Марсианский вертолет обретает черты

Специалисты Европейского космического агентства (ESA) обнародовали детали программы, направленной на разработку автономного дрона, способного летать над Марсом.

Чтобы обосновать необходимость подобной разработки, ученые напомнили, что марсоходы NASA, успешно работающие в настоящее время на поверхности Марса и способные в некоторых случаях принимать самостоятельные решения, делать снимки, анализировать состав пород и проводить бурение, все же не в силах оторваться от грунта, чтобы обозреть окрестности или же преодолеть серьезные преграды.

А орбитальные станции, со своей стороны, не могут провести детальную аэрофотосъемку и оперативно изменить траекторию своего движения в поисках наиболее интересных объектов.

Всех этих недостатков были бы лишены беспилотные летательные аппараты (БПЛА), однако крылатые беспилотники движутся столь быстро, что любые команды, выдаваемые им с Земли, становятся бессмысленными, да и потеря подобного аппарата, врезавшегося в какую-нибудь возвышенность, становится слишком вероятна даже в том случае, если устройство обладает простейшим искусственным интеллектом.

Ведь сигнал к Марсу идет от 3 до 22 минут (в зависимости от взаимного расположения наших планет), а для получения ответа от оператора это время нужно еще удвоить.

Новая европейская концепция под названием System Small Mars (SMS), описанная в статье из журнала Ars Astronautica, опирается на дрон, исследующий поверхность Марса с небольшой высоты. Европейское космическое агентство выделило грант на технико-экономическое обоснование проекта, которое и готовилось с мая 2016 года группой специалистов ряда европейских учреждений (Неаполитанского университета имени Фридриха II, неаполитанской Обсерватории Каподимонте, Института космических исследований Каталонии в Барселоне и др.). Теперь они надеются перейти к новой фазе — непосредственно разработке, получив соответствующее дополнительное финансирование.

Предполагается, что SMS будет транспортироваться на Марс в свернутом компактном виде и раскрываться по достижении верхних слоев марсианской атмосферы после сброса теплового щита.

Елена Фантино, сотрудник Института космических исследований Каталонии, в интервью изданию Seeker пояснила, что первоначально планируется провести лишь демонстрационный полет на низких высотах. «Главная задача состоит в том, чтобы продемонстрировать возможность полета вертолета на Марсе. Ведь до сих пор большинство проектов беспилотников, разрабатываемых для марсианских исследований, базировалось на решениях с жесткими крыльями», — пишет она.

В ходе первого полета планируется также фотографировать поверхность Марса и проанализировать впервые состав пылевых частиц на низких высотах.

«Известно, что пыль играет ключевую роль в формировании марсианского климата, в частности в теплообмене между грунтом планеты и ее атмосферой, определяет циркуляцию воздушных масс и тепловой баланс», — напоминает Фантино.

Она уточнила, что их предварительные исследования не содержат подробного описания конструкции беспилотника, однако включают в себя разные варианты осуществления миссии, расчет производительности, энергопотребления, возможность передачи информации на Землю и др.

Один из сценариев подразумевает, что дрон будет получать питание от батарей, которые подзаряжаются после каждой посадки.

Другой вариант предполагает установку солнечных батарей на лопастях — это позволит аппарату летать на большие расстояния.

Дрон будет принимать самостоятельные решения в том случае, если потребуется совершить посадку на грунт либо избежать столкновения с каким-либо препятствием. В этом ему помогут самые разные инструменты — инерциальные датчики, видеокамеры, альтиметры и т.д.

Фантино уверяет, что разработка SMS не нуждается в появлении принципиально новых технологий, однако требуется еще уточнить, какая конфигурация марсолета будет наиболее оптимальной. Так, разреженная марсианская атмосфера потребует модифицировать ротор, и он либо должен вращаться с гораздо большей скоростью, чем на Земле,

либо потребует значительного удлинения лопастей (либо одновременно и то и другое).

Сложности возникают также в связи с тем, что беспилотник нужно будет складывать и раскладывать.

Несмотря на все эти проблемы, Фантино отмечает, что стоимость миссии оценивается всего в €120 млн ($131 млн) — благодаря сравнительно небольшой массе полезной нагрузки, доставляемой к Марсу (320 кг — на старте, 110 кг — при посадке), а также использованию уже существующих технологий.

NASA/JPL

Нужно отметить, что концепция марсианского вертолета схожей конструкции возникала также в недрах американского аэрокосмического ведомства NASA в 2015–2016 годах. Ожидалось, что миниатюрный дрон кубической формы грузоподъемностью 1 кг, снабженный солнечными батареями, будет передавать данные марсоходу, чтобы тот смог избежать опасностей на своем пути. Запустить этот аппарат планировали в рамках миссии «Марс-2020».

В начале мая конгресс США повысил бюджет NASA на $370 млн и прямо рекомендовал агентству вернуться к разработке проекта марсианского вертолета.

Между тем еще в далеком 1963 году о вертолетах на Марсе с реактивным винтом мечтали студент факультета «Двигатели летательных аппаратов» МАИ Лев Баньковский и художник Александр Побединский, нарисовавший соответствующую картинку для обложки журнала «Техника — молодежи» №11.

Правда, тот вертолет предполагалось сделать пилотируемым, работающим на горючем и окислителе.

Разреженный марсианский воздух сжимался турбиной и подавался к соплам на концах лопастей. Разумеется, КПД такого аппарата получался невысоким, а шум при работе — довольно значительным, однако дипломный проект вертолета для Марса был успешно защищен, получив при этом одобрение Сергея Королева.