NASA fazendo melhores estrelas para nos ajudar a encontrar exoplanetas

Os métodos baseados em estrelas, ambos para observatórios no espaço, como o observador habitável do mundo ou observadores baseados no solo, têm o potencial de aumentar nossa capacidade de observação sem o lançamento de aberturas de telescópio cada vez maior. A construção dessas estrelas com a baixa massa necessária, estabilidade, precisão, volume de lançamento e tamanho (> 100m para algumas missões) continua sendo um desafio, pois o carregamento pode ser significativo para estruturas ultra ligidas durante a manutenção e manutenção de estações durante as observações. Um desafio importante para encontrar exoplanetas é bloquear a luz da estrela, que é cerca de 10 bilhões de vezes mais brilhante que a luz refletida do planeta. A descoberta de exoplanetas na zona habitável é uma das mais altas prioridades da astrofísica. No entanto, a imagem direta se beneficiaria imensamente de aberturas de telescópios muito maiores do que o Telescópio Espacial James Webb, que já empurrou o limite de tecnologias implantáveis ​​e recursos programáticos/orçamentários. Os projetos de estrutura espacial em larga escala geralmente são conduzidos por requisitos dinâmicos de estabilidade que estão vinculados aos requisitos de precisão. Os materiais tradicionais trocam inerentemente entre rigidez e amortecimento, o que limita as capacidades operacionais e a precisão dinâmica de estruturas espaciais resultantes. Avanços recentes nos cristais metamateriais e fonônicos dissipativos apresentam uma oportunidade de interromper essa troca, criando estruturas de alta rustalidade e altos acidentes, bem como estruturas com lacunas de banda fonônica (ou seja, a faixa de frequência proibida para a propagação de ondas mecânicas) para a supressão do modo. Este estudo projetará uma estrutura de estrelas que utiliza novos metamateriais dissipativos e fonônicos para projetar estruturas de ocorrência ultra-estáveis ​​em uma fração da massa dos projetos implementáveis ​​tradicionais. Ao ativar as estrelas com menor massa com requisitos mais baixos de combustível, essa tecnologia pode transformar nossa capacidade de descobrir exoplanetas. Christine Gregg discutiu o projeto e explicando como os metamateriais arquitetados poderiam permitir a assembléia de estrelas em órbita, reduzindo a necessidade de sistemas implementáveis ​​maciços como os do Telescópio Espacial James Webb. Ela destacou o papel dos metamateriais dissipativos no gerenciamento de vibrações sobre faixas de temperatura relevantes para o espaço e cristais fonônicos para criar bandas de frequência “proibidas” para evitar ressonâncias indesejadas. O Telescópio Espacial de James Webb tem sido sucessivo em observar o universo distante e os exoplanetas. Missões futuras como o Observatório Habitável do Mundial serão projetadas para imaginar diretamente os planetas do tamanho da terra em torno de estrelas do sol. Dois métodos são usados ​​para bloquear a luz superbrigante de uma estrela um coronagraph a bordo ou uma grande estrutura separada no espaço chamada Star Sombe. Os tons de estrela devem ser reposicionáveis ​​para observar várias estrelas, exigindo rigidez para evitar oscilações durante o movimento para observações eficientes. Isso leva à necessidade de materiais inovadores. A convidada, Christine Greg, do Centro de Pesquisa da NASA Ames, é introduzida. Ela está trabalhando em uma proposta da NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) com uma equipe para usar meta-materiais para sombras. Os meta-materiais envolvem a ligação de vários materiais para obter propriedades aprimoradas, aumentando especificamente a rigidez no espaço para minimizar a oscilação após o reposicionamento. Christine Greg diz que os avanços na impressão e manufatura 3D permitiram meta-materiais, que ela define amplamente como subestruturas projetadas pelo ser humano (de escalas atômicas a maiores) que produzem propriedades não encontradas na natureza. Seu foco está nos meta-materiais mecânicos, que oferecem índices de rigidez / peso superior, melhor amortecimento de vibrações ou efeitos únicos. Ela também toca em meta-materiais eletromagnéticos para aplicações ópticas ou de RF, como cobertura, descrevendo o campo como “ficção científica e magia”. Christine enfatiza a natureza multidisciplinar, envolvendo implantáveis, materiais e fabricação. Ela credita sua grande equipe por combinar experiência, pois seus pontos fortes são mais em aspectos mecânicos do que a eletromagnética. Proposta NIAC: Meta-materiais para Star Shadeschristine descreve os tons de estrelas como estruturas que bloqueiam a luz das estrelas para revelar reflexões planetárias fracas, permitindo o estudo de mundos habitáveis ​​próximos às estrelas. Sua proposta da NIAC visa construir sombras de estrelas usando meta-materiais, montagem robótica e implantação, visando a mesma missão que outro premiado da NIAC, John Mather (vencedor do Prêmio Nobel), que está explorando infláveis. As propostas são complementares, não competitivas, com Mather apoiando a dela. Os desenhos tradicionais de sombra estrela (por exemplo, para o Observatório de Mundos Habx ou Habitáveis) envolvem um cilindro dobrado que se desenrola em uma flor de pétala para bloquear a luz. A abordagem de Christine usa agentes robóticos para montar elementos no espaço, alcançando a mesma forma, mas com dinâmica aprimorada. A missão habitável do mundo requer um rápido reposicionamento durante as observações, exigindo um controle dinâmico rígido para uma estrutura de 100 metros-deve se estabelecer rapidamente sem oscilações prolongadas. A inovação principal é “Materiais de Meta-Acompanhantes”, desenvolvida com o professor de colaboradores Sharif Tol (Universidade de Michigan) e o professor Alper Erturk (Universidade do Texas em Austin). Esses materiais desafiam a troca usual: a maior rigidez normalmente significa menos amortecimento. Ao projetar a subestrutura com vários materiais, eles atingem o dobro do amortecimento para a mesma relação de rigidez por peso. Isso permite estruturas mais leves que se acalmem mais rapidamente após o movimento, reduzindo os custos da missão (por exemplo, menos combustível necessário) e permitindo mais observações. Comparado aos implantáveis ​​(por exemplo, o design desenrolado da JPL), sua versão montada pode oferecer desempenho semelhante com menor peso, pois as partes não precisam sobreviver a cargas de lançamento intactas. No entanto, as juntas para a montagem adicionam complexidade; portanto, a concessão da Fase 1 da NIAC se concentra na estimativa de escala de massa e compensações versus implantáveis ​​ou infláveis. As entregas incluem recomendações sobre redesenho com montagem robótica para melhor eficiência de massa. Apesar disso, não foi amplamente repetido (embora o lunar Gateway possa revivê -lo). Christine vê frutas baixas na montagem de estruturas básicas de treliça, com demos da terra e braços robóticos comerciais (qualificados para vôo, fora do ensino), tornando-o viável em breve. Ela prevê um continuum: do módulo único a centenas de operações (por exemplo, construir barras longas a partir de paus) ou até a montagem de PCBs em Orbit.Robotics podem melhorar implantáveis, não substituí-los-EG, reposicionando peças implantadas. Ela defende iniciar o simples: reposicionamento ou treliças básicas. Christine destaca outros projetos do laboratório de estruturas compostas avançadas da NASA em Ames. Bloqueios de construção robótica: meta-materiais leves, rígidos e autônomos, como cubos truncados (cubos com cantos cortados), parecidos com dodecaedros. Estes são impressos em 3D ou moldados por injeção, formando conjuntos de brinquedos/lego para construção automatizada. As estruturas metalizadas combinarão propriedades estruturais e eletromagnéticas. As estruturas podem atuar como antenas ou lentes (não apenas apoiando -as). Eles usam moldagem por injeção para alta precisão e escalabilidade (milhares de peças), com materiais como plásticos reforçados com fibra de carbono (mais rígidos que os plásticos com estampa 3D padrão), alumínio ou aço. A moldagem por injeção oferece precisão no nível da usinagem, permitindo grandes estruturas precisas (erro abaixo do ruído da medição). Os exemplos incluem o projeto Madcat: uma asa de octaedra moldada por injeção conectada por parafusos. Ela contrasta isso com a impressão 3D no espaço (por exemplo, na ISS), favorecendo peças pré-manufaturadas enviadas em “sacos” para montagem robótica como uma etapa de curto prazo. As abordagens híbridas a longo prazo podem combinar métodos de fabricação com base nas necessidades. Topologicamente, ela é fã de redes de octeto para alta rigidez (devido à conectividade que evita a flexão, favorecendo cargas axiais como triângulos vs. quadrados em 3D). Seu interesse atual: inclinações de duas células de duas unidades (combinando duas geometrias), expandindo o espaço de design para melhores propriedades. Os exemplos incluem a inserção de formas cruzadas em aviões ou hexágonos do tipo bola de futebol com pentágio, desbloqueando novas topologias. Brian Wang é um líder de pensamento futurista e um blogueiro de ciências popular com 1 milhão de leitores por mês. Seu blog NextBigfuture.com está classificado como #1 Blog de notícias de ciências. Abrange muitas tecnologias e tendências disruptivas, incluindo espaço, robótica, inteligência artificial, medicina, biotecnologia antienvelhecimento e nanotecnologia. Conhecida por identificar tecnologias de ponta, ele atualmente é co-fundador de uma startup e angariador de fundos para empresas em estágio inicial de alto potencial. Ele é o chefe de pesquisa de alocações para investimentos em tecnologia profunda e um investidor anjo da Space Angels. Um orador frequente das empresas, ele foi um orador do TEDX, um orador da Universidade de Singularidade e convidado em inúmeras entrevistas para rádio e podcasts. Ele está aberto a falar em público e aconselhar compromissos.

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