Marte sarà conquistato da droni foglia che peseranno una mosca

Marte sarà conquistato da droni foglia che peseranno una mosca
Marte sarà conquistato da droni foglia che peseranno una mosca
Anonim

Gli ingegneri hanno sviluppato dispositivi estremamente semplici ed economici, ognuno dei quali pesa un miliardo di volte meno di qualsiasi rover. Più simili a fogli di carta, queste sonde sono progettate per viaggiare attraverso l'atmosfera del Pianeta Rosso e altri corpi celesti.

Lo sviluppo è descritto in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Advanced Materials.

Ricordiamo che quest'estate dovrebbe andare sul Pianeta Rosso la missione Marte 2020. All'interno del suo quadro, il primo elicottero marziano della storia andrà a conquistare il cielo extraterrestre, di cui Vesti. Nauka (nauka.vesti.ru) ha parlato in dettaglio.

Non ci sono strumenti scientifici a bordo di questa navicella spaziale. Il suo compito, a quanto pare, è estremamente semplice: effettuare il primo volo nell'atmosfera di Marte. Tale cautela degli ingegneri spaziali ha una spiegazione del tutto logica: il compito "estremamente semplice" può infatti rivelarsi incredibilmente difficile e rischioso. E i professionisti vogliono ridurre il numero di sistemi costosi che rischiano.

Gli autori del nuovo concept offrono una soluzione diversa. E se scatenessi una flotta di dispositivi incredibilmente semplici ed economici nei cieli del Pianeta Rosso? Anche se quasi tutti falliscono, ci sarà almeno un certo numero di sonde che hanno completato la missione.

"L'elicottero marziano è molto interessante, ma è ancora solo una macchina, e complessa", spiega il capo del gruppo di ricerca Igor Bargatin dell'Università della Pennsylvania, poiché sarà impossibile aggiustare qualsiasi cosa. Proponiamo una macchina fondamentalmente diversa approccio: non mettere tutte le uova nello stesso paniere".

I dispositivi creati dai ricercatori non hanno parti mobili (cioè sono il punto più vulnerabile di qualsiasi tecnologia). Il design è una piastra letteralmente assemblata da tubi cavi. Sono fatti di ossido di alluminio e le loro pareti hanno uno spessore di soli 50 nanometri.

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La dimensione del dispositivo può variare da pochi millimetri a diversi centimetri. Nel primo caso, la massa della struttura sarà di soli 0,3 milligrammi (approssimativamente come quella di un moscerino della frutta). Cioè, è milioni di volte più leggero dell'elicottero marziano (1,8 chilogrammi) e miliardi di volte più leggero del rover Perseverance, che lo trasporterà (1025 chilogrammi).

La struttura "tubolare" ha due scopi. Innanzitutto, rende il dispositivo molto più resistente di un foglio solido dello stesso peso e dimensioni (che è ben noto ai produttori di cartone ondulato). E in secondo luogo, funge da motore per questo "tappeto volante".

Quando un lato della struttura viene riscaldato dai raggi solari o da un'altra fonte di calore, viene messo in moto il gas atmosferico che riempie i canali. Intorpidito da un lato, fugge dall'altro, agendo come una corrente a getto. Il fatto è che la temperatura della parete del canale cambia per tutta la sua lunghezza. Questo effetto è noto da tempo ai fisici, ma non è ancora stato utilizzato per creare alcun tipo di veicolo volante.

Il fatto è che con la solita forza di gravità e densità dell'aria, i prototipi di tali dispositivi si elevano con orgoglio a un'altitudine di … mezzo millimetro. Non sorprende che i progettisti di aerei ignorino questo approccio alla conquista dei cieli.

Tuttavia, la pressione atmosferica su Marte è 170 volte inferiore a quella terrestre. In un tale ambiente, "l'aereo di Marte" può non solo salire a un'altezza decente, ma anche trasportare un carico che supera più volte il proprio peso.

Questo è già stato dimostrato negli esperimenti. È vero, la pressione nelle camere di prova era persino inferiore a quella sulla superficie marziana (10-200 pascal contro 600 pascal). Ma va tenuto presente che sul Pianeta Rosso la forza di gravità è 2, 6 volte inferiore rispetto a quello verde.

Ma quali cose utili possono fare sonde così piccole? Considerando i continui progressi nella miniaturizzazione dell'elettronica, non è troppo piccolo. Gli sviluppatori sperano che i droni trasportino sensori che determinano la composizione dell'atmosfera. Inoltre, potrebbero avere una superficie appiccicosa e raccogliere particelle di terreno su di essa (quando piantate o direttamente dall'aria). Questi campioni potrebbero quindi essere consegnati al rover per l'analisi.

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Negli esperimenti, gli anelli di silicone hanno simulato un carico utile.

Foto dell'Università della Pennsylvania.

Naturalmente, in quest'ultimo caso, il movimento di questi dispositivi dovrà essere controllato. In teoria, questo è possibile con un laser montato sul rover, che riscalderà l'aereo alla giusta intensità e nei punti giusti. In pratica, tuttavia, è probabile che ci siano molte difficoltà qui. Il volo controllato di un oggetto che somiglia a una foglia d'autunno non è facile. Soprattutto su un pianeta così ventoso come Marte, e anche in modalità automatica (non ha senso nemmeno fornire un controllo manuale, perché il segnale radio impiegherebbe diversi minuti per arrivare alle antenne terrestri).

Tuttavia, i ricercatori sono pieni di ottimismo. Sognano di volare non solo su Marte, ma anche su Plutone, oltre che sul satellite Tritone di Nettuno. Questi sono veramente piani napoleonici, considerando che nessuna navicella spaziale è mai entrata in orbita attorno a Nettuno oa Plutone.

Tuttavia, la tecnologia può trovare se stessa e un'applicazione più banale (in tutti i sensi). Si tratta dello studio degli strati superiori dell'atmosfera del nostro pianeta.

"La mesosfera terrestre è molto simile all'atmosfera marziana in termini di densità, e attualmente non abbiamo alcun aereo in grado di volare lì, poiché è un'altitudine troppo bassa per i satelliti spaziali e troppo alta per aeroplani e palloni". spiega Bargatin.

I ricercatori vorrebbero avere strumenti di misura lì. Più conoscenze abbiamo sul movimento dell'aria a queste altitudini, meglio possiamo prevedere i cambiamenti del clima terrestre e persino del tempo, osserva lo scienziato.

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