Ez egy művész elképzelése a Marson lévő drónt körülvevő fényről repülés közben. A láthatóság miatt eltúlzott izzás akkor fordulhat elő, ha a drón forgó rotorlapátjai olyan elektromos mezőt hoznak létre, amely elektromos áramokat okoz a marsi levegőben a jármű körül. Bár a drón által a légkörben keltett áramok kicsik, elég nagyok lehetnek ahhoz, hogy a levegő a pengék körül és a jármű más részei körül kékes-lila színűvé váljon. Köszönetnyilvánítás: NASA/Jay Friedlander
A fent repülő drónok örvénylő pengéi Mars a szerint apró elektromos áramokat okozhat a marsi légkörben NASA tanulmány. Ezek az áramok, ha elég nagyok, a vízi jármű körüli levegő izzását okozhatják. Ez a folyamat a természetben sokkal nagyobb léptékben fordul elő a Földön koronaként vagy elektromos izzásként, amelyet néha repülőgépeken és hajókon látnak elektromos viharokban, amelyeket Szent Elmo tüzeként ismernek.
"A halvány ragyogás leginkább az esti órákban lenne látható, amikor a háttér égboltja sötétebb" - mondta William Farrell, a NASA Greenbeltben, Maryland államban működő Goddard Űrrepülési Központjának munkatársa, a kutatásról szóló tanulmány vezető szerzője. Planetary Science Journal. „A NASA kísérleti Ingenuity helikoptere ezalatt nem repül, de a jövőbeni drónokat fel lehet engedni az esti repülésre, és meg lehet keresni ezt a fényt.”
"A drónok gyorsan forgó pengéi által generált elektromos áram túl kicsi ahhoz, hogy veszélyt jelentsen a vízi járműre vagy a marsi környezetre, de lehetőséget kínálnak további tudományok elvégzésére, hogy jobban megértsük az elektromos töltés felhalmozódását. triboelektromos töltés” – tette hozzá Farrell.
A triboelektromos töltés akkor következik be, amikor a súrlódás elektromos töltést ad át a tárgyak között, például amikor egy személy a hajához vagy a pulóveréhez dörzsöli a ballont. Az elektromos léggömb magához vonzza a személy haját, ami a ballon felé emelkedik – ami azt jelzi, hogy a ballon nagy elektromos mezőt fejlesztett ki a triboelektromos töltési folyamat következtében.
A csapat laboratóriumi méréseket és számítógépes modellezést alkalmazott annak kivizsgálására, hogyan képződhet elektromos töltés a drón rotorlapátjain. A töltés felhalmozódása a földi helikopterlapátokon is megtörténik, különösen poros környezetben, ezért a csapat a földi helikopterek töltésének értelmezéseit és modellezését is felhasználta a Mars-eset megértésének alapjául.
Azt találták, hogy amikor a drón pengéi forognak, apró porszemekbe ütköznek a marsi levegőben, különösen akkor, ha a helikopter a felszín közelében van, és port fúj. Ahogy a pengék hozzáütődnek a szemcsékhez, a töltés átadódik, felhalmozódik a pengéken, és elektromos mezőt hoz létre. Amint a töltés magas szintre emelkedik, a légkör elkezdi vezetni az elektromosságot, ezt a folyamatot „atmoszférikus lebomlásnak” nevezik, és elektronpopulációt hoz létre, amely fokozott elektromos áramot képez, amely eloszlatja vagy ellensúlyozza a forgószárnyas jármű töltésképződését.
A csapat úgy találta, hogy a leállás láthatatlan „elektronlavinaként” kezdődik. Az elektronok nagyon kicsi, negatív elektromos töltésű részecskék. A töltés hatására az elektronok reagálnak az elektromos mezőkre – vonzódnak a pozitív töltés által generált mezőhöz, és taszítják a negatív töltés által generált mezőt. Szabad elektronok – azok, amelyek nem kötődnek an atom – egy elektromosan vezető anyagban, például egy rézhuzalban felelősek az elektromos áram áramlásáért. A légkörben is lehetnek szabad elektronok, és a marsi levegőben lévő néhány szabad elektron megérzi a forgószárnyas elektromos mező erejét, és a légköri szén-dioxidba (CO) ütközik.2) molekulák. Az ütközés során több elektron szabadul fel a CO-ból2 molekulák, ami felerősíti az áramot.
A marsi légkör rendkívül vékony, a felszínen a Föld légkörének tengerszinti nyomásának csak körülbelül egy százaléka. Ez a nagyon alacsony nyomás növeli a meghibásodás valószínűségét. A Marson a légkört alkotó molekulák távolabb helyezkednek el egymástól, mint egy olyan atmoszférában, mint a földi, mivel kevésbé sűrűek. Gondoljunk csak az elektromos mezőre, amely a szabad elektronokat úgy mozgatja, mint egy autót a gyorsulási verseny elején. Ha sok nagy akadály van az út mentén, a gyorsuló autó eltalálhatja azokat, és lelassulhat (vagy megállhat). Az ütközések miatt az autó sebessége viszonylag lassú marad. Ha azonban az akadályok nagyon távol helyezkednek el, ugyanaz az autó most nagy sebességre gyorsul, mielőtt nekiütközne az akadálynak. Hasonlóképpen, a marsi levegőben lévő többlettér nagyobb utat biztosít a szabad elektronoknak a gyorsuláshoz, mielőtt egy molekulába ütköznének, így elérhetik a szükséges sebességet ahhoz, hogy kirúgjanak más elektronokat a CO-ból.2 molekulákat, és elektronlavinát indítanak el egy viszonylag alacsony, méterenként 30,000 1 voltos elektromos térben (3.3 méter körülbelül 3,000,000 láb). A Földön ugyanilyen elektronlavina előfordulhat, de a sűrűbb légkörben az elektromos mezőknek jóval nagyobbnak kell lenniük, méterenként körülbelül XNUMX XNUMX XNUMX voltnak.
Bár a légkörben repülő drónok által keltett áramok kicsik, elég nagyok lehetnek ahhoz, hogy a lapátok és a hajó más részei körüli levegő elektronlavinát indítson el, és esetleg kékes-lila színben világítson.
A kutatók azonban elismerik, hogy eredményük jóslat, és a természetnek néha más tervei vannak. „Elméletileg kellene, hogy legyen valamilyen hatás, de hogy az elektronlavina elég erős-e ahhoz, hogy fényt keltsen, és hogy a műveletek során észlelhető-e gyenge fény, mindezt a jövőbeni Marson végzett drónrepülések során kell meghatározni” – mondja Farrell. , akár kis elektrométereket is elhelyezhetünk a penge közelében és a lábaknál, hogy figyelemmel kísérjék a töltés hatását. Ez a fajta elektromos monitor egyrészt tudományos értéket képvisel, másrészt kritikus információkat nyújthat a drónok egészségéről a repülés során.”
Hivatkozás: „A Mars-helikopter előidézi a helyi marsi légkör összeomlását?” Írta: WM Farrell, JL McLain, JR Marshall és A. Wang, 10. március 2021. A Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/abe1c3
A kutatást a NASA a NASA Internal Science Funding Model és annak Fundamental Laboratory Research (FLaRe) programja, valamint a Solar System Workings program keretében finanszírozott NASA-támogatás finanszírozta.
