Können die Solarmodule des Mars-Landers/Rover gereinigt werden?

Gründe, keine mechanischen Mittel zur Verfügung zu stellen, um Solarmodule auf dem Mars zu reinigen:

1. und das ist der Hauptgrund: Wind auf dem Mars bläst gelegentlich den Staub weg. Das bedeutet, Staub ist kein großes Problem, sondern ein kleines. Spirit und Opportunity funktionierten jahrelang, obwohl sie keine Staubentfernungsgeräte hatten.
2. Mechanische Operationen sind teuer: Sie haben gerade eine Reihe von Operationen hinzugefügt, die entworfen und getestet werden müssen, um eine Beschädigung der Solarmodule und eine Störung der Experimente zu vermeiden. Sie haben auch Gewicht und Komplexität hinzugefügt, die Ihr Budget belasten.
3. Trockener Staub ist abrasiv. Es ist alles zu einfach, die Sonnenkollektoren zu zerkratzen.
4. Marsstaub ist winzig, eher wie Zigarettenrauch als die Partikel, die wir als Staub erkennen. Jegliche Mängel in der Bürste führen dazu, dass Staub auf den Solarmodulen verbleibt.
5. Nach meinen eigenen Experimenten funktioniert ein Lüfter nicht gut: Sobald Sie anfangen, den Staub wegzublasen, bildet sich eine Wolke um den Rover herum, die vom Lüfter wieder angesaugt wird.

Die NASA untersucht Technologien, die ein Solarpanel reinigen können. Dies wurde als grundlegende Technologie für bemannte Missionen zum Mars identifiziert . Offensichtlich sieht die NASA dies für Robotermissionen bis einschließlich InSight nicht als notwendig an.
Diese 2 Optionen werden untersucht :

1. Elektrostatische Reinigung: Hierbei wird die statische Aufladung von Staubpartikeln genutzt. Durch die Erzeugung eines EM-Feldes kann der Staub zum Rand des Panels bewegt werden.

Das System macht sich zunutze, dass die meisten Staubpartikel, insbesondere in trockener Umgebung, elektrisch geladen sind. Ein transparentes Elektrodenmaterial wie Indium-Zinn-Oxid liefert einen Wechselstrom an die obere Oberfläche der Platte. Wenn es zwischen positiv und negativ geladen ist, erzeugt es ein elektrisches Feld, das positiv und negativ geladene Teilchen abstößt. Das elektrische Feld trägt auch dazu bei, ungeladenen Staubpartikeln eine Ladung zu verleihen, wodurch sie schnell abgestoßen werden können, wenn sie mit der Platte in Kontakt kommen. Die Forscher haben das System so konzipiert, dass sich das elektrische Feld von einer Seite des Solarmoduls zur anderen bewegt und den Staub allmählich weiterbewegt, bis er abfällt.

...normalerweise muss es nur zwischen zwei und fünf Minuten am Tag eingeschaltet sein,

2012 Papier über erste Tests mit einem Prototyp-Panel zeigte vielversprechende Ergebnisse.

2. Vibration: Dadurch wird der Staub durch Schütteln der gesamten Platte entfernt.

Die Verwendung von Vibrationen sei einfacher und erfordere weniger Modifikationen am Solarpanel, sagt er. Aber es entfernt feine Partikel nicht so gut wie der elektrische Feldansatz.

Die Beantwortung der Frage "Was würde funktionieren?" Teil der Frage:

Ich würde eine Elektrethaarbürste verwenden, die die Oberfläche der Solarmodule kaum berührt.

Elektretfilter sind sehr effektiv beim Sammeln feiner Partikel. Die Bürste ist auf einem einfachen Wischer montiert. Sobald es das braune Pulver gesammelt hat, vibriert es stromabwärts, um den Staub abzuwerfen, ein bisschen wie ein Hund nach dem Schwimmen.

Ergänzende Antwort, die sowohl die ausführliche/erschöpfende Antwort von @Hobbes als auch die faszinierende Antwort von @LouisvanRijn etwas ergänzt und zeigt, dass ihre Antworten genau richtig waren !

Von Forbes.com's Mars Opportunity und Spirit Rovers hätten mit einer winzigen Änderung praktisch für immer leben können :

Eine Möglichkeit wäre, einen Mechanismus wie Wischerblätter zu installieren , um den sich ansammelnden Marsstaub zu entfernen. Hier auf der Erde sind Scheibenwischer so alltäglich, dass es wie die offensichtliche Lösung für ein solches Problem erscheint. Aber der Mars unterscheidet sich in zwei wichtigen Punkten stark von der Erde, wenn es um Staubansammlungen auf einer Oberfläche wie einem Solarpanel geht.

• Marsstaub ist extrem klein und feinkörnig. Atmosphärischer Staub auf dem Mars hat einen Durchmesser von ungefähr drei Mikrometern und haftet durch elektrostatische Kräfte. Sie können es nicht einfach "abwischen", wie Sie es auf der Erde tun würden; viel Staub würde zurückbleiben.
• Auf dem Mars gibt es keine Flüssigkeit, die helfen könnte. Wasser wird auf dem Mars nicht flüssig bleiben, und Sie können nur eine begrenzte Menge Flüssigkeit mitnehmen. Trockene Wischbewegungen würden die Plattenoberflächen beschädigen, was sie zu einer minderwertigen Lösung macht.

Es gibt jedoch bessere Optionen. Wischerblätter sind schwer, komplex, können bei den extremen Temperaturen, denen der Mars ausgesetzt ist, beschädigt werden und gehen leicht kaputt. Eine zweite Lösung wären gelenkige (neigbare) Paneele, bei denen Sie sie einfach vertikal ausrichten könnten. Da auf dem Mars normalerweise schwache Winde wehen, die kontinuierlich wehen, könnte jede Staubansammlung von der natürlichen Umgebung des Mars weggeblasen werden. Tatsächlich gibt es „natürliche“ Reinigungsereignisse auf dem Mars, von denen wir nichts wussten, als wir diese Rover konstruierten; Die Winde blasen gelegentlich über Nacht große Mengen Staub von den Rovern und erhöhen ihre Leistungsabgabe. Erst als Spirit ein ganzes Marsjahr lang keinen bekam, endete es im Sterben.