Марсианский самолет — это транспортное средство, способное поддерживать активный полет в атмосфере Марса . На данный момент марсианский вертолет Ingenuity является единственным самолетом [2] [3], когда-либо летавшим на Марсе , выполнив 72 успешных полета, покрыв 17,242 км (10,714 миль) за 2 часа, 8 минут и 48 секунд полетного времени. [4] Ingenuity проработал на Марсе 1042 сола (1071 день в общей сложности ; 1 год, 341 день ), пока его лопасти ротора, возможно, все четыре, не были повреждены, что заставило NASA списать аппарат. [5] [6]
Он совершил первый полет с двигателем 19 апреля 2021 года, взлетев с поверхности. [7] Ранее экспериментальный самолет NASA Mini-Sniffer рассматривался для возможных миссий по исследованию атмосферы Марса, но эта идея была отклонена. Самолет может обеспечить измерения атмосферы Марса на месте, а также дополнительные наблюдения за обширными территориями. Долгосрочной целью является разработка пилотируемого самолета для полета на Марс. [8]
По сравнению с Землей, воздух на Марсе гораздо более разрежен у поверхности, с давлением менее 1% от земного на уровне моря, что требует более эффективного метода достижения подъемной силы . Компенсируя этот недостаток, воздух Марса, в основном состоящий из углекислого газа ( CO
2), плотнее на единицу объема, чем земной воздух, а гравитация на Марсе составляет менее 40% от земной. [9] [8]
В 1918 году датский научно-фантастический фильм «Himmelskibet» (он же «Путешествие на Марс ») показал аэрокосмический корабль под названием «Excelsior», предназначенный для пилотируемого путешествия на Марс. [10]
До начала исследования Марса с помощью космических аппаратов предполагалось, что плотность атмосферы Марса выше, чем было измерено позже, что привело инженеров к мысли, что крылатый полет будет намного проще, чем он есть на самом деле. В своей концепции « Марсианского проекта » («Das Marsprojekt») [11] Вернер фон Браун предложил крылатые аппараты для высадки людей на Марс. [8]
Первый детальный проект марсианского посадочного модуля, заключенный NASA, был заключен с Ford/Philco Aeronutronic в начале 1960-х годов, и это была разработка подъемного корпуса для посадочного модуля; именно тогда некоторые из лучших оценок атмосферы Марса были значительно плотнее, чем было выявлено измерениями Mariner IV в июле 1965 года. [12] Посадочный модуль имел подъемный корпус в форме ванны с крылышками и был одним из первых детальных проектов марсианского посадочного модуля, хотя он не смог бы летать в пересмотренных цифрах для атмосферных условий Марса. [12] Проект подъемного корпуса посадочного модуля Aeronutronic для Марса был основан на атмосфере Марса, состоящей в основном из азота, составляющего около 10% от атмосферы Земли. [12]
Июль 1965 года ознаменовал переход от марсианских посадочных аппаратов с подъемным корпусом и крылатым планером к посадочным аппаратам с баллистическим входом в атмосферу. [13]
В 1970-х годах самолет Mini-Sniffer выпускался в нескольких модификациях, поэтому он мог работать и в режиме полного CO2.
2окружающая среда. [1] Mini-Sniffer мог работать без кислорода, используя гидразин , и его конструкция рассматривалась для взятия проб атмосферы Марса. [14] Самолет имел большой пропеллер, чтобы быть эффективным в разреженном воздухе, и между 1975 и 1982 годами было совершено множество полетов различных конфигураций. [15]
В 1970-х годах была предложена конструкция крылатого марсохода, чтобы покрыть большую площадь, чем стационарные посадочные модули Viking . [8] В 1990-х годах НАСА выдвинуло предложение о полете марсохода на Марс к годовщине первого полета братьев Райт в эпоху «Быстрее, лучше, дешевле». [8] Предложение о марсоходе ARES было выбрано в качестве кандидата на программу Mars Scout , но не выбрано для полета.
В 2015 году марсианский самолет рассматривался как вариант для повторного запуска японской миссии MELOS . [16] Один из ранних проектов предполагал размах крыла 1,2 м, массу 2,1 кг и следующий профиль миссии: [16] Во время фазы посадки наземного элемента MELOS самолет должен был быть отпущен на высоте 5 км, а затем лететь 4 минуты, покрывая 25 горизонтальных км. [16]
19 апреля 2021 года вертолет NASA Ingenuity стал первым управляемым и оснащенным двигателем марсианским летательным аппаратом, совершившим полет. Первоначально он приземлился на планете, находясь под марсоходом NASA Perseverance . [7]
Прототипы марсианских самолетов летали на высоте около 30 км (98 000 футов) над Землей (примерно в два раза выше среднего давления воздуха на поверхности Марса), [18] и испытывали раскрывающиеся крылья, которые отверждаются в ультрафиолетовом свете. [19] Для полета в атмосфере Марса число Рейнольдса будет очень низким по сравнению с полетом в атмосфере Земли. [9] Долина Маринера была целью для полета беспилотного самолета и марсианских планеров. [20] [8]
Планеры могли бы нести больше научных приборов, но покрывать меньшую площадь. [8] Гидразин был предложен в качестве топлива для марсианских самолетов. [8] В какой-то момент НАСА разрабатывало планы по созданию самолета размером с вок «микромиссии», который бы перевозился на отдельной полезной нагрузке, направляемой на Марс. [8] Скорость Маха 1 на Марсе может составлять около 240 м/с (790 футов/с), тогда как на Земле она составляет около 332 м/с (1090 футов/с). [21]
Предложение «Дедал» в отмененной программе Mars Scout предусматривало создание марсианского планера, который должен был пролететь более 400 км (250 миль) вдоль каньона Копрат [22]
Предлагаемые концепции марсианских самолетов включают в себя:
Воздушные шары могут стать альтернативой парашютам, позволяя совершать мягкую посадку. [30] Воздушный шар может позволить посадочному модулю взлетать и приземляться на новом месте. [30] Два типа технологий воздушных шаров — это сверхдавление и Монгольфьер. [30] Сверхдавление воздушных шаров пытается сдерживать давление, вызванное нагревом, чтобы поддерживать высоту. [30]
Montgolfiere будет использовать нагретый марсианский воздух для создания подъемной силы. [30] Примером концепции марсианского воздушного шара был Mars Geoscience Aerobot. [31] Была проделана определенная работа по разработке чрезвычайно тонких, гибких солнечных элементов, которые могли бы позволить оболочке воздушного шара самой вырабатывать энергию от Солнца. [32]
Также предлагались дирижабли, в которых для создания подъемной силы использовался вакуум. [33] [34]
В 2002 году была опубликована статья, в которой предполагалось, что автономные роботизированные вертолеты для исследования Марса могли бы быть возможны для программы Mars Scout . [35] Был отмечен ряд преимуществ жизнеспособной конструкции винтокрылого аппарата, включая способность проходить над сложным рельефом Марса, при этом посещая несколько мест на месте . [35] Короткий прыжок, совершенный Lunar Surveyor 6 в 1967 году, был отмечен как пример прыжка для посещения другого места. [35]
Ingenuity , частьмиссии NASA Mars 2020 , — это несуществующий роботизированный вертолет, который был запущен с марсохода Perseverance и продемонстрировал первый полет винтокрылого аппарата в атмосфере Марса. [36] NASA сможет использовать эту конструкцию для будущих миссий на Марс. [37] NASA объявило о завершении миссии Ingenuity , поскольку инженеры обнаружили, что вертолет получил повреждения после отключения связи с Perseverance во время полета. Вертолет совершил 72 полета за период, охватывающий три года; ожидается, что финальные испытания системы и сбор данных продолжатся в течение нескольких месяцев. [6]
Индийская организация ISRO в рамках своего проекта Mangalyaan планирует отправить винтокрылый аппарат под названием MARBLE или Martian Boundary Layer Explorer . В настоящее время он находится на концептуальной стадии проектирования. [38] [39] [40]
Стереокамера высокого разрешения Mars Express и камера HiRISE аппарата Mars Reconnaissance Orbiter могут обеспечить виртуальные облеты Марса, накладывая изображения поверхности на трехмерные модели рельефа. [41] [42] [43]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .