حاليًا ، يتم استكشاف سطح المريخ باستخدام محطات مدارية خاصة ، بالإضافة إلى وحدات ثابتة أو مركبات جوالة بطيئة الحركة. هناك فجوة كبيرة إلى حد ما بين هذه المركبات البحثية ، والتي يمكن سدها بواسطة طائرات مختلفة. يبدو ، لماذا الأجهزة الاصطناعية التي صنعها الإنسان لا تزال لا تطير فوق سطح الكوكب الأحمر؟ تكمن الإجابة على هذا السؤال على السطح (من جميع النواحي) ، حيث تبلغ كثافة الغلاف الجوي للمريخ 1.6٪ فقط من كثافة الغلاف الجوي للأرض فوق مستوى سطح البحر ، وهذا بدوره يعني أن الطائرات على المريخ يجب أن تطير عند سرعة عالية جدا حتى لا تسقط.
الغلاف الجوي للمريخ شديد التخلخل ، ولهذا السبب فإن الطائرات التي يستخدمها البشر عند التحرك في الغلاف الجوي للأرض ليست مناسبة عمليًا بأي حال من الأحوال للاستخدام في الغلاف الجوي للكوكب الأحمر. في الوقت نفسه ، وبشكل مفاجئ ، اقترح عالم الحفريات الأمريكي مايكل حبيب طريقة للخروج من الوضع الحالي بمركبات الطيران المريخية المستقبلية. وفقًا لعالم الحفريات ، يمكن أن تصبح الفراشات الأرضية العادية أو الطيور الصغيرة نموذجًا أوليًا ممتازًا للأجهزة القادرة على الطيران في الغلاف الجوي للمريخ. يعتقد مايكل حبيب أنه من خلال إعادة إنشاء مثل هذه المخلوقات وزيادة حجمها بشرط الحفاظ على نسبها ، سيتمكن الإنسان من الحصول على أجهزة مناسبة للرحلات الجوية في أجواء الكوكب الأحمر.
يمكن لممثلي كوكبنا مثل الفراشات أو الطيور الطنانة الطيران في جو منخفض اللزوجة ، أي في نفس الغلاف الجوي كما هو الحال على سطح المريخ. هذا هو السبب في أنها يمكن أن تعمل كنماذج جيدة جدًا لإنشاء نماذج مستقبلية من الطائرات المناسبة لغزو الغلاف الجوي للمريخ. يمكن حساب الأبعاد القصوى لهذه الأجهزة باستخدام معادلة العالم الإنجليزي Colin Pennisewick من بريستول. ومع ذلك ، لا يزال يتعين الاعتراف بالمشكلات الرئيسية باعتبارها قضايا تتعلق بصيانة مثل هذه الطائرات على سطح المريخ على مسافة من الناس وفي غيابهم على السطح.
يمكن التعبير عن سلوك جميع الحيوانات العائمة والطائرة (وكذلك الآلات) برقم رينولدز (Re): لهذا تحتاج إلى مضاعفة سرعة الطيار (أو السباح) ، الطول المميز (على سبيل المثال ، الهيدروليكي القطر ، إذا كنا نتحدث عن النهر) والكثافة السائلة (الغاز) ، والنتيجة التي يتم الحصول عليها نتيجة الضرب تقسم على اللزوجة الديناميكية. والنتيجة هي نسبة قوى القصور الذاتي إلى القوى اللزجة. يمكن للطائرة العادية أن تطير برقم Re مرتفع (قصور ذاتي مرتفع للغاية بالنسبة إلى لزوجة الهواء). ومع ذلك ، هناك حيوانات على الأرض "كافية" لعدد صغير نسبيًا من Re. هذه طيور أو حشرات صغيرة: بعضها صغير جدًا لدرجة أنها في الواقع لا تطير ، ولكنها تطفو في الهواء.
اقترح عالم الحفريات مايكل حبيب ، معتبرا ذلك ، أخذ أي من هذه الحيوانات أو الحشرات ، وزيادة جميع النسب. لذلك سيكون من الممكن الحصول على طائرة تتكيف مع الغلاف الجوي للمريخ ولا تتطلب سرعة طيران عالية. السؤال برمته هو ، إلى أي حجم يمكن أن تتوسع فراشة أو طائر؟ هذا هو المكان الذي تأتي فيه معادلة كولين بينيسويك.مرة أخرى في عام 2008 ، اقترح هذا العالم تقديرًا وفقًا لتكرار التذبذبات يمكن أن يختلف في النطاق الذي يتكون من الأرقام التالية: كتلة الجسم (الجسم) - إلى درجة 3/8 ، الطول - إلى -23 / 24 درجة ، مساحة الجناح - إلى الدرجة - 1/3 ، تسارع الجاذبية هو 1/2 ، كثافة السائل -3/8.
هذا مناسب جدًا للحسابات ، حيث يمكن إجراء تصحيحات تتوافق مع كثافة الهواء وقوة الجاذبية على المريخ. في هذه الحالة ، سيكون من الضروري أيضًا معرفة ما إذا كنا "نشكل" الدوامات بشكل صحيح من استخدام الأجنحة. لحسن الحظ ، هناك أيضًا معادلة مناسبة هنا ، والتي يتم التعبير عنها برقم ستروهال. يتم حساب هذا الرقم في هذه الحالة على أنه ناتج تردد وسعة الاهتزاز مقسومًا على السرعة. ستحد قيمة هذا المؤشر بشكل كبير من سرعة السيارة في وضع الرحلات البحرية.
يجب أن تتراوح قيمة هذا المؤشر لمركبة مريخية من 0.2 إلى 0.4 ، لكي تتوافق مع معادلة بينيسويك. في هذه الحالة ، في النهاية ، سيكون من الضروري إحضار رقم رينولدز (Re) في فترة زمنية تتوافق مع حشرة طيران كبيرة. على سبيل المثال ، من بين فراشات الصقور المدروسة جيدًا: يُعرف Re بسرعات طيران مختلفة ، اعتمادًا على السرعة ، يمكن أن تختلف هذه القيمة من 3500 إلى 15000. يقترح مايكل حبيب أن مبتكري الطائرة المريخية أيضًا يظلون ضمن هذا النطاق.
يمكن حل النظام المقترح اليوم بطرق مختلفة. أكثر هذه العناصر أناقة هو بناء المنحنيات بإيجاد نقاط التقاطع ، ولكن الأسرع والأسهل بكثير لإدخال جميع البيانات في البرنامج لحساب المصفوفات وحلها بشكل تكراري. لا يقدم العالم الأمريكي كل الحلول الممكنة ، ويركز على الحل الذي يعتبره الأنسب. وفقًا لهذه الحسابات ، يجب أن يكون طول "الحيوان الافتراضي" مترًا واحدًا ، والكتلة حوالي 0.5 كجم ، واستطالة الجناح النسبية 8.0.
بالنسبة لجهاز أو مخلوق بهذا الحجم ، سيكون رقم Strouhal 0.31 (نتيجة جيدة جدًا) ، Re - 13900 (جيد أيضًا) ، معامل الرفع - 0.5 (نتيجة مقبولة للرحلات البحرية). من أجل تخيل هذا الجهاز حقًا ، قارن خبيب نسبه بنسب البط. ولكن في الوقت نفسه ، فإن استخدام المواد الاصطناعية غير الصلبة يجب أن يجعلها أخف من البطة الافتراضية من نفس الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، سيتعين على هذه الطائرة بدون طيار أن ترفرف بجناحيها كثيرًا ، لذلك سيكون من المناسب هنا مقارنتها بحلقة صغيرة. في الوقت نفسه ، فإن رقم Re ، الذي يمكن مقارنته بعدد الفراشات ، يجعل من الممكن الحكم على أنه لفترة قصيرة سيكون للجهاز معامل رفع مرتفع.
من أجل المتعة ، يقترح مايكل حبيب أن آلة الطيران الافتراضية الخاصة به ستقلع مثل الطيور أو الحشرات. يعلم الجميع أن الحيوانات لا تنتشر على طول المدرج ، لأن الإقلاع يدفعون عن الدعم. لهذا ، تستخدم الطيور ، مثل الحشرات ، أطرافها ، كما استخدمت الخفافيش (من المحتمل أن التيروصورات فعلت ذلك سابقًا) أجنحتها الخاصة أيضًا كنظام دفع. نظرًا لحقيقة أن قوة الجاذبية على الكوكب الأحمر صغيرة جدًا ، فحتى دفعة صغيرة نسبيًا تكفي للإقلاع - في منطقة 4٪ مما يمكن لأفضل لاعبي القفز على الأرض إثباته. علاوة على ذلك ، إذا تمكن نظام الدفع الخاص بالجهاز من إضافة الطاقة ، فسيكون قادرًا على الإقلاع دون أي مشاكل حتى من الحفر.
وتجدر الإشارة إلى أن هذا توضيح فظ للغاية ولا شيء أكثر من ذلك. يوجد حاليًا عدد كبير من الأسباب التي تجعل القوى الفضائية لم تصنع مثل هذه الطائرات بدون طيار بعد. من بينها ، يمكن للمرء أن يميز مشكلة نشر طائرة على سطح المريخ (يمكن القيام بذلك بمساعدة عربة جوالة) ، والصيانة وإمدادات الطاقة. الفكرة صعبة التنفيذ ، مما قد يجعلها في النهاية غير فعالة أو حتى غير عملية تمامًا.
طائرة لاستكشاف المريخ
على مدار 30 عامًا ، تم مسح كوكب المريخ وسطحه بمجموعة متنوعة من الوسائل التقنية ، وتم فحصه بواسطة الأقمار الصناعية المدارية ، وأكثر من 15 نوعًا من الأجهزة المختلفة ، والمركبات الخارقة لجميع التضاريس وأجهزة الماكرة الأخرى. من المفترض أنه سيتم إرسال طائرة آلية إلى المريخ قريبًا. على الأقل ، طور مركز ناسا للعلوم بالفعل مشروعًا جديدًا لطائرة آلية خاصة مصممة لدراسة الكوكب الأحمر. من المفترض أن تدرس الطائرة سطح المريخ من ارتفاع مماثل لارتفاع مركبات استكشاف المريخ.
بمساعدة مثل هذه العربة الجوالة ، سيكتشف العلماء الحل لعدد كبير من ألغاز المريخ التي لم يشرحها العلم بعد. ستكون المركبة الفضائية المريخية قادرة على التحليق فوق سطح الكوكب على ارتفاع حوالي 1.6 متر وتطير عدة مئات من الأمتار. في الوقت نفسه ، ستعمل هذه الوحدة على تسجيل الصور والفيديو في نطاقات مختلفة ومسح سطح المريخ عن بعد.
يجب أن تجمع العربة الجوالة بين جميع مزايا المركبات الجوالة الحديثة ، مضروبة في إمكانية استكشاف مسافات ومساحات شاسعة. يتم إنشاء مركبة الفضاء المريخية ، التي حصلت بالفعل على تسمية ARES ، بواسطة 250 متخصصًا يعملون في مجالات مختلفة. لقد قاموا بالفعل بإنشاء نموذج أولي للطائرة المريخية ، والتي لها الأبعاد التالية: جناحيها 6.5 متر ، بطول 5 أمتار. لتصنيع هذا الروبوت الطائر ، من المخطط استخدام أخف مادة كربون بوليمرية.
من المفترض أن يتم تسليم هذا الجهاز إلى الكوكب الأحمر في نفس حالة الجهاز تمامًا للهبوط على سطح الكوكب. الغرض الرئيسي من هذا الهيكل هو حماية المركبة الفضائية من الآثار المدمرة للسخونة الزائدة عندما تتلامس الكبسولة مع الغلاف الجوي للمريخ ، وكذلك حماية المركبة الفضائية أثناء الهبوط من الأعطال المحتملة والأضرار الميكانيكية.
يخطط العلماء لرمي هذه الطائرة إلى المريخ بمساعدة شركات طيران مثبتة بالفعل ، ومع ذلك ، لديهم أفكار جديدة هنا أيضًا. قبل 12 ساعة من الهبوط على سطح الكوكب الأحمر ، سينفصل الجهاز عن الناقل وعلى ارتفاع 32 كم. فوق سطح المريخ ، ستطلق طائرة مريخية من الكبسولة ، وبعد ذلك ستبدأ طائرة المريخ بمحركاتها فورًا ، وبعد أن تنشر جناحيها البالغ طولهما ستة أمتار ، ستبدأ رحلة مستقلة فوق سطح الكوكب.
من المفترض أن طائرة ARES ستكون قادرة على التحليق فوق جبال المريخ ، والتي لم يستكشفها أبناء الأرض تمامًا وإجراء البحوث اللازمة. لا تستطيع المركبات الجوالة التقليدية تسلق الجبال ، وتجد الأقمار الصناعية صعوبة في تمييز التفاصيل. في الوقت نفسه ، توجد في جبال المريخ مناطق ذات مجال مغناطيسي قوي ، طبيعة هذا المجال غير مفهومة للعلماء. أثناء الرحلة ، ستأخذ ARES عينات من الهواء من الغلاف الجوي كل 3 دقائق. هذا مهم للغاية ، حيث تم العثور على غاز الميثان على سطح المريخ ، وطبيعته ومصدره غير واضحين على الإطلاق. على الأرض ، ينتج الميثان عن طريق الكائنات الحية ، في حين أن مصدر الميثان على المريخ غير واضح تمامًا ولا يزال مجهولاً.
أيضًا في المركبة الفضائية ARES Mars ، سيقومون بتركيب معدات للبحث عن المياه العادية. يعتقد العلماء أنهم بمساعدة ARES سيكونون قادرين على الحصول على معلومات جديدة من شأنها أن تلقي الضوء على ماضي الكوكب الأحمر. أطلق الباحثون بالفعل على مشروع ARES لقب أقصر برنامج فضاء. يمكن لطائرة المريخ البقاء في الهواء لمدة ساعتين فقط حتى نفاد الوقود. ومع ذلك ، حتى في هذه الفترة القصيرة من الزمن ، ستظل ARES قادرة على تغطية مسافة 1500 كيلومتر فوق سطح المريخ. بعد ذلك ، سيهبط الجهاز وسيكون قادرًا على مواصلة دراسة سطح المريخ وغلافه الجوي.
