Experiment de aderență materială
Experimentul Material Aderența (MAE) indică un experiment montat pe Sojourner roverul și realizat pe Marte ca parte a NASA Mars Pathfinder misiune . Acesta a fost conceput pentru a măsura acumularea zilnică de praf pe spatele rover-ului și, prin urmare, reducerea capacității de conversie a energiei a panourilor fotovoltaice . [1] [2]
Echipamentul a fost dezvoltat, construit și ulterior regizat de Centrul de Cercetare Glenn . [1]
Descriere
Atmosfera de pe Marte este bogată în praf suspendat și acumularea pe suprafețele celor două landere a fost deja observată în timpul misiunilor vikingilor . [3] Mars Pathfinder a fost prima misiune care a aterizat pe planeta roșie după Viking [4] și prima care a folosit celulele fotovoltaice ca generatoare de electricitate pe suprafața planetei. [5] S-a prezis că randamentul energetic al panourilor solare montate pe sondă și rover va fi redus din cauza acumulării de praf pe suprafețe, totuși nu se știa cât de mult praf s-ar depune și nici amploarea reducerii în energie electrică disponibilă. Pentru a măsura aceste cantități, experimentul de aderență materială a fost conceput la Centrul de cercetare Glenn al NASA. [2]
Din informațiile disponibile, au fost ipotezate două cauze posibile pentru aderența pulberii care ar rămâne atașată la suprafețele metalice ca urmare a stabilirii legăturilor van der Waals sau prin aderență electrostatică . Apariția unui caz sau altul ar fi depins de proprietățile și dimensiunile boabelor de praf și de proprietățile suprafețelor. [6]
Experimentul de aderență a materialului a constat din doi senzori: unul pentru măsurarea randamentului energetic al celulei fotovoltaice, celălalt pentru măsurarea masei de praf pe unitate de suprafață. [1]
Primul senzor a inclus o celulă fotovoltaică al cărei randament energetic a fost măsurat aproape de prânz local. Celula era acoperită cu o sticlă transparentă pe care se depunea praf și care putea fi îndepărtat la comandă. [3] La fiecare sesiune experimentală, s-au făcut diferite măsurători, atât cu sticla așezată, cât și rotită. Din comparație a fost posibil să se deducă cât de mult acoperirea prafului a scăzut eficiența celulei. [1] Aceasta din urmă a fost, de asemenea, comparată cu cea a unei a doua celule fotovoltaice, expusă mediului marțian. [1]
Mișcarea către sticlă a fost impusă printr-un material de memorie a formei : poziția „deschisă” putea fi obținută făcând elementul metalic să atingă o temperatură critică prin încălzire ohmică . [1] Întreruperea trecerii curentului ar duce ulterior la răcirea aliajului și revenirea acestuia la poziția inițială de acoperire a celulei fotovoltaice.
Al doilea senzor a folosit un QCM pentru a măsura greutatea pe unitate de suprafață a prafului depus pe senzorul însuși. [1] Un QCM este compus din cristale de cuarț rezonant , în acest caz dispuse vertical, iar măsurarea este luată prin detectarea electrică a modificării frecvenței rezonante și corelarea acestor date cu creșterea greutății cristalului superior (expus la Mediu marțian) indus de acumularea de praf. Acest ultim experiment a fost realizat simultan cu celălalt și în același mod. [1]
Cei doi senzori (și dispozitivele electronice care le controlau) cântăreau în total 65 g [1] și erau poziționați în colțul din stânga al roverului . [2]
Rezultate
Rezultatele sunt exprimate ca procent și pot fi citite atât ca reducere procentuală a eficienței energetice a celulelor fotovoltaice, [3] cât și ca întunecarea (sau reducerea transparenței) sticlei care proteja celula solară de referință. [2] [7]
După aterizare, a fost măsurată o reducere de puțin peste 2%. [2] Se credea că praful responsabil a fost ridicat de airbag - uri în timpul fazei de dezumflare. [7] Deschiderea petalelor landerului a îndepărtat cea mai mare parte a acestuia, sugerând că acel prim praf a fost format din particule mari, care s-au așezat, dar nu au aderat la suprafețele roverului . [7]
În zilele următoare, s-a înregistrat o rată zilnică de reducere a eficienței energetice cu 0,28%, independent de comportamentul roverului - staționar sau în mișcare. [2] Acest lucru sugerează că praful de așezare a fost suspendat din atmosferă și nu a fost, în schimb, ridicat de mișcările roverului . [7] O rată atât de mare a fost considerată îngrijorătoare ("inacceptabil de mare") pentru misiunile ulterioare de lungă durată pe suprafața lui Marte . [3]
Notă
- ^ a b c d e f g h i Stevenson, SM , pp. 3-4 , 1997.
- ^ a b c d e f Landis, GA , 1998.
- ^ a b c d Jenkins, PP și colab. , 2001.
- ^ Vezi Explorarea lui Marte .
- ^ Jenkins, PP și colab. , 1997.
- ^ (RO) GA Landis, Mars Dust Remover Technology. IECEC-97345 , în Proceedings of the 32 Intersociety Energy Conversion Engineering Conference , vol. 1, 1997, pp. 764-767, DOI : 10.1109 / IECEC.1997.659288 .
- ^ a b c d Echipa Rover , 1997.
Bibliografie
- (EN) Steven M. Stevenson, Mars Pathfinder Rover-Lewis Research Center Technology Experiments Program. Memorandumul tehnic al NASA 107449. ( PDF ), NASA, iulie 1997. Accesat la 23 octombrie 2010 (arhivat din original la 10 octombrie 2006) .
- (EN) Geoffrey A. Landis, Measuring Dust on Mars , pe grc.nasa.gov, NASA, 1998. Adus pe 23 octombrie 2010 (depus de 'url original 7 iunie 2011).
- ( EN ) PP Jenkins, Landis, GA; Oberle, LG, Experiment de aderare a materialelor: tehnologie. IECEC-97339 , în Proceedings of the 32 Intersociety Energy Conversion Engineering Conference , vol. 1, 1997, pp. 728-731, DOI : 10.1109 / IECEC.1997.659280 .
- (EN) Rover Team, Characterization of the Martian Surface Deposits by the Mars Pathfinder rover, Sojourner , in Science, vol. 278, nr. 5344, 1997, pp. 1765-1768, DOI : 10.1126 / science.278.5344.1765 .
- (EN) GA Landis, Measuring Dust on Mars , pe grc.nasa.gov, NASA, 1998. Adus pe 23 octombrie 2010 (depus de 'url original 7 iunie 2011).
- ( EN ) Jenkins, P., Landis, GA; și colab. , A Dust Characterization Experiment for Solar Cells Operating on Mars ( PDF ), NASA, 2001. Accesat la 26 octombrie 2010 .
