Вы можете подумать, что полет на вертолете на Марсе - это диковинная и невероятно невероятная идея. В конце концов, коптеры достигают подъемной силы, отклоняя воздушный поток с помощью лопастей несущего винта, как объясняется в этом справочнике Федерального управления гражданской авиации . А на Марсе не хватает воздуха для этого. Фактически, его тонкая атмосфера составляет менее 1 процента от объема атмосферы на Земле.
Что ж, если вы думаете, что это невозможно, НАСА пытается доказать, что вы ошибались. Когда космическое агентство запустит свой новый марсоход Mars 2020 в путешествие на красную планету в июле 2020 года, к нему будет прикреплен миниатюрный роботизированный летательный аппарат Mars Helicopter . Экспериментальный вертолет, который находится на заключительной стадии испытаний , весит немногим менее 4 фунтов (1,8 кг), а его лопасти от кончика до кончика имеют длину около 4 футов (1,2 метра). Исследователи НАСА надеются, что это первый в истории полет самолета тяжелее воздуха на Красной планете.
НАСА на самом деле работает над разработкой вертолета, который мог бы летать на Марсе уже несколько десятилетий, как объясняет по электронной почте Боб Баларам , главный инженер проекта в Лаборатории реактивного движения НАСА недалеко от Пасадены, штат Калифорния. Но решить все технические задачи было непростой задачей.
«Вертолет для полета на Марс должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать полет на Марс (высокие перегрузки, вибрация и т. Д.) И условия окружающей среды, с которыми он столкнется в космосе и по прибытии (ночной холод и т. Д.)», - говорит Баларам. . «Конструкция такого транспортного средства также должна учитывать уникальную аэродинамику в тонкой марсианской атмосфере, которая налагает серьезные ограничения по весу на конструкцию транспортного средства. Этим жестким ограничениям массы стало возможно соответствовать только недавно, с появлением легкой электроники ( например, компоненты сотового телефона) и технологии аккумуляторов (например, литий-ионные элементы) ».
Чтобы достичь подъемной силы в атмосфере, эквивалентной высоте 100000 футов (30400 метров) на Земле - что более чем в два раза превышает максимальную высоту, которую вертолеты достигли на этой планете, - лопасти марсианского коптера будут вращаться со скоростью 2300-2900 оборотов в секунду. минуту, примерно в 10 раз быстрее, чем земные вертолеты.
Но достижение подъемной силы - лишь одна из вещей, которыми должен управлять коптер. По данным Space.com, он также должен быть в состоянии пережить очень низкие ночные температуры Марса, которые могут опускаться до минус 100 градусов по Фаренгейту (минус 73 градуса по Цельсию) . И он должен иметь возможность подзаряжаться, что достигается с помощью встроенной солнечной панели. А из-за запаздывания передачи электронных инструкций с Земли человек не может управлять им домой с помощью джойстика. Вместо этого он будет полагаться на бортовые датчики.
Аппарат миссии Mars 2020 предназначен для демонстрации возможности полетов на Марс, а не для проведения других исследований. Но если все будет работать по плану, будущие вертолеты будут больше и мощнее. «Конкретный дизайн, выбранный для демонстратора технологий (коаксиальные роторы, вращающиеся в противоположных направлениях), должен был максимизировать производительность для доступного пространства на марсоходе Mars 2020», - говорит Баларам. «В научных вертолетах следующего поколения будут использоваться конфигурации с несколькими винтами и грузоподъемностью от 0,5 до 2 кг (от 1,1 до 4,4 фунта). Размеры транспортных средств обычно могут составлять от 20 до 30 кг (от 44 до 66 фунтов). Основное ограничение будет заключаться в упаковке лопастей ротора и всей системы в конфигурацию, совместимую с конструкциями посадочных модулей для Марса ».
Вертолеты и другие типы самолетов могут быть чрезвычайно полезны для будущего исследования Марса, особенно если они будут развернуты вместе с роботами-вездеходами на поверхности планеты.
«В частности, они хорошо подходят для переноса камер, датчиков и других инструментов на местности, которая слишком экстремальна или нестабильна для наземных вездеходов - крутые склоны, обрывы, очень неровная, усыпанная валунами местность, чрезвычайно мягкие почвы и т. Д. , " Дэйв Лавери, руководитель программы по исследованию Солнечной системы в Отделе планетарных наук НАСА, объясняет по электронной почте. «Летающие платформы также могут позволить использовать датчики на относительно больших участках местности, на охват которых марсоходу или, в конечном итоге, человеку потребуется непомерно много времени», например получение подробных сканирований участков площадью 100 акров (40 гектаров). на поверхности Марса. «Они также будут полезны для переноски небольших грузов, например, для развертывания небольших инструментов в области, представляющей научный интерес, или для извлечения образцов и их возврата в центральное хранилище для анализа».
Вы можете подумать, что орбитальные спутниковые изображения Марса послужат тому, чтобы сделать аэрофотосъемку поверхности Марса ненужной, но самолет, летящий на меньшей высоте, мог бы делать снимки с еще более высоким разрешением и собирать другие полезные данные, с которыми спутниковые инструменты не могли бы справиться. Спутниковая технология «ограничена, когда требуется подробный крупный план конкретного региона», - объясняет Лавери. «Предоставляя возможность летать с камерой или датчиком на несколько десятков или сотен метров над поверхностью, вместо сотен километров, атмосферные платформы могут позволить очень подробные виды отдельных регионов планеты».
Вертолеты могут помочь потенциальным колонистам на красной планете. «Дополнительные задачи, которые может выполнять вертолет Mars, включают доставку предметов первой необходимости или запасных частей для ремонта», - объясняет Дейл Скран в электронном письме. Он является председателем исполнительного комитета Национального космического общества , некоммерческой организации, которая выступает за развитие космоса и заселение территорий. «Однако, пожалуй, наиболее значительным преимуществом может стать сверхвысокое качество мультиспектральных изображений для поддержки поиска ресурсов, необходимых будущим марсианским поселенцам».
Skran предвидит будущие поколения вертолетов с более совершенными возможностями. «Полностью или в основном автономный вертолет в сочетании с анализом данных на основе искусственного интеллекта поддерживает быстрое исследование и оценку потенциальных ресурсов на Марсе с минимальным вмешательством человека», - говорит он. «Это очень важно, так как в первые дни исследования и заселения Марса человеческий труд будет в дефиците».
Лавери отметил, что роботизированные вертолеты также могут выступать в качестве передовых разведчиков как для марсоходов, так и для астронавтов, исследующих поверхность Марса. По его словам, исследуя местность и обеспечивая визуальный предварительный просмотр, «эти разведчики повысят эффективность и безопасность наземных операций, исключив из рассмотрения опасные или неэффективные пути и избегая« тупиков », которые не могут быть идентифицированы с помощью орбитальных спутников».
Вот это интересно
Вертолет на Марсе, способный перевозить космонавтов, был предложен еще в середине 1960-х годов . Вот иллюстрация концепции.
