Имитатор марсианского реголита
Имитатор марсианского реголита (или имитатор марсианского грунта ) — это земной материал, который используется для моделирования химических и механических свойств марсианского реголита для исследований, экспериментов и испытаний прототипов деятельности, связанной с марсианским реголитом, такой как борьба с пылью в транспортном оборудовании, расширенное жизнеобеспечение. системы и использование ресурсов на месте .
Вариации
[ редактировать ]АО «Марс-1» и АО «Марс-1А»
[ редактировать ]После того, как посадочные модули «Викинг» и марсоход Mars Pathfinder приземлились на Марс, бортовые приборы были использованы для определения свойств марсианского грунта в местах посадки. Исследования свойств марсианского грунта привели к разработке в Космическом центре имени Джонсона НАСА в 1998 году имитатора марсианского реголита ЗАО «Марс-1». [2] [3] В нем содержалась палагонитовая тефра с фракцией частиц менее 1 миллиметра. Палагонитовая тефра, представляющая собой стекловидный вулканический пепел , измененный при низкой температуре, добывалась в карьере на шлаковом конусе Пуу Нене . Исследования конуса, который расположен между Мауна-Лоа и Мауна-Кеа на Гавайях , показывают, что тефра является близким спектральным аналогом ярких областей Марса. [4]
Когда первоначальный запас АО «Марс-1» исчерпался, возникла потребность в дополнительном материале. НАСА Центр космических полетов имени Маршалла заключил контракт с корпорацией Orbital Technologies на поставку 16 тонн лунных и марсианских симуляторов. Компания также предоставила другим заинтересованным сторонам дополнительные восемь тонн марсианского симулятора. [5] [6] Однако по состоянию на 2017 год АО «Марс-1А» больше не выпускается.
После измельчения для уменьшения размера частиц АО «Марс-1А» может геополимеризоваться в щелочных растворах с образованием твердого материала. Испытания показывают, что максимальная прочность на сжатие и изгиб «марсианского» геополимера сравнима с прочностью обычного глиняного кирпича. [7]
ММС
[ редактировать ]MMS или Mojave Mars Simulant был разработан в 2007 году для решения некоторых проблем с АО «Марс-1». Хотя АО «Марс-1» действительно имитировал цвет марсианского реголита, он показал плохие результаты по многим качествам, в том числе по своей гигроскопичности — он подвергся выветриванию , которое притягивает воду, делая его более похожим на глину . MMS, однако, был гигроскопически инертен из-за минимального выветривания и способа его измельчения, что позволило ему, среди прочего, лучше имитировать эту особенность марсианского реголита. MMS был обнаружен естественным путем в виде целых камней в вулканическом образовании недалеко от города Борон, Калифорния , в западной пустыне Мохаве . После дробления базальтовые пески обрабатывались и сортировались по размерам: MMS Coarse и MMS Fine. MMS Dust состоит из более мелких базальтовых частиц, соответствующих гранулометрическому составу марсианской пыли . В результате отдельного вулканического события образовался шлак красного цвета , который добывают и измельчают для получения шлака MMS. [3]
МГС-1
[ редактировать ]MGS-1 или Mars Global Simulant разрабатывался в 2018 году как первый минералогически точный симулятор марсианского реголита. [8] Он основан на почве Рокнест в кратере Гейла на Марсе, которая была тщательно проанализирована марсоходом НАСА Curiosity . MGS-1 производится путем смешивания чистых минералов в точных пропорциях с реалистичным распределением частиц по размерам. Симулятор доступен в некоммерческой лаборатории Exolith Lab. [9] в Университете Центральной Флориды . MGS-1 по умолчанию не включает перхлораты, поэтому его нельзя использовать для проверки эффектов этого аспекта марсианского реголита. [8] [10] Однако конечные пользователи могут добавить в материал перхлоратные соли или другие виды супероксидов.
Риски для здоровья
[ редактировать ]
Воздействие имитаторов реголита может представлять определенный риск для здоровья из-за мелких частиц и присутствия кристаллического кремнезема. АО «Марс-1А» представляет собой небольшую опасность при вдыхании и попадании в глаза, которая может вызвать раздражение глаз и дыхательных путей . Были проведены исследования токсичности симуляторов для клеток организма. Считается, что АО «МАРС-1» обладает дозозависимой цитотоксичностью . Поэтому рекомендуется принять меры предосторожности, чтобы свести к минимуму воздействие мелкой пыли в крупномасштабных инженерных приложениях. [12]
Хотя перхлораты были обнаружены на Марсе в 2008 году посадочным модулем «Феникс» , ни один из имитаторов не содержит перхлоратов . Это снижает риск для здоровья, создаваемый симуляторами, по сравнению с реальной марсианской почвой . Ранние симуляторы появились еще до этого открытия, но последний симулятор MGS-1 до сих пор их не включает. [8]
Структурное использование
[ редактировать ]Исследование Калифорнийского университета в Сан-Диего показало, что марсианский реголит может сам по себе формироваться в очень прочные кирпичи под действием давления. [13] [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Имитатор лунного и марсианского грунта» . Орбитек . Проверено 27 апреля 2014 г.
- ^ Дж. Г. Мантовани; CI Калле. «Диэлектрические свойства имитатора марсианской почвы» (PDF) . Космический центр Кеннеди НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2016 года . Проверено 10 мая 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Бигл, LW; Г.Х. Питерс; Г.С. Мунгас; Г.Х. Бирман; Дж. А. Смит; Р. К. Андерсон (2007). Марсианский симулятор Мохаве: новый симулятор марсианского грунта (PDF) . Лунная и планетная наука XXXVIII . Получено 27 апреля.
- ^ Аллен, CC; Моррис, Р.В.; Линдстрем, диджей; Линдстрем, ММ; Локвуд, JP (март 1997 г.). АО «Марс-1»: симулятор марсианского реголита (PDF) . Исследование Луны и планет XXVIII. Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2014 года . Проверено 28 апреля 2014 г.
- ^ «ОАО-1А «Имитаторы лунного и марсианского грунта» . ООО Планета. Архивировано из оригинала 28 апреля 2014 года . Проверено 28 апреля 2014 г.
- ^ «Познакомьтесь с другой планетой: симулятор марсианского грунта теперь доступен» . Пресс-релиз Орбитек . 26 октября 2007 г. Проверено 28 апреля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Алексиадис, Альберини, Мейер; Геополимеры из имитаторов лунного и марсианского грунта, Адв. Космическое разрешение. (2017) 59:490–495, дои : 10.1016/j.asr.2016.10.003
- ^ Jump up to: а б с Кэннон, Кевин (январь 2019 г.). «Глобальный симулятор Марса MGS-1: открытый стандарт на основе Rocknest для симуляторов базальтового марсианского реголита» . Икар . 317 (1): 470–478. Бибкод : 2019Icar..317..470C . дои : 10.1016/j.icarus.2018.08.019 . S2CID 126101787 .
- ^ Лаборатория Экзолита
- ^ «Токсичный Марс: астронавтам придется иметь дело с перхлоратом на Красной планете» . space.com . 13 июня 2013 года . Проверено 26 ноября 2018 г.
- ^ Паркер, Холли (10 сентября 2012 г.). «ВИДИМ КРАСНЫЙ: выставка Марса приедет в планетарий Бразоспорт (091012 Марс 3)» . Факты, Клют, Техас . Проверено 29 апреля 2014 г.
- ^ Лэтч, JN; Гамильтон РФ-младший; Холиан, А; Джеймс, Джей Ти; Лам, CW (январь 2008 г.). «Токсичность имитаторов лунной и марсианской пыли для альвеолярных макрофагов, выделенных у людей-добровольцев». Ингаляционная токсикология . 20 (2): 157–65. Бибкод : 2008InhTx..20..157L . CiteSeerX 10.1.1.474.1877 . дои : 10.1080/08958370701821219 . ПМИД 18236230 . S2CID 96179164 .
- ^ «Инженеры исследуют простой рецепт изготовления кирпичей из марсианской почвы, не требующий обжига» . ScienceDaily . 27 апреля 2017 года . Проверено 13 января 2019 г.
- ^ Чоу, Брайан Дж.; Чен, Цехан; Чжун, Ин; Цяо, Ю (27 апреля 2017 г.). «Прямое формирование структурных компонентов с использованием имитатора марсианского грунта» . Научные отчеты . 7 (1): 1151. Бибкод : 2017НатСР...7.1151С . дои : 10.1038/s41598-017-01157-w . ISSN 2045-2322 . ПМК 5430746 . ПМИД 28450723 .