Компьютерная графика. Примерно так может выглядеть Prandtl-M у марсианской поверхности. Рендер: NASA Illustration / Dennis Calaba
На аэродроме Лётно-исследовательского центра им. Армстронга НАСА группа студентов из калифорнийского колледжа Irvine Valley College успешно испытали прототип планера, который когда-нибудь в будущем могут запустить на Марсе. Планер под названием Preliminary Research Aerodynamic Design to Land on Mars (сокращённо, Prandtl-M) специально рассчитан для полёта в разреженной атмосфере Красной планеты.
Слева направо: Дерек Абрамсон (Derek Abramson), Джастин Холл (Justin Hall) и Александер Фрок (Alexander Frock) прикрепляют планер Prandtl-M к летательному аппарату Carbon Cub, чтобы сбросить его с высоты 150 метров. Фото: NASA Photo / Kyria Luxon
Атмосфера Марса существенно отличается от земной. Она гораздо более разреженная. Давление у поверхности составляет всего лишь от 0,7 кПа на пике гигантской горы Олимп до 1,155 кПа на глубине равнины Эллада, которая находится на 9 км ниже окружающей её возвышенности и на 7 км ниже среднемарсианского уровня. Такое давление составляет примерно 1/110 от земного атмосферного давления у поверхности, или равно земному на высоте свыше 30 км. Марсианская гравитация составляет 38% от земной, что немного облегчает задачу конструирования аппарата.
Из-за разреженности марсианской атмосферы планер должен очень лёгким. Поэтому корпус изготовлен из углеродного волокна. Этот материал состоит из тончайших нитей диаметром от 5 до 15 мкм и отличается высокой прочностью и лёгкостью.
Прототип Prandtl-M с дистанционным управлением изготавливался студентами самостоятельно. Инженеры НАСА специально ничего не подсказывали, чтобы те самостоятельно допускали ошибки и исправляли их — только так ребята получат необходимые опыт и знания.
На следующем этапе студенты попытаются сделать полностью автономный беспилотный летательный аппарат, что будет довольно непростой задачей, учитывая ограничения на вес.
В будущем такие летательные аппараты в атмсофере Марса могут собирать научные данные, которые будут отправляться на землю для анализа. Атмосфера Марса ещё не до конца изучена, как и марсианский климат. Например, проведённые в 2013 году исследования выявили, что в марсианской атмосфере гораздо больше водяного пара, чем предполагалось ранее, и даже больше, чем в верхних слоях атмосферы Земли. Водяной пар сосредоточен в водно-ледяных облаках на высоте от 10 до 30 км. Правда, студенческий планер Prandtl-M никак не сможет добраться на такую большую высоту, он будет летать совсем близко к поверхности. Тем не менее, собранные им данные могут быть очень полезными.
Эмерсон Бейкер (Emerson Baker) и Кейтлин Кеннеди (Caitlyn Kennedy) проводят последнюю проверку Prandtl-M перед испытательным полётом. Фото: NASA / Lauren Hughes
Группа студентов работает над проектом в рамках студенческих программ NASA Flight Scholars и Education Unmanned Aerial Systems, которые специально предназначены для того, чтобы школьники и студенты могли участвовать в реальных научных проектах и космических миссиях НАСА.
Студенты пробовали разные формы крыльев планера и многократно сбрасывали его с крыши, прежде чем добавить к планеру сервомоторы для управления элеронами. В конце концов, ребят допустили к испытаниям в Лётно-исследовательском центре им. Армстронга НАСА.
На следующих испытаниях Prandtl-M сбросят с высоты 30 км, где плотность атмосферы примерно такая же, как у поверхности Марса. В принципе, если проект докажет свою жизнеспособность, то такие беспилотные летательные аппараты можно запускать и в верхних слоях земной атмосферы.
Разработчики предполагают, что планер продержится в атмосфере Марса примерно 10 минут. Такие аппараты могут добавить к полезному грузу транспортного корабля, который планируют отправить к Марсу в 2022-2024 годы.
