Actualmente, la superficie de Marte se está explorando utilizando estaciones orbitales especiales, así como módulos estacionarios o rovers de movimiento lento. Existe una brecha bastante grande entre estos vehículos de investigación, que podría llenarse con varios aviones. Parecería, ¿por qué los dispositivos artificiales creados por el hombre todavía no vuelan sobre la superficie del Planeta Rojo? La respuesta a esta pregunta está en la superficie (en todos los sentidos), la densidad de la atmósfera de Marte es solo el 1,6% de la densidad de la atmósfera de la Tierra sobre el nivel del mar, lo que a su vez significa que los aviones en Marte tendrían que volar a una velocidad muy alta para no caer.
La atmósfera de Marte está muy enrarecida, por esta razón los aviones que utilizan los humanos cuando se mueven en la atmósfera de la Tierra prácticamente no son aptos para su uso en la atmósfera del Planeta Rojo. Al mismo tiempo, sorprendentemente, el paleontólogo estadounidense Michael Habib propuso una salida a la situación actual con los futuros vehículos voladores marcianos. Según el paleontólogo, las mariposas terrestres ordinarias o los pájaros pequeños pueden convertirse en un excelente prototipo de dispositivos capaces de volar en la atmósfera marciana. Michael Habib cree que al recrear tales criaturas, aumentando su tamaño, siempre que se conserven sus proporciones, la humanidad podrá obtener dispositivos adecuados para vuelos en la atmósfera del Planeta Rojo.
Representantes de nuestro planeta como las mariposas o los colibríes pueden volar en una atmósfera de baja viscosidad, es decir, en la misma atmósfera que en la superficie de Marte. Por eso pueden actuar como muy buenos modelos para crear futuros modelos de aviones adecuados para conquistar la atmósfera marciana. Las dimensiones máximas de tales dispositivos podrían calcularse utilizando la ecuación del científico inglés Colin Pennisewick de Bristol. Sin embargo, los principales problemas deben reconocerse como cuestiones relacionadas con el mantenimiento de tales aviones en Marte a distancia de las personas y en su ausencia en la superficie.
El comportamiento de todos los animales flotantes y voladores (así como de las máquinas) se puede expresar mediante el número de Reynolds (Re): para ello es necesario multiplicar la velocidad del volador (o nadador), la longitud característica (por ejemplo, la hidráulica diámetro, si hablamos del río) y la densidad del líquido (gas), y el resultado obtenido como resultado de la multiplicación se divide por la viscosidad dinámica. El resultado es la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas. Un avión ordinario puede volar a un número Re elevado (inercia muy alta en relación con la viscosidad del aire). Sin embargo, hay animales en la Tierra que son "suficientes" para una cantidad relativamente pequeña de Re. Se trata de pájaros diminutos o insectos: algunos de ellos son tan pequeños que, de hecho, no vuelan, sino que flotan en el aire.
El paleontólogo Michael Habib, considerando esto, sugirió tomar cualquiera de estos animales o insectos, aumentando todas las proporciones. Por lo que sería posible obtener una aeronave adaptada a la atmósfera marciana, y que no requiriera una alta velocidad de vuelo. Toda la pregunta es, ¿hasta qué tamaño se puede agrandar una mariposa o un pájaro? Aquí es donde entra la ecuación de Colin Pennisewick. Ya en 2008, este científico propuso una estimación según la cual la frecuencia de las oscilaciones puede variar en el rango que está formado por los siguientes números: masa corporal (cuerpo) - al 3/8 grado, longitud - al -23/24 grado, área del ala - en el grado - 1/3, la aceleración debida a la gravedad es 1/2, la densidad del fluido es -3/8.
Esto es muy conveniente para los cálculos, ya que se pueden hacer correcciones que corresponderían a la densidad del aire y la fuerza de gravedad en Marte. En este caso, también será necesario saber si "formamos" correctamente los vórtices a partir del uso de las alas. Afortunadamente, aquí también hay una fórmula adecuada, que se expresa mediante el número de Strouhal. Este número se calcula en este caso como el producto de la frecuencia y la amplitud de la vibración, dividido por la velocidad. El valor de este indicador limitará en gran medida la velocidad del vehículo en el modo de vuelo de crucero.
El valor de este indicador para un vehículo marciano debe estar comprendido entre 0,2 y 0,4, para corresponder a la ecuación de Pennisewick. En este caso, al final, será necesario llevar el número de Reynolds (Re) a un intervalo que correspondería a un gran insecto volador. Por ejemplo, entre las polillas halcón bastante bien estudiadas: Re es conocida por varias velocidades de vuelo, dependiendo de la velocidad, este valor puede variar de 3500 a 15000. Michael Habib sugiere que los creadores del avión marciano también se mantienen dentro de este rango.
El sistema propuesto puede resolverse hoy de varias formas. El más elegante de estos es la construcción de curvas con la búsqueda de los puntos de intersección, pero el más rápido y mucho más fácil de ingresar todos los datos en el programa para calcular matrices y resolverlo iterativamente. El científico estadounidense no da todas las soluciones posibles, centrándose en la que considera más adecuada. Según estos cálculos, la longitud del "animal hipotético" debería ser de 1 metro, la masa es de aproximadamente 0,5 kg y el alargamiento relativo del ala es de 8,0.
Para un aparato o criatura de este tamaño, el número de Strouhal sería 0,31 (muy buen resultado), Re - 13 900 (también bueno), coeficiente de sustentación - 0,5 (resultado aceptable para un vuelo de crucero). Para imaginar realmente este aparato, Khabib comparó sus proporciones con las proporciones de los patos. Pero al mismo tiempo, el uso de materiales sintéticos no rígidos debería hacerlo aún más ligero que un hipotético pato del mismo tamaño. Además, este dron tendrá que batir sus alas con mucha más frecuencia, por lo que aquí sería apropiado compararlo con un mosquito. Al mismo tiempo, el número Re, comparable al de las mariposas, permite juzgar que durante un corto período de tiempo el aparato tendrá un alto coeficiente de sustentación.
Para divertirse, Michael Habib sugiere que su hipotética máquina voladora despegará como un pájaro o un insecto. Todo el mundo sabe que los animales no se dispersan por la pista, para el despegue empujan el soporte. Para esto, las aves, como los insectos, usan sus extremidades y los murciélagos (es probable que los pterosaurios hicieran esto antes) también usaban sus propias alas como sistema de empuje. Debido al hecho de que la fuerza de la gravedad en el planeta rojo es muy pequeña, incluso un empujón relativamente pequeño es suficiente para el despegue, en la región del 4% de lo que pueden demostrar los mejores saltadores terrestres. Además, si el sistema de empuje del aparato logra agregar potencia, podrá despegar sin ningún problema incluso desde los cráteres.
Cabe señalar que esta es una ilustración muy cruda y nada más. Actualmente, hay una gran cantidad de razones por las que las potencias espaciales aún no han creado tales drones. Entre ellos, se puede destacar el problema del despliegue de un avión en Marte (se puede hacer con la ayuda de un rover), el mantenimiento y el suministro de energía. La idea es bastante difícil de implementar, lo que al final puede hacerla ineficaz o incluso completamente impracticable.
Avión para explorar Marte
Durante 30 años, Marte y su superficie han sido inspeccionados por una amplia variedad de medios técnicos, ha sido investigado por satélites en órbita y más de 15 tipos de dispositivos diversos, vehículos todo terreno milagrosos y otros dispositivos astutos. Se supone que pronto también se enviará un avión robot a Marte. Al menos el Centro de Ciencias de la NASA ya ha desarrollado un nuevo proyecto para un avión robótico especial diseñado para estudiar el Planeta Rojo. Se supone que la aeronave estudiará la superficie de Marte desde una altura comparable a la de los rovers de exploración marcianos.
Con la ayuda de un vehículo de este tipo, los científicos descubrirán la solución a una gran cantidad de misterios de Marte que aún no han sido explicados por la ciencia. La nave espacial de Marte podrá flotar sobre la superficie del planeta a una altitud de aproximadamente 1,6 metros y volar muchos cientos de metros. Al mismo tiempo, esta unidad realizará grabaciones de fotos y videos en diferentes rangos y escaneará la superficie de Marte a distancia.
El rover debería combinar todas las ventajas de los rovers modernos, multiplicadas por el potencial para explorar vastas distancias y áreas. La nave espacial Mars, que ya ha recibido la designación ARES, está siendo creada actualmente por 250 especialistas que trabajan en diversos campos. Ya han creado un prototipo del avión marciano, que tiene las siguientes dimensiones: una envergadura de 6,5 metros, una longitud de 5 metros. Para la fabricación de este robot volador, está previsto utilizar el material de polímero de carbono más ligero.
Se supone que este dispositivo se entregará al Planeta Rojo exactamente en el mismo caso que el dispositivo para aterrizar en la superficie del planeta. El objetivo principal de este casco es proteger la nave espacial de los efectos destructivos del sobrecalentamiento cuando la cápsula entra en contacto con la atmósfera de Marte, así como proteger la nave espacial durante el aterrizaje de posibles averías y daños mecánicos.
Los científicos planean lanzar este avión a Marte con la ayuda de portaaviones ya probados, sin embargo, aquí también tienen nuevas ideas. 12 horas antes de aterrizar en la superficie del Planeta Rojo, el dispositivo se separará del portaaviones ya una altitud de 32 km. Sobre la superficie de Marte, liberará un avión marciano de la cápsula, luego de lo cual el avión de Marte encenderá inmediatamente sus motores y, desplegando sus alas de seis metros, comenzará un vuelo autónomo sobre la superficie del planeta.
Se supone que la aeronave ARES podrá sobrevolar las montañas marcianas, que están completamente inexploradas por los terrícolas y realizar las investigaciones necesarias. Los rovers convencionales no pueden escalar montañas y los satélites tienen dificultades para distinguir detalles. Al mismo tiempo, en las montañas de Marte, hay zonas con un fuerte campo magnético, cuya naturaleza es incomprensible para los científicos. En vuelo, ARES tomará muestras de aire de la atmósfera cada 3 minutos. Esto es muy importante, ya que se encontró gas metano en Marte, cuya naturaleza y fuente no están del todo claras. En la Tierra, el metano es producido por seres vivos, mientras que la fuente del metano en Marte es completamente confusa y aún se desconoce.
También en la nave espacial ARES Mars van a instalar equipos para buscar agua corriente. Los científicos creen que con la ayuda de ARES podrán obtener nueva información que arrojará luz sobre el pasado del Planeta Rojo. Los investigadores ya han calificado al proyecto ARES como el programa espacial más corto. Un avión de Marte solo puede permanecer en el aire durante aproximadamente 2 horas hasta que se quede sin combustible. Sin embargo, incluso en este corto período de tiempo, ARES aún podrá cubrir la distancia de 1500 kilómetros sobre la superficie de Marte. Después de eso, el dispositivo aterrizará y podrá seguir estudiando la superficie y la atmósfera de Marte.
