Mire keresik a választ a magyar űrhajóssal az ELTE fizikusai?
A HUNOR program keretében Kapu Tibor kutatóűrhajós segítségével valósulhat meg az ELTE fizikusainak és az SGF Kft. mérnökeinek közös folyadékdinamikai kísérlete, a DiRoS (Differential Rotation on a Sphere). A kísérlet egy teniszlabda méretű, forgó vízcsepp felszínén kialakuló nyírási instabilitásokat vizsgálja a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén, ami hozzásegíthet a gázóriások atmoszférájának jobb megértéséhez.
Milyenek a légköri áramlási viszonyok Naprendszerünk különböző bolygóin, holdjain? Mára az űrszondás és távcsöves méréseket jól kiegészítik a számítógépes áramlástani szimulációk, sőt laboratóriumi kísérletek is, de az űrben, súlytalansági körülmények között eddig nem vizsgálhatták e folyamatokat. A DiRoS folyadékdinamikai kísérletet az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézet Kármán Környezeti Áramlástani Laboratóriuma (Vincze Miklós, az Anyagfizikai Tanszék docense vezetésével) és az SGF Kft. egy munkacsoportja (Vizi Pál Gábor vezetésével) dolgozta ki közösen. A Kármán-laboratórium kutatási profilja a bolygóléptékű légköri és óceáni áramlások kísérleti modellezése. Ebbe a tárgykörbe illeszkedik a DiRoS kísérlet is, amelynek fő célja, hogy jobban megértsük a nagy gázbolygók légkörének dinamikáját.
A kutatók például jó ideje tudják, hogy a Szaturnusz – mint a többi gázbolygó (és amúgy a Nap is) – differenciálisan forog tengelye körül, vagyis az egyenlítői területei gyorsabban megfordulnak, mint sarkvidéki részei. Márpedig különböző sebességgel körbeáramló gázok vagy folyadékok határán nyírás lép fel, s ekkor megfelelő körülmények között szabályos hullámalakzatok alakulhatnak ki – ezért láthatunk a Szaturnusz északi sarkvidékén egy 30 000 km átmérőjű, tökéletesen szabályos hatszög alakú ciklont. Hasonló jelenséget mutat be az alábbi videó a Kármán-laborból:
(Forrás: Vincze Miklós / YouTube)
A fent látható egyszerű kísérletben rózsaszínesre festett vizet töltöttek egy speciális „vödörbe”, amelynek az alját forgatták, míg függőleges oldalfala egyhelyben állt. A nyírást itt tehát az okozza, hogy a folyadék közepe a forgó aljzattal igyekszik együtt mozogni, ám az álló fal mentén levő folyadékelemek azzal érintkezve lefékeződnek. A két hatás eredőjeként ez esetben szabályos háromszögletű örvény alakul ki és válik jól láthatóvá a vízfelszínen.
Mivel a Szaturnusz – eltérően a „vödörtől” – közel gömb alakú, így ennek a konfigurációnak a vizsgálatához differenciálisan forgatott, ám gömb alakú szabad vízfelszínre van szükség – vagyis egy hatalmas cseppre. Ilyen kísérlet a Földön nem végezhető el, súlytalansági körülmények között azonban igen! A világűrben lehetséges gömb alakú szabad vízfelszínt létrehozni, hiszen a kiöntött víz maga is gömbalakot vesz fel a felületi feszültségnek köszönhetően.
A DiRoS program keretében megalkotott kísérleti platform lehetővé teszi az űrhajósnak, hogy a ráhelyezett vízcseppet differenciálisan forgassa, a beleszórt jelzőrészecskék áramlásáról pedig videófelvételeket készítsen, melyek hozzájárulhatnak az óriásbolygók légkörzésének – és részben a földi légkör áramlási instabilitásainak – jobb megértéséhez. (Forrás: ELTE TTK)
(Forrás: HUNOR Magyar Űrhajós Program / YouTube)
Kapcsolódó cikkek:
Kapu Tiborral úton az Axiom-4
Most jön a java
Furcsa alakú légörvény a Szaturnuszon
Furcsa sarki fény a Szaturnuszon
Kapcsolódó linkek:
Mire keresik a választ a magyar űrhajóssal az ELTE kutatói? (ELTE TTK)
A magyar űrhajós és a Szaturnusz sarkvidéki hatszöge (Parallaxis blog)
Augusztus végétől szeptember végéig várja a MANT a magyar űrhajós programja és általában az űrrepülés által inspirált műveket, három korkategóriában.
