Latające roboty badające powierzchnię Marsa
Obecnie powierzchnia Marsa jest eksplorowana za pomocą specjalnych stacji orbitalnych, a także stacjonarnych modułów czy wolnoobrotowych łazików. Między tymi pojazdami badawczymi jest dość duża luka, którą mogą wypełnić różne samoloty. Wydawałoby się, dlaczego sztuczne pojazdy nadal nie latają nad powierzchnią Czerwonej Planety? Odpowiedź na to pytanie leży na powierzchni (w każdym sensie), gęstość marsjańskiej atmosfery to zaledwie 1,6% gęstości ziemskiej atmosfery nad poziomem morza, co z kolei oznacza, że samoloty na Marsie musiałyby lecieć bardzo wysokie prędkości, aby nie spaść.
Atmosfera Marsa jest bardzo rozrzedzona, z tego powodu te samoloty, które są używane przez ludzi podczas poruszania się w atmosferze ziemskiej, praktycznie w żaden sposób nie nadają się do użytku w atmosferze Czerwonej Planety. Jednocześnie, co zaskakujące, amerykański paleontolog Michael Habib zaproponował wyjście z obecnej sytuacji z przyszłymi samolotami marsjańskimi. Według paleontologa zwykłe ziemskie motyle czy małe ptaki mogą stać się doskonałym prototypem urządzeń zdolnych do latania w marsjańskiej atmosferze. Michael Khabib wierzy, że poprzez odtworzenie takich stworzeń, zwiększenie ich rozmiarów, przy zachowaniu ich proporcji, ludzkość będzie w stanie uzyskać urządzenia nadające się do latania w atmosferze Czerwonej Planety.
Tacy przedstawiciele naszej planety jak motyle czy kolibry mogą latać w atmosferze o niskiej lepkości, czyli w takiej samej atmosferze jak na powierzchni Marsa. Dlatego mogą być bardzo dobrymi modelami do tworzenia przyszłych modeli samolotów nadających się do podboju marsjańskiej atmosfery. Maksymalne wymiary takich urządzeń można obliczyć za pomocą równania angielskiego naukowca Colina Pennysewicka z Bristolu. Jednak główne problemy nadal należy uznać za kwestie związane z utrzymaniem takich samolotów na Marsie z dala od ludzi i przy ich braku na powierzchni.
Zachowanie wszystkich pływających i latających zwierząt (a także samochodów) można wyrazić liczbą Reynoldsa (Re): w tym celu należy pomnożyć prędkość latającego (lub pływaka), charakterystyczną długość (na przykład średnicę hydrauliczną, jeśli mówimy o rzece) i gęstość cieczy (gazu), a wynik uzyskany w wyniku mnożenia dzieli się przez lepkość dynamiczną. Wynikiem jest stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Zwykły samolot jest w stanie latać z dużą liczbą Re (bardzo duża bezwładność w stosunku do lepkości powietrza). Są jednak na Ziemi zwierzęta, które „wystarczą” na stosunkowo niewielką ilość Re. Są to malutkie ptaki lub owady: niektóre z nich są tak małe, że w rzeczywistości nie latają, ale unoszą się w powietrzu.
Mając to na uwadze paleontolog Michael Habib, zasugerował zabranie któregokolwiek z tych zwierząt lub owadów, zwiększając wszystkie proporcje. Byłoby więc możliwe uzyskanie samolotu przystosowanego do atmosfery marsjańskiej i niewymagającego dużej prędkości lotu. Całe pytanie brzmi, do jakich rozmiarów można powiększyć motyla lub ptaka? W tym miejscu pojawia się równanie Colina Pennysewicka. W 2008 roku naukowiec ten zaproponował ocenę, zgodnie z którą częstotliwość oscylacji może wahać się w przedziale tworzonym przez następujące liczby: masa ciała – do 3/8 stopnia, długość – do -23/24 stopnia, skrzydło powierzchnia - do -1/3, przyspieszenie grawitacyjne do 1/2 potęgi, gęstość płynu do -3/8 potęgi.
Jest to dość wygodne do obliczeń, ponieważ można wprowadzić poprawki odpowiadające gęstości powietrza i grawitacji na Marsie. W tym przypadku również trzeba będzie wiedzieć, czy prawidłowo „uformujemy” wiry za pomocą skrzydeł. Na szczęście i tutaj jest odpowiedni wzór, który wyraża się liczbą Strouhala. Liczba ta jest w tym przypadku obliczana jako iloczyn częstotliwości i amplitudy drgań podzielona przez prędkość. Wartość tego wskaźnika znacznie ograniczy prędkość urządzenia w trybie lotu rejsowego.
Wartość tego wskaźnika dla aparatu marsjańskiego powinna wynosić od 0,2 do 0,4, aby zachować zgodność z równaniem Pennysewicka. W takim przypadku na końcu konieczne będzie sprowadzenie liczby Reynoldsa (Re) do przedziału odpowiadającego dużemu owadowi latającemu. Przykładowo dla dość dobrze przebadanych jastrzębi jastrzębi: Re znane jest z różnych prędkości lotu, w zależności od prędkości ta wartość może wahać się od 3500 do 15000. Michael Habib sugeruje, że twórcy marsjańskiego samolotu również wpisują się w ten zakres.
Dziś proponowany system można rozwiązać na różne sposoby. Najbardziej eleganckim z nich jest budowanie krzywych ze znajdowaniem punktów przecięcia, ale najszybszym i najprostszym jest wprowadzenie wszystkich danych do programu do obliczania macierzy i iteracyjne rozwiązywanie. Amerykański naukowiec nie podaje wszystkich możliwych rozwiązań, skupiając się na tym, które uważa za najbardziej odpowiednie. Według tych obliczeń długość "hipotetycznego zwierzęcia" powinna wynosić 1 metr, waga około 0,5 kg. Względne wydłużenie skrzydła - 8,0.
Dla statku lub stworzenia tej wielkości liczba Strouhala wynosiłaby 0,31 (bardzo dobrze), Re 13 900 (również dobrze), współczynnik siły nośnej 0,5 (dopuszczalny dla lotów rejsowych). Aby naprawdę wyobrazić sobie to urządzenie, Khabib porównał jego proporcje do kaczych. Ale użycie niesztywnych materiałów syntetycznych powinno sprawić, że będzie jeszcze lżejsza niż hipotetyczna kaczka tej samej wielkości. Oprócz tego to warkot będziesz musiał znacznie częściej trzepotać skrzydłami, więc wypadałoby w tym miejscu porównać go z muszką. Jednocześnie liczba Re, która jest porównywalna z liczbą motyli, pozwala sądzić, że aparat będzie miał wysoki współczynnik siły nośnej przez krótki czas.
Dla zabawy Michael Habib sugeruje założenie, że jego hipotetyczny samolot wystartuje jak ptak lub owad. Wszyscy wiedzą, że zwierzęta nie rozpraszają się po pasie startowym, do startu są odpychane od podpór. W tym celu ptaki, podobnie jak owady, używają kończyn, a nietoperze (prawdopodobnie wcześniej robiły to pterozaury) również używały własnych skrzydeł jako systemu pchania. Ze względu na to, że siła grawitacji na Czerwonej Planecie jest bardzo mała, wystarczy nawet stosunkowo niewielki pchnięcie do startu – w okolicach 4% tego, co potrafią wykazać najlepsi ziemscy skoczkowie. Co więcej, jeśli system pchania urządzenia zdoła zwiększyć moc, będzie mógł bez problemu wystartować nawet z kraterów.
Należy zauważyć, że jest to bardzo przybliżona ilustracja i nic więcej. Obecnie istnieje wiele powodów, dla których mocarstwa kosmiczne nie stworzyły jeszcze takich dronów. Wśród nich można wyróżnić problem rozmieszczenia samolotu na Marsie (można to zrobić za pomocą łazika), konserwacji i zasilania. Pomysł jest dość trudny do zrealizowania, co w końcu może sprawić, że będzie nieskuteczny lub nawet całkowicie niemożliwy do zrealizowania.
Samolot do eksploracji Marsa
Przez 30 lat Mars i jego powierzchnię były badane za pomocą różnych środków technicznych, eksplorowane przez satelity na orbicie i ponad 15 typów różnych urządzeń, wspaniałe pojazdy terenowe i inne sprytne urządzenia. Zakłada się, że wkrótce na Marsa zostanie wysłany zrobotyzowany samolot. Przynajmniej Centrum Nauki NASA opracowało już nowy projekt specjalnego zrobotyzowanego samolotu przeznaczonego do badania Czerwonej Planety. Zakłada się, że samolot będzie badał powierzchnię Marsa z wysokości porównywalnej z wysokością marsjańskich pojazdów terenowych-badaczy.
Za pomocą takiego marsolitu naukowcy będą mogli rozwiązać wiele tajemnic Marsa, które nie zostały jeszcze wyjaśnione przez naukę. Marsolet będzie mógł unosić się nad powierzchnią planety na wysokości około 1.6 metra i przelatywać wiele setek metrów. Jednocześnie urządzenie to będzie robić zdjęcia i filmy w różnych zakresach oraz skanować powierzchnię Marsa na odległość.
Marsolit powinien łączyć w sobie wszystkie zalety nowoczesnych łazików pomnożone przez możliwości badania ogromnych odległości i obszarów. Marsolet, który otrzymał już oznaczenie ARES, tworzy obecnie 250 specjalistów z różnych dziedzin. Już teraz stworzyli prototyp marsjańskiego samolotu, który ma następujące wymiary: rozpiętość skrzydeł 6.5 metra, długość 5 metrów. Do produkcji tego latania robot planuje się użycie najlżejszego polimerowego materiału węglowego.
Urządzenie to ma być dostarczone na Czerwoną Planetę dokładnie w takim samym opakowaniu, jak urządzenie do lądowania na powierzchni planety. Głównym zadaniem tego kadłuba jest ochrona marsolitu przed szkodliwymi skutkami przegrzania podczas kontaktu kapsuły z atmosferą marsjańską, a także ochrona urządzenia podczas lądowania przed ewentualnymi awariami i uszkodzeniami mechanicznymi.
Naukowcy planują wyrzucić ten samolot na Marsa za pomocą sprawdzonych już lotniskowców, ale tutaj mają nowe pomysły. 12 godzin przed lądowaniem na powierzchni Czerwonej Planety urządzenie oddzieli się od nośnika i na wysokości 32 km. nad powierzchnią Marsa wypuści z kapsuły samolot marsjański, po czym marsolit natychmiast uruchomi swoje silniki i rozłożywszy sześciometrowe skrzydła, rozpocznie autonomiczny lot nad powierzchnią planety.
Zakłada się, że samoloty ARES będą w stanie przelecieć nad zupełnie niezbadanymi przez Ziemian górami Marsa i przeprowadzić niezbędne badania. Zwykłe łaziki nie mogą wspinać się po górach, a satelity mają trudności z dostrzeżeniem szczegółów. Jednocześnie w górach Marsa występują strefy o silnym polu magnetycznym, którego natura jest niezrozumiała dla naukowców. W locie ARES będzie pobierał próbki powietrza z atmosfery co 3 minuty. Jest to dość ważne, ponieważ na Marsie znaleziono gaz metanowy, którego natura i źródło jest całkowicie niejasne. Na Ziemi metan jest wytwarzany przez żywe istoty, podczas gdy źródło metanu na Marsie jest całkowicie niejasne i wciąż nieznane.
Ponadto marsolete ARES zainstaluje sprzęt do poszukiwania zwykłej wody. Naukowcy sugerują, że z pomocą ARES będą mogli pozyskać nowe informacje, które rzucą światło na przeszłość Czerwonej Planety. Naukowcy nazwali już projekt ARES najkrótszym programem kosmicznym. Samolot marsjański może pozostać w powietrzu tylko przez około 2 godziny, dopóki nie zabraknie mu paliwa. Jednak w tym krótkim czasie ARES nadal będzie w stanie pokonać dystans 1500 kilometrów nad powierzchnią Marsa. Następnie urządzenie wyląduje i będzie mogło kontynuować badanie powierzchni i atmosfery Marsa.
Źródła informacji:
-http://compulenta.computera.ru/universe/explore/10008007
-http://t-human.com/journal/babochka-prototip-letayushhego-marsianskogo-robota
-http://androbots.ru/roboty_v_kosmose/robot-samolet_kosmos/ares_robot.php
Atmosfera Marsa jest bardzo rozrzedzona, z tego powodu te samoloty, które są używane przez ludzi podczas poruszania się w atmosferze ziemskiej, praktycznie w żaden sposób nie nadają się do użytku w atmosferze Czerwonej Planety. Jednocześnie, co zaskakujące, amerykański paleontolog Michael Habib zaproponował wyjście z obecnej sytuacji z przyszłymi samolotami marsjańskimi. Według paleontologa zwykłe ziemskie motyle czy małe ptaki mogą stać się doskonałym prototypem urządzeń zdolnych do latania w marsjańskiej atmosferze. Michael Khabib wierzy, że poprzez odtworzenie takich stworzeń, zwiększenie ich rozmiarów, przy zachowaniu ich proporcji, ludzkość będzie w stanie uzyskać urządzenia nadające się do latania w atmosferze Czerwonej Planety.
Tacy przedstawiciele naszej planety jak motyle czy kolibry mogą latać w atmosferze o niskiej lepkości, czyli w takiej samej atmosferze jak na powierzchni Marsa. Dlatego mogą być bardzo dobrymi modelami do tworzenia przyszłych modeli samolotów nadających się do podboju marsjańskiej atmosfery. Maksymalne wymiary takich urządzeń można obliczyć za pomocą równania angielskiego naukowca Colina Pennysewicka z Bristolu. Jednak główne problemy nadal należy uznać za kwestie związane z utrzymaniem takich samolotów na Marsie z dala od ludzi i przy ich braku na powierzchni.
Zachowanie wszystkich pływających i latających zwierząt (a także samochodów) można wyrazić liczbą Reynoldsa (Re): w tym celu należy pomnożyć prędkość latającego (lub pływaka), charakterystyczną długość (na przykład średnicę hydrauliczną, jeśli mówimy o rzece) i gęstość cieczy (gazu), a wynik uzyskany w wyniku mnożenia dzieli się przez lepkość dynamiczną. Wynikiem jest stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Zwykły samolot jest w stanie latać z dużą liczbą Re (bardzo duża bezwładność w stosunku do lepkości powietrza). Są jednak na Ziemi zwierzęta, które „wystarczą” na stosunkowo niewielką ilość Re. Są to malutkie ptaki lub owady: niektóre z nich są tak małe, że w rzeczywistości nie latają, ale unoszą się w powietrzu.
Mając to na uwadze paleontolog Michael Habib, zasugerował zabranie któregokolwiek z tych zwierząt lub owadów, zwiększając wszystkie proporcje. Byłoby więc możliwe uzyskanie samolotu przystosowanego do atmosfery marsjańskiej i niewymagającego dużej prędkości lotu. Całe pytanie brzmi, do jakich rozmiarów można powiększyć motyla lub ptaka? W tym miejscu pojawia się równanie Colina Pennysewicka. W 2008 roku naukowiec ten zaproponował ocenę, zgodnie z którą częstotliwość oscylacji może wahać się w przedziale tworzonym przez następujące liczby: masa ciała – do 3/8 stopnia, długość – do -23/24 stopnia, skrzydło powierzchnia - do -1/3, przyspieszenie grawitacyjne do 1/2 potęgi, gęstość płynu do -3/8 potęgi.
Jest to dość wygodne do obliczeń, ponieważ można wprowadzić poprawki odpowiadające gęstości powietrza i grawitacji na Marsie. W tym przypadku również trzeba będzie wiedzieć, czy prawidłowo „uformujemy” wiry za pomocą skrzydeł. Na szczęście i tutaj jest odpowiedni wzór, który wyraża się liczbą Strouhala. Liczba ta jest w tym przypadku obliczana jako iloczyn częstotliwości i amplitudy drgań podzielona przez prędkość. Wartość tego wskaźnika znacznie ograniczy prędkość urządzenia w trybie lotu rejsowego.
Wartość tego wskaźnika dla aparatu marsjańskiego powinna wynosić od 0,2 do 0,4, aby zachować zgodność z równaniem Pennysewicka. W takim przypadku na końcu konieczne będzie sprowadzenie liczby Reynoldsa (Re) do przedziału odpowiadającego dużemu owadowi latającemu. Przykładowo dla dość dobrze przebadanych jastrzębi jastrzębi: Re znane jest z różnych prędkości lotu, w zależności od prędkości ta wartość może wahać się od 3500 do 15000. Michael Habib sugeruje, że twórcy marsjańskiego samolotu również wpisują się w ten zakres.
Dziś proponowany system można rozwiązać na różne sposoby. Najbardziej eleganckim z nich jest budowanie krzywych ze znajdowaniem punktów przecięcia, ale najszybszym i najprostszym jest wprowadzenie wszystkich danych do programu do obliczania macierzy i iteracyjne rozwiązywanie. Amerykański naukowiec nie podaje wszystkich możliwych rozwiązań, skupiając się na tym, które uważa za najbardziej odpowiednie. Według tych obliczeń długość "hipotetycznego zwierzęcia" powinna wynosić 1 metr, waga około 0,5 kg. Względne wydłużenie skrzydła - 8,0.
Dla statku lub stworzenia tej wielkości liczba Strouhala wynosiłaby 0,31 (bardzo dobrze), Re 13 900 (również dobrze), współczynnik siły nośnej 0,5 (dopuszczalny dla lotów rejsowych). Aby naprawdę wyobrazić sobie to urządzenie, Khabib porównał jego proporcje do kaczych. Ale użycie niesztywnych materiałów syntetycznych powinno sprawić, że będzie jeszcze lżejsza niż hipotetyczna kaczka tej samej wielkości. Oprócz tego to warkot będziesz musiał znacznie częściej trzepotać skrzydłami, więc wypadałoby w tym miejscu porównać go z muszką. Jednocześnie liczba Re, która jest porównywalna z liczbą motyli, pozwala sądzić, że aparat będzie miał wysoki współczynnik siły nośnej przez krótki czas.
Dla zabawy Michael Habib sugeruje założenie, że jego hipotetyczny samolot wystartuje jak ptak lub owad. Wszyscy wiedzą, że zwierzęta nie rozpraszają się po pasie startowym, do startu są odpychane od podpór. W tym celu ptaki, podobnie jak owady, używają kończyn, a nietoperze (prawdopodobnie wcześniej robiły to pterozaury) również używały własnych skrzydeł jako systemu pchania. Ze względu na to, że siła grawitacji na Czerwonej Planecie jest bardzo mała, wystarczy nawet stosunkowo niewielki pchnięcie do startu – w okolicach 4% tego, co potrafią wykazać najlepsi ziemscy skoczkowie. Co więcej, jeśli system pchania urządzenia zdoła zwiększyć moc, będzie mógł bez problemu wystartować nawet z kraterów.
Należy zauważyć, że jest to bardzo przybliżona ilustracja i nic więcej. Obecnie istnieje wiele powodów, dla których mocarstwa kosmiczne nie stworzyły jeszcze takich dronów. Wśród nich można wyróżnić problem rozmieszczenia samolotu na Marsie (można to zrobić za pomocą łazika), konserwacji i zasilania. Pomysł jest dość trudny do zrealizowania, co w końcu może sprawić, że będzie nieskuteczny lub nawet całkowicie niemożliwy do zrealizowania.
Samolot do eksploracji Marsa
Przez 30 lat Mars i jego powierzchnię były badane za pomocą różnych środków technicznych, eksplorowane przez satelity na orbicie i ponad 15 typów różnych urządzeń, wspaniałe pojazdy terenowe i inne sprytne urządzenia. Zakłada się, że wkrótce na Marsa zostanie wysłany zrobotyzowany samolot. Przynajmniej Centrum Nauki NASA opracowało już nowy projekt specjalnego zrobotyzowanego samolotu przeznaczonego do badania Czerwonej Planety. Zakłada się, że samolot będzie badał powierzchnię Marsa z wysokości porównywalnej z wysokością marsjańskich pojazdów terenowych-badaczy.
Za pomocą takiego marsolitu naukowcy będą mogli rozwiązać wiele tajemnic Marsa, które nie zostały jeszcze wyjaśnione przez naukę. Marsolet będzie mógł unosić się nad powierzchnią planety na wysokości około 1.6 metra i przelatywać wiele setek metrów. Jednocześnie urządzenie to będzie robić zdjęcia i filmy w różnych zakresach oraz skanować powierzchnię Marsa na odległość.
Marsolit powinien łączyć w sobie wszystkie zalety nowoczesnych łazików pomnożone przez możliwości badania ogromnych odległości i obszarów. Marsolet, który otrzymał już oznaczenie ARES, tworzy obecnie 250 specjalistów z różnych dziedzin. Już teraz stworzyli prototyp marsjańskiego samolotu, który ma następujące wymiary: rozpiętość skrzydeł 6.5 metra, długość 5 metrów. Do produkcji tego latania robot planuje się użycie najlżejszego polimerowego materiału węglowego.
Urządzenie to ma być dostarczone na Czerwoną Planetę dokładnie w takim samym opakowaniu, jak urządzenie do lądowania na powierzchni planety. Głównym zadaniem tego kadłuba jest ochrona marsolitu przed szkodliwymi skutkami przegrzania podczas kontaktu kapsuły z atmosferą marsjańską, a także ochrona urządzenia podczas lądowania przed ewentualnymi awariami i uszkodzeniami mechanicznymi.
Naukowcy planują wyrzucić ten samolot na Marsa za pomocą sprawdzonych już lotniskowców, ale tutaj mają nowe pomysły. 12 godzin przed lądowaniem na powierzchni Czerwonej Planety urządzenie oddzieli się od nośnika i na wysokości 32 km. nad powierzchnią Marsa wypuści z kapsuły samolot marsjański, po czym marsolit natychmiast uruchomi swoje silniki i rozłożywszy sześciometrowe skrzydła, rozpocznie autonomiczny lot nad powierzchnią planety.
Zakłada się, że samoloty ARES będą w stanie przelecieć nad zupełnie niezbadanymi przez Ziemian górami Marsa i przeprowadzić niezbędne badania. Zwykłe łaziki nie mogą wspinać się po górach, a satelity mają trudności z dostrzeżeniem szczegółów. Jednocześnie w górach Marsa występują strefy o silnym polu magnetycznym, którego natura jest niezrozumiała dla naukowców. W locie ARES będzie pobierał próbki powietrza z atmosfery co 3 minuty. Jest to dość ważne, ponieważ na Marsie znaleziono gaz metanowy, którego natura i źródło jest całkowicie niejasne. Na Ziemi metan jest wytwarzany przez żywe istoty, podczas gdy źródło metanu na Marsie jest całkowicie niejasne i wciąż nieznane.
Ponadto marsolete ARES zainstaluje sprzęt do poszukiwania zwykłej wody. Naukowcy sugerują, że z pomocą ARES będą mogli pozyskać nowe informacje, które rzucą światło na przeszłość Czerwonej Planety. Naukowcy nazwali już projekt ARES najkrótszym programem kosmicznym. Samolot marsjański może pozostać w powietrzu tylko przez około 2 godziny, dopóki nie zabraknie mu paliwa. Jednak w tym krótkim czasie ARES nadal będzie w stanie pokonać dystans 1500 kilometrów nad powierzchnią Marsa. Następnie urządzenie wyląduje i będzie mogło kontynuować badanie powierzchni i atmosfery Marsa.
Źródła informacji:
-http://compulenta.computera.ru/universe/explore/10008007
-http://t-human.com/journal/babochka-prototip-letayushhego-marsianskogo-robota
-http://androbots.ru/roboty_v_kosmose/robot-samolet_kosmos/ares_robot.php
informacja