Ein neuer schwebender Mondrover wurde von Wissenschaftlern entwickelt, die sagen, dass er in der Lage sein wird, durch die Nutzung der natürlichen Ladung des Mondes zu schweben.
Das Gerät, das einer klassischen fliegenden Untertasse ähnelt, nutzt das elektrische Feld, das sich auf dem Mond und anderen luftlosen Körpern wie Asteroiden aufbaut.
Ein Team von Luft- und Raumfahrtingenieuren am MIT sagt, dass sich das elektrische Feld aufgrund der fehlenden Atmosphäre aufgrund der direkten Sonneneinstrahlung auf ihre Oberfläche aufbaut.
Auf dem Mond ist die Oberflächenladung stark genug, um Mondstaub in einer Höhe von mehr als 3 Fuß über dem Boden zu schweben, ähnlich wie statische Elektrizität Haare zu Berge stehen lässt.
Das MIT-Team ist scheibenförmig und verwendet winzige Ionenstrahlen, um das Fahrzeug aufzuladen und die natürliche Ladung auf der Mondoberfläche zu verstärken, wodurch Kraft bei geringer Leistung erzeugt wird.
Es ist im Moment nur ein Konzept und wurde nur in Simulationen und nicht in realen Umgebungen getestet, aber sie sind zuversichtlich, dass es wie vorhergesagt funktionieren wird.
Sie hoffen, dass zukünftige Missionen zum Mond und zu Asteroiden Rover einsetzen könnten, die Ionentriebwerke verwenden, um sicher über unbekanntem, unebenem Gelände zu schweben und zu manövrieren.
Das Gerät, das einer klassischen fliegenden Untertasse ähnelt, nutzt das elektrische Feld, das sich auf dem Mond und anderen luftlosen Körpern wie Asteroiden aufbaut
Durch die Verwendung winziger Ionenstrahlen entsteht ein Gesamteffekt, der eine relativ große Abstoßungskraft zwischen Fahrzeug und Boden erzeugen soll.
In ihrer ersten Machbarkeitsstudie fand das Team heraus, dass der Ionenschub stark genug sein könnte, um ein 2 Pfund schweres Fahrzeug auf den Mond oder einen großen Asteroiden wie Psyche zu bringen.
“Wir denken daran, dies wie die Hayabusa-Missionen zu verwenden, die von der japanischen Weltraumbehörde gestartet wurden”, sagt Hauptautor Oliver Jia-Richards, ein Doktorand am Department of Aeronautics and Astronautics des MIT.
»Dieses Raumschiff hat einen kleinen Asteroiden umkreist und kleine Rover auf seiner Oberfläche eingesetzt. In ähnlicher Weise denken wir, dass eine zukünftige Mission kleine schwebende Rover aussenden könnte, um die Oberfläche des Mondes und anderer Asteroiden zu erkunden.’
Die von ihnen verwendeten Triebwerke sind als ikonische flüssige Ionenquellen bekannt und sind kleine mikrogefertigte Düsen, die mit einem Reservoir mit ionischer Flüssigkeit verbunden sind.
Diese Flüssigkeit liegt in Form eines bei Raumtemperatur geschmolzenen Salzes vor, das beim Anlegen einer Spannung die Flüssigkeitsionen auflädt und einen Strahl durch die Düsen emittiert.
Die von Paulo Lozano geleitete Arbeit baut auf früheren Arbeiten des Teams auf, bei dem sie Ionentriebwerke entwickelten, um kleine Satelliten im Weltraum anzutreiben und zu bewegen.
Er beschloss zu prüfen, ob dies auf andere Forschungen zum schwebenden Effekt der Oberflächenladung des Mondes auf Mondstaub angewendet werden könnte.
Ein neuer schwebender Mondrover wurde von Wissenschaftlern entwickelt, die sagen, dass er in der Lage sein wird zu schweben, indem er die natürliche Ladung des Mondes nutzt
Er wollte sehen, ob ‘ein mit Ionentriebwerken ausgestatteter Rover genügend abstoßende, elektrostatische Kraft erzeugt, um auf dem Mond und größeren Asteroiden zu schweben?’
Sie begannen mit der Modellierung eines kleinen, scheibenförmigen Rovers mit Ionentriebwerken, die das Fahrzeug selbst aufladen konnten.
Dann ließen sie die Triebwerke negativ geladene Ionen nach vorne strahlen, was ihm eine positive Ladung verlieh – ähnlich der positiven Ladung auf der Mondoberfläche.
Die Autoren stellten fest, dass dies nicht ausreichte, um das Fahrzeug vom Boden abzuheben.
‘Dann dachten wir, was wäre, wenn wir unsere eigene Ladung an die Oberfläche übertragen würden, um ihre natürliche Ladung zu ergänzen?’ Jia-Richards erklärt.
Durch die Verwendung winziger Ionenstrahlen entsteht ein Gesamteffekt, der eine relativ große Abstoßungskraft zwischen Fahrzeug und Boden erzeugen soll
Sie richteten andere Triebwerke auf den Boden und strahlten positive Ionen aus, um die bereits auf der Oberfläche vorhandene Ladung zu verstärken.
Sie dachten, dieser Schub würde eine größere Gesamtkraft gegen den Rover erzeugen und genug erzeugen, um ihn endlich vom Boden zu bekommen.
Mathematisch stellten sie fest, dass dies tatsächlich funktionieren würde. Es würde einen kleinen, 2 Pfund schweren Rover auf dem Mond erfordern, der in der Lage ist, etwa drei Zoll über dem Boden zu schweben.
Auf einem Asteroiden wie Psyche bräuchten sie eine 10-Kilovolt-Ionenquelle, auf dem Mond aber 50-Kilovolt.
“Diese Art von Ionendesign verbraucht sehr wenig Strom, um viel Spannung zu erzeugen”, sagte Lozano und fügte hinzu, “die benötigte Leistung ist so gering, dass Sie dies fast kostenlos tun könnten.”
Das Team erstellte dann ein reales Beispiel und schuf ein kleines sechseckiges Testfahrzeug mit einem Gewicht von nur 60 Gramm und der Größe einer durchschnittlichen Handfläche.
Es erhielt ein einzelnes Ionentriebwerk nach oben und vier nach unten. Anschließend hängten sie das Fahrzeug über eine Aluminiumfläche, die an zwei Federn aufgehängt war.
Der gesamte Aufbau wurde in einer Vakuumkammer platziert, um die luftleere Umgebung des Mondes und der Asteroiden zu simulieren.
Mit verschiedenen Spannungen von den Triebwerken maßen sie die resultierenden Kräfte, um die Höhe zu berechnen, die das Fahrzeug alleine schweben konnte.
Sie entdeckten, dass ihr Experiment mit ihrem mathematischen Modell übereinstimmte und glauben, dass Psyche und der Mond in Zukunft schwebende Rover beherbergen könnten.
“Im Prinzip könnten wir mit besserem Modus in viel höhere Höhen schweben”, sagte Lozano, mit Rovern, die in der Lage sind, über unbekanntes und unebenes Gelände zu arbeiten.
„Bei einem schwebenden Rover müssen Sie sich keine Sorgen um Räder oder bewegliche Teile machen“, sagt Lozano.
“Das Gelände eines Asteroiden kann völlig uneben sein, und solange Sie einen kontrollierten Mechanismus haben, um Ihren Rover im Schweben zu halten, können Sie über sehr unwegsames, unerforschtes Gelände fahren, ohne dem Asteroiden physisch ausweichen zu müssen.”
Die Ergebnisse erscheinen im Journal of Spacecraft and Rockets.
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