Attualmente, la superficie di Marte viene esplorata utilizzando speciali stazioni orbitali, nonché moduli stazionari o rover lenti. C'è un divario abbastanza ampio tra questi veicoli di ricerca, che potrebbe essere colmato da vari velivoli. Sembrerebbe, perché i dispositivi artificiali creati dall'uomo non volano ancora sulla superficie del Pianeta Rosso? La risposta a questa domanda si trova sulla superficie (in tutti i sensi), la densità dell'atmosfera di Marte è solo l'1,6% della densità dell'atmosfera terrestre sul livello del mare, il che a sua volta significa che gli aerei su Marte dovrebbero volare a una velocità molto elevata per non cadere.
L'atmosfera di Marte è molto rarefatta, per questo motivo quei velivoli che vengono utilizzati dall'uomo quando si spostano nell'atmosfera della Terra non sono praticamente in alcun modo adatti all'uso nell'atmosfera del Pianeta Rosso. Allo stesso tempo, sorprendentemente, il paleontologo americano Michael Habib ha proposto una via d'uscita dalla situazione attuale con i futuri veicoli volanti marziani. Secondo il paleontologo, normali farfalle terrestri o piccoli uccelli possono diventare un eccellente prototipo di dispositivi in grado di volare nell'atmosfera marziana. Michael Habib crede che ricreando tali creature, aumentando le loro dimensioni, a condizione che le loro proporzioni siano preservate, l'umanità sarà in grado di ottenere dispositivi adatti a voli nell'atmosfera del Pianeta Rosso.
Rappresentanti del nostro pianeta come farfalle o colibrì possono volare in un'atmosfera a bassa viscosità, cioè nella stessa atmosfera della superficie di Marte. Ecco perché possono fungere da ottimi modelli per creare futuri modelli di aerei adatti a conquistare l'atmosfera marziana. Le dimensioni massime di tali dispositivi potrebbero essere calcolate utilizzando l'equazione dello scienziato inglese Colin Pennisewick di Bristol. Tuttavia, i problemi principali dovrebbero ancora essere riconosciuti come questioni relative alla manutenzione di tali velivoli su Marte a distanza dalle persone e in loro assenza in superficie.
Il comportamento di tutti gli animali galleggianti e volanti (nonché delle macchine) può essere espresso dal numero di Reynolds (Re): per questo bisogna moltiplicare la velocità del volatore (o nuotatore), la lunghezza caratteristica (ad esempio, la diametro, se parliamo del fiume) e la densità del liquido (gas), e il risultato ottenuto come risultato della moltiplicazione è diviso per la viscosità dinamica. Il risultato è il rapporto tra le forze inerziali e le forze viscose. Un normale aereo è in grado di volare con un numero Re elevato (inerzia molto elevata in relazione alla viscosità dell'aria). Tuttavia, ci sono animali sulla Terra che sono "sufficienti" per un numero relativamente piccolo di Re. Si tratta di uccellini o insetti minuscoli: alcuni sono così piccoli che, infatti, non volano, ma fluttuano nell'aria.
Il paleontologo Michael Habib, considerando questo, suggerì di prendere uno di questi animali o insetti, aumentando tutte le proporzioni. Quindi sarebbe possibile ottenere un velivolo adattato all'atmosfera marziana e che non richiedesse un'elevata velocità di volo. L'intera domanda è: fino a che dimensione potrebbe essere ingrandita una farfalla o un uccello? È qui che entra in gioco l'equazione di Colin Pennisewick. Già nel 2008, questo scienziato ha proposto una stima secondo la quale la frequenza delle oscillazioni può variare nell'intervallo formato dai seguenti numeri: massa corporea (corpo) - fino a 3/8 gradi, lunghezza - fino a -23/24 grado, area alare - al grado - 1/3, l'accelerazione dovuta alla gravità è 1/2, la densità del fluido è -3/8.
Questo è abbastanza conveniente per i calcoli, poiché possono essere apportate correzioni che corrisponderebbero alla densità dell'aria e alla forza di gravità su Marte. In questo caso, sarà anche necessario sapere se "formiamo" correttamente i vortici dall'uso delle ali. Fortunatamente, c'è anche qui una formula adatta, che è espressa dal numero di Strouhal. Questo numero è calcolato in questo caso come il prodotto della frequenza e dell'ampiezza della vibrazione, diviso per la velocità. Il valore di questo indicatore limiterà notevolmente la velocità del veicolo in modalità volo di crociera.
Il valore di questo indicatore per un veicolo marziano deve essere compreso tra 0,2 e 0,4, per corrispondere all'equazione di Pennisewick. In questo caso, alla fine, sarà necessario riportare il numero di Reynolds (Re) in un intervallo che corrisponderebbe a un grosso insetto volante. Ad esempio, tra le falene falco abbastanza ben studiate: Re è noto per varie velocità di volo, a seconda della velocità, questo valore può variare da 3500 a 15000. Michael Habib suggerisce che anche i creatori dell'aereo marziano si mantengano all'interno di questo intervallo.
Il sistema proposto oggi può essere risolto in vari modi. Il più elegante di questi è la costruzione di curve con la ricerca dei punti di intersezione, ma il più veloce e molto più facile per inserire tutti i dati nel programma per il calcolo delle matrici e risolverlo in modo iterativo. Lo scienziato americano non dà tutte le soluzioni possibili, puntando su quella che ritiene più opportuna. Secondo questi calcoli, la lunghezza dell'"animale ipotetico" dovrebbe essere di 1 metro, la massa è di circa 0,5 kg e l'allungamento relativo dell'ala è di 8,0.
Per un apparato o una creatura di queste dimensioni, il numero di Strouhal sarebbe 0,31 (risultato molto buono), Re - 13 900 (anche buono), coefficiente di portanza - 0,5 (risultato accettabile per il volo di crociera). Per immaginare davvero questo apparato, Khabib ha confrontato le sue proporzioni con le proporzioni dell'anatra. Ma allo stesso tempo, l'utilizzo di materiali sintetici non rigidi dovrebbe renderlo ancora più leggero di un'ipotetica papera delle stesse dimensioni. Inoltre, questo drone dovrà sbattere le ali molto più spesso, quindi qui sarebbe opportuno confrontarlo con un moscerino. Allo stesso tempo, il numero Re, paragonabile a quello delle farfalle, permette di giudicare che per breve tempo l'attrezzo avrà un elevato coefficiente di portanza.
Per divertimento, Michael Habib suggerisce che la sua ipotetica macchina volante decollerà come un uccello o un insetto. Tutti sanno che gli animali non si disperdono lungo la pista, per il decollo spingono via il supporto. Per questo, gli uccelli, come gli insetti, usano i loro arti e i pipistrelli (è probabile che gli pterosauri lo facessero prima) usassero anche le proprie ali come sistema di spinta. A causa del fatto che la forza di gravità sul Pianeta Rosso è molto piccola, anche una spinta relativamente piccola è sufficiente per il decollo - nella regione del 4% di ciò che i migliori saltatori di terra possono dimostrare. Inoltre, se il sistema di spinta dell'apparato riesce ad aggiungere potenza, potrà decollare senza problemi anche dai crateri.
Va notato che questa è un'illustrazione molto rozza e niente di più. Attualmente, ci sono un gran numero di ragioni per cui le potenze spaziali non hanno ancora creato tali droni. Tra questi, si può individuare il problema del dispiegamento di un aereo su Marte (può essere fatto con l'aiuto di un rover), la manutenzione e l'alimentazione. L'idea è piuttosto difficile da implementare, il che alla fine potrebbe renderla inefficace o addirittura completamente impraticabile.
Aereo per esplorare Marte
Per 30 anni, Marte e la sua superficie sono stati esaminati con un'ampia varietà di mezzi tecnici, è stata studiata da satelliti in orbita e più di 15 tipi di dispositivi vari, veicoli fuoristrada miracolosi e altri dispositivi astuti. Si presume che presto verrà inviato anche un aereo robot su Marte. Almeno il NASA Science Center ha già sviluppato un nuovo progetto per uno speciale aereo robotico progettato per studiare il Pianeta Rosso. Si presume che l'aereo studierà la superficie di Marte da un'altezza paragonabile a quella dei rover di esplorazione marziani.
Con l'aiuto di un tale rover, gli scienziati scopriranno la soluzione a un gran numero di misteri di Marte che non sono ancora stati spiegati dalla scienza. La navicella spaziale di Marte sarà in grado di librarsi sopra la superficie del pianeta ad un'altitudine di circa 1,6 metri e di volare per molte centinaia di metri. Allo stesso tempo, questa unità effettuerà la registrazione di foto e video in diverse gamme e scansiona la superficie di Marte a distanza.
Il rover dovrebbe combinare tutti i vantaggi dei rover moderni, moltiplicati per la possibilità di esplorare vaste distanze e aree. La navicella spaziale Marte, che ha già ricevuto la designazione ARES, è attualmente in fase di creazione da 250 specialisti che lavorano in vari campi. Hanno già creato un prototipo dell'aereo marziano, che ha le seguenti dimensioni: un'apertura alare di 6,5 metri, una lunghezza di 5 metri. Per la fabbricazione di questo robot volante, si prevede di utilizzare il materiale in carbonio polimerico più leggero.
Questo dispositivo dovrebbe essere consegnato al Pianeta Rosso esattamente nella stessa custodia del dispositivo per l'atterraggio sulla superficie del pianeta. Lo scopo principale di questo scafo è proteggere il veicolo spaziale dagli effetti distruttivi del surriscaldamento quando la capsula entra in contatto con l'atmosfera di Marte, nonché proteggere il veicolo spaziale durante l'atterraggio da possibili guasti e danni meccanici.
Gli scienziati hanno in programma di lanciare questo aereo su Marte con l'aiuto di vettori già collaudati, tuttavia, anche qui hanno nuove idee. 12 ore prima di atterrare sulla superficie del Pianeta Rosso, il dispositivo si separerà dal vettore e ad un'altitudine di 32 km. Sopra la superficie di Marte, rilascerà un aereo marziano dalla capsula, dopodiché l'aereo marziano avvierà immediatamente i suoi motori e, dispiegando le sue ali di sei metri, inizierà un volo autonomo sulla superficie del pianeta.
Si presume che l'aereo ARES sarà in grado di sorvolare le montagne marziane, completamente inesplorate dai terrestri e svolgere le ricerche necessarie. I rover convenzionali non possono scalare montagne e i satelliti hanno difficoltà a distinguere i dettagli. Allo stesso tempo, nelle montagne di Marte, ci sono zone con un forte campo magnetico, la cui natura è incomprensibile per gli scienziati. In volo ARES preleverà campioni di aria dall'atmosfera ogni 3 minuti. Questo è abbastanza importante, dal momento che su Marte è stato trovato gas metano, la cui natura e la cui fonte non sono assolutamente chiare. Sulla Terra, il metano è prodotto da esseri viventi, mentre la fonte del metano su Marte è del tutto incerta e ancora sconosciuta.
Anche nella navicella spaziale ARES Mars installeranno apparecchiature per la ricerca dell'acqua ordinaria. Gli scienziati ritengono che con l'aiuto di ARES potranno ottenere nuove informazioni che faranno luce sul passato del Pianeta Rosso. I ricercatori hanno già soprannominato il progetto ARES il programma spaziale più breve. Un aereo marziano può rimanere in volo solo per circa 2 ore fino a quando non esaurisce il carburante. Tuttavia, anche in questo breve lasso di tempo, ARES sarà ancora in grado di coprire la distanza di 1500 chilometri sopra la superficie di Marte. Successivamente, il dispositivo atterrerà e potrà continuare a studiare la superficie e l'atmosfera di Marte.
