Przejdź do treści

Mechaniczne liście - energia dla misji marsjańskich?

mechanical leaves

Nowa konstrukcja inspirowana liśćmi osikowymi może pomóc w zapewnieniu awaryjnego wsparcia dla przyszłych misji na Marsa -  twierdzą inżynierowie i naukowcy z Uniwersytetu w Warwick.

Inżynierowie często czerpią inspirację z natury. Nic w tym dziwnego - ewolucja przez lata wypracowała optymalne rozwiązania wielu różnych problemów. Naukowcy z Warwick znaleźli właśnie nowe możliwe zapasowe źródło zasilania dla przyszłych misji planetarnych w oparciu o dość nietypowe źródło: drżące liście osiki (inaczej - topoli drżącej).

W naturze liście roślin mogą drżeć samoczynnie - jest to jeden ze sposobów ich regulacji ciepła. Choć pochłanianie przez nie światło słoneczne jest niezbędne do zainicjowania procesu fotosyntezy, przegrzanie się liści mogące zajść na skutek zbyt dużej ilości pobieranego ciepła może również zatrzymać cały ten proces. Szczególnie liście topoli osiki drżą bardzo zauważalnie, ale ruch ten nie ma zdaniem naukowców na celu generowania energii. Może być natomiast związany ze schładzaniem się drzew.

W ciągu ostatnich lat studenci z Warwick badali ten pozornie prosty ruch liści. Następnie naukowcy z tej samej uczelni poszli o krok dalej, podejmując konkretne już badania mające na celu sprawdzenie, czy sam mechanizm drżenia liści może skutecznie generować energię - także na potrzeby człowieka. Wykazano, że mechanizm inspirowany liśćmi osiki faktycznie działałby i można za jego pomocą wytwarzać energię elektryczną - i to nawet bez obecności silnego wiatru. Oznacza to, że prawdopodobnie zadziała on także na Marsie, planecie z cienką atmosferą, w której poziome ruchu "powietrza" są raczej słabe, więc wiatr nie ma typowo dużej mocy.

Okazuje się, że liście osiki drżą znacznie już przy słabym wietrze - głównie dzięki płaskiemu kształtowi ich ogonków. Naukowcy próbują teraz odtworzyć tę samą konstrukcję z użyciem belki wspornikowej, która działa jak płaska łodyga liścia, podczas gdy specjalnie opracowane, odpowiednio zakrzywione ostrze imituje w tym modelu sam liść. Powstała konstrukcja poruszała się na słabym wietrze łatwiej niż zwężone śmigła tradycyjnie wykorzystywane do pozyskiwania energii wiatru. Zespół nie musiał nawet powielać złożonego skrętu łodygi liścia - wystarczyło po prostu odtworzyć zakrzywiony liść i jego płaski ogonek.

Kluczową zaletą nowego rozwiązania z punktu badania innych planet i trudnych części Ziemi - jak wyjaśnia główny autor prac, Sam Tucker Harvey - jest sposób generowania energii bez użycia mechanicznych łożysk, które mogą przestać działać w ekstremalnie niskich temperaturach, a także łatwo zatkać się pyłem i piaskiem. Choć ilość wyprodukowanej tym sposobem energii jest jak na razie niewielka, może ona skutecznie zasilać na przykład czujniki bezprzewodowe, w tym czujniki pogodowe instalowane w tak odległych miejscach jak Arktyka lub Antarktyka, lub w miejscach, w których pozyskiwanie energii słonecznej jest mało wydajne. Takie źródło energii mogłoby teoretycznie uratować napędzany energią słoneczną łazik Opportunity, który padł ofiarą burzy pyłowej na Marsie w 2018 roku.

Następnym krokiem będzie zaprojektowanie podobnego systemu produkcji energii, który będzie mógł być wdrażany w większych skalach. Zajmie to zapewne nieco czasu, ale pewnego dnia i łaziki planetarne mogą zostać wyposażone w standardowe źródła zasilania "drżących liści".

Opportuniy
Na zdjęciu: Opportunity na Marsie. Źródło: NASA/JPL/Cornell University

 

 

Czytaj więcej:


Źródło: Sky&Telescope


Na zdjęciu: Sztuczny, zakrzywiony liść mechaniczny. Źródło:  University of Warwick.