Мини-вертолёт всё-таки полетит на Марс


    Мини-вертолёт Mars Helicopter Scout на солнечных батареях сможет летать в разреженной атмосфере Марса до трёх минут в день на расстояние до 600 метров

    После длительных обсуждения администрация НАСА приняла решение включить 1,8-килограммовый дрон-вертолёт на солнечных батареях Mars Helicopter Scout (MHS) в состав миссии «Марс-2020».

    Комплектация спускаемой ступени «Марс-2020» уже полностью известна. Все научные инструменты определены. Неизвестным оставалось только одно — оставить ли в комплекте станции маленький беспилотный вертолёт MHS. Вроде бы и вес его невелик. С другой стороны, от дрона не такая уж большая польза: он способен летать не дольше трёх минут в день на расстояние до 600 метров.

    Но «скауту» повезло. Его всё-таки возьмут на Марс.

    «Захватывает сама идея вертолёта, летящего в небе другой планеты, — сказал администратор НАСА Джим Бриденстайн (Jim Bridenstine). — У Mars Helicopter большие перспективы для научных и разведывательных миссий».

    Судя по всему, отправка вертолёта на Марс имеет не только научную и исследовательскую цель, но несёт задачу популяризации науки: «США становятся первой страной в истории, которая отправляет в другой мир летательный аппарат тяжелее воздуха, — сказал конкрессмен Джон Калберсон (John Culberson). — Это захватывающее и дальновидное достижение вдохновит молодых людей по всей стране стать учёными и инженерами, проложив путь к ещё большим открытиям в будущем».

    Вертолёт разрабатывался с августа 2013 года в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). После четырёх лет проектирования, тестирования и дизайна создан БПЛА весом 1,8 килограмма, его фюзеляж размером примерно с грейпфрут.

    Двойные лопасти вращаются в противоположные стороны на скорости 3000 оборотов в минуту — это примерно в 10 раз быстрее, чем у вертолётов на Земле.

    Технологическая демонстрация вертолёта Mars Helicopter Scout

    Сейчас NASA осуществляет этап ATLO, то есть операции по сборке, тестированию и запуску в рамках миссии «Марс-2020». В марте продолжалось электрическое подключение лётного оборудования к спускаемой ступени аппарата, которая посадит марсоход на марсианскую поверхность ориентировочно в феврале 2021 года.

    Вертолёт Mars Helicopter Scout оснащён солнечными элементами для зарядки литий-ионных батарей и системой обогрева для холодных марсианских ночей.

    «Рекорд высоты полёта вертолётов на Земле составляет около 40 тысяч футов (12 200 метра). Плотность марсианской атмосферы составляет 1% от земной, поэтому на поверхности Марса плотность атмосферы эквивалентна 30,5 км над Землей, — говорит Мими Аунг (Mimi Aung), руководитель проекта Mars Helicopter в JPL. — Чтобы заставить его летать при такой низкой плотности атмосферы, пришлось тщательно всё изучить, максимально облегчить вес и до предела увеличить мощность».

    Как только марсоход окажется на поверхности планеты, будет найдено подходящее место, чтобы опустить вертолёт на грунт. Затем ровер отъедет на безопасное расстояние, откуда будет передавать команды. Когда батареи «скаута» зарядятся и завершатся тесты, операторы с Земли дадут команду на первый в истории автономный полёт дрона на другой планете.

    Полная 30-дневная лётно-испытательная кампания включает в себя до пяти полётов с постепенным увеличением расстояния до нескольких сотен метров и длительностью до 90 секунд. Во время первого испытательного полёта запланирован вертикальный подъем на три метра, зависание на 30 секунд и посадка.

    Специалисты считают, что у таких дронов отличные перспективы для разведывательных миссий: «Способность ясно видеть, что находится за следующим холмом, имеет решающее значение для будущих исследователей», — сказал Томас Цурбюхен (Thomas Zurbuchen), соадминистратор Управления научной миссии НАСА. — У нас уже есть прекрасные виды на Марс как с поверхности, так и с орбиты. С дополнительным измерением вида с высоты птичьего полета от марсокоптера можно только представить, какие миссии становятся возможными».

    Миссия «Марс-2020» планируется к запуску в июле 2020 года на борту ракеты Atlas V. Марсоход проведет геологическую оценку места посадки на Марсе, определит пригодность окружающей среды для обитания человека, проведёт поиск следов древнемарсианской жизни, оценит природные ресурсы и опасности для будущих исследователей. Кроме того, с помощью установленных на борту научных инструментов учёные планируют идентифицировать подходящие образцы камней и почвы. Марсоход соберёт их, запечатает в герметичные контейнеры и оставит на поверхности Марса. В рамках будущих миссий эти контейнеры найдут, а потом доставят на Землю для более тщательного анализа.

    Комментарии 78

      +3

      Прям как в "Красной планете", только там железный кошак дрона запускал.

        0
        интересно, чем вертолёт предпочтительней дирижабля… учитывая 1% давления, объем шара нужно всего лишь в 5 раз больше, чем тут — не так уж и много, а надёжность вертолёта что-то совсем не внушает
          +1
          Бури?
            +1
            шар можно сдувать/надувать при необходимости насосиком

            хотя тут всё ж от целей наверно зависит… если использовать вертолёт именно как периодический обзор для ровера — тогда да, вертолёт лучше подходит, чтоб не унесло.
              +6
              Бурь на Марсе не бывает. По крайней мере таких, которые показаны в фильме «Марсианин»
                +1
                Да это понятно, что не такие, но и размер (соответственно и парусность) дирижабля будет намного больше, чем на земле.
                Хотя хз, я вообще сильно удивился с этого топика — что можно сделать вертолёт тоже не верилось.
              +7
              Вы ошибаетесь. Вес воздуха 29 г/моль. Вес марсианской атмосферы (95% СО2, 3% N2): 42 г/моль. Давление 6 мбар. Температура пусть у нас 300К, а на Марсе 200К. Получаем, что плотность атмосферы Марса 0,006 * 42/29 * 300/200 = 0,012 от плотности земной атмосферы.

              Меньшая сила тяжести на Марсе в одинаковой степени влияет и на вес аппарата, и на силу Архимеда, т.е. тут выгоды никакой. Это значит, что объём аэростата должен быть в 80 раза больше, чем на Земле.
                +5
                извиняюсь, я немного неоднозначно выразился… я имел ввиду по линейным размерам диаметром в 5 раз больше, а не по объему воздуха
                  +6
                  Ловко исправились. :)
                  0
                  можно как-то забрать С из СО2?
                    +9

                    Яблони в цвету, это делают легко!

                      0
                      Органика потом окисляется.
                      Тем же кислородом.
                      Ещё К. Еськов писал, что «леса — это лёгкие планеты» — миф.
                      Леса сколько отдают кислорода, столько и потребляют.
                      «Лёгкие» планеты — это болота, где захоранивается неокисленная органика.
                      Правда, звучит не столь романтично, как с яблонями.
                        0
                        А если дерево сжечь, то по идее часть углерода останется связана в виде пепла. А можно не сжигать, а на «химию» пустить
                          0
                          Для горения кислород нужен.
                            0
                            Нужен, но общий углеродный баланс поглощено/выброшено_при_горении должен должен быть в пользу поглощения. А значит часть произведенного деревом кислорода останется в атмосфере
                              0

                              В СО2 — на один моль углерода два моля кислорода. Неужели это не очевидно?

                                0
                                Вопрос в том, что при сжигании прореагирует не весь С. Останется часть в золе и прочем шлакоугле.
                      0
                      Да, можно.
                      Простейший вариант — фотосинтез (растительность и микроорганизмы).
                      Но для них (речь о земных) — надо поддерживать определённые условия по:
                      температуре, давлению, составу атмосферы, освещённости.
                      Короче — вариант не из самых простых.

                      Кроме использования живых организмов — можно использовать и установки, что будут запитываться от, например, РИТЭГов.
                      Только что затем с этим углеродом делать?
                      Это — не самый разумный вариант (imho), на что стОит тратить энергию.
                        0
                        Забирая С из СО2 мы получим О2 в атмосфере, а С можно просто выкинуть. Думаю это имелось в виду))
                          0

                          Зачем выкинуть, это же отличный строительный материал. Чуть добавить Н, и вот уже… СН2-СН2-…
                          Да и в чистом виде алмаз и графен штуки ценные. (По закону подлости получится естественно только сажа, зато много и мелкая)

                            0

                            Скучные вы, углеродная форма жизни спойлер

                      +1
                      Мне кажется, дирижабль будет банально тяжелее вертолёта. Здесь моторчик + винт + батарейки, в дирижабле же надо будет и оболочку с каким-то механизмом складывания, и насос, и систему клапанов, и емкость с водородом/гелием. И ещё пару моторчиков, батарейки и т.д. Попробуй уложись в два килограмма.
                        0
                        Но дирижабль можно привязать на ниточке к роверу и пусть все время окрестность сверху ранслирует.
                          0
                          И через некоторое время его можно будет выкинуть и забыть :(
                          Гелий весь убежит.
                          Есть еще вариант использовать водород и восполнять его запасы из воды (льда) на месте, но об этом пока можно только мечтать.
                      +2
                      проведет геологическую

                      А вот интересно, как будет правильно — как в статье или «аресологическую»? А как называть разведку на других планетах без собственных названий?
                        –8
                        Шелдон Купер, хоть он и вымышленный персонаж, утверждает, что геология — не наука
                          +7
                          хорошо так утверждать, используя вещи из железа, пластика, меди и всего остального найденного и добытого геологами :)
                            +1
                            Шелдон Купер, точнее кто там за него это утверждает, либо тролль ради рейтинга сериала (во что хочется верить), либо не разбирается в вопросе. Одна только сейсмика как метод к науке имеет большее отношение, чем, например, пресловутый Итан со своей болтовнёй. Я уж молчу про литологию. Извините, задело.
                            +3
                            Я однажды вентелировал этот вопрос и оказалось, что геология остается геологией везде. Вот, например.
                              +1
                                +9
                                Ждём тайконавтов, рассчитывающих переаресий, используя аресометрию.

                                Да когда уже эта дичь с отдельными названиями для каждой страны и небесного тела закончится?

                                Слово «позвонить» используется вовсю, хотя ничего звенящего в телефонах давно нет.

                                Кто когда последний раз чинил перо перочинным ножем?

                                Слово это просто удобный ярлык для понятия.
                                  +1
                                  переаресий


                                  Перицентр.
                                  Устоявшиеся названия есть у Земли (перигей/апогей), Солнца (перигелий/афелий) и Луны (периселений/апоселений). В неспецифичном случае — перицентр и апоцентр, никакого зоопарка нет.
                                    +3
                                    Ну хоть с этим хорошо :) А садятся на Марс как? Приземляются или...?
                                      +2
                                      Совершают посадку )
                                        +5
                                        Ну блин, а моряки на терроформированном Марсе, увидев сушу, будут кричать «Мааааарс!»?
                                          +2
                                          Не путайте. Есть Земля, а есть земля.
                                            –1
                                            А научите с большой буквы кричать, что ли? :)
                                    +1

                                    Лично видел кроме альпинистов ещё пиренеистов и гималаистов!

                                      +2

                                      Кавказисты вообще на каждом шагу

                                +6
                                Интересно, что будет, если он потеряет вертикальное положение. Допустим, поток воздуха перевернёт его во время стоянки. Сможет ли он подняться?
                                  –2
                                  Хоть это и не принято спрашивать, но: чем аргументирован минус?
                                    +13
                                    Минус ушел, ставший бессмысленным камент остался, а ответ вы так и не узнали. И никогда не узнаете, муа-ха-ха! Живите с этим.
                                    0
                                    При весе в 1.8 кг и размерах грейпфрута его и на земле обычный ветер не перевернет, а с марсианской атмосферой и подавно. Единственная возможность — ошибка при посадке, но думаю там датчиков достаточно, чтобы ровную площадку выбрать.
                                    ЗЫ. наверное еще какой-нибудь диверсант может специально неправильную программу полета заложить. Или сантиметры с дюймами перепутать
                                      +1

                                      Оползни, они уже 1 аппарт точно загубили, учитывая малый радиус действия ровная и безпасная — это будут не синонимы.

                                        +1
                                        Если сантиметры с дюймами перепутают, то можно будет написать статью с заголовком «Империя наносит ответный удар!». = )
                                          0
                                          В НАСА уже, вроде бы, перешли на метрическую систему.
                                        0
                                        Подъедет какой-нибудь ровер и перевернет своей щупальцей.
                                          0
                                          Я надеялся, что он, возможно, вращая винты с малой скоростью, сможет перевернуться обратно.
                                        +2
                                        А как интересно он управляется? полёт вперёд-назад право-лево?
                                        По идее должен быть автомат перекоса? И почему не квадрокоптер? Ниже эффективность и
                                        понадобиться большая рама? Но её можно сложить. А прямой привод на роторы надежнее.
                                        Хотя у вертолёта тоже может быть прямой привод.
                                        Но управление у дронов все равно проще. Не даров основная игрушка дрон )
                                          +2

                                          Думаю, что квадракоптер не подошёл по размерам, учитывая, что они увеличили скорость вращения винта в 10 раз, то, наверное, падение линейной скорости лопастей от диаметра тут принципиальна и они и так лопасти сделали больше чем хотели.

                                            0
                                            Они увеличили обороты ротора всего в полтора-три раза относительно земных моделей той же массы.
                                            Интересно, почему не сделали его привязным, с питанием по кабелю от ровера?
                                              0

                                              Интересно как они должны будут «привязаться». Магнитиками?)

                                                0
                                                Я думаю 600 метров провода для питания будет весить больше чем весь вертолетик. Да и эти 600 метров вертолетик еще должен поднять в воздух с собой.
                                            +1
                                            Ух ты. Давно было интересно, можно ли принципиально сделать вертолет для марсианской атмосферы. Проблема в ограничении скорости звука — край винта не должен быстрее скорости звука двигаться, иначе нехорошо будет… Всякие там ударные волны, неламинарное течение среды и пр. 3000 об/мин = 500 об/сек. При длине лопасти 1 м (наверное), длина окружности = порядка 6 м с копейками (которая 2 Пи R). Получается для края лопасти 6*500 = 3 км/сек. Там наверное очень интересная физика подъемной силы. Собственно именно поэтому у земных вертолетов в 10 раз меньше — иначе за скорость звука уезжаем.
                                              +1
                                              3000 об/мин = 50 об/сек
                                                +1
                                                Нолик лишний. 3000 об/мин = 50 об/сек.
                                                P.S. Не успел.
                                                  0
                                                  А, да, сорри. Нолик потерял. Тогда все в порядке — скорость конца лопасти 300 м/с.
                                                    0

                                                    При этом, скорость звука (скорее всего 1атмосфера и 0градусов цельсия) в Азоте 334м/с, а в углекислом газе 259м/с. При снижении давления или температуры скорость звука падает, повторите расчёты на звуковой барьер и турбулентность?

                                                      0
                                                      При снижении давления и плотности атмосферы, эффекты турбулентности наверное тоже падают?
                                                        0
                                                        В газодинамике переход от ламинарного течения к турбулентному определяется критическим числом Рейнольдса, у которого в числителе плотность, скорость и гидравлический диаметр, а в знаменателе — вязкость. Поэтому да, со снижением плотности атмосферы число Рейнольдса уменьшается, турбулизироваться поток начнёт на бОльших скоростях (это будет верным без учёта влияния вязкости, я просто не знаю как оценить её для марсианской атмосферы).
                                                        0

                                                        Ну округлили может. Я бы за 200 м/с не выходил, ну так я не НАСА. Возможно, там адаптивные лопасти вообще, при угрожающих вибрациях меняют профиль. Рэндер промоушный конечно ни о чем, только в заблуждение вводит своими леонардовскими опахалами. А ведь именно НАСА составили в своё время 80 лет назад каталог профилей крыла под многие числа Рейнольдса, я щитаю выпускать такой ролик с их стороны моветон.

                                                          0
                                                          Посмотрел на разных сайтах — да, на поверхности Марса там 240 м/с (в среднем). Двигаясь обратно по формулам получаем радиус лопасти не более 70 см. (что бы не уйти за звуковой барьер). Ну хорошо. Никто не спорит, сделали — молодцы. Интересно как (да, понятно, что гравитация на Марсе пониже и играет в нашу сторону). С учетом того, что мировой рекорд для вертолетов 20 км, а тут надо на уровне высоты 30 км (для Земли). Скоростью/длинной лопасти мы особо управлять не можем, нас ограничивает скорость звука на конце лопасти. Только профилем лопасти?
                                                            0
                                                            UPD
                                                            Еще в инете пишут, что вес всей конструкции 1 кг, диаметр лопасти 1 м.
                                                            1 кг на Марсе = это я так понимаю вес 4 000 Ньютонов. (1000 гр * 4 м/с.кв). Собственно надо с этой площади ометания винта выжать порядка 5000 Ньютонов подъемной силы. Вот интересно, как?
                                                              0
                                                              UPD
                                                              Еще посмотрел. Давление на поверхности 1% от земного, это да. В 100 раз меньше. Но вот плотность атмосферы — меньше в 60 раз, а не в 100. А на подъемную силу влияет плотность, а не давление. Наверное, впритык по формулам для возможности летать пролезли :) Скорее всего 20 км Земли (который рекорд) = вертолет на Марсе с учетом более низкой гравитации и плотности атмосферы в 60 раз ниже (а не в 100 раз).
                                                                0
                                                                1 кг на Марсе = 4 Ньютона.
                                                                  0
                                                                  Сорри, да, в — СИ — там базовая величина 1 кг, а не в граммах :) Согласен = 4 Ньютона.
                                                        0
                                                        Учитывая, что вопрос стоит «брать / не брать», а не «делать / не делать». Ответ уже получен. И испытания в барокамере проводились. Это не самолет, ему места хватает.
                                                        0

                                                        При таком количестве запусков, не лучше ли использовать одноразовые ракеты.
                                                        На них разряженная атмосфера не будет влиять отрицательно. Или аналог гранатомета выстреливать можно сжатым воздухом или пружиной. Иследовательские модули оснащать только камерой с передачей видео по wi-fi или тонким проводам.

                                                          +1
                                                          Наверное проще, но тогда мы не узнаем можно ли построить летательный аппарат для Марса и как он там будет работать. Так то братья Райт с первой попытки 30 метров пролетели, не стоило и огород городить — проще пешком пройти:)
                                                            0

                                                            Так разряженную атмосферу можно и на Земле смоделировать…
                                                            Больше интересует научная ценность.

                                                              0

                                                              Она на видео и смоделирована. Вертолеты на Марсе возможны, я думал страшнее будет.

                                                          0
                                                          Плотность марсианской атмосферы составляет 1% от земной… Двойные лопасти вращаются в противоположные стороны на скорости 3000 оборотов в минуту — это примерно в 10 раз быстрее, чем у вертолётов на Земле.

                                                          Авторотация в таком случае возможна?
                                                            0

                                                            Да, как и ветряки на Марсе. Если конечно лопасти не будут переутяжелены, что я подозреваю.

                                                            0
                                                            мне кажется было разумно те только обороты добавить, но и угол атаки существенно увеличить. На земле это бы сыграло злую шутку, но в разряженной атмосфере было бы кстати
                                                              0
                                                              Круто, если вертолет сможет летать в такой разряженной атмосфере. Этак на Земле он и на Эверест залетить сможет.
                                                              Интересно, можно ли сделать вертолет (хотя бы самолет) на солнечных батареях, который бы летал в верхних слоях атмосферы Венеры, где не так жарко?
                                                                0
                                                                На Венере ночь длинная… так что проще аэростат/дирижабль
                                                                  0
                                                                  Можно на дневной стороне летать.
                                                                  +1
                                                                  Этак на Земле он и на Эверест залетить сможет.

                                                                  Если что, www.youtube.com/watch?v=WXNXSvnCtKA

                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                Самое читаемое