엔지니어들은 각 로버보다 무게가 10억 배나 가벼운 매우 간단하고 저렴한 장치를 개발했습니다. 종이와 같은 이 탐사선은 붉은 행성과 다른 천체의 대기를 통과하도록 설계되었습니다.
개발 내용은 Advanced Materials 저널에 발표된 과학 기사에 설명되어 있습니다.
이번 여름 화성 2020 임무는 붉은 행성으로 가야 한다는 것을 상기하십시오.그 틀 내에서 역사상 최초의 화성 헬리콥터는 Vesti. Nauka(nauka.vesti.ru)가 자세히 말한 외계 하늘을 정복할 것입니다.
이 우주선에는 과학 장비가 없습니다. 그 임무는 매우 간단해 보입니다. 화성 대기에서 첫 비행을 하는 것입니다. 우주 엔지니어의 이러한 주의는 완전히 논리적인 설명을 제공합니다. "매우 간단한" 작업은 실제로 믿을 수 없을 정도로 어렵고 위험할 수 있습니다. 그리고 전문가들은 위험을 감수하는 값비싼 시스템의 수를 줄이기를 원합니다.
새로운 개념의 저자는 다른 솔루션을 제공합니다. 믿을 수 없을 정도로 간단하고 저렴한 장치를 붉은 행성의 하늘로 내보낸다면 어떨까요? 거의 모두 실패하더라도 임무를 완료한 탐사선은 최소한 몇 개는 있을 것입니다.
"화성 헬리콥터는 매우 흥미롭지 만 여전히 하나의 기계에 불과하고 복잡한 것입니다."라고 펜실베니아 대학의 연구팀 책임자 Igor Bargatin은 설명합니다. 왜냐하면 아무것도 고칠 수 없기 때문입니다. 우리는 근본적으로 다른 것을 제안합니다. 접근 방식: 모든 계란을 한 바구니에 담지 마십시오."
연구원들이 만든 장치에는 움직이는 부품이 없습니다(즉, 모든 기술에서 가장 취약한 부분). 디자인은 말 그대로 속이 빈 튜브로 조립된 플레이트입니다. 그것들은 산화알루미늄으로 만들어졌으며 벽 두께는 50나노미터에 불과합니다.
장치의 크기는 몇 밀리미터에서 몇 센티미터까지 다양합니다. 첫 번째 경우, 구조의 질량은 0.3밀리그램에 불과합니다(대략 초파리의 질량과 비슷함). 즉, 화성 헬리콥터(1.8kg)보다 수백만 배, 이를 실을 예정인 퍼시버런스 로버(1025kg)보다 수십억 배 가볍다.
"관형" 구조는 두 가지 용도로 사용됩니다. 첫째, 동일한 무게와 치수의 단단한 시트(골판지 제조업체에 잘 알려져 있음)보다 장치의 내구성이 훨씬 뛰어납니다. 두 번째로, 이 "날아다니는 카펫"의 엔진 역할을 합니다.
구조물의 한 면이 태양 광선이나 다른 열원에 의해 가열되면 채널을 채우는 대기 가스가 움직이기 시작합니다. 한쪽이 마비되어 다른 쪽에서 탈출하여 제트기류처럼 행동합니다. 문제는 채널 벽의 온도가 전체 길이에 걸쳐 변한다는 것입니다. 이 효과는 물리학자들에게 오랫동안 알려져 왔지만 아직 어떤 종류의 비행체를 만드는 데도 사용되지 않았습니다.
사실은 중력과 공기 밀도의 일반적인 힘으로 그러한 장치의 프로토 타입이 0.5 밀리미터의 고도에서 자랑스럽게 치솟습니다. 항공기 설계자들이 하늘을 정복하기 위한 이러한 접근 방식을 무시하는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
그러나 화성의 대기압은 지구보다 170배 낮습니다. 이러한 환경에서 "화성 항공기"는 적절한 높이로 올라갈 수있을뿐만 아니라 자신의 무게를 몇 배 초과하는 하중을 운반 할 수 있습니다.
이것은 이미 실험에서 보여졌습니다. 사실, 테스트 챔버의 압력은 화성 표면보다 훨씬 낮았습니다(600파스칼에 대해 10-200파스칼). 그러나 붉은 행성의 중력은 녹색보다 2, 6배 적습니다.
그러나 그러한 작은 프로브가 할 수 있는 유용한 기능은 무엇입니까? 전자제품의 소형화가 계속 진행되고 있음을 감안하면 그리 작지 않은 수준이다. 개발자들은 드론이 대기의 구성을 결정하는 센서를 탑재하기를 희망합니다. 또한 표면이 끈적거리고 토양 입자를 모을 수 있습니다(심거나 공기 중에서 직접 심었을 때). 그런 다음 이 샘플을 분석을 위해 로버로 전달할 수 있습니다.
실험에서 실리콘 링은 페이로드를 시뮬레이션했습니다.
펜실베니아 대학교의 사진.
물론 후자의 경우 이러한 장치의 움직임을 제어해야 합니다. 이론적으로 이것은 로버에 장착된 레이저로 가능하며, 이 레이저는 적절한 강도와 적절한 장소에서 항공기를 가열합니다. 그러나 실제로 여기에는 많은 어려움이 있을 수 있습니다. 단풍을 닮은 물체의 조종 비행은 쉽지 않습니다. 특히 화성과 같은 바람이 많이 부는 행성에서, 그리고 자동 모드에서도(무선 신호가 지상 안테나에 도달하는 데 몇 분이 걸리기 때문에 수동 제어를 제공하는 것조차 의미가 없습니다).
그럼에도 불구하고 연구자들은 낙관론으로 가득 차 있습니다. 그들은 화성뿐만 아니라 명왕성, 해왕성의 위성 트리톤에서도 비행하는 것을 꿈꿉니다. 단 한 척의 우주선도 해왕성이나 명왕성 주위의 궤도에 진입한 적이 없다는 점을 고려할 때 이것은 진정한 나폴레옹 계획입니다.
그러나 이 기술은 그 자체로 더 일상적인(모든 의미에서) 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다. 우리는 우리 행성 대기의 상층에 대한 연구에 대해 이야기하고 있습니다.
"지구의 중간권은 밀도면에서 화성의 대기와 매우 유사하며, 우주 위성에 비해 고도가 너무 낮고 비행기와 풍선에 비해 너무 높기 때문에 현재 그곳을 비행할 수 있는 [비행기가] 없습니다." Bargatin에 대해 설명합니다.
연구원들은 그곳에 측정 장비를 갖고 싶어합니다. 이 고도에서 공기의 움직임에 대한 지식이 많을수록 지구의 기후와 날씨의 변화를 더 잘 예측할 수 있다고 과학자는 지적합니다.