Start helikoptera na Marsie: co przyniesie przyszłość?

Przyszłość marsjańskiego lotu otworzyła się w poniedziałek. To będzie kolejna odkrywcza podróż w ciągu najbliższych dziesięciu lub dwóch lat, kiedy dopracujemy inżynierię i zastosowanie marsjańskich helikopterów.

Zespół JPL NASA reaguje po tym, jak Ingenuity (na ekranie) wykonuje swój pierwszy lot na Marsa w poniedziałek. (Źródło: przechwycenie wideo NASA przez Reuters)

Gdy pierwsze promienie słońca przebiły się przez chmury chłodnego wiosennego poranka nad Waszyngtonem, mały helikopter wystartował na zimnej i opuszczonej planecie oddalonej o prawie 300 milionów kilometrów. Wieści z innego, tak odległego świata, być może nieco oderwały się od surowej rzeczywistości epidemii na Ziemi. O 6:46 czasu EST dane z Marsa pokazały, że Mars Ingenuity, mały helikopter, przejął pierwszy 40-sekundowy lot gdzie wzniósł się na około 3 metry w powietrzu.

Biuletyn Informacyjny| Kliknij, aby uzyskać najlepsze objaśnienia dnia w swojej skrzynce odbiorczej

Moment Braci Wright

Kilka lat temu odwiedziłem Kitty Hawk w Północnej Karolinie w drodze na rodzinne wakacje. Kitty Hawk to niepozorne miasteczko na krańcu Outer Banks. To właśnie w Kitty Hawk paru braci, Orville i Wilbur Wright, miało to zaskakujące pragnienie, by spróbować latać tym, co stało się pierwszym samolotem na Ziemi. Jeśli cofniesz się o sto lat, w tamtych czasach, nie mówiąc już o lataniu, samochody nie były modne. Pierwszy samochód Forda został zmontowany w 1903 roku: mniej więcej w czasie, gdy bracia Wright próbowali latać pierwszym samolotem. Dlatego interesujące jest to, że ludzie dążyli do chęci latania w czasach, gdy samochody były rzadkością. Podstawowym środkiem transportu były konie i powozy: istniał wówczas opór przed przejściem na powóz bezkonny lub samochód. Podobnie jak Ingenuity, pierwszy lot braci Wright był krótki (około 12 sekund). Podobnie jak Pomysłowość, nikt w tamtym czasie (o udanym locie) nie wiedział, czy i czy lot zmieni naukę i technologię, czy też nie będzie miał żadnego wpływu na bieg historii. W przypadku braci Wright wiemy oczywiście, że lot zmienił ludzką cywilizację. Jeśli chodzi o pomysłowość Marsa, oczywiście nie wiemy, co wydarzy się w przyszłości: tak czy inaczej, być może dowiemy się za pół wieku.

Dr Amitabha Ghosh jest planetologiem NASA mieszkającym w Waszyngtonie. Pracował dla wielu misji NASA Mars, począwszy od Mars Pathfinder Mission w 1997 roku. Pełnił funkcję przewodniczącego Science Operations Working Group dla Mars Exploration Rover Mission i przez ponad 10 lat był odpowiedzialny za kierowanie taktycznymi operacjami łazików na Marsie. Pomógł przeanalizować pierwszą skałę na Marsie, która przypadkowo okazała się pierwszą analizowaną skałą z innej planety.

Misja helikoptera na Marsie

Przewiń o sto lat: Chęć spróbowania ambitnego eksperymentu, z pogranicza szaleństwa i ambitności, bo na Marsie jest tak cienka atmosfera, wyszła z Jet Propulsion Laboratory. W jakiś sposób ten eksperyment nie pasował do ogólnych celów łazika Perseverance, któremu powierzono cele naukowe, od szukania dowodów życia po produkcję tlenu na Marsie. Jednak urzędnicy w centrali NASA przyjęli daleko idącą perspektywę i podpisali się pod tą ambitną technologią: z bardzo ważnym rozważeniem, że demonstracja technologii może się nie powieść.

Wyzwanie inżynierskie: Latanie na Marsie to wyzwanie inżynieryjne: gęstość atmosfery wynosi 1% w porównaniu z atmosferą na Ziemi. Aby utrzymać lot, łopaty helikoptera muszą obracać się z prędkością 2400 obr./min (obroty na minutę) lub około 8 razy szybciej niż helikopter pasażerski, aby latać po Ziemi. Dla śmigłowca latającego kilka metrów nad ziemią na Marsie jest to równoważne śmigłowcowi lecącemu 2-3 razy wyżej niż Mount Everest. Aby zapewnić kontekst, samoloty takie jak Boeing 747 latają na wysokości 30 000 stóp lub mniej więcej na wysokości Everestu. Najlepsze myśliwce, takie jak SR-71 Sił Powietrznych USA, mogły latać nawet trzy razy wyżej niż Mount Everest.

Drugim wyzwaniem jest zaprojektowanie jednostki, która będzie miała własne podsystemy zasilające, komunikacyjne i mechaniczne przy tak niewielkim budżecie masowym. Ten statek nie tylko musiał pracować na tak wysokich obrotach i polegać na panelach słonecznych, aby uzyskać energię, ale także Pomysłowość musiała przetrwać bardzo zimną marsjańską noc, która może być brutalna dla akumulatorów i komputera pokładowego.

Na tym zdjęciu z NASA, eksperymentalny helikopter NASA Ingenuity unosi się nad powierzchnią Marsa w poniedziałek, 19 kwietnia 2021 r. Mały 4-funtowy helikopter wzniósł się z zakurzonej czerwonej powierzchni w cienkie marsjańskie powietrze w poniedziałek, osiągając pierwszy kontrolowany lot z napędem na innej planecie. (NASA przez AP)

Patrząc w przyszłość

Na Ziemi nikt nie wiedział, czy lotnictwo stanie się powszechne i stanie się nieodłączną częścią ludzkiego życia. Pierwszy gatunek komercyjnych firm lotniczych w latach dwudziestych nie odniósł wielkiego sukcesu w zachęcaniu ludzi do latania. Nie było ani infrastruktury, ani zapotrzebowania na przekształcenie latania w biznes na masową skalę. Lotnictwo jako branża nie było dla osób o słabym sercu. Niektórzy słynni przemysłowcy, tacy jak Henry Ford, weszli do sektora, spłonęli i słynnie odeszli, po tym, jak nie udało im się zrobić dodatniego biznesu. Inni, tacy jak indyjski JRD Tata, przetrwali ciężkie bóle porodowe w lotnictwie komercyjnym i prowadzili odnoszącą sukcesy firmę lotniczą.

Istnieją dwa sposoby, w jakie Ingenuity może zmienić historię lotnictwa marsjańskiego lub nie. Po pierwsze, może to spowodować wiele misji w celu przetestowania granic marsjańskich lotów i możliwości wykorzystania helikopterów marsjańskich na potrzeby misji. W ślad za pomysłowością trzeba wykonać kilka innych misji helikopterowych, aby dalej testować inne pytania inżynieryjne: przede wszystkim, jak daleko może lecieć marsjański helikopter, jak wysoko może latać i jaka jest maksymalna masa, jaką może unieść? Jeśli rzeczywiście te odległości są znaczne, czy helikopter może być używany do transportu ludzi lub przewożenia ładunku na Marsie? Jesteśmy wystarczająco daleko od tego punktu, w którym będziemy mieli odpowiedzi, ale to tylko niektóre z pytań, które prawdopodobnie zostaną rozważone podczas odkrywania inżynieryjnych granic lotu na Marsie.

Po drugie, co może zrobić mały helikopter, taki jak Ingenuity, aby wesprzeć misję łazika? Łaziki marsjańskie mogą pokonywać ograniczoną odległość każdego sola. Jednym z powodów jest to, że istnieją ograniczone informacje na temat proponowanej trasy łazika. Zdjęcia w wysokiej rozdzielczości z orbity ułatwiają poruszanie się po Marsie, ale zdjęcia z helikoptera mogą mieć znacznie wyższą rozdzielczość i można je szybko uzyskać. Zdjęcia z orbity mają znacznie dłuższy czas realizacji. Zatem helikopter powinien być w stanie zapewnić lepsze obrazy zagrożeń na trasie łazika: a to może pomóc w zaplanowaniu dłuższej jazdy. Po drugie, są części krajobrazu, do których łaziki nie mogą dotrzeć: może postrzępiona skała, strome wzgórze lub depresja. Przypuszczalnie helikopter mógłby zostać użyty do lądowania, przeprowadzenia szybkiego rozpoznania naukowego, a nawet przywiezienia próbki skały do ​​analizy przez łazik.

Dolna linia

Przyszłość marsjańskiego lotu otworzyła się w poniedziałek. To będzie kolejna odkrywcza podróż w ciągu najbliższych dziesięciu lub dwóch lat, kiedy dopracujemy inżynierię i zastosowanie marsjańskich helikopterów.

Podziel Się Z Przyjaciółmi: