לבניית רכב מעופף למאדים יהיו יתרונות משמעותיים לחקירת פני השטח. זהו רק 1.6% מצפיפות האוויר של כדור הארץ בגובה הים, נותנים או לוקחים. המשמעות היא שמטוסים קונבנציונליים יצטרכו לטוס מהר מאוד על מאדים כדי להישאר בגובה. ססנה הממוצעת שלך הייתה בצרה.
אך הטבע עשוי לספק דרך חלופית להסתכל על בעיה זו.
ניתן לסכם את משטר הנוזל של כל בעל חיים, מכונה מעופפת (או שוחה), מכונה וכו 'על ידי משהו המכונה מספר ריינולדס (Re). ה- Re שווה לאורך האופייני x מהירות x צפיפות נוזלים, חלקי הצמיגות הדינאמית. זהו מדד ליחס של כוחות האינרציה לבין צמיגים. המטוס הממוצע שלך טס בגובה Re: הרבה אינרציה ביחס לדביקות האוויר. מכיוון שצפיפות האוויר של מאדים נמוכה, הדרך היחידה להשיג את האינרציה הזו היא ללכת ממש מהר. עם זאת, לא כל הנוסעונים פועלים ב- Re Re: רוב בעלי החיים המעופפים טסים ב- Re הרבה יותר נמוך. בפרט, חרקים פועלים במספרים קטנים למדי של ריינולדס (באופן יחסי). למעשה, חרקים מסוימים הם כה קטנים עד שהם שוחים באוויר, במקום לעוף. לכן, אם נרחיב מעט קריטרינה או ציפור קטנה דמוית באג, אנו עשויים לקבל משהו שיכול לנוע באווירה של מאדים מבלי שנצטרך ללכת במהירות בטירוף.
אנו זקוקים למערכת משוואות כדי להגביל את הבוט הקטן שלנו. מסתבר שזה לא קשה מדי. כקירוב גס, אנו יכולים להשתמש במשוואת תדר הנפנפות הממוצעת של קולין פניקויק. בהתבסס על ציפיות התדר המתנפנפות מ- Pennycuick (2008), תדירות הנפנפים משתנה בערך כמסת גוף לעוצמה 3/8, תאוצה הכבידה לעוצמה 1/2, נמתחת לעוצמה -23/24, אזור הכנפיים ל -1 / 3 כוח וצפיפות נוזלים להספק -3/8. זה שימושי, מכיוון שנוכל להתאים את עצמו לכדי כוח הכבידה של מאדים וצפיפות האוויר. אבל עלינו לדעת אם אנו משילים מערבולות מהכנפיים בצורה סבירה. למרבה המזל, יש קשר ידוע, גם שם: מספר סטרוהל. Str (במקרה זה) היא משרעת נפנוף x תדר מתנופף מחולק במהירות. בטיסת שייט מתברר שהוא די מוגבל.
לפיכך, הבוט שלנו אמור להסתיים עם Str בין 0.2 ל 0.4, תוך התאמה למשוואת Pennycuick. ואז, סוף סוף, עלינו להשיג מספר ריינולדס בטווח עבור חרק מעופף וחי גדול (חרקים זעירים עפים במשטר מוזר שבו הרבה מההנעה מבוססת על גרירה, אז נתעלם מהם לעת עתה). Hawkmoths נלמדים היטב, כך שיש לנו טווח Re שלהם למגוון מהירויות. תלוי במהירות, זה נע בין 3,500 לכ- 15,000. אז איפשהו בפארק הכדור הזה יעשה.
יש כמה דרכים לפתור את המערכת. הדרך האלגנטית היא ליצור את הקימורים ולחפש את נקודות הצומת, אך שיטה מהירה וקלה היא להכניס אותה לתוכנית מטריצה ולפתור אותה באופן איטרטיבי. לא אתן את כל האפשרויות האפשריות, אבל הנה אחת שהצליחה לתת רעיון טוב:
המסה: 500 גרם
תוחלת: מטר
יחס היבט של הכנף: 8.0
זה נותן Str של 0.31 (ממש על הכסף) ו- Re של 13,900 (הגון) במקדם הרמה של 0.5 (וזה סביר להפלגה). כדי לתת מושג, לבוט הזה יהיו פרופורציות בערך כמו ציפורים (בדומה לברווז), גם אם מעט בצד הקליל (לא קשוח עם חומרים סינטטיים טובים). עם זאת, הוא יתנופף בקשת גדולה יותר בתדירות גבוהה יותר מאשר ציפור כאן בכדור הארץ, כך שהוא ייראה קצת כמו עש ענק ממרחק לעינינו המאומנות בכדור הארץ. כבונוס נוסף, מכיוון שהבוט הזה טס במשטר עש-ריינולדס, סביר להניח שהוא יוכל לקפוץ למקדמי ההרמה הגבוהים מאוד של חרקים לתקופות קצרות תוך שימוש בדינמיקה לא יציבה. ב CL של 4.0 (שנמדד עבור עטלפים קטנים ותומכי זבובים, כמו גם כמה דבורים גדולות), מהירות הדוכנים היא 19.24 מ '/ ש' בלבד. מקסימום CL מועיל ביותר לנחיתה ולהשקה. אז: האם נוכל לשגר את הבוט שלנו בגובה 19.24 מטר / שניות?
לשם הכיף, נניח שבוט הציפורים / באגים שלנו משגר כמו חיה. בעלי חיים לא ממריאים כמו מטוסים; הם משתמשים בחניכה בליסטית על ידי דחיפה מהמצע. כעת, חרקים וציפורים משתמשים בגפיים מהלכים לשם כך, אך עטלפים (וכנראה פטרוזאורים) משתמשים בכנפיים בכדי להכפיל מערכות דחיפה. אם גרמנו לכנפי הבוטים שלנו להיות ראויים לדחיפה, נוכל להשתמש באותו מנוע כדי להפעיל כמו לעוף, ומתברר שלא דרוש הרבה דחיפה. בזכות כוח הכבידה הנמוך של מאדים, אפילו קפיצה קטנה עוברת דרך ארוכה, והכנפיים כבר יכולות להכות קרוב ל 19.24 מ '/ ש' כמות שהיא. אז רק קפוץ קטן יעשה את זה. אם אנחנו מרגישים מפוארים, נוכל לשים עליו קצת יותר אגרוף וזה ייצא מכתשים וכו '. כך או כך, הבוט שלנו צריך להיות רק כ- 4% יעיל כמו קופץ ביולוגי טוב כדי להפוך זה עד מהירות.
המספרים האלה הם כמובן רק המחשה גסה. ישנן סיבות רבות שתוכניות חלל טרם השיקו רובוטים מסוג זה. בעיות בפריסה, אספקת חשמל ותחזוקה יהפכו את המערכות הללו למאתגרות מאוד לשימוש ביעילות, אך יתכן שזה בלתי אפשרי לחלוטין. אולי יום אחד חובבינו יפרסו בוטים עש בגודל ברווז לסיור טוב יותר בעולמות אחרים.
