Как смог взлететь вертолет на Марсе при плотности атмосферы в 61 раз меньше земной?

95k full reads
113k story viewUnique page visitors
95k read the story to the endThat's 85% of the total page views
2,5 minutes — average reading time

В статье Планируемый полет вертолета на Марсе говорит об иной плотности атмосферы на этой планете был задан вопрос: возможен ли взлет летательного аппарата Ingenuity? И вот, несколько дней назад этот первый полет состоялся. NASA показало кадры с камеры марсохода Perseverance:

Источник: https://www.instagram.com/p/CN28AInjZ10/?igshid=92m4fcurr5no
Источник: https://www.instagram.com/p/CN28AInjZ10/?igshid=92m4fcurr5no
Источник: https://www.instagram.com/p/CN28AInjZ10/?igshid=92m4fcurr5no

Съемка велась с расстояния 60 м, полет длился около 40 секунд. Взлет планировался 11 апреля, но из-за проблем с программным обеспечением взлет перенесли. Частота вращения двигателя вертолета Ingenuity – 2400 об/мин. Масса вертолета на Земле: 1,8 кг.

Те, кто увлекаются радиоуправляемыми моделями, квадрокоптерами, знают, что частота врашения бесколлекторных электродвигателей в квадрокоптерах: 20000 – 25000 об/мин. Для лучшего управления применяют четыре двигателя, управляемые контроллером через датчики. Существуют и радиоуправляемые модели вертолетов:

Как смог взлететь вертолет на Марсе при плотности атмосферы в 61 раз меньше земной?

Скорость вращения винтов в них – 1200 – 1600 об/мин. Увеличивать нет смысла, т.к. снижается управляемость модели. Максимальная высота, на которую может подняться квадрокоптер – 12,5 км над Землей. Это не всегда связано с зарядом АКБ. Это связано с подъемной силой винтов в разряженной атмосфере. Ссылка на видео полета: https://youtu.be/k6QL0VjqYgI

В ролике слышно, как меняется шум винтов при увеличении высоты.

При этом, масса квадрокоптера всего 850 гр. Это примерно столько же, как и вес Ingenuity в марсианских условиях. Но давление атмосферы у поверхности Марса в 160 раз ниже земной (из-за меньшей силы тяжести и разреженности). Это соответствует высоте 30 км. И плотность атмосферы у поверхности Марса в 61 раз ниже земной - 0,02 кг/м³ (1,2250 кг/м³ на Земле).

Давление и плотность атмосферы на Земле в зависимости от высоты
Давление и плотность атмосферы на Земле в зависимости от высоты
Давление и плотность атмосферы на Земле в зависимости от высоты

Т.е. при весе в 850 гр. земной аппарат с четырьмя мощными моторами с частотой вращения минимум 20000 об/мин не может достигнуть высоты и 15 км. А на Марсе вертолет Ingenuity при том же весе взлетел в условиях, сопоставимых с земными на 30 км высоте, вращая свои лопасти с частотой всего 2400 об/мин.

Кадр, сделанный камерой с Ingenuity во время взлета
Кадр, сделанный камерой с Ingenuity во время взлета
Кадр, сделанный камерой с Ingenuity во время взлета

Отдельный вопрос – подогрев аккумуляторов. При низких температурах резко снижается емкость АКБ и они практически не заряжаются. Так что много энергии нужно тратить на обогрев. Трудно понять, как хватает энергии, выдаваемой крохотной солнечной батареей и на подзарядку АКБ и на обогрев у Ingenuity?

Как смог взлететь вертолет на Марсе при плотности атмосферы в 61 раз меньше земной?

Видно, что на солнечных батареях уже скопилась пыль, а это снижение их мощности

Цифры, приведенные выше, вызывают сомнения в плотности и в давлении атмосферы Марса. Этот же вопрос задает цвет неба. При таком давлении и плотности марсианской атмосферы небо должно быть темным, даже черным. А нам показывают такие фотографии почти земного цвета:

Как смог взлететь вертолет на Марсе при плотности атмосферы в 61 раз меньше земной?

Статья про это: Снимки голубого неба с поверхности Марса говорят об ином давлении на этой планете

При низкой плотности атмосферы тени должны быть более темные, контрастные, почти как на Луне. Солнечный свет должен гораздо хуже рассеиваться в марсианской атмосфере. Но мы видим земные условия по освещенности и пустынным пейзажам на фоне неба.

Другой аппарат Insight заснял огромное число пылевых смерчей. Один из примеров:

Как смог взлететь вертолет на Марсе при плотности атмосферы в 61 раз меньше земной?

Этого тоже не может быть в атмосфере в 160 раз боле разреженной, чем земная. Может быть пыль и будет подниматься, но не в таких объемах и она должна быстро опускаться.

***

Кому интересны такие публикации - > Подписывайтесь на канал и добавляйте его в закладки браузера (Ctrl+D).