На Марс отправят миниатюрные космические самолетики (6 фото + 1 гиф)

Создатели "нанокартонных самолетов" утверждают, что парк этих устройств может быть запущен с наземных роверов, а затем управляться дистанционно. Каждое устройство состоит из полой пластины из оксида алюминия толщиной несколько нанометров с многослойной структурой, аналогичной гофрированному картону. Весит оно около трети миллиграмма и способно "левитировать" благодаря изменениям температуры воздуха.

Флот космических самолетиков особенно хорошо подходит для использования на таких планетах, как Марс, где тонкий атмосферный слой и низкая гравитация усиливают способность устройств к "левитации".

Изготовленный для миссии НАСА "Марс 2020" марсоход Perseverance привезет с собой на Красную планету первый вертолет, который когда-либо летал на другой планете - Mars Helicopter. Но, возможно, понадобятся и другие варианты для выполнения миссии, если с вертолетом что-то случится.

"Вертолет - крутая и сложная машина, - рассказал Игорь Баргатин, профессор машиностроения и прикладной механики в Университете Пенсильвании. - Но если что-то пойдет не так, то эксперименту конец. Поэтому мы предлагаем совершенно новый подход, который позволит не складывать все яйца в одну корзину. Наши мини-самолетики будут отличным дополнением к оборудованию. Они смогут не только собирать нужную информацию с помощью датчиков, но и просто приземлиться, позволив частицам пыли и песка прилипнуть к их поверхности, а затем транспортировать эти частицы к роверу".

Группа ученых под руководством Баргатина с 2017 года экспериментирует и совершенствует свою разработку с "нанокартонным" дизайном. Гофрированная конструкция из нанопленки оксида алюминия обладает ударопрочностью и хорошей амортизацией, а также достаточной легкостью благодаря наличию воздуха внутри.

Устройства поднимаются под действием тепла, создаваемого точечным лазером марсохода. Когда одна пластина из нанокартона нагревается, разница в температуре заставляет воздух циркулировать через полую структура устройства, тем самым отталкивая его от земли. "Воздушный поток через микроканалы вызван явлением, известным как "тепловая ползучесть", которое представляет собой свечение разреженного газа из-за градиента температуры вдоль стенки канала", - говорит один из сотрудников научной лаборатории Баргатина.

Исследователи измерили способность нано-самолетиков поднимать полезную нагрузку - изображенные здесь силиконовые кольца, которые были прикреплены к верхней части пластин.

На Марсе эти устройства будут нести на себе датчики и полезный груз весом всего несколько миллиграммов.

В настоящее время исследователи изучают способность нанокартона подниматься вверх под воздействием яркого света - в испытательной камере низкого давления. Команда работает также над тем, как миниатюризировать химические датчики обнаружения воды или метана.

По словам Баргатина, разработку можно использовать не только на других планетах, но и у нас, на Земле. Например, для мониторинга погоды в режиме реального времени.

"Мезосфера Земли очень похожа на марсианскую атмосферу с точки зрения плотности, и в настоящее время у нас нет ничего, что бы там летало, поскольку она слишком мала для космических спутников, но слишком высока для самолетов и воздушных шаров, - сказал он. - В идеале, было бы хорошо иметь там несколько датчиков. Чем больше у вас знаний о движении атмосферы на этом уровне, тем лучше вы можете прогнозировать климат Земли и даже погоду".

На Марсе флотом нано-самолетиков будет управлять марсоход Perseverance, который будет запущен в июле 2020 года и приземлится на поверхности Красной планеты 18 февраля 2021 года.

Perseverance - это "ученый-робот" весом чуть менее 1043 килограммов, предназначенный для поисков признаков древней микробной жизни, оценки климата и геологии планеты, а также сбора образцов почвы и воздуха. Машина будет исследовать древнюю дельту реки в кратере Джезеро. Когда-то, около 3,5 - 3,9 миллиардов лет назад, она была заполнена озером глубиной 500 метров.