Mars için uçan bir araç inşa etmenin, yüzeyin keşfi için önemli avantajları olacaktır. Deniz seviyesindeki Dünya hava yoğunluğunun sadece% 1.6'sıdır, verin veya alın. Bu, geleneksel uçakların havada kalmak için Mars'ta çok hızlı uçması gerektiği anlamına gelir. Ortalama Cessna'nýn başı belada.
Ancak doğa bu soruna alternatif bir bakış açısı sağlayabilir.
Herhangi bir uçan (veya yüzme) hayvanın, makinenin vb. Sıvı rejimi Reynolds Sayısı (Re) olarak adlandırılan bir şeyle özetlenebilir. Re, dinamik viskoziteye bölünen karakteristik uzunluk x hız x sıvı yoğunluğuna eşittir. Atalet kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere oranının bir ölçüsüdür. Ortalama uçağınız yüksek bir Re'de uçar: hava yapışkanlığına göre çok fazla atalet. Mars hava yoğunluğu düşük olduğu için, bu ataleti elde etmenin tek yolu gerçekten hızlı gitmektir. Ancak, tüm el ilanları yüksek Re'de çalışmaz: çoğu uçan hayvan çok daha düşük Re'de uçar. Böcekler, özellikle, oldukça küçük Reynolds sayılarında (göreceli olarak) çalışırlar. Aslında, bazı böcekler o kadar küçüktür ki uçmaktan ziyade havada yüzerler. Bu nedenle, böcek benzeri bir yaratık ya da küçük bir kuşu biraz ölçeklendirirsek, delice hızlı gitmeye gerek kalmadan Mars atmosferinde hareket edebilecek bir şey alabiliriz.
Küçük botumuzu sınırlamak için bir denklem sistemine ihtiyacımız var. Görünüşe göre bu çok zor değil. Kabaca bir yaklaşım olarak Colin Pennycuick’in ortalama çırpma frekansı denklemini kullanabiliriz. Pennycuick'ten (2008) çırpma frekansı beklentilerine dayanarak, çırpma frekansı kabaca vücut kütlesi olarak 3/8 güce, 1/2 güce yerçekimi ivmesi, -23/24 güce, kanat alanı -1'e değişir. / 3 güç ve -3/8 güce sıvı yoğunluğu. Bu kullanışlı, çünkü Mars'ın yerçekimi ve hava yoğunluğuna uyacak şekilde ayarlayabiliriz. Ancak, girdapları kanatlardan makul bir şekilde döküp düşürmediğimizi bilmeliyiz. Neyse ki, orada da bilinen bir ilişki var: Strouhal numarası. Str (bu durumda) çırpma genliği x çırpma frekansının hıza bölünmesiyle elde edilir. Seyir uçuşunda oldukça kısıtlı olduğu ortaya çıkıyor.
Bu nedenle botumuz, Pennycuick denklemini eşleştirirken, 0.2 ile 0.4 arasında bir Str ile bitmelidir. Ve son olarak, büyük bir canlı uçan böcek için bir Reynolds sayısı almamız gerekiyor (küçük böcekler, itme gücünün çoğunun sürükleme tabanlı olduğu garip bir rejimde uçuyor, bu yüzden şimdilik onları görmezden geleceğiz). Hawkmoth'lar iyi incelenmiştir, bu nedenle çeşitli hızlar için Re aralıklarına sahibiz. Hıza bağlı olarak, yaklaşık 3.500 ila yaklaşık 15.000 arasındadır. Yani bir yerde bu basketbol sahası yapacak.
Sistemi çözmenin birkaç yolu vardır. Zarif yol, eğrileri oluşturmak ve kavşak noktalarını aramaktır, ancak hızlı ve kolay bir yöntem, onu bir matris programına yumruklamak ve tekrar tekrar çözmek. Olası tüm seçenekleri vermeyeceğim, ancak bir fikir vermek için oldukça iyi çalışan bir şey var:
Kütle: 500 gram
Açıklık: 1 metre
Kanat En Boy Oranı: 8.0
Bu, 0,5'lik bir asansör katsayısında (seyir için makul) 0.31 (sağ para) Str ve 13.900 (iyi) Re verir. Bir fikir vermek için, bu bot, hafif tarafta da olsa (iyi sentetik malzemelerle sert değil) kabaca kuş benzeri oranlara (bir ördek gibi) sahip olacaktır. Bununla birlikte, dünyadaki bir kuştan daha yüksek bir frekansta daha büyük bir yayla geçecek, bu yüzden Dünya tarafından eğitilmiş gözlerimize biraz dev bir güve gibi görünecekti. Ek bir bonus olarak, bu bot güve bir Reynolds Rejimi'nde uçtuğundan, kararsız dinamikler kullanarak kısa süreler için böceklerin çok yüksek kaldırma katsayılarına atlayabileceği akla yatkındır. 4.0'lık bir CL'de (küçük yarasalar ve sinekkapanların yanı sıra bazı büyük arılar için ölçülmüştür), durak hızı sadece 19.24 m / s'dir. Max CL, iniş ve fırlatma için en kullanışlıdır. Öyleyse: botumuzu 19,24 m / s'de başlatabilir miyiz?
Eğlenmek için kuş / böcek botumuzun hayvan gibi başladığını varsayalım. Hayvanlar uçak gibi havalanmıyor; substrattan iterek balistik bir inisiyasyon kullanırlar. Şimdi, böcekler ve kuşlar bunun için yürüyüş uzuvları kullanıyorlar, ancak yarasalar (ve muhtemelen pterosaurlar) itme sistemleri olarak kanatları ikiye katlıyorlar. Botlarımızın kanatlarını itmeye layık yaparsak, uçmak için aynı motoru kullanabiliriz ve çok fazla itme gerekmediği ortaya çıkar. Düşük Mars yerçekimi sayesinde, küçük bir sıçrama bile uzun bir yol kat ediyor ve kanatlar zaten 19.24 m / s civarında olduğu gibi dövülebiliyor. Yani sadece küçük bir sıçrama bunu yapacak. Eğer fantezi hissedersek, üzerine biraz daha yumruk koyabiliriz ve bu kraterlerden çıkar. Her iki durumda da botumuzun yapmak için iyi biyolojik jumperlar kadar sadece% 4 kadar etkili bir leaper olması gerekir. hızlandırmak için.
Bu sayılar, elbette, sadece kaba bir örnek. Uzay programlarının henüz bu tür robotları başlatmamış olmasının birçok nedeni vardır. Dağıtım, güç kaynağı ve bakım ile ilgili sorunlar, bu sistemleri etkili bir şekilde kullanmak için çok zorlayıcı olacaktır, ancak tamamen imkansız olmayabilir. Belki bir gün gezginlerimiz diğer dünyalarda daha iyi keşif için ördek büyüklüğünde güve botları kullanacaklar.
