گزارش آب و هوای مریخ ممکن است به زودی با پیشبینی طوفانهای گرد و غبار همراه شود، زیرا در ۷۸ درصد موارد، یک طوفان گرد و غبار در سیاره سرخ با مقدار زیاد غیرعادی گرمایش خورشیدی پیش میآید. طوفانهای گرد و غبار یکی از شگفتیهای طبیعی مریخ و همچنین یکی از بزرگترین خطرات آن است. آنها در مقیاسهای کوچک شروع میشوند، اما برخی از آنها میتوانند به طوفانهای جهانی تبدیل شوند که سیاره سرخ را در غبار میپوشانند و حتی بزرگترین ویژگیهای سطح این سیاره را از چشمان کنجکاو ما پنهان میکنند. جو نازک مریخ آسیبی را که بادهای پراکنده از گرد و غبار میتوانند به آن وارد کنند، محدود میکند و آنها مطمئنا نمیتوانند نیروی کافی را برای تهدید یک فضاپیما ایجاد کنند، اما آنها میتوانند مقدار زیادی گرد و غبار را روی صفحات خورشیدی مریخنوردها بریزند. به همین دلیل بود که مریخ نورد «آپرچونیتی» ناسا از دستیابی به انرژی خورشیدی در میانه یک طوفان گرد و غبار جهانی محروم شد و بعدا هم نتوانست دوباره فعال شود. هشانی پیریس (Heshani Pieris) از دانشگاه کلرادو در بولدر میگوید: طوفانهای گرد و غبار تأثیر قابل توجهی بر روی مریخ نوردها و فرودگرها در مریخ دارند، البته ناگفته نماند که در طی ماموریتهای سرنشیندار آتی به مریخ نیز اتفاقاتی خواهد افتاد. این گرد و غبار بسیار سبک است و به همه چیز میچسبد. پیریس و همکارش پل هاین (Paul Hayne) در کلرادو، دادههای هشت سال مریخی معادل ۱۵ سال زمینی) را از ابزار Mars Climate Sounder در مدارگرد شناسایی مریخ ناسا بررسی کردند. این ابزار سطح مریخ و اتمسفر بالای سیاره سرخ را در افق در نور مرئی و نزدیک به فروسرخ رصد میکند و بر نحوه تغییرات دما در سطح که میتواند بر جو تأثیر بگذارد و بالعکس، نظارت دارد. پیریس و هاین از اندازه گیریهای انجام شده توسط Climate Sounder برای بررسی دو نوع طوفان گرد و غبار در مریخ استفاده کردند که به عنوان طوفانهای نوع A و C مشخص میشوند. این طوفانها از نیمکره شمالی سیاره سرخ شروع میشوند و در امتداد دو مسیر گسترش مییابند. محققان دریافتند که ۷۸ درصد از طوفانهای گرد و غبار در آن دوره با یک دوره طولانی از روزهای گرم و آفتابی در مریخ پیش از آن رخ داده است. پیریس و هاین استدلال میکنند که اگرچه این دلیل غیرقابل انکار نیست که روزهای گرمتر منجر به طوفان گرد و غبار میشود، اما همبستگی بین این دو قوی است و شاید، با توجه به اینکه چیزی مشابه در زمین اتفاق میافتد، خیلی تعجب آور نباشد. پیریس میگوید: وقتی سطح را گرم میکنید، لایه اتمسفر درست بالای آن شناور میشود و میتواند بالا آمده و گرد و غبار را با خود همراه کند. محققان میگویند که این یک جهش بزرگ به سمت توانایی پیش بینی ظهور طوفانهای گرد و غبار در مریخ است. در حال حاضر، آنها الگوریتمی را توسعه دادهاند که میتواند نوع طوفان را بر اساس گرمایش سطح، با اطمینان ۶۴ درصد پیشبینی کند. اگر مدل آنها درست باشد، همچنان سؤالات بی پاسخ زیادی در مورد فیزیک طوفانهای غبار مریخ باقی میماند. به عنوان مثال، چرا برخی از طوفانهای گرد و غبار رویدادهای محلی هستند، در حالی که برخی دیگر به پدیدههای جهانی تبدیل میشوند؟ هاین میگوید: ما باید بفهمیم که چه چیزی باعث میشود برخی از طوفانهای کوچکتر یا منطقهای به طوفانهایی در مقیاس جهانی تبدیل شوند. ما به طور کامل فیزیک اولیه چگونگی شروع طوفانهای گرد و غبار در سطح را درک نمیکنیم.
برچسب: علم
یک باتری فیبر کربنی جدید میتواند خودروها و هواپیماها را ۵۰ درصد سبکتر کند. این ماده نوآورانه یک هدف دوگانه را دنبال میکند تا هم به عنوان یک جزء ساختاری و هم منبع انرژی عمل کند و نیاز به باتریهای سنگین را از بین ببرد. یک استارتآپ به نام سینونوس که از دل دانشگاه فناوری چالمرز(CTU) بیرون آمده است، با هدف متحول کردن صنعت حمل و نقل با مواد فیبر کربن پیشگامانه خود که قادر به ذخیره انرژی الکتریکی هستند، تاسیس شده است. پژوهشگران میگویند، این نوآوری پتانسیل کاهش وزن خودروها و هواپیماها را تا ۵۰ درصد دارد. این ماده هم به عنوان یک جزء ساختاری و هم به عنوان یک باتری عمل میکند و نیاز به باتریهای سنگین جداگانه را از بین میبرد. تلاشهای قبلی برای ساخت باتریهای ساختاری منجر به سلولهایی با خواص مکانیکی خوب یا خواص الکتریکی خوب شده است. لیف آسپ استاد مکانیک مواد و محاسباتی در دانشگاه فناوری چالمرز میگوید: ما در اینجا با استفاده از فیبر کربن موفق به طراحی یک باتری ساختاری با ظرفیت ذخیرهسازی انرژی و استحکام رقابتی شدهایم. این کار میتواند به توسعه وسایل نقلیه الکتریکی سبکتر و کارآمدتر با برد طولانیتر و هواپیماهای سبکتر با کاهش مصرف سوخت کمک کند. بهینهسازی وسایل نقلیه مارکوس زتراستورم مدیرعامل سینونوس اظهار داشت که آنها یک کامپوزیت ابتکاری فیبر کربنی را توسعه دادهاند که به عنوان باتری نیز عمل میکند. وی افزود: با جایگزینی بخشی از مواد ساختاری در کاربردهای مختلف با کامپوزیت چند منظوره ما میتوان ظرفیت ذخیرهسازی الکتریکی را بدون افزودن وزن یا حجم افزایش داد. از طرف دیگر این نوآوری میتواند وزن و حجم سیستم را کاهش دهد و در عین حال ظرفیت باتری(یا ترکیبی از آن) را حفظ کند. در حالی که چگالی انرژی این ماده هنوز در حال توسعه است، زتراستروم میگوید که چگالی انرژی آن در حال حاضر بین ۲۵ تا ۵۰ درصد باتریهای لیتیوم-یون معمولی است. به گفته آسپ در حالی که باتریهای ساختاری ممکن است به همان سطح کارایی باتریهای سنتی نرسند، قابلیت تحمل بار ساختاری آنها اجازه میدهد تا دستاوردهای قابل توجهی در سطح سیستم داشته باشند. وی افزود: نکته کلیدی این است که خودروها را بر اساس وزن، استحکام، سفتی و خواص الکتروشیمیایی بهینه کنیم. این چیزی شبیه به طرز تفکر جدیدی برای بخش خودرو است که بیشتر برای بهینهسازی اجزای جداگانه استفاده میشود. علاوه بر این، چگالی انرژی کمتر باتریهای ساختاری، آنها را نسبت به باتریهای استاندارد ایمنتر میکند، به ویژه اینکه این باتریها حاوی مواد فرار نیستند. سالها پژوهش و پیشرفتهای متعدد توسعه باتریهای ساختاری در دانشگاه فناوری چالمرز نتیجه سالها تحقیق و پژوهش از جمله اکتشافات قبلی در مورد انواع خاصی از فیبر کربن بوده است. در یک مطالعه nv دانشگاه فناوری چالمرز در سال ۲۰۱۸ پژوهشگران دریافتند که باتریهای ساختاری مبتنی بر فیبر کربن میتوانند وزن وسایل نقلیه و هواپیماها را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. در سال ۲۰۲۱ آنها با اعلام ساخت باتری ساختاری با عملکرد ۱۰ برابر نسخههای قبلی به نقطه عطف قابل توجهی دست یافتند. این باتری از فیبر کربن به عنوان یک الکترود، رسانا و مواد باربر به طور همزمان استفاده میکرد و چگالی انرژی ۲۴ کیلوگرم بر وات ساعت را نشان میداد که تقریباً ۲۰ درصد در مقایسه با باتریهای لیتیوم-یون ظرفیت داشت. سینونوس قبلاً با جایگزینی باتریهای AAA در دستگاههای کممصرف، قابلیت این فناوری را با موفقیت نشان داده بود. این شرکت اکنون بر روی بهینهسازی این فناوری برای کاربردهای بزرگتر از جمله وسایل نقلیه الکتریکی و هواپیماها متمرکز است و به طور فعال با شرکای صنعتی برای تسریع در ادغام این ماده نوآورانه در طرحهای خود همکاری میکند. ترکیبی از کاهش وزن، افزایش بهرهوری انرژی و افزایش ایمنی، این فناوری را به یک تغییر دهنده بازی با پتانسیل تغییر شکل آینده حمل و نقل تبدیل میکند.