- NASA wil Mars verkennen met een door de natuur geïnspireerd ontwerp
- Vliegen in een flinterdunne atmosfeer vereist zorgvuldig design en hard werk
- De Marsbijen worden nu getest
NASA’s Mars Exploration Rovers waren een groot succes. Ze stelden ons in staat om de Rode Planeet als nooit tevoren te verkennen. Je hebt vast wel gehoord van Spirit, Opportunity en Curiosity, de verkenningsvoertuigen op wielen met gespecialiseerde apparatuur en camera’s die naar tekenen van leven zoeken en de Martiaanse geologie en het klimaat onderzoeken. Zij hebben wetenschappers Aarde jarenlang geholpen met prachtige foto’s en fascinerende wetenschappelijke informatie. Curiosity heeft bijvoorbeeld meer dan 18 km gereisd sinds het voertuig op 6 Augustus 2012 op Mars landde en is nog steeds hard aan het werk. En hoewel dat in bijna zes jaar tijd eigenlijk maar een kleine afstand is, moet je je ook realiseren dat Curiosity’s wielen van bijna 51 cm doorsnee en de geavanceerde vering van het voertuig echt moeite hebben met het ruwe oppervlak van de Rode Planeet.
Omdat NASA de onbemande verkenningstochten toch wil blijven voortzetten, zijn ze bezig met creatieve oplossingen voor deze mobiliteitsproblemen. De wetenschappers en ingenieurs van NASA’s Innovative Advanced Concepts (NIAC) weten bijvoorbeeld dat de rotsachtige Martiaanse regoliet vreselijk is voor de wielen van een rover. Bovendien is de kans groot dat het voertuig vast komt te zitten of kapot gaat. Nu zijn ze out-of-the-box gaan denken en hebben ze onlangs kleine vliegende robots ontwikkeld die ze ‘Marsbees’ of Marsbijen noemen, een ontwerp geïnspireerd door de natuur.
NASA wil Mars verkennen met een door de natuur geïnspireerd ontwerp
Het gezamenlijke initiatief, waarin expertise uit de VS en Japan wordt gecombineerd, wordt geleid door Dr. Chang-kwon Kang van de University of Alabama. Hij borduurt als het ware voort op het succes van Yanghai Nan’s hummingbird micro air vehicle, een kleine robot die vliegt door met zijn vleugels te slaan, net als de vliegensvlugge kolibri. Nan’s ontwerp werd gekozen als basis voor dit nieuwe initiatief omdat het bestand is tegen de barre omstandigheden op de Rode Planeet en snellere, efficiëntere verkenningswerkzaamheden mogelijk maakt.
Hier kun je het concept van Nan bekijken:
https://www.youtube.com/watch?v=aWeUPiz2pt4
Vliegen in een flinterdunne atmosfeer vereist zorgvuldig design en hard werk
Maar de atmosfeer op Mars is flinterdun. Op zeeniveau is het zelfs ongeveer 100 keer minder dicht dan hier op aarde, en dat maakt vliegen lastig. De eerste uitdaging waar Kang’s team dus mee te maken heeft, is het creëren van genoeg zweefvermogen om een vliegende robot in de lucht te houden. De oplossing is om een kleine drone te ontwerpen met oversized vleugels, waardoor het gewicht afneemt en de hefcapaciteit toeneemt. Kang vertelt: “Onze voorlopige berekeningen suggereren dat een hommel met een cicadavleugel voldoende lift kan genereren om in de Martiaanse atmosfeer te zweven”. En vliegende robots zijn een oplossing voor de mobiliteitsproblemen van de Marsrovers. Door de lucht in te gaan kunnen deze kleine bots heel snel veel grotere afstanden afleggen.
Zodra het NASA-team alle puntjes op de ‘i’ heeft, wordt een zwerm van deze Marsbijen met een Marslander naar de Rode Planeet gestuurd. Het is de bedoeling dat de Marslander als hoofdkwartier fungeert waar de Marsbijen zichzelf kunnen opladen, gegevens kunnen verwerken en hun bevindingen met Mission Control kunnen delen. Hun lichte gewicht zou voor grote kostenbesparingen zorgen, vooral vergeleken met de Curiosity rover van 899 kg. Bovendien zou het niet zo’n ramp zijn als er eentje zou sneuvelen, omdat ze met grote aantallen tegelijk werken. Op deze manier kan de missie toch onverstoord doorgaan. Bovendien kunnen de Marsbijen met elkaar samenwerken om complexere missies te volbrengen, een duidelijk voordeel van de zwermtechnologie.
De Marsbijen worden nu getest
Op dit moment is Kang’s team bezig met de complexe berekeningen voor de vlucht van de Marsbees. Ze gaan binnenkort een vacuümkamer gebruiken om de ultradunne Martiaanse atmosfeer te simuleren en de luchtwaardigheid van hun ontwerp te testen. In de tweede testfase willen ze de “manoeuvreerbaarheid, windvlaag afname, het starten/landen, de vermogensimplicaties, teledetectie en missie-optimalisatie” van de drones beoordelen.
De Marsbees zijn voorlopig nog niet klaar om de Rode Planeet te verkennen, maar we zijn er vrij zeker van dat ze de reis relatief snel gaan maken. Als we echt verder willen met het verkennen van andere planeten en manen moeten we snel op zoek naar alternatieven voor de Marsrovers – en deze zwermen vliegende drones lijken ons een veelbelovende oplossing.
