과학자들이 우주 날씨를 이해하는 데 3cm 유리 구가 어떻게 도움이 될 수 있습니까?

[아름이]

과학자들이 우주 날씨를 이해하는 데 3cm 유리 구가 어떻게 도움이 될 수 있습니까?
연구는 지구의 중력의 영향을 극복하고 다른 행성, 별에 조건을 복제합니다.
날짜:
2023년 1월 23일
원천:
캘리포니아 대학교 - 로스앤젤레스
요약:
우주기상은 우주비행과 인공위성의 운용에 지장을 줄 수 있으나 중력의 차이 때문에 지구에서 연구하기에는 매우 어려운 현상이다. 연구원들은 직경 3센티미터 또는 약 1.2인치인 유리 구 내부의 별과 다른 행성 위 또는 근처에 존재하는 중력 유형을 효과적으로 재현했습니다. 이 성과는 과학자들이 별과 다른 행성의 조건을 모델링하기 위한 실험에서 중력의 제한적인 역할을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

태양 플레어 및 기타 유형의 우주 기상은 우주 비행과 지구 궤도를 도는 통신 및 기타 유형의 위성에 큰 피해를 줄 수 있습니다. 그러나 지금까지 그 도전을 극복하는 방법을 연구하는 과학자들의 능력은 심각하게 제한되었습니다. 그들이 지구에 있는 실험실에서 수행하는 실험은 우주의 조건과 매우 다른 방식으로 중력의 영향을 받기 때문입니다.

그러나 UCLA 물리학자들의 새로운 연구는 마침내 그 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 우주 탐험 중에 인간(및 장비)을 보호하고 위성의 적절한 기능을 보장하는 데 큰 진전이 될 수 있습니다. 이 논문은 Physical Review Letters 에 게재되었습니다 .

UCLA 연구원들은 직경 3센티미터(약 1.2인치)의 유리 구 내부에 있는 별과 다른 행성 위 또는 근처에 존재하는 중력 유형을 효과적으로 재현했습니다. 그렇게 하기 위해 그들은 음파를 사용하여 구형 중력장을 만들고 플라즈마 대류를 생성했습니다. 플라즈마 대류는 가스가 물체 표면에 접근할 때 냉각된 다음 다시 가열되고 코어에 접근할 때 다시 상승하여 유체를 생성하는 과정입니다. 차례로 자기 전류를 생성하는 전류.

이 성과는 과학자들이 별과 다른 행성에서 발생하는 대류를 모델링하기 위한 실험에서 중력의 제한적인 역할을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

UCLA 물리학 교수인 Seth Putterman은 "사람들은 실험실 실험으로 구형 대류를 모델링하려는 시도에 너무 관심이 많았기 때문에 지상에서 충분히 강한 중심 역장을 얻을 수 없었기 때문에 실제로 우주 왕복선에서 실험을 했습니다."라고 말했습니다. 연구의 수석 저자. "우리가 보여준 것은 우리의 마이크로웨이브 생성 사운드 시스템이 너무 강한 중력을 생성하여 지구의 중력이 요인이 아니라는 것입니다. 우리는 더 이상 이러한 실험을 하기 위해 우주로 갈 필요가 없습니다."

UCLA 연구원들은 마이크로파를 사용하여 유리 구 내부의 유황 가스를 화씨 5,000도까지 가열했습니다. 공 내부의 음파는 중력처럼 작용하여 플라즈마로 알려진 뜨겁고 약하게 이온화된 가스의 움직임을 별의 플라즈마 흐름과 유사한 패턴으로 제한했습니다.

UCLA 프로젝트 과학자이자 이 연구의 첫 번째 저자인 John Koulakis는 "음장은 적어도 가스에서 대류를 일으킬 때 중력처럼 작용합니다."라고 말했습니다. "뜨거운 플라스마의 구형 플라스크에서 마이크로파 생성 소리를 사용하여 지구 중력보다 1,000배 더 강한 중력장을 달성했습니다."

지구 표면에서는 중력이 더 밀도가 높고 차가운 가스를 행성 중심에 더 가깝게 유지하기 때문에 뜨거운 가스가 상승합니다.

실제로 연구원들은 구의 외부 절반 근처에 있는 뜨겁고 밝은 가스가 구의 벽을 향해 바깥쪽으로 이동한다는 사실을 발견했습니다. 강력하고 지속적인 중력은 태양 표면 근처에서 보이는 것과 유사한 난기류를 생성했습니다. 구의 내부 절반에서 음향 중력의 방향이 바뀌고 바깥쪽을 향하여 뜨거운 가스가 중앙으로 가라앉게 됩니다. 실험에서 음파 중력은 자연적으로 가장 뜨거운 플라즈마를 구의 중심에 유지했으며 별에서도 발생합니다.

태양 및 행성 대류를 반영하는 방식으로 플라즈마를 제어하고 조작하는 능력은 연구자들이 태양 날씨가 우주선과 위성 통신 시스템에 미치는 영향을 이해하고 예측하는 데 도움이 될 것입니다. 예를 들어 작년에 태양 폭풍으로 40개의 SpaceX 위성이 고장났습니다. 이 현상은 군사 기술에도 문제가 되었습니다. 예를 들어 극초음속 미사일 주변의 난류 플라즈마 형성은 무기 시스템 통신을 방해할 수 있습니다.

이 연구는 부분적으로 국방부 산하 국방고등연구계획국(DARPA)과 공군 과학연구실에서 자금을 지원받았다.

Putterman과 그의 동료들은 현재 그들이 연구하고 있는 조건을 더 잘 복제하고 더 오랜 기간 동안 현상을 더 자세히 관찰할 수 있도록 실험을 확장하고 있습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/