Nove, tanje lopatice mogle bi budućim marsovskim helikopterima omogućiti letove mnogo dulje od onih koje je izvodio Ingenuity. NASA-ini istraživači ispituju profil rotora koji se bolje nosi s rijetkom atmosferom Crvenog planeta, a proračuni za letjelicu Ingenuityjeve klase daju dolet i do 18,7 kilometara bez dodatnog tereta.
To nije udaljenost koju je neki helikopter već preletio na Marsu. Riječ je o projekciji mogućnosti novog rotora, dok su se nedavno objavljeni eksperimenti i računalne simulacije bavili njegovim aerodinamičkim svojstvima. Ingenuityjev najdulji pojedinačni let iznosio je oko 704 metra.
Tanja lopatica za atmosferu u kojoj je teško letjeti
Na Marsu rotor mora proizvesti dovoljno uzgona u vrlo rijetkoj atmosferi. Povećavanje brzine vrtnje ne rješava svaki problem: dijelovi lopatica približavaju se lokalnoj brzini zvuka, pri čemu otpor može naglo porasti i smanjiti učinkovitost.
Tim NASA-ina istraživačkog centra Ames, zajedno s britanskim i japanskim suradnicima, razvija profil nazvan roamx-0201. To je oblik poprečnog presjeka lopatice koji određuje kako zrak struji oko nje. Novi je profil tanji i asimetričniji od profila CLF5605, korištenog na Ingenuityju.
U radu objavljenom 22. rujna u časopisu AIAA Journal Lidia Caros i suradnici usporedili su dva profila trima neovisnim metodama: dvjema vrstama računalnih simulacija i pokusima u marsovskom zračnom tunelu Sveučilišta Tohoku. Ispitivali su ih pri usporedivim uvjetima strujanja i različitim napadnim kutovima, odnosno kutovima između profila i struje zraka.
Ovisno o metodi, novi je profil postigao približno 19 do 43 posto bolji omjer uzgona i otpora. Simulacije su pokazale i oko 20 posto veći najveći uzgon. Ti postoci opisuju aerodinamička svojstva ispitivanih profila, a ne izravno povećanje doleta cijele letjelice.
Zašto malo poremećaja u strujanju može pomoći
Blizu površine lopatice stvara se tanki granični sloj zraka. Njegovo ponašanje određuje koliko će se dugo strujanje zadržati uz profil i koliko će uzgona lopatica stvarati. Kod novog oblika poremećaj strujanja blizu prednjeg ruba može poboljšati uzgon umjesto da samo poveća gubitke.
Važna je i otpornost na slom uzgona, stanje u kojem promjena kuta strujanja dovodi do naglog gubitka uzgona. Prema NASA-inu izvješću o istraživanju, roamx-0201 u proučenim je uvjetima pokazao povoljnije ponašanje od Ingenuityjeva profila. To bi budućoj letjelici moglo omogućiti sigurniji rad u širem rasponu položaja i uvjeta leta.
Dolet ovisi i o tome što helikopter nosi
Brojka od 18,7 kilometara proizlazi iz proračuna mogućnosti optimiziranih rotora na razini letjelice. U NASA-inu tehničkom radu o doletu marsovskih helikoptera ona se odnosi na helikopter Ingenuityjeve klase bez dodatnog znanstvenog tereta. S instrumentima na letjelici dolet se smanjuje, ovisno o njihovoj masi i odabranoj izvedbi rotora.
Bolja učinkovitost može se, dakle, iskoristiti na više načina: za dulji let, veću nosivost ili kombinaciju tih mogućnosti. Duljina pojedinog leta ovisit će o masi instrumenata i zadacima buduće misije.
Ingenuity je završio misiju 2024. godine, nakon što je pokazao da je kontrolirani let na drugom planetu izvediv. Novi profil razvija se za njegove nasljednike, koji bi trebali letjeti dalje i nositi znanstvene instrumente.
Roamx-0201 još nije spreman za uporabu na Marsu. Daljnji pokusi trebaju razjasniti razlike između računalnih predviđanja i stvarnih mjerenja te potvrditi kako se poboljšanja profila prenose na cijeli rotor i letjelicu. Tek tada će se preciznije moći odrediti koliko daleko budući helikopter može letjeti sa znanstvenim instrumentima.
