Вертолет «Индженьюити» на поверхности Марса 5 месяцев назад. Источник фото: бортовая камера на марсоходе «Персеверанс».

Специалисты лаборатории реактивного движения НАСА раскрыли технические подробности 14-ого полёта «Индженьюити», который должен состояться 17 сентября. Марсианский вертолет полностью выполнил программу скаута-разведчика. Сейчас марсоход исследует места, где он пролетал. НАСА собирается провести новые испытания возможностей вертолета и увеличить скорость вращения его лопастей на 10 %.

В сентября плотность атмосферы в кратере Езеро, которая и так была чрезвычайно низкой весной и летом, продолжает падать из-за сезонных колебаний на Марсе. Теперь, чтобы взлететь «Индженьюити» придется буквально поднапрячься.

В предыдущих полетах скорость вращения двух лопастей «Индженьюити» достигла 2 537 оборотов в минуту. Эта скорость позволяла ему летать на Марсе с плотностью атмосферы от 0,0145 до 0,0185 кг/м3, что эквивалентно до 1,2–1,5% плотности атмосферы Земли на уровне моря.

В ближайшие месяцы НАСА ожидает, что плотность атмосферы в районе размещения вертолета составит 0,012 кг/м3 (1,0% плотности на Земле) в дневные часы, которые наиболее предпочтительны для выполнения полета. Это уже проблема, которая существенно влияет на способность «Индженьюити» летать. Вертолет и не был рассчитан на работу в августе и далее при менее плотной атмосфере, но НАСА решило пойти на риск и разогнать его, пока есть возможность и он продолжает стабильно работать.

НАСА спроектировала «Индженьюити» так, что при нижнем расчетном пределе плотности атмосферы (0,0145 кг/м3) запас по тяги вертолета составляет не менее 30%. Эта дополнительная тяга необходима при взлете и подъеме, во время маневров, а также при пересечении местности с переменной высотой.

В ближайшие месяцы плотность атмосферы упадет до 0,012 кг/м3, а запас тяги вертолета снизится до 8%. Фактически при текущих взлетных возможностях «Индженьюити» будет менее управляем и начнет испытывать проблемы со стабилизацией. Ему придется работать почти на уровне аэродинамического сваливания, что может привести к потери аппарата.

Чтобы этого избежать НАСА решило провести тестовый полет «Индженьюити» в режиме увеличенного вращения лопастей. Причем это будет первый в истории запредельный марсианский эксперимент. На Земле НАСА не разгоняло образцы вертолета так сильно.

Технические возможности «Индженьюити» позволяют достигнуть максимальной скорости вращения ротора на уровне 2800 об/мин. НАСА не будет сразу так сильно увеличивать скорость. Сначала вертолет выполнит короткий испытательный полет со скоростью вращения ротора до 2700 об/мин. Во время его выполнения «Индженьюити» всего навсего взлетит на 5 метров, выполнит боковое смещение и совершит посадку. Данные этого полета позволят НАСА понять, как сильно нужно делать запас по тяги и мощности для будущим марсианских вертолетов, чтобы они могли летать там с разной плотностью атмосферы.

Вдобавок НАСА боится, что полет со скоростью вращения ротора около 2800 об/мин в сочетании с ветром и движением вертолета может привести к тому, что кончики лопастей будут рассекать атмосферу со скоростью почти 0,8 Маха, то есть 80% скорости звука на Марсе, которая несколько ниже звука на Земле (244 м/c на Марсе и 330 м/с на Земле). В этом случае начнется процесс резкого увеличения аэродинамического сопротивления и вертолет испытает перегрузку с падением. НАСА не проводила такие тесты на Земле, но теперь займется этим.

Другая потенциальная проблема, которую озвучило НАСА — непонятно, как резонансные колебания на такой скорости повлияют на конструкцию вертолета. Даже в штатном режиме элементы «Индженьюити» испытывают сильные вибрации. Увеличение скорости вращения ротора может привести со временам к повреждению электронного оборудования и ухудшению показаний датчиков, необходимых для системы управления полетом.

НАСА рассчитывает, что небольшие увеличения скорости вращения ротора позволят не так сильно перегрузить системы вертолета, а его элетродвигательная система будет выдавать нужную мощность для полета. Конечно, ему придется летать меньше по времени, но это технические потери, на которые согласны пойти испытатели.

В случае успешного выполнения короткого теста НАСА планирует продолжить полноценные разведывательные полеты «Индженьюити» в ближайшие месяцы, потихоньку увеличивая в каждом полете скорость вращения его лопастей.

В настоящее время марсоход «Персеверанс» выполняет свою основную научную миссию, собирая образцы марсианского грунта, и находится на удалении нескольких сот метров от «Индженьюити». Марсоход уже несколько дней передвигается около мест последних посадок вертолета и проводит исследования некоторых интересных по мнению НАСА каменистых образований региона «Южная Сейта» (South Séítah), которые с высот 8-12 метров сфотографировал «Индженьюити».

На данный момент «Индженьюити» пробыл в рабочем режиме на Марсе в три раза дольше расчетного времени — 203 сола (марсианских суток) на Марсе, как и марсоход «Персеверанс», но 138 солов на поверхности планеты автономно. Вертолет был спроектирован на 30 суток работы в условиях Марса после высадки с марсохода. Оказалось, что его возможности позволяют летать и дольше. НАСА продлило работу «Индженьюити» до конца августа в режиме зонда-разведчика для фиксирования с воздуха возможных препятствий и выбора оптимальных путей движения марсохода. «Индженьюити» пролетел в общем 2881 метр над поверхностью Марса и провел в режиме полета в атмосфере планеты 1468,8 секунд (почти 25 минут). За все полеты «Индженьюити» сделал с помощью своих камер 82 цветных фотографии и более 1,4 тыс. черно-белых фотографий.

Аппаратные системы «Индженьюити» основаны на плате SoC Snapdragon 801. В нем установлен Linux и открытое ПО.

19 апреля «Индженьюити» совершил первый автономный полет, а марсоход сделал и прислал на Землю его видеозапись.

Источник: Habr

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии

Похожие записи: