Créditos: NASA/Jay Friedlander
“O brilho fraco seria mais visível durante a noite, quando o céu de fundo é mais escuro”, disse William Farrell, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, principal autor de um artigo sobre esta pesquisa publicado em 10 de março de 2021 no Planetary Science Journal. “O helicóptero experimental Ingenuity da NASA não voa durante esse período, mas futuros drones podem ser liberados para voos noturnos e procurar esse brilho”.
“As correntes elétricas geradas pelas lâminas de rotação rápida dos drones são muito pequenas para serem uma ameaça à nave ou ao ambiente marciano, mas oferecem uma oportunidade de fazer alguma ciência adicional para melhorar nossa compreensão de um acúmulo de carga elétrica chamado ‘ carregamento triboelétrico'”, acrescentou Farrell.
O carregamento triboelétrico acontece quando o atrito transfere carga elétrica entre objetos, como quando uma pessoa esfrega um balão no cabelo ou no suéter. O balão eletrificado atrairá o cabelo da pessoa fazendo com que ele se levante em direção ao balão ? o que indica que o balão desenvolveu um grande campo elétrico a partir do processo de carregamento triboelétrico.
A equipe aplicou medições de laboratório e usou modelagem computacional para investigar como a carga elétrica poderia se acumular nas pás do rotor de um drone. O acúmulo de carga também acontece em pás de helicópteros terrestres, especialmente em ambientes empoeirados, então a equipe também usou interpretações e modelagem do carregamento de helicópteros terrestres como base para entender o caso de Marte.
Eles descobriram que, à medida que as lâminas do drone giram, elas encontram minúsculos grãos de poeira no ar marciano, especialmente quando o helicóptero está perto da superfície e soprando poeira ao redor. À medida que as lâminas impactam os grãos, a carga é transferida, acumulando-se nas lâminas e criando um campo elétrico. À medida que a carga atinge níveis elevados, a atmosfera começa a conduzir eletricidade, um processo conhecido como “quebra atmosférica”, criando uma população de elétrons que formam uma corrente elétrica aprimorada que atua para dissipar ou compensar o acúmulo de carga no helicóptero.
A equipe descobriu que o colapso começa como uma “avalanche de elétrons” invisível. Os elétrons são partículas muito pequenas com carga elétrica negativa. A carga faz com que os elétrons respondam a campos elétricos ? atraídos por um campo gerado por carga positiva e repelidos por um campo gerado por carga negativa. Elétrons livres ? aqueles não ligados a um átomo ? em um material eletricamente condutor, como um fio de cobre, são responsáveis pelo fluxo de corrente elétrica. As atmosferas também podem ter elétrons livres, e os poucos elétrons livres no ar marciano sentem a força do campo elétrico da aeronave e colidem com as moléculas atmosféricas de dióxido de carbono (CO2). O impacto libera mais elétrons das moléculas de CO2, o que amplifica a corrente.
A atmosfera marciana é extremamente fina, na superfície apenas cerca de um por cento da pressão da atmosfera da Terra ao nível do mar. Esta pressão muito baixa torna a quebra mais provável. Em Marte, as moléculas que compõem a atmosfera estão mais espaçadas do que em uma atmosfera como a da Terra, pois são menos densas. Pense no campo elétrico impulsionando os elétrons livres como um carro no início de uma corrida de arrancada. Se houver muitos obstáculos grandes ao longo do caminho, o carro em aceleração pode atingi-los e desacelerar (ou parar). As colisões limitam a velocidade do carro para permanecer relativamente lento. No entanto, se os obstáculos estiverem muito espaçados, esse mesmo carro agora acelerará a altas velocidades antes de atingir o obstáculo. Da mesma forma, o espaço extra no ar marciano dá aos elétrons livres um caminho maior para a aceleração antes que eles “choram” em uma molécula, para que possam atingir a velocidade necessária para expulsar outros elétrons das moléculas de CO2 e iniciar uma avalanche de elétrons dentro de um nível relativamente baixo. campo elétrico de cerca de 30.000 volts por metro (1 metro é cerca de 3,3 pés). Na Terra, a mesma avalanche de elétrons pode ocorrer, mas na atmosfera mais densa, os campos elétricos devem ser muito maiores, cerca de 3.000.000 volts por metro.
Embora as correntes geradas por um drone voando na atmosfera sejam pequenas, elas podem ser grandes o suficiente para fazer com que o ar ao redor das lâminas e outras partes da nave inicie a avalanche de elétrons e possivelmente até brilhe com uma cor azul-púrpura.
No entanto, os pesquisadores reconhecem que seu resultado é uma previsão e, às vezes, a natureza tem outros planos. “Em teoria, deve haver algum efeito, mas se a avalanche de elétrons é forte o suficiente para criar um brilho, e se algum brilho fraco é observável durante as operações, tudo ainda precisa ser determinado em futuros voos de drones em Marte”, diz Farrell. , pode-se até colocar pequenos eletrômetros perto da lâmina e nas pernas para monitorar os efeitos de qualquer carga. Esse tipo de monitor elétrico pode ter valor científico e fornecer informações críticas sobre a saúde do drone durante o voo.”
A pesquisa foi financiada pela NASA no âmbito do NASA Internal Science Funding Model e seu programa Fundamental Laboratory Research (FLaRe), bem como uma doação da NASA financiada pelo programa Solar System Workings.
Publicado em 05/02/2022 07h46
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