Zrakoplovstvo na Marsu

Izvor: Hrvatska internetska enciklopedija
Skoči na:orijentacija, traži
Prvi let helikoptera Ingenuity
Prva zračna slika Marsa iz zrakoplova
Slika Marsovog reljefa i atmosfere iz Ingenuity-a

Zrakoplovstvo na Marsu opisuje aktivnosti oko mehaničkih letova izvedenih na planeti Mars te i vršenju istraživanja Marsove atmosfere. Ingenuity je prvi i jedini zrakoplov koji radi na Marsu, postigavši svoj prvi let na planeti 19. travnja 2021. godine.[1]

Pozadina

Budući da je atmosfera Marsa na površini samo oko 1⁄100 gusta poput Zemljine,[2] zrakoplovima je puno teže stvoriti uzlet, poteškoću koja je djelomično nadoknađena nižom gravitacijom Marsa (oko trećine Zemljine) . Podizanje s Marsove površine opisano je kao ekvivalent letenju na 30 000 m iznad Zemlje, nadmorske visine.

Atmosfera Marsa hladnija je od Zemljine. Zahvaljujući većoj udaljenosti od Sunca, Mars prima manje sunčeve energije i ima nižu efektivnu temperaturu, koja iznosi oko 210 K (-63 ° C).[3] Prosječna temperatura površinske emisije Marsa iznosi samo 215 K (-58 ° C), što je usporedivo s kopnenom Antarktikom.[3][4] Slabiji efekt staklenika u atmosferi Marsa (5 ° C, nasuprot 33 ° C na Zemlji) može se objasniti niskom obiljem ostalih stakleničkih plinova.[3][4] Dnevni raspon temperature u donjem dijelu atmosfere ogroman je zbog niske toplinske inercije; može se kretati od -75 ° C do blizu 0 ° C blizu površine u nekim regijama.[3][4][5] Temperatura gornjeg dijela Marsovske atmosfere također je znatno niža od Zemljine zbog odsutnosti stratosferskog ozona i radijacijskog hladnog učinka ugljičnog dioksida na većim nadmorskim visinama.[4]

Na Marsu prevladavaju prašine i oluje prašine, koje ponekad mogu opaziti teleskopi sa Zemlje,[6] a 2018. čak i golim okom kao promjenom boje i svjetline planeta.[7] Prašine oluje koje okružuju planete (globalne oluje od prašine) javljaju se u prosjeku svakih 5,5 zemaljskih godina (svake 3 marsovske godine) na Marsu[4][6] i mogu ugroziti rad mars rovera.[8] Međutim, mehanizam odgovoran za razvoj velikih prašinskih oluja još uvijek nije dobro razumljiv.[9][10] Sugerira se da je labavo povezan s gravitacijskim utjecajem oba mjeseca, donekle sličan stvaranju plima i oseka na Zemlji.

MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) je 20. travnja 2021. proizveo kisik iz atmosfere ugljičnog dioksida u atmosferi Marsa koristeći elektrolizu krutog oksida, prvo eksperimentalno vađenje prirodnog resursa s drugog planeta za ljudsku upotrebu.[11][12]

Povijest

Prije početka istraživanja Marsa svemirskim letjelicama, sumnjalo se da je gustoća atmosfere Marsa veća nego što je kasnije izmjereno, što je navelo inženjere da misle da će let krilatima biti puno lakši nego što zapravo jest. U svom konceptu "Projekt Mars" ("Das Marsprojekt"), Wernher von Braun predložio je krilata vozila za slijetanje ljudskih misija na Mars.[13]

Prvi detaljni sletnjak s Marsa koji je NASA ugovorila bio je Ford/Philco Aeronutronic ranih 1960-ih, koji je bio namijenjen dizajnu karoserije za sletnik; tada su neke od najboljih procjena za atmosferu Marsa bile znatno gušće nego što su otkrivena mjerenjima Mariner IV u srpnju 1965.[14] Lander je imao podizno tijelo u obliku kade s krilcima i bio je jedan od prvih detaljnih projekata za Marsov sletnik, iako je ne bi mogao letjeti u revidiranim brojkama za atmosferske uvjete Marsa. Dizajn Aeronutronic Marsa za podizanje tijela zasnovan je na Marsovoj atmosferi s pretežno dušikom oko 10% Zemlje.[14]

Početkom 1970-ih NASA-in inženjer Dale Reed istraživao je metode za uzorkovanje atmosfere na vrlo velikim visinama, do 21 kilometara. NASA-ine studije nadzvučnih transportnih mlaznica dovele su do pitanja o njihovom mogućem utjecaju na gornju atmosferu, a Reed je dizajnirao seriju bespilotnih letjelica "Mini-Sniffer" za uzimanje uzoraka zraka na velikim visinama. NASA ih je također smatrala za planetarne atmosferske letove uzimanja uzoraka iznad Marsa.[15] Tri Mini-Sniffer-a sagradio je NASA-in centar za istraživanje leta Dryden, a njima se letjelo od 1975. do 1982. godine.[16]

Dizajn krilatog rovera predložen je 1970-ih, kako bi pokrivao više područja od stacionarnih pristaništa Vikinga.[16] NASA je 1990-ih predložila da Marsov zrakoplov leti na Mars do godišnjice prvog leta braće Wright, u eru "Brže, bolje, jeftinije".[16] Prijedlog zrakoplova ARES Mars odabran je kao kandidat za izviđački program Mars, ali nije odabran za let.[17]

2015. godine, Marsov zrakoplov se razmatrao kao opcija u ponovnom pokretanju japanske misije MELOS.[17] Jedan rani dizajn predložio je raspon krila od 1,2 m, masu od 2,1 kg, i sa sljedećim profilom misije. Tijekom faze slijetanja površinskog elementa MELOS-a, zrakoplov bi se pustio na visinu od 5 km zatim letite 4 minute, prelazeći 25 vodoravnih km.

19. travnja 2021. NASA-in helikopter Ingenuity postao je prvi zrakoplov s motorom koji je kontroliran. Izvorno je sletio na planet dok je bio uskladišten pod NASA-inim Marsovim roverom Perseverance.[18][19]

Zrakoplovi

NASA-in Mini-Sniffer, Marsov zrakoplov konstruiran 1970-ih, također je radio na hidrazinu.[20]
Koncept ARES-a

Prototipovi Marsovih zrakoplova letjeli su na visini od blizu 30 km na Zemlji (u otprilike polovici prosječnog tlaka zraka na površini Marsa) i testirali su proširiva krila koja se liječe ultraljubičastom svjetlošću.[21] Za let u atmosferi Marsa, Reynoldsov broj bio bi vrlo nizak u usporedbi s letom u Zemljinoj atmosferi.[22] Valles Marineris bio je na meti leta bespilotne letjelice i Marsovih jedrilica.[16]

Jedrilice bi mogle nositi više znanstvenih instrumenata, ali pokrivati manje područja. Hidrazin je predložen kao gorivo za Marsov zrakoplov.[16] U jednom je trenutku NASA razvijala planove za zrakoplov veličine "wok" "mikromisija", koji će se preusmjeravati na zasebni teret povezan s Marsom.[16] Mach 1 na Marsu može biti oko 240 m / s, dok je na Zemlji oko 332 m / s.[23]

Ingenuity nakon trećeg leta

Prijedlog Daedalusa u otkazanom programu Mars Scout dizajnirao je jedrilicu Mars koja će letjeti preko 400 km (250 milja) duž Coprates Chasme.[24]

Helikopteri

2002. objavljen je rad koji sugerira da bi autonomni robotski helikopteri za istraživanje Marsa bili mogući za Mars Scout Program.[25] Zabilježene su brojne prednosti održivog dizajna rotorskih letjelica, uključujući sposobnost prelaska preko teškog Marsovog terena, a opet posjećivanje više mjesta in situ.[25] Kratko poskakivanje koje je napravio lunarni Surveyor 6 1967. godine zabilježeno je kao primjer poskakivanja kako bi se posjetilo drugo mjesto.[25]

Ingenuity, dio NASA-ine misije Mars 2020, robotski je helikopter koji je demonstrirao prvi let u atmosferi Marsa.[26] Zrakoplov je raspoređen iz rovera Perseverance i letio je do pet puta tijekom svoje 30-dnevne probne kampanje.[27] 19. travnja 2021. je postigao prvi let s motorom na drugom planetu, a NASA će moći nadograditi dizajn budućih misija na Marsu.[28] Drugi let je trajao do 52 sekunde, a helikopter je putovao ukupno 100 m u trećem letu.[29] Tijekom četvrtog leta koji je trajao 117 sekundi, Ingenuity je poletio 133 m od mjesta polijetanja i vratio se na isto mjesto.[30] U petom letu je Ingenuity letio 10 metara iznad zemlje Marsa i sletio je na novo mjesto.[31] U budućim letovima će koristiti autonomnu kontrolu i komunicirati s Perseverance-om neposredno nakon svakog slijetanja.[32]

Baloni

Baloni mogu pružiti alternativu padobranima, omogućujući meko slijetanje.[33] Balon bi mogao omogućiti polijetanju sletišta i slijetanje na novo mjesto.[33] Dvije vrste balonske tehnologije su supertlak i Montgolfiere. Super-tlačni baloni pokušavaju zadržati pritisak izazvan zagrijavanjem kako bi održali visinu.

Montgolfiere bi koristio zagrijani marsovski zrak za dizanje.[33] Primjer koncepta za Marsov balon bio je Mars Geoscience Aerobot.[34] Izvršen je određeni posao na razvoju izuzetno tankih, fleksibilnih solarnih ćelija koje bi balonovoj koži same mogle generirati energiju od Sunca.[35]

Predloženi su i zračni brodovi s vakuumom koji se koriste za dizanje.[36]

Izvori

  1. ↑ (19. travnja 2021.). First Flight of the Ingenuity Mars Helicopter: Live from Mission Control. NASA. pristupljeno 19. travnja 2021.
  2. ↑ September 2017, Tim Sharp 12. "Mars' Atmosphere: Composition, Climate & Weather" (engl.). https://www.space.com/16903-mars-atmosphere-climate-weather.html Pristupljeno 10. ožujka 2021. 
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Haberle, R. M. (1. siječnja 2015.), North, Gerald R.; Pyle, John; Zhang, Fuqing, eds., SOLAR SYSTEM/SUN, ATMOSPHERES, EVOLUTION OF ATMOSPHERES | Planetary Atmospheres: Mars, Academic Press, str. 168–177, doi:10.1016/b978-0-12-382225-3.00312-1, ISBN 9780123822253 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Catling, David C. (2017). Atmospheric evolution on inhabited and lifeless worlds. Kasting, James F.. Cambridge: Cambridge University Press. Bibcode 2017aeil.book.....C. ISBN 9780521844123. OCLC 956434982 
  5. ↑ "Temperature extremes on Mars" (engl.). https://phys.org/news/2012-09-temperature-extremes-mars.html Pristupljeno 13. lipnja 2019. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Hille, Karl (18. rujna 2015.). "The Fact and Fiction of Martian Dust Storms". http://www.nasa.gov/feature/goddard/the-fact-and-fiction-of-martian-dust-storms Pristupljeno 11. lipnja 2019. 
  7. ↑ https://skyandtelescope.org/astronomy-news/is-the-mars-opposition-already-over/[Normally reddish-orange or even pink, Mars now glows pumpkin-orange. Even my eyes can see the difference. ALPO assistant coordinator Richard Schmude has also noted an increase in brightness of ~0.2 magnitude concurrent with the color change.]
  8. ↑ Greicius, Tony (8. lipnja 2018.). "Opportunity Hunkers Down During Dust Storm". http://www.nasa.gov/feature/jpl/opportunity-hunkers-down-during-dust-storm Pristupljeno 13. lipnja 2019. 
  9. ↑ Kok, Jasper F; Parteli, Eric J R; Michaels, Timothy I; Karam, Diana Bou (14. rujna 2012.). "The physics of wind-blown sand and dust". Reports on Progress in Physics 75 (10): 106901. arXiv:1201.4353. Bibcode 2012RPPh...75j6901K. doi:10.1088/0034-4885/75/10/106901. ISSN 0034-4885. PMID 22982806 
  10. ↑ Toigo, Anthony D.; Richardson, Mark I.; Wang, Huiqun; Guzewich, Scott D.; Newman, Claire E. (1. ožujka 2018.). "The cascade from local to global dust storms on Mars: Temporal and spatial thresholds on thermal and dynamical feedback". Icarus 302: 514–536. Bibcode 2018Icar..302..514T. doi:10.1016/j.icarus.2017.11.032. ISSN 0019-1035 
  11. ↑ Hecht, M.; Hoffman, J.; Rapp, D.; McClean, J.; SooHoo, J.; Schaefer, R.; Aboobaker, A.; Mellstrom, J. et al. (6. siječnja 2021.). "Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)" (engl.). Space Science Reviews 217 (1): 9. doi:10.1007/s11214-020-00782-8. ISSN 1572-9672. https://doi.org/10.1007/s11214-020-00782-8 
  12. ↑ "Nasa device extracts breathable oxygen from thin Martian air" (engl.). https://www.irishtimes.com/news/science/nasa-device-extracts-breathable-oxygen-from-thin-martian-air-1.4544767 Pristupljeno 22. travnja 2021. 
  13. ↑ von Braun, Wernher (1991). The Mars Project (2nd ed.). University of Illinois Press. ISBN 978-0-252-06227-8. https://books.google.com/books?id=V16e-xQmyZQC 
  14. ↑ 14,0 14,1 "The Road to Mars..." (engl.). Air & Space Magazine. https://www.airspacemag.com/space/the-road-to-mars-961235/?page=3 Pristupljeno 19. srpnja 2018. 
  15. ↑ Burgess, Matt (21. srpnja 2017.). "Nasa is releasing its old research videos. Here are nine of the best". https://www.wired.co.uk/article/nasa-video-test-spaceshuttle Pristupljeno 25. ožujka 2020. 
  16. ↑ 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 "Oliver Morton – MarsAir : How to build the first extraterrestrial airplane". https://www.airspacemag.com/space/marsair-794451/ Pristupljeno 4. ožujka 2021. 
  17. ↑ 17,0 17,1 [1]
  18. ↑ hang, Kenneth (23. ožujka 2021.). "Get Ready for the First Flight of NASA’s Mars Helicopter - The experimental vehicle named Ingenuity traveled to the red planet with the Perseverance rover, which is also preparing for its main science mission.". The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/03/23/science/nasa-mars-helicopter.html Pristupljeno 23. ožujka 2021. 
  19. ↑ Johnson, Alana; Hautaluoma, Grey; Agle, DC (23. ožujka 2021.). "NASA Ingenuity Mars Helicopter Prepares for First Flight". NASA. https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-ingenuity-mars-helicopter-prepares-for-first-flight Pristupljeno 23. ožujka 2021. 
  20. ↑ "Mini-Sniffer". 28. rujna 2015.. http://www.nasa.gov/centers/dryden/multimedia/imagegallery/Mini-Sniffer/Mini-Sniffer_proj_desc.html 
  21. ↑ BIG BLUE: High-Altitude UAV Demonstrator of Mars Airplane Technology
  22. ↑ "Development and Flight Testing of a UAV with Inflatable-Rigidizable Wings". University of Kentucky. http://marsairplane.okstate.edu/files/papers/AIAA-2004-1373.pdf  (Arhivirano 17. lipnja 2010.)
  23. ↑ "Mars Science Laboratory Mission Profile". Inačica izvorne stranice arhivirana 21. veljače 2011.. http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?MCode=MarsSciLab Pristupljeno 21. kolovoza 2012. 
  24. ↑ "Daedaluspresentation". http://www.authorstream.com/Presentation/Reginaldo-44140-DaedalusPresentation-Mars-Scout-Mission-2011-Presentation-Outline-Team-Roles-Specializations-daedaluspresent-Education-ppt-powerpoint/ 
  25. ↑ 25,0 25,1 25,2 Young, Larry; Aiken, E.W.; Gulick, Virginia; Mancinelli, Rocco; Briggs, Geoffrey (1. veljače 2002.). Rotorcraft as Mars Scouts. 1. str. 1–378 vol.1. doi:10.1109/AERO.2002.1036856. ISBN 978-0780372313. https://www.researchgate.net/publication/3968849 
  26. ↑ "Ingenuity Mars Helicopter Landing Press Kit". NASA. siječnja 2021. https://www.jpl.nasa.gov/news/press_kits/mars_2020/download/ingenuity_landing_press_kit.pdf Pristupljeno 14. veljače 2021.  Ovaj članak sadrži tekst iz ovog izvora, koji je u javnom vlasništvu.
  27. ↑ Decision expected soon on adding helicopter to Mars 2020, Jeff Fout, SpaceNews, 4 May 2018
  28. ↑ Mars Helicopter Technology Demonstrator, J. (Bob) Balaram, Timothy Canham, Courtney Duncan, Matt Golombek, Håvard Fjær Grip, Wayne Johnson, Justin Maki, Amelia Quon, Ryan Stern, and David Zhu. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), SciTech Forum Conference; 8–12 January 2018, Kissimmee, Florida DOI:10.2514/6.2018-0023 Ovaj članak sadrži tekst iz ovog izvora, koji je u javnom vlasništvu.
  29. ↑ "NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Flies Faster, Farther on Third Flight". 25. travnja 2021.. https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-ingenuity-mars-helicopter-flies-faster-farther-on-third-flight 
  30. ↑ mars.nasa.gov. "Ingenuity Completes Its Fourth Flight" (engl.). https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/297/ingenuity-completes-its-fourth-flight/ Pristupljeno 30. travnja 2021. 
  31. ↑ Griffith, Keith. "NASA's Ingenuity Mars helicopter completes FIFTH flight reaching record 33-foot altitude and traveling to new 'airfield' 423 feet away". Daily News. Daily News. https://www.dailymail.co.uk/news/article-9556193/NASAs-Ingenuity-Mars-helicopter-completes-FIFTH-flight-reaching-record-33-foot-altitude.html Pristupljeno 7. svibnja 2021. 
  32. ↑ mars.nasa.gov. "NASA's Ingenuity Helicopter to Begin New Demonstration Phase" (engl.). https://mars.nasa.gov/news/8936/nasas-ingenuity-helicopter-to-begin-new-demonstration-phase Pristupljeno 3. svibnja 2021. 
  33. ↑ 33,0 33,1 33,2 NASA – Mars Balloons
  34. ↑ "Mars Balloon Trajectory Model for Mars Geoscience Aerobot Development (1997)". Inačica izvorne stranice arhivirana 22. veljače 2014.. http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/handle/2014/21938 Pristupljeno 22. ožujka 2012. 
  35. ↑ Concepts and Approaches for Mars Exploration (2012)
  36. ↑ Evacuated Airship for Mars Missions
Dobavljeno iz "https://enciklopedija.cc/index.php?title=Zrakoplovstvo_na_Marsu&oldid=409615"