В Аризоне испытали самолет-планер для Марса: он работает от ветра и летает как альбатрос

В американской Аризоне испытали планер, предназначенный для исследования Марса – пока он совершил "несамостоятельный" полет вместе с воздушным шаром, к которому аппарат был привязан. Этот проект Аризонского Университета должен прийти на смену коптеру Ingenuity, уже испытанній в полевых условиях – на Марсе – вместе с марсоходом Perseverance в феврале 2021 года. Марсианский беспилотник уже совершил около 30 полетов.

30 июня Аризонский Университет опубликовал отчет о проекте планера, также презентовал публикацию об исследовании Марса с помощью безмоторных планеров.

Планер против коптера

Поиск новых возможностей для марсианской "авиации" обусловлен тем, что способность коптера Ingenuity ограничена – он может летать всего три минуты за раз и только на высоте до 12 метров. Планеры смогут летать дальше и быстрее, используя скорость горизонтального ветра, дующего на больших высотах над Марсом, заявляет команда исследователей из Аризоны.

Позже этим летом исследователи планируют испытать экспериментальные марсианские самолеты на высоте более 4500 метров. Там земная атмосфера разрежена, и ее условия сродни Марсу.

В настоящих марсианских условиях планер мог бы подняться на десятки метров над поверхностью. Это позволит получить фото с более высоким разрешением, чем существующие спутниковые изображения. Планер весом всего пять килограмм будет оснащен датчиками полета, температуры и газа, а также камерами для фотографирования мест, недоступных для марсоходов. Это каньоны и вулканы.

"Там же происходят все обмены между поверхностью и атмосферой, – говорит Александр Клинг, научный сотрудник Центра моделирования климата Марса NASA, который сотрудничает с Университетом Аризоны. – Это место, где пыль собирается и отправляется в атмосферу, где смешиваются следы газов, где происходит модуляция крупномасштабных ветров горно-долинными потоками. И у нас просто нет достаточно данных об этом".

"Динамическое парение", как у альбатроса

Последний проект, опубликованный в журнале Aerospace 3 июня, предполагает, что планер сможет производить съемку поверхности с точностью около 100 сантиметров на пиксель. Это лишь немногим меньше, чем размах крыльев двухкилограммового Ingenuity.

Опираясь на математическое моделирование схем полета планеров, команда предполагает, что планер сможет оставаться в марсианском воздухе в течение нескольких дней за один полет, используя технику, называемую "динамическим парением".

Ученые сравнивают эту технику полета с тем, как альбатрос использует скорость горизонтального ветра на больших высотах. Такой метод позволит планеру применять энергию ветра, с чем у коптера Ingenuity есть проблемы из-за солнечных батарей.

"Главный вопрос таков: как можно летать бесплатно? Как можно использовать ветер, тепловую динамику, чтобы не прибегать к солнечным панелям или батареям?", – пишет Адриен Бускела, докторант аэрокосмической инженерии в Университете Аризоны.

Сколько будет стоить миссия и как долго ее ждать

Миссия еще не получила финансирование для отправки на Марс, но аризонская команда утверждает, что срок готовности проекта – несколько лет, а не десятилетия, как этого требует традиционный подход к планированию марсианских миссий.

По оценкам членов команды, стоимость планера составит до $100 млн, что в три раза меньше стоимости миссии класса NASA Discovery.

"Изначальным преимуществом такой концепции планера по сравнению с предыдущими является простота", – пишут ученые. Отсутствие двигателя будет особенно полезно, поскольку это не создает "существенной потери массы, сложности и надежности".

Конструкцию с воздушным шаром, за который держится планер, можно воспроизвести и на Марсе. Планер можно поднимать повыше, а затем отпускать, когда ветер сможет поддерживать его на высоте. Летательный аппарат может перестыковываться к воздушному шару или аэростату и сразу выполнять несколько миссий без посадки, отмечают ученые. А если планер приземлится и не сможет подняться, он может работать как метеостанция на поверхности.

Команда надеется, что NASA профинансирует миссию, отмечая, что планер настолько компактен, что может уместиться в небольшую упаковку размером 10 на 10 на 10 сантиметров.