Marso tyrinėjimų ateitis gali priklausyti nuo sklandytuvo

NASA/JPL-Caltech

Per pastaruosius kelis dešimtmečius Marsas tapo labiausiai ištirta Saulės sistemos planeta (po Žemės). Jame apsilankė dešimtys lankytojų. Iš tiesų šiuo metu Raudonojoje planetoje ir aplink ją veikia aštuonios misijos. Seniausias iš jų atkeliavo 2001 m. – orbitinis orbitinis orbitas „Mars Odyssey“, kuris, kaip tikimasi, veiks iki 2025 m. Planuojama, kad NASA ir galbūt kitos kosmoso agentūros sieks grąžinti Marso pavyzdžius į Žemę ir galiausiai išsiųsti žmones.

Abiem šiems tikslams pasiekti reikės daug išsamesnių žemės žemėlapių. Roveriai pateikia tokią detalę, bet gali nuvažiuoti tik kelis metrus per dieną. NASA roveris „Opportunity“ per savo misiją nukeliavo įspūdingus 45 kilometrus (28 mylias), tačiau tai padaryti prireikė beveik 15 metų.

Taigi planetų mokslininkai ieško būdų, kaip greičiau ištirti planetos paviršių. Viena iš idėjų yra paleisti lėktuvą į Marso atmosferą su varikliu, galinčiu išlaikyti jį aukštyn. Tokia misija galėtų įveikti didelius atstumus, bet būtų brangi ir kainuotų daugiau nei 350 mln.

Pigesnis būdas yra apsipirkti atliekant didesnę misiją. Taigi dar viena idėja – marsaeigis gabenti keturkopterį, galintį apžiūrėti apylinkes. Tačiau tokie skrydžiai bus trumpi ir riboto nuotolio.

Reikalinga transporto priemonė, kuri būtų pakankamai maža, kad būtų galima atlikti kitą misiją, tačiau galinti įveikti didelius atstumus.

Šiandien Adrienas Bouskela, Amanas Chandra ir kolegos iš Arizonos universiteto teigia sugalvoję būtent tokią misiją. Jų idėja yra paleisti bemotorį sklandytuvą į Marso atmosferą ir išlaikyti jį aukštyn, naudojant šilumines sroves – kylančius šilto oro stulpelius, kad būtų padidintas aukštis. Sklandytuvas bus pripučiamas ir gali būti supakuotas į pakankamai mažą tūrį, kad jį būtų galima gabenti kaip antrinį naudingąjį krovinį didesnėje misijoje į Marsą.

Pirmiausia šiek tiek fono. Šiuo metu aplink Marsą skriejantys erdvėlaiviai gali fotografuoti 30 centimetrų viename pikselyje raiška. Planetų mokslininkai palaipsniui juos sujungia į gana didelės raiškos Marso paviršiaus žemėlapį.

Tačiau jiems reikia didesnės raiškos vaizdų, kad būtų galima planuoti būsimas nusileidimo misijas. Iki šiol dauguma roverių nusileisdavo gana plokščiose lygumose, kur tikimybė atsitrenkti į riedulį ar kraterį nedidelė. Šios sritys yra mažiau įdomios moksliškai. Vietoj to planetos geologai mielai aplankytų slėnius ir kalnagūbrius, kurie, atrodo, yra suformuoti vandens. Norint saugiai nusileisti tokiose vietose, reikės vaizdų, galinčių išskirti mažas uolas ir kraterius, kurie smūgio metu gali sugadinti laivą.

„Landers“ suteikia tokias detales, nes gali fotografuoti 1 centimetro viename pikselyje raiška 100 metrų plote aplink juos. Tačiau jie negali nukeliauti didelių atstumų, reikalingų norint pasiekti dominančius regionus. Štai kodėl mokslininkai atkreipė dėmesį į skraidančius aparatus.

Skrydis Marse yra sudėtingas verslas. Nors gravitacija yra maža, maždaug trečdalis Žemės, atmosferos tankis yra tik šimtoji dalis. Dėl to sunku sukurti liftą.

Taigi naujojo sklandytuvo sparnai turės būti didžiuliai, palyginti su jo svoriu. Sklandytuvas turės 5 megapikselių kamerą, radijo ryšio rinkinį, borto kompiuterį ir saulės baterijų rinkinį su baterijomis, kurios dienos metu sukauptų pakankamai energijos, kad naktį išliktų gyvas. Bouskela ir bendradarbiai apskaičiavo, kad be pripučiamų sparnų ir vairo sklandytuvas svers 5 kilogramus – maždaug auksinio erelio masės.

Jie toliau skaičiuoja, kad norint išlaikyti šią masę aukštai, sparnai turės būti beveik 6 metrų (20 pėdų) ilgio ir skristi maždaug 100 metrų per sekundę greičiu. Palyginimui, auksiniai ereliai gali išlikti aukštai Žemėje, kurių sparnų plotis yra 2 metrai, skrisdami 15 metrų per sekundę greičiu.

Sklandytuvas bus dislokuotas pagrindinės misijos patekimo į Marso atmosferą metu ir bus pašalintas iš pagrindinės naudingosios apkrovos maždaug 2 kilometrų aukštyje. Azoto generatorius sklandytuvą pripūs ir padidins slėgį greičiau nei per 10 sekundžių, o jo sparnai sukietės per artimiausią valandą, nes juos išgydys Marso saulės šviesa.

Tokios pripučiamos technologijos kaip ši jau buvo išbandytos Marse. Tiek Mars Pathfinder, tiek marsaeigiai Mars MER rėmėsi oro pagalvėmis, kurios išsiskleidė laivui leidžiantis per atmosferą, o paskui sušvelnino smūgį į žemę. Jie taip pat kuriami mažiems palydovams kaip ryšio antenos, sako Bouskela ir kt.

Svarbi misijos dalis bus autonominis gebėjimas išnaudoti kylančias sroves Marso atmosferoje. Tokios sistemos Žemėje įrodė gebėjimą išlikti aukštai kelias savaites ar mėnesius.

Jei Marso vėjo profilis panašus į Žemę, t. y. panašus vėjo greičio pokytis su aukščiu, panašus požiūris turėtų veikti ir Raudonojoje planetoje. Iš tiesų, komanda sukūrė skaitmeninius tokių skrydžių Marse modeliavimus.

Rezultatai rodo, kad toks autonominis sklandymas gali išlaikyti sklandytuvą aukštai ilgą laiką, jei vėjo greitis pasikeis pakankamai aukštai. Reikės daugiau darbo, kad būtų galima nustatyti, ar iš tikrųjų taip yra Marse ištisus metus ir visame paviršiuje.

Nepaisant to, net kelios valandos skrydžio gali sukurti vertingų duomenų. Borto kameros skiriamoji geba būtų apie 10 centimetrų, o 100 metrų per sekundę greičiu sklandytuvas galėtų įveikti daugybę šimtų kilometrų. Sklandytuvas nusiųstų vaizdus į orbitą skriejančią relės stotį, tokią kaip „Mars Reconnaissance Orbiter“, kuri tada nusiųstų juos namo.

Tokia misija galėtų atskleisti daugybę išskirtinių Marso paslapčių. Viena iš jų yra mįslingos linijos, susidarančios kai kuriuose Marso šlaituose, kai atšyla vasara. Manoma, kad juos sukūrė sūraus vandens srautas, tačiau labai reikia geresnių stebėjimų.

Sklandytuvas taip pat gali padėti išsiaiškinti galimas nusileidimo vietas būsimoms misijoms. Čia siūloma Marso sklandytuvo koncepcija suteikia visiškai naują kelią paspartinti Marso paviršiaus tyrinėjimą už tik dalį ankstesnių Marso lėktuvų koncepcijų, sako Bouskela ir kt.

Tačiau vienas dalykas, kurio komandai trūksta, yra Holivudo jausmas. Sėkmingiausios misijos dažnai būna tos, kurios sukuria ikoniškus vaizdus. Pagalvokite apie Neilą Armstrongą, stovintį prie Amerikos vėliavos Mėnulio paviršiuje, arba Elono Musko žvaigždę, vairuojančią Tesla pro planetą Žemę. Tokie vaizdai vaidina daug didesnį vaidmenį visuomenės suvokime apie sėkmę nei bet koks duomenų sklypas.

Šiam sklandytuvui reikia mažytės plataus kampo kameros ant uodegos vairo arba sparno galo, kuri siųs atgal skrendančios transporto priemonės vaizdus. Pinigai būtų nušautas sklandytuvas, sklandantis virš Valles Marinerio – Marso Didžiojo kanjono – su Marso saule, tvyrančia virš svetimo horizonto ir, ko gero, šalia stūksantis blyškiai mėlynas taškas. Iš tiesų, komanda sukūrė tokį įvaizdį, kad reklamuotų savo transporto priemonę!

Neilo Armstrongo įvaizdis kainavo didelę JAV ekonomikos dalį. Taigi šis Marso sklandytuvo vaizdas, kainuojantis tik 36 milijonus dolerių – vištienos pašaras, skirtas Marso misijos planuotojams, atrodytų gana geras kainos ir kokybės santykis. Ir jei Bouskela ir kiti tikisi, kad Amerikos visuomenė sumokės už šią misiją, mažiausiai, ką jie galėtų padaryti, tai išsiųsti namo atviruką su paveikslėliais.

Nuoroda: https://arxiv.org/abs/1902.02083 : Marso tyrinėjimui skirto pripučiamo sklandytuvo požiūrio kontrolė

paslėpti