Una visualización de los volantes de "nanocardboard".
(Imagen: © Grupo Bargatin, Penn Engineering)
Pequeños y levitantes volantes de "nanocardboard" podrían algún día explorar la polvorienta superficie roja de Marte.
Este verano, la NASA lanzará su nuevo rover de Marte, Perseverance, y un helicóptero que volará sobre la superficie del planeta como parte de un experimento de "alto riesgo y alta recompensa". Pero incluso antes de su lanzamiento, los investigadores también están diseñando aviones mucho más ambiciosos para Marte.
De particular interés son los aviones voladores que podrían, con menos riesgo, observar y estudiar más efectivamente la superficie de Marte. En un nuevo estudio, los investigadores han demostrado las habilidades de una flota única de aviones que podría prosperar en Marte: pequeños vehículos voladores de "nanocardboard". Cada avión pesa aproximadamente un tercio de un miligramo, o menos que una mosca de la fruta, y no tiene partes móviles. En lugar de volar con alas o cuchillas giratorias, en realidad levitan.
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"El Mars Helicopter es muy emocionante, pero sigue siendo una máquina única y complicada", dijo en un comunicado el autor principal, Igor Bargatin, de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania, que no participa en el Mars Helicopter. "Si algo sale mal, su experimento habrá terminado, ya que no hay forma de arreglarlo. Proponemos un enfoque completamente diferente que no ponga todos sus huevos en una canasta".
Cada pequeño volante es un plato de "nanocardboard", que está inspirado en las ondulaciones o crestas del cartón de papel. Las placas de "nanocardboard" son óxido de aluminio hueco de unos pocos nanómetros de espesor con crestas formadas por un patrón de microcanales en las placas que las mantienen rígidas e ininterrumpidas.
Los microcanales en las placas de "nanocardboard" son en realidad el secreto detrás de su método único de vuelo, según la declaración: los canales crean un gradiente de temperatura que empuja el aire a través de las placas huecas y les permite flotar.
Este extraño método de vuelo sería particularmente ventajoso en Marte porque la delgada atmósfera del planeta y la gravedad más débil permitirían a las placas levantar más peso y viajar a distancias mucho más largas que aquí en la Tierra.
En este estudio, los investigadores probaron vehículos "nanocardboard" en un entorno similar a Marte en un entorno de laboratorio. Probaron los vehículos en una cámara de prueba de baja presión y experimentaron con cargas útiles simuladas haciendo que las pequeñas placas flotantes llevaran anillos de silicona.
Además, Bargatin está trabajando con otros investigadores para desarrollar nuevos sensores químicos más pequeños que podrían recopilar datos importantes y detectar sustancias como el metano y el agua en otros planetas, según el comunicado.
"Además de llevar sensores", dijo Bargatin, "nuestros volantes podrían simplemente aterrizar y tener granos de polvo o arena pegados pasivamente a ellos, y luego transportarlos de regreso al rover para que no tenga que viajar tan lejos".
Bargatin también sugirió en la declaración que las flotas de estos pequeños volantes podrían usarse para estudiar la atmósfera de nuestro propio planeta, específicamente, la mesosfera.
"La mesosfera de la Tierra es bastante similar a la atmósfera marciana en términos de densidad, y actualmente no tenemos nada que vuele allí, ya que es demasiado baja para satélites espaciales pero demasiado alta para aviones y globos", dijo Bargatin. "Idealmente, le gustaría tener algunos sensores allí también. Cuanto más conocimiento tenga sobre el movimiento de la atmósfera a ese nivel, mejores predicciones podrá hacer sobre el clima de la Tierra e incluso sobre el clima".
La investigación fue publicada el martes (21 de abril) en la revista Advanced Materials.
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