Helikopterin nousu Marsiin: mitä tulevaisuus tuo tullessaan?

Marsin lennon tulevaisuus avautui maanantaina. Se tulee olemaan toinen löytömatka seuraavan vuosikymmenen tai kahden aikana, kun hienosäädämme Marsin helikopterien suunnittelua ja sovellusta.

NASAn JPL:n tiimi reagoi sen jälkeen, kun Ingenuity (näytöllä) tekee ensimmäisen lennon Marsiin maanantaina. (Lähde: NASAn videokaappaus Reutersin kautta)

Kun auringon ensimmäinen valo välkkyi pilvien läpi viileän kevätaamuna Washingtonissa, pieni helikopteri nousi kylmälle ja autiolle planeetalle lähes 300 miljoonan kilometrin päässä. Uutiset toisesta maailmasta niin kaukaisesta, tarjosivat ehkä hieman piristystä pois maapallon epidemian karusta todellisuudesta. Klo 6.46 EST, tiedot Marsista osoittivat, että Mars Ingenuity, pieni helikopteri, oli ottanut sen ensimmäinen 40 sekunnin lento jossa se nousi noin 3 metriä ilmassa.

Uutiskirje| Napsauta saadaksesi päivän parhaat selitykset postilaatikkoosi

Wright Brothersin hetki

Pari vuotta sitten vierailin Kitty Hawkissa Pohjois-Carolinassa matkalla perheen lomalle. Kitty Hawk on kuvailematon kaupunki Outer Banksin kärjessä. Juuri Kitty Hawkissa parilla veljeksellä, Orvillella ja Wilbur Wrightilla, oli yllättävä halu kokeilla lentää, josta tulisi ensimmäinen lentokone maan päällä. Jos astut sata vuotta taaksepäin, autot eivät tuolloin olleet muodissa, puhumattakaan lentämisestä. Ensimmäinen Ford-auto koottiin vuonna 1903: juuri silloin, kun Wrightin veljekset yrittivät lentää ensimmäistä konetta. Siksi on mielenkiintoista, että ihmiset tavoittelivat halua lentää aikana, jolloin autot olivat harvinaisuuksia. Ensisijainen kulkuväline oli hevoset ja hevoskärryt: tuolloin vastustettiin siirtymistä hevosvaunuihin tai autoon. Kuten Ingenuity, myös Wright Brothersin ensimmäinen moottorilento oli lyhyt (noin 12 sekuntia). Kuten Nerokkuus, kukaan ei tiennyt tuolloin (onnistuneen lennon aikana), muuttaako lento tiedettä ja teknologiaa vai eikö sillä ole merkitystä historian kulussa. Wright-veljesten osalta tiedämme tietysti, että lento muutti ihmissivilisaation. Mars Ingenuitylle emme tietenkään tiedä, mitä tulevaisuudessa tapahtuu: joka tapauksessa tiedämme ehkä puolen vuosisadan kuluttua.

Tri Amitabha Ghosh on NASAn planeettatieteilijä Washington DC:ssä. Hän on työskennellyt useissa NASA:n Mars-tehtävissä alkaen Mars Pathfinder Missionista vuonna 1997. Hän toimi Mars Exploration Rover Missionin tiedeoperaatioiden työryhmän puheenjohtajana, ja hänen tehtävänä oli johtaa taktisia Rover-operaatioita Marsissa yli 10 vuoden ajan. Hän auttoi analysoimaan Marsin ensimmäistä kiveä, joka sattui olemaan ensimmäinen kivi, joka analysoitiin toiselta planeetalta.

Helikopteri Marsissa -tehtävä

Pikakelaus sata vuotta eteenpäin: Halu kokeilla kunnianhimoista kokeilua, joka rajautuu hullun ja kunnianhimoisen välillä, koska Marsin ilmapiiri on niin ohut, tuli Jet Propulsion Laboratorysta. Jotenkin tämä kokeilu ei geeliytynyt Perseverance Roverin laajoihin tavoitteisiin, joille oli annettu tieteellisiä tavoitteita elämän todisteiden etsimisestä hapen valmistukseen Marsissa. Mutta NASAn pääkonttorin virkailijat näkivät pitkän näkemyksen ja hyväksyivät tämän kunnianhimoisen teknologian: erittäin tärkeänä huomiona, että teknologian esittely saattaa epäonnistua.

Tekninen haaste: Marsissa lentää on insinöörihaaste: ilmakehän tiheys on 1 % verrattuna maan ilmakehään. Lennon ylläpitämiseksi helikopterin siipien on pyörittävä 2400 rpm (kierrosta minuutissa) tai noin 8 kertaa niin nopeasti kuin matkustajahelikopterin lentääkseen maan päällä. Helikopterin lentäminen muutaman metrin päässä maasta Marsissa vastaa helikopterin lentämistä 2-3 kertaa Mt Everestin korkeuteen. Kontekstin tarjoamiseksi Boeing 747:n kaltaiset lentokoneet lentävät 30 000 jalan korkeudella tai suunnilleen Everestin korkeudella. Parhaat hävittäjät, kuten Yhdysvaltain ilmavoimien SR-71, voivat lentää jopa kolme kertaa Mt. Everestin korkeudelle.

Toinen haaste on suunnitella vene, jolla on omat teho-, viestintä- ja mekaaniset osajärjestelmät niin pienellä massabudjetilla. Tämän veneen ei vain tarvinnut käyttää tätä korkeaa kierroslukua ja olla riippuvainen aurinkopaneeleista, vaan Ingenuityn oli myös selviydyttävä erittäin kylmästä Marsin yöstä, joka voi olla julma akkujen ja ajotietokoneen suhteen.

Tässä NASA:n kuvassa NASAn kokeellinen Mars-helikopteri Ingenuity leijuu Marsin pinnan yläpuolella maanantaina 19. huhtikuuta 2021. Pieni 4 kiloa painava helikopteri nousi pölyiseltä punaiselta pinnalta ohueseen Marsin ilmaan maanantaina ja saavutti ensimmäisen moottorikäyttöisen, ohjatun lennon. toisella planeetalla. (NASA AP:n kautta)

Katse eteenpäin

Maapallolla kukaan ei tiennyt, tuleeko ilmailu laajalle levinneeksi ja osaksi ihmiselämää. Ensimmäisellä kaupallisten lentoyhtiöiden genrellä ei ollut suurta menestystä 1920-luvulla ihmisten saamisessa lentämään. Ei ollut infrastruktuuria eikä kysyntää muuttaa lentämistä massamarkkinayritykseksi. Ilmailu toimialana ei ollut heikkohermoisille. Jotkut kuuluisat teollisuusyritykset, kuten Henry Ford, astuivat alalle, paloivat ja poistuivat tunnetusti, kun eivät onnistuneet tekemään kassapositiivista liiketoimintaa. Muut, kuten intialainen JRD Tata, selvisivät kaupallisen ilmailun kovista synnytystuskista ja jatkoivat menestyneen lentoyhtiön johtamista.

Nerokkuus voi muuttaa Marsin ilmailun historiaa kahdella tavalla tai ei. Ensinnäkin tämä saattaa synnyttää useita tehtäviä, joilla testataan Marsin lennon rajoja ja Mars-helikopterien käyttökelpoisuutta tehtävän tarpeisiin. Ingenuityn jälkeen tarvitaan pari muuta helikopteritehtävää testatakseen edelleen muita teknisiä kysymyksiä: mikä tärkeintä, kuinka pitkälle marsihelikopteri voi lentää, kuinka korkealle se voi lentää ja mikä on suurin paino, jonka se voi kantaa? Jos nämä etäisyydet ovat merkittäviä, voidaanko helikopteria käyttää ihmisten tai rahdin kuljettamiseen Marsissa? Olemme tarpeeksi kaukana siitä pisteestä, jossa meillä on vastauksia, mutta nämä ovat joitain kysymyksiä, joita todennäköisesti harkitaan, kun tutkimme Marsin lennon teknisiä rajoja.

Toiseksi, mitä pieni helikopteri, kuten Ingenuity, voi tehdä tukeakseen mönkijän tehtävää? Marsin kulkijat voivat kulkea rajoitetun matkan joka solmi. Yksi syy tähän on se, että mönkijän ehdotetusta reitistä on vain vähän tietoa. Korkearesoluutioiset kuvat kiertoradalta tukevat ajamista Marsissa, mutta helikopterin kuvat voivat olla paljon korkeampia ja ne voidaan saavuttaa nopeasti. Kuvien kiertoradalla on paljon pidempi läpimenoaika. Helikopterin pitäisi siis pystyä tarjoamaan parempia kuvia roverin reitin vaaroista: ja tämä voi auttaa pidemmän matkan suunnittelussa. Toiseksi maisemassa on osia, joihin roverit eivät pääse käsiksi: ehkä rosoinen kallio tai jyrkkä mäki tai painuma. Helikopteria voitaisiin oletettavasti käyttää laskeutumiseen, nopeaan tieteelliseen tiedusteluun ja jopa kivinäytteen tuomiseen roverille analysoitavaksi.

Bottom line

Marsin lennon tulevaisuus avautui maanantaina. Se tulee olemaan toinen löytömatka seuraavan vuosikymmenen tai kahden aikana, kun hienosäädämme Marsin helikopterien suunnittelua ja sovellusta.

Jaa Ystäviesi Kanssa: