Изградња летећег возила за Марс имала би значајне предности за истраживање површине. То је само 1,6% земљине густине ваздуха на нивоу мора, дајте или узмите. То значи да би конвенционални авиони морали да лете врло брзо на Марсу да би остали на води. Ваша просечна Цессна би била у проблемима.
Али природа може да пружи алтернативни начин да се сагледа овај проблем.
Режим течности сваке летеће (или пливајуће) животиње, машине итд. Може се сажети са нечим што се назива Реинолдсов број (Ре). Ре је једнак карактеристичној дужини к брзини к густини течности, дељен са динамичком вискозитетом. То је мера односа инерцијалних сила и вискозних. Ваш просечни авион лети на високим Ре: пуно инерције у односу на лепљивост у ваздуху. Будући да је густина ваздуха на Марсу ниска, једини начин да се достигне та инерција је ићи стварно брзо. Међутим, не раде сви летачи на високом Ре: већина летећих животиња лети на знатно нижем Ре. Инсекти, нарочито, делују у прилично малом Реинолдсовом броју (релативно гледано). У ствари, неки инсекти су толико мали да лебде кроз ваздух, а не да лете. Дакле, ако мало посетимо кретера или бубу налик на бубе, можда ћемо добити нешто што се може кретати у марсовској атмосфери, а да не морамо да идемо лудо брзо.
Потребан нам је систем једначина да бисмо ограничили нашег малог робота. Испада да то није превише тешко. Као грубу апроксимацију, можемо да користимо једнаџбу просечне фреквенције која се креће са Цолином Пенницуицком. На основу очекивања Пенницуицк (2008) о фреквенцији закрцавања, фреквенција закрчења варира отприлике од масе тела до снаге 3/8, гравитационог убрзања до снаге 1/2, распона од -23/24, крила до -1 / 3 снаге и густине течности до снаге 3/8. То је прикладно јер можемо прилагодити марсовској гравитацији и густини ваздуха. Али требамо знати хоћемо ли на разуман начин испустити вртлоге са крила. Срећом, позната је и веза тамо: Строухалов број. Стр (у овом случају) је амплитуда лепршања к фреквенција закрчења подијељена с брзином. У крстарећем лету, испоставило се да је прилично ограничен.
Наш бот би, дакле, требао завршити са Стр између 0,2 и 0,4, истовремено се подударајући са Пенницуицк-овом једначином. И онда, коначно, морамо добити Реинолдсов број у домету за великог живог летећег инсекта (ситни инсекти лете у чудном режиму, где се већина погона заснива на повлачењу, па ћемо их за сада игнорисати). Хавкмотхс су добро проучени, тако да имамо њихов Ре домет за различите брзине. У зависности од брзине, креће се од око 3.500 до око 15.000. Значи негде у том игралишту.
Постоји неколико начина решавања система. Елегантан начин је генерисање кривина и тражење тачака пресека, али брз и једноставан начин је утискивање у програм матрице и решавање итеративно. Нећу дати све могуће опције, али ево једне која се прилично добро указала на идеју:
Маса: 500 грама
Распон распона: 1 метар
Однос крила: 8.0
Ово даје Стр од 0,31 (право на новац) и Ре од 13,900 (пристојно) уз коефицијент подизања 0,5 (што је разумно за крстарење). Да бих дао идеју, овај робота би имао отприлике птичје пропорције (сличне патци), иако мало на лаганој страни (не чврст са добрим синтетичким материјалима). Међутим, летио би кроз већи лук већом фреквенцијом од птице овде на Земљи, тако да би мало личио на џиновског мољца удаљеност од наших очију тренираних на Земљи. Као додатни бонус, будући да овај робота лети у Реинолдс режиму, који се налази у мољцу, вероватно је да би могао да скочи на веома високе коефицијенте подизања инсеката за кратко време користећи нестабилну динамику. У ЦЛ од 4.0 (који је мерен за мале слепе шишмише и муваре, као и неке велике пчеле), брзина застоја је само 19,24 м / с. Мак ЦЛ је најкориснији за слетање и лансирање. Дакле: можемо ли лансирати свог ботуса са 19,24 м / с?
За забаву, претпоставимо да се наш ботић за птице и бубе покреће и као животиња. Животиње се не полијећу попут авиона; користе балистичку иницијацију притиском са супстрата. Сада инсекти и птице за то користе удове за ходање, али шишмиши (и вероватно птеросаури) користе крила да би се удвостручили као гурајући систем. Ако смо своја ботова крила учинили употребљивим, тада можемо користити исти мотор да покренемо летење, а испоставило се да није потребно много гурања. Захваљујући ниској гравитацији Марса, и мали скок иде дуг пут, а крила већ могу да се туку у близини 19,24 м / с. Значи само мали скок ће то учинити. Ако се осећамо маштовито, можемо да ставимо мало више удараца и то ће се извући из кратера итд. У сваком случају, наш бот мора бити само око 4% ефикаснији скакач као добри биолошки скакачи да би направили до брзине.
Ови бројеви су, наравно, само груба илустрација. Постоји много разлога што свемирски програми још увек нису лансирали роботе овог типа. Проблеми са размештањем, напајањем и одржавањем учинили би ове системе врло изазовним за ефикасну употребу, али можда неће бити и потпуно немогуће. Можда ће једног дана наши роверци распоредити патке величине мокра патке за боље извиђање на другим светима.
