Сверхзвуковой Марс: NASA испытало роторы для вертолетов нового поколения

До сих пор изучение Марса ограничивалось «медленной наукой» — роверы годами ползли к цели, а крошечный вертолетик Ingenuity работал лишь в роли разведчика. Более напряженные несущие винты превращают внеземную авиацию из вспомогательного гаджета в основной инструмент. Они позволят будущим дронам доставлять грузы между базами и исследовать отвесные скалы и пещеры, которые недоступны для колесной техники и слишком опасны для посадки крупных аппаратов.

Испытания новых несущих винтов проходили в специальной камере Лаборатории реактивного движения JPL, где инженеры NASA воспроизвели марсианскую среду. Для этого из камеры откачали воздух и заполнили ее углекислым газом под давлением, соответствующим атмосфере Красной планеты.

Атмосфера Марса очень разрежена. Она примерно в сто раз менее плотная, чем земная, поэтому несущим винтам приходится вращаться гораздо быстрее, чтобы создавать достаточную подъемную силу. При этом скорость звука на Марсе ниже земной (около 240–250 м/с), поэтому инженеры решили проверить, смогут ли новые лопасти безопасно работать на сверхзвуковых скоростях.

На Красной планете разработчики сталкиваются с парадоксом: чтобы летать в разреженном воздухе, нужно бешено вращать винты, но на высоких скоростях кончики лопастей неизбежно упираются в «звуковой барьер». Здесь начинается волновой кризис. Воздух перестает плавно обтекать профиль и буквально «спрессовывается» перед передней кромкой, образуя скачки уплотнения (ударные волны). Для вертолета это катастрофа: лобовое сопротивление растет в геометрической прогрессии, а подъемная сила на концах лопастей — там, где она самая эффективная — резко падает. Раньше это считалось непреодолимым пределом для винтокрылой авиации. Однако новые тесты доказали, что специально спроектированные лопасти могут «прошивать» эти волны и сохранять стабильную тягу даже на сверхзвуке.

Все о Марсе: есть ли жизнь, сколько лететь, почему называют Красной планетой

Во время экспериментов трехлопастной ротор раскручивали до 3750 оборотов в минуту. После этого в камере включали поток встречного ветра, из-за чего скорость кончиков лопастей превысила скорость звука и достигла примерно 1,08 Маха. По оценке NASA, это позволило увеличить подъемную силу примерно на 30%.

Инженеры также испытали двухлопастной ротор для проекта SkyFall — концепции будущей миссии с несколькими марсианскими вертолетами. Проект SkyFall рассматривается как часть программы по запуску в 2028 году межпланетного корабля SR-1 Freedom с ядерной силовой установкой. В NASA хотят, чтобы такие аппараты могли поднимать более тяжелые научные приборы и исследовать поверхность Марса с воздуха.

При разработке новых вертолетов инженеры опираются на опыт Ingenuity — первого аппарата, совершившего управляемый полет на другой планете. Во время его миссии скорость роторов специально ограничивали, чтобы не приближаться к скорости звука — аппарат мог сломаться.

Проект SkyFall пока находится на ранней стадии. По текущим планам миссию могут отправить к Марсу в 2028 году.

Ранее NASA показало новые снимки спутника Юпитера Фивы, полученные аппаратом «Юнона».