火星では、音の壁を突破しても映画のようなブームは生まれません。観客も青空も、街を襲う衝撃波もありません。もっと奇妙なものがあります。非常に薄い大気の中で回転するブレードのセットであり、そこを飛行することはすでにほとんど不可能に思えました。そしてそれでも、 NASAは、マッハ1を超える新しい火星のヘリコプターを取得したところです。
米国宇宙機関は、カリフォルニア州のジェット推進研究所（JPL）で行われた一連の試験中に、次世代火星航空機のプロペラが音速を超えることに成功したと発表した。 彼らは、赤い惑星の極限状態を再現できる特別な部屋の中でそれを行った: ほぼ完全に二酸化炭素で構成され、密度が地球の大気のわずか 1% である大気。そして、まさにそこに本当の課題があるのです。
地球上では、ヘリコプターはローターが大量の空気を下に押し出すため、自力で生き続けることができます。しかし、火星には押し出す空気がほとんどありません。霧の中を泳ごうとしているようなものです。それが、小型ヘリコプター「インジェニュイティ」の理由です。 2021年、彼は別の惑星で初の制御飛行を行ったが、数秒間安定を保つためにプロペラを超高速で回転させる必要があった 火星の土壌で。しかし、将来のミッションではさらに多くのことが求められます。
NASA はもはや、単に飛行が可能であることを実証しようとはしていませんが、 科学機器を輸送し、長距離を移動し、探査機がアクセスできない領域を探索できる航空機を構築する。そしてそのためには、さらなるサポートが必要です。さらなる強さ。さらにスピードアップ。
「火星への飛行は、おそらく最も難しいことの 1 つです」と JPL 火星探査プログラム責任者のアル・チェン氏は言います。 大気は信じられないほど薄いですが、火星には依然として大きな重力があります”。
解決策は、プロペラを火星の空気の物理的限界まで引き上げることです。テスト中、エンジニアはマッハ 1.08 に達するまでローターを回転させました。つまり、火星の局所的な音速よりも 8% 速いということです。そしてここで、別の魅力的な奇妙さが現れます。 そこでは音は地球よりも遅く伝わります。地球上の海抜ゼロメートルでは、マッハ 1 は時速約 1,225 キロメートルに相当します。、火星では、極度の寒さと大気の組成により、時速約870 kmです。小さな違いのように思えるかもしれませんが、空力特性は完全に変わります。
地球では、マッハ 1 に近づくと、混沌とした乱気流と予測不可能な力が発生します。予期せぬ突風がブレードを不安定にする可能性があるため、Ingenuity プログラムのエンジニアは意図的にその限界に近づくことを避けました。実際には、 インジェニュイティ社の 72 回の飛行中、ローターの先端が超音速に達することは一度もありませんでした。 今、彼らはそれをやりました。しかもプロペラが分解することなく。
これを達成するために、チームは AeroVironment によって製造された新しい設計を使用し、JPL の火星シミュレーター内で 137 の異なるテストを実行しました。段階によっては、実験中にブレードが爆発した場合に備えて、金属パネルでチャンバーを補強したこともありました。 その結果、吊り上げ能力が約 30% 向上しました。 翻訳: 将来の火星のヘリコプターは、より大きなバッテリーとより複雑な科学機器を搭載し、より長い距離を移動できるようになるでしょう。赤い惑星の探査を完全に変える何か。
ローバーは遅いです。岩、斜面、砂丘は避けなければなりません。 一方、ヘリコプターは、峡谷、火山、溶岩洞、または陸路で到達することが不可能な地域の上空を飛行できます。 また、安全なルートや地表の下に隠された氷堆積物を探索する、将来の人類ミッションのための高度な探査機としても機能する可能性があります。
NASAはすでにSkyFallのようなプロジェクトを研究しています。 空中から地形を探索するために火星に配備できる小型自律ヘリコプターに基づく概念的なミッション。 ある意味、インジェニュイティはまさにライト兄弟に相当する火星人であり、飛行が可能であることをささやかに実証したものだった。次に起こるのは、むしろ地球外航空機の誕生に似ています。
なぜなら、つい最近まで、別の惑星で音速の壁を突破するというアイデアは、ほぼ完全に SF の世界に属していたからです。現在、それはカリフォルニアの金属製の部屋の中で行われており、火星の薄い空気を模倣した人工的な雰囲気の中でプロペラが回転しています。 私たちはまだ火星に足を踏み入れていませんが、すでにそこに飛ぶ方法を学んでいます。
