Представьте себе, что вы управляете моделью вертолёта или дроном. В ваших руках лежит пульт дистанционного управления, на котором вы нажимаете кнопку запуска устройства. Роторы начинают вращаться, постепенно увеличивая скорость вращения. Вы за всем этим внимательно наблюдаете, а затем нажимаете ручку для подъёма аппарата вверх. Ваш вертолёт поднимается, зависает, а затем, вместе со следующей командой, начинает своё движение вперёд. Ой, ему не хватает высоты. Вы быстро перемещаете джойстик и дрон поднимается, чтобы пролететь над препятствием. И наконец он быстро летит над песчаными дюнами, холмами и долинами, отправляя фотографии по мере изменения ландшафта.
А теперь представьте, что ваш дрон находится на планете, расположенной на расстоянии 180 миллионов километров. Вашей команде требуется 20 минут, чтобы добраться до планеты, а изображения происходящего, которые вы видите — 20-минутной давности. Если что-то пойдёт не так, вы не сможете предпринять уклончивых или исправительных действий. Всё будет слишком поздно. Именно с подобной ситуацией 19 апреля не хотели столкнуться инженеры NASA во время первого полёта вертолёта Ingenuity на Марсе.
Изображение: NASA
И, к счастью, этого не произошло. Вылет уже откладывали из-за проблем с программным обеспечением. Учитывая проблему с задержкой по времени между Марсом и Землёй, все команды для работы Ingenuity нужно было отправлять заранее, поэтому инженеры должны были быть уверены, что их последовательности команд не содержат ошибок.
Планы и расчёты дали желаемый результат. Видео, снятое марсоходом Perseverance, показало полный полёт его попутчика от взлёта до посадки. Это фильм о первом полёте робота на другой планете, снятый другим роботом. Это было похоже на какую-то анимацию, которые так хорошо получаются у NASA. Но это была реальность. И это действительно было круто.
Первый полёт на Марсе был не таким приключенческим, как можно было себе представить — никакого полёта над пустынным ландшафтом с фотографированием кратеров и песчаных дюн. Ingenuity поднялся примерно на 3 метра над поверхностью Марса, после чего вновь совершил посадку. Всего в воздухе он находился около 40 секунд. Но эти 40 секунд имеют такой же уровень значимости, как и первый успешный полёт на Земле, который длился всего около 12 секунд. По общему признанию, по воздуху братья Райт преодолели примерно 40 метров — их воздушное судно было на такой же высоте от земли, как и Ingenuity.
Чудо инженерной мысли
В чём важность первого полёта Ingenuity? Прежде всего, это технологическое и инженерное достижение. Для полёта требуется подъёмная сила — существует хорошо известная взаимосвязь между весом летательного аппарата и разницей атмосферного давления между его верхней и нижней поверхностями, которая обеспечивает эту подъёмную силу. Вращающиеся лопасти вертолёта обеспечивают необходимую подъёмную силу — чем быстрее вращаются лопасти, тем большая подъёмная сила создаётся. На Земле при среднем давлении воздуха 1000 миллибар лопасти вертолёта вращаются со скоростью от 400 до 500 оборотов в минуту.
Пониженная гравитация Марса (примерно одна треть земной) частично помогла компенсировать эффект гораздо более низкого атмосферного давления (около 6 миллибар). Но даже в этом случае лопасти Ingenuity должны были вращаться примерно 2400 раз в минуту, чтобы обеспечить необходимую подъёмную силу для почти 2-килограммового аппарата. Одно только достижение такой высокой скорости вращения двух лопастей длиной 1 метр было значительным прорывом в двигательной технике.
Изображение: NASA TV
Данный полёт также является предвестником грядущих событий: NASA запланировало ещё несколько полётов возрастающей сложности, которые должны состояться в течение следующих 2 недель. Прогресс должен быть осторожным — новые опасности станут очевидными по мере движения вертолёта, когда скорость и направление ветра вместе с атмосферным давлением станут проблемами, которые необходимо будет решить.
У Ingenuity нет лопастей заднего винта, которые имеются у обычного вертолёта для «рулевого управления», и, как уже упоминалось, команды нельзя отдавать в режиме реального времени. Каждый полёт будет таким же захватывающим, как и первый — и каждый предоставит новые виды на окрестности кратера Езеро, где он находится. Хотя эти изображения будут ограничены, они всё же помогут Perseverance создать лучшую картину окружающей среды.
Ни в одной из двух предстоящих миссий на Марс, ExoMars 2022 и миссии по возвращению образцов, запланированной NASA и Европейским космическим агентством, в настоящее время нет на борту вертолётов.
Миссия по возврату образцов, запуск которой запланирован на 2026 год, включает в себя марсоход, которому предстоит забрать пробы образцов, собранные Perseverance. Представьте, если вертолёт будет сопровождать марсоход, чтобы гарантировать выбор наиболее безопасного и эффективного маршрута от места посадки к месту с образцами, а затем обратно к транспортному средству, которое доставит образцы с поверхности Марса на орбиту. Это может звучать как научная фантастика, но с каждым днём это становится всё более достижимым.
Ingenuity нёс на борту небольшой кусок холста размером с марку с самолётом братьев Райт. Похоже, это был отличный талисман успеха маленького космического аппарата.
Скорее всего, полёты над поверхностью Марса никогда не будут таким же обычным явлением, как полёты над Землей, но они будут. И хотя, возможно, этот первый полёт не был одним маленьким шагом или гигантским прыжком, лопасти винта определённо вознесли его в историю.
