În prezent, suprafața lui Marte este explorată folosind stații orbitale speciale, precum și module staționare sau rover-uri cu mișcare lentă. Există un decalaj destul de mare între aceste vehicule de cercetare, care ar putea fi umplut de diferite avioane. S-ar părea, de ce dispozitivele artificiale create de om încă nu zboară deasupra suprafeței Planetei Roșii? Răspunsul la această întrebare se află la suprafață (în toate sensurile), densitatea atmosferei de pe Marte este de numai 1,6% din densitatea atmosferei terestre deasupra nivelului mării, ceea ce înseamnă, la rândul său, că avioanele de pe Marte ar trebui să zboare la o viteză foarte mare pentru a nu cădea.
Atmosfera de pe Marte este foarte rarefiată, din acest motiv acele aeronave care sunt folosite de oameni atunci când se deplasează în atmosfera Pământului nu sunt practic deloc potrivite pentru a fi utilizate în atmosfera Planetei Roșii. În același timp, în mod surprinzător, paleontologul american Michael Habib a propus o ieșire din situația actuală cu viitoarele vehicule zburătoare marțiene. Potrivit paleontologului, fluturii terestre obișnuiți sau păsările mici pot deveni un prototip excelent de dispozitive capabile să zboare în atmosfera marțiană. Michael Habib consideră că prin recrearea unor astfel de creaturi, mărind dimensiunea acestora, cu condiția ca proporțiile lor să fie păstrate, omenirea va putea obține dispozitive potrivite pentru zboruri în atmosfera Planetei Roșii.
Reprezentanții planetei noastre, cum ar fi fluturii sau colibriii, pot zbura într-o atmosferă cu vâscozitate redusă, adică în aceeași atmosferă ca pe suprafața lui Marte. De aceea pot acționa ca modele foarte bune pentru crearea de viitoare modele de aeronave potrivite pentru cucerirea atmosferei marțiene. Dimensiunile maxime ale acestor dispozitive ar putea fi calculate utilizând ecuația omului de știință englez Colin Pennisewick din Bristol. Cu toate acestea, principalele probleme ar trebui încă recunoscute ca probleme legate de întreținerea unor astfel de aeronave pe Marte la distanță de oameni și în absența lor la suprafață.
Comportamentul tuturor animalelor plutitoare și zburătoare (precum și al mașinilor) poate fi exprimat prin numărul Reynolds (Re): pentru aceasta trebuie să multiplicați viteza fluturelui (sau înotătorului), lungimea caracteristică (de exemplu, hidraulica diametru, dacă vorbim despre râu) și densitatea lichidului (gaz), iar rezultatul obținut ca urmare a înmulțirii este împărțit la viscozitatea dinamică. Rezultatul este raportul dintre forțele inerțiale și forțele vâscoase. O aeronavă obișnuită poate zbura cu un număr Re mare (inerție foarte mare în raport cu vâscozitatea aerului). Cu toate acestea, există animale pe Pământ care sunt „suficiente” pentru un număr relativ mic de Re. Acestea sunt păsări mici sau insecte: unele dintre ele sunt atât de mici încât, de fapt, nu zboară, ci plutesc în aer.
Paleontologul Michael Habib, luând în considerare acest lucru, a sugerat să ia oricare dintre aceste animale sau insecte, mărind toate proporțiile. Deci, ar fi posibil să se obțină un avion adaptat atmosferei marțiene și care nu necesită o viteză mare de zbor. Întrebarea este: la ce dimensiune ar putea fi mărit un fluture sau o pasăre? Aici intervine ecuația Colin Pennisewick. În 2008, acest om de știință a propus o estimare conform căreia frecvența oscilațiilor poate varia în intervalul format din următoarele numere: masa corporală (corpul) - la gradul 3/8, lungimea - până la -23 / 24 grad, zona aripii - până la grad - 1/3, accelerația datorată gravitației este 1/2, densitatea fluidului este -3/8.
Acest lucru este destul de convenabil pentru calcule, deoarece se pot face corecții care ar corespunde densității aerului și forței de greutate pe Marte. În acest caz, va fi, de asemenea, necesar să știm dacă „formăm” corect vârtejuri din utilizarea aripilor. Din fericire, există și o formulă adecvată aici, care este exprimată prin numărul Strouhal. Acest număr este calculat în acest caz ca produs al frecvenței și amplitudinii vibrațiilor, împărțit la viteză. Valoarea acestui indicator va limita foarte mult viteza vehiculului în modul zbor croazieră.
Valoarea acestui indicator pentru un vehicul marțian trebuie să fie de la 0,2 la 0,4, pentru a corespunde ecuației Pennisewick. În acest caz, la final, va fi necesar să aduceți numărul Reynolds (Re) într-un interval care să corespundă unei insecte zburătoare mari. De exemplu, printre molii de șoim destul de bine studiate: Re este cunoscut pentru diferite viteze de zbor, în funcție de viteză, această valoare poate varia de la 3500 la 15000. Michael Habib sugerează că și creatorii avionului marțian se mențin în acest interval.
Sistemul propus poate fi rezolvat astăzi în diferite moduri. Cea mai elegantă dintre acestea este construcția curbelor cu găsirea punctelor de intersecție, dar cea mai rapidă și mult mai ușoară pentru a introduce toate datele în programul de calcul al matricelor și a le rezolva iterativ. Omul de știință american nu oferă toate soluțiile posibile, concentrându-se pe cea pe care o consideră cea mai potrivită. Conform acestor calcule, lungimea „animalului ipotetic” ar trebui să fie de 1 metru, masa este de aproximativ 0,5 kg, iar alungirea relativă a aripii este de 8,0.
Pentru un aparat sau creatură de această dimensiune, numărul Strouhal ar fi 0,31 (rezultat foarte bun), Re - 13 900 (de asemenea, bun), coeficient de ridicare - 0,5 (rezultat acceptabil pentru zborul de croazieră). Pentru a-și imagina cu adevărat acest aparat, Khabib și-a comparat proporțiile cu proporțiile de rață. Dar, în același timp, utilizarea materialelor sintetice non-rigide ar trebui să o facă și mai ușoară decât o rață ipotetică de aceeași dimensiune. În plus, această dronă va trebui să-și bată aripile mult mai des, așa că aici ar fi potrivit să o comparăm cu o mușchi. În același timp, numărul Re, comparabil cu cel al fluturilor, face posibilă aprecierea faptului că pentru o perioadă scurtă de timp aparatul va avea un coeficient ridicat de ridicare.
Pentru distracție, Michael Habib sugerează că ipoteticul său aparat zburător va decola ca o pasăre sau o insectă. Toată lumea știe că animalele nu se împrăștie de-a lungul pistei, pentru decolare, împing suportul. Pentru aceasta, păsările, ca și insectele, își folosesc membrele, iar liliecii (este probabil ca pterosaurii să fi făcut asta mai devreme) și-au folosit propriile aripi ca sistem de împingere. Datorită faptului că forța de greutate de pe Planeta Roșie este foarte mică, chiar și o împingere relativ mică este suficientă pentru decolare - în regiunea a 4% din ceea ce pot demonstra cei mai buni săritori de pământ. Mai mult, dacă sistemul de împingere al aparatului reușește să adauge putere, va putea decola fără probleme chiar și de la cratere.
Trebuie remarcat faptul că aceasta este o ilustrație foarte brută și nimic mai mult. În prezent, există un număr mare de motive pentru care puterile spațiale nu au creat încă astfel de drone. Printre acestea, se poate remarca problema desfășurării unei aeronave pe Marte (se poate face cu ajutorul unui rover), întreținerea și alimentarea cu energie electrică. Ideea este destul de dificil de implementat, ceea ce, în cele din urmă, o poate face ineficientă sau chiar complet impracticabilă.
Avion pentru a explora Marte
Timp de 30 de ani, Marte și suprafața sa au fost supravegheate printr-o mare varietate de mijloace tehnice, a fost investigat de sateliți în orbită și mai mult de 15 tipuri de diferite dispozitive, vehicule terestre miraculoase și alte dispozitive viclene. Se presupune că în curând un avion robot va fi trimis și pe Marte. Cel puțin Centrul Științific al NASA a dezvoltat deja un nou proiect pentru o aeronavă robotică specială concepută pentru studierea Planetei Roșii. Se presupune că aeronava va studia suprafața lui Marte de la o înălțime comparabilă cu cea a roverilor de explorare marțieni.
Cu ajutorul unui astfel de rover, oamenii de știință vor descoperi soluția unui număr mare de mistere pe Marte care nu au fost încă explicate de știință. Sonda spațială Marte va putea să plutească deasupra suprafeței planetei la o altitudine de aproximativ 1,6 metri și să zboare multe sute de metri. În același timp, această unitate va realiza înregistrări foto și video în diferite intervale și va scana suprafața lui Marte la distanță.
Roverul ar trebui să combine toate avantajele roverilor moderni, înmulțit cu potențialul de a explora distanțe și zone vaste. Sonda spațială Marte, care a primit deja denumirea ARES, este în prezent creată de 250 de specialiști care lucrează în diverse domenii. Au creat deja un prototip al planului marțian, care are următoarele dimensiuni: o anvergură a aripilor de 6,5 metri, o lungime de 5 metri. Pentru fabricarea acestui robot zburător, este planificată utilizarea celui mai ușor material din polimer carbon.
Acest dispozitiv ar trebui să fie livrat Planetei Roșii exact în același caz ca dispozitivul de aterizare pe suprafața planetei. Scopul principal al acestei carene este de a proteja nava spațială de efectele distructive ale supraîncălzirii atunci când capsula intră în contact cu atmosfera lui Marte, precum și de a proteja nava spațială în timpul aterizării de eventuale defecțiuni și daune mecanice.
Oamenii de știință intenționează să arunce acest avion pe Marte cu ajutorul unor transportatori deja dovediți, însă și aici au idei noi. Cu 12 ore înainte de aterizarea pe suprafața Planetei Roșii, dispozitivul se va separa de purtător și la o altitudine de 32 km. Deasupra suprafeței lui Marte, va elibera un avion marțian din capsulă, după care avionul Marte își va porni imediat motoarele și, desfășurându-și aripile de șase metri, va începe un zbor autonom peste suprafața planetei.
Se presupune că aeronava ARES va putea să zboare peste munții marțieni, care sunt complet neexplorate de pământeni și să efectueze cercetările necesare. Roverii convenționali nu pot urca munții, iar sateliților le este greu să distingă detaliile. În același timp, în munții Marte, există zone cu un câmp magnetic puternic, a cărui natură este de neînțeles pentru oamenii de știință. În zbor, ARES va prelua probe de aer din atmosferă la fiecare 3 minute. Acest lucru este destul de important, deoarece gazul metan a fost găsit pe Marte, a cărui natură și sursă nu sunt absolut clare. Pe Pământ, metanul este produs de ființele vii, în timp ce sursa de metan de pe Marte este complet neclară și încă necunoscută.
De asemenea, în nava spațială ARES Mars vor instala echipamente pentru a căuta apă obișnuită. Oamenii de știință cred că, cu ajutorul ARES, vor putea obține noi informații care vor arunca lumina asupra trecutului Planetei Roșii. Cercetătorii au numit deja proiectul ARES cel mai scurt program spațial. Un avion pe Marte poate rămâne în aer doar aproximativ 2 ore până când rămâne fără combustibil. Cu toate acestea, chiar și în această scurtă perioadă de timp, ARES va putea parcurge în continuare distanța de 1500 de kilometri deasupra suprafeței lui Marte. După aceea, dispozitivul va ateriza și va putea continua să studieze suprafața și atmosfera lui Marte.
