Зліт гелікоптера на Марс: що чекає в майбутньому?

Майбутнє марсіанських польотів відкрилося в понеділок. Це буде ще одна подорож відкриттів у наступні десятиліття або два, оскільки ми будемо вдосконалювати техніку та застосування марсіанських гелікоптерів.

Команда JPL NASA реагує після того, як Ingenuity (на екрані) здійснить свій перший політ на Марс у понеділок. (Джерело: відео NASA через Reuters)

Коли перше світло сонця промайнуло крізь хмари прохолодного весняного ранку у Вашингтоні, маленький гелікоптер вилетів на холодну і безлюдну планету за майже 300 мільйонів кілометрів. Новини з іншого світу, такого далекого, надали, можливо, трохи насолоди від суворої реальності епідемії на Землі. О 6:46 ранку за східним східним східним часом, дані низхідного зв’язку з Марса показали, що крихітний гелікоптер Mars Ingenuity взяв свій перший 40-секундний політ де він піднявся приблизно на 3 метри в повітря.

Інформаційний бюлетень| Натисніть, щоб отримати найкращі пояснення за день у папку 'Вхідні'.

Момент братів Райт

Пару років тому я відвідав Кітті Хоук, Північна Кароліна, по дорозі на сімейний відпочинок. Кітті Хоук — непоказне місто на краю Аутер-Бенкс. Саме в Кітті Хоук у пари братів, Орвілла та Вілбура Райт, виникло дивовижне бажання спробувати літати на тому, що стане першим літаком на Землі. Якщо відступити на сто років назад, то в той час, не кажучи вже про польоти, автомобілі не були в моді. Саме в 1903 році був зібраний перший автомобіль Ford: приблизно в той час, коли брати Райт намагалися літати на першому літаку. Тому цікаво, що люди прагнули літати в той час, коли автомобілі були рідкістю. Основним видом транспорту були коні та кінські екіпажі: у той час існував опір переходу на безкінську карету чи автомобіль. Як і Ingenuity, перший політ братів Райт був коротким (близько 12 секунд). Як і Ingenuity, ніхто на той момент (про успішний політ) не знав, чи змінить цей політ науку та технології чи не вплине на хід історії. Для братів Райт, звичайно, ми знаємо, що політ змінив людську цивілізацію. Для Mars Ingenuity, звичайно, ми не знаємо, що буде в майбутньому: так чи інакше, ми, можливо, дізнаємося через півстоліття.

Доктор Амітабха Гош — планетарний вчений НАСА з Вашингтона, округ Колумбія. Він працював у кількох місіях NASA на Марс, починаючи з місії Mars Pathfinder у 1997 році. Він був головою робочої групи з наукових операцій для місії марсохода дослідження Марса, і йому було доручено керувати тактичними операціями марсохода на Марсі більше 10 років. Він допоміг проаналізувати перший камінь на Марсі, який, до речі, був першим каменем, проаналізованим з іншої планети.

Місія вертольота на Марсі

Перемотати сто років вперед: Бажання спробувати амбітний експеримент, що межує між божевільним і амбітним, оскільки атмосфера на Марсі настільки тонка, виникло від Лабораторії реактивного руху. Якимось чином цей експеримент не вплинув на широкі цілі марсохода Perseverance, якому було поставлено завдання від пошуку доказів існування життя до виробництва кисню на Марсі. Але посадовці в штаб-квартирі NASA взялися за цю амбітну технологію, враховуючи те, що демонстрація технології може зазнати невдачі.

Інженерне завдання: Політ на Марсі є інженерним завданням: щільність атмосфери становить 1% порівняно з атмосферою Землі. Для підтримки польоту лопаті вертольота повинні обертатися зі швидкістю 2400 об/хв (обертань за хвилину) або приблизно в 8 разів швидше, ніж пасажирський гелікоптер, щоб літати на Землі. Якщо вертоліт летить на Марсі на відстані кількох метрів від землі, це еквівалентно вертольоту, який літає у 2-3 рази вище гори Еверест. Щоб надати контекст, такі літаки, як Boeing 747, літають на висоті 30 000 футів або приблизно на висоті Евересту. Найкращі винищувачі, такі як SR-71 ВПС США, могли літати на висоту втричі вище Евересту.

Інша проблема полягає в тому, щоб спроектувати судно, яке матиме власну енергетичну, комунікаційну та механічну підсистеми з таким невеликим масовим бюджетом. Мало того, що цей корабель мав працювати на такій високій швидкості та залежати від сонячних панелей для живлення, Ingenuity також довелося пережити дуже холодну марсіанську ніч, яка може бути жорстокою на батареях та бортовому комп’ютері.

На цьому зображенні від NASA експериментальний гелікоптер NASA Ingenuity ширяє над поверхнею Марса в понеділок, 19 квітня 2021 року. Маленький 4-фунтовий гелікоптер піднявся з пильно-червоної поверхні в розріджене марсіанське повітря в понеділок, здійснивши перший керований політ на іншій планеті. (НАСА через AP)

Дивлячись наперед

Для Землі ніхто не знав, чи стане авіація широко поширеною та невід’ємною частиною людського життя. Перший жанр комерційних авіаційних компаній не мав особливого успіху в 1920-х роках, щоб змусити людей літати. Не було ні інфраструктури, ні попиту на те, щоб перетворити польоти на масовий бізнес. Авіація як галузь була не для слабкодухих. Деякі відомі промисловці, такі як Генрі Форд, увійшли в цей сектор, згоріли і вийшли з нього після того, як не зуміли зробити прибутковий бізнес. Інші, як JRD Tata з Індії, пережили важкі пологові муки комерційної авіації та керували успішною авіакомпанією.

Є два способи, якими Ingenuity може або не може змінити історію марсіанської авіації. По-перше, це може породити кілька місій, щоб перевірити межі марсіанського польоту та життєздатність використання гелікоптерів Марса для потреб місії. Після Ingenuity необхідно виконати кілька інших вертолітних місій, щоб додатково перевірити інші інженерні питання: головне, як далеко може летіти марсіанський гелікоптер, як високо він може літати і яку максимальну вагу він може нести? Якщо ці відстані справді значні, чи можна використовувати вертоліт для перевезення людей чи вантажів на Марс? Ми досить далекі від тієї точки, де ми отримаємо відповіді, але це деякі з питань, які, ймовірно, будуть розглянуті, коли ми досліджуємо інженерні межі польоту на Марсі.

По-друге, що може зробити невеликий гелікоптер, як Ingenuity, для підтримки місії марсохода? Марсіанські ровери можуть подолати обмежену відстань кожен соль. Однією з причин цього є обмежена інформація про запропонований маршрут марсохода. Зображення високої роздільної здатності з орбіти підтримують поїздку на Марс, але зображення з гелікоптера можуть мати набагато більшу роздільну здатність і їх можна отримати швидко. Зображення з орбіти мають набагато більший час обробки. Таким чином, вертоліт повинен бути здатним надавати кращі зображення небезпек вздовж маршруту марсохода: і це може допомогти спланувати більш тривалу поїздку. По-друге, є частини ландшафту, до яких марсоходи не можуть дістатися: можливо, зубчаста скеля, крутий пагорб чи западина. Імовірно, вертоліт можна використовувати для приземлення, швидкої наукової розвідки і навіть повернення зразка породи для аналізу марсоходом.

Нижня лінія

Майбутнє марсіанських польотів відкрилося в понеділок. Це буде ще одна подорож відкриттів у наступні десятиліття або два, оскільки ми будемо вдосконалювати техніку та застосування марсіанських гелікоптерів.

Поділіться Зі Своїми Друзями: