|
Измерение температуры Луны с помощью воска
|
|
|
|
Иногда космические исследования идут не так, как планировалось. Но даже в случае неудачи инженеры могут учиться, адаптироваться и пробовать снова. Один из лучших способов сделать это - поделиться полученным опытом и позволить другим воспроизвести работу, которая, возможно, не увенчалась успехом, позволив им попробовать еще раз. Группа исследователей из Массачусетского технологического института Space Enabled Research Group, входящая в его медиа-лабораторию, недавно опубликовала статью в журнале Space Science Reviews, в которой описываются конструкция и результаты испытаний пары пассивных датчиков, отправленных на Луну на злополучном марсоходе Rashid-1.
|
|
|
|
Марсоход, разработанный Космическим центром имени Мохаммеда бен Рашида (MBRSC) в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ), был запущен в рамках миссии Hakuto-R 1, первой частной миссии на поверхность Луны, осуществляемой японским стартапом iSpace. Когда он стартовал в декабре 2022 года, он полетел к Луне по маршруту с низкой передачей энергии и в конечном итоге совершил "жесткую посадку", когда его датчики неправильно оценили, что он уже приземлился, когда пролетал над краем кратера, и выключил двигатели, несмотря на то, что все еще находился в 5 км над поверхностью.
|
|
|
|
Несмотря на эту ошибку, многие технологии на 10-килограммовом марсоходе Rashid—1 были самыми передовыми, и пассивные датчики на реголите определенно относились к этой категории, несмотря на простоту конструкции. Два датчика, которые были частью эксперимента по обнаружению адгезии/истирания материалов (MAD), который планировал провести марсоход, были спроектированы как полностью пассивные — без питания и движущихся частей. Оба были спроектированы так, чтобы физически размещаться на колесах марсохода, и должны были использовать еще одну особенность марсохода — его камеру.
|
|
|
|
|
|
|
Один из датчиков, известный как пассивный пробоотборник реголита (PRS), представлял собой алюминиевый поддон, накрытый пластиной с рядом перфорированных отверстий различной ориентации и размера. На самом деле на марсоходе Rashid-1 их было два — по одному на каждом переднем колесе. Когда колесо, к которому он был прикреплен, поворачивалось, небольшие образцы реголита выпадали через отверстия на поддон. Целью исследования было определить, повлияло ли расстояние между отверстиями и их размер на сбор и хранение реголита.
|
|
|
|
Даже при использовании такого пассивного датчика все равно возникало множество сложностей. Чтобы протестировать датчик, вместо настоящего колеса марсохода исследователи просто поместили его в имитатор реголита. Однако им не удалось найти никакой статистически значимой информации о разнице в размерах или занимаемом пространстве, поэтому они считают, что просто сделали это неправильно — вручную втиснуть датчик в грязь - это совсем не то же самое, что катать его на колесе.
|
|
|
|
В конце концов, у них появилась возможность протестировать его на реальном колесе, хотя и только после того, как миссия провалилась. Исследовательская группа получила доступ к среде sandbox в MBRSC с имитатором лунного реголита, где они могли подключить свой датчик к инженерной модели марсохода для тестирования. Однако на момент публикации статьи результаты этого эксперимента еще не были доступны.
|
|
|
|
Отчасти эта причина может быть связана с трудностями анализа данных, поступающих с датчика. Команде инженеров пришлось использовать передовые алгоритмы обработки изображений в сочетании с упрощенными "таблицами поиска", чтобы понять, где находится солнце на лунном небе и как это может повлиять на тени и, следовательно, на результаты эксперимента PRS. Хотя методология применима независимо от того, в какой точке Луны приземляется датчик, поисковые таблицы должны быть скорректированы в зависимости от таких факторов, как местоположение и время года.
|
|
|
|
Другой датчик, известный как пассивный восковой термометр (PWT), также в значительной степени зависел от камеры марсохода и передовых алгоритмов обработки изображений. Он был разработан для работы в качестве термометра, заключая в себе капсулы с различными восками, которые при различных температурах превращались из твердых в жидкие.
|
|
|
|
По сути, каждый образец воска обеспечивал бы бинарную проверку "да"/"нет" на предмет того, была ли его температура ниже или выше температуры плавления воска. Поскольку воски были выбраны исходя из того, что в жидком виде они были прозрачными, а в твердом - непрозрачными, камера могла определить, был ли какой-либо из образцов жидким в любой момент времени.
|
|
|
|
Выбранные воски были рассчитаны на температуру от 9°C (пентадекан) до 87,5°C (тетратетраконтан). Образцы также включали две капсулы натурального пчелиного воска и одну капсулу из имеющегося в продаже свечного воска. Первоначально этот эксперимент имел бы прекрасную возможность для тестирования, поскольку во время его выполнения ожидалось солнечное затмение, что позволило бы наблюдать быстрое и резкое понижение температуры, но из-за провала миссии эта возможность была упущена.
|
|
|
|
Но цель публикации этой статьи - убедиться, что она не потеряна навсегда. Другие исследовательские группы могут взять на себя задачу обновления и адаптации этих двух простых пассивных датчиков для использования в других миссиях. Вот как наука (и инженерное дело) добиваются прогресса — опираясь на плечи тех, кто был до них, несмотря на все неудачи, с которыми они могли столкнуться на этом пути, или, возможно, даже благодаря им.
|
|
|
|
Источник
|
