Цивилизация
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.
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.