Для майбутнього дослідження Марса найкраще підійде планер

За останні кілька десятиліть Марс став самою дослідженою 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, що 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, використовують теплові висхідні потоки, які зможе залишатися в повітрі. Він дозволить недорого і ефективно картувати поки не позначені ділянки поверхні планети, що допоможе у плануванні посадочних місій.

Планер для дослідження Марса

Нові місії вимагають докладних карт поверхні. дозволяють скласти ці карти, але проїжджають лише 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 досліджувати поверхню 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.

Більш дешевий підхід буде полягати в тому, щоб відправити місію побільше. Таким чином, інша ідея полягає в тому, щоб відправити марсохід з квадрокоптером, 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.

На днях Едріен Бускела, Гаман Чандра і їх колеги з 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 висхідних теплових 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. Планетологи поступово збирають з них мапу поверхні Марса у високому дозволі.

Проте їм потрібні ще більш якісні знімки, щоб планувати майбутні посадочні 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 рівень деталізації, оскільки можуть робити знімки з роздільною здатністю 1 сантиметр на піксель в 100-метровій зоні навколо себе. Але вони нездатні подорожувати на великі відстані, необхідні для досягнення вакансій 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 разів. Тягу створити дуже складно.

Крила нового планера повинні бути більшими щодо його ваги. Планер буде перевозити 5-мегапіксельну камеру, радіокомунікації, 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 надувним крил і керма планер будуть переносити 5 кілограмів — маса беркута.

Потім вони розрахували, що для того, щоб підтримувати цю масу на плаву, крил знадобиться розмах приблизно в 6 метрів, а апарат зможе летіти на швидкості 100 метрів у 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 місії по входу в атмосферу Марса і від'єднається від основного вантажу на висоті близько 2 кілометрів. Азотний генератор роздує і створить тиск на планері менш ніж за 10 секунд, а його крила стануть твердими приблизно за годину, під дією марсіанського сонячного світла.

Надувні технології зразок цих вже тестувалися на Марсі. Як модуль Mars Pathfinder, так і марсоходи Mars MER покладалися на повітряні пакети, які надувалися по мірі спуску в атмосфері, і потім пом'якшували удар про землю. Їх також розробляли для невеликих супутників зв'язку.

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

Якщо у Марса буде профіль вітру, подібний до земного, 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 автономний політ зможе підтримувати планер на плаву протягом тривалих періодівчасу, за умови досить значної зміни швидкості і висоти вітру. Питання лише в тому, чи зможе планер протриматися на Марсі цілий рік.

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

Така місія могла б пролити світло на ряд давніх загадок Марса. Одна з таких — загадкові лінії на схилах Марса, які проявляються при потеплінні і настання 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 це голлівудського 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 летить від Землі. Такого роду зображення відіграють важливу роль у суспільному сприйнятті.

Планеру потрібна ширококутна камера на хвостовому оперенні, яка буде відправляти на Землю знімки. Як думаєте, варто? Розкажіть .