Bu, bir sanatçının uçuş sırasında Mars’ta bir drone’u çevreleyen parıltı konseptidir. Görünürlük için abartılı olan parıltı, drone’nun dönen rotor kanatları, Mars havasında geminin etrafındaki elektrik akımlarının akmasına neden olan bir elektrik alanı oluşturursa gerçekleşebilir. Drone tarafından atmosferde üretilen akımlar küçük olsa da, kanatların ve aracın diğer kısımlarının etrafındaki havanın mavi-mor bir renkte parlamasına neden olacak kadar büyük olabilirler. Kredi: NASA/Jay Friedlander
Yukarıda uçan dronların dönen bıçakları Mars Bir araştırmaya göre, Mars atmosferinde küçük elektrik akımlarının akmasına neden olabilir. NASA Araştırma. Bu akımlar, yeterince büyükse, aracı çevreleyen havanın parlamasına neden olabilir. Bu süreç, doğal olarak, Saint Elmo’nun Ateşi olarak bilinen elektrik fırtınalarında uçaklarda ve gemilerde bazen görülen bir korona veya elektrik ışıması olarak Dünya’da çok daha büyük ölçeklerde gerçekleşir.
NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden William Farrell, “Soluk parıltı en çok arka plandaki gökyüzünün daha karanlık olduğu akşam saatlerinde görünür olacaktır” dedi. Gezegen Bilimi Dergisi. “NASA’nın deneysel Ingenuity helikopteri bu süre zarfında uçmuyor, ancak gelecekteki dronlar akşam uçuşu için temizlenebilir ve bu parıltıyı arayabilirler.”
“İHA’lardaki hızlı dönen bıçaklar tarafından üretilen elektrik akımları, zanaat veya Mars ortamı için bir tehdit olamayacak kadar küçüktür, ancak bunlar, ‘olarak adlandırılan bir elektrik yükü birikimine ilişkin anlayışımızı geliştirmek için bazı ek bilimler yapma fırsatı sunar. triboelektrik şarj’,” diye ekledi Farrell.
Triboelektrik şarj, bir kişinin bir balonu saçlarına veya kazağına sürtmesi gibi, nesneler arasında sürtünme ile elektrik yükü aktardığında gerçekleşir. Elektrikli balon, kişinin saçını çekerek balona doğru yükselmesine neden olur; bu, balonun triboelektrik yükleme işleminden büyük bir elektrik alanı geliştirdiğini gösterir.
Ekip, bir dronun rotor kanatlarında elektrik yükünün nasıl birikebileceğini araştırmak için laboratuvar ölçümlerini uyguladı ve bilgisayar modellemesini kullandı. Özellikle tozlu ortamlarda, karasal helikopter kanatlarında da şarj birikimi meydana gelir, bu nedenle ekip ayrıca Mars vakasını anlamak için karasal helikopterlerden gelen şarjın yorumlarını ve modellemesini kullandı.
Drone’nun kanatları döndükçe, özellikle helikopter yüzeye yakınken ve etrafa toz üflerken, Mars havasında küçük toz taneciklerine rastladıklarını keşfettiler. Bıçaklar taneleri etkiledikçe, yük aktarılır, bıçaklar üzerinde birikerek bir elektrik alanı oluşturur. Yük yüksek seviyelere çıktıkça, atmosfer elektriği iletmeye başlar, “atmosferik bozulma” olarak bilinen bir süreç, rotor taşıtındaki yük birikimini dağıtmak veya dengelemek için hareket eden gelişmiş bir elektrik akımı oluşturan bir elektron popülasyonu yaratır.
Ekip, çöküşün görünmez bir “elektron çığı” olarak başladığını buldu. Elektronlar, negatif elektrik yükü olan çok küçük parçacıklardır. Yük, elektronların elektrik alanlarına tepki vermesini sağlar – pozitif yük tarafından oluşturulan bir alana çekilir ve negatif yük tarafından oluşturulan bir alandan itilir. Serbest elektronlar – bağlı olmayanlar atom – bakır tel gibi elektriği ileten bir malzemede elektrik akımının akışından sorumludur. Atmosferler de serbest elektronlara sahip olabilir ve Mars havasındaki birkaç serbest elektron, rotor taşıtından gelen elektrik alanının kuvvetini hisseder ve atmosferik karbondioksite (CO2) çarpar.2) moleküller. Darbe, CO’dan daha fazla elektron serbest bırakır2 akımı güçlendiren moleküller.
Mars atmosferi son derece incedir, yüzeyde Dünya atmosferinin deniz seviyesindeki basıncının sadece yüzde biri kadardır. Bu çok düşük basınç, arızayı daha olası hale getirir. Mars’ta, atmosferi oluşturan moleküller, daha az yoğun olduklarından, Dünya’nınki gibi bir atmosferde olduğundan daha fazla aralıklıdır. Bir drag yarışının başlangıcındaki bir araba gibi, serbest elektronları iten elektrik alanını düşünün. Yol boyunca çok sayıda büyük engel varsa, hızlanan araba onlara çarpabilir ve yavaşlayabilir (veya durabilir). Çarpışmalar, otomobilin hızını nispeten yavaş kalacak şekilde sınırlar. Bununla birlikte, engeller çok geniş aralıklıysa, aynı araba artık engele çarpmadan önce yüksek hızlara çıkacak. Benzer şekilde, Mars havasındaki fazladan boşluk, serbest elektronlara bir moleküle ‘çarpışmadan’ önce hızlanma için daha büyük bir yol sağlar, böylece CO’dan diğer elektronları başlatmak için gerekli hıza ulaşabilirler.2 moleküller ve metre başına yaklaşık 30.000 voltluk nispeten düşük bir elektrik alanı içinde bir elektron çığı başlatır (1 metre yaklaşık 3,3 fittir). Dünya’da aynı elektron çığı meydana gelebilir, ancak daha yoğun atmosferde elektrik alanları çok daha büyük olmalıdır, metre başına yaklaşık 3.000.000 volt.
Atmosferde uçan bir insansız hava aracı tarafından üretilen akımlar küçük olsa da, kanatların ve aracın diğer bölümlerinin etrafındaki havanın elektron çığını başlatmasına ve hatta muhtemelen mavi-mor bir renk parlamasına neden olacak kadar büyük olabilirler.
Ancak araştırmacılar, sonuçlarının bir tahmin olduğunu ve bazen doğanın başka planları olduğunu kabul ediyor. Farrell, “Teorik olarak, bir miktar etki olmalı, ancak elektron çığının bir parıltı oluşturacak kadar güçlü olup olmadığı ve operasyonlar sırasında herhangi bir zayıf parıltı gözlemlenebilirse, bunların hepsi Mars’ta gelecekteki drone uçuşlarında belirlenmeye devam ediyor” diyor Farrell, “Aslında , herhangi bir şarjın etkilerini izlemek için bıçağın yanına ve bacaklara küçük elektrometreler bile yerleştirilebilir. Bu tür bir elektrikli monitör hem bilimsel değere sahip olabilir hem de uçuş sırasında drone sağlığı konusunda kritik girdi sağlayabilir.”
Referans: “Mars Helikopteri Yerel Mars Atmosferik Bozulmasına Neden Olacak mı?” WM Farrell, JL McLain, JR Marshall ve A. Wang, 10 Mart 2021, Gezegen Bilimi Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/abe1c3
Araştırma, NASA Dahili Bilim Finansman Modeli ve Temel Laboratuvar Araştırması (FLaRe) programı kapsamında NASA tarafından ve Güneş Sistemi Çalışmaları programı kapsamında finanse edilen bir NASA hibesi ile finanse edildi.