Введение
«Красная планета» Марс занимала умы человечества с глубокой древности. Особенно когда уже в эпоху Просвещения и быстрого прогресса европейской науки были открыты астрономами так называемые «каналы». Сразу же появилась гипотеза существования сейчас или в прошлом на нашей соседке по Солнечной системе разумной и цивилизованной жизни.
Это все XIX и XXвека давало большую почву для создания знаменитых фантастических произведений. В свое время наделала много шума книга Герберта Уэллса «Война миров» о вторжении марсиан на Землю. Многие подростки в 90-х гг. зачитывались Эдгардом Берроузом и его «Джоном Картером». А более взрослые с удовольствием наслаждались «Марсианскими хрониками» Рея Бредбери. «Яблони на Марсе» из «хроник» стали крылатым выражением. И на самом деле список можно продолжить. Хотя, впрочем, в «Марсианских хрониках» марсиан нет, насколько я помню. Но Марс в любом виде привлекал внимание ученых, фантастов и простых обывателей. В 80-х и 90-х гг. было популярно в определенных кругах связывать любые неудачи полетов к Марсу именно с марсианами и подобными лженаучными вещами. Но ученые и инженеры мало обращают внимания на такие разговоры.
Первый запуск с земли в сторону Марса космического аппарата был произведен в1962 году. Это была советская автоматическая межпланетная станция «Марс-1». К сожалению, полет был неудачным. Впоследствии Сергея Павловича Королева переориентировали на Лунную программу, хотя его мечтой был именно Марс. В 70-х гг. лидерство в марсианских исследованиях захватили США. Им помогла мощнейшая в мире экономика и лидерство в электронных технологиях. Последние критически важны в беспилотных космических программах. А пилотируемый полет пока еще не состоялся. Хотя о нем в СССР думали еще в 70-х гг. Но это в те далекие годы было слишком дорого и авантюрно. Сейчас ведется настоящая марсианская гонка. Лидером в ней по-прежнему являются США. В частности, США с 2021 года эксплуатируют первый в истории марсианский вертолет "Ingenuity." О нем и пойдет речь ниже.
Описание особенностей "Ingenuity"
Летательные средства тяжелее воздуха очень нужны для обследования «красной планеты». Они могут быстро осмотреть значительные территории. Гораздо быстрее марсоходов. И в отличие от летательных средств, которые легче воздуха (аэростаты и тому подобное), они менее зависимы от бурных и недостаточно изученных марсианских ветров. В создании такого марсианского вертолета кроются две главные сложности. Первая - плотность атмосферы Марса составляет 1 процент от плотности земной атмосферы. Это требует обеспечить большую подъемную силу, чем на летательных аппаратах для Земли. Второе - задержка радиосигнала при связи с центром управления на Земле составляет от 3 до 24 минут. Это слишком много для вертолета с его скоростями. Поэтому дистанционное управление в стиле советских луноходов исключается. А значит потребовалось создать систему управления, способную обеспечить полуавтономный режим для полетов марсианского вертолета в атмосфере Марса.
Для решения первой проблемы США использовали соосную схему винтов. Она обеспечивает большую подъемную силу и большую маневренность. Для вертолетостроения США она достаточно непривычна. Но с 60-х гг. фирма Сикорский активно работает над скоростными вертолетами соосной схемы. Возможно, опыт создания таких вертолетов этой фирмой пригодился и тут. Хотя, конечно, по конструкции винты "Ingenuity"
отличаются от разработок Сикорского и очень значительно. Они ближе к традиционным конструкциям таких соосных винтов советской и российской фирмы Камов. Хотя не копируют их полностью из-за необходимости лопастей особой формы. Такая форма увеличивает их подъемную силу, компенсируя слабую разреженность атмосферы планеты Бога войны древних римлян.
Схема работы системы автономного полета напоминает один из трех режимов полета, применяемых на вполне себе земных дронах. "Ingenuity" летит по данному с Земли маршруту. Но летит сам. Ориентируясь на свои датчики и сенсоры.
Описание конструкции "Ingenuity"
Соосный винт марсианского вертолета имеет всего две лопасти. С весом каждой всего в 35 грамм. Диаметр винта 1,2 метра. Винт приводится электродвигателем. Снабжение электроэнергией двигателя и бытовой аппаратуры производится в полете от солнечной батареи, установленной над винтом. Она непосредственно питает аккумуляторную батарею, от которой уже идет электрический ток на двигатель и аппаратуру. Также перед первым запуском вертолета с марсохода "Perseverance" произведена разовая зарядка средствами марсохода. Особенность бортовой электроники – это ее закупка полностью на рынке гражданской техники. Что позволило уменьшить стоимость создания данного аппарата. Обычно в космической технике, как и в военной, применяют весьма специфичную электронику специального назначения. Возможность автономного полета обеспечивает наличие гироскопа, акселерометров, навигационной камеры, лидара, и датчика наклона. В плате управления полета используются два чипа от Texas Instruments - ARM Cortex-R5F. Программное обеспечение базируется на открытом коде и операционной системе из семейства «Linux». Из научных приборов только отдельная обзорная камера. Причиной такой скудости научного оборудования является экспериментальный характер конструкции аппарата. В этом он подобен нашему «Спутник-1». В данный момент он служит скорей разведчиком для марсохода «Perseverance» Это облегчает планирование маршрута для последнего.
Заключение
Практически сами по себе полеты данного вертолета имеют больше пропагандистский эффект. Но данный аппарат открывает дорогу для создания более совершенных летательных аппаратов для работы на Марсе. Как «Спутник-1» открыл дорогу для полетов на другой планете для гораздо более совершенной техники. По сути "Ingenuity" - демонстратор самой возможности полетов на Марсе земной техники.
Источники
https://www.ixbt.com/news/2021/05/01/novaja-missija-ingenuity-vertoljot-perehodit-na-podderzhku-marsohoda-perseverance.html, https://habr.com/ru/company/itelma/blog/547206/,