Med "Nano Nauts" ut i rymden

Swarms of Smart Dust för att utforska främmande planeter

Smart Dust in the Martian atmosfär NASA / MMCD
läsa högt

Skotska ingenjörer har kommit med en helt ny typ av rymdprober för planetutforskning: små formförändringsinstrument som bärs som dammkorn med vinden, men ändå smart nog att kommunicera, flyga i formning och göra vetenskapliga mätningar,

Smart Dust - "intelligent damm" - är namnet på visionen för de små datorer som knappt är synliga för blotta ögat. I princip består de bara av ett datorchip med en storlek på ungefär en millimeter och några miniatyriserade sensorer. Forskare vid University of Glasgow under ledning av professor John Barker har nu kommit med ett koncept om hur dessa minidatorer kan användas som speider i atmosfären av främmande planeter.

Minipip och polymerskal

För att bättre kontrollera deras flygning ges Smart-Dust-partiklarna ett speciellt skal av polymerer som ändrar form när de utsätts för elektricitet. Beroende på spänningen slätar ytan på "nano-nautterna" ut eller rynkar ut. Som ett resultat förändrades luftmotståndet och därmed flygegenskaperna. Vid simuleringar har forskarna redan visat att Smart Dust-partiklarna faktiskt kan träffa ett mål på detta sätt, även i starkare luftturbulens.

"Konceptet att använda Smart Dust-svärmar för planetutforskning har diskuterats under en längre tid, men det är första gången någon har tittat på hur detta kan göras, " förklarar Barker. "Datorchips i storleken och prestanda som vi behöver för smarta dammpartiklar finns nu tillgängliga och vi testar för närvarande en rad polymerer för att hitta en som uppfyller våra höga krav på duktilitet genom minimal stress."

Formationsflyg att skicka

De små partiklarna sägs använda trådlös teknik för att kommunicera med varandra och bilda svärmar. "Vi föreställer oss att partiklarna bara pratar med sina närmaste grannar och bara gnistor några över längre avstånd, " sade Barker vid det nuvarande årsmötet i British Royal Astronomical Society. "I våra simuleringar har vi redan visat att en svärm av 50 smarta dammpartiklar kan själva samlas i en stellformation, även i turbulenta vindar. Förmågan att flyga i formning innebär också att enheterna kan bilda en sändare och kollektivt skicka information tillbaka till en större medföljande orbiter. "Display

Smart Dust-proberna måste också ha sensorer för att kunna användas för planetutforskning. Men dagens vanliga kemiska mätinstrument är fortfarande för stora för de enda kornen av sandstorlekar. I den tunna Martianatmosfären skulle de till exempel inte stanna kvar. Men det kan vara annorlunda i den mycket tätare atmosfären i Venus, som enligt forskare fortfarande kan stödja partiklar upp till några centimeter i storlek.

Tillämpning också för extrasolära planeter

"Vetenskapliga studier kan teoretiskt genomföras med befintlig teknik på Venus, " säger Barker. Men miniatyriseringen fortskrider snabbt. Fram till 2020 borde vi ha chips med bara några få nanometer i storlek. Och det innebär att våra smarta dammpartiklar uppträder mer som makromolekyler än dammkorn .

Glasgow vetenskapsteam uppskattar att det kommer att gå flera år innan Smart Dust är redo att lanseras i rymden. Vi är fortfarande i ett sent skede och arbetar med simuleringar och enskilda komponenter. Det finns fortfarande en hel del problem att övervinna tills vi fysiskt kan testa våra mönster, säger Barker. Men Smart Dusts potential för rymdapplikationer är fascinerande. Till exempel kan våra första utforskningar av extrasolära planeter komma från en Smart Dust-svärm som har transporterats in i det främmande planetariska systemet med jonframdrivning.

(Royal Astronomical Society (RAS), 18.04.2007 - NPO)