ruua

Чому політ гвинтокрила на Марсі настільки важливий?


Уявіть, що ви керуєте моделлю гвинтокрила або дроном. У вас у руках пульт дистанційного керування. Ви вмикаєте його. Лопаті починають обертатися, поступово збільшуючи швидкість. Ви дивитеся на це, а потім використовуєте джойстик для підйому. Ваш гвинтокрил піднімається, зависає, а потім по наступній команді рухається вперед. Ой, йому не вистачає висоти. Ви швидко переміщує джойстик і дрон піднімається, щоб пролетіти над перешкодою. І нарешті він швидко летить над піщаними дюнами, пагорбами і долинами, відправляючи фотографії в міру зміни ландшафту.

А тепер уявіть, що ваш дрон знаходиться на планеті, яка розташована на відстані 180 мільйонів кілометрів. Вашій команді потрібно 20 хвилин, щоб дістатися до планети, а зображення того, що відбувається, які ви бачите – 20-хвилинної давності. Якщо щось піде не так, ви не зможете зробити ухильних або виправних дій. Все буде занадто пізно. Саме з такою ситуацією інженери НАСА не хотіли мати справу під час першого польоту гвинтокрила Ingenuity на Марсі 19 квітня, пише Моніка Грейді, професор планетних і космічних наук Відкритого університету, Великобританія.

І, на щастя, цього не сталося. Виліт вже відкладали через проблеми з програмним забезпеченням. З огляду на проблему із затримкою часу між Марсом і Землею, всі команди для роботи Ingenuity потрібно було відправляти заздалегідь, тому інженери повинні були бути впевнені, що їх послідовності команд не містять помилок.

Плани і розрахунки дали бажаний результат. Відео, зняте марсоходом Perseverance, показало повний політ його попутника від зльоту до посадки. Це фільм про перший політ робота на іншій планеті, знятий іншим роботом. Це було схоже на якусь анімацію, які так добре виходять у НАСА. Але це була реальність. І це було круто.

Перший політ на Марсі був не таким пригодницьким, як можна було уявити – ніякого польоту над пустельним ландшафтом з фотографуванням кратерів і піщаних дюн. Ingenuity піднявся приблизно на 3 метри над поверхнею, перш ніж знову приземлився. Всього він перебував у повітрі близько 40 секунд. Але ці 40 секунд мають такий же рівень значимості, як і перший успішний політ на Землі, який тривав всього близько 12 секунд. За загальним визнанням, політ братів Райт подолав приблизно 40 метрів – але був на такій же висоті від землі, як і Ingenuity.

Чудо інженерної думки

У чому важливість першого польоту Ingenuity? Перш за все, це технологічне і інженерне досягнення. Для польоту потрібно підйомна сила – існує добре відомий взаємозв’язок між вагою літального апарату і різницею атмосферного тиску між його верхньої і нижньої поверхнями, яка забезпечує цю підйомну силу. Обертові лопаті гвинтокрила забезпечують необхідну підйомну силу – чим швидше обертаються лопаті, тим більша підйомна сила створюється. На Землі при середньому тиску повітря 1000 мілібар лопаті гвинтокрила обертаються зі швидкістю від 400 до 500 оборотів у хвилину.

Чому політ гвинтокрила на Марсі настільки важливий?
Зображення: NASA TV

Знижена гравітація Марса (приблизно одна третина земної) частково допомогла компенсувати ефект набагато більш низького атмосферного тиску (близько 6 мілібар). Але навіть у цьому випадку лопаті Ingenuity повинні були обертатися приблизно 2400 разів на хвилину, щоб забезпечити необхідну підйомну силу для майже 2-кілограмового апарату. Одне тільки досягнення такої високої швидкості обертання двох лопатей довжиною 1 метр було значним проривом в техніці двигунів.

Цей політ також є передвісником прийдешніх подій: НАСА запланувало ще кілька польотів зростаючої складності, які повинні відбутися протягом наступних 2 тижнів. Прогрес повинен бути обережним – нові небезпеки стануть очевидними в міру руху гвинтокрила, коли швидкість і напрям вітру разом з атмосферним тиском стануть проблемами, які необхідно буде вирішити.

У Ingenuity немає лопатей заднього гвинта звичайного гвинтокрила для «рульового управління» і, як уже згадувалося, команди не можна віддавати в режимі реального часу. Кожен політ буде таким же захоплюючим, як і перший – і кожен надасть нові види на околиці кратера Єзеро, де він знаходиться. Хоча ці зображення будуть обмежені, вони все ж допоможуть Perseverance створити кращу картину навколишнього середовища.

У жодній з двох майбутніх місій на Марс, ExoMars 2022 і місії по поверненню зразків, яка запланована НАСА та ЄКА, в даний час немає на борту гвинтокрилів.

Місія по поверненню зразків, запуск якої запланований на 2026 рік, включає в себе марсохід, якому належить забрати проби зразків, зібрані Perseverance. Уявіть, якщо гвинтокрил буде супроводжувати марсохід, щоб гарантувати вибір найбільш безпечного та ефективного маршруту від місця посадки до місця зі зразками, а потім назад до транспортного засобу, який доставить зразки з поверхні Марса на орбіту. Це може звучати як наукова фантастика, але з кожним днем ​​це стає все більш досяжним.

Ingenuity ніс на борту невеликий шматок полотна розміром з марку з літака братів Райт. Схоже, це був відмінний талісман успіху маленького космічного апарату.

Швидше за все, польоти над поверхнею Марса ніколи не будуть таким же звичайним явищем, як польоти над Землею, але вони будуть. І хоча, можливо, цей перший політ не є ні одним маленьким кроком, ні гігантським стрибком, лопаті гвинта безумовно піднесли його в історію.