https://bodybydarwin.com
Slider Image

Kan dette enkle røret redde verden?

2021

AirCore Balloon

AirCore, et rørlignende apparat for å ta luftprøver, sees her festet til en liten værballong på et fotografi lagt ut av National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA). Ballong

Tidligere i år skannet Jack Higgs den blå himmelen over flatlandene i det østlige Colorado. Bekreftet fraværet av lavtflygende fly ga han tommelen opp. En kollega traff en stropp og satte ut en heliumfylt ballong. Det lettere enn luftfartøyet fløy av gårde. Higgs hoppet inn i en pickup og satte bort.

Higgs, en tekniker ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) i Boulder, Colorado, kjørte for å gjenvinne et instrument, kalt AirCore, som nå henger med en streng fra den raskt stigende ballongen. I løpet av omtrent 90 minutter skulle den ankomme toppen av jordas atmosfære, en høyde på rundt 100 000 fot. Deretter ville en automatisert mekanisme løsne utstyret. Etter et kort fritt fall på 150 mil per time ville en fallskjerm bremse oppstigningen. Higgs hadde lansert AirCore flere dusin ganger før. På denne dagen blåste det hardt mot øst. Han var ivrig etter å ankomme det forventede landingsstedet før han ble berørt.

En dag kan AirCore hjelpe verdens nasjoner til å oppfylle forpliktelsene i en klimaendringsavtale, for eksempel avtalen som skal forhandles på det kommende klimatoppmøtet i Paris senere denne måneden.

En dag kan AirCore hjelpe verdens nasjoner til å oppfylle forpliktelsene i en klimaendringsavtale

Ideen om å holde nasjoner ærlige når det gjelder deres utslippsreduksjonsmål har faktisk blitt en internasjonal prioritering: tidligere denne måneden utstedte lederne i Frankrike og Kina en felles avtale om at enhver traktat som kommer frem fra toppmøtet i Paris må omfatte bestemmelser for overvåking av samsvar, som den franske presidenten Francis Hollande kalte "historisk."

Uttalelsen ga imidlertid ingen spesifikasjoner, og forskere arbeider fremdeles med detaljene for hvordan man beregner et lands karbondioksidproduksjon nøyaktig. Men AirCore kan være et skritt i riktig retning. AirCore har ingen bevegelige deler og ved første rødme virker for primitiv til å være nyttig.

"Det er utrolig enkelt, " sier Scott Denning, en atmosfærisk fysiker ved Colorado State University, som ikke direkte involverer seg i forskning med enheten. "Det er bare et langt rør" som måler rundt 500 fot lang, omtrent så tynn som spisepinne (en åttedel av en tomme i diameter), og pakket i en spole på middagstallerkenstørrelse. Den ene enden er lukket, den andre forblir åpen.

AirCore bruker tyngdekraften for å fange luft inne. Når enheten stiger opp til toppen av atmosfæren, tømmer gradvis lavere trykk den for all gass. Senere, når de stuper ned i bakken, styrter luft tilbake i røret. Trykk øker med nedstigning, pakker luft inn i røret mot den avdekkete enden. Ved berøring har røret samlet en prøve fra topp til bunn som forblir i orden, som et båndopptak, sier Pieter Tans, som tenkte på oppfinnelsen for rundt ti år siden.

Tans, også en NOAA-ansatt, kjører det amerikanske programmet for overvåking av karbondioksid i atmosfæren. Sammenlignet med alternativet: å ta prøver med forskningsfly, er AirCore veldig billig, sier Tans.

Det koster omtrent $ 4000 for å lage en AirCore-enhet, og alle kan bygge en. Å starte en AireCore koster rundt $ 2000 for kostnadene for forbruksvarer som helium, ballongen og kostnadene for arbeidskraft. Til sammenligning koster en forskningsflyging med et jetfly rundt 12 000 dollar, sier Tans. Og en jet kan ikke fly høyere enn omtrent 60 000 fot. Tidligere har det å kreve prøver fra den øverste halvdelen av atmosfæren kreves enten en rakett eller en ballong i industriell størrelse, og koster enda mer. Forbrukerdroner, som har blitt mer tilgjengelige de siste årene, er også begrenset av FAA-retningslinjer og kan ikke nå nesten de samme høydene.

Når enheten er sendt oppover, samler enheten en kontinuerlig prøve av luft fra topp til bunn av atmosfæren, akkurat som en trekjerne samler et eksemplar av tre fra kvist til bark av et tre. Etter at den har studert tilbake til jorden, kan den hentes og analyseres på et laboratorium. Der avslører luftens kjerne de subtile variasjonene i karbondioksidkonsentrasjon gjennom atmosfærens tykkelse.

Ved å kombinere denne svært nøyaktige informasjonen med satellittdata som er mindre definitive, men som er laget mye oftere og mange flere steder enn en ballong kan lanseres, kan forskere beregne hvor mye karbondioksid et land for hvilken som helst annen region utgivelser i luften.

"Han trodde nok at jeg var med NSA, og spionerte på kyrne hans."

Tans sier at en sentral innovasjon er røret s smale bore. Hvis det fangede innholdet kunne blandes fritt, ville ikke instrumentet gi forskerne en nøyaktig gjengivelse av hvordan atmosfærens blanding av gasser endret seg med høyden. Men virvler som rører prøven kan ikke danne seg i det sterkt innesperrede rommet til AirCore s rør. Bare tilfeldig bevegelse av molekyler, en mye tregere prosess, blander prøven. Fortsatt sier Tans at selv en liten mengde blanding av gassen ødelegger resultatene, noe som gjør gjenvinning av utstyret raskt avgjørende. Spolen blir forhastet til et laboratorium, der gassen blir blåst ut og analysert med presisjonsutstyr.

Det er ikke alltid like lett å gjenopprette AirCore når den lander, sier Higgs, selv om den er utstyrt med minst tre sporingsenheter, inkludert en som er solgt til jegere for å jage hundene sine. En gang landet det i en husdyrfylt fôrkurv. Han tok tak i det i tidens kjeft like før en flokk med kyr stemplet innhegningen. En annen gang, etter å ha hørt at Higgs jobbet for den føderale regjeringen, forbød en løper ham å krysse en stripe med beite.

"Han trodde sannsynligvis at jeg var med NSA, og spionerte på kyrne hans, sier Higgs. Det har landet i trær, kraftlinjer og en gang på et tak.

Tans sier at han fortsatt perfeksjonerer AirCore. Han vil gjøre det billigere og lettere å komme seg. En dag, sier han, kan lanseringer være like vanlige som flyvninger med værballonger, som blir løslatt over hele verden av hundrevis. Han håper at fremtidige modeller vil være lettere og kanskje returneres til Jorden ved å skyvefly, og redusere risikoen for at testy eiendomseiere vil holde dem som gissel.

53 prosent av en pute med minneskum og andre drømmende avtaler som skjer i dag

53 prosent av en pute med minneskum og andre drømmende avtaler som skjer i dag

Vil sprekker i kne mine gi meg leddgikt?

Vil sprekker i kne mine gi meg leddgikt?

#DoesItFart er det brennende vitenskapsspørsmålet du aldri visste at du hadde

#DoesItFart er det brennende vitenskapsspørsmålet du aldri visste at du hadde