NASA испытывает новые вертолеты для Марса одновременно на Земле и на Красной планете

Исторический момент: летные испытания идут одновременно на двух планетах. В калифорнийской лаборатории гонят до предела новые роторы для «наследников», а на Марсе верный Ingenuity, который уже давно отработал свою миссию, продолжает удивлять, штурмуя новые высоты и скорости. Параллельные реальности одного технологического прорыва.

«На Земле у нас есть все инструменты для расчетов, — говорит Тедди Тзанетос, руководитель проекта Ingenuity. — Но на Марсе — реальные условия, которые мы никогда не сможем идеально воссоздать в лаборатории». И эти условия — ключевые: атмосфера там в 100 раз разреженнее нашей, а гравитация в три раза слабее. Спроектировать вертолет для таких условий — это вам не на квадрокоптере над парком полетать.

Лопасти, которые режут будущее

Новые лопасти из углеродного волокна длиннее предшественников на целую ладонь. Они прочнее, имеют иную аэродинамику и должны раскручиваться до невероятных 0.95 Маха — это почти скорость звука в марсианском воздухе! Мечта любого инженера: такие лопасти откроют дорогу более крупным и мощным аппаратам. Но есть нюанс: при таких скоростях возникает чудовищная турбулентность. Вибрации могут разорвать конструкцию за секунды. Как проверить, выдержит ли она это?

Для ответа нашли уникальное место — Легендарный Космический Симулятор JPL. В этой камере размером с многоэтажный дом когда-то готовили к полетам «Вояджеры» и «Кассини». Теперь здесь три недели гудела искусственная марсианская атмосфера, а датчики считывали малейший трепет лопастей, которые раскручивали всё быстрее и нагружали всё сильнее.

Двойная роторная система для следующего поколения марсианских вертолетов проходит испытания в 25-футовом космическом симуляторе в Лаборатории реактивного движения NASA 15 сентября. Более длинные и прочные, чем те, что используются в марсианском вертолете Ingenuity, лопасти из углеродного волокна достигают скорости, близкой к сверхзвуковой. NASA/JPL-Caltech

«Мы выжали из них 3500 оборотов в минуту — на 750 больше, чем у Ingenuity, — с гордостью говорит Тайлер Дель Сесто, заместитель руководителя испытаний. — И знаете что? Они не просто выжили. Они готовы к полету. Эти лопасти перестали быть экспериментом. Они стали технологией».

А в это время, за 161 миллион километров...

Пока на Земле ломали границы в лаборатории, на Марсе их ломал Ingenuity. Ему отводили всего пять тестовых полетов. Он совершил шестьдесят шесть. Его миссия должна была длиться 30 дней. Он работает уже более двух с половиной лет. И он не просто работает — он ставит рекорды по собственной инициативе инженеров.

«За последние месяцы мы удвоили его максимальную скорость и высоту, увеличили ускорение и даже научили садиться медленнее, — рассказывает Трэвис Браун, главный инженер проекта. — Каждый такой полет — бесценные данные для проектировщиков будущих машин. Ingenuity стал нашим лучшим учителем».

В этом видеоролике объединены две точки зрения на 59-й полет марсианского вертолета НАСА Ingenuity. Видео слева было снято камерой Mastcam-Z марсохода Perseverance, а черно-белое видео справа — направленной вниз камерой Navcam аппарата Ingenuity. Плет состоялся 16 сентября. NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Полет на Марсе — это всегда баланс. Энергия от крошечных солнечных панелей ограничена, двигатели могут перегреться. Стандартный полет длится 2-3 минуты. Можно лететь быстрее, чтобы покрыть больше расстояния, но тут встает другая проблема: бортовой компьютер «ведет» вертолет, отслеживая камни под ним. Если поверхность мелькает слишком быстро — он просто теряется. Представьте, что пытаетесь читать книгу из окна несущегося поезда.

Решение? Лететь выше! На большей высоте объекты дольше остаются в поле зрения камеры. Так был поставлен рекорд высоты — 24 метра в 61-м полете. А в 62-м — рекорд скорости, целых 10 метров в секунду.

Но инженеры на этом не успокоились. Они заставили Ingenuity учиться садиться медленнее. Зачем? Если аппарат может аккуратно «причалить» к поверхности, а не плюхнуться, его шасси можно сделать легче и проще. В полетах с 57-го по 59-й вертолет садился на скорости на четверть меньшей, чем была заложена в проект. Это кажется мелочью, но в космической логистике каждый грамм на счету.

«Эти данные перевернут наши аэродинамические модели, — заключает Браун. — Обычно такие тесты делают в первых же полетах. Но мы не можем себе этого позволить. Наш вертолет летает там, где до ближайшей ремонтной мастерской — как минимум 200 миллионов километров. Здесь каждая ошибка должна быть виртуальной, а каждый риск — просчитанным». И этот подход, кажется, работает.