ruua

Почему полет вертолета на Марсе настолько важен?


Представьте, что вы управляете моделью вертолета или дроном. У вас в руках пульт дистанционного управления. Вы включаете его. Лопасти начинают вращаться, постепенно увеличивая скорость. Вы смотрите на это, а затем используете джойстик для подъема. Ваш вертолет поднимается, зависает, а затем по следующей команде движется вперед. Ой, ему не хватает высоты. Вы быстро перемещаете джойстик и дрон поднимается, чтобы пролететь над препятствием. И наконец он быстро летит над песчаными дюнами, холмами и долинами, отправляя фотографии по мере изменения ландшафта.

А теперь представьте, что ваш дрон находится на планете, расположенной на расстоянии 180 миллионов километров. Вашей команде требуется 20 минут, чтобы добраться до планеты, а изображения происходящего, которые вы видите — 20-минутной давности. Если что-то пойдет не так, вы не сможете предпринять уклончивых или исправительных действий. Всё будет слишком поздно. Именно с подобной ситуацией инженеры НАСА не хотели столкнуться во время первого полета вертолета Ingenuity на Марсе 19 апреля, пишет Моника Грейди, профессор планетных и космических наук Открытого университета, Великобритания.

И, к счастью, этого не произошло. Вылет уже откладывали из-за проблем с программным обеспечением. Учитывая проблему с задержкой по времени между Марсом и Землей, все команды для работы Ingenuity нужно было отправлять заранее, поэтому инженеры должны были быть уверены, что их последовательности команд не содержат ошибок.

Планы и расчеты дали желаемый результат. Видео, снятое марсоходом Perseverance, показало полный полет его попутчика от взлета до посадки. Это фильм о первом полете робота на другой планете, снятый другим роботом. Это было похоже на какую-то анимацию, которые так хорошо получаются у НАСА. Но это была реальность. И это было круто.

Первый полет на Марсе был не таким приключенческим, как можно было представить — никакого полета над пустынным ландшафтом с фотографированием кратеров и песчаных дюн. Ingenuity поднялся примерно на 3 метра над поверхностью Марса, прежде чем снова приземлился. Всего он находился в воздухе около 40 секунд. Но эти 40 секунд имеют такой же уровень значимости, как и первый успешный полет на Земле, который длился всего около 12 секунд. По общему признанию, полет братьев Райт преодолел примерно 40 метров — но был на такой же высоте от земли, как и Ingenuity.

Чудо инженерной мысли

В чем важность первого полета Ingenuity? Прежде всего, это технологическое и инженерное достижение. Для полета требуется подъемная сила — существует хорошо известная взаимосвязь между весом летательного аппарата и разницей атмосферного давления между его верхней и нижней поверхностями, которая обеспечивает эту подъемную силу. Вращающиеся лопасти вертолета обеспечивают необходимую подъемную силу — чем быстрее вращаются лопасти, тем большая подъемная сила создается. На Земле при среднем давлении воздуха 1000 миллибар лопасти вертолета вращаются со скоростью от 400 до 500 оборотов в минуту.

Почему полет вертолета на Марсе настолько важен?
Изображение: NASA TV

Пониженная гравитация Марса (примерно одна треть земной) частично помогла компенсировать эффект гораздо более низкого атмосферного давления (около 6 миллибар). Но даже в этом случае лопасти Ingenuity должны были вращаться примерно 2400 раз в минуту, чтобы обеспечить необходимую подъемную силу для почти 2-килограммового аппарата. Одно только достижение такой высокой скорости вращения двух лопастей длиной 1 метр было значительным прорывом в двигательной технике.

Этот полет также является предвестником грядущих событий: НАСА запланировало еще несколько полетов возрастающей сложности, которые должны состояться в течение следующих 2 недель. Прогресс должен быть осторожным — новые опасности станут очевидными по мере движения вертолета, когда скорость и направление ветра вместе с атмосферным давлением станут проблемами, которые необходимо будет решить.

У Ingenuity нет лопастей заднего винта обычного вертолета для «рулевого управления» и, как уже упоминалось, команды нельзя отдавать в режиме реального времени. Каждый полет будет таким же захватывающим, как и первый — и каждый предоставит новые виды на окрестности кратера Езеро, где он находится. Хотя эти изображения будут ограничены, они все же помогут Perseverance создать лучшую картину окружающей среды.

Ни в одной из двух предстоящих миссий на Марс, ExoMars 2022 и миссии по возвращению образцов, запланированной НАСА и ЕКА, в настоящее время нет на борту вертолетов.

Миссия по возврату образцов, запуск которой запланирован на 2026 год, включает в себя марсоход, которому предстоит забрать пробы образцов, собранные Perseverance. Представьте, если вертолет будет сопровождать марсоход, чтобы гарантировать выбор наиболее безопасного и эффективного маршрута от места посадки к месту с образцами, а затем обратно к транспортному средству, которое доставит образцы с поверхности Марса на орбиту. Это может звучать как научная фантастика, но с каждым днем ​​это становится все более достижимым.

Ingenuity нес на борту небольшой кусок холста размером с марку с самолета братьев Райт. Похоже, это был отличный талисман успеха маленького космического аппарата.

Скорее всего, полеты над поверхностью Марса никогда не будут таким же обычным явлением, как полеты над Землей, но они будут. И хотя, возможно, этот первый полет не был одним маленьким шагом или гигантским прыжком, лопасти винта определенно вознесли его в историю.