NASA готує новий вертоліт, який підкорюватиме Марс

Тести проходили у спеціальній камері, здатній імітувати атмосферу Марса – замість звичайного повітря її заповнювали вуглекислим газом низької щільності, розповідає 24 Канал.

Усього команда провела 137 тестів. Під час одного з них лопаті трилопатевого ротора розкрутили до швидкості, за якої кінчики лопатей досягли Mach 1,08 – тобто перевищили швидкість звуку. При цьому конструкція не отримала пошкоджень, прокоментувало NASA.

Як NASA готує нові марсіанські гелікоптери?

Для NASA це важливий крок у створенні нових апаратів, які зможуть перевозити більше наукового обладнання та долати значно більші відстані. За словами інженерів, нові технології можуть збільшити підйомну силу приблизно на 30%. Це дозволить встановлювати більші батареї та важчі наукові інструменти.

Перший політ на Марсі здійснив гелікоптерIngenuity 19 квітня 2021 року. Невеликий апарат створювали як демонстратор технології – NASA хотіла перевірити, чи можлива взагалі робота гвинтокрила в надзвичайно розрідженій атмосфері Червоної планети.

Втім, Ingenuity перевершив усі очікування. За майже три роки роботи апарат виконав 72 польоти, хоча спочатку місія розраховувалася лише на кілька коротких тестів. Тепер NASA працює над повноцінними науковими апаратами.

Нові машини мають виконувати значно складніші завдання, ніж Ingenuity,
– прокоментував менеджер програми дослідження Марса в JPL Ал Чен.

Паралельно команда протестувала ще один тип ротора – довший дволопатевий варіант, який розробляють для концепту місії SkyFall. Вона передбачає доставку трьох нових марсіанських гелікоптерів на Червону планету вже у грудні 2028 року.

NASA тестує нові гвинти для марсіанських гелікоптерів / Фото NASA

Завдяки більшій довжині лопатей цей ротор здатен досягати майже надзвукових швидкостей при меншій кількості обертів на хвилину. Дані з випробувань уже інтегрують у технічні вимоги майбутньої місії.

Спеціалістка з аеродинаміки в NASA Еймс Шанна Вітроу-Мейзер (Shannah Withrow-Maser) прокоментувала успішні тести.

Успішне випробування цих роторів стало важливим кроком на шляху до підтвердження можливості польотів у більш складних умовах, що має ключове значення для транспортних засобів нового покоління.

У перспективі NASA хоче створити новий клас дослідницьких машин, які зможуть працювати там, де марсоходи безсилі через складний рельєф, а орбітальні апарати не здатні отримати достатньо детальну інформацію.

Чому на Марсі взагалі потрібні гелікоптери?

Поява Ingenuity показала, що літальні апарати можуть стати важливим доповненням до марсоходів. Основна проблема наземної техніки на Марсі – складний рельєф. Ровери рухаються повільно, змушені оминати каміння, піщані ділянки та круті схили, а деякі райони планети для них взагалі недоступні.

Тож на Ingenuity покладали великі надії, адже в теорії гелікоптер міг би допомагати з розвідкою місцевості, перевіркою маршрутів і доставкою невеликих вантажів. Але завданням цього маленького апарата було пережити посадку і, як бонус, піднятися в марсіанське повітря.

З самого початку незмінною мрією нашої команди було запустити наш вертоліт на Марс, щоб ми отримали можливість провести перші випробування гвинтокрила в реальних умовах Марса. Літати на Марсі надзвичайно складно, оскільки атмосфера там дуже розріджена,
– так прокоментувала підготовку до запуску місій Ingenuity на Марсі Мімі Аунг менеджерка проєкту.

Гелікоптери навіть за межами Землі здатні швидко досліджувати територію з повітря, фотографувати місцевість і шукати безпечні маршрути для марсоходів. Саме так NASA використовувала Ingenuity разом із Perseverance – дрон працював як повітряний розвідник і допомагав оцінювати складні ділянки поверхні.

Однак позаземні польоти – справа не проста. Навіть на Марсі, де є атмосфера. Вони відкривають нову еру дослідження Червоної планети. Ось як успіхи Ingenuity коментує видання Futura.

На планеті, де сила тяжіння становить лише третину від земної, а атмосфера надто розріджена для дихання, дослідження Марса вступило в нову еру. Польоти на інших планетах більше не є лише теоретичною можливістю. Завдяки Ingenuity це тепер перевірений засіб, який, майже напевно, буде використовуватися в майбутніх місіях.

І NASA справді не планує використовувати гелікоптери лише для польотів – в планах покласти на майбутні апарати місії з перевезення наукових інструментів до місць, куди не здатні дістатися ровери. Йдеться про каньйони, кратери, печери та гірські райони. Орбітальні зонди бачать такі області лише здалеку, тоді як дрони можуть проводити детальні дослідження на малій висоті.

Чи справді важко літати у розрідженій атмосфері Марса?

Головна проблема польотів на Марсі – атмосфера планети приблизно на 99% менш щільна, ніж земна. Через це лопатям гвинтів значно складніше створювати підйомну силу. NASA порівнює такі умови з польотом гелікоптера на висоті, недосяжній для більшості земних машин.

Щоб компенсувати нестачу повітря, інженерам довелося робити ротори більшими та розкручувати їх до екстремальних швидкостей. У випадку Ingenuity лопаті оберталися зі швидкістю близько 2500 – 3000 обертів на хвилину – це приблизно у 10 разів швидше, ніж у багатьох традиційних земних гелікоптерів.

Саме через це NASA зараз тестує нові ротори, здатні витримувати майже надзвукові навантаження. Коли кінчики лопатей наближаються до швидкості звуку, повітряні потоки стають нестабільними, а навантаження на конструкцію різко зростає. Будь-яка помилка в матеріалах чи аеродинаміці може призвести до руйнування ротора, наголошує Earth.com.

Додаткову складність створюють марсіанські температури та пил. Атмосфера планети дуже холодна, а тонке повітря погано відводить тепло від двигунів і електроніки. Через це системи дрона можуть перегріватися навіть під час коротких польотів.

Ще один ризик – пилові бурі та електростатичні заряди. У дослідженні, опублікованому в Earth and Planetary Astrophysics, науковці припускають, що під час зльоту й посадки пил може накопичувати заряд навколо ротора через тертя, що створює додаткові навантаження для систем апарата.