Można by pomyśleć, że latanie helikopterem na Marsie to dziwaczne, szalenie nieprawdopodobne pojęcie. W końcu helikoptery osiągają siłę nośną, odchylając strumień powietrza za pomocą łopatek wirnika, jak wyjaśnia ten podręcznik Federalnej Administracji Lotniczej . A Mars nie ma do tego dużo powietrza. W rzeczywistości jego rzadka atmosfera stanowi mniej niż 1 procent objętości atmosfery na Ziemi.
Cóż, jeśli uważasz, że nie można tego zrobić, NASA chce udowodnić, że się mylisz. Kiedy agencja kosmiczna wystartuje z nowym łazikiem Mars 2020 w podróż na Czerwoną Planetę w lipcu 2020 r., Będzie do niego przymocowany helikopter Mars , miniaturowy robot-samolot. Eksperymentalny helikopter, który znajduje się w końcowej fazie testów , waży nieco mniej niż 4 funty (1,8 kg), a jego łopaty mają około 1,2 metra długości, od czubka do czubka. Naukowcy z NASA mają nadzieję, że osiągnie pierwszy w historii lot cięższego od powietrza samolotu na Czerwonej Planecie.
NASA faktycznie od dziesięcioleci pracuje nad opracowaniem helikoptera, który mógłby latać na Marsie, jak wyjaśnia w e-mailu Bob Balaram , główny inżynier projektu w Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w pobliżu Pasadeny w Kalifornii. Jednak rozwiązanie wszystkich problemów technicznych było trudnym zadaniem.
„Helikopter lecący na Marsa musi być wystarczająco wytrzymały, aby przetrwać podróż na Marsa (duże obciążenia przeciążeniowe, wibracje itp.) Oraz warunki środowiskowe, z którymi będzie się zmierzyć w kosmosie i po przylocie (zimno w nocy itp.)” - mówi Balaram . „Projekt takiego pojazdu musi również uwzględniać wyjątkową aerodynamikę w rzadkiej marsjańskiej atmosferze, która nakłada trudne ograniczenia masy na konstrukcję pojazdu. Spełnienie tych surowych ograniczeń dotyczących masy było możliwe dopiero niedawno, wraz z pojawieniem się lekkiej elektroniki ( np. elementy telefonów komórkowych) i technologię baterii (np. ogniwa litowo-jonowe) ”.
Aby osiągnąć uniesienie w atmosferze, która odpowiada wysokości 100 000 stóp (30 400 metrów) na Ziemi - ponad dwukrotnie większej niż maksymalna wysokość, jaką osiągnęły helikoptery na tej planecie - łopaty helikoptera będą się obracać z prędkością 2300-2900 obrotów na minutę. minutę, około 10 razy szybciej niż helikoptery Ziemi.
Ale osiągnięcie nośności to tylko jedna z rzeczy, z którymi musi sobie poradzić helikopter. Musi również być w stanie przetrwać brutalnie niskie temperatury na Marsie w nocy, które mogą spaść do minus 100 stopni Fahrenheita (minus 73 stopnie Celsjusza), według Space.com . I musi być w stanie sam się ładować, co osiąga za pomocą wbudowanego panelu słonecznego. A ze względu na opóźnienia w przesyłaniu instrukcji elektronicznych z Ziemi nie może nim kierować człowiek z joystickiem w domu. Zamiast tego będzie polegał na wbudowanych czujnikach.
Jednostka na misji Mars 2020 ma na celu zademonstrowanie, że latanie na Marsie jest możliwe, a nie prowadzenie innych badań. Ale jeśli zadziała zgodnie z planem, przyszłe helikoptery będą większe i bardziej wydajne. „Konkretny projekt wybrany do demonstratora technologii (przeciwbieżne współosiowe wirniki) miał na celu maksymalizację wydajności dostępnej przestrzeni łazika Mars 2020” - mówi Balaram. „W śmigłowcach naukowych nowej generacji będą używane konfiguracje wielowirnikowe o ładowności w zakresie od 0,5 do 2 kilogramów (1,1 do 4,4 funta). Rozmiary pojazdów mogą zwykle mieścić się w zakresie od 20 do 30 kilogramów (44 do 66 funtów). Głównym ograniczeniem polegałoby na spakowaniu łopat wirnika i całego systemu w konfigurację zgodną z projektami lądowników na Marsa ”.
Śmigłowce i inne typy samolotów mogą być niezwykle przydatne w przyszłej eksploracji Marsa, zwłaszcza jeśli zostaną rozmieszczone w połączeniu z robotami łazikami na powierzchni planety.
„W szczególności doskonale nadają się do przenoszenia kamer, czujników i innych instrumentów w tereny, które są zbyt ekstremalne lub niestabilne dla łazików powierzchniowych - nachylenia pod dużym kątem, zbocza klifów, bardzo nierówny teren porośnięty głazami, wyjątkowo miękkie gleby itp. , „ Dave Lavery, dyrektor programu eksploracji Układu Słonecznego w Planetary Science Division NASA, wyjaśnia e-mailem. „Latające platformy mogą również umożliwiać wykorzystanie czujników na stosunkowo dużych obszarach terenu, których pokrycie przez łazik lub ostatecznie człowieka byłoby zbyt czasochłonne”, na przykład uzyskanie szczegółowych skanów obszarów o powierzchni 100 akrów (40 hektarów) na powierzchni Marsa. „Przydadzą się również do przenoszenia małych ładunków, takich jak rozmieszczanie małych instrumentów w obszarze zainteresowań naukowych lub pobieranie próbek i zwracanie ich do centralnego repozytorium w celu analizy”.
Można by pomyśleć, że orbitalne zdjęcia satelitarne Marsa posłużyłyby do uczynienia z powietrza przeglądów powierzchni Marsa niepotrzebnymi, ale samolot lecący na niższych wysokościach mógłby wykonać zdjęcia w jeszcze wyższej rozdzielczości i zebrać inne przydatne dane, których instrumenty satelity nie byłyby w stanie obsłużyć. Technologia satelitarna „jest ograniczona, gdy pożądany jest szczegółowy widok z bliska określonego regionu” - wyjaśnia Lavery. „Zapewniając możliwość latania kamerą lub czujnikiem kilkadziesiąt lub kilkaset metrów nad powierzchnią, zamiast setek kilometrów, platformy atmosferyczne mogą umożliwić bardzo szczegółowe widoki wybranych rejonów planety”.
Helikoptery mogą być pomocą dla ewentualnych ludzkich kolonistów na Czerwonej Planecie. „Dodatkowe zadania, które helikopter marsjański może wykonywać, obejmują dostawę zapasów lub części do naprawy” - wyjaśnia w e-mailu Dale Skran . Jest przewodniczącym komitetu wykonawczego National Space Society , organizacji non-profit, która działa na rzecz rozwoju i osadnictwa kosmicznego. „Jednak prawdopodobnie najbardziej znaczącą korzyścią mogą być obrazy wielospektralne o bardzo wysokiej jakości, które pomogą w poszukiwaniu zasobów potrzebnych przyszłym osadnikom marsjańskim”.
Skran przewiduje przyszłe generacje śmigłowców o bardziej wyrafinowanych możliwościach. „W pełni lub w większości autonomiczny helikopter w połączeniu z analizą danych opartą na sztucznej inteligencji umożliwia szybką eksplorację i ocenę potencjalnych zasobów na Marsie przy minimalnej interwencji człowieka” - mówi. „Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ we wczesnych dniach eksploracji Marsa i osadnictwa na Marsie będzie brakować ludzkiej siły roboczej”.
Lavery zauważył, że zautomatyzowane helikoptery mogą również działać jako zaawansowani zwiadowcy zarówno dla łazików, jak i astronautów badających powierzchnię Marsa. Sprawdzając teren i zapewniając wizualny podgląd, mówi, „ci zwiadowcy poprawiliby wydajność i bezpieczeństwo operacji na powierzchni, eliminując niebezpieczne lub nieefektywne ścieżki z rozważań i unikając„ ślepych zaułków ”, których nie można było zidentyfikować za pomocą orbitujących satelitów”.
Teraz to jest interesujące
Helikopter marsjański zdolny do transportu astronautów został zaproponowany w połowie lat sześćdziesiątych . Oto ilustracja koncepcji.
