Kan en helikopter flyve på Mars? NASA siger ja

Du synes måske, at det er en mærkelig at flyve med en helikopter på Mars vildt usandsynlig forestilling. Copters, trods alt, opnå løft ved at aflede luftstrømmen med deres rotorblade, som denne håndbog fra Federal Aviation Administration forklarer. Og Mars har ikke meget luft til at gøre det. Dens tynde atmosfære, faktisk, er mindre end 1 procent af atmosfærens volumen på Jorden.

Godt, hvis du tror, ​​at det ikke kan lade sig gøre, NASA er ude efter at bevise, at du tager fejl. Når rumorganisationen lancerer sin nye Mars 2020 -rover på en rejse til den røde planet i juli 2020, den vil have Mars -helikopteren, et miniature robotfly, knyttet til den. Den eksperimentelle helikopter, som er i slutfasen af ​​testen, vejer lidt mindre end 1,8 kilo og dens blade er omkring 1,2 meter lange, fra spids til spids. NASA-forskere håber, at det vil opnå den første flyvning nogensinde med et tungere fly end luften på den røde planet.

NASA har faktisk arbejdet på at udvikle en helikopter, der kunne flyve på Mars i årtier nu, som Bob Balaram, projektets chefingeniør ved NASAs Jet Propulsion Laboratory nær Pasadena, Californien, forklarer via e -mail. Men at løse alle de tekniske udfordringer var en skræmmende opgave.

"En helikopter til Mars skal være hård nok til at overleve rejsen til Mars (høje g-belastninger, vibrationer, osv.) og de miljøforhold, den vil møde i rummet og ved ankomsten (natkoldt, etc.), "Siger Balaram." Designet af f.eks. Køretøjer skal også tage fat i den unikke aerodynamik i den tynde Mars -atmosfære, hvilket pålægger køretøjets design udfordrende vægtbegrænsninger. Det har været muligt at imødekomme disse strenge massebegrænsninger først for nylig, med fremkomsten af ​​let elektronik (f.eks. mobiltelefonkomponenter), og batteriteknologi (f.eks. litiumionceller). "

For at opnå løft i en atmosfære, der svarer til at være 100, 000 fod (30, 400 meter) i højden på Jorden - mere end det dobbelte af den maksimale højde, som helikoptere har nået på denne planet - vil Mars -copterens klinger dreje ved 2, 300-2, 900 omdrejninger i minuttet, cirka 10 gange hurtigere end jordhelikoptere gør.

Men opnåelse af løft er bare en af ​​de ting, copteren skal klare. Det skal også være i stand til at overleve Mars brutalt kolde nattemperaturer, som kan komme ned til minus 100 grader Fahrenheit (minus 73 grader Celsius), ifølge Space.com. Og den skal kunne oplade sig selv, som det opnår via et indbygget solpanel. Og på grund af forsinkelsestiden ved overførsel af elektroniske instruktioner fra Jorden, det kan ikke styres af et menneske med et joystick derhjemme. I stedet, det vil stole på indbyggede sensorer.

Enheden på Mars 2020 -missionen er designet til at demonstrere, at det er muligt at flyve på Mars, frem for at foretage anden forskning. Men hvis det fungerer som planlagt, fremtidige helikoptere vil være større og mere i stand. "Det særlige design, der blev valgt til den tekniske demonstrator (kontra-roterende koaksialrotorer) var at maksimere ydeevnen for den ledige plads på Mars 2020-roveren, "Siger Balaram." Næste generations videnskabshelikoptere ville bruge multi-rotorkonfigurationer med nyttelastkapacitet i området 0,5 til 2 kilo (1,1 til 4,4 pund). Køretøjsstørrelser kan typisk ligge i området 20 til 30 kilo (44 til 66 pund). Hovedbegrænsningen ville være at pakke rotorbladene og det overordnede system ind i en konfiguration, der er kompatibel med lander -design til Mars. "

Helikoptere og andre flytyper kan være yderst nyttige til fremtidig Mars -udforskning, især hvis de er indsat i forbindelse med robotrovere på planetens overflade.

"I særdeleshed, de er velegnede til at tage kameraer, sensorer, og andre instrumenter i terræner, der er for ekstreme eller ustabile til overfladeroverfladere-højvinklede skråninger, klipper, meget barskt stenblokeret terræn, ekstremt bløde jordarter, etc., "Dave Lavery, programleder for efterforskning af solsystemet i NASAs Planetary Science Division, forklarer via e -mail. "Flyvende platforme kan også muliggøre brug af sensorer på tværs af relativt store terrænområder, der ville være uoverkommeligt tidskrævende for en rover, eller til sidst et menneske, at dække, "såsom at opnå detaljerede scanninger af 100 hektar (40 hektar) strækninger på Mars 'overflade." De vil også være nyttige til at transportere små nyttelaster, såsom at implementere små instrumenter i et område af videnskabelig interesse eller hente prøver og returnere dem til et centralt lager til analyse. "

Du tror måske, at orbitale satellitbilleder af Mars ville tjene til at gøre luftmålinger af Mars overflade unødvendige, men et fly, der flyver i en lavere højde, kunne tage billeder med endnu højere opløsning og indsamle andre nyttige data, som en satellits instrumenter ikke kunne klare. Satellitteknologi "er begrænset, når der ønskes et detaljeret nærbillede af en bestemt region, "Lavery forklarer." Ved at give mulighed for at flyve et kamera eller en sensor et par snesevis eller hundredvis af meter over overfladen, i stedet for hundredvis af kilometer, atmosfæriske platforme kan muliggøre meget detaljerede visninger af udvalgte områder på planeten. "

Helikoptere kan være en hjælp til eventuelle menneskelige kolonister på den røde planet. "Yderligere opgaver, en Mars -helikopter kan udføre, omfatter levering af nødforsyninger, eller dele til reparationer, "forklarer Dale Skran, i en e -mail. Han er formand for forretningsudvalget for National Space Society, en nonprofit organisation, der går ind for rumudvikling og bosættelse. "Imidlertid, den største fordel kan måske være ultrahøj kvalitet, multispektrale billeder for at understøtte søgningen efter ressourcer, der er nødvendige for fremtidige Mars-bosættere. "

Skran forestiller sig fremtidige generationer af kopere med mere sofistikerede muligheder. "En helt eller for det meste autonom helikopter, kombineret med kunstig intelligensbaseret dataanalyse, støtter den hurtige udforskning og evaluering af potentielle ressourcer på Mars med minimal menneskelig indgriben, "siger han." Dette er kritisk siden i de tidlige dage af Mars -efterforskning og bosættelse, menneskeligt arbejde vil være en mangelvare. "

Lavery bemærkede, at robotcoptere også kunne fungere som forhåndsspejdere for både rovere og astronauter, der udforskede Mars -overfladen. Ved at tjekke terrænet og give et visuelt eksempel, han siger, "disse spejdere ville forbedre effektiviteten og sikkerheden ved overfladeoperationer ved at fjerne farlige eller ineffektive stier fra betragtning og undgå" blinde gyder ", der ikke kunne identificeres ved at kredse satellitter."

En Mars-helikopter, der var i stand til at transportere astronauter, blev foreslået tilbage i midten af ​​1960'erne. Her er en illustration af konceptet.