Simulator mikrogravitacije temeljen na magnetskoj levitaciji

Kako čovječanstvo nastavlja s istraživanjem svemira, eksperimenti mikrogravitacije predstavljaju veliki izazov za znanstvenike i inženjere koji žele testirati svoje svemirske tehnologije i proizvode bez da eksperimente provode u pravom svemiru.

Znanstvenici s FAMU-FSU Koledža inženjerstva na Sveučilištu Florida State koji rade u National High Magnetic Field laboratoriju, razvili su novi dizajn simulatora niske gravitacije koji predstavlja veliki iskorak u svemirskim istraživanjima.

Zahvaljujući novom dizajnu koji se temelji na magnetskoj levitaciji, simulator može stvoriti područje niske gravitacije 1.000 puta veće od postojećih simulatora istog tipa.

"Niska gravitacija ima veliki utjecaj na ponašanje bioloških sustava i utječe na mnoge fizičke procese od dinamike i prijenosa topline tekućina do rasta i samoorganizacije materijala", rekao je Wei Guo, izvanredni profesor strojarstva i vodeći znanstvenik ove studije. "Međutim, eksperimenti u svemirskim letovima često su ograničeni visokim troškovima i malom veličinom i masom korisnog tereta. Stoga je vrlo važan razvoj zemaljskih simulatora niske gravitacije."

Postojeći simulatori, kao što su tornjevi i zrakoplovi koji lete u parabolama, koriste slobodni pad za stvaranje gotovo nulte gravitacije. Ali oni obično nude jako kratko trajanje mikrogravitacije,  od nekoliko sekundi do nekoliko minuta, što ih čini neprikladnim za eksperimente koji zahtijevaju dugo vrijeme promatranja. S druge strane, simulatori temeljeni na magnetskoj levitaciji (MLS) mogu ponuditi jedinstvene prednosti, uključujući nisku cijenu, laku dostupnost, podesivu gravitaciju i praktički neograničeno vrijeme rada.

No konvencionalni MLS može stvoriti samo mali volumen niske gravitacije. Kada tipični simulator oponaša okolinu koja iznosi oko 1 posto Zemljine gravitacije, funkcionalni volumen veličine od samo nekoliko mikrolitara, premalen je za praktična istraživanja.

Kako bi povećali funkcionalni volumen MLS-a, istraživačima je bio potreban magnet koji bi omogućio stvaranje ujednačene sile levitacije koja bi uravnotežila gravitacijsku silu u velikom volumenu. Otkrili su da bi to mogli postići integracijom supravodljivog magneta s gradijentnom Maxwellovom zavojnicom, konfiguracijom zavojnice koju je prvi predložio fizičar James Clark Maxwell u 1800-im godinama.

"Naša analiza pokazuje da se u kompaktnoj zavojnici s promjerom od samo osam centimetara može postići neviđeni funkcionalni volumen od preko 4.000 mikrolitara", rekao je doktorand Hamid Sanavandi, koautor rada. "Kada se struja u MLS-u smanji kako bi se oponašala gravitacija na Marsu, funkcionalni volumen može premašiti 20.000 mikrolitara, ili oko 20 kubičnih centimetara".

Istraživači su također pokazali kako se MLS može izraditi koristeći postojeće visokotemperaturne supravodljive materijale, što mu omogućuje rad uz minimalnu potrošnju energije.

Također smatraju da bi se njihov rad mogao pokazati korisnim u pripremi za buduće svemirske misije usmjerene na dugoročan boravak ljudi na Mjesecu i Marsu.

Čitav znanstveni rad objavljen u časopisu Nature Research možete pronaći na ovoj poveznici.