Как только будет летать марсианский вертолет NASA?

    Выслыть на Красноватую планетку марсоход — это же ладно. Выслыть наряду с ним вертолет — еще предпочтительнее. Конкретно этакий замысел существуют у NASA на 2020 год: выслыть «вертушку» наряду с марсоходом. Мысль в фолиант, дабы ровер катался по бордовой пустыне, а уж перед ним летал мелкий вертолет. Вертолет будет автономным и ишачить по пару минут в денек. Первостепенное привилегию заключается в том, что он сумеет разведывать территорию перед марсоходом и выполнять снимки, может быть, высококлассные селфи с марсианами. Шуточки шуточками, однако привилегию этакого марсохода перед остальными будет непостижимым.

    Невзирая на явную крутость этакий миссии, марсианский вертолет а также обязан будет решить несколько вопросцев, связанных с физикой. Вообще-то Марс — это же иная планетка. Давайте разберемся.

    Посему у него и не будет винта на хвосте?

    Марсианский вертолет — это же для вас и не обыкновенный вертолет. Вертолетам с одним винтом (вроде тамошних, что мы лицезреем на Планете земля) востребован хвостовой винт, компенсирующий изменение углового момента (и вращающего момента по причине трения воздуха). Без хвостового винта вертолет закрутило бы, и он разбился — ну либо пассажиров стошнило бы, это же как только попивать отдать. Вертолет с соосным несущим винтом имеет две противовращательные лопасти. И так как два винта вертятся в обратных направлениях, общий угловой момент равен нулю, не востребован никакой доп хвостовой винт.

    Избавиться от хвостового винта будет полезно к тому же ради экономии места. Можно предпринять маленький вертолет с соосными несущими винтами. Все меньше — предпочтительнее, в особенности в критериях тесноты на борту марсохода. Поставить на ровер объемной вертолет существовало бы равносильно попытке прокатить чемодан на набитой телеге по пересеченной территории. За исключением тамошнего, не следует забывать, что марсианский вертолет и не будет ворачиваться к марсоходу, однако с него начнет.

    Будет ли вертолет летать на Марсе?

    Что касается полета вертолета, меж Планетой земля и Марсом есть заглавные разницы. Во-первых, герметичность атмосферы на Марсе изрядно ниже, чем на Планете земля (подле 1% атмосферной герметичности). Во-вторых, гравитационное поле а также все меньше на Марсе (всего 38% гравитации на поверхности Почвы). Низкорослая атмосферная герметичность усложняет полет вертолета, однако пониженная гравитация облегчает его.

    Вопросец надо ставить по другому: посему вертолеты летают? В самой простейший фотомодели тяги вертолета винты поднимают воздух над вертолетом и сбрасывают его вниз. Так как импульс «сброшенного» воздуха будет увеличен, востребована сила — и это же подъемная сила. А также можно предположить эту толпу воздуха в форме цилиндра с этаким же радиусом, как только и у площади винтов вертолета.

    Тут: thrust — тяга, rotor area — площадь вращения винта, velocity — скорость движения воздуха

    Импульс сброшенного «воздуха» (давайте именовать его воздухом и на Марсе, и на Планете земля) находится в зависимости от скорости, с которой он опускается вниз, и его массы. Какова толпа воздуха? Так как сила тяги находится в зависимости от скорости конфигурации импульса, высоту сего цилиндра воздуха нам аристократию и не неукоснительно. Однако скорость конфигурации воздушной массы находится в зависимости от объема винтов и герметичности воздуха. Исходя из сего, можно предположить грубое приближение силы тяги вертолета:

    A — это площадь вращения винта, v — скорость воздуха, который опускается вниз. Герметичность воздуха представлена греческой буковкой ?. А уж где гравитация? Что ж, ежели вертолет будет парить, сила тяги обязана быть эквивалентна весу. Можно высчитать вес как только произведение массы (m) и гравитационного поля (g).

    Расчеты: Wired

    Так как герметичность воздуха на Марсе равна 0,01 от герметичности воздуха на Планете земля, однако гравитационное поле составляет 0,38 от земного, пониженная гравитация и не соответствует потере герметичности воздуха. На Марсе парить сложнее, чем на Планете земля. И гораздо: ни при каких обстоятельствах и не старайтесь применять эту грубую фотомодель силы тяги вертолета для сотворения собственного своего вертолета.

    А уж сейчас посчитайте сами: зная толпу и объем марсианского вертолета, какой же обязана быть скорость разгона воздуха винтами, дабы эта штука летала?

    NASA утверждает, что марсианский вертолет сумеет летать подле двух-трех минут в денек. В остальное время он будет применять солнечную панель в высшей части для зарядки аккума. Итак, как объемной батарея востребован этакому вертолету? Существуют два метода оценить объем аккумуляторы (спрашивать у NASA — скучно).

    Первый метод отталкивается от времени зарядки. Вертолет будет заряжаться целый денек. На Марсе каждый денек практически определенно совпадает с земным утром (однако на 37 минут подольше). Общественная длительность денька и не имеет значение — важен только световой денек и свет солнца. Как только и на Планете земля, длительность суточного освещения изменяется с возрастом. Давайте возьмем для примера 10-часовой световой денек.

    Последующее, что надо обусловить, — это же облучённость. Это же поверхностная герметичность мощности излучения, падающего на поверхность. На Планете земля это же максимум 1000 Вт на квадратный погонный метр. На Марсе — 2590 Ватт на киловаттом. м. Однако это же максимум, имейте в образу. В протяжении денька солнце обменивает свое местоположение. Ежели солнечная панель будет статичной, посредственная облученность будет все меньше. Возьмем 295 Вт/киловаттом. м. Объем нашей солнечной панели на глазок оценим с радиусом в 7 сантиметров. С этаким размером, облученностью, длиной денька и КПД в 25% мы получим порядка 40 000 джоулей энергии. Это же близко к энергии, которую удерживает аккумулятор iPhone X.

    Сейчас ко второму мпособу. Сколько энергии надо марсианскому вертолету, дабы держаться в воздухе три минутки? Как только высчитать летную мощность? Давайте предположим эдак: мощность — это же скорость, с которой вы используете энергию. Что вертолет выполняет со собственной энергией? Он берет воздух над собой и разгоняет его (наращивает его кинетическую энергию). Для расчета летной мощности возьмем объем винта (14 сантиметров в поперечнике) и толпу вертолета (1 килограммов). Это же дозволит нам высчитать тягу воздуха, нужную для парения. Из данной скорости мы можем высчитать скорость конфигурации кинетической энергии — мощность. Получим летную мощность 374 Вт.

    Однако погодите: NASA уже предположило требования для мощности вертолета — 220 Вт. Ежели оттолкнуться от их, можно высчитать энергию, нужную для работы в течение трех минут, так как мощность — это же энергия/время. Потребление энергии в этаком случае составит 3,96 х 104 джоулей. Осталось взглянуть на эту штуку в воздействии.