Space

Для майбутнього дослідження Марса найкраще підійде планер

За останні кілька десятиліть Марс ставсамої дослідженої планетою в Сонячній системі (після Землі). Він прийняв десятки відвідувачів. Вісім місій в даний час працюють над Червоною планетою. Найстаріша з них прибула в 2001 році - орбітальний апарат Mars Odyssey, він пропрацює до 2025 року. Планується ще більше місій, як з боку NASA, так і інших космічних агентств - щоб повернути зразки з поверхні Марса на Землю і, в кінцевому підсумку, відправити туди людей.

Що буде після «Оппортьюніті»? Найімовірніше, надувний апарат, що використовують теплові висхідні потоки, які зможе залишатися в повітрі. Він дозволить недорого і ефективно картировать поки не позначені ділянки поверхні планети, що допоможе в плануванні посадочних місій.

Планер для дослідження Марса

Нові місії зажадають докладних карт поверхні. Марсоходи дозволяють скласти ці карти, але проїжджають тільки кілька метрів в день. Марсохід NASA «Оппортьюніті» проїхав значні 45 кілометрів за час своєї місії, але на це пішло майже 15 років.

Тому планетологи шукають способи досліджуватиповерхню планети більш спритно. Один з варіантів - запустити літак в атмосферу Марса з двигуном, здатним підтримувати його в повітрі. Така місія зможе покрити величезні відстані, але обійдеться дорого - від 350 мільйонів доларів.

Дешевший підхід буде полягати в тому, щобвідправити місію побільше. Таким чином, інша ідея полягає в тому, щоб відправити марсохід з квадрокоптера, який зможе дослідити прилеглі околиці. Але такі польоти будуть обмеженими і короткими.

Що потрібно, так це транспорт, який буде досить невеликий, щоб його можна було використовувати для виконання іншої місії і при цьому долати великі відстані.

Днями Едріен Бускела, Аман Чандра і їх колегиз університету Арізони заявили, що розробили саме таку місію. Їх ідея полягає в тому, щоб запустити планер без харчування в атмосферу Марса і підтримувати його на льоту за допомогою теплових висхідних потоків - піднімаються колон теплого повітря. Планер буде надувним і зможе влізти в досить невеликий обсяг, щоб його можна було перевозити в якості корисного вантажу при виконанні більш серйозних місій на Марсі.

Але спершу трохи бекграунду. Космічний апарат, який в даний час знаходиться на орбіті Марса, здатний робити знімки з роздільною здатністю 30 сантиметрів на піксель. Палеонтологи поступово збирають з них карту поверхні Марса у високій роздільній здатності.

Однак їм потрібні ще більш якісні знімки,щоб планувати майбутні посадкові місії. До сьогоднішнього дня більшість апаратів висаджувалися на відносно плоских рівнинах, де ймовірність зіткнення з валуном або кратером була невелика. Ці області, як правило, менш цікаві з наукової точки зору. Замість цього планетарні геологи хотіли б відвідати долини і хребти, утворені водою. Безпечне приземлення в таких місцях зажадає від приладів візуалізації точного відображення невеликих каменів і кратерів, які можуть пошкодити апарат при контакті.

Посадочні модулі забезпечують такий рівеньдеталізації, оскільки можуть робити знімки з роздільною здатністю 1 сантиметр на піксель в 100-метровій області навколо себе. Але вони не здатні подорожувати на великі відстані, необхідні для досягнення цікавлять регіонів. Саме тому вчені звернули свою увагу на літаючі машини.

Політ на Марсі - складна штука. Хоча гравітація низька, всього третина земної, атмосфера Землі щільніше в сто раз. Тягу створити дуже складно.

Крила нового планера повинні бути великимищодо його ваги. Планер буде перевозити 5-мегапіксельну камеру, радіокомунікацій, бортовий комп'ютер і кілька сонячних панелей з батареями, щоб накопичувати енергію протягом дня і залишатися в роботі вночі. Бускела і колеги розрахували, що на додаток до надувних крил і керма планер переноситимуть 5 кілограмів - маса беркута.

Потім вони розрахували, що для того, щобпідтримувати цю масу на плаву, крил знадобиться розмах приблизно в 6 метрів, а апарат зможе летіти на швидкості 100 метрів в секунду. Для порівняння, беркути на Землі можуть планувати з розмахом крила 2 метри при польоті на швидкості 15 метрів в секунду.

Планер буде розгорнуто під час основної місіїпо входу в атмосферу Марса і від'єднатися від основного вантажу на висоті близько 2 кілометрів. Азотний генератор роздує і створить тиск в планері менше ніж за 10 секунд, а його крила стануть твердими приблизно за годину, під дією марсіанського сонячного світла.

Надувні технології на кшталт цих вже тестувалисяна Марсі. Як модуль Mars Pathfinder, так і марсоходи Mars MER покладалися на повітряні пакети, які напиналися в міру спуску в атмосфері, і потім пом'якшували удар об землю. Їх також розробляли для невеликих супутників зв'язку.

Важливою частиною місії буде автономна здатністьвикористовувати висхідні потоки в марсіанській атмосфері. Такі системи на Землі продемонстрували здатність залишатися на плаву протягом тижнів або місяців.

Якщо у Марса буде профіль вітру, подібнийземному, тобто зміна швидкості і висоти вітру, тоді і земні підходи спрацюють на Червоній планеті. Вчені вже здійснили чисельне моделювання цих видів польотів на Марсі.

Ці результати говорять про те, що автономнийполіт зможе підтримувати планер на плаву протягом тривалих періодів часу, за умови досить великої зміни швидкості і висоти вітру. Питання лише в тому, чи зможе планер протриматися на Марсі цілий рік.

Проте, навіть кілька годин польоту можутьзгенерувати цінні дані. Камера на борту повинна буде володіти здатністю поверхні в 10 сантиметрів, а на швидкості в 100 метрів в секунду планер зможе облетіти багато сотень кілометрів. Він відправить зображення на орбітальну станцію на кшталт Mars Reconnaissance Orbiter, яка потім відправить їх додому.

Така місія могла б пролити світло на ряд давніхзагадок Марса. Одна з таких - загадкові лінії на схилах Марса, які проявляються при потеплінні і настанні літа. Вважається, що це потоки солоної води, але необхідні більш якісні спостереження.

Планер також міг би визначити потенційні місця висадки для майбутніх місій. Завдяки швидкості дослідження поверхні, він міг би в прискореному ритмі скласти карту.

Чого не вистачає команді інженерів, так цеголлівудського смаку. Найуспішніші місії завжди були тими, що виробляють найбільш знакові картини. Ніл Армстронг, який стоїть біля американського прапора на поверхні Місяця, або зоряний мандрівник Ілона Маска, що сидить за кермом Tesla, яка відлітає від Землі. Такого роду зображення грають важливу роль в суспільному сприйнятті.

Планеру потрібна широкоугольная камера на хвостовому оперенні, яка буде відправляти на Землю знімки. Як думаєте, варто того? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.