För närvarande finns det över ett dussin robotuppdrag som utforskar atmosfären och ytan på Mars. Dessa inkluderar bland annat Nyfikenhet rover, Möjlighet rover, Mars Orbiter Mission (MOM), den Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), den Mars Atmosphere och Volatile EvolutioN (MAVEN) omloppsbana och snart kommer InSight Lander. Under det kommande decenniet planeras många fler uppdrag.
Till exempel planerar NASA att utöka vad Nyfikenhet har åstadkommit genom att skickaMars 2020 rover för att utföra ett prov-återuppdrag. Enligt ett nyligen tillkännagivande av NASA kommer detta uppdrag också att omfatta Mars helikopter - en liten, autonom rotorfartyg som visar livskraften och potentialen för tyngre fordon än luften på Röda planeten.
Som NASA-administratör Jim Bridenstine förklarade i ett nyligen pressmeddelande från NASA, är detta rotocraft i linje med NASA: s långvariga traditioner för innovation. "NASA har en stolt historia av förstas," sade hon. ”Idén om en helikopter som flyger himlen på en annan planet är spännande. Mars-helikoptern har mycket löfte för våra framtida vetenskap, upptäckt och utforskningsuppdrag till Mars. ”
USA: s rep. John Culberson från Texas upprepade Bridenstine-uttalandet. "Det passar att Amerikas förenta stater är den första nationen i historien som flyger det första tyngre fartyget än en annan värld," sade han. "Denna spännande och visionära prestation kommer att inspirera unga människor över hela USA att bli forskare och ingenjörer och banar väg för ännu större upptäckter i framtiden."
Mars Helicopter började som teknikutvecklingsprojekt vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory (JPL), där den tillbringade de senaste fyra åren för att utformas, utvecklas, testas och testades igen. Resultatet av detta är en fotbollsstor rotorfartyg som väger knappt 1,8 kg (fyra pund) och förlitar sig på två motroterande blad för att snurra med en hastighet av nästan 3 000 varv / min (10 gånger hastigheten för en helikopter här på jorden).
Som Mimi Aung, projektledaren för Mars Helicopter på JPL, indikerade:
”Höjdrekorden för en helikopter som flyger hit på jorden är cirka 40 000 fot. Marsens atmosfär är bara en procent av Jorden, så när vår helikopter är på Marsytan är den redan på Jorden motsvarande 100 000 fot upp. För att få den att flyga med den låga atmosfärstätheten var vi tvungna att granska allt, göra det så lätt som möjligt och samtidigt vara så starkt och så kraftfullt som det kan vara. ”
Detta koncept är idealiskt för att navigera genom Mars tunna atmosfär, där det genomsnittliga yttrycket är cirka 0,6% av jordens vid havsnivån (0,60 kPa jämfört med 101,3 kPa). Denna lågflygande helikopter skulle inte bara kunna öka räckvidden för den, den kommer att kunna utforska områden som rover skulle hitta otillgängliga. Som Thomas Zurbuchen, associerad administratör för NASA: s Science Mission Directorate, förklarade:
"Att utforska den röda planeten med NASAs Mars Helicopter är ett framgångsrikt äktenskap med vetenskap och teknikinnovation och är en unik möjlighet att främja Mars-utforskningen för framtiden. Efter att Wright Brothers bevisade för 117 år sedan att drivande, upprätthållen och kontrollerad flygning var möjlig här på jorden, kan en annan grupp amerikanska pionjärer bevisa att detsamma kan göras på en annan värld. ”
Andra funktioner som gör det optimerat för Mars-utforskning inkluderar litiumjonbatterier, solceller för att hålla dem laddade och värmemekanismer som kommer att hålla det varmt under marskvällar - där medeltemperaturerna kan bli så låga som 210 K (-63 ° C; -82 ° F) runt mellanlängderna. Dessutom är helikoptern programmerad att flyga autonomt, eftersom den inte kan flygas i realtid (med tanke på de berörda avstånden).
Kommandon kommer att utfärdas från kontrollörer på jorden, med hjälp av rover som ett relä, som kommer att instruera helikoptern att starta flygning när den är redo att driftsättas. Detta kommer att börja strax efter att roveren anlände till planeten (som förväntas hända i februari 2021) med helikoptern fäst vid magpannan. Rover väljer sedan en plats för att distribuera helikoptern på marken.
När det är klart att ladda sina batterier och en serie tester före flygning utförs, kommer styrenheterna på jorden vidarebefordra kommandon till Mars helikopter för att påbörja sin första 30-dagars flygtestkampanj. Detta inkluderar upp till fem flygningar som tar det till allt större avstånd från rover (upp till några hundra meter) under längre perioder (upp till 90 sekunder).
Vid sin första flygning kommer helikoptern att göra en kort vertikal stigning till 3 meter (10 fot) där den svävar i cirka 30 sekunder. När dessa tester har slutförts, Mars helikopter kommer att hjälpa rover när den gör geologiska bedömningar och bestämmer landningssynets brukbarhet. Syftet med detta kommer att vara att söka efter tecken på forntida liv på Mars och utvärdera naturresurserna och farorna för framtida uppdrag som involverar mänskliga upptäcktsresande.
Rover kommer också att genomföra det första någonsin prov-return-uppdraget från Mars, erhålla prover av sten och jord, innesluta dem i förseglade rör och lämna dem på planeten för framtida hämtning av astronauter. Om allt går bra kommer helikoptern att visa att lågflygande speider och flygfordon kan vara en värdefull del av alla framtida uppdrag. Dessa kommer sannolikt att inkludera robotuppdrag till Saturns största måne, Titan, där forskare hoppas utforska ytan och atmosfären med hjälp av helikopter (som Dragonfly-konceptet).
De Mars 2020 uppdraget förväntas avslöja några mycket imponerande saker om den röda planeten. Om helikoptern visar sig vara en livskraftig del av uppdraget kan vi förvänta oss att ytterligare information och bilder kommer att tillhandahållas från platser som en konventionell rover inte kan gå. Och under tiden, se till att njuta av denna animering av Mars helikopter i aktion, med tillstånd av NASA-JPL:
