Upravo ovih dana rover 'Perseverance' se priprema da pusti mali helikopter 'Ingenuity' u krater Jezero, predodređen da postane prvi vazduhoplov s pogonom koji će leteti nebom drugog sveta. Ova bespilotna letelica od samo 1,8 kg prvotno je nazvana 'Mars Helicopter Scout', a cilj joj je da utre put budućim vazdušnim misijama koje mogu da istražuju Mars. Ali kakva bi mogla da bude takva sprava? Sama ideja o slanju helikoptera na Mars postoji već dugo vremena. Početkom stoleća JPL je proučavao mogućnost slanja helikoptera unutar sonde slične 'Mars Pathfinderu', projekt koji se nije ostvario, ali je na kraju doveo do razvoja 'Ingenuityja'. Međutim, ti su koncepti pa čak i sâm 'Ingenuity' jednostavni tehnološki demonstratori, odn. njihov naučni značaj je praktično nikakav. Zanimljivije bi bilo upotrebiti 'Ingenuityjevo' konstruktorsko i operativno iskustvo za izgradnju helikoptera koji će nam pružiti naučne podatke o Crvenoj planeti. Pravi naučni helikopter na Marsu.
Dizajn heksakoptera za 'Mars Science Helicopter': dron od 31 kg sa 5 kg instrumenata.
Već sada JPL i Nasin Ames Center proučavaju izvodljivost izgradnje 'Mars Science Helicoptera', koji bi mogao da bude poput 'Ingenuityjevog' starijeg brata. Ideja je poslati na Mars vazduhoplov minimalne težine oko 20 kilograma – jednog reda veličine većeg od 'Ingenuityja' – od čega bi između 2 i 5 kilograma bilo posvećeno naučnom teretu. Dok će 'Ingenuity' biti ograničen na skokove koji će trajati oko devedesetak sekundi, 'Mars Science Helicopter' bi trebao da izvodi letove od dve do četiri minuta, krećući se brzinom od približno jednog kilometra u minutu. Svaki rutinski let bi uključivao početnu fazu od trideset sekundi za poletanje do visine od ~200 metara, a zatim putovanje od jednog ili dva kilometra do mesta naučnog interesa.
Dron visi ispod rovera pred lansiranje.
'Mars Science Helicopter' bi provodio dan nakon svakog leta hibernirajući i puneći baterije solarnim panelima[1], postupak čije će tačno trajanje zavisiti takođe od doba godine, kao i od geografske širine i temperature zone sletanja. Nakon nekoliko analiza, JPL i Ames centar su konkretizovali dva finalna dizajna za 'Mars Science Helicopter'. Jedan je helikopter s dva koaksijalna rotora, dizajna sličnog dizajnu 'Ingenuityja' i koji bi stoga mogao da uključi iskustvo stečeno u radu prethodne letilice. Drugi je dron tipa heksakoptera, sa šest rotora. Koaksijalni dizajn bi nosio rotore promera od 2,5 do 2,7 metra, u poređenju s promerom od 1,21 metra 'Ingenuityjevih' rotora. Suprotno tome, elise heksakopterima bi imale promer od 1 do 1,4 metra. Međutim, koaksijalni dizajn nosi visoku nestabilnost u letu, dok je heksakopter puno stabilniji i, šta više, može da nastavi let čak i ako jedan ili dva rotora prestanu s radom. Suprotno tome, heksakopter je teži od koaksijalnog dizajna.
Dve konstrukcije 'Mars Science Helicoptera': koaksijalni twin-rotor helikopter (levo) i heksakopter. U sredini je 'Ingenuity'.
Ranija konstrukcija heksakoptera.
Drugi je problem kako spakovati helikopter u kapsulu koja treba da uđe u atmosferu. 'Ingenuity' je mali i putovao je na Mars kao slepi putnik uz 'Perseverance', ali bi 'Mars Science Helicopter' morao da putuje vlastitim brodom. Početni dizajn predviđa da bi 'Mars Science Helicopter' mogao da se smesti u kapsulu od 2,7 metara, veličinu koja se koristila u misijama 'Mars Pathfinder', MER, 'Phoenix' i 'InSight'. Termoštit 'Curiosityja' i 'Perseverancea', prečnika 4,5 metra, smatra se prevelikim i skupim za ovu misiju, iako bi mogao da stane i u kapsulu prečnika 3,5 metra, poput 'Vikinga'. Izbor kapsule je presudan pri odabiru postupka pakovanja drona. Da bi stigao do površine, 'Mars Science Helicopter' bi mogao da koristi sistem vazdušnih jastuka kao što su koristili 'Mars Pathfinder' ili MER, ili platformu za sletanje s motorom kao što su koristili 'Viking', 'Phoenix' ili 'InSight'. Uopšteno, početne studije su pokazale sklonost heksakopteru od 31 kg lansiranom u kapsuli prečnika 2,7 metara s 5 kg korisnog tereta. Ovaj heksakopter od 31 kg bi bio sposoban za letove u trajanju od deset minuta i na udaljenosti do pet kilometara.
Heksakopter sklopivi sistem na platformi s vazdušnim jastucima (levo) i drugi s motorom (desno).
Budući da još ima puno pitanja na koja treba odgovoriti, jedna od mogućnosti bi bila da se najpre lansira jedna međusondu između 'Ingenuityja' i 'Mars Science Helicoptera'. Ovaj 'Advanced Ingenuity', ili 'Advanced Mars Helicopter', imao bi težinu od 4,6 kg i nosivost od 1,3 kg. Mogao bi da putuje kao 'kompanjon' nekog sledećeg budućeg rovera, kao što je to učinio 'Ingenuity', kako bi pomogao u njegovom vođenju i upravljanju.
Međutim, korisnost sonde kao što je 'Mars Science Helicopter' tek treba pokazati i dokazati. Orbiteri poput MRO-a već su sposobni da snimaju Marsovu površinu u brutalnoj rezoluciji, dok su najnapredniji naučni instrumenti relativno veliki i zahtijevaju kontakt s tlom. Postoji li naučna korist od Marsovog helikoptera koji nosi malu naučnu opremu? Pristalice koncepta sugerišu da bi takav helikopter mogao da pokriva veliko područje tokom svoje misije, umesto da misija bude ograničena na nekoliko kilometara poput poslednjih nekoliko Marsovskih rovera. Uz to, mogli bi zaobići strma područja – na primjer, polarne kape - ili pretjerano stjenovita područja. Pitanje je jesu li ove pogodnosti veće od troškova takve misije. Lično mislim da su dronovi na Marsu čista šminka i bezvezno trošenje para te da to što će on da slika tokom desetak sekundi ili minuta leta niukom slučaju ne može da opravda $80 miliona koliko košta razvoj i proizvodnja 'Ingenuityja' od 2018. do danas.
Čini mi se da američki izleti u kosmos iz misije u misiju postaju nekako sve dosadnije i da im nedostaje zamah u realizaciji. Imaju sve, i iskustvo, i pare, i agencije, i sve druge resurse, a ipak se nekako vrte u krug i pokušavaju da iznova i iznova repliciraju prethodne misije. Možda ću o tome da pišem neki drugi put, ali toplo preporučujem da pročitaš šta sam pisao o recimo američkoj misiji 'Viking' iz 1975, ili o evropskoj avanturi na Titan i sondi 'Huygens' iz 2005, a da ne pominjem 'Halejevu armadu' i sovjetske sonde 'VeGa' iz '85. ili 'Voyagere' iz 1975… Gde je Amerika bila nekad a gde je sada?
Jedan od aktuelnih dizajna za 'Advanced Mars Helicopter', poboljšani 'Ingenuity'
Ipak preporučujem da pogledaš ovo. Zanimljivo je
[1] 'Ingenuity' ima 5 malih baterija sličnih onima za mobilni, ali struja koju proizvode ne koristi se samo za rad dva mootora (po jedan za svaku elisu). Čak 2/3 struje se troši na zagrevanje elektronike drona!
,