Atualmente, a superfície de Marte está sendo explorada usando estações orbitais especiais, bem como módulos estacionários ou rovers lentos. Há uma lacuna bastante grande entre esses veículos de pesquisa, que poderia ser preenchida por várias aeronaves. Ao que parece, por que dispositivos artificiais criados pelo homem ainda não voam sobre a superfície do Planeta Vermelho? A resposta a esta pergunta está na superfície (em todos os sentidos), a densidade da atmosfera de Marte é de apenas 1,6% da densidade da atmosfera da Terra acima do nível do mar, o que por sua vez significa que a aeronave em Marte teria que voar em uma velocidade muito alta para não cair.
A atmosfera de Marte é muito rarefeita, por isso aquelas aeronaves que são utilizadas pelos humanos quando se movem na atmosfera da Terra praticamente não são adequadas para uso na atmosfera do Planeta Vermelho. Ao mesmo tempo, surpreendentemente, o paleontólogo americano Michael Habib propôs uma saída da situação atual com os futuros veículos voadores marcianos. Segundo o paleontólogo, borboletas terrestres comuns ou pequenos pássaros podem se tornar um excelente protótipo de dispositivos capazes de voar na atmosfera marciana. Michael Habib acredita que, recriando tais criaturas, aumentando seu tamanho, desde que preservadas suas proporções, a humanidade poderá obter aparelhos adequados para voos na atmosfera do Planeta Vermelho.
Representantes de nosso planeta, como borboletas ou beija-flores, podem voar em uma atmosfera com baixa viscosidade, ou seja, na mesma atmosfera da superfície de Marte. É por isso que eles podem atuar como modelos muito bons para a criação de futuros modelos de aeronaves adequados para conquistar a atmosfera marciana. As dimensões máximas de tais dispositivos poderiam ser calculadas usando a equação do cientista inglês Colin Pennisewick, de Bristol. No entanto, os principais problemas ainda devem ser reconhecidos como questões relacionadas à manutenção dessas aeronaves em Marte à distância das pessoas e na sua ausência na superfície.
O comportamento de todos os animais flutuantes e voadores (bem como das máquinas) pode ser expresso pelo número de Reynolds (Re): para isso você precisa multiplicar a velocidade do voador (ou nadador), o comprimento característico (por exemplo, o hidráulico diâmetro, se estamos falando do rio) e da densidade do líquido (gás), e o resultado obtido como resultado da multiplicação é dividido pela viscosidade dinâmica. O resultado é a relação entre as forças inerciais e as forças viscosas. Uma aeronave comum é capaz de voar com um alto número de Re (inércia muito alta em relação à viscosidade do ar). No entanto, existem animais na Terra que são "suficientes" para um número relativamente pequeno de Re. São pequenos pássaros ou insetos: alguns deles são tão pequenos que, de fato, não voam, mas flutuam no ar.
O paleontólogo Michael Habib, pensando nisso, sugeriu levar qualquer um desses animais ou insetos, aumentando todas as proporções. Assim, seria possível obter uma aeronave adaptada à atmosfera marciana, e não exigindo uma alta velocidade de vôo. A questão toda é: até que tamanho uma borboleta ou um pássaro poderia ser aumentado? É aqui que entra a equação de Colin Pennisewick. Já em 2008, este cientista propôs uma estimativa segundo a qual a frequência das oscilações pode variar na faixa que é formada pelos seguintes números: massa corporal (corpo) - ao grau 3/8, comprimento - ao -23/24 grau, área da asa - ao grau - 1/3, a aceleração devido à gravidade é 1/2, a densidade do fluido é -3/8.
Isso é bastante conveniente para os cálculos, uma vez que podem ser feitas correções que corresponderiam à densidade do ar e à força da gravidade em Marte. Nesse caso, também será necessário saber se "formamos" corretamente vórtices com o uso das asas. Felizmente, também existe uma fórmula adequada aqui, que é expressa pelo número de Strouhal. Este número é calculado neste caso como o produto da frequência e amplitude da vibração, dividido pela velocidade. O valor deste indicador limitará bastante a velocidade do veículo no modo de vôo de cruzeiro.
O valor deste indicador para um veículo marciano deve ser de 0,2 a 0,4, para corresponder à equação de Pennisewick. Nesse caso, ao final, será necessário trazer o número de Reynolds (Re) em um intervalo que corresponderia a um grande inseto voador. Por exemplo, entre as mariposas-falcão bastante bem estudadas: Re é conhecido por várias velocidades de voo, dependendo da velocidade, este valor pode variar de 3500 a 15000. Michael Habib sugere que os criadores do avião marciano também se mantêm dentro desta faixa.
O sistema proposto pode ser resolvido hoje de várias maneiras. A mais elegante delas é a construção de curvas com localização dos pontos de interseção, mas a mais rápida e fácil é inserir todos os dados no programa de cálculo de matrizes e resolvê-los iterativamente. O cientista americano não dá todas as soluções possíveis, focando naquela que considera mais adequada. De acordo com esses cálculos, o comprimento do "animal hipotético" deve ser 1 metro, a massa é cerca de 0,5 kg e o alongamento da asa relativo é 8,0.
Para um aparelho ou criatura deste tamanho, o número de Strouhal seria 0,31 (resultado muito bom), Re - 13 900 (também bom), coeficiente de sustentação - 0,5 (resultado aceitável para vôo de cruzeiro). Para realmente imaginar esse aparelho, Khabib comparou suas proporções com as proporções de pato. Mas, ao mesmo tempo, o uso de materiais sintéticos não rígidos deve torná-lo ainda mais leve do que um pato hipotético do mesmo tamanho. Além disso, este drone terá que bater suas asas com muito mais frequência, então aqui seria apropriado compará-lo com um mosquito. Ao mesmo tempo, o número Re, comparável ao das borboletas, permite julgar que por um curto período o aparelho terá um alto coeficiente de sustentação.
Para se divertir, Michael Habib sugere que sua hipotética máquina voadora irá decolar como um pássaro ou um inseto. Todo mundo sabe que os animais não se espalham pela pista, para a decolagem eles empurram o suporte. Para isso, os pássaros, como os insetos, usam seus membros, e os morcegos (é provável que os pterossauros tenham feito isso antes) também usam suas próprias asas como sistema de empurrar. Devido ao fato de a força da gravidade no Planeta Vermelho ser muito pequena, mesmo um empurrão relativamente pequeno é suficiente para a decolagem - cerca de 4% do que os melhores saltadores de terra podem demonstrar. Além disso, se o sistema empurrador do aparelho conseguir adicionar potência, ele poderá decolar sem problemas até mesmo em crateras.
Deve-se notar que esta é uma ilustração muito grosseira e nada mais. Atualmente, há um grande número de razões pelas quais as potências espaciais ainda não criaram esses drones. Entre eles, pode-se destacar o problema de implantação de uma aeronave em Marte (pode ser feito com o auxílio de um rover), manutenção e fornecimento de energia. A ideia é bastante difícil de implementar, o que no final pode torná-la ineficaz ou até mesmo totalmente impraticável.
Avião para explorar Marte
Por 30 anos, Marte e sua superfície foram pesquisados por uma ampla variedade de meios técnicos, foi investigado por satélites em órbita e mais de 15 tipos de vários dispositivos, veículos todo-o-terreno milagrosos e outros dispositivos astutos. Presume-se que em breve um avião robô também será enviado a Marte. Pelo menos o Centro de Ciências da NASA já desenvolveu um novo projeto para uma aeronave robótica especial projetada para estudar o Planeta Vermelho. Presume-se que a aeronave estudará a superfície de Marte de uma altura comparável à dos robôs de exploração marcianos.
Com a ajuda desse rover, os cientistas descobrirão a solução para um grande número de mistérios de Marte que ainda não foram explicados pela ciência. A espaçonave de Marte será capaz de pairar acima da superfície do planeta a uma altitude de cerca de 1,6 metros e voar muitas centenas de metros. Ao mesmo tempo, esta unidade fará gravações de fotos e vídeos em diferentes intervalos e varrerá a superfície de Marte à distância.
O rover deve combinar todas as vantagens dos rovers modernos, multiplicadas pelo potencial para explorar grandes distâncias e áreas. A espaçonave de Marte, que já recebeu a designação de ARES, está atualmente sendo criada por 250 especialistas que trabalham em vários campos. Eles já criaram um protótipo do avião marciano, que tem as seguintes dimensões: envergadura de 6,5 metros, comprimento de 5 metros. Para a fabricação deste robô voador, está planejado o uso do mais leve material de polímero de carbono.
Este dispositivo deve ser entregue ao Planeta Vermelho exatamente no mesmo caso que o dispositivo para pousar na superfície do planeta. O principal objetivo deste casco é proteger a espaçonave dos efeitos destrutivos do superaquecimento quando a cápsula entra em contato com a atmosfera de Marte, bem como proteger a espaçonave durante o pouso de possíveis avarias e danos mecânicos.
Os cientistas planejam lançar esta aeronave a Marte com a ajuda de porta-aviões já comprovados, porém, aqui eles também têm novas ideias. 12 horas antes de pousar na superfície do Planeta Vermelho, o dispositivo se separará do transportador e estará a uma altitude de 32 km. Acima da superfície de Marte, ele irá liberar um avião marciano da cápsula, após o qual o avião de Marte dará partida imediatamente em seus motores e, desdobrando suas asas de seis metros, iniciará um vôo autônomo sobre a superfície do planeta.
Presume-se que a aeronave ARES será capaz de sobrevoar as montanhas marcianas, completamente inexploradas pelos terráqueos, e realizar as pesquisas necessárias. Os rovers convencionais não podem escalar montanhas e os satélites têm dificuldade em distinguir os detalhes. Ao mesmo tempo, nas montanhas de Marte, existem zonas com um forte campo magnético, cuja natureza é incompreensível para os cientistas. Em vôo, o ARES coletará amostras de ar da atmosfera a cada 3 minutos. Isso é muito importante, uma vez que o gás metano foi encontrado em Marte, cuja natureza e fonte não são absolutamente claras. Na Terra, o metano é produzido por seres vivos, enquanto a fonte do metano em Marte é completamente obscura e ainda desconhecida.
Também na espaçonave ARES Mars vão instalar equipamentos para a busca de água comum. Os cientistas acreditam que com a ajuda do ARES poderão obter novas informações que iluminarão o passado do Planeta Vermelho. Os pesquisadores já apelidaram o projeto ARES de programa espacial mais curto. Um avião de Marte só pode ficar no ar por cerca de 2 horas até ficar sem combustível. No entanto, mesmo neste curto período de tempo, o ARES ainda será capaz de cobrir a distância de 1.500 quilômetros acima da superfície de Marte. Depois disso, o dispositivo pousará e poderá continuar estudando a superfície e a atmosfera de Marte.
