Марсианский самолет
— Марсианский самолет это транспортное средство, способное поддерживать полет с двигателем в атмосфере Марса . Пока что марсианский вертолёт Ingenuity — единственный летательный аппарат [2] [3] когда-либо летал на Марс , совершив 72 успешных полета на расстояние 17,242 км (10,714 миль) за 2 часа 8 минут и 48 секунд полета. [4] «Инженьюити» проработал на Марсе 1042 сола (всего 1071 день ; 1 год 341 день ), пока его лопасти ротора, возможно, все четыре, не были повреждены, в результате чего НАСА вывело корабль из эксплуатации. [5] [6]
Первый полет с двигателем он совершил 19 апреля 2021 года, взлетев с поверхности. [7] Ранее экспериментальный самолет NASA Mini-Sniffer рассматривался для возможных миссий по полету и изучению атмосферы Марса, но от этой идеи отказались. Самолеты могут проводить измерения атмосферы Марса на месте, а также дополнительные наблюдения на обширных территориях. Долгосрочная цель — разработать пилотируемые самолеты для Марса. [8]
По сравнению с Землей, воздух на Марсе у поверхности намного тоньше, а давление составляет менее 1% от земного на уровне моря, что требует более эффективного метода достижения подъемной силы . Чтобы компенсировать этот недостаток, марсианский воздух, в основном состоящий из углекислого газа ( CO
2 ), плотнее на единицу объёма, чем земной воздух, а гравитация на Марсе составляет менее 40% земной. [9] [8]
История
[ редактировать ]В 1918 году в датском научно-фантастическом фильме «Химмельскибет» (также известном как «Путешествие на Марс ») был показан аэрокосмический корабль «Эксельсиор» , предназначенный для полета на Марс с экипажем. [10]
До начала исследования Марса с помощью космических кораблей предполагалось, что плотность атмосферы Марса выше, чем было измерено позже, что заставило инженеров думать, что полет на крыле будет намного проще, чем это есть на самом деле. В своей концепции « Марсианского проекта » («Das Marsprojekt») [11] Вернер фон Браун предложил крылатые аппараты для высадки людей на Марс. [8]
Первый детальный посадочный модуль на Марс, заключенный НАСА по контракту, был заключен с компанией Ford/Philco Aeronutronic в начале 1960-х годов, которая предназначалась для конструкции подъемного корпуса посадочного модуля; Именно тогда некоторые из лучших оценок атмосферы Марса были значительно плотнее, чем показали измерения Mariner IV в июле 1965 года. [12] Посадочный модуль имел подъемный корпус в форме ванны с крылышками и был одним из первых детальных проектов спускаемого аппарата на Марс, хотя он не мог летать в пересмотренных данных для атмосферных условий Марса. [12] Конструкция посадочного модуля с подъемным корпусом Aeronutronic Mars была основана на марсианской атмосфере, состоящей в основном из азота (около 10% от земной). [12]
Июль 1965 года ознаменовал переход от марсианских посадочных модулей с несущим корпусом и крылатым планером к посадочным модулям с баллистическим входом в виде леденцов. [13]
В 1970-е годы самолет Mini-Sniffer выпускался в нескольких модификациях, поэтому он мог работать и в полностью CO2 режиме.
2 среда. [1] Mini-Sniffer мог работать без кислорода, используя гидразин , и его конструкция рассматривалась для отбора проб атмосферы Марса. [14] Самолет имел большой пропеллер, позволяющий эффективно работать в разреженном воздухе, и в период с 1975 по 1982 год было совершено множество полетов различной конфигурации. [15]
Конструкция крылатого марсохода была предложена в 1970-х годах, чтобы покрыть большую площадь, чем стационарные посадочные аппараты «Викинг» . [8] В 1990-х годах НАСА выдвинуло предложение о полете на Марс самолета к годовщине Райт братьев первого полета , в эпоху «Быстрее, лучше, дешевле». [8] Предложение о самолете ARES Mars было выбрано в качестве кандидата для программы Mars Scout , но не выбрано для полета.
В 2015 году самолет на Марс рассматривался как вариант перезапуска японской миссии MELOS . [16] Один из ранних проектов предлагал размах крыла 1,2 м, массу 2,1 кг и следующий профиль миссии: [16] На этапе приземления надводного элемента MELOS самолет будет выпущен на высоту 5 км, затем пролетит 4 минуты, преодолев 25 км по горизонтали. [16]
19 апреля 2021 года вертолет НАСА Ingenuity стал первым марсианским самолетом с двигателем и управлением, совершившим полет. Первоначально он приземлился на планете, находясь под марсоходом НАСА «Персеверанс » . [7]
Самолеты
[ редактировать ]
Прототипы марсианских самолетов летали на высоте около 30 км (98 000 футов) на Земле (что примерно в два раза превышает среднее давление воздуха на поверхности Марса). [18] и протестировали расширяемые крылья, которые отверждаются в ультрафиолетовом свете. [19] Для полета в атмосфере Марса число Рейнольдса будет очень низким по сравнению с полетом в атмосфере Земли. [9] Валлес Маринерис стал объектом нападения беспилотного самолета и планеров Марса. [20] [8]
Планеры могли бы нести больше научных приборов, но занимать меньшую площадь. [8] Гидразин был предложен в качестве топлива для самолетов на Марсе. [8] В какой-то момент НАСА разрабатывало планы создания «микромиссии» самолета размером с вок, который будет перевозиться на отдельной полезной нагрузке, направляющейся на Марс. [8] Скорость 1 Маха на Марсе может составлять около 240 м/с (790 футов/с), тогда как на Земле она составляет около 332 м/с (1090 футов/с). [21]
Предложение Дедала в отмененной программе Mars Scout разработало марсианский планер, который сможет пролететь более 400 км (250 миль) вдоль пропасти Копрат. [22]
Предлагаемые концепции самолетов на Марс включают:
- ARES ( Аэрофотосъемка окружающей среды регионального масштаба ) [23]
- MAGE (Воздушный геофизический исследователь Марса) [20]
- AME (Самолет для исследования Марса) [18]
- МАТАДОР (Марсианский самолет с передовыми технологиями для развертывания, эксплуатации и восстановления) [18]
- Sky-Sailor — самолет на солнечных батареях с микророботами. [24]
- Китти Хок , миссия на нескольких планерах [20]
- Дедал , планер с дальностью полета более 400 км. [25] (Предложение Mars Scout 2011) [22]
- АРМАДА , «Усовершенствованный марсианский разведывательный самолет развертывания». [26]
- МАРЕА , «Боевой авиационно-исследовательский самолет Евроавиа» [26]
- Прандтль-М [27] (Предварительное исследование аэродинамического проекта посадки на Марс) [28]
- NASA Mini-Sniffer , предназначенный для отбора проб атмосферы Марса, протестировал работу на гидразине (независимом от воздуха). [15]
- Mars Aerial and Ground Global Intelligent Explorer (MAGGIE) - самолет на солнечной энергии с возможностью вертикального взлета и посадки для приземления и перезарядки. [29]
Воздушные шары
[ редактировать ]Воздушные шары могут стать альтернативой парашютам, обеспечивая мягкую посадку. [30] Воздушный шар может позволить посадочному аппарату взлететь и приземлиться на новом месте. [30] Два типа баллонной технологии – сверхдавление и технология Монгольфьера. [30] Аэростаты сверхдавления пытаются сдерживать давление, вызванное нагревом, для поддержания высоты. [30]
«Монгольфьер» будет использовать нагретый марсианский воздух для создания подъемной силы. [30] Примером концепции марсианского воздушного шара был Mars Geoscience Aerobot. [31] Была проделана некоторая работа по разработке чрезвычайно тонких и гибких солнечных элементов, которые могли бы позволить оболочке воздушного шара генерировать энергию от Солнца. [32]
Также были предложены дирижабли с вакуумом, используемым для создания подъемной силы. [33] [34]
Винтокрылая машина
[ редактировать ]
В 2002 году был опубликован документ, в котором предлагалось использовать автономные роботизированные вертолеты для исследования Марса в рамках программы Mars Scout . [35] Был отмечен ряд преимуществ жизнеспособной конструкции винтокрылого аппарата, в том числе способность преодолевать сложные рельефы Марса, но при этом посещать несколько объектов на месте . [35] Короткий прыжок, совершенный Lunar Surveyor 6 в 1967 году, был отмечен как пример прыжка для посещения другого места. [35]
Ingenuity , часть НАСА миссии «Марс 2020» , представляет собой несуществующий роботизированный вертолет, который был запущен с марсохода Perseverance и продемонстрировал первый полет винтокрылого аппарата в атмосфере Марса. [36] НАСА сможет использовать этот проект для будущих миссий на Марс. [37] НАСА объявило об окончании миссии Ingenuity , поскольку инженеры обнаружили, что вертолет получил повреждения после отключения связи с Perseverance в середине полета. Вертолет совершил 72 полета за три года; Ожидается, что окончательные испытания системы и сбор данных будут продолжаться в течение нескольких месяцев. [6]
Индийская ISRO в рамках своего проекта Mangalyaan стремится отправить винтокрылый аппарат под названием MARBLE или Martian Boundary Layer Explorer . В настоящее время он находится на стадии концептуального проектирования. [38] [39] [40]
Другие летательные аппараты и бортовые устройства
[ редактировать ]
- Гиперзвуковые планеры были предложены Вернером фон Брауном. [8]
- Основными бортовыми устройствами были различные парашюты.
- Реактивный полет, как и ретро-ракеты, также был частью посадочных систем.
- Аэрооболочки различных космических кораблей
- Бункер с ракетным двигателем (например, Mars Geyser Hopper )
- Энтомоптер
- В системе посадки SkyCrane использовались более тяжелые марсоходы , такие как Curiosity и Perseverance, способные совершить очень короткий полет при посадке любого марсохода.
Виртуальный
[ редактировать ]Стереокамера Mars Express высокого разрешения и Mars Reconnaissance Orbiter могут камера HiRISE обеспечить виртуальные полеты над Марсом, накладывая изображения поверхности на трехмерные модели местности. [41] [42] [43]
См. также
[ редактировать ]- Аэробот
- Аэроторможение
- Dragonfly — винтокрылый аппарат, планируемый для спутника Сатурна Титана.
- Список миссий на Марс
- Вход в атмосферу Марса
- Облет Марса
- Пилотируемая орбитальная станция Марса
- Самолет на солнечной энергии
- Воздушные шары программы «Вега» , 1985 год, парили в облачной системе Венеры.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Мини-Нюхач» . 28 сентября 2015 г.
- ^ mars.nasa.gov. «Вход, спуск и посадка (EDL) — НАСА» . mars.nasa.gov . Проверено 4 октября 2023 г.
- ^ «Маневр небесного крана Curiosity, концепция художника - НАСА» . Проверено 4 октября 2023 г.
- ^ «Журнал полетов» . Техническая демонстрация марсианского вертолета . НАСА . Проверено 7 октября 2023 г.
- ^ NASA Science Live: Ingenuity Mars Helicopter Tribute & Legacy , получено 1 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «После трёх лет на Марсе миссия НАСА по вертолёту Ingenuity завершается» . Лаборатория реактивного движения .
- ^ Jump up to: а б «Вертолет НАСА Ingenuity Mars совершил первый исторический полет» . НАСА. 19 апреля 2021 г. Проверено 20 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж «Оливер Мортон – MarsAir: Как построить первый внеземной самолет» . Проверено 4 марта 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Разработка и летные испытания БПЛА с надувно-жестким крылом» (PDF) . Университет Кентукки. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2010 г. Проверено 17 февраля 2012 г.
- ^ Миклош, Винче (15 августа 2013 г.). «Поразительные конструкции космических кораблей до космической эры» . ио9 .
- ^ фон Браун, Вернер (1991) [1952]. Марсианский проект (2-е изд.). Издательство Университета Иллинойса . ISBN 978-0-252-06227-8 .
- ^ Jump up to: а б с «Дорога на Марс...» Журнал Air & Space . Проверено 19 июля 2018 г.
- ^ «Жевательные конфеты на Марсе (1966)» .
- ^ «Коллекция фотографий мини-нюхала Драйдена НАСА» . www.dfrc.nasa.gov . Проверено 21 января 2018 г.
- ^ Jump up to: а б «Коллекция фотографий мини-нюхала Драйдена НАСА» .
- ^ Jump up to: а б с «Текущий план MELOS, предлагаемой японской миссии на Марс» (PDF) . февраль 2015 года . Проверено 30 ноября 2022 г.
- ^ https://www.researchgate.net/publication/41504124_A_Mars_VTOL_Aerobot_-_Preliminary_Design_Dynamics_and_Control
- ^ Jump up to: а б с Самолет на Марс - Исследовательский центр Эймса
- ^ БОЛЬШОЙ СИНИЙ: Демонстратор высотных БПЛА марсианских авиационных технологий.
- ^ Jump up to: а б с Джон Ф. Макгоуэн, доктор философии. - Крылья Марса (3 декабря 1999 г.)
- ^ «Профиль миссии Марсианской научной лаборатории» . Архивировано из оригинала 21 февраля 2011 г. Проверено 21 августа 2012 г.
- ^ Ares Mars Airplane. Веб-сайт Архивировано 25 марта 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ Небесный Моряк
- ^ Дедал (апрель 2005 г.) [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Студенты Евроавиа спроектировали марсианский летательный аппарат (ЕКА)
- ^ Может ли это стать первым самолетом на Марс? НАСА, июнь 2015 г.
- ^ Андерсон, Пол Скотт (01 июля 2015 г.). «Полет в дружественном марсианском небе: НАСА испытает прототип марсианского самолета» . АмерикаКосмос . Проверено 19 июля 2018 г.
- ^ «Марсианский воздушный и наземный глобальный интеллектуальный исследователь (МЭГГИ) - НАСА» . 4 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и НАСА – Марсианские воздушные шары
- ^ «Модель траектории марсианского воздушного шара для разработки марсианских геофизических аэроботов (1997)» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 г. Проверено 22 марта 2012 г.
- ^ Концепции и подходы к исследованию Марса (2012)
- ^ «Технологии будущего: марсианские дирижабли» .
- ^ Кларк, Джон-Пол (6 апреля 2017 г.). «Эвакуированный дирижабль для миссии на Марс» . НАСА . Проверено 30 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Янг, Ларри; Эйкен, EW; Гулик, Вирджиния; Манчинелли, Рокко; Бриггс, Джеффри (1 февраля 2002 г.). Роторкрафт в роли разведчиков Марса . Том. 1. С. 1–378 т. 1. дои : 10.1109/AERO.2002.1036856 . ISBN 978-0780372313 . S2CID 32275132 .
- ^ «Пресс-кит Ingenuity для посадки вертолета на Марс» (PDF) . НАСА. Январь 2021 года . Проверено 14 февраля 2021 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Демонстратор технологий вертолетов Марса , Дж. (Боб) Баларам , Тимоти Кэнхэм , Кортни Дункан, Мэтт Голомбек, Ховард Фьер Грип, Уэйн Джонсон, Джастин Маки, Амелия Куон, Райан Стерн и Дэвид Чжу. Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA), конференция SciTech Forum; 8–12 января 2018 г., Киссимми, Флорида. дои : 10.2514/6.2018-0023 В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Исро планирует отправить дрон на Красную планету: отчеты» . Таймс оф Индия . ISSN 0971-8257 . Проверено 19 февраля 2024 г.
- ^ «Исро отправит БПЛА для полета на Марс в рамках следующей миссии в Мангальяне» . Индия сегодня . Проверено 19 февраля 2024 г.
- ^ Кутхунур, Шармила (17 мая 2024 г.). «Амбициозная вторая миссия Индии на Марс, включающая марсоход, вертолет, небесный кран и сверхзвуковой парашют» . Space.com . Проверено 2 июня 2024 г.
- ^ «TPS – Невероятно захватывающий полет через Часму Кандор, 9 марта 2010 г.» . Архивировано из оригинала 10 апреля 2012 г. Проверено 17 февраля 2012 г.
- ^ Самое яркое событие месяца, январь: анимация Mawrth Vallis (2012)
- ^ «Анимация пролета кратера Беккерель на Марсе» . Лаборатория реактивного движения . Архивировано из оригинала 3 июня 2013 г. Проверено 22 августа 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- НАСА - Планетарный летательный аппарат
- НАСА – АРЕС ( мультимедиа )
- Сверхэффективный самолет получил премию НАСА (2011). Архивировано 18 ноября 2012 г. в Wayback Machine.
- Варианты летной системы для дальнего полета на Марс (.pdf)
- Эймс испытывает прототип марсианского самолета (август 2001 г.)
- Какова лучшая конструкция летающего марсианского робота? (Вселенная сегодня)
- Может ли это стать первым самолетом на Марс? НАСА, июнь 2015 г.
- Виртуальная эстакада Кандор Часма ( Candor Chasma )
