NASA „podkręca” obroty. Marsjańskie drony będą potężniejsze

Sukces misji Ingenuity był dopiero początkiem podboju marsjańskiego nieba. Inżynierowie NASA w Jet Propulsion Laboratory właśnie udowodnili, że przyszłe maszyny będą potężniejsze, szybsze i zdolne do przenoszenia ciężkiego sprzętu badawczego. Zapewnią to nowe rotory osiągające prędkości naddźwiękowe.

Naddźwiękowa rewolucja w rzadkiej atmosferze Marsa

Latanie na Marsie to ekstremalne wyzwanie inżynieryjne – gęstość tamtejszej atmosfery stanowi zaledwie 1% gęstości ziemskiej. Aby uzyskać odpowiednią siłę nośną, łopaty wirnika muszą kręcić się z nieprawdopodobną prędkością. Podczas ostatnich testów w specjalnej komorze próżniowej, symulującej warunki Czerwonej Planety, nowe rotory NASA osiągnęły zawrotne 3750 obr./min.

To doprowadziło do historycznego momentu: końcówki łopat wirnika przebiły barierę dźwięku, osiągając prędkość Mach 1,08. Warto zaznaczyć, że ze względu na niskie temperatury i skład atmosfery (głównie dwutlenek węgla), dźwięk na Marsie rozchodzi się wolniej niż na Ziemi. Bariera ta wynosi tam około 869 km/h, podczas gdy u nas jest to ok. 1223 km/h.

Testy w „strefie śmierci” JPL

Eksperymenty nie należały do bezpiecznych. Inżynierowie przeprowadzili aż 137 cykli testowych wewnątrz komory wypełnionej CO2, którą dodatkowo wyłożono masywnymi płytami ochronnymi. Środki ostrożności były niezbędne. Przy takich przeciążeniach istniało ogromne ryzyko, że łopaty wykonane z włókna węglowego po prostu eksplodują, zamieniając się w grad śmiercionośnych odłamków. Testom poddano zarówno konstrukcje trójpłatowe, jak i wydłużone wirniki dwupłatowe, dedykowane nadchodzącej misji SkyFall.

Więcej mocy, więcej nauki: Co nam dają szybsze rotory?

Głównym celem „podkręcenia” obrotów nie jest bicie rekordów dla samej chwały, ale realne zwiększenie możliwości transportowych. Dzięki naddźwiękowym prędkościom, siła nośna nowych helikopterów wzrosła o blisko 30%. To zmienia reguły gry w eksploracji kosmosu.

1. Cięższa aparatura: Podczas gdy Ingenuity ważył niespełna dwa kilogramy i przenosił głównie kamery, nowe maszyny będą mogły zabrać zaawansowane czujniki gruntowe do poszukiwania lodu oraz większe akumulatory.
2. Dłuższy czas lotu: Większa efektywność napędu pozwoli helikopterom pozostawać w powietrzu znacznie dłużej, pokonując dystanse, o których łaziki mogą tylko marzyć.
3. Wsparcie dla astronautów: W przyszłości takie maszyny mają służyć jako zwiadowcy niskiego pułapu, mapując teren dla misji załogowych.

Wyzwania materiałowe i aerodynamika

Przekroczenie bariery dźwięku wiąże się z ogromnymi turbulencjami, które mogą prowadzić do niebezpiecznych wibracji i zmęczenia materiału. Aby temu zapobiec, NASA stosuje unikalne kompozyty węglowe, które muszą zachować elastyczność i wytrzymałość w temperaturach spadających do -90 stopni Celsjusza. Każdy milimetr łopaty jest precyzyjnie projektowany, by minimalizować opory powietrza w fazie transsonicznej.

SkyFall nadchodzi w 2028 roku

Sukces naddźwiękowych testów otwiera drogę do realizacji misji SkyFall, której start zaplanowano na grudzień 2028 roku. Zamiast jednego, małego drona, na Marsa polecą trzy zaawansowane jednostki latające. To definitywny koniec ery powolnego pełzania po powierzchni. Przyszłość badań Marsa należy do latających maszyn, które zrewolucjonizują nasz sposób patrzenia na Czerwoną Planetę.