженного под воздействием солнечного излучения и других видов космической радиации, может стать одним из методов непрямой детекции опасных мусорных фрагментов.

Так как плазма состоит из заряженных частиц, движение мусора оказывает на нее влияние, схожее с процессом образования волн на воде. В результате образуются ионно-звуковые волны - специфические волны, связанные с колебанием ионов, которые возникают в плазме. Они представляют собой волны уплотнения в плазме, поэтому они и называются акустическими, так как звук - это тоже волны уплотнения, но уже в воздухе. При достаточно высокой амплитуде они становятся нелинейными и преобразуются в солитоны - структурно устойчивые звуковые волны, распространяющиеся только в нелинейной среде. Отличительной чертой солитонов является то, что при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а продолжают движение, сохраняя свою структуру неизменной.

Ученые впервые рассчитали точные параметры ускоренного солитона, возникающего при движении космического мусора в плазме, при помощи математической модели, в которой член уравнения, отвечающий за космический мусор, называется источником. Он представляет собой заряд, который создает электрическое поле. Так как мусор движется, источник в уравнении меняется во времени и в пространстве. Это приводит к появлению ускоренных солитонов, а не обычных, которые движутся с постоянной скоростью.

Зная, как именно свойства характерных для космического мусора солитонов определяются положением и скоростью движения фрагментов в плазменной среде, становится возможным регистрировать опасные фрагменты на околоземной орбите по специфическим солитонам, которые они создают. Таким образом, работа ученых может составить теоретическую основу принципиально нового метода мониторинга движения космического мусора.

<< Назад: Защищенный смартфон Ulefone Armor 11 5G 21.02.2021

>> Вперед: Биоактивное покрытие для костных имплантатов 20.02.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Мгновенная диагностика сердца прямо на теле 28.05.2026

В эпоху носимых устройств медицина все ближе подходит к настоящему реальному времени. Представьте прибор, который не просто собирает данные о сердце, а мгновенно анализирует их прямо на коже человека, без задержек на передачу информации в облако. Именно такое инновационное решение разработали исследователи из Чикагского университета. Они создали эластичный вычислительный пластырь, способный проводить сложные медицинские расчеты непосредственно на теле пациента за миллисекунды. Новое устройство имитирует свойства человеческой кожи: оно невероятно гибкое и может свободно растягиваться вместе с движениями тела. В его основе лежат массивы органических электрохимических транзисторов, которые выполняют нейроморфные вычисления, то есть работают по принципам, близким к работе человеческого мозга. Благодаря этому пластырь обрабатывает биосигналы локально, без необходимости отправлять данные на внешние серверы, что особенно важно для скорости и конфиденциальности. Ученые уверены, что такая ...>>

Эволюционное объяснение ведущей правой руки 27.05.2026

Почему подавляющее большинство людей предпочитает работать правой рукой? Этот вопрос интересовал ученых на протяжении многих лет. Хотя леворукость встречается у представителей разных культур и эпох, примерно 90% населения планеты остаются правшами. Недавнее исследование, проведенное специалистами Оксфордского университета, предлагает убедительное эволюционное объяснение этого феномена, связывая его с ключевыми этапами развития наших предков. Ученые из Оксфорда собрали и проанализировали обширный массив данных о более чем 2000 приматах, представляющих 41 вид. Они изучили особенности поведения обезьян и человекообразных приматов, применяя статистические модели эволюционных связей. Это позволило проверить различные гипотезы о происхождении предпочтения одной руки и понять, когда и почему у людей сформировалась устойчивая правосторонняя доминантность. Результаты показали, что преимущество одной руки само по себе не является исключительно человеческой чертой. Многие приматы демонстрир ...>>

Случайная новость из Архива Кольца стабильной плазмы в условиях открытого воздуха 22.11.2017 В многочисленных научно-фантастических фильмах достаточно часто мелькают кадры с использованием плазменного оружия, оружия, стреляющего сгустками ионизированной высокотемпературной плазмы. Однако плазма, являющаяся одним из самых таинственных состояний материи, существует на Земле только во время кратковременных разрядов молний, внутри неоновых вывесок, плазменных телевизионных панелей и многочисленных научных установок. И лишь недавно группе ученых из Калифорнийского технологического института удалось получить кольца стабильной плазмы на открытом воздухе. Более того, это было сделано достаточно просто, при помощи тончайшей струи воды под высоким давлением и пластины из специального кристаллического материала. Обычно плазма создается путем нагрева материи до столь высокой температуры, что электроны отрываются от атомов, а материя превращается в "суп" из ионов и свободных электронов. Такая плазма называется высокотемпературной плазмой и именно ее ученые пытаются получить и стабилизировать в камерах термоядерных реакторов. Также существует и холодная плазма, которая получается путем ионизации газа под воздействием электрического поля. Именно такая плазма находится в трубках неоновых вывесок и за счет ее создания работают космические ионные двигатели. Плазма, которую удалось получить на открытом воздухе ученым из Калифорнии, относится к новому третьему типу. Расщепление молекул воды на атомы и ионизация атомов производится за счет высокой кинетической энергии движения струи воды и взаимодействия молекул с атомами кристаллической решетки пластины. В отличие от других попыток создания плазменных сгустков в атмосфере, которые существовали не более 10 миллисекунд, "водяные" плазменные кольца могут существовать сколь угодно долго до тех пор, пока в кристаллическую пластину будет бить струя воды, являющаяся источником энергии. Струя воды, которая бьет в пластину, имеет диаметр 85 микронов. Давление в 9 тысяч psi (порядка 630 атмосфер) разгоняет струю воды до скорости 305 метров в секунду. Ученые сравнивают это со струей воды, толщиной с человеческий волос, двигающейся со скоростью летящей пули. "Некоторые из наших коллег утверждали, что создание стабильной плазмы на открытом воздухе является невозможным" - рассказывает Франсиско Перейра (Francisco Pereira), один из исследователей, - "Но нам удалось создать кольцо стабильной плазмы и поддерживать его столько, сколько нам это необходимо. При этом, мы не нуждаемся ни в вакууме, ни в магнитном поле или еще чем-нибудь другом". Пока еще трудно сказать, как может быть использован на практике новый метод создания плазмы. Тем не менее, считают ученые, этот метод может оказаться очень полезным для проведения исследований в области плазменной физики, а на практике его использование просматривается в области аккумулирования и хранения энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026