Как скоро мы собираемся запускать самолеты на Марс?

Прослушать статью (бета)

Вертолет Ingenuity имел успех. Он совершил несколько полетов на Марс с момента его развертывания с марсоходом Perseverance в феврале 2021 года и выполнил свою главную миссию: показать, что полет в тонкой пыльной атмосфере Красной планеты действительно возможен. Следующим логическим шагом было бы отправить более тяжелый и эффективный самолет, который мог бы нести больше датчиков и быстрее обследовать поверхность планеты. Но возможно ли это? Сможем ли мы полететь на Марсе на самолете?

Ответ прост: да, и такой проект предлагался много раз с 1950-х годов. Хотя марсианская атмосфера всего на 1% плотнее Земли, гравитация планеты почти в три раза слабее, что частично нивелирует недостатки.

Атмосфера Марса также почти полностью состоит из углекислого газа, который не может гореть. Так что реактивные двигатели — это не вариант. Но винты и ракеты работают нормально. Площадь крыла марсианского самолета должна быть значительно больше, чем обычно на Земле, но в принципе нет ничего, что могло бы запретить полет тяжелее воздуха, будь он с двигателем или без него.

Известно, что в самой первой идее миссии на Марс, разработанной немецко-американским инженером Вернером фон Брауном (отцом как нацистской ракеты Фау-2, так и программы «Аполлон»), предлагалось использовать огромные планеры в качестве посадочных устройств. Тогда плотность атмосферы планеты была неизвестна, поэтому предложение было не очень реалистичным.

Тем не менее, в течение 60-х и 70-х годов НАСА серьезно рассматривало возможность использования планерных посадочных устройств для своих первых миссий на Марс, но их так и не произошло, было слишком много неизвестного.

Однако один проект пошел дальше. В конце 70-х годов, когда плотность атмосферы планеты была хорошо известна, разрабатывался проект по ее дальнейшему изучению с помощью винтового самолета. Для этого НАСА будет использовать модифицированную версию проверенного беспилотника Mini-Sniffer. Самолет мог работать без кислорода и был рассчитан на полет на большой высоте в условиях, в чем-то схожих с марсианскими. Были проведены различные тесты, но в конце концов от этой идеи отказались.

Спустя несколько десятилетий он снова всплыл на поверхность. С 90-х годов НАСА и другие космические агентства планировали десятки различных миссий на Марс, многие из которых касались либо планеров, либо самолетов с двигателями.

Их преимущества перед обычными посадочными модулями или марсоходами многочисленны: воздушная платформа могла бы изучать атмосферу планеты на различных высотах, а также покрывать большие площади, исследуя и фотографируя поверхность гораздо более подробно, чем любой спутник.

Такова была цель дюжины предложений, и некоторые из них — например, Prandtl-M и Sky-Sailor — даже достигли стадии прототипа.

Однако дальше этого никто из них не пошел. Для этого было много причин, главная из которых — ограничение марсианского бюджета. Самолеты, и особенно планеры, будут иметь чрезвычайно короткий срок службы по сравнению, скажем, с марсоходами, но их разработка и развертывание будут стоить почти столько же или даже больше.

Если не было способа заправить или перезарядить такой самолет, идея просто не была бы достаточно эффективной. Sky-Sailor пытался решить эту проблему, используя солнечные батареи в своих крыльях, но их эффективность была бы небольшой, поскольку Марс намного дальше от Солнца, чем Земля.

Зарядить такой самолет, состыковав его с посадочным модулем или марсоходом, было бы немного проще. Это была одна из начальных идей для проекта Mars 2020 — та, которая привела к Perseverance и Ingenuity.

Один из его ранних вариантов представлял собой небольшой беспилотник с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL). Разработанный Исследовательским центром Лэнгли и получивший название Mars Flyer, двухкилограммовый самолет должен был взлетать вертикально, но переходить в горизонтальный полет для покрытия больших расстояний, а это означало, что это будет вертолет и самолет одновременно. Однако у него не будет собственных солнечных панелей, и он будет заряжаться от стыковки с марсоходом.

Это ограничит дальность полета и сделает самолет в целом менее надежным. В конце концов, на его место был выбран вертолет Ingenuity — более простой и надежный проект, но Mars Flyer все еще остается возможным для будущих миссий.

Концепция, которая получила наибольшее развитие и наибольшее внимание, это, несомненно, Воздушное исследование окружающей среды регионального масштаба (ARES). Задуманный в начале 2000-х, он планировался к запуску в начале 2010-х, но пал жертвой одного из крупнейших урезаний бюджета в истории НАСА.

Ракетоплан с размахом крыльев 6,25 метра (20,5 футов) имел бы выдвижные крылья и мог бы быть выпущен прямо с орбиты с парашютом. Помимо изучения атмосферы, он провел бы точные измерения марсианского магнитного поля и пролетел бы около часа, прежде чем закончилось бы топливо и врезался в поверхность.

Поскольку этап проектирования еще не был завершен, рассматривалась возможность использования пропеллерной силовой установки вместо ракетного двигателя, но реализовать ее было бы сложнее. Скорость сваливания любого марсианского самолета была бы чрезвычайно высокой, и даже транспортному средству с большой площадью крыла и малым лобовым сопротивлением пришлось бы лететь очень и очень быстро.

Команда ARES, похоже, решила проблему марсианской аэродинамики, но это не помогло им продвинуть проект через процесс отбора.

Так что он по сей день стоит на полке. Есть ли еще вероятность того, что ARES полетит? Это сомнительно. Тем не менее, следующая крупная миссия НАСА на Марс все еще не запланирована.

Весьма вероятно, что он будет включать в себя какой-то разведывательный дрон для сопровождения марсохода, может быть, чистый вертолет, такой как Ingenuity, или, может быть, более эффективный, похожий на уже почти разработанный Flier. Если НАСА выберет последнее, через два-четыре года на Марсе может полететь небольшой полу-самолет.

Более крупный самолет, похожий на ARES, должен был бы отправиться на Марс отдельно и быть частью отдельной миссии. Возможность проведение такой миссии зависит как от бюджета НАСА, так и от предполагаемой необходимости изучения планеты с воздуха.

Но с ростом интереса к Красной планете такая возможность кажется все больше и больше. Дата еще не установлена, но у нас уже есть технология и история успеха в форме изобретательности. Следующий шаг, кажется, только вопрос времени.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.