La conception d’un simulateur à faible gravité offre de nouvelles voies pour la recherche spatiale et la formation aux missions

À gauche : Schéma du système magnétique conçu par Sanavandi et Guo. À droite : un tracé de contour de l’énergie piégée d’un échantillon d’eau placé dans l’aimant proposé, montrant la taille et la forme de la région où la gravité est de 1 % de la gravité terrestre. Crédit : Wei Guo/FAMU-FSU College of Engineering

Alors que l’humanité continue d’explorer l’univers, l’environnement spatial à faible gravité présente des défis extraordinaires pour les scientifiques et les ingénieurs.


Des chercheurs de la FAMU-FSU School of Engineering et du Florida State University National High Magnetic Field Laboratory ont développé un nouvel outil pour aider à relever ce défi — nouveau design pour une faible gravité simulation Ce qui promet d’ouvrir de nouveaux horizons pour la recherche spatiale et le futur logement.

Leur nouvelle conception d’un simulateur de faible gravité basé sur la lévitation magnétique pourrait créer une région de faible gravité environ 1 000 fois plus grande que les simulateurs existants du même type. L’ouvrage a été publié dans le magazine microgravité npj.

Wei Gu, professeur agrégé de génie mécanique et scientifique principal de l’étude, a déclaré. “Cependant, les expériences de vol spatial sont souvent limitées par le coût élevé, la petite taille et la masse de la charge utile. Par conséquent, il est important de développer des simulateurs au sol à faible gravité.”

La conception d'un simulateur à faible gravité offre de nouvelles voies pour la recherche spatiale et la formation aux missions

De gauche à droite, le doctorant Hamid Sanavandi et Wei Gu, professeur assistant à la Famu University School of Engineering. Crédit : Wei Guo/FAMU-FSU College of Engineering

Les simulateurs actuels, tels que les tours de chute et les paraboles, utilisent la chute libre pour générer une gravité proche de zéro. Mais ces installations ont typiquement des durées de faible gravité courtes, c’est-à-dire de quelques secondes à quelques minutes, ce qui les rend inadaptées aux expériences qui nécessitent des temps d’observation longs. d’autre part, vol magnétiqueLes simulateurs basés sur MLS peuvent offrir des avantages uniques, notamment un faible coût, une facilité d’accès, une gravité réglable et une disponibilité pratiquement illimitée.

Mais le système MLS traditionnel ne peut créer qu’un petit volume de faible gravité. Lorsqu’un simulateur typique simule un environnement qui représente environ 1 % de la gravité terrestre, le volume fonctionnel n’est que de quelques minuscules litres, ce qui est trop petit pour la recherche et les applications spatiales pratiques.

Afin d’augmenter la taille fonctionnelle du MLS, les chercheurs avaient besoin d’un aimant qui permettrait de générer une force de levage uniforme qui contrebalancerait la force gravitationnelle dans le grand. Ils ont découvert qu’ils pouvaient y parvenir en fusionnant un aimant supraconducteur avec une bobine de Maxwell graduée, une configuration de bobine proposée pour la première fois au XIXe siècle par le physicien James Clerk Maxwell.

“Notre analyse montre qu’un volume fonctionnel sans précédent de plus de 4 000 l peut être obtenu dans un fichier zip d’un diamètre de seulement huit centimètres”, a déclaré le doctorant Hamid Sanavandi, co-auteur de la recherche. “Lorsque le courant est réduit dans le MLS pour simuler la gravité sur Mars, le volume fonctionnel peut dépasser 20 000 microlitres, soit environ 20 centimètres cubes.”

Les chercheurs ont également démontré comment le MLS peut être fabriqué à l’aide de matériaux supraconducteurs à haute température, ce qui lui permet de fonctionner avec une consommation d’énergie minimale.

Ces travaux pourraient être particulièrement utiles pour préparer de futures missions spatiales visant l’habitation à long terme de la Lune et de Mars.

« Le fait que notre conception MLS offre une taille fonctionnelle environ trois fois supérieure à celle d’un solénoïde MLS conventionnel, en fait un changeur de jeu potentiel de bas niveau.la gravité Dans la recherche, a déclaré Joe. Lorsque la conception MLS est utilisée pour simuler une gravité réduite dans des environnements extraterrestres, tels que la Lune ou Mars, le résultat fonctionnel le son Assez grand pour accueillir même de petites plantes, ce qui en fait un outil passionnant pour la recherche médicale et biologique.”


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Plus d’information:
La conception du simulateur à faible gravité offre de nouvelles voies pour la recherche spatiale et la formation aux missions, microgravité npjEt DOI : 10.1038 / s41526-021-00174-4

la citation: La conception d’un simulateur à faible gravité offre de nouvelles avenues pour la recherche spatiale et la formation aux missions (2021, 29 octobre) Récupéré le 29 octobre 2021 sur https://phys.org/news/2021-10-low-gravity-simulator-avenues- espace – Mission. html

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Jacinthe Poulin

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