Читайте РБК без баннеров

Подписка отключает баннерную рекламу на сайтах РБК и обеспечивает его корректную работу

Всего 99₽ в месяц для 3-х устройств

Продлевается автоматически каждый месяц, но вы всегда сможете отписаться

Первый вертолет на Марсе: что это значит для человечества

Фото: Shutterstock
Фото: Shutterstock
В апреле 2021 года вертолет Ingenuity успешно пролетел над поверхностью Марса. Теперь NASA строит планы по дальнейшему использованию дрона. Не исключено, что он может стать новым видом транспорта на других планетах

19 апреля 2021 года Лаборатория реактивного движения NASA сообщила, что первый марсианский вертолет Ingenuity успешно совершил свой тестовый полет. Он поднялся на высоту около 3 метров, а затем продемонстрировал мягкую посадку. Весь полет занял около 40 секунд. Вертолет готовили к тесту 15 суток. Чтобы подчеркнуть символичность полета, на марсолете закрепили кусок ткани с первого в мире самолета Flyer 1 братьев Райт. Затем вертолет испытали еще два раза. Третий полет продлился уже 80 секунд, марсолет преодолел почти 100 метров. РБК Тренды решили разобраться, почему Ingenuity так важен для будущего космонавтики и человечества в целом.

Первый на Марсе

Вертолет Ingenuity прибыл на Марс в рамках миссии марсохода Perseverance. Это самый сложный аппарат, который когда-либо был на этой планете. Perseverance будет исследовать древнюю речную дельту в кратере Езеро. Задачей марсохода станет поиск признаков прошлой жизни.

У Ingenuity задача более простая, но не менее важная. Марсолет должен был продемонстрировать возможности автономного полета в разреженной атмосфере Красной планеты, плотность которой составляет всего 1% от земной. Он не оснащен никакими научными приборами, кроме лазерного высотомера, гиростабилизатора и видеокамер. Связь вертолета с Землей осуществляется через марсоход.

Часть испытаний уже завершилась, а, если все они пройдут успешно, то на Марс можно будет отправить большой вертолет, который сможет преодолевать серьезные расстояния за считаные минуты. Это значительно ускорит освоение новых планет. Кроме того, марсолет сможет делать снимки, качество которых будет значительно лучше, чем фото с орбиты. Пока удалось получить только одно изображение во время третьего тестового полета.

Первый снимок марсолета, сделанный им при полете 23 апреля 2021 года
Первый снимок марсолета, сделанный им при полете 23 апреля 2021 года (Фото: NASA)

Немного техники

Ingenuity представляет собой относительно небольшой коптер массой 1,8 кг. На Марсе он весит еще меньше — около 0,68 кг. Вертолет поднимается в воздух с помощью двух винтов длиной 1,2 м каждый и весом всего 35 г. Они изготовлены из углеродного волокна.

Для работы Ingenuity выбрали именно модель вертолета, так как его лопасти слишком большие. Таким образом он работает на соосной схеме, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей оси.

«Сердце» марсолета, которое выполняет высокоуровневые операции, работает на плате с SoC Snapdragon 801 от компании Qualcomm. Что интересно — программное обеспечение базируется на ОС Linux и открытом ПО. Это значит, что инженеры-энтузиасты могут повторить конструкцию марсолета или создать что-то свое.

Ingenuity изначально запитан от марсохода, но впоследствии он должен сам обеспечивать себя энергией. Для этого на его лопастях располагаются солнечные панели. Емкость аккумулятора марсолета составляет от 35 до 40 Ватт-часов, что примерно равно емкости трех батареек смартфона.

Одна из камер вертолета является навигационной и отвечает за определение местоположения, направления движения и скорости. А вторая камера — цветная, 13 МП. Она позволит делать снимки поверхности Марса.

Фото:NASA
Футурология Покорение Марса: история и будущее космических программ

Как все происходит

Марсолет проходит полетные испытания без человеческого вмешательства, в полностью автоматическом режиме. Инженеры не могут контролировать этот процесс, так как дрон находится в 20 световых минутах от Земли — задержка сигнала очень серьезная. Он связан с ровером и управляется по беспроводной сети.

Полеты длятся недолго — максимум, до 90 секунд. Три первых запуска проходили в одном месте. Теперь, когда Ingenuity успешно справился с этой задачей, его попробуют запустить в новой локации.

Задачи марсолета будут усложнять. Если при первом тестировании ему нужно было просто взлететь и приземлиться, то во время следующих тестов инженеры попробуют задать более высокую траекторию движения Ingenuity (до 5 м) и заставить марсолет отлететь дальше (на 50-100 м), чтобы выполнить несложные маневры, в том числе, пролет по кругу.

Фактически, вертолет уже выполнил свою миссию. Теперь его попробуют испытать в измененных условиях.

В чем сложности

На Земле ни один вертолет не поднимался выше 12 км. А на Марсе Ingenuity приходится испытывать нагрузку, будто он летает на высоте 30 км. Все из-за разницы в атмосферах. Если на Земле кубометр воздуха при температуре 25 °C весит 1,205 кг, то на Марсе его вес не превышает 15-18 г. Гравитация на Марсе составляет 38% от земной.

Чтобы взлететь на Марсе, вертолету нужно очень быстро вращать лопастями. Скорость этого вращения достигает 2300-2900 оборотов в минуту или 40-50 оборотов в секунду. Для сравнения — земные вертолеты совершают 500 оборотов в минуту.

Для тестов Ingenuity использовали гравитационную разгрузку. Дрон приподнимали на леске, чтобы при взлете он тянул только 30% своей массы, как в марсианских условиях. Затем внутри поперечной аэродинамической трубы, куда помещали марсолет, включали гравитационную нагрузку для имитации условий Марса. Например, пылевой шторм со скоростью ветра 17—30 м/с.

Имитация гравитационной нагрузки при испытаниях марсолета

Помимо разреженной атмосферы, еще одной проблемой стали низкие ночные температуры на Марсе. Температура ночью может опускаться до минус 90 °C. Однако первая ночевка Ingenuity показала, что марсолет способен переносить даже такие температуры.

Кстати, всем желающим доступна полная 3D-модель Ingenuity. Ее можно крутить и приближать.

Роль в будущем исследований

Первый полет марсианского вертолета стал большим событием в истории космонавтики по многим причинам. Об одной из них говорит руководительница проекта Ingenuity Мими Онг. По ее словам, этот полет «открывает дорогу для создания других летательных аппаратов, которые NASA отправит на иные планеты Солнечной системы».

Первый полет Ingenuity

NASA уже планирует масштабировать марсианский вертолет до транспортного средства весом около 25-30 кг. Такой аппарат сможет выдерживать около 4 кг полезной нагрузки и нести на себе научные приборы и датчики. Исследования других планет выйдут на новый уровень.

Астрофизик Сергей Попов в разговоре с РБК Трендами отмечает, что расширение человеческого инструментария при изучении мира, звезд и планет приводит к новым открытиям, поэтому всегда важно двигаться вперед и осваивать новые методы. «Есть очень маленькая вероятность того, что на Марсе обнаружат жизнь в ее простейшей форме. Новые методы позволяют лучше понять, что происходит на планете сейчас и как она была устроена в прошлом, в том числе, какой климат был миллиарды лет назад», — поясняет он.

По словам исследователя, создание аппаратов вроде Ingenuity в любом случае приближает нас к чему-то новому. Астрофизик уверен, что этот вертолет сможет работать как исследовательский инструмент. К примеру, его можно задействовать в аэрофотосъемке, которая дает гораздо более качественную картинку, чем с орбиты. «У нас есть прекрасные общие карты Марса, но для изучения геологической истории важнее получить более детальные изображения. В том числе и для того, чтобы понять, когда и в каком количестве на Марсе присутствовала вода», — заключил Попов.

Обновлено 28.04.2021
Главная Лента Подписаться Поделиться
Закрыть