„2021 m. balandžio 19 d. skrudintuvo orkaitės dydžio sraigtasparnis, pavadintas „Ingenuity“, suko rotorius ir pakilo 10 pėdų virš Marso paviršiaus 2021 m. balandžio 19 d., tapdamas pirmuoju aparatu, atlikusiu elektrinį skrydį pasaulyje už Žemės ribų. Tai nebus paskutinis.
Nacionalinėje aeronautikos ir kosmoso administracijoje ir kitose kosmoso agentūrose kuriamos dar trys nežemiškos skraidyklės, o braižybos lentose stovi daug daugiau be įgulos kopterių, šokinėjančių ir plūduriuojančių mašinų.
Šie oro robotai galėtų apžiūrėti Veneros debesis, ieškoti gyvybės Saturno mėnulyje Titane ir ieškoti išteklių Marso astronautams, kurie gali atvykti 2030-ųjų pabaigoje.
Tos misijos susiduria su bauginančiomis technologinėmis kliūtimis, sako Theodore'as Tzanetosas, NASA Jet Propulsion Laboratory Pasadenoje, Kalifornijoje, inžinierius.
Norint skristi kituose pasauliuose, reikia itin lengvų medžiagų, autonominės navigacijos ir prisitaikymo prie ekstremalių temperatūrų bei skirtingos atmosferos.
„Su didesnėmis skraidančiomis transporto priemonėmis viskas tampa sudėtingiau“, – sako p. Tzanetos. "Kaip jas ten atgabenti? Kaip padaryti, kad jos būtų patikimos?"
Bet jei jis ir jo kolegos raketų mokslininkai tai padarys, netrukus, kaip niekad anksčiau, keliausime po Saulės sistemą.
„Yra tiek daug dalykų, kuriuos galite padaryti, naudodami oro mobilumą, ko negalite padaryti su nusileidimo aparatu ar roveriu“, - sako NASA Johno Glenno tyrimų centro Klivlande fizikas Geoffas Landisas. „Jei norite atlikti pasaulinius tyrinėjimus nuo ašigalio iki pusiaujo, jums reikia kažko, galinčio skristi.
NASA „Ingenuity“ sugriovė lūkesčius, ką sraigtasparnis gali pasiekti kitose planetose. Sugalvota kaip mažo biudžeto technologijų demonstracija ir suplanuota atlikti tik penkis skrydžius, iki šiol šis mažas oro laivas Marso danguje pakilo dešimtis kartų.
„Ingenuity“ įrodė, kad miniatiūriniai komponentai ir didelės, priešingai besisukančios rotoriaus mentės leidžia valdyti skrydį atmosferoje, kurios tankis yra maždaug 1/100 Žemės tankio. Pakeliui jis suteikė precedento neturinčius Raudonosios planetos paviršiaus vaizdus iš oro ir palaikė netoliese esantį NASA „Perseverance“ marsaeigį.
Dėl „Ingenuity“ pasiekimų NASA atsisakė planų nusiųsti į Marsą Europos kosmoso agentūros marsaeigį, kuris pervežtų „Perseverance“ talpykloje saugomus dirvožemio mėginius, kad juos būtų galima grąžinti į Žemę analizei. Dabar agentūra teigia, kad 2028 m. ji išleis porą naujų „Ingenuity“ stiliaus skrajučių, kurių kiekviena bus patobulinta keturiais ratukais ir sugriebimo rankena, padėsiančia paimti mėginius.
Dirbdamas su kolegomis iš JPL, NASA Ames tyrimų centro ir įmone AeroVironment Inc., J. Tzanetos taip pat parengė didesnio kopterio su šešiais rotoriais vietoj dviejų „Ingenuity“ rotorių koncepciją. Mars Science Helicopter, kaip žinomas šis daiktas, galėtų gabenti iki maždaug 10 svarų instrumentų.
Johnso Hopkinso universiteto taikomosios fizikos laboratorijoje (APL) Laurel, Md. 2027 m. NASA planuoja paleisti Dragonfly link Titano, kur atmosfera yra keturis kartus tankesnė, o gravitacinė jėga – viena septintoji žemiškosios.
Tokiomis sąlygomis turėtų pakakti nedidelio aštuonių „Dragonfly“ rotorių paspaudimo, kad pusės tonos mokslinė laboratorija pakiltų į dangų.
„Titanas tiesiog ragina skristi“, – sako APL planetos mokslininkė Elizabeth „Zibi“ Turtle ir pagrindinė „Dragonfly“ misijos tyrėja.
Planai reikalauja, kad „Dragonfly“ pakiltų į orą kartą per mėnesį beveik trejus metus, per vieną skrydį nuvyktų iki 10 mylių, kad tyrinėtų kraštovaizdį, nusėtą skysto metano ežerų, ledo riedulių ir kopų, sudarytų iš dervos grūdelių. Kiekvieną kartą, kai jis atsidurs naujoje vietoje, aštuonkopteris naudos savo instrumentų rinkinį, kad įvertintų vietinę aplinką, ieškodamas tokių anglies junginių, kurie, mokslininkų nuomone, gali būti gyvybės pirmtakai. Jei vieta atrodo ypač įdomi, „Dragonfly“ paims paviršiaus pavyzdžius, naudodamas porą grąžtų.
„Mes norime suprasti cheminius etapus, vykstančius Titane, tokius, kurie gali būti panašūs į ankstyvuosius cheminius etapus, įvykusius čia, Žemėje“, – sako daktarė Turtle.
Kiti palydovai ir maži Saulės sistemos kūnai neturi jokios reikšmingos atmosferos, o tai reiškia, kad ten skrydis sparnuotais laivais yra neįmanomas. Nedvejodami aviacijos ir kosmoso inžinieriai sugalvoja ir tiems pasauliams skirtus skraidymo aparatus.
2021 m. būdamas Masačusetso technologijos instituto magistrantūros studentas Oliveris Jia-Richardsas sugalvojo sklandytuvo koncepciją, kuri elektra įkrautų žemę ir atsistumtų nuo jos, tarsi du magnetai stumtųsi vienas prieš kitą.
Dabar Mičigano universiteto aviacijos ir kosmoso inžinierius daktaras Jia-Richardsas toliau bando levituojančio sklandytuvo komponentus. Jis įsivaizduoja 2 kilogramus sveriantį lėkštės formos tyrinėtoją, kuris galėtų sklandžiai skristi nelygiais reljefais beorėje erdvėje.
NASA daktaras Landisas konceptualizavo nulinės atmosferos skrajutes, kurios yra galingesnės ir varomos raketų variklio sprogimais. Šie „šokinėtojai“, galintys vienu metu įveikti dešimtis mylių, gali išnaudoti vietinius išteklius, kad jiems nereikėtų neštis raketinio kuro iš Žemės.
Pavyzdžiui, Plutone „galėtume surinkti azoto sniegą, jį pašildyti ir panaudoti raketos kurui“, – sako daktaras Landisas.
---
Mokslininkai imasi
Veneros iššūkio
Venera kelia iššūkį skraidantiems aparatams: itin tankią atmosferą, kuri sutraiško paviršių slėgiu, lygiaverčiu 3000 pėdų po vandeniu Žemėje. O žemės temperatūra Veneroje svyruoja apie 900 laipsnių pagal Farenheitą. Joks malūnsparnis ar sklandytuvas ten ilgai neištvers.
Vašingtono universiteto Sent Luise planetos mokslininko Paulo Byrne pasiūlytas sprendimas – pastatyti reguliuojamo aukščio balioninį zondą ir pastatyti jį 35 mylių aukštyje virš Veneros paviršiaus, kur temperatūra ir slėgis stebėtinai panašūs į žemę.
Vadinamasis aerobotas turėtų aukšto slėgio kamerą, užpildytą heliu, kad išlaikytų plūdrumą, apsuptą žemesnio slėgio kameros, kuri išsiplečia arba susitraukia, kad pakeistų laivo aukštį, išvengiant audrų ir, jei reikia, išvengiant karščio.
Dr. Byrne'as bendradarbiauja su komanda iš Jet Propulsion Lab ir Near Space Corp. Tillamook mieste, Ore, kurdamas trečdalio mastelio aeroboto prototipą. Liepos mėnesį jis sėkmingai praskrido virš Nevados Juodosios uolos dykumos. Dabar daktaras Byrne'as rengia pasiūlymą dėl viso dydžio versijos, kuri būtų panaši į didžiulį sidabrinį žemės riešutą, maždaug 45 pėdų pločio ir 60 pėdų aukščio.
Aerobotas galėtų kelis mėnesius skristi virš Veneros debesų, siūlo inžinieriai, tiriantys vieną didžiausių Saulės sistemos galvosūkių:
Kodėl Venera tapo pragariška, o Žemė tapo vešli, nors abi planetos yra tokios panašios savo dydžiu ir sudėtimi? Ar toks pat likimas gali laukti ir mūsų planetos?
„Jei jis skristų, perrašytume vadovėlius – Venerai, Žemei ir apskritai uolinėms planetoms“, – sako daktaras Byrne'as." [1]
1. Mars Copter Opens Door For Flight on Other Worlds --- NASA engineers plan innovative flying machines to explore faraway landscapes
Powell, Corey S. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 20 Jan 2023: B.5.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą