NASAの小さな新しいヘリコプターが火星で歴史を作る方法

火星で飛行中のIngenuityヘリコプターの芸術的構想。

火星へのパーサヴィアランスローバーの今後の打ち上げについては、私たちはうれしく思いますが、NASAの新しい探検家はその旅に一人ではありません。その腹の下に隠れているのは、Ingenuityという名前の小さなヘリコプターです。これは、異星人の世界を飛行する最初の航空機になることを願っています。

Perseverance and Ingenuityは、7月30日木曜日の午前7:50 ET(4:50 am PT)に開始される予定です。NASA火星2020ローバーとヘリコプターは、2021年2月にジェゼロクレーターに着陸する予定であり、その数か月後にIngenuityの展開が行われます。木をノックして、それは別の惑星で制御された飛行を試みる最初の人工航空機になるでしょう。

この小さな、骨の折れる車両は、NASAが技術デモンストレーターと呼んでいるものです。宇宙機関は、この概念をテストし、その経験を利用して、より野心的なプロジェクトを開発したいと考えています。以前の技術デモには、1997年のマーズパスファインダーローバーと2018年のマーズキューブワン 超小型衛星が含まれています。これは、惑星を通過するための最小のマシンです。

2018 AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conferenceで発表された概要を書いて、プロジェクトエンジニアは、回転翼航空機の概念の強化版について説明しました。

ただし、その段階に入る前に、NASAは火星でのIngenuityのパフォーマンスを評価する必要があります。30日の期間にわたって、ヘリコプターはとして実行されます多くの90秒よりも長く続くいずれも5回の飛行試験、など。NASAによると、創意工夫は水面から10〜33フィート(3〜10メートル)の範囲で上昇し、各飛行中に最大980フィート(300メートル)を横断します。ロボットヘリコプターは自律飛行が可能で、着陸後にPerseveranceと通信します。

火星の創意工夫のアーティストの概念。

ソフトボールとほぼ同じサイズの胴体を備えたIngenuityの重量はわずか4ポンド(1.8 kg)です。反対方向に回転する2つの回転ブレードの長さは4フィート(1.2 m)です。回転翼航空機には、アンテナ、4つの着陸脚、およびバッテリーを充電するためのソーラーパネルが装備されています。

ミッションの重要な段階は、忍耐力がヘリコプターを火星の表面に配備するときに発生します。宇宙機関が説明するように、ヘリコプターをローバーの腹から地面に移動するために、NASAは火星ヘリコプター配送システムを開発しました

この時点の後、ヘリコプターは最終的に解放され、マシンは水面への5インチの落下に耐える必要があります。火星の重力が地球に比べて弱いことを考えると、それは簡単なはずです。約1週間後、すべてが良好に見えると仮定して、Ingenuityは最初のテスト飛行を実行します。

火星ヘリコプター配送システムのテスト。

技術的には、ヘリコプターはすでに75分の飛行時間を記録しています。より正確には、ヘリコプターのモデルは、2014年から2019年までのNASAテスト 中に、この飛行時間を地球に記録しました。明らかに、火星と地球は非常に異なる環境を持っており、スペースが必要です。実験で創造的になるための代理店。

たとえば、火星の大気は地球の100分の1であるため、必要な揚力を提供するための空気はそれほど多くありません。飛行するために、Ingenuityはローターを2,400 rpmで回転させます。これは、従来のヘリコプターのローターよりもかなり高速です。

火星で見つかった条件をシミュレートするために、NASAのエンジニアは、幅25インチ(64 cm)の真空チャンバーからすべてのガスを吸引し、二酸化炭素を追加しました。回転翼航空機のモデルは、高度2インチ(5 cm)で地上をホバリングし、約1分間飛行を維持することができました。ヘリコプターにとっては小さな飛躍でしたが、開発者にとっては大きな飛躍でした。

アーティストの忍耐力と創意工夫の概念。

また、火星の重力は地球の表面重力の約38%であるため、4ポンドのヘリコプターの重量は赤い惑星でわずか1.5ポンド(0.68 kg)になります。開発中、モデルは低重力をシミュレートするシステムでテストされ、良好に機能しました。

夜間の気温は華氏-130度(摂氏-90度)まで下がる可能性があるため、創意工夫によって深刻な気温の変動にも耐える必要があります。ヘリコプターには、アルミニウム、シリコン、カーボン、ホイル、フォームで作られた1,500の異なるコンポーネントがあり、ミッションの過程で継続的に伸縮します。創意工夫はこれらの温度変動を念頭に置いて設計されましたが、実際に赤い惑星にあるときにそれがどのように機能するかを待つ必要があります。

創意工夫は科学機器を搭載しませんが、自律的な機能を備えています。地球から火星への通信の遅れのために、ヘリコプターは自力で飛行し、着陸するための賢明な場所を選択する必要があります。

Ingenuityプロジェクトは小さなスタートですが、成功すると、より大きく、より良いものにつながります。数年後、さまざまな種類の航空機が火星の表面(そしておそらく他の惑星)の上を飛ぶとき、私たちはこの先駆的なヘリコプターをすべてを可能にした航空機として振り返ることができます。

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