NASA plánuje revolúciu v prieskume Marsu: Štúdia odhalila helikoptéry novej generácie a ich parametre

Ako môžu vedci a inžinieri nadviazať na úspech NASA helikoptéry Ingenuity pre lepšie skúmanie Červenej planéty? Presne touto otázkou sa zaoberá nedávna štúdia prezentovaná na 56. konferencii o lunárnej a planetárnej vede.

Letecký expert s viac ako dvadsaťročnými skúsenosťami v oblasti výskumu a inžinierstva skúmal, ako by helikoptéra novej generácie pre Mars mohla realizovať prelomové vedecké výskumy a zároveň poskytovať maximálnu efektivitu a výkon.

Časopis Universe Today diskutoval o tejto štúdii, prezentovanej na Lunar and Planetary Science Conference, s Williamom Pomerantzom, ktorý je vedúcim vesmírnych projektov v spoločnosti AeroVironment. Zaujíma sa o vylepšovanie kľúčových vlastností ich helikoptéry, novej generácie pre Mars, ďalšie kroky na jej realizáciu a predpokladaný vývoj helikoptér pre skúmanie Marsu.

Inovácia založená na úspechu Ingenuity

„Môj tím v AeroVironment vyvinul Ingenuity v spolupráci s NASA JPL a bola to skutočne vrcholná udalosť našich kariér byť súčasťou takejto neuveriteľnej misie,“ povedal Pomerantz pre Universe Today. 

„Keď Ingenuity dokázala, že motorový let je na Marse skutočne možný, začali sme pracovať na pokročilejších vozidlách.“ Vďaka Ingenuity videli, že „marťanské helikoptéry“ môžu rýchlo pokryť terén a dostať sa do oblastí, ktoré sú pre rovery nepriechodné.

Ďalším krokom bolo skúmanie, či by helikoptéry mohli niesť ďalšie užitočné zaťaženie. „Keď môžeš umiestniť ďalšie senzory, robotické systémy alebo milión iných vecí na helikoptéru, zrazu máš vysoko mobilného, mimoriadne dostupného prieskumníka, ktorý dokáže robiť skutočnú vedu. To otvára úplne nový spôsob skúmania Marsu.“

Pre štúdiu Pomerantz a jeho tím vyvinuli koncepčné modely pre helikoptéry novej generácie pre Mars, vrátane hmotnosti vozidla, kapacity užitočného zaťaženia, frekvencie letov, času letu, rozsahu letu a dostupnosti energie počas letu aj mimo letu. Výskumníci vykonali niekoľko simulácií, aby zistili najvhodnejšiu hmotnosť na dosiahnutie maximálnej vedy so špecializovanou súpravou nástrojov.

Helikoptéra NASA Ingenuity mala celkovú hmotnosť 1,8 kilogramu, dolet 300 metrov, maximálnu dobu letu 90 sekúnd na sol (stredný slnečný deň na marse, pozn. red.) a spotrebovala priemerne približne 350 wattov na let.

Optimálne parametre pre budúce misie

Výskumníci nakoniec určili, že vedecké užitočné zaťaženie 1 kilogram by bolo dostatočné pri celkovej hmotnosti helikoptéry 6 kilogramov, frekvencii letov každý druhý sol, času letu 150 sekúnd, dolete menej ako 1 kilometer, spolu s dostupnosťou energie počas letu 30 wattov a mimo letu 25 watthodín denne.

„Ingenuity neniesla žiadne vedecké užitočné zaťaženie,“ hovorí Pomerantz pre Universe Today.

„Výskumníci určite získali skutočnú vedeckú hodnotu z misie, ale v podstate všetko na palube Ingenuity bolo potrebné na to, aby vozidlo letelo, a nie ako vyhradené vedecké prístroje. To nebude pravda pre budúce vozidlá. Je možné umiestniť ešte viac užitočného zaťaženia na lietajúce vozidlo na Marse, ale tieto vozidlá začínajú vyzerať úplne inak.“

Tím v JPL zdieľal niektoré informácie o „Chopperi“, jednom z ich konceptov pre oveľa väčšie vozidlo. Ale tieto systémy vyžadujú väčší technologický skok; a väčšie skoky zvyčajne prinášajú viac nákladov a viac rizika. 

Cesta od konceptu k realite

NASA vyžaduje od konceptu misie k skutočnému letu vo vesmíre absolvovanie niekoľkých krokov, najmä podľa úrovní technologickej pripravenosti (TRL) od 1 do 9. Tento proces trvá niekoľko rokov, častokrát aj desaťročia. Zahŕňa množstvo návrhov, dizajnov, stretnutí, rozpočtových plánov a opakovaných testovaní. Vyžaduje tiež neustálu komunikáciu s NASA o pokroku vo všetkých aspektoch projektu.

Veľkosť a rozsah misie zvyčajne určujú dĺžku času potrebnú na jej dokončenie. Väčšie a drahšie misie dosiahnu úspech po oveľa dlhšom čase. Spoločná loď NASA-ESA Cassini-Huygens napríklad vznikla najprv ako koncept v roku 1982, ale vzlietla až v roku 1997.

„Marťanské helikoptéry, o ktorých tu hovoríme, tie s nosnosťou približne 1 kg, môžeš ľahko pridať k akejkoľvek misii smerujúcej na Mars,“ hovorí Pomerantz pre Universe Today.

„Vážia takmer nič a stoja veľmi málo. Ingenuity sme postavili za niečo viac ako rok, včas a v rámci rozpočtu, takže ich môžeme rýchlo vyrobiť. Budovanie ďalšieho systému si vyžiada ešte veľa práce, ale stavia na tom, čo sme už vytvorili pre Ingenuity. Nepotrebujeme veľké prelomy, len musíme pokračovať v kvalitnej práci ako doteraz.“

Budúcnosť s marsovskými helikoptérami

Ingenuity, hoci neniesla vedecké prístroje, dokázala počas 72 letov, že motorový let funguje aj na inom svete so zlomkom našej atmosféry. Lietala celkovo takmer 129 minút, prekonala 17 kilometrov, dosiahla rýchlosť 10 metrov za sekundu a vzniesla sa do výšky 24 metrov.

NASA buduje na úspechu Ingenuity misiou Dragonfly na Titan. Táto kvadrokoptéra bude „skákať“ po povrchu najväčšieho mesiaca Saturnu a hľadať potenciálne ingrediencie pre život.

Netreba zabudnúť, že helikoptéry budú lacné a ľahké oproti čomukoľvek inému v posádkovej misii. Predpokladá vysoký pomer robotov k ľuďom pri misiách na Mars, pričom helikoptéry patria medzi najpravdepodobnejších a najcennejších robotických pomocníkov.

„Vždy uznávam neuveriteľnú podporu, ktorú Ingenuity dostala od leteckej komunity aj celého sveta,“ dodáva Pomerantz. „Považujeme za česť a výsadu účasť na misii, ktorá si získala srdcia po celom svete. Ingenuity letela na Mars ako ,technologický demonštrátor‘ a svoju úlohu splnila dokonale. Teraz musíme my všetci s touto technológiou urobiť zaujímavé veci.“

Čítajte viac z kategórie: Veda a vesmír