Så ska de flyga på Mars – helt utan rörliga delar

Nasa har för avsikt att skicka sin nya rover Perseverance mot Mars under slutet av sommaren. Farkosten kommer att bära med sig den helikopter som har utvecklats för att kunna flyga i planetens atmosfär. Men nu presenterar University of Pennsylvania en alternativ lösning för att utforska Mars från luften.

Penn Engineerings koncept har döpts till Nanocardboard Flyers. De flygande arken saknar helt rörliga delar och drivs i stället genom att luft cirkulerar genom materialets ihåliga struktur. Den så kallade ”nanokartongen” utgörs i själva verket av en ihålig platta vars väggar är uppbyggda av aluminiumoxid, som bara är några få nanometer tjock. Plattan har veckats vilket ger en extrem styvhet, och bildar de viktiga kanalerna i sandwichkonstruktionen.

När solen värmer den ena sidan av farkosten så uppstår en temperaturskillnad, som genom fenomenet termisk krypning alstrar ett drag genom kanalerna. Och när en farkost har ungefär samma vikt som en fruktfluga, en tredjedels milligram, så behövs det inte mycket för att få den att lyfta.

Forskarteamet har utvecklat materialet sedan 2017 och i samarbete med Singh-Center for Nanotechnology har man tagit sikte på att sätta ett nytt rekord avseende vikt i förhållande till styvhet.

Enligt Penn Engineerings beräkningar kommer farkosterna att kunna flyga i Mars atmosfär. I en tryckkammare med ett lägre tryck än på jorden har forskarteamet börjat testa att flyga med last – detta i form av en liten silikonring som ligger ovanpå plattan.

Men även under perfekta omständigheter så kommer Nanocardboard Flyers att som mest kunna bära sensorer som väger några milligram. Nu samarbetar teamet med andra forskare för att få ned storleken på sensorer som kan upptäcka spår av vatten och metan.

Och visst skulle nanocardboard flyers kunna innebära många fler "ögon" till en långt mindre massa. För Nasas nya Mars-helikopter väger mer än en miljon av de flygande kartongbitarna.

En annan uppgift skulle kunna vara att samla in små mängder sand genom att helt enkelt låta dem klistras mot ytan. Penn tänker sig att deras system eventuellt skulle kunna användas på Pluto och Neptunus-månen Triton. Forskarna har presenterat sitt arbete i Advanced Materials.