Вертолет Ingenuity готовится к 14 полету

Вертолет НАСА «Изобретательность» (Ingenuity) готовится к своему 14-му полету на красной планете, но разреженный марсианский воздух делает такие полеты все более и более сложными. Предстоящая вылазка, которая может произойти в любой день, является простым полетом по сравнению с некоторыми более смелыми разведывательными полетами, которые вертолет совершал, чтобы помочь марсоходу НАСА «Настойчивость», — заявили члены команды миссии в недавнем сообщении. Есть веская причина для простоты: 1,8 килограммовый вертолет проверит более высокие скорости вращения ротора, чтобы понять, может ли он продолжать летать в быстро меняющихся сезонных атмосферных условиях на Марсе. План полета требует изобретательности, чтобы взлететь и подняться на высоту до 5 метров, а также совершить боковой маневр перед посадкой. Первоначально полет должен был состояться не ранее 17 сентября, но это зависит от готовности команды миссии к такой возможности. Ожидается, что короткий испытательный полет, когда бы он ни происходил, будет проходить на скорости вращения ротора примерно 2700 об/мин, при условии, что запланированное наземное испытание с вращением 2800 об/мин пройдет по плану. Для сравнения, в предыдущем полете на Марсе вертолет летал со скоростью вращения около 2537 об/мин. Большая скорость вращения, как надеются инженеры, позволит дрону летать, несмотря на уменьшение плотности атмосферы. "На самом деле летать становится все труднее с каждым днем: Я говорю о плотности атмосферы, которая и без того была чрезвычайно низкой и сейчас продолжает снижаться из-за сезонных колебаний на Марсе", — написал главный пилот миссии Ingenuity Ховард Грип из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Он объяснил, что полетная кампания Ingenuity была рассчитана на то, чтобы продлиться всего несколько месяцев после того, как миссия Perseverance приземлилась в кратере Езеро на Марсе в феврале. Изобретательность намного превзошла ожидания и все еще летает, проверяя, как винтокрылые машины могут действовать в качестве разведчиков для марсоходов или, возможно, даже для человеческих миссий. Но Ingenuity не был рассчитан на изменение сезонных условий. Первоначально плотность атмосферы в кратере Езеро была эквивалентна примерно 1,2 — 1,5% плотности атмосферы Земли. Но теперь плотность приближается к 1% в дневные часы, предпочтительные для полета, когда потоки с поверхности вызывают меньшую нестабильность у низколетящего дрона. "Разница в атмосфере может показаться небольшой, но она оказывает значительное влияние на способность Ingenuity летать", — объяснил Грип. Запас тяги или избыточная тяга, создаваемая дроном выше того, что требуется для зависания, уменьшается по мере разрежения атмосферы Марса. Если плотность атмосферы упадет слишком сильно, Ingenuity, возможно, может упасть. "К счастью, есть способ решить эту проблему, но он включает в себя вращение роторов даже быстрее, чем мы делали это до сих пор", — продолжил Грип. «На самом деле им придется вращаться быстрее, чем мы когда-либо пытались с помощью Ingenuity. Это не то, к чему мы относимся легкомысленно, поэтому наши следующие операции на Марсе будут сосредоточены на тщательном тестировании более высоких скоростей вращения ротора при подготовке к будущим полетам». Команда Ingenuity будет искать несколько потенциальных проблем. Одна из них заключается в том, что более высокие обороты ротора в сочетании с ветром и движением вертолета могут привести к тому, что лопасти несущего винта достигнут в атмосфере скорости примерно в 0,8 Маха, или 80% скорости звука. Скорость звука на Марсе составляет всего три четверти скорости звука на Земле из-за гораздо более низкой плотности атмосферы Красной планеты. "Если кончики лопастей окажутся достаточно близко к скорости звука, они испытают очень большое увеличение аэродинамического сопротивления, которое было бы запретительным для полета", — сказал Грип. «Для ротора Ingenuity мы не ожидаем столкнуться с этим явлением, так как оно не было подтверждено испытаниями на Земле». Инженеры также будут следить за потенциальными резонансами, которые могут вызвать вибрацию вертолета на определенных частотах, что в худшем случае может «привести к повреждению оборудования и ухудшению показаний датчиков, необходимых для системы управления полетом», — сказал Грип. Другие проблемы будут включать в себя большую мощность, необходимую от электрической системы, и более высокие нагрузки, требуемые роторной системой. "Все это создает серьезную проблему, но, подходя к проблеме медленно и методично, мы надеемся полностью проверить систему на более высоких скоростях вращения ротора и позволить Ingenuity продолжать летать в ближайшие месяцы", — сказал Грип.