NASA posouvá hranice: Vrtule budoucích marťanských helikoptér překonaly rychlost zvuku
InovaceNASA úspěšně otestovala novou generaci rotorových listů pro budoucí helikoptéry určené k letům na Marsu.
Inženýři z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) v jižní Kalifornii dosáhli významného milníku v oblasti leteckého průzkumu Marsu. Během březnových testů v simulované marťanské atmosféře překonaly rotory nové generace vrtulníků rychlost zvuku. Data z testů, které probíhaly ve speciální komoře simulující podmínky na Rudé planetě, ukázala, že nejrychlejší části rotorových listů, jejich špičky, mohou být urychleny nad Mach 1, aniž by se rozpadly. Získaná data z celkem 137 testovacích jízd umožní inženýrům navrhnout letouny schopné nést těžší užitečné zatížení, včetně vědeckých přístrojů.
„NASA dosáhla velkého úspěchu s vrtulníkem Ingenuity Mars, ale od těchto letounů nové generace požadujeme na Rudé planetě ještě více,“ uvedl Al Chen, manažer programu Mars Exploration v JPL. „To není snadný požadavek. Zatímco všechno na Marsu je obtížné, létání je tam snad to nejtěžší, co můžete dělat. Je to proto, že jeho atmosféra je neuvěřitelně řídká, takže je těžké generovat vztlak, a přesto má Mars významnou gravitaci.“ Vrtulník Ingenuity, který před více než pěti lety, 19. dubna 2021, uskutečnil první motorizovaný, řízený let na jiné planetě, byl průkopnickou technologickou demonstrací, která nenesla vědecké přístroje. Nedávno oznámený projekt agentury SkyFall a další potenciální budoucí marťanské letouny budou schopny nést užitečné zatížení – včetně vědeckých přístrojů a senzorů – pro sběr dat na podporu budoucích lidských a robotických misí, využívající výhod nízkohorského leteckého průzkumu.
Pro maximalizaci tahu v řídké marťanské atmosféře, která je pouze z 1 % tak hustá jako zemská, je nutné tlačit špičky listů k rychlosti zvuku, aby se dosáhlo významného vztlaku. Tým letu Ingenuity nikdy nedovolil, aby rotační rychlost jejich rotorů překročila 2 700 otáček za minutu, a to ze dvou důvodů: aby se vyhnul nepředvídatelné fyzice zvukové bariéry a aby zajistil, že neočekávaný poryv větru neposlal špičky rotorů přes sonickou hranici. „S ohledem na to jsme plánovali lety Ingenuity tak, aby špičky rotorových listů udržely na Mach 0,7 bez větru, aby v případě, že bychom se během letu setkali s marťanským protivětrem, špičky rotorů nepřekročily rychlost zvuku. Ale od našich letounů nové generace na Marsu chceme vyšší výkon. Potřebovali jsme vědět, že naše rotory mohou bezpečně létat rychleji,“ řekl Jaakko Karras z JPL, vedoucí testování rotorů. Je důležité poznamenat, že zatímco Mach 1 na Zemi na úrovni moře je přibližně 1 223 km/h, rychlost zvuku na Marsu je výrazně pomalejší – zhruba 869 km/h – kvůli řídké, studené atmosféře bohaté na oxid uhličitý.
Pro zahájení hodnocení rotorů, které byly vyvinuty a vyrobeny společností AeroVironment, namontovali Karras a jeho tým třílistý rotor do historického 25stopého vesmírného simulátoru v JPL. Odsáli vzduch a nahradili ho dostatečným množstvím oxidu uhličitého, aby odpovídal marťanské atmosféře, a poté rotor vystavili větru, zatímco se otáčel stále vyššími rychlostmi. Tým sledoval data a pohled dovnitř komory, jak otáčky stoupaly až na 3 750 za minutu. Při této rychlosti se špičky pohybovaly na Mach 0,98. Poté inženýři aktivovali ventilátor uvnitř komory, který rotory zasypal protivětrem. Po každém běhu zvyšovali rychlost větru pro další běh.