Šiuo metu Marso paviršius tiriamas naudojant specialias orbitines stotis, taip pat stacionarius modulius arba lėtai judančius roverius. Tarp šių tyrimų transporto priemonių yra gana didelis atotrūkis, kurį galėtų užpildyti įvairūs orlaiviai. Atrodytų, kodėl žmogaus sukurti dirbtiniai prietaisai vis dar neskraido virš Raudonosios planetos paviršiaus? Atsakymas į šį klausimą slypi paviršiuje (visomis prasmėmis), Marso atmosferos tankis yra tik 1,6% žemės atmosferos tankio virš jūros lygio, o tai savo ruožtu reiškia, kad orlaiviai Marse turėtų skristi labai dideliu greičiu, kad nenukristų.
Marso atmosfera yra labai reta, todėl tie orlaiviai, kuriuos žmonės naudoja judėdami Žemės atmosferoje, praktiškai jokiu būdu nėra tinkami naudoti Raudonosios planetos atmosferoje. Tuo pačiu metu, stebėtinai, amerikiečių paleontologas Michaelas Habibas pasiūlė išeitį iš dabartinės situacijos su būsimomis skraidančiomis Marso transporto priemonėmis. Pasak paleontologės, paprasti sausumos drugeliai ar maži paukščiai gali tapti puikiu prietaisų, galinčių skristi Marso atmosferoje, prototipu. Michaelas Habibas mano, kad atkurdami tokius padarus, padidindami jų dydį, jei bus išsaugotos jų proporcijos, žmonija galės įsigyti prietaisų, tinkamų skrydžiams Raudonosios planetos atmosferoje.
Mūsų planetos atstovai, tokie kaip drugeliai ar kolibriai, gali skristi mažo klampumo atmosferoje, tai yra toje pačioje atmosferoje kaip ir Marso paviršiuje. Štai kodėl jie gali būti labai geri modeliai kuriant būsimus orlaivių modelius, tinkamus užkariauti Marso atmosferą. Didžiausius tokių prietaisų matmenis galima apskaičiuoti naudojant anglų mokslininko Colino Pennisewicko iš Bristolio lygtį. Tačiau pagrindinės problemos vis tiek turėtų būti pripažintos klausimais, susijusiais su tokių orlaivių priežiūra Marse atokiai nuo žmonių ir jiems nesant paviršiuje.
Visų plaukiojančių ir skraidančių gyvūnų (taip pat ir mašinų) elgesį galima išreikšti Reinoldso skaičiumi (Re): tam reikia padauginti skrajutės (ar plaukiko) greitį, būdingą ilgį (pavyzdžiui, hidraulinį) skersmuo, jei kalbame apie upę) ir tankio skystis (dujos), o rezultatas, gautas padauginus, yra padalintas iš dinaminės klampos. Rezultatas yra inercinių jėgų ir klampių jėgų santykis. Įprastas orlaivis gali skristi dideliu Re skaičiumi (labai didelė inercija, palyginti su oro klampumu). Tačiau Žemėje yra gyvūnų, kurių „pakanka“palyginti nedideliam skaičiui Re. Tai yra maži paukščiai ar vabzdžiai: kai kurie iš jų yra tokie maži, kad iš tikrųjų jie neskraido, bet plaukioja ore.
Paleontologas Michaelas Habibas, atsižvelgdamas į tai, pasiūlė paimti bet kurį iš šių gyvūnų ar vabzdžių, padidindamas visas proporcijas. Taigi būtų galima įsigyti orlaivį, pritaikytą Marso atmosferai ir nereikalaujančio didelio skrydžio greičio. Visas klausimas yra, kokio dydžio drugelį ar paukštį galima padidinti? Čia atsiranda Colino Pennisewicko lygtis.2008 m. Šis mokslininkas pasiūlė apskaičiuoti, kad svyravimų dažnis gali skirtis intervale, kurį sudaro šie skaičiai: kūno masė (kūnas) - iki 3/8 laipsnių, ilgis - iki -23/24 laipsnis, sparno plotas - iki laipsnio - 1/3, pagreitis dėl gravitacijos yra 1/2, skysčio tankis -3/8.
Tai gana patogu skaičiavimams, nes galima atlikti pataisas, kurios atitiktų oro tankį ir Marso traukos jėgą. Tokiu atveju taip pat reikės žinoti, ar teisingai „formuojame“sūkurius iš sparnų naudojimo. Laimei, čia taip pat yra tinkama formulė, kurią išreiškia Strouhalio skaičius. Šis skaičius šiuo atveju apskaičiuojamas kaip vibracijos dažnio ir amplitudės sandauga, padalyta iš greičio. Šio rodiklio reikšmė labai apribos transporto priemonės greitį kruizinio skrydžio režimu.
Šio rodiklio vertė Marso transporto priemonei turi būti nuo 0,2 iki 0,4, kad ji atitiktų Pennisewick lygtį. Tokiu atveju pabaigoje Reynoldso skaičių (Re) reikės įtraukti į intervalą, kuris atitiktų didelį skraidantį vabzdį. Pavyzdžiui, tarp gana gerai ištirtų vanaginių kandžių: Re yra žinomas dėl skirtingo skrydžio greičio, priklausomai nuo greičio, ši vertė gali svyruoti nuo 3500 iki 15000. Michaelas Habibas teigia, kad Marso lėktuvo kūrėjai taip pat laikosi šiame diapazone.
Siūlomą sistemą šiandien galima išspręsti įvairiais būdais. Elegantiškiausias iš jų yra kreivių konstravimas suradus susikirtimo taškus, tačiau greičiausias ir daug lengviau įvesti visus duomenis į matricų skaičiavimo programą ir ją kartoti. Amerikiečių mokslininkas nepateikia visų galimų sprendimų, sutelkdamas dėmesį į tą, kuris, jo manymu, yra tinkamiausias. Remiantis šiais skaičiavimais, „hipotetinio gyvūno“ilgis turėtų būti 1 metras, masė - apie 0,5 kg, o santykinis sparno pailgėjimas - 8,0.
Tokio dydžio aparatui ar tvariniui Strouhalio skaičius būtų 0,31 (labai geras rezultatas), Re - 13 900 (taip pat geras), pakėlimo koeficientas - 0,5 (priimtinas kruizinio skrydžio rezultatas). Siekdamas iš tikrųjų įsivaizduoti šį aparatą, Khabibas palygino savo proporcijas su ančių proporcijomis. Tačiau tuo pat metu naudojant ne standžias sintetines medžiagas jis turėtų būti dar lengvesnis nei hipotetinė tokio paties dydžio antis. Be to, šiam bepiločiam orlaiviui teks daug dažniau paplušėti sparnais, todėl čia tiktų jį lyginti su šonkauliu. Tuo pačiu metu Re skaičius, panašus į drugelių skaičių, leidžia spręsti, kad trumpam laikui aparatas turės aukštą pakėlimo koeficientą.
Pramogoms Michaelas Habibas siūlo, kad jo hipotetinė skraidymo mašina pakiltų kaip paukštis ar vabzdys. Visi žino, kad gyvūnai neišsisklaido pakilimo ir tūpimo tako link, pakilimui jie nustumia atramą. Tam paukščiai, kaip ir vabzdžiai, naudoja savo galūnes, o šikšnosparniai (tikėtina, kad pterozaurai tai padarė anksčiau) taip pat naudojo savo sparnus kaip stūmimo sistemą. Dėl to, kad Raudonosios planetos traukos jėga yra labai maža, pakilimui pakanka net palyginti nedidelio stūmimo - maždaug 4% to, ką gali parodyti geriausi žemės šuolininkai. Be to, jei aparato stūmimo sistema sugebės pridėti energijos, ji galės pakilti be jokių problemų net iš kraterių.
Reikėtų pažymėti, kad tai labai grubi iliustracija ir nieko daugiau. Šiuo metu yra daugybė priežasčių, kodėl kosminės jėgos dar nesukūrė tokių dronų. Tarp jų galima išskirti orlaivio dislokavimo Marse problemą (tai galima padaryti naudojant roverį), techninę priežiūrą ir maitinimą. Idėją įgyvendinti yra gana sunku, todėl galiausiai ji gali tapti neveiksminga ar net visiškai neįgyvendinama.
Lėktuvas tyrinėti Marsą
Jau 30 metų Marsas ir jo paviršius buvo tiriami įvairiausiomis techninėmis priemonėmis, jis buvo tirtas orbitiniais palydovais ir daugiau nei 15 rūšių įvairių prietaisų, stebuklingų visureigių ir kitų gudrių prietaisų. Manoma, kad netrukus į Marsą bus išsiųstas ir robotas. Bent jau NASA mokslo centras jau sukūrė naują projektą specialiam robotui orlaiviui, skirtam Raudonajai planetai tirti. Manoma, kad orlaivis ištirs Marso paviršių iš aukščio, panašaus į Marso žvalgybinių roverių aukštį.
Pasitelkę tokį roverį, mokslininkai atras daugelio Marso paslapčių, kurių mokslas dar nepaaiškino, sprendimą. Erdvėlaivis „Mars“galės pakilti virš planetos paviršiaus maždaug 1,6 metro aukštyje ir nuskristi šimtus metrų. Tuo pačiu metu šis įrenginys įrašys nuotraukas ir vaizdo įrašus skirtingais intervalais ir nuskaitys Marso paviršių per atstumą.
Roveris turėtų apjungti visus šiuolaikinių roverių privalumus, padaugintus iš galimybių ištirti didžiulius atstumus ir teritorijas. Erdvėlaivį „Mars“, kuris jau gavo pavadinimą ARES, šiuo metu kuria 250 įvairių sričių specialistų. Jie jau sukūrė Marso lėktuvo prototipą, kurio matmenys yra tokie: sparnų plotis 6,5 metro, ilgis 5 metrai. Šio skraidančio roboto gamybai planuojama naudoti lengviausią anglies polimerinę medžiagą.
Šis prietaisas turėtų būti pristatytas į Raudonąją planetą tokiu pačiu atveju, kaip ir prietaisas, leidžiantis nusileisti planetos paviršiuje. Pagrindinis šio korpuso tikslas yra apsaugoti erdvėlaivį nuo žalingo perkaitimo poveikio, kai kapsulė liečiasi su Marso atmosfera, taip pat apsaugoti erdvėlaivį nusileidimo metu nuo galimų gedimų ir mechaninių pažeidimų.
Mokslininkai planuoja šį orlaivį mesti į Marsą pasitelkę jau įrodytuosius vežėjus, tačiau ir čia jie turi naujų idėjų. Likus 12 valandų iki nusileidimo Raudonosios planetos paviršiuje, prietaisas atsiskirs nuo nešiklio ir 32 km aukštyje. Virš Marso paviršiaus jis iš kapsulės išleis Marso lėktuvą, po kurio Marso lėktuvas nedelsdamas užves savo variklius ir, išskleisdamas šešių metrų sparnus, pradės autonominį skrydį virš planetos paviršiaus.
Daroma prielaida, kad ARES lėktuvas galės skristi virš Marso kalnų, kurių visiškai neištyrė žemiečiai, ir atlikti reikiamus tyrimus. Įprasti roveriai negali kopti į kalnus, o palydovams sunku atskirti detales. Tuo pačiu metu Marso kalnuose yra zonos su stipriu magnetiniu lauku, kurio pobūdis mokslininkams nesuprantamas. Skrydžio metu ARES ims oro mėginius iš atmosferos kas 3 minutes. Tai gana svarbu, nes Marse buvo rasta metano dujų, kurių pobūdis ir šaltinis nėra visiškai aiškūs. Žemėje metaną gamina gyvos būtybės, o Marso metano šaltinis yra visiškai neaiškus ir vis dar nežinomas.
Taip pat erdvėlaivyje „ARES Mars“jie ketina įdiegti įrangą paprasto vandens paieškai. Mokslininkai mano, kad ARES pagalba jie galės gauti naujos informacijos, kuri atskleis Raudonosios planetos praeitį. Mokslininkai ARES projektą jau pavadino trumpiausia kosmoso programa. „Mars“lėktuvas ore gali išbūti tik apie 2 valandas, kol baigsis degalai. Tačiau net ir per šį trumpą laiką ARES vis tiek galės įveikti 1500 kilometrų atstumą virš Marso paviršiaus. Po to prietaisas nusileis ir galės toliau tirti Marso paviršių ir atmosferą.
