Новый дизайн, основанный на листьях осины, может помочь обеспечить серьезную поддержку будущих миссий на Марс, говорят инженеры и ученые из Университета Уорика.
Инженеры часто черпают вдохновение из природы . Это не удивительно, ведь эволюция разработала оптимальные решения для множества различных проблем на протяжении многих лет. Исследователи из Уорика нашли новый возможный источник резервного питания для будущих планетарных миссий, основанный на довольно нетипичном источнике: дрожащие осиновые листья (иначе - дрожащие тополя).
В природе листья растений могут дрожать сами - это один из способов их терморегуляции. Хотя поглощение солнечного света ими необходимо для начала процесса фотосинтеза, перегрев листьев, который может произойти из-за слишком большого поглощения тепла, также может остановить весь процесс. В частности, листья осиновых тополей очень заметно дрожат, но это движение, по мнению ученых, не направлено на выработку энергии. Это может быть связано с охлаждением деревьев.
В последние годы студенты из Уорика изучали это, казалось бы, простое движение листьев. Затем ученые из того же университета пошли еще дальше, проведя специальные тесты, чтобы проверить, может ли один механизм встряхивания листьев эффективно генерировать энергию, в том числе и для нужд человека. Было доказано, что механизм, продемонстрированный осиновыми листьями, действительно работает и может генерировать электричество даже без присутствия сильного ветра. Это означает, что он, вероятно, также будет работать на Марсе, планете с тонкой атмосферой, в которой горизонтальное "воздушное" движение довольно слабое, поэтому ветер обычно не обладает большой мощностью.
Оказывается, осиновые листья под слабым ветром дрожат гораздо дольше - в основном из-за плоской формы их черешков. Исследователи сейчас пытаются воспроизвести ту же структуру с помощью консольной балки, которая действует как плоский ствол листа, в то время как специально разработанное изогнутое лезвие имитирует сам лист в этой модели. Получившаяся конструкция двигалась при слабом ветре легче, чем суженные винты, традиционно используемые для выработки энергии от ветра. Команде даже не пришлось дублировать сложный поворот ствола листа - этого было достаточно, чтобы просто воссоздать изогнутый лист и его плоский хвост.
Основное преимущество нового решения с точки зрения исследования других планет и труднодоступных частей Земли, - объясняет главный автор работы Сэм Такер Харви, - способ генерирования энергии без использования механических подшипников, которые могут прекратить работу при экстремально низких температурах, а также легко покрыться пылью и песком. Хотя количества энергии, производимой таким образом, очень мало, оно может эффективно питать, например, беспроводные датчики, в том числе датчики погоды, установленные в таких отдаленных местах, как Арктика или Антарктида, или в местах, где производство солнечной энергии неэффективно. Такой источник энергии может теоретически спасти солнечный марсоход Opportunity, который стал жертвой пыльной бури на Марсе в 2018 году.
Следующим шагом будет разработка аналогичной системы производства энергии, которую можно будет развернуть в более крупных масштабах. Это, вероятно, займет некоторое время, но однажды планетарные роверы будут оснащены стандартными источниками питания из «дрожащих листьев».