Слабая атмосфера, жестокие морозы и никакой помощи с Земли: в каких условиях придётся летать вертолёту на Марсе

В воскресенье NASA даст начало эпохе авиации. На Марсе. Если, конечно, первый внеземной вертолёт сможет взлететь. Первый полёт NASA назначило на 11 апреля, но вопросов об операции накопилось предостаточно.

В феврале на поверхность Марса благополучно сел ровер Perseverance («Настойчивость»). Его основная задача — поиски признаков жизни. Для этого Perseverance будет исследовать марсианский грунт «на месте», а также бурить его, извлекать образцы и готовить их к первой в истории доставке на Землю в 2031 году.

Помимо этого, на Perseverance возложена ещё одна историческая миссия. С его помощью учёные NASA хотят запустить вертолёт Ingenuity («Изобретательность») — первый атмосферный летательный аппарат на другой планете. Всего запланировано пять полётов, первый из них должен состояться 11 апреля.

6 фото видео via

Марсоход Perseverance во время посадки на красную планету Фото NASA

А это — сам Ingenuity, марсианский вертолёт. Уже «высаженный» на планету, но ещё не приведённый в полную готовность Фото NASA

Выглядит первый полёт Ingenuity совсем нехитрым делом. Вертолёт должен оторваться от поверхности, взлететь на три метра и продержаться так 30 секунд, после чего сесть обратно на грунт. Но то, что очень просто сделать на Земле, на Марсе оборачивается чередой сложностей.

Сложность номер один: никакой интерактивности

Ровером Perseverance управляют специалисты NASA с Земли, получая от него поток телеметрии и посылая взамен команды управления. Для этого марсоходу хватает бортового компьютера с одноядерным PowerPC-процессором с частотой 200 МГц, 256 МБ оперативной памяти и флеш-накопителем объёмом 2 ГБ.

Perseverance передаёт данные спутнику MRO на орбите Марса со скоростью до 2 МБит/сек. Спутник же держит связь с Землёй через систему Deep Space Network (сеть дальней космической связи). Это большие радиоантенны в США, Испании и Австралии. При надобности марсоход может и сам напрямую связаться с Землёй через Deep Space Network со скоростью до 3000 бит/сек.

Через такие антенны диаметром 34 и 70 метров NASA держит связь с межпланетными аппаратами Фото Hector Blanco de Frutos

Сейчас между Землёй и Марсом более 270 миллионов километров. На то, чтобы пройти от Земли до Марса и обратно, радиосигнал тратит не меньше получаса. При таком «пинге» управлять марсоходом очень трудно, а вертолётом и вовсе невозможно. Максимальное время полёта Ingenuity — всего полторы минуты. Батарея вертолёта сядет в 20 раз быстрее, чем он дождётся следующей команды с Земли.

Поэтому марсианский вертолёт должен будет летать сам, анализируя видеопоток с маленькой камеры и корректируя полёт в реальном времени. Задача весьма ресурсоёмкая, так что на Ingenuity поставили компьютер помощнее: 4-ядерный процессор с частотой 2,26 ГГц, 2 ГБ оперативной памяти и флеш-накопитель на 32 ГБ.

Вертолёт Ingenuity во время сборки на Земле Фото NASA

Для специалистов NASA полёты Ingenuity будут проходить практически вслепую. У них не будет возможности знать, всё ли в порядке — вертолёт не может передавать телеметрию в полёте. Так что специалистам останется лишь ждать, как отработают заранее написанные программы, не имея никакой возможности что-то поправить «на ходу».

Сложность номер два: морозные ночи

4 апреля марсоход опустил Ingenuity на грунт и отъехал в сторону, чтобы не мешать будущим взлётам и посадкам. Вертолёт остался один на один с марсианскими ночами, во время которых температура падает до −90 °C.

Электрическая «начинка» вертолёта такого холода не выдержит — она потрескается и выйдет из строя. Поэтому батарея Ingenuity с помощью плёночных нагревателей должна не дать температуре внутри корпуса упасть ниже −15 °C.

За электропитание Ingenuity отвечают шесть литий-ионных аккумуляторов производства Sony. Их общая ёмкость достигает 40 Вт⋅ч, и заряжаться они должны от солнечной батареи вертолёта. Перед тем, как опустить вертолёт на грунт, марсоход подзарядил его аккумуляторы от своей батареи.

Трёхмерная модель Ingenuity. Солнечная панель расположена сверху, над винтами Фото NASA

6 апреля стало ясно, что свою первую ночь на поверхности Марса Ingenuity успешно пережил. Но до первого полёта пройдёт ещё как минимум пять таких ночей.

Сложность номер три: очень слабая атмосфера и гравитация

Этот пункт и сподвиг NASA затеять миссию с вертолётом. Дело в том, что у поверхности Марса плотность атмосферы примерно равна плотности земной атмосферы на высоте 30 километров. А ведь именно от этого показателя зависит величина подъёмной силы, которую могут создать винты вертолёта.

Рекорд высоты полёта для вертолётов на сегодняшний день составляет 12,4 километра и принадлежит французскому Aérospatiale SA 315B Lama. Но обычно даже горные вертолёты не взлетают выше шести километров.

Чтобы в таких условиях оторваться от поверхности, марсианскому вертолёту придётся «молотить винтами» в пять раз интенсивнее, чем это делают его земные собратья. Ротор Ingenuity будет вращаться со скоростью до 2537 об/мин против 500 об/мин у обычных вертолётов.

Вертеть с такой скоростью лопастями диаметром 1,2 метра — дело нетривиальное. Требуется крайне точная балансировка и подгонка деталей. На испытаниях в земных лабораториях первые прототипы то и дело выходили из-под контроля.

Первые шаги (точнее, прыжки) к будущему Ingenuity Видео NASA / JPL-Caltech

Чтобы решить эту проблему, инженерам пришлось изготовить более лёгкие и одновременно более жёсткие винты, а также пойти ещё на ряд ухищрений. Их усилия увенчались успехом — прототипы стали нормально взлетать.

Но как поведёт себя вертолёт в реальности, точно сказать не может никто. Да, инженеры NASA имитировали в испытательных камерах марсианские условия: откачивали большую часть воздуха, меняли его газовый состав. Вот только есть фактор, который так просто не смоделировать — гравитация.

Из-за меньшей силы тяжести Ingenuity на Марсе весит всего 680 граммов вместо земных 1,8 килограмма. С одной стороны, это поможет взлёту, а с другой — вполне может оказать непредвиденный эффект и нарушить всю программу полёта. Изменить которую уже не получится.

Отдавая дань значимости миссии, инженеры NASA закрепили под солнечной панелью вертолёта кусочек ткани с крыла Flyer I — планера братьев Райт, на котором они в 1903 году совершили первый в истории полёт на самолёте. Если братья открыли авиационную эру на Земле, то Ingenuity должен открыть её на Марсе.

Я ж говорил что это тупая идея-меня обосрали как могли....а выясняется что эта шляпа и не может летать!

То есть мы все должны поверить американцам на слово?

Туда обратно, радиосигнал тратит не менее получаса! Или еще не понятно?

Размещено через приложение ЯПлакалъ

А зачем тебе данные телеметрии? Это будут значки и циферки.
Тебе же, чтобы уверовать, надо я полагаю видосик полета? Тпк его покажут, дождись воскресенья.

Если взлетит - это действительно будет событие. Как я понимаю марсоход будет фиксировать данное событие для потомков.

Блин... А молодцы пиндосы, если уж говорить без предрассудков. Потихонечку продвигаются в освоении Марса.
Че там, рогозин, полетит на красную планету, как обещал?

Мы уже видели развевающийся флаг США на Луне. С нынешними технологиями видосик запилить вообще проблемы не составит.

Он уже давно там, как и все верные соратники Путина.
Небывалые экономические успехи во всех отраслях, укрепление авторитета на международной арене, повышение боевой готовности сил армии, авиации и флота -на основе всех этих достижений успешно осуществлена высадка Рогозина на Марс!

Россия в очередной раз доказала эффективность путиномики, перед отстающими моделями экономик других стран!

Ожидание:

Реальность:

Это сообщение отредактировал AlHighlander - 7.04.2021 - 11:23

Если взлетит - это действительно будет событие. Как я понимаю марсоход будет фиксировать данное событие для потомков.

Интересно будет посмотреть конечно же.
Как бы то не было, но пиндосы молодцы, шаг за шагом, но идут вперед.
А кто помнит суть эксперимента - отработка возможности полета или заодно и картографирование какое-то?
Батарейка уж больно слабенькая, хотя это ж первенец, главное чтобы вообще взлетел.

..."Слабая атмосфера, жестокие морозы и никакой помощи с Земли: в каких условиях придётся летать вертолёту на Марсе"...
Хм, у нас вертолёты в Заполярье так постоянно летают...

Почему на коптере стоит отдельная солнечная панель?
Можно же было разместить элементы прямо на лопастях коптера.

Остаётся непонятным, как при настолько ограниченном времени полёта, винтокрылом планируется искать признаки жизни.

Ага. На ДВС, правда. И с подготовкой людьми к взлету.

Дык он вроде как в основном песенки поет и лифты с голосом Гагарина делает)))) Еще фотошопом недавно овладел. Криво пока, правда, но для начинающего норм))))

И сколько бы они там прожили, если лопасть при полете делает 44 оборота в секунду? А если помножить на постоянные песчаные ветра? Насколько это увеличит вес лопасти и уменьшит ее прочность? Насколько усложнит передачу генерируемой энергии на батарею?
Это только первые мысли, которые приходят в голову.

Рогозин полетит в пизду на батуте
Что-то мне подсказывает, что не будет скоро у России своей космической программы, все разворуют окончательно