Marsbilar och rymdfarkoster undersöka just nu Mars yta från jorden och från rymden. Nu ska en grupp forskare från University of Arizona undersöka luftlagret mellan Marsbilarna och rymdstationerna.
"Det finns ett mycket viktigt, kritiskt område i ett planetariskt gränslager på de första kilometerna ovanför jordytan," säger Nasaforskaren Alexandre Kling, som ingår i forskargruppen, och fortsätter:
"Det är där alla utbyten mellan ytan och atmosfären sker. Det är där stoft samlas upp och skickas ut i atmosfären, där spårgaser blandas och där moduleringen av storskaliga vindar av bergsdalströmmar äger rum. Vi har bara inte så mycket data om det."
Dessa data ska ett motorlöst segelflygplan samla in, hoppas Kling och hans kolleger.
Gruppen genomförde en testflygning av en tidig version av segelflygplanet, då det långsamt föll till jorden knutet till en ballong.
Mars tunna atmosfär utmanar
Den stora utmaningen med att hålla sig flygande på Mars beror på planetens tunna atmosfär. En Nasadrönare har i ett års tid framgångsrikt förflyttat sig upp i den röda planetens tunnare luftlager. Drönaren kan dock bara hålla sig i luften i tre minuter åt gången och uppnå en höjd på tolv meter.
Det nyutvecklade segelflygplanet kan hålla sig flygande i flera dagar och behöver bara vindenergi för att få framdrivning. Utrustat med höjd-, temperatur- och gassensorer, samt kameror väger det inte mer än drygt fem kilo. På grund av storlek, vikt och manöverskicklighet kommer det motorlösa flygplanet att kunna kartlägga ytlandskapet med stor precision – även branta områden, som Marsbilarna inte har tillgång till, som exempelvis raviner och vulkaner.
Segelflygplanen på Mars ska innehålla ett specialdesignat urval av navigationssensorer samt en kamera och temperatur- och gassensorer för att samla in information om Mars atmosfär och landskap.
Flyger som en albatross
Det vinddrivna segelflygplanet kommer att ha ett vingspann på drygt 3,4 meter och kan använda flera olika flygmetoder.
En metod är enkel statiskt svävande när det finns tillräckligt mycket lodrät vind.
En annan metod kallas dynamiskt svävande. Det påminner om den albatross som utnyttjar vågräta vindhastigheters tendens att stiga på höjden. Detta fenomen är vanligt på Mars.
Genom att flyga i S-formiga mönster ändrar det höjd varje gång det ändrar riktning, vilket hjälper till att öka hastigheten.
Planet stiger i en lätt uppåtgående vinkel i den långsamma vinden på låg höjd. När det når upp till den snabbare, högt liggande vinden svänger planet 180 grader och låter höghastighetsvinden driva det framåt i en lätt nedåtgående vinkel.
När planet börjar förlora energi från höghastighetsvinden, så upprepar det processen och svävar framåt. På så sätt kan planen sväva i flera timmar, eller kanske dagar, i sträck utan att behöva använda energi.
Adrien Bouskela, luftfartsstudent, (till vänster) och Sergey Shkarayev, professor i rymdfart och maskinteknik, håller ett experimentellt segelflygplan. De hoppas en dag kunna skicka en anpassad version av ett liknande plan till Mars.
Vill följa med på nästa Marsexpedition
Forskargruppen föreslår att segelflygplan ska skickas till Mars i samband med någon av de närmaste Marsexpeditionerna. Planen ska vara nedpackade i små miniatyrsatelliter stora som en telefonkatalog.
När planen ska flyga kommer de antingen att vika ut som origami eller blåsas upp som en badring. Sedan transporterar en ballong ut segelflygplanen i atmosfären.
När flygplanen inte kan sväva mer kan de fungera som små väderstationer. Ju fler de är, desto mer precisa mätningar kan de utföra.
Priset på ett segelflygplan kommer att bli högst 100 miljoner dollar och gruppen hoppas att Nasa ska finansiera produktionen och ge lift på nästa Marsexpedition. Får forskarna finansiering kommer de första planen att vara klara inom ett par år.