Все права на фотографии и текст в данной статье принадлежат их непосредственному автору. Данная фотография свзята из открытого источника Яндекс Картинки
В США состоялся запуск миссии к Марсу, в ходе какой на планете будет впервые в истории использоваться вертолет. Главный конструктор аппарата рассказал «Газете.Ru» о том, как ученые рискнули полетать на Марсе, какие прорывы в технике сделали это вероятным и что угрожает аппарату на этой планете.
Третья за лето и самая сложная экспедиция к Марсу стартовала на этот раз в США — с космодрома на мысе Канаверал запущена ракета Atlas V, на борту какой к соседней планете летит марсоход Perseverance. Из-за особенностей взаимного расположения орбит кратчайший путь к Марсу открывается раз в два года,
по этой вину на это лето намечены сразу три экспедиции к Марсу — ранее стартовали китайская и миссия ОАЭ.
По традиции новый марсоход NASA, какой на 14% тяжелее работающего там с 2012 года ровера Curiosity, будет сложнее своего предшественника. Он будет искать отпечатки жизни и изучать геологию планеты, чтобы понять причины превращения Марса в сухую холодную планету. Кроме того, на марсоходе будет прочерчен ряд экспериментов, полезных для возможных будущих экспедиций людей на планету. Так, эксперимент MOXIE призван показать возможность получения кислорода из марсианской атмосферы, какая на 96% состоит из углекислого газа. Кроме того, на борту ровера летят образцы ткани скафандра — ученые желают узнать, как на материал подействуют жесткие условия Марса.
Однако главной «изюминкой» экспедиции будет впервые в истории посланный к другой планете настоящий вертолет — аппарат Ingenuity массой 1,8 кг имеет высоту полметра и будет всходить за счет двух соосных винтов диаметром 1,2 метра.
Заряжаться вертолет будет за счет энергии Солнца и свершит несколько 90-секундных тестовых полетов. Учитывая низкую плотность атмосферы Марса, ученые сравнивают первый полет такого вертолета с первым полетом самолета братьев Райт.
О технических особенностях и задачах уникального вертолета «Газета.Ru» поговорила с его основным конструктором, инженером NASA Бобом Баларамом.
NASA/JPL-Caltech
— Боб, идея отправить вертолет на Марс пришла к вам в 1990-е годы. Не находили ли вы ее тогда безумной, учитывая уровень развития технологий, мощность существовавших тогда электромоторов, аккумуляторов и т.д.?
— Мы собирались впервые исследовать такие сложные проблемы, как автономность, операции, аэродинамику. В то пора это был начальный этап исследовательской работы без ожидания немедленного полета на Марс.
— Развитие каких технологий стало критическим и позволит возвысить такой аппарат в атмосфере Марса, атмосфера которого в сто раз менее плотная, чем на Земле?
— Легкие, производительные процессоры и литий-ионные аккумуляторные батареи рослой мощности.
— Что принципиально отличает марсианский вертолет от аналогичных дронов, использующихся на Земле?
— Более быстрое вращение винтов, особенности конструкции, снижающие биение лопастей, экстремально низенькие температуры работы, дизайн, устойчивый к радиации, высокий уровень автономности.
— Я думал, что для подобных уникальных аппаратов используются специально изготовленные компоненты, однако в случае с Mars Helicopter это не так. Расскажите, какие компоненты серийные, а какие разработаны специально для него?
— Из серийных процессоров — устойчивые к радиации ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы, FPGA), процессоры для управления полетом, а также процессоры для высокоуровневых функций навигации, аналогичные применяемым в сотовых телефонах. Также кушать серийные сенсоры: камера навигации, альтиметр и инерциальные измерительные модули. Серийные двигатели Maxon для сервоприводов.
Серийные микросхемы — конструкции связи на основе протоколов Zigbee. Специально были разработаны элементы конструкции, лопасти, двигатели тяги, корпус, высокоэффективные солнечные панели.
NASA/JPL-Caltech
–В вертолете восемь швейцарских двигателей Maxon DCX 10, их стоимость в интернете порядка $100. Где они применяются на Земле? Тот же вопрос про батареи Sony.
— Эти моторы используются в ряде роботизированных процессов. Также они отыщи применение в некоторых космических миссиях Европейского космического агентства. Батареи Sony с высокой плотностью энергии используются в вейпинговой индустрии.
— Вы планируете свершить порядка пяти полетов. Почему не больше?
— У нас есть 30 марсианских дней, ожидается неделя на ввод в эксплуатацию, и по три дня на на любой полет.
–Какова научная цель марсианского вертолета?
— Передать телеметрические данные, чтобы проверить правильность выбора конструкции вертолета и грядущих схем.
–Что больше всего угрожает вертолету на Марсе?
— Нерасчетные тепловые потери в ночное время. Несчастливая посадка во время неожиданных порывов ветра. Целостность комплектующих под воздействием тепловых нагрузок.
–Как компьютер выбирает неопасное место посадки?
— Мы отказались от автономного выбора места посадки в самом начале, чтобы сэкономить на испытаниях. Все взлеты и посадки будут производиться с неопасных участков 10 на 10 метров, тщательно отобранных после анализа фотографий с ровера.
J. (Bob) Balaram/California Institute of Technology
–Может ли одна нога вертолета зацепиться за камень или угодить в трещину и опрокинуть вертолет при взлете?
— Я уже сказал о выборе мест посадок. Форма опор спроектирована таким манером, чтобы минимизировать вероятность зацепления.
— Есть ли фундаментальные ограничения для создания более тяжелых, возможно, пилотируемых, вертолетов для Марса в грядущем?
— До пилотируемых вертолетов слишком далеко, нужны очень большие роторы. По моему мнению, для аппаратов 30 кг — вероятно, верхний предел.
— На каких телах Солнечной системы вероятно использование вертолетов в будущем? Венера, Титан?
— Определенно на Титане (там легко летать), и миссия Dragonfly разрабатывается для этого. Вероятно, будут предложены одноразовые аппараты для Венеры с вертолетоподобными функциями.
