NASA готовит новый вертолет, который будет покорять Марс

Тесты проходили в специальной камере, способной имитировать атмосферу Марса – вместо обычного воздуха ее заполняли углекислым газом низкой плотности, рассказывает 24 Канал.

Смотрите также На новых фото Марса видны последствия катастрофы планетарного масштаба

Всего команда провела 137 тестов. Во время одного из них лопасти трехлопастного ротора раскрутили до скорости, при которой кончики лопастей достигли Mach 1,08 – то есть превысили скорость звука. При этом конструкция не получила повреждений, прокомментировало NASA.

Как NASA готовит новые марсианские вертолеты?

Для NASA это важный шаг в создании новых аппаратов, которые смогут перевозить больше научного оборудования и преодолевать значительно большие расстояния. По словам инженеров, новые технологии могут увеличить подъемную силу примерно на 30%. Это позволит устанавливать большие батареи и тяжелые научные инструменты.

Первый полет на Марсе совершил вертолет Ingenuity 19 апреля 2021 года. Небольшой аппарат создавали как демонстратор технологии – NASA хотела проверить, возможна ли вообще работа вертолета в чрезвычайно разреженной атмосфере Красной планеты.

Впрочем, Ingenuity превзошел все ожидания. За почти три года работы аппарат выполнил 72 полета, хотя изначально миссия рассчитывалась лишь на несколько коротких тестов. Теперь NASA работает над полноценными научными аппаратами.

Новые машины должны выполнять значительно более сложные задачи, чем Ingenuity,
– прокомментировал менеджер программы исследования Марса в JPL Ал Чен.

Параллельно команда протестировала еще один тип ротора – более длинный двухлопастный вариант, который разрабатывают для концепта миссии SkyFall. Она предусматривает доставку трех новых марсианских вертолетов на Красную планету уже в декабре 2028 года.

NASA тестирует новые винты для марсианских вертолетов / Фото NASA

Благодаря большей длине лопастей этот ротор способен достигать почти сверхзвуковых скоростей при меньшем количестве оборотов в минуту. Данные по испытаниям уже интегрируют в технические требования будущей миссии.

Специалистка по аэродинамике в NASA Эймс Шанна Уитроу-Мейзер (Shannah Withrow-Maser) прокомментировала успешные тесты.

Успешное испытание этих роторов стало важным шагом на пути к подтверждению возможности полетов в более сложных условиях, что имеет ключевое значение для транспортных средств нового поколения.

В перспективе NASA хочет создать новый класс исследовательских машин, которые смогут работать там, где марсоходы бессильны из-за сложного рельефа, а орбитальные аппараты не способны получить достаточно детальную информацию.

Почему на Марсе вообще нужны вертолеты?

Появление Ingenuity показало, что летательные аппараты могут стать важным дополнением к марсоходам. Основная проблема наземной техники на Марсе – сложный рельеф. Роверы движутся медленно, вынуждены обходить камни, песчаные участки и крутые склоны, а некоторые районы планеты для них вообще недоступны.

Поэтому на Ingenuity возлагали большие надежды, ведь в теории вертолет мог бы помогать с разведкой местности, проверкой маршрутов и доставкой небольших грузов. Но задачей этого маленького аппарата было пережить посадку и, как бонус, подняться в марсианский воздух.

С самого начала неизменной мечтой нашей команды было запустить наш вертолет на Марс, чтобы мы получили возможность провести первые испытания вертолета в реальных условиях Марса. Летать на Марсе чрезвычайно сложно, поскольку атмосфера там очень разреженная,
– так прокомментировала подготовку к запуску миссий Ingenuity на Марсе Мими Аунг менеджер проекта.

Вертолеты даже за пределами Земли способны быстро исследовать территорию с воздуха, фотографировать местность и искать безопасные маршруты для марсоходов. Именно так NASA использовала Ingenuity вместе с Perseverance – дрон работал как воздушный разведчик и помогал оценивать сложные участки поверхности.

Однако внеземные полеты – дело не простое. Даже на Марсе, где есть атмосфера. Они открывают новую эру исследования Красной планеты. Вот как успехи Ingenuity комментирует издание Futura.

На планете, где сила притяжения составляет лишь треть от земной, а атмосфера слишком разрежена для дыхания, исследование Марса вступило в новую эру. Полеты на других планетах больше не являются лишь теоретической возможностью. Благодаря Ingenuity это теперь проверенное средство, которое, почти наверняка, будет использоваться в будущих миссиях.

И NASA действительно не планирует использовать вертолеты только для полетов – в планах возложить на будущие аппараты миссии по перевозке научных инструментов в места, куда не способны добраться роверы. Речь идет о каньонах, кратеры, пещеры и горные районы. Орбитальные зонды видят такие области только издалека, тогда как дроны могут проводить детальные исследования на малой высоте.

Действительно ли трудно летать в разреженной атмосфере Марса?

Главная проблема полетов на Марсе – атмосфера планеты примерно на 99% менее плотная, чем земная. Из-за этого лопастям винтов значительно сложнее создавать подъемную силу. NASA сравнивает такие условия с полетом вертолета на высоте, недостижимой для большинства земных машин.

Чтобы компенсировать недостаток воздуха, инженерам пришлось делать роторы больше и раскручивать их до экстремальных скоростей. В случае Ingenuity лопасти вращались со скоростью около 2500 – 3000 оборотов в минуту – это примерно в 10 раз быстрее, чем у многих традиционных земных вертолетов.

Именно поэтому NASA сейчас тестирует новые роторы, способные выдерживать почти сверхзвуковые нагрузки. Когда кончики лопастей приближаются к скорости звука, воздушные потоки становятся нестабильными, а нагрузка на конструкцию резко возрастает. Любая ошибка в материалах или аэродинамике может привести к разрушению ротора, отмечает Earth.com.

Дополнительную сложность создают марсианские температуры и пыль. Атмосфера планеты очень холодная, а тонкий воздух плохо отводит тепло от двигателей и электроники. Из-за этого системы дрона могут перегреваться даже во время коротких полетов.

Еще один риск – пылевые бури и электростатические заряды. В исследовании, опубликованном в Earth and Planetary Astrophysics, ученые предполагают, что во время взлета и посадки пыль может накапливать заряд вокруг ротора из-за трения, что создает дополнительные нагрузки для систем аппарата.