Jak steruje się łazikami marsjańskimi?

Witam. Mam nadzieję że to właściwy dział.

Jakiś czas temu obejrzałem sobie na YT ten oto poglądowy film:

Spoko, tylko jest kilka rzeczy których nie mogę załapać.

1. Rakieta 3 członowa, start, odrzucenie 1-go członu na pewnej wysokości i boosterów, później 2-gi człon i odrzucenie, wprawiając przedtem 3-ci człon w ruch wirowy. Pytanie: w jakim celu wprowadza się ten trzeci człon w ruch wirowy, po czym odpala się silnik a po jego zgaszeniu hamuje ten ruch?
2. Jak wiadomo ze względu na dużą odległość sygnał zarówno wysyłany jak i odbierany dociera z pewnym opóźnieniem, więc w jaki sposób oni w ogóle tam kontrolują te parametry i czy faktycznie sterowanie jest niejako realtime, czy też chodzi o jakieś zestawy instrukcji i pakietowe przesyłanie danych? Zwłaszcza że Mars się też względem Ziemi przecież przemieszcza to i odległość się zmienia.
3. W takich lotach są wykorzystywane także asysty grawitacyjne i uwzględnia się także wpływ grawitacji innych planet a nawet gwiazd, których jest od groma, wszystko fajnie tylko ciekawe skąd te wszystkie dane zebrać i jak bardzo złożone jest to zadanie? I skąd oni wiedzą w którym kierunku ta rakieta ma lecieć?
4. Jaki jest w ogóle cel wysyłania tych łazików na Marsa czy tam inne planety albo ich księżyce? Tam nie ma życia i raczej nie ma do tego warunków więc w ogóle nie rozumiem czego tam można szukać? No chyba że chodzi o składniki mineralne, metale, pierwiastki no to już inna sprawa.

i tak ogólnie jaką trzeba mieć kategorię aby sterować łazikiem?

Sterowanie jest chyba zbliżone do RTS-ów, czyli na podstawie przesłanych ifrormacji wysyła się łazikowi polecenie "jedź do tamtej skałki" i ten postara się znaleźć drogę. Co do sensu, to skąd wiesz że tam nie ma życia? U nas na ziemi bywają organizmy które potrafią przetrwać w mocno ekstremalnych warunkach, nawet bez dostępu do światła słonecznego. Na marsie okresowo pływa sobie woda (na tyle słona że zachowuje stan ciekły nawet przy -23 stopniach Celsjusza, a pod powierzchnią europy (jeden z księżyców Jowisza) przypuszczalnie jest cały ocean. Tutaj energii dostarcza grawitacja samego Jowisza. Nie zapominaj że życie na ziemię dotarło na jakimś meteorycie, zapewne nie tylko na naszą planetę. Pytanie tylko czy zdołało dostosować się na tyle żeby przetrwać.

ps badania jak najbardziej potrzebne, w końcu rozwiną się w dostosowanie innych planet/ich księżyców do naszych potrzeb. A wtedy ludzkość przetrwa nawet jak coś zniszczy ziemię. O ile sami nie zrobimy tego wcześniej, ale to już inna dyskusja.

Karakan napisał(a):

3 W takich lotach są wykorzystywane także asysty grawitacyjne i uwzględnia się także wpływ grawitacji innych planet a nawet gwiazd, których jest od groma, wszystko fajnie tylko ciekawe skąd te wszystkie dane zebrać i jak bardzo złożone jest to zadanie? I skąd oni wiedzą w którym kierunku ta rakieta ma lecieć?

Wpływ grawitacyjny innych gwiazd co prawda istnieje, ale jest tak minimalny, że można go spokojnie ignorować (Prawo powszechnego ciążenia Newtona mówi, że przyciąganie jest przeciwnie proporcjonalne do kwadratu odległości). Jeśli chodzi o planety Układu Słonecznego, to faktycznie model jest dość skomplikowany i często wykonuje się korekty w czasie lotu.

"I skąd oni wiedzą w którym kierunku ta rakieta ma lecieć?" - nie do końca rozumiem, o co chodzi w tym pytaniu, ale to wszystko kwestia mechaniki orbitalnej. W dużym skrócie: wszystkie orbity są elipsami (pierwsze prawo Keplera), a im szybciej w danym miejscu na orbicie porusza się jakiś obiekt, tym wyższa jest orbita po dokładnie przeciwnej stronie (to wynika z drugiego prawa Keplera). Orbity planet są mniej-więcej stałe (oczywiście mają na nie wpływ grawitacje innych planet, ale wpływ jest raczej drobny i wystarczą korekty), w związku z tym można przewidzieć tor poruszania się Marsa na orbicie i ustalić prędkość rakiety na taką, by rakieta przecięła orbitę Marsa akurat w momencie, gdy Mars jest w pobliżu, a w ten sposób wejść na jego orbitę.

Karakan napisał(a):

4 Jaki jest w ogóle cel wysyłania tych łazików na Marsa czy tam inne planety albo ich księżyce? Tam nie ma życia i raczej nie ma do tego warunków więc w ogóle nie rozumiem czego tam można szukać? No chyba że chodzi o składniki mineralne, metale, pierwiastki no to już inna sprawa.

Cel jest taki sam, jak wszelkich innych badań naukowych: poznanie świata. Jeżeli ludzkość ma przetrwać, musimy kiedyś opuścić Ziemię, a nie zdołamy tego z sukcesem zrobić, jeśli nie będziemy w pełni przygotowani na to, co nas czeka.

1. Gyroscopic rigidity ;) Ruch wirowy powoduje "usztywnienie" obiektu wzdłuż osi obrotu, ponieważ obiekt nabiera momentu pędu (angular momentum). Tak samo jak dla zwykłego liniowego pędu, przesuniecie takiego obiektu lub w tym wypadku zmiana kierunku w jakim jest ustawiony, wymaga dużo wysiłku. Dzięki temu kręceniu, nawet jeśli ciag rakiety nie jest ustawiony idealnie wzdłuż środka ciężkości, to rakieta nie zacznie "skręcać". Tzn zacznie, albo bardzo powoli bo będzie musiała walczyć z tym nabytym momentem pędu. Oczywiście kiedy już chcesz zmienić kierunek to trzeba przestać sie kręcić.
2. Sterują komputery pokładowe i to one decydują co robić. Do centrum kontroli przychodzi telemetria a operatorzy mogą wysyłać do statków komendy (telecommand). Ale nie jest tak że janusz i mirek czymś bezpośrednio sterują.
3. Nie do konca rozumiem problem. Dane na temat masy i orbit obiektów w naszym układzie słonecznym to znamy dość dokładnie. A wyliczenie w jakim kierunku ma lecieć rakieta to nie jest nie wiadomo jak skomplikowana matematyka. Mechanika orbitalna jest dość dobrze opisana. No chyba że chcesz zrobić coś takiego: ;)
4. A skąd wiesz ze tam nie ma życia? Albo że go nie było? Naukowcy mimo lat badań i wielkich ilości danych nie są pewni a ty jesteś? :D :D

Karakan napisał(a):

4. Jaki jest w ogóle cel wysyłania tych łazików na Marsa czy tam inne planety albo ich księżyce? Tam nie ma życia i raczej nie ma do tego warunków więc w ogóle nie rozumiem czego tam można szukać? No chyba że chodzi o składniki mineralne, metale, pierwiastki no to już inna sprawa.

człowiek nie jest w stanie żyć np. pod wodą czyli nie ma życia pod powierzchnią wody? nie od dziś wiadomo że różne organizmy przystosowują się do różnych warunków :)

rafal20-1988 napisał(a):

Karakan napisał(a):

4. Jaki jest w ogóle cel wysyłania tych łazików na Marsa czy tam inne planety albo ich księżyce? Tam nie ma życia i raczej nie ma do tego warunków więc w ogóle nie rozumiem czego tam można szukać? No chyba że chodzi o składniki mineralne, metale, pierwiastki no to już inna sprawa.

człowiek nie jest w stanie żyć np. pod wodą czyli nie ma życia pod powierzchnią wody? nie od dziś wiadomo że różne organizmy przystosowują się do różnych warunków :)

Deinococcus radiodurans – gatunek ekstremofilnej bakterii, który jest najbardziej odpornym na promieniowanie jonizujące organizmem znanym nauce. Deinococcus radiodurans potrafi znieść ekstremalne warunki, które zabiłyby większość form życia. Organizmy tego gatunku przeżywają działanie wysokich temperatur i ekspozycję na trucizny. Swoją odporność Deinococcus radiodurans zawdzięcza niezwykle wydajnym mechanizmom naprawy DNA.

Chryseobacterium greenlandensis – gatunek bardzo małych bakterii (ultramikrobakterie) z typu Bacteroidetes. Jej odkrycie w odwiertach lodowych wykonanych na Grenlandii zostało ogłoszone w czerwcu 2008 roku przez naukowców z Pennsylvania State University. Według uczonych bakteria zdolna jest do przetrwania w ekstremalnych warunkach niskiej temperatury, wysokiego ciśnienia, zmniejszonej zawartości tlenu i minimalnych ilości pożywienia. Znalezione egzemplarze przeżyły ponad 120 tysięcy lat w grenlandzkim lodzie na głębokości 3 tysięcy metrów.

w jakim celu wprowadza się ten trzeci człon w ruch wirowy,

W takim samym w jakim gwintuje się lufy pistoletów albo lekko skręca lotki (stateczniki) strzały od łuku. Po prostu jak coś leci, to lepiej żeby się kręciło. W ten sposób ewentualne lekkie zbaczanie z kursu nie kumuluje się.

Ciekawy filmik o efekcie żyroskopowym możesz znaleźć tu: