Взлет вертолета на Марс: что нас ждет в будущем?

Будущее марсианского полета открылось в понедельник. Это будет еще одно путешествие открытий в следующие десять или два десятилетия, когда мы доработаем конструкцию и применение марсианских вертолетов.

Команда Лаборатории реактивного движения НАСА реагирует после того, как Ingenuity (на экране) совершает свой первый полет на Марс в понедельник. (Источник: видеозапись НАСА через Reuters)

Когда первые лучи солнца промелькнули в облаках прохладного весеннего утра в Вашингтоне, небольшой вертолет взлетел на холодную и пустынную планету на расстоянии почти 300 миллионов километров. Новости из другого мира, столь далекого, возможно, немного развеселили суровую реальность эпидемии на Земле. В 6:46 по восточному стандартному времени данные по нисходящей линии связи с Марса показали, что крошечный вертолет Mars Ingenuity взял свой первый 40-секундный полет где он поднялся в воздух примерно на 3 метра.

Новостная рассылка| Нажмите, чтобы получать лучшие объяснения дня на свой почтовый ящик

Момент братьев Райт

Пару лет назад я посетил Китти Хок, Северная Каролина, по дороге на семейный отдых. Китти-Хок - невзрачный городок на окраине Внешних берегов. Именно в Китти Хок у пары братьев, Орвилла и Уилбура Райт, возникло это удивительное желание попробовать полетать на том, что станет первым самолетом на Земле. Если вы вернетесь на сотню лет назад, то в то время, не говоря уже о полетах, автомобили не были в моде. Первый автомобиль Ford был собран в 1903 году: примерно в то время, когда братья Райт пытались управлять первым самолетом. Следовательно, интересно, что люди преследовали желание летать в то время, когда автомобили были редкостью. Основным средством передвижения были лошади и конные экипажи: в то время существовало сопротивление переходу на безлошадный экипаж или автомобиль. Как и в случае с Ingenuity, первый полет Братьев Райт был коротким (около 12 секунд). Как и в случае с изобретательностью, в то время (об успешном полете) никто не знал, изменит ли этот полет науку и технологии или не повлияет на ход истории. Что касается братьев Райт, конечно, мы знаем, что полет изменил человеческую цивилизацию. Что касается Mars Ingenuity, мы, конечно, не знаем, что произойдет в будущем: в любом случае, мы, возможно, узнаем через полвека.

Д-р Амитабха Гош - планетолог НАСА из Вашингтона. Он работал в нескольких марсианских миссиях НАСА, начиная с миссии Mars Pathfinder в 1997 году. Он был председателем рабочей группы по научным операциям в миссии марсохода по исследованию Марса, и ему было поручено руководить операциями тактических марсоходов на Марсе более 10 лет. Он помог проанализировать первый камень на Марсе, который, кстати, оказался первым проанализированным камнем с другой планеты.

Вертолет на Марсе

Перенесемся на сто лет вперед: Желание провести амбициозный эксперимент, граничащий между безумным и амбициозным, поскольку на Марсе очень тонкая атмосфера, исходило из Лаборатории реактивного движения. Каким-то образом этот эксперимент не соответствовал общим целям марсохода Perseverance Rover, перед которым стояли научные цели - от поиска доказательств существования жизни до производства кислорода на Марсе. Но официальные лица в штаб-квартире НАСА проявили дальновидность и подписались на эту амбициозную технологию с очень важным соображением, что демонстрация технологии может потерпеть неудачу.

Инженерная задача: Полет на Марсе - сложная инженерная задача: плотность атмосферы составляет 1% по сравнению с атмосферой на Земле. Для поддержания полета лопасти вертолета должны вращаться со скоростью 2400 об / мин (оборотов в минуту), что примерно в 8 раз быстрее, чем у пассажирского вертолета, летящего по Земле. Для вертолета, который летит на Марсе на расстоянии нескольких метров от земли, вертолет может пролететь в 2-3 раза выше Эвереста. Чтобы обеспечить контекст, самолеты, подобные Boeing 747, летают на высоте 30 000 футов, или примерно, на высоте Эвереста. Лучшие истребители, такие как SR-71 ВВС США, могли взлетать на высоту, в три раза превышающую высоту Эвереста.

Другая задача состоит в том, чтобы спроектировать аппарат, который будет иметь собственную подсистему питания, связи и механику, с такими небольшими массовыми бюджетными ассигнованиями. Мало того, что это судно должно было работать с такими высокими оборотами и зависеть от солнечных панелей в качестве источника энергии, изобретательность также должна была пережить очень холодную марсианскую ночь, которая может быть жестокой для батарей и бортового компьютера.

На этом снимке, сделанном НАСА, экспериментальный марсианский вертолет «Изобретательность» парит над поверхностью Марса в понедельник, 19 апреля 2021 года. Маленький четырехфунтовый вертолет поднялся с пыльной красной поверхности в разреженный марсианский воздух в понедельник, совершив первый управляемый полет с двигателем. на другой планете. (НАСА через AP)

Смотреть вперед

Что касается Земли, никто не знал, станет ли авиация широко распространенной и неотъемлемой частью человеческой жизни. Первый жанр коммерческих авиационных компаний не имел особого успеха в 1920-х годах в привлечении людей к полетам. Не было ни инфраструктуры, ни спроса, чтобы превратить полеты в бизнес массового рынка. Авиация как отрасль не для слабонервных. Некоторые известные промышленники, такие как Генри Форд, вошли в сектор, обгорели и, как известно, ушли, не сумев заработать положительный доход. Другие, такие как индийский JRD Tata, пережили тяжелые родовые схватки коммерческой авиации и стали руководить успешной авиакомпанией.

Есть два пути, по которым изобретательность может изменить или не изменить историю марсианской авиации. Во-первых, это может вызвать несколько миссий для проверки границ марсианского полета и возможности использования марсианских вертолетов для нужд миссии. Вслед за изобретательностью необходимо выполнить еще несколько вертолетных миссий для дальнейшего тестирования других инженерных вопросов: самое главное, как далеко может летать марсианский вертолет, как высоко он может летать и каков максимальный вес, который он может нести? Если эти расстояния действительно значительны, можно ли использовать вертолет для перевозки людей или грузов на Марс? Мы достаточно далеки от той точки, где у нас будут ответы, но это некоторые из вопросов, которые, вероятно, будут рассмотрены, когда мы исследуем инженерные границы полета на Марсе.

Во-вторых, что может сделать небольшой вертолет, такой как Ingenuity, для поддержки марсохода? Марсианские вездеходы могут преодолевать ограниченное расстояние за каждый сол. Одна из причин этого - ограниченная информация о предлагаемом маршруте марсохода. Изображения с высоким разрешением с орбиты поддерживают движение по Марсу, но изображения с вертолета могут иметь гораздо более высокое разрешение и могут быть получены быстро. У изображений с орбиты намного больше времени обработки. Таким образом, вертолет должен обеспечивать лучшее изображение опасностей на маршруте марсохода: и это может помочь в планировании более продолжительной поездки. Во-вторых, есть участки ландшафта, недоступные для вездеходов: возможно, неровная скала, крутой холм или впадина. Предположительно, вертолет можно использовать для приземления, проведения быстрой научной разведки и даже возвращения образца горной породы для анализа марсоходом.

Нижняя линия

Будущее марсианского полета открылось в понедельник. Это будет еще одно путешествие открытий в следующие десять или два десятилетия, когда мы доработаем конструкцию и применение марсианских вертолетов.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ: