Қалай ұша марсианский тікұшақ ТА?

Жіберу Қызыл планетаға марсоход — бұл жақсы. Жіберу онымен бірге тікұшақ — тіпті жақсы. Дәл осындай жоспары бар NASA-2020 жыл: бірге марсоходом. Идея үшін ровер жылда қызыл шөлінде, ал оның алдында летал кішкентай тікұшақ. Тікұшақ болады автономды және бірнеше минут күні. Басты артықшылығы мынада: ол разведывать жерге алдында марсоходом жасауға суреттер, мүмкін, сыныптық селфи с марсианами. Әзіл әзілмен, бірақ артықшылығы мұндай мүшелеріне басқалардың алдында болады непостижимым.

Қарамастан очевидную крутость мұндай миссиясының марсианский тікұшақ, сондай-ақ, ол шешуге байланысты бірнеше мәселелерді қатысуда. Бұл Марс — бұл басқа планета. Талдап көрейікші.

Неге жоқ болады бұрамының соңында?

Марсианский тікұшақ — бұл кәдімгі тікұшақ. Вертолетам бір бұранданы (сол сияқты, біз Жер бетіндегі) қажет құйрық бұранда, өтемдік өзгеруі бұрыштық моменттің (және айналу моментін-үйкеліс ауа). Без артқы бұранданың тікұшақ закрутило еді, және ол апатқа ұшырады — ну немесе жолаушыларды стошнило еді, бұл қалай іше беруге болады. Тікұшақ соосным беретін бұранданы екі противовращательные қалақтары. Өйткені екі бұранда крутятся қарама-қарсы бағытта, жалпы бұрыштық моменті нөлге тең, және қажет емес ешқандай қосымша құйрық бұранда.

Құтылу артқы бұранданың пайдалы және үнемдеу үшін кеңістік. Жасауға болады шағын тікұшақ соосными көтергіш бұрандалармен. Аз — жақсы, әсіресе жағдайында тығыздығының бортында мүшелеріне. Қоюға ровер үлкен тікұшақ еді тең келеді әрекеті прокатить чемодан на набитой арбаға ойлы-қырлы жерлерде. Сонымен қатар, бұл марсианский тікұшақ емес, қайта марсоходу, бірақ одан бастайды.

Болады тікұшақ ұшып Марс?

Бұл тікұшақтың ұшу, Жермен және бұдан басқа шолпан, марс бар үлкен айырмашылықтар. Біріншіден, тығыздығы атмосфера Марс қарағанда айтарлықтай төмен Жерде (шамамен 1% атмосфералық тығыздығы). Екіншіден, гравитациялық өріс, сондай-ақ аз Марс (38% гравитация Жер бетінде). Төмен атмосфералық тығыздығы қиындатады тікұшақтың ұшу, бірақ төмен гравитация жеңілдетеді.

Сұрақ қою қажет әйтпесе: неге тікұшақтар ұшады? Ең қарапайым моделін тартым тікұшақтың бұрандалар көтереді, ауа үстінен тікұшақпен және сбрасывают оның төмен. Өйткені импульс "лақтырылған" ауа ұлғаяды, қажет күш — бұл көтергіш күш. Сондай-ақ, ұсынуға болады бұл массаға ауаның нысан цилиндр осындай радиусы, алаңда бұрандалар тікұшақтың.

Мындасыз: thrust — тяга, rotor area — алаң винттің айналу, velocity — ауаның қозғалыс жылдамдығы,

Импульс лақтырылған "ауа" (кел, атай, оның ауамен және Марс және Жер бетіндегі) жылдамдығына байланысты болады, ол арқылы төмен жылжиды, және оның массасы. Қандай ауа массасы болады? Өйткені тартым күші байланысты өзгеру жылдамдығы импульстің биіктігі осы цилиндр ауаның бізге білуге міндетті емес. Бірақ өзгеру жылдамдығы ауа массасының мөлшеріне байланысты бұрандалар мен ауаның тығыздығы. Осыны негізге ала отырып, ұсынуға болады өрескел жақындату тарту күшінің тікұшағы:

" A " — бұл алаң винттің айналу v — ауа жылдамдығы, төмен жылжиды. Ауаның тығыздығы ұсынылған грек әрпімен ρ. Ал гравитация? Несі бар, егер тікұшақ бумен мүмкіндік болады, тартым күші баламалы болуға тиіс салмағы. Есептеуге болады салмағы туындысы ретінде масса (m) және гравитациялық өріс (g).

есеп Айырысулар: Wired

Өйткені ауаның тығыздығы Марс тең 0,01 тығыздығына ауаның Жер бетінде, бірақ гравитациялық өріс құрайды 0,38 маусымдағы жер, төмен гравитация келмейді потере ауаның тығыздығы. Марс бумен мүмкіндік деректерге қарағанда, Жер бетінде. Және ешқандай жағдайда да пайдалануға тырыспаңыз бұл өрескел моделі тарту күшінің тікұшағы құру үшін өз тікұшақтың.

Ал енді санаңыз өздері: біле массасы және мөлшері марсианского тікұшақтың қандай болуы тиіс жылдамдығы және жылдамдық ауа бұрандалармен, бұл штука летала?

NASA бекітеді, бұл марсианский тікұшақ алады ұша шамамен екі-үш минут. Қалған уақытта ол пайдалануға болады, күн панелі жоғарғы бөлігінде кеңес: батареяны зарядтау үшін. Сонымен, қаншалықты үлкен батарея қажет осындай тікұшаққа? Екі жолы бар бағалау мөлшері батареялар (спрашивать у ТА іш пыстырарлық).

Бірінші тәсілі отталкивается уақыт зарядтау. Тікұшақ болады қуаттандыратын күні бойы. Марс күн сайын дерлік дәл сәйкес келеді жер (бірақ 37 минут ұзағырақ). Жалпы ұзақтығы емес, маңызды — маңызды ғана жарық күн және күннің сәулесі. Ретінде, Жер мен ұзақтығы күндізгі жарық өзгереді, жылдар бойы. Көрейік, мысалы, алайық 10-сағаттық жарық күні.

Келесі екенін анықтау керек, — бұл облученность. Бұл беттік тығыздығы сәулелену қуаты, құлайтын жер бетіне. Жер бетінде бұл максимум 1000 Вт шаршы метр. Марс — 2590 Ватт шаршы метр, Бірақ бұл максимум, есте сақтаңыз. Күні бойы күн өз жағдайын өзгертеді. Егер күн панелі болады статичной, орта облученность аз болады. Алайық 295 Вт/кв. м Өлшемі біздің күн панельдер шамамен оценим радиусы 7 см. осындай өлшемді, облученностью, ұзындығы және ПӘК-і 25% біз шамамен 40 000 джоулей энергиясы. Бұл жақын энергиясын, оны сақтайды батарея iPhone Х.

Енді екінші әдісі. Қанша энергия керек марсианскому тікұшаққа үшін өзін-өзі ұстай ауада үшминут? Қалай ұшу қуаты? Ендеше соларды да: қуаты — бұл жылдамдығы, онда сіз пайдаланатын энергия. Бұл тікұшақ ж / е өз энергиясымен? Ол берет ауа өзімен және разгоняет оның (немесе оның кинетикалық энергиясы). Есептеу үшін ұшу қуат алайық өлшемі, бұранданың (14 см, диаметрі) және массасын тікұшақ (1 кг). Бұл мүмкіндік береді есептеу тартуға ауаны үшін қажетті булану. Осы жылдамдықты біз есептей аламыз өзгеру жылдамдығы кинетикалық энергия — қуат. Аламыз ұшу қуаты 374 Вт.

Бірақ погодите: NASA қазірдің өзінде ұсынды талаптар үшін қуатты тікұшақ — 220 Вт. Егер оттолкнуться олардан есептеуге болады энергияға, жұмыс істеу үшін қажетті үш минут ішінде, өйткені қуаты, — бұл энергия/. Энергия тұтыну мұндай жағдайда құрайды 3,96 х 10⁴ джоулей. Қалды көру осы данасына іс-әрекет.