Sie könnten denken, dass das Fliegen eines Hubschraubers auf dem Mars eine ausgefallene, höchst unwahrscheinliche Vorstellung ist. Immerhin erreichen Copter einen Auftrieb, indem sie den Luftstrom mit ihren Rotorblättern ablenken, wie in diesem Handbuch der Federal Aviation Administration erläutert wird. Und der Mars hat dafür nicht viel Luft. Seine dünne Atmosphäre macht tatsächlich weniger als 1 Prozent des Volumens der Atmosphäre auf der Erde aus.
Wenn Sie glauben, dass dies nicht möglich ist, will die NASA Ihnen das Gegenteil beweisen. Wenn die Weltraumbehörde im Juli 2020 ihren neuen Mars 2020-Rover auf einer Reise zum roten Planeten startet , wird der Mars-Hubschrauber , ein Miniatur-Roboterflugzeug, daran befestigt. Der experimentelle Hubschrauber, der sich in der letzten Testphase befindet , wiegt etwas weniger als 1,8 Kilogramm und seine Blätter sind von Spitze zu Spitze etwa 1,2 Meter lang. NASA-Forscher hoffen, dass es den ersten Flug eines Flugzeugs auf dem roten Planeten schaffen wird, das schwerer als Luft ist.
NASA actually has been working on developing a helicopter that could fly on Mars for decades now, as Bob Balaram, the project's chief engineer at NASA's Jet Propulsion Laboratory near Pasadena, California, explains via email. But solving all the technical challenges was a daunting task.
"A helicopter for Mars has to be tough enough to survive the journey to Mars (high g-loads, vibration, etc.) and the environmental conditions it will face in space and upon arrival (nighttime cold, etc.)," Balaram says. "The design of such as vehicle also has to address the unique aerodynamics in the thin Martian atmosphere, which imposes challenging weight constraints on the vehicle design. It has been possible to meet these stringent mass constraints only recently, with the advent of lightweight electronics (e.g. cell-phone components), and battery technology (e.g. Lithium Ion cells)."
In order to achieve lift in an atmosphere that's the equivalent of being 100,000 feet (30,400 meters) in altitude on Earth — more than twice the maximum height that helicopters have reached on this planet — the Mars copter's blades will spin at 2,300-2,900 revolutions per minute, about 10 times faster than Earth helicopters do.
But achieving lift is just one of the things the copter must manage. It also has to be able to survive Mars' brutally cold nighttime temperatures, which can get down to minus 100 degrees Fahrenheit (minus 73 degrees Celsius), according to Space.com. And it needs to be able to recharge itself, which it accomplishes via a built-in solar panel. And because of the lag time in transmitting electronic instructions from Earth, it can't be guided by a human with a joystick back home. Instead, it will rely on onboard sensors.
Die Einheit auf der Mission Mars 2020 soll zeigen, dass das Fliegen auf dem Mars möglich ist, anstatt andere Forschungen durchzuführen. Aber wenn es wie geplant funktioniert, werden zukünftige Hubschrauber größer und leistungsfähiger sein. "Das spezielle Design für den Technologiedemonstrator (gegenläufige koaxiale Rotoren) bestand darin, die Leistung für den verfügbaren Platz auf dem Mars 2020-Rover zu maximieren", sagt Balaram. "Wissenschaftshubschrauber der nächsten Generation würden Mehrrotorkonfigurationen mit Nutzlastfähigkeiten im Bereich von 0,5 bis 2 Kilogramm (1,1 bis 4,4 Pfund) verwenden. Fahrzeuggrößen könnten typischerweise im Bereich von 20 bis 30 Kilogramm (44 bis 66 Pfund) liegen. Die Hauptbeschränkung wäre, die Rotorblätter und das Gesamtsystem in eine Konfiguration zu verpacken, die mit Landerdesigns für den Mars kompatibel ist. "
Hubschrauber und andere Flugzeugtypen könnten für die zukünftige Erforschung des Mars äußerst nützlich sein, insbesondere wenn sie in Verbindung mit Roboterrovern auf der Oberfläche des Planeten eingesetzt werden.
"Sie eignen sich insbesondere gut, um Kameras, Sensoren und andere Instrumente in ein Gelände zu bringen, das für Oberflächenrover zu extrem oder instabil ist - Hochwinkelhänge, Klippen, sehr raues, von Felsblöcken übersätes Gelände, extrem weiche Böden usw." " Dave Lavery, program executive for solar system exploration in NASA's Planetary Science Division, explains via email. "Flying platforms can also enable the use of sensors across relatively large areas of terrain that would be prohibitively time consuming for a rover, or eventually a human, to cover," such as obtaining detailed scans of 100-acre (40-hectare) tracts on the Martian surface. "They will also be useful for carrying small payloads, such as deploying small instruments throughout an area of science interest or retrieving samples and returning them to a central repository for analysis."
Sie könnten denken, dass Orbital-Satellitenbilder des Mars dazu dienen würden, Luftaufnahmen der Marsoberfläche unnötig zu machen, aber ein Flugzeug, das in geringerer Höhe fliegt, könnte sogar Bilder mit höherer Auflösung aufnehmen und andere nützliche Daten sammeln, die die Instrumente eines Satelliten nicht verwalten könnten. Satellitentechnologie "ist begrenzt, wenn eine detaillierte Nahansicht einer bestimmten Region gewünscht wird", erklärt Lavery. "Durch die Möglichkeit, eine Kamera oder einen Sensor einige zehn oder hundert Meter über der Oberfläche anstelle von Hunderten von Kilometern zu fliegen, können atmosphärische Plattformen sehr detaillierte Ansichten ausgewählter Regionen des Planeten ermöglichen."
Helicopters could be a help to eventual human colonists on the red planet. "Additional tasks a Mars helicopter might perform include delivery of emergency supplies, or parts for repairs," explains Dale Skran, in an email. He is chairman of the executive committee of the National Space Society, a nonprofit organization that advocates for space development and settlement. "However, perhaps the most significant benefit might be ultra-high quality, multi-spectral images to support the search for resources needed by future Martian settlers."
Skran stellt sich zukünftige Generationen von Coptern mit ausgefeilteren Funktionen vor. "Ein vollständig oder größtenteils autonomer Hubschrauber unterstützt in Kombination mit einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Datenanalyse die schnelle Erkundung und Bewertung potenzieller Ressourcen auf dem Mars mit minimalem menschlichem Eingriff", sagt er. "Dies ist von entscheidender Bedeutung, da in den frühen Tagen der Erforschung und Besiedlung des Mars menschliche Arbeitskräfte Mangelware sein werden."
Lavery noted that robotic copters also could act as advance scouts for both rovers and astronauts exploring the Martian surface. By checking out the terrain and providing a visual preview, he says, "these scouts would improve the efficiency and safety of surface operations by eliminating hazardous or ineffective paths from consideration and avoiding 'blind alleys' that could not be identified by orbiting satellites."
Now That's Interesting
A Mars helicopter capable of transporting astronauts was proposed back in the mid-1960s. Here's an illustration of the concept.
