University Park (pte004/23.04.2020) – Forscher der Pennsylvania State University (Penn State) http://upenn.edu wollen ferne Planeten erkunden mit einer Flotte an winzigen Fluggeräten, die nicht mehr wiegen als eine Fruchtfliege und über keine beweglichen Teile verfügen. Dank speziellem „Nano-Pappkarton“ können die kleinen Platten in die Luft abheben, wenn sie erhitzt werden. In dünneren Atmosphären, wie auf dem Mars, wäre es ihnen zudem möglich, Lasten zu tragen, die das Zehnfache des Eigengewichts ausmachen.

Alternative zu Mars-Helikopter

„Diesen Sommer will die NASA den nächsten Mars Rover losschicken, der das erste Fluggerät an Bord haben wird, das jemals auf einem anderen Planeten geflogen ist“, erklärt Igor Bargatin, Assistant Professor am Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics der Penn State. Dieser Mars-Helikopter sei zwar eine aufregende, aber auch eine sehr komplizierte Maschine. „Wenn irgendetwas schiefgeht, ist das ganze Experiment vorbei, weil es keine Reparaturmöglichkeit gibt. Wir plädieren deshalb für einen ganz anderen Ansatz, bei dem man nicht alles auf eine Karte setzen muss“, betont der Forscher.

Dieser basiert auf einem speziellen Design für eine ganze Reihe winziger Platten, die nur etwa ein Drittel eines Milligramms wiegen. „Diese Platten bestehen aus Nano-Pappkarton und können in der Luft schweben, wenn helles Licht auf sie trifft. Sobald sich eine Seite der Platte aufheizt, kommt es aufgrund der Temperaturunterschiede im Inneren ihrer hohlen Struktur zu einer Luftzirkulation, die sie vom Boden abheben lässt“, erläutert Bargatin die grundlegende Funktionsweise.

Tests in Niedrigdruckkammer

Dem Wissenschaftler zufolge ist dieser innovative Ansatz „ungemein vielversprechend“, wenn es um die Erforschung ferner Welten, wie etwa Mars, Pluto oder des Neptun-Mondes Triton geht. Um das zu beweisen, haben die Penn-State-Experten sogar eine spezielle Niedrigdruckkammer mit integrierten Kameras und Lichtquellen in ihrem Labor aufgebaut. „Darin herrschen annähernd dieselben Bedingungen wie auf dem Mars. Die dünnere Atmosphäre dort verbessert die Flugeigenschaften der Nano-Kartonplatten und erlaubt es ihnen auch, Lasten mit bis zu zehnfachem Eigengewicht zu tragen“, schildert Bargatin.

Doch auch in einem idealen atmosphärischen Umfeld wie auf dem Mars wären die winzigen Fluggeräte auf diese Weise letztlich nur in der Lage, Traglasten von wenigen Milligramm Gewicht zu befördern. „Deshalb wollen wir nun verstärkt mit anderen Forschern zusammenarbeiten, um einen Weg zu finden, wie wir zum Beispiel chemische Sensoren, mit denen sich Wasser- oder Methanvorkommen aufspüren lassen, kleiner und leichter gestalten können“, lässt der Projektleiter wissen.