Testy NASA pro nový marsovský vrtulník

Poprvé v historii byly k otestování budoucího létajícího zařízení využity dvě různé planety. Na Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii byl ozkoušen nový rotor, který by se mohl využít na příští generaci marsovských vrtulníků. Zatímco rotory pozemského vrtulníku se v rámci zkoušek dostaly až téměř k rychlosti zvuku (0,95 Mach), americký vrtulník Ingenuity na Marsu dosáhl nových rekordů z hlediska výšky a rychlosti pohybu na Rudé planetě – a to vše ve jménu experimentálních letových zkoušek. „Naše zkoušky pro marsovskou helikoptéru nové generace mají doslova to nejlepší z obou světů,“ vysvětluje Teddy Tzanetos, projektový manažer Ingenuity, ale i vrtulníků z programu Mars Sample Return a dodává: „Tady na Zemi máme veškeré přístrojové vybavení praktickou bezprostřednost, v jakou můžete při testování nových součástí letounu věřit. Na Marsu naopak máte k dispozici skutečné mimozemské podmínky, které byste zde na Zemi nikdy nemohli reálně vytvořit.“ Naráží přitom na řiďoučkou atmosféru a výrazně nižší gravitaci, než je ta pozemská.

Listy rotorů nové generace z uhlíkových vláken testované na Zemi, jsou o více než 10 centimetrů delší než ty, které bychom našli na Ingenuity. Jsou také pevnější a liší se i designem. Experti z NASA se domnívají, že tyto rotory by mohly umožnit realizaci větších a schopnějších marsovských vrtulníků. Výzvou však zůstává stav, kdy se špičky rotorů přiblíží k rychlosti zvuku a turbulence vytvářející vibrace se mohou velmi rychle vymknout kontrole.

Když se inženýři poohlíželi po prostoru dostatečně velkém na to, aby se v něm dala na Zemi vytvořit marsovská atmosféra, jejich volba padla na tzv. space simulator s rozměry 8 × 26 metrů, ve kterém si třeba legendární sondy Surveyor, Voyager, nebo Cassini mohly poprvé vyzkoušet podmínky, které na ně čekají v kosmickém prostoru. Během tří týdnů v září tým sledoval senzory, měřáky i kamery, když testované rotory procházely jedním testem za druhým při stále vyšších otáčkách a větších úhlech náklonu.

„Naše rotory jsme roztočili až na 3 500 otáček za minutu, což je o 750 otáček za minutu více, než kam se dostaly rotory na Ingenuity,“ hodnotí Tyler Del Sesto z JPL, který je zástupcem vedoucího testů projektu Sample Recovery Helicopter a dodává: „Tyto účinnější rotory jsou už víc než jen hypotetickým cvičením. Jsou připraveny na let.“ Zhruba ve stejnou dobu o přibližně 161 milionů kilometrů dále dostal vrtulník Ingenuity pokyny, podle kterých měla tato marsovská helikoptéra vyzkoušet věci, o kterých se jejímu pozemskému týmu nikdy nezdálo, že by se k nim mohla dostat.

Připomeňme, že původně měl vrtulník Ingenuity provést pouhých pět letů. Jenže tak to nakonec nebylo. Po prvním letu, který přišel už před více než dvěma a půl lety, dokázal malý vrtulník svou původně plánovanou třicetidenní misi překonal 32 násobně a letěl již 66×. Pokaždé, když se Ingenuity odlepí od povrchu Marsu a přeletí na jiné místo, nabídne vědcům na Zemi novou perspektivu, kterou žádná předešlá mise nemohla poskytnout. V nedávné době však pozemní tým začal svůj neúnavný stroj vystavovat podmínkám, jaké tu dříve nebyly. „V průběhu minulých devíti měsíců jsme dokázali zdvojnásobit naši maximální rychlost pohybu i výšku letu, ale došlo i ke zvýšení vertikální i horizontální akcelerace a navíc jsme se naučili pomaleji přistávat,“ rekapituluje Travis Brown, hlavní inženýr Ingenuity z JPL a dodává: „Rozšíření obálky možností poskytuje cenná data, která mohou využít plánovači misí budoucích marsovských vrtulníků.“

Lety Ingenuity jsou kvůli omezením dostupné energie a teploty motorů limitovány jen na dvě až tři minuty. Ovšem když vrtulník letí rychleji, stihne za stejnou dobu během jednoho letu urazit větší vzdálenost. Jenže na druhou stranu rychlejší let může snáze zmást palubní navigační systém. Ten využívá kameru, na jejíchž záběrech vyhledává povrchové útvary pohybující se v jejím zorném poli. Pokud tyto objekty na snímcích prosviští příliš rychle, může systém velmi rychle ztratit přehled o průběhu letu. Aby tedy vrtulník Ingenuity dosáhl vyšší rychlosti pohybu, rozhodl se pozemní tým (instrukce se posílají individuálně před každým letem) poslat jej do větší výšky, takže povrchové útvary zůstanou v zorném poli delší dobu i při vyšší rychlosti pohybu. 61. let ustanovil nový výškový rekord, když se vrtulník během analýzy větru dostal do výšky 24 metrů. Hned další let (s číslem 62), kdy se obhlížela oblast pro vědecký tým roveru Peseverance, byl ve znamení rychlostního rekordu (10 m/s).

Tým také experimentoval s rychlostí přistávání Ingenuity. Malý vrtulník byl navržen tak, aby kontakt s povrchem prováděl poměrně drsně při rychlostech okolo 1 m/s. Důvodem bylo, aby palubní senzory snáze zaznamenaly kontakt s povrchem a vypnuly otáčení rotorů ještě než by se stroj zase začal vznášet vzhůru. Ovšem pokud by budoucí marsovské vrtulníky přistávaly měkčím způsobem, mohly by být vybaveny lehčím přistávacím systémem. Při letech 57, 58 a 59 se tedy testovalo, zda Ingenuity dokáže bezpečně přistát i při rychlostech o čtvrtinu menších, než pro jaké byl stroj původně navržen.

Tím však vyšlapávání cestiček marsovského létání nekončí. V prosinci (po sluneční konjunkci) má Ingenuity provést dva vysokorychlostní lety, při kterých provede speciální soubor manévrů ve dvou osách, které jsou navrženy pro měření parametrů letu. „Tato data jsou extrémně užitečná pro jemné ladění našich aero-mechanických modelů chování vrtulových strojů na Marsu,“ vysvětluje Brown a dodává: „Na Zemi se takové testy většinou provádí během prvních pár letů. Ale my létáme jinde. Když provozujete něco tak daleko od nejbližšího servisu, musíte být o něco opatrnější, protože nemůžete počítat s žádnými dodělávkami.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://mars.nasa.gov/imgs/msr/mission/helicopter-cutout.png
https://mars.nasa.gov/…/8-sample-recovery-helicopters.jpg
https://scontent.fprg1-1.fna.fbcdn.net/…5708137343618786145_n.jpg