Sukūrus skraidančią transporto priemonę Marsui, būtų gauti dideli pranašumai tiriant paviršių. Duokite arba imkite tik 1,6% Žemės oro tankio jūros lygyje. Tai reiškia, kad įprasti orlaiviai, norėdami likti aukščiau, turėtų labai greitai skristi į Marsą. Jūsų vidutinei Cessnai būtų sunku.
Bet gamta gali suteikti alternatyvų būdą pažvelgti į šią problemą.
Bet kokio skraidančio (ar plaukiančio) gyvūno, mašinos ir kt. Skysčių režimą galima apibendrinti vadinamuoju Reynoldso skaičiumi (Re). Re yra lygus būdingajam ilgiui x greičiui x skysčio tankiui, padalytam iš dinaminės klampos. Tai inercinių jėgų ir klampių jėgų santykio matas. Vidutinis jūsų lėktuvas skrenda aukštai Re: daug inercijos, palyginti su oro lipnumu. Kadangi Marso oro tankis yra mažas, vienintelis būdas pasiekti šią inerciją yra važiuoti tikrai greitai. Tačiau ne visi skrajutės veikia aukštu Re: dauguma skraidančių gyvūnų skraido daug žemiau Re. Vabzdžiai, visų pirma, veikia gana mažais Reynoldso skaičiais (palyginti kalbant). Tiesą sakant, kai kurie vabzdžiai yra tokie maži, kad jie plaukia oru, o ne skraido. Taigi, jei tik šiek tiek padidintume į klaidą panašų peštuką ar mažą paukštį, mes galime gauti tai, kas gali judėti Marso atmosferoje ir nereikia eiti beprotiškai greitai.
Mums reikia lygčių sistemos, kad suvaržytume savo mažąjį robotą. Pasirodo, tai nėra per sunku. Apytiksliai apytiksliai galime naudoti Colino Pennycuicko vidutinę plakimo dažnio lygtį. Remiantis Pennycuicko (2008) lūkesčių dažnio pokyčiais, plakimo dažnis apytiksliai kinta, kai kūno masė siekia 3/8 galią, gravitacinis pagreitis iki 1/2 galios, span iki -23/24 galios, sparno plotas iki -1. / 3 galia, o skysčio tankis iki -3/8 galios. Tai patogu, nes galime prisitaikyti prie Marso sunkio jėgos ir oro tankio. Bet mes turime žinoti, ar protingai skleidžiame sūkurius iš sparnų. Laimei, taip pat yra žinomas ryšys: Strouhalo numeris. Str (šiuo atveju) yra pleiskanojimo amplitudė x pliūpsnio dažnis, padalytas iš greičio. Kreiseriniu skrydžiu jis atrodo gana suvaržytas.
Todėl mūsų robotas turėtų baigtis Str tarp 0,2 ir 0,4, tuo pačiu suderinant Pennycuick lygtį. Ir tada, pagaliau, mes turime gauti Reynolds numerį diapazone dideliam gyvam skraidančiam vabzdžiams (mažyčiai vabzdžiai skraido keistu režimu, kai didžioji dalis varomųjų jėgų yra pagrįsta vilkimu, todėl kol kas jų nepaisysime). Hawkmothai yra gerai ištirti, todėl turime savo Re diapazoną įvairiems greičiams. Priklausomai nuo greičio, jis svyruoja nuo maždaug 3500 iki maždaug 15 000. Taigi kažkur tame rutulyje bus padaryta.
Yra keli sistemos sprendimo būdai. Elegantiškas būdas yra sudaryti kreives ir ieškoti susikirtimo taškų, tačiau greitas ir paprastas būdas yra įsprausti į matricos programą ir išspręsti iteratyviai. Aš nesuteiksiu visų įmanomų variantų, bet štai tas, kuris gana gerai sugalvojo idėją:
Masė: 500 gramų
Span: 1 metras
Sparno kraštų santykis: 8,0
Tai suteikia 0,31 Str (teisė į pinigus) ir Re yra 13 900 (padori), kai kėlimo koeficientas yra 0,5 (tai yra pagrįsta kelionei). Kad būtų idėja, šis botas turėtų apytikriai į paukščius panašias proporcijas (panašias į antį), nors ir šiek tiek iš lengvosios pusės (nėra tvirtas su geromis sintetinėmis medžiagomis). Tačiau jis sklandytų didesniu lanku didesniu dažniu nei paukštis čia, Žemėje, taigi jis atrodytų šiek tiek panašus į milžinišką kandį atstumu nuo mūsų žemės treniruotų akių. Kaip papildoma priemoka, kadangi šis botas skraido kandžio Reynoldso režime, yra tikėtina, kad, naudodamasi nestabilia dinamika, jis gali trumpam pereiti prie labai aukštų vabzdžių pakėlimo koeficientų. Esant CL CL (kuris buvo matuojamas mažiems šikšnosparniams ir muselėms, taip pat kai kurioms didelėms bitėms), kiosko greitis yra tik 19,24 m / s. „Max CL“ yra naudingiausias tūpimo ir nusileidimo metu. Taigi: ar galime paleisti savo botą 19,24 m / s greičiu?
Dėl įdomumo tarkime, kad mūsų paukštis / botas taip pat paleidžiamas kaip gyvūnas. Gyvūnai nekyla kaip lėktuvai; jie naudoja balistinę iniciaciją stumdami nuo pagrindo. Dabar vabzdžiai ir paukščiai tam naudoja vaikščiojančias galūnes, tačiau šikšnosparniai (ir tikriausiai pterozaurai) sparnais naudojasi dvigubai kaip stumiamosios sistemos. Jei padarėme, kad mūsų botų sparnai būtų stumiami, tada galime paleisti tą patį variklį, kaip ir skraidyti, ir paaiškėja, kad nereikia daug stumti. Dėl mažo Marso gravitacijos net ir nedidelis šuolis eina ilgą kelią, o sparnai jau gali plaukti arti 19,24 m / s. Taigi tik šiek tiek apynių tai padarys. Jei jaučiamės išgalvoti, galime įdėti šiek tiek daugiau štampų, o tai išeis iš kraterių ir pan. Bet kokiu atveju, mūsų robotas turi būti tik apie 4% toks efektyvus kaip šlaitas, kaip ir geri biologiniai šuolininkai. tai iki greičio.
Šie skaičiai, be abejo, yra tik apytikslė iliustracija. Yra daugybė priežasčių, dėl kurių kosminės programos dar nepaleido tokio tipo robotų. Dėl diegimo, energijos tiekimo ir priežiūros problemų šias sistemas naudoti labai sudėtinga, tačiau tai gali būti visiškai neįmanoma. Galbūt kada nors mūsų roveriai panaudos ančių dydžio kandžių botus, kad geriau susipažintų su kitais pasauliais.
