NASA разогнала ротор марсианского вертолёта на скорость звука впервые в истории

NASA объявила об успешном завершении испытаний роторных систем для будущих марсианских аппаратов. Тесты проводились в историческом 25-футовом космическом симуляторе в Лаборатории реактивного движения (JPL), и результаты превзошли ожидания: двухлопастной ротор достиг скорости Mach 1.08, трёхлопастной — Mach 0.98. С учётом встречных потоков воздуха в симуляторе оба образца впервые преодолели звуковой барьер. Абсолютный рекорд — 3750 оборотов в минуту, что примерно в 10 раз превышает скорость вращения лопастей современных вертолётов.

Почему так быстро?

Марс предъявляет экстремальные требования к летательным аппаратам. Его атмосфера в 100 раз тоньше земной, поэтому для создания необходимой подъёмной силы ротор должен вращаться невероятно быстро. Пионерский марсианский вертолёт Ingenuity, запущенный в 2021 году, крутил лопасти на скорости около Mach 0.7 — это считалось уже экстремальным. Но Ingenuity был малюткой: размером с коробку салфеток, весом всего 1.8 кг, без научного оборудования и полезной нагрузки. Он выполнил 72 полёта вместо запланированных пяти, доказав возможность полётов на Марсе.

Для следующего поколения требуются аппараты побольше — с увеличенными батареями, совершенными научными приборами и улучшенной системой связи. Но тут возникает парадокс: более тяжёлый аппарат создаёт больше аэродинамического сопротивления и требует намного большей тяги для полёта. Традиционные материалы и конструкции просто разваливались бы при таких скоростях вращения.

SkyFall: путь в будущее

Новые роторы разработаны совместно NASA и компанией AeroVironment в рамках проекта SkyFall. Миссия запланирована на декабрь 2028 года и предусматривает отправку на Марс сразу трёх следующего поколения вертолётов. Они будут работать независимо друг от друга, используя посадочный аппарат как базу связи и управления.

«У нас был отличный результат с Ingenuity, но мы просим у этого нового поколения ещё больше, — прокомментировал Ал Чен, руководитель программы исследования Марса в JPL. — Это непростая задача. На Марсе вообще всё сложно, но летать там — это одна из самых сложных вещей в космонавтике. Потому что атмосфера невероятно разреженная, и в то же время там достаточно сильная гравитация».

Материалы выдержали

Ключевое достижение — не просто скорость, но доказательство того, что роторные лопасти могут выдержать сверхзвуковые нагрузки без разрушения. Инженеры опасались даже приблизиться к Mach 1.05, а система достигла Mach 1.08 в финальных прогонах.

«Успешное испытание этих роторов — значительный шаг к доказательству того, что полёты возможны в ещё более экстремальных условиях, — рассказала Шаннах Уизроу-Мейзер, аэродинамик NASA и член тестовой группы. — Мы рассчитывали, что нам повезёт достичь Mach 1.05, а мы получили Mach 1.08. Мы всё ещё анализируем данные, и может оказаться, что тяги в запасе даже больше. Эти вертолёты следующего поколения будут потрясающими».

Новая технология сверхзвукового ротора откроет возможность создавать значительно более крупные разведывательные аппараты, способные выполнять низко-высотную аэрофотосъёмку и разведку, собирать научные данные и подготавливать путь для будущих робототехнических и потенциально пилотируемых миссий на Красную планету.