Hoe Depthx Werkt

{h1}

Wat zou je nodig hebben om een ​​oceaan te verkennen op europa, een van de manen van jupiter? Je hebt onder meer een onderwaterwagen nodig om de oceaan te verkennen en de bevindingen terug naar de aarde te brengen. Stone aerospace ontwikkelt zo'n voertuig: de depthx.

Wat zou je nodig hebben om een ​​oceaan te verkennen op Europa, een van de manen van Jupiter? Het is honderden miljoenen kilometers ver weg en de oceaan ligt onder een ijslaag van minstens 10 kilometer dik. Je hebt waarschijnlijk een ruimtevaartuig nodig om op het ijs te landen, een manier om door het ijs te boren, en een onderzeeër om de oceaan te verkennen en de bevindingen terug naar de aarde te brengen.

Dit onderwatervoertuig is een project dat de inspanningen van Dr. Bill Stone, CEO van Stone Aerospace in Austin, Texas, bezet. Stone en zijn collega's hebben een prototype ontwikkeld autonoom onderwatervoertuig (AUV) riep Deep Phreatic Thermal Explorer (DEPTHX) voor verkenning op afstand en test het momenteel in een grote onderwatergrot. In dit artikel zullen we deze revolutionaire AUV onderzoeken, haar missie en hoe deze past in het grotere plan van buitenaardse verkenning.

Het DEPTHX-project is een van een serie die door NASA wordt gefinancierd om robotische sondes te ontwikkelen die in staat zijn Europa te verkennen (we zullen bespreken waarom Europa zo'n interessant doelwit later is). Stone Aerospace ontwierp, bouwde en exploiteert DEPTHX in samenwerking met zijn partners:

  • Field Field Robotics Centre van Carnegie Mellon University - ontwikkelt en test navigatiesoftware
  • SwRI, Colorado School of Mines, de Universiteit van Colorado, Boulder en de Universiteit van Arizona Lunar and Planetary Laboratory - raadpleeg de wetenschappelijke lading met als doel het microbiële leven te detecteren
  • University of Texas at Austin - biedt logistieke ondersteuning tijdens DEPTHX-tests

Hoe DEPTHX werkt: DEPTHX

DEPTHX aan dek tijdens één als zijn tests

Het DEPTHX-project is ontworpen om deze vragen te beantwoorden:

  1. Kan een volledig geautomatiseerde AUV dagelijks een onbekende, driedimensionale wereld verkennen zonder hulp van de missiebeheersing? Kan het, door dit te doen, kaarten maken en gebruiken om te navigeren en terug te keren naar een "thuislocatie" om zijn bevindingen te rapporteren?

DEPTH X heeft de tanktest voltooid (inclusief systeemintegratie en mapping) en bereidt zich nu voor op testen in een volledig onbekende omgeving: Mexico's Zacatón cenote.

Laten we vervolgens de AUV en zijn systemen van dichterbij bekijken.

cenotes

Cenotes (uitgesproken als "say-NO-tay") zijn grote zoetwater sinkholes gevonden in het Mexicaanse schiereiland Yucután. Deze cenotes ontstaan ​​wanneer ondergronds water in het poreuze water wordt geëtst kalksteen basis die het hele schiereiland vormt. De cenote in Zacáton is een van de vijf verbonden cenotes en wordt beschouwd als de diepste van de wereld. Zacáton heeft ook een hydrothermale lente in het.

De DEPTHX AUV

DEPTHX interne structuren

DEPTHX interne structuren

De DEPTHX AUV is eivormig, met een lange as van 4,26 meter, een korte as van 3,04 m en een gewicht van 1,3 ton (1,43 korte ton). Het kan vrij bewegen, zweven en muur spoor in drie dimensies zonder externe commando's. DEPTHX heeft een minimale kruissnelheid van 0,2 meter per seconde (0,65 voet per seconde) voor in kaart brengen en kan zo diep gaan als 1000 m (3280 ft). Om autonoom te kunnen opereren, moet DEPTHX het volgende kunnen doen:

  • Manoeuvreren
  • Navigeren en in kaart brengen
  • Proces informatie
  • Kracht zelf
  • Communiceren
  • Neem milieumetingen en monsters

manoeuvreerbaarheid

Hoe DEPTHX werkt: oceaan

Een close-up van een DEPTHX-boegschroef

DEPTHX heeft zes stuwraketten (vier horizontaal en twee verticaal), waardoor het in drie dimensies kan manoeuvreren. Het voertuig kan worden gemanoeuvreerd met slechts twee van de horizontale en een van de verticale boegschroeven - de extra's zijn voor back-up.

DEPTHX kan ook zweven. Om zijn positie te behouden, zou hij de stuwraketten kunnen gebruiken, maar dit zou snel waardevolle batterijvoeding kosten. In plaats daarvan is het voertuig uitgerust met twee motoren met variabel drijfvermogen (VBE). Een VBE-computer registreert de druk, temperatuur en zoutgehalte (zoutgehalte) van het omringende water en berekent het drijfvermogen van het vaartuig. De computer opent dan of sluit kleppen die pompen of gas onder druk toestaan ​​om water in of uit te laten. Net als bij de thrusters is er ingebouwde redundantie en kan de DEPTHX zweven met slechts één VBE.

Hoe DEPTHX werkt: zijn

Met motoren met variabel drijfvermogen kan DEPTHX zweven.

Hoe DEPTHX werkt: DEPTHX

Geometrische array van DEPTHX's sonarsensorvermogen

DEPTHX heeft 54 ​​sonarsensoren op een afstand van elkaar rond het frame en wordt bestuurd door twee sonar-arrays. De sonar maakt gebruik van pulsen van hoogenergetische geluidsgolven en hun reflecties om voorwerpen te lokaliseren binnen een straal van 250 tot 300 meter van het voertuig. De informatie die wordt verzameld, wordt doorgegeven aan boordcomputers voor navigatiebesturing.

Naast sonar navigeert DEPTHX met behulp van versnellingsmeters, dieptemeters en een traagheidsgeleidingseenheid. Een Doppler-snelheidlogger bepaalt hoe snel het voertuig beweegt en voert deze informatie naar de primaire computer, die de snelheid van het voertuig aanpast.

Terwijl DEPTHX beweegt, gebruiken de computers de sonarinformatie om 3D-beelden te maken, die in het computergeheugen worden gelegd om een ​​progressieve geometrische kaart te maken. De techniek wordt genoemd Gelijktijdige lokalisatie en mapping (SLAM). Bill Stone en zijn collega's ontwikkelden een door een duiker aangedreven SLAM-apparaat dat ze gebruikten om de Wakulla Springs-watervoerende laag in Florida in kaart te brengen. DEPTHX gebruikt de geïnternaliseerde kaart voor navigatie, zodat deze naar een specifieke locatie kan gaan zonder hulp van externe navigatie, zoals GPS.

Hoe DEPTHX werkt: oceaan

Kaart van een deel van de watervoerende laag Wakulla Springs verkregen door Stone Aerospace

Informatieverwerking

DEPTHX heeft verschillende boordcomputers die zijn toegewijd aan specifieke taken.De een bestuurt voertuigoperaties, SLAM en navigatie; men bestuurt de VBE's; en men bestuurt experimenten en analyseert gegevens. In totaal bevatten deze computers meer dan 30 microprocessors, van 8-bit controllers tot Pentium 4-chips. DEPTHX is geprogrammeerd voor autonoom functioneren en analyse.

Interne kracht en communicatie

DEPTHX heeft twee batterijtorens met oplaadbare lithium-ionbatterijen. De batterijen bieden maximaal acht uur stroom.

Hoe DEPTHX werkt: oceaan

De DEPTHX AUV onder water

Het kan communiceren via WiFi op het oppervlak en door een enkele glasvezelkabel terwijl deze onder water is. De kabel wordt gebruikt om gegevens te uploaden of besturingsopdrachten te ontvangen wanneer dat nodig is.

Milieumetingen en monsters

DEPTHX zal zijn SLAM-technologieën gebruiken om in kaart te brengen en te bekijken zoals het verkent. Het heeft een wide-field imaging-camera en kan ook milieumetingen uitvoeren, zoals temperatuur, druk en concentraties van verschillende chemicaliën. Het is ook een uitschuifbare arm met een wetenschapssonde waarmee het zowel vloeibare als vaste monsters kan verzamelen en een microscoop met drukclassificatie aan boord om de detectie van het microbiële leven te vergemakkelijken.

-

Europa verkennen

Europa's ijsvlotten zijn ijsblokken die laten zien dat Europa in het verleden een ondergrondse oceaan heeft gehad.

Europa's ijsvlotten zijn ijsblokken die laten zien dat Europa in het verleden een ondergrondse oceaan heeft gehad.

Dus waarom is Europa, een binnenmaan van Jupiter, zo'n interessant doelwit voor verkenning? De Voyager en Galileo ruimtesondes toonden aan dat Europa bedekt was met een ijskap. Omdat Europa zo dicht bij Jupiter ligt, trekt de zwaartekracht van de planeet eraan, afwisselend strekt en comprimeert de maan zich in zijn baan. Deze zwaartekrachten creëren warmte in de maan. Deze warmte ontsnapt door vulkanische activiteit en kan de onderkant van de ijskap verwarmen, waardoor een vloeibare oceaan ontstaat.

Er is bewijs voor een vloeibare oceaan in het gebroken patroon van de ijskap, die 10 kilometer (6.21 mijl) dik is. Soortgelijke patronen zijn te zien in de Arctische ijskap gezien door satellieten uit de baan van de aarde. Metingen van het magnetisch veld geven aan dat de toekomstige oceaan zout zou kunnen zijn. Ook geven berekeningen aan dat er voldoende getijde warmte is gegenereerd door getijdekrachten om een ​​vloeibare oceaan te maken.

Hoe DEPTHX werkt: door

Hydrothermale ventilatie in de oceaanbodem

Als er een vloeibare oceaan bestaat en er vulkanische activiteit is van getijdekrachten, dan is dat mogelijk warmwaterkraters op de "oceaanbodem", zoals die op aarde bij mid-oceanische ruggen.

Op aarde weten we dat veel verschillende levensvormen overleven rond hydrothermale bronnen in gemeenschappen die gebaseerd zijn op chemosynthese, de vorming van organische verbindingen met behulp van geothermische energie. Chemosynthetische bacteriën vormen de basis van de voedselketen in deze gemeenschappen. Andere organismen binnen deze gemeenschappen zijn reusachtige buiswormen, tweekleppige schelpdieren, krabben en vissen.

astrobiologen geloof dat het leven vloeibaar water, koolstofhoudende (organische) verbindingen en een energiebron nodig heeft. Europa lijkt ook deze ingrediënten te hebben en kan daarom leven hebben.

Dus een missie naar Europa zou een AUV omvatten die de oceaan zou kunnen verkennen, wetenschappelijke experimenten kan uitvoeren en resultaten naar de aarde kan overbrengen.

Aerospace is van plan om een ​​volgend voertuig te bouwen UITHOUDINGSVERMOGEN, wat een stap verder gaat. Het zal kleiner zijn, maar net zo capabel als DEPTHX. De test van ENDURANCE is om een ​​meer in Antarctica te verkennen dat onder de ijskap is ondergedompeld. NASA ontwikkelt momenteel de technologie om kilometers ijs in het meer te smelten. ENDURANCE wordt verlaagd door het smeltgat in het meer voor onderzoek met behulp van wetenschappelijke principes en technologieën, ontwikkeld en getest door DEPTHX.

Voor meer informatie over DEPTHX en gerelateerde onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com