В Арізоні випробували літак-планер для Марса: він працює від вітру та літає як альбатрос

В американській Арізоні випробували планер, призначений для дослідження Марсу – поки що він здійснив "несамостійний" політ разом із повітряною кулею, до якої апарат був привʼязаний. Цей проєкт Університету Арізони має піти на зміну коптера Ingenuity, вже випробуваного у польових умовах – на Марсі – разом із марсоходом Perseverance у лютому 2021 року. Марсіанський безпілотник вже здійснив близько 30 польотів.

30 червня Університет Арізони опублікував звіт про проєкт планера, також презентував публікацію про дослідження Марса за допомогою безмоторних планерів.

Планер проти коптера

Пошук нових можливостей для марсіанської "авіації" зумовлений тим, що здатність коптера Ingenuity обмежена – він може літати лише три хвилини за раз та лише на висоті до 12 метрів. Планери зможуть літати далі та швидше, використовуючи швидкість горизонтального вітру, який дме на великих висотах над Марсом, заявляє команда дослідників з Арізони.

Пізніше цього літа дослідники планують випробувати експериментальні марсіанські літаки на висоті понад 4500 метрів. Там земна атмосфера розріджена, і її умови схожі на Марс.

У справжніх марсіанських умовах планер міг би піднятися на десятки метрів над поверхнею. Це дасть змогу отримати фото з вищою роздільною здатністю, ніж наявні зараз супутникові зображення. Планер вагою усього пʼять кілограмів буде оснащений датчиками польоту, температури та газу, а також камерами для фотографування місць, недоступних для марсоходів. Це каньйони та вулкани.

"Саме там відбуваються всі обміни між поверхнею та атмосферою, — каже Александр Клінг, науковий співробітник Центру моделювання клімату Марса NASA, який співпрацює з Університетом Арізони. - Це місце, де пил збирається та відправляється в атмосферу, де змішуються сліди газів, де відбувається модуляція великомасштабних вітрів гірсько-долинними потоками. І ми просто не маємо достатньо даних про це".

"Динамічне ширяння", як в альбатроса

Останній проєкт, опублікований в журналі Aerospace 3 червня, передбачає, що планер зможе проводити знімання поверхні з точністю близько 100 сантиметрів на піксель. Це лише трохи менше, ніж розмах крил двокілограмового Ingenuity.

Спираючись на математичне моделювання схем польоту планерів, команда припускає, що планер зможе залишатися у марсіанському повітрі протягом кількох днів за один політ, використовуючи техніку, що називається "динамічним ширянням".

Вчені порівнюють цю техніку польоту із тим, як альбатрос використовує швидкість горизонтального вітру на великих висотах. Такий метод дозволить планеру використовувати енергію вітру, з чим у коптера Ingenuity є проблеми через сонячні батареї.

"Головне питання таке: як можна літати безкоштовно? Як можна використовувати вітер, теплову динаміку, щоб не вдаватися до сонячних панелей або батарей?", – пише Адріен Бускела, докторант аерокосмічної інженерії в Університеті Арізони.

Скільки коштуватиме місія та як довго на неї чекати

Місія ще не отримала фінансування для виправлення на Марс, але арізонська команда стверджує, що термін готовності проєкту – кілька років, а не десятиліття, як цього вимагає традиційний підхід до планування марсіанських місій.

За оцінками членів команди, вартість планера становитиме до $100 млн, що втричі менше за вартість місії класу NASA Discovery.

"Визначальною перевагою такої концепції планера в порівнянні з попередніми є простота", — пишуть вчені. Відсутність двигуна буде особливо корисною, оскільки це не створює "суттєву втрату маси, складності та надійності".

Конструкцію із повітряною кулею, за яку тримається планер, можна відтворити і на Марсі. Планер можна підіймати вище, а потім відпускати, коли вітер зможе підтримувати його на висоті. Літальний апарат може перестиковуватися на повітряну кулю або аеростат та відразу виконати кілька місій без посадки, зазначають вчені. А якщо планер приземлиться та не зможе піднятися, він може працювати як метеостанція на поверхні.

Команда сподівається, що NASA профінансує місію, наголошуючи, що планер настільки компактний, що може поміститися в невелику упаковку розміром 10 на 10 на 10 сантиметрів.