شکست دیوار صوتی با بالگرد مریخی جدید ناسا

آزمایش‌های جدید ناسا تایید می‌کنند که نسل بعدی ملخه‌های بالگرد مریخی می‌توانند با خیال راحت دیوار صوتی را بشکنند. این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که هوانوردهای آینده می‌توانند با سرعت مافوق صوت پرواز کنند تا بر چالش‌های ناشی از جو نازک مریخ غلبه کنند.

به گزارش سیناپرس، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا(JPL) با موفقیت ملخه‌های جدیدی را آزمایش کرده است که در شرایط شبیه‌سازی شده مریخ، دیوار صوتی را شکسته‌اند.

این آزمایش‌ها که در یک محفظه خلأ تخصصی انجام شده‌اند، نشان می‌دهند که هوانوردهای آینده می‌توانند با سرعت مافوق صوت پرواز کنند تا بر چالش‌های ناشی از جو نازک مریخ غلبه کنند.

این ملخه‌ها در طول ۱۳۷ آزمایش به سرعت ۱.۰۸ ماخ رسیدند. در حالی که سرعت صوت در زمین معادل ۱۲۲۳ کیلومتر در ساعت است، سرعت صوت در مریخ به دلیل چگالی جوی منحصر به فرد و دمای انجماد این سیاره به تنها ۸۶۹ کیلومتر در ساعت کاهش می‌یابد.

این پیشرفت، راه را برای ماموریت اسکای‌فال(SkyFall) که قرار است سال ۲۰۲۸ راهی مریخ شود، هموار کرد. در این ماموریت هوانوردهایی با قابلیت حمل بارهای علمی بسیار سنگین‌تر به سیاره سرخ اعزام خواهند شد.

آل چن(Al Chen)، مدیر برنامه اکتشاف مریخ در JPL گفت: ناسا با بالگرد مریخی نبوغ(Ingenuity) عملکرد بسیار خوبی داشت، اما ما از این هوانوردهای نسل جدید می‌خواهیم که در سیاره سرخ کارهای بیشتری انجام دهند.

وی افزود: البته این درخواست آسانی نیست. در حالی که همه چیز در مورد مریخ، سخت است، پرواز در آنجا تقریباً سخت‌ترین کاری است که می‌توانید انجام دهید. به این دلیل که جو آن به طرز باورنکردنی نازک است که تولید نیروی بالابر در آن دشوار است. با این حال، مریخ گرانش قابل توجهی دارد.

تکامل از «نبوغ»

با تکیه بر میراث بالگرد «نبوغ» که پرواز را در سال ۲۰۲۱ بر روی مریخ نشان داد، پروژه جدید «اسکای‌فال» ناسا نشان دهنده تغییر از نمایش‌های فناوری صرف به اکتشافات علمی کاربردی است.

این هوانوردهای نسل جدید به حسگرها و ابزارهای تخصصی برای جمع‌آوری داده‌های حیاتی در ارتفاعات پایین مجهز خواهند شد. این ناوگان، پشتیبانی ضروری را برای ماموریت‌های رباتیک و سفرهای انسانی آینده به سیاره سرخ فراهم خواهد کرد.

مهندسان برای تولید نیروی بالابری کافی در جو فوق نازک مریخ که تنها یک درصد چگالی جو زمین را دارد، باید ملخه‌ها را با سرعت نزدیک به مافوق صوت بچرخانند.

بالگردهای زمینی، مولکول‌های هوای زیادی برای ایجاد نیروی رانش در سرعت‌های پایین‌تر دارند، اما هواپیماهای مریخی باید به سمت لبه صوتی حرکت کنند تا در هوا بمانند.

برای مدیریت این خطر، تیم توسعه بالگرد «نبوغ» سرعت چرخش را روی ۲۷۰۰ دور در دقیقه محدود کرد و یک حائل ایمنی را برای جلوگیری از فیزیک غیرقابل پیش‌بینی دیوار صوتی و تلاطم احتمالی ناشی از گرد و غبارهای مریخی حفظ کرد.

جاکو کاراس(Jaakko Karras)، سرپرست آزمایش ملخه‌ها از JPL گفت: ما با توجه به این موضوع، پروازهای «نبوغ» را طوری برنامه‌ریزی کردیم که نوک ملخه‌ها را در سرعت ۰.۷ ماخ و بدون باد نگه داریم تا اگر در حین پرواز با باد مخالف مریخی مواجه شدیم، نوک ملخه‌ها به سرعت مافوق صوت نرسند، اما ما عملکرد بیشتری از هوانورد مریخی نسل جدید خود می‌خواهیم. باید می‌دانستیم که ملخه‌های ما می‌توانند با خیال راحت سریع‌تر حرکت کنند.

پروژه «اسکای‌فال»

مهندسان برای ارزیابی طرح‌های آینده بالگرد مریخی، یک ملخه سه پره موسوم به «AeroVironment» را در شبیه‌ساز فضایی ۲۵ فوتی JPL آزمایش کردند. این ملخه با کربن دی‌اکسید و پوشش فلزی اصلاح شد تا شرایط مریخ را شبیه‌سازی کند و از خرابی احتمالی پره‌ها جلوگیری کند.

این تیم ملخه را تا رسیدن به ۳۷۵۰ دور در دقیقه (۰.۹۸ ماخ) زیر نظر داشت و متعاقباً بادهای مخالفِ به طور فزاینده‌ای قدرتمندی را برای آزمایش دوام ملخه‌ها در لبه دیوار صوتی اعمال کرد.

با رساندن موفقیت‌آمیز نوک ملخه به سرعت ۱.۰۸ ماخ، ۳۰ درصد افزایش نیروی بالابری حاصل شد. این امر هواپیماهای مریخی آینده را قادر می‌سازد تا حسگرهای علمی سنگین‌تر و باتری‌های بزرگتری را حمل کنند.

به نقل از ایسنا، این آزمایش‌ها به دو پره SkyFall نیز تعمیم داده شد که به دلیل طول پره بیشتر، با سرعت کمتر از ۳۵۷۰ دور در دقیقه به سرعت‌های نزدیک به مافوق صوت رسید.

این نتایج در کنار هم تأیید می‌کنند که این طرح‌های نسل جدید می‌توانند از عهده فیزیک شدید مورد نیاز برای پرواز طولانی و با عملکرد بالا در سیاره سرخ برآیند.