Jo! Na tuhle zprávu jsme čekali několik měsíců. Prakticky už skoro dva roky fanoušci kosmonautiky spekulují, zda NASA ke své misi Mars rover 2020 přidá vrtulový dron či nikoliv. Včera konečně přišla zpráva s definitivním rozhodnutím a opravdu máme důvod k radosti. NASA totiž dala projektu prvního létajícího zařízení na jiné planetě zelenou! Mars Helicopter je malé autonomní zařízení vybavené rotory, které by mělo spolu s vozítkem odstartovat k Marsu v červenci 2020. Jeho úkolem je ověřit technologie a možnosti těchto strojů, což by mohlo do budoucna otevřít dveře potenciálním větším průzkumníkům, kteří by létali v atmosféře Marsu, ačkoliv jsou těžší než „vzduch“.
Zdroj: http://image.pasadenastarnews.com/
„NASA má za sebou celou řadu hrdých prvenství,“ prohlásil Jim Bridenstine, administrátor NASA a dodal: „Myšlenka helikoptéry poletující po obloze cizí planety je fascinující. Projekt Mars Helicopter ukrývá velký potenciál pro budoucí vědecké, objevné a průzkumné marsovské mise.“ Samotný projekt začal už v srpnu 2013 jako technický vývojový projekt na Jet Propulsion Laboratory (JPL). Cíle nebyly nízké – jak zajistit, aby malé zařízení dokázalo velké věci. Výsledkem čtyřletého vývoje, testování a úprav, je zařízení vážící jen 1,8 kilogramu. Nad povrchem se bude vznášet díky dvojici protisměrně rotujících rotorů. Jelikož má Mars extrémně řídkou atmosféru, jejíž hustota odpovídá setině hodnot, které naměříme u hladiny moře, budou se muset rotory otáčet velmi rychle – počítá se s třemi tisícovkami otáček za minutu, což je zhruba 10× rychleji, než kolik musí zvládnout obdobné stroje na Zemi.
„Průzkum Rudé planety pomocí projektu Mars Helicopter je vzornou ukázkou spojení vědy a technologických inovací. Jde o unikátní možnost vykročit vstříc budoucímu pokroku ve výzkumu Marsu,“ uvedl Thomas Zurbuchen, přidružený administrátor NASA pro vědu a dodal: „Po 117 letech od chvíle, kdy bratři Wrightové prokázali, že poháněný, udržitelný a kontrolovaný let je možný na Zemi, může skupina amerických průkopníků prokázat, že to samé je možné i na cizím světě.“
Útroby vrtulníku ukrývají mnoho systémů, které jsou k provozu na Marsu nezbytné. Dodávky elektrické energie bude zajišťovat solární panel, který bude nabíjet lithium-iontové baterie. O udržování vhodné teploty i za chladných marsovských nocí se postará topné zařízení. Ještě než však dostane možnost létat, musí se vrtulník dostat na povrch. Během přistání bude připojen k tělu samotného vozítka.
Zdroj: https://www.designboom.com
„Výškový rekord pozemské helikoptéry je někde kolem 12 kilometrů. Atmosféra na Marsu je však vůči Zemi setinová, což znamená, že na povrchu Marsu bude okolní atmosféra ekvivalentem pozemské výšky 30,5 kilometru,“ připodobňuje Mimi Aung, projektová manažerka Mars Helicopter z JPL a dodává: „Aby bylo možné létat v tak řídké atmosféře, museli jsme překontrolovat úplně všechno, odlehčit všechny systémy, jak to jen šlo a přitom zachovat maximální strukturální pevnost a sílu.“
Jakmile bude rover bezpečně na povrchu Marsu, vyberou pozemní operátoři vhodné místo k vyložení vrtulníku a rover zde helikoptéru položí. Vozítko pak odjede do bezpečné vzdálenosti, odkud bude vrtulníku posílat pokyny. Poté, co se dobijí palubní baterie, proběhne ohromné množství zkoušek a kontrol. Teprve po jejich dokončení budou moci pozemní týmy poslat Mars Helicopter pokyn k prvnímu autonomnímu letu mimo zemský povrch. „Nebudeme tam mít pilota a Země je vzdálená několik světelných minut, takže řízení joystickem v reálném čase nepřipadá v úvahu,“ popisuje Aung a dodává: „Místo toho bude vrtulník vybaven autonomními systémy, které budou schopné přijímat a interpretovat pokyny od našeho týmu a pak letět na vlastní pěst.“
Zdroj: https://cnet1.cbsistatic.com
Testovací kampaň má trvat 30 dní a počítá se s celkem pěti přelety, přičemž jejich délka se bude postupně prodlužovat až na několik set metrů. Prodlužovat se bude i doba pobytu ve „vzduchu“, přičemž maximální hodnota je 90 sekund. První vzlet však bude mnohem skromnější – helikoptéra vystoupá do výšky 3 metrů, kde se bude na místě vznášet po dobu 30 sekund.
Projekt Mars Helicopter je technologický demonstrátor, který je hodnocen jako vysoce rizikový, ale i vysoce přínosný. Pokud by vrtulník nefungoval, nebude to mít žádný dopad na primární misi roveru. Pokud však helikoptéra fungovat bude, mohou se v relativně blízké budoucnosti objevit ještě odvážnější projekty, které by využívaly nízko letících průzkumníků k výzkumu míst, která nejsou pro kolová vozítka dostupná. „Možnost nahlédnout za kopec je pro budoucí průzkumníky klíčová,“ potvrzuje Zurbuchen a dodává: „Už teď máme k dispozici krásné fotky Marsu z jeho povrchu i z oběžné dráhy. Nyní přidáme další pohled – z ptačí perspektivy díky této „marsokoptéře“. Můžeme si jen představovat, čeho dosáhnou příští mise.“
Mars rover 2020 odstartuje na raketě Atlas V z floridské rampy číslo 41 v červenci přespříštího roku a k Marsu má doletět v únoru roku 2021. Vozítko bude provádět geologický průzkum v širokém okolí místa přistání s důrazem na určení obyvatelnosti prostředí a na hledání stop dávného života. Vozítko by mělo také vytipovat rizika a zdroje pro budoucí lidské průzkumníky. Vědci také použijí přístroje vozítka k identifikaci a sběru vzorků kamenů a písku. Některé vzorky budou uloženy do hermeticky uzavřených pouzder, která zůstanou na povrchu planety, aby je později sebrala některá mise a dopravila na Zemi pro zkoumání ve špičkových laboratořích. Projekt je to sám o sobě mimořádně atraktivní, ale zařazení vrtulníku Mars Helicopter poslalo celou misi na stupnici očekávání ještě o několik úrovní nahoru.
Zdroj: nasa.gov
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
http://www.jpl.nasa.gov/images/mars/20150122/mars20150122-16.jpg
http://image.pasadenastarnews.com/…/AR-150139963.jpg&maxh=400&maxw=667
https://www.designboom.com/…/2015/01/NASA-mars-helicopter-designboom02.jpg
https://cnet1.cbsistatic.com/img/…2276-41e3-9246-6db1a658f0dd/marshelitest.jpg
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA20759.jpg
No výborně. Je dobré využít každé příležitosti. Když už tam letíme. SLS poveze hejno cubesatů, k InSight přidali další dva k Marsu a tady zase vrtulníček. Takhle by to mělo být. Přidávat, nikoliv ořezávat. Ale je to riziková záležitost. Rovery při problému prostě zastaví a libovolně dlouho stojí na místě, zatímco Země v potu tváře řeší. Vrtulník bude muset přistát. A teprve pak vyčkat, tedy pokud to přistání přežije.
Myslím, že při potížích s ovládáním bude moci vrtulník „všeho nechat“ a neřízeně přistát pomocí autorotace. Potom bude odpočívat jako rover a Houston může v potu tváře řešit problém. 🙂
No ano, ale pořád se musí dostat ze vzduchu na povrch. Může tam být prohlubeň, kámen nebo třeba svah a pak hrozí ledacos. Může se přitom překlopit, poškodit rotory, atd atd. Takže s pouhým zastavením roveru se to opravdu nedá srovnat.
Pokud bude poblíž převráceného dronu rover, mohl by ho zachránit.
Autorotace při atmosféře Marsu a výšce letu asi moc nezafunguje
Výška letu roli určitě hraje, ale hustotě atmosféry bude přizpůsobena velikost rotoru. Přiznám se, že jsem poznámku o autorotaci jen tak plácnul, nemám to nijak promyšlené, ale budu vděčný za bližší vysvětlení vlivu řídkosti atmosféry na nemožnost použití režimu autorotace. Díky.
Hustotě atmosféry nebude přizpůsobena velikost rotoru ale právě otáčky. Je to podobné tomu, jako by se moucha pokoušela plachtit jako albatros.
Výhodou vysokých otáček a relativně malé vrtule je nízký vliv větru na pohyb (případně na stání) stroje.
Tomáš Novák: Jo, to dává smysl. Díky.
Bude to znít jako slovíčkaření, ale není to tak: Autorotace je něco, co drží ve vzduchu vrtulník s vysazeným motorem nebo bezmotorový vírník, a v obou případech jde o funkci nosného rotoru coby rotujícího křídla. Většina dronů nemá nosný rotor, ale tlačné vrtule, které nevyvozují rotací vztlak, ale tah. Při vysazení motoru jsou vrtule zcela k ničemu, vyjma aerodynamického odporu, který kladou.
To měla být odpověď pod původní příspěvek s autorotací, nějak jsem se netrefil. Tak aspoň, že jsem zůstal ve stejném vláknu. 🙂
Vít Výmola: Pokud bude dron viset na vrtulích, přistání pomocí autorotace bude vyloučeno, to je jasné. Na obrázcích ale vidím i táhla pro změnu úhlu náběhu, myslím tedy, že se jedná o klasické rotory.
Vít Výmola. To co píšete je nesmysl. Všechny listy vrtulí/rotorů, jak na dronech tak na vrtulnících vytvářejí při pohybu proti vzduchu vztlak, protože jsou tak prostě natočeny. A listy jedné vrtule dohromady pak dávají ten váš tah. Ale to proč jedno jde použít pro autorotaci a proč to druhé ne je jen v množství setrvačné energie, kterou lze do roztočené vrtule uložit a její poměr k tahu potřebnému na záchranu stroje. A samozřejmě také to, že je nutné během pádu měnit úhel nastavení listů. Vrtulník, kterému selže motor a začne padat musí být dobře ovládán pilotem, který pečlivě nastavuje náklon listů rotoru tak, aby v první fázi co nejvíce rotor roztočil, tedy co nejefektivněji přeměnil ztrátu výšky na kinetickou energii rotující vrtule. Až těsně před dopadem, ve druhé fázi pádu, přenastaví listy rotoru tak, aby naopak svým vztlakem brzdily pád za cenu neustálého snižování otáček. Maximální množství té energie využitelné v druhé, brzdící fázi a nasbírané v té první, pádové fázi, je přímo úměrné počtu listů vrtule, druhé mocnině maximálních otáček a momentu setrvačnosti listu, kde hraje délka listu roli zase v druhé mocnině a hmotnost v přímé úměře. Jen tuto energii může pak využít ve druhé fázi k zastavení pádu. Problém je v tom, že drony mají několik malých lehkých vrtulí, takže to množství uložitelné energie padá s malou hmotností listů a malými rozměry listů (vliv dokonce v druhé mocnině!). Proto by to musely nahnat jen hodně velkými otáčkami, které jsou ale pro autorotaci velmi neefektivní kvůli velkým ztrátám odporem vzduchu (zase druhá mocnina) proti směru rotace vrtule v obou dvou fázích pádu. Navíc drony ani nemají nastavitelné náklony listů vrtulí, protože by ten pokus o autorotaci kvůli výše zmíněným důvodům prostě neměl význam.
Autorotace je v řídké atmosféře naprosto vyloučena, jakmile otáčky klesnou výrazně pod 3.000, spadne to jako kámen.
Viz. odpověď Radimovi. Díky za případnou reakci.
Se zkusenostma s modelem vrtulniku odhaduju ze listy pujdou do kopru prvni 🙁
Zaujimave. Ako prezije takyto vrtulnicek napriklad veternu smrst? Pri nizkej hmotnosti a velkych lopatkach ho asi nebude zlozite prevrhnut, najma ak bude pristavat na nerovnom terene. Ale mozno je ta atmosfera tak riedka, ze to nebude mat vplyv. Tiez je pravda, ze tych 90 s letu, tj. 45 s letu smerom od rovera by znamenalo, ze sa rover moze casom priblizit a vrtulnicek znova postavit na nohy. Kazdopadne zaujimavy projekt, drzim palce.
Přesně tak, atmosféra je velmi řídká a vrtulník má široce rozkročené nohy kvůli stabilitě při přistání.
Řekl bych, že atmosféra je sice velmi řídká, ale vítr na Marsu s ním pohnout může. Kdyby tomu tak nebylo, asi by nedocházelo k průběžnému očišťování panelů MERů od prachu. Navíc tu máme nižší gravitaci než na Zemi. Nicméně ty rozkročené nohy určitě ke stabilitě přispějí, takže když už, šlo by asi spíše o horizontální posun, což by zřejmě moc nevadilo. Pokud jde o to, že by rover postavil vrtulník zpátky na nohy, tak by to asi šlo a jsem si jist, že by to operátoři s chutí zkusili, což by bylo hodně zajímavé.
A čo tak tancujúci derviši (malé tornáda na povrchu Marsu), s extrémne jemným prachom, ako sú pred ním chránené ložiska ?
Větrná smršť na Marsu neobrátí ani list papíru. To se dá snadno vypočítat.
Můžete to rozvést ? Díky
Silný vítr na Marsu list papíru jistě obrátí. A pořádná vichřice vezme bez problémů i toho drona. Atmosféra je sice stokrát řidší, ale je tam třetinová gravitace a „síla“ větru roste s druhou mocninou rychlosti. Takže na odfouknutí by měl stačit cca 6x rychlejší vítr než na Zemi.
K létajícím objektům na cizích planetách: nevypustili Rusové balóny do atmosféry Venuše?
To ano, obě Vegy, ale tam šlo o vypuštění přistávacího modulu prolétající sondou a pak se od klesající sestavy oddělily právě ty aerostaty a nafoukly. Ale ještě nic nikde nevzlétalo přímo z povrchu a nepoletovalo nad ním.
Jeden ze Surveyorů se po splnění programu vznesl nad povrch Měsíce a změnil stanoviště.
Jo to je pravda. Šestka a na pár sekund. Tak doslova vzato patří prvenství tomuto Surveyoru. Sice technicky to je úplně o něčem jiném, ale ve vzduchu (teda ve vakuu) nějakou dobu byl a zase dosedl a pokračoval v misi.
A Philae to zvládl ještě před splněním úkolu 😀 Dokonce dvakrát v řadě a to na to ani nebyl naprogramovaný 😀
Byl bych pro vypouštět do vesmíru na asteroidy, Mars, měsíce planet pokusné mále cubesaty, drony apod. na kterých by se testovalo i řízení samoučící umělou inteligencí (omezeně s tím teď experimentují tuším na Curiosity). Časem by to vedlo k mnohem větší efektivitě misí.
Nejdřív se musí vyřešit komunikace s nimi pomocí laseru, protože zatím je nutná velká anténa, s výjimkou Marsu, kde jsou retranslační družice.
K tomu bude nutné velmi přesně orientovat laser, což na malé sondě nebude jednoduché.
Právě pro nedostatek komunikace se částečně na Marsu využívá NN pro vyhledávání cílů v době kdy není přímé spojení. Tedy je to využití opačné – když není komunikace, pak data v komunikačním čase odeslat/přijmout. Samozřejmě lepší komunikace není na škodu. Zde myslím využití NN ve smyslu větší autonomnosti dálkových prostředků pro složitější úkoly obecně.
Super zpráva! Přesně to by měla dělat NASA – testovat nové způsoby výzkumu (v tomto případě vzdušného). Sice je o dost rizikovější, než lander/vozítko, ale v případě havárie se nic neděje a pokud vše poběží jak má, tak získané zkušenosti jsou neocenitelné. Ideální základní výzkum.
Pokud se osvědčí, v budoucnu by dron mohl být součást každého landeru a rozšířit oblast výzkumu.
A kdo ví, časem bychom se mohli dočkat i vrtulníků u jiných planet, nebo měsíců s atmosférou.
Malá vzducholod by byla hezci – privazana primo na na vozitku…
Vzducholoď by na Marsu moc nefungovala, protože, aby unesla jen samotný obal na nosný plyn, musela by být dost velká. Obecně, čím menší hustota atmosféry, tím horší podmínky pro vztlaková tělesa.
Mně by se líbil balón v atmosféře Jupiteru. Jen by se muselo vymyslet, čím ohřívat nosný plyn, aby tam nějakou dobu vydržel.
Myslím že by to nefungovalo vůbec. Hustota atmosféry u povrchu je cca 0,020 kg/m3. Nejlehčí prvek, tedy vodík má 0.080 kg/m3. A vakuem se to fakt „plnit“ nedá.
Hustota každého plynu závisí na tlaku a teplotě. 0.08 kg/m3 má vodík při atmosférickém tlaku na Zemi a 20°C. Tlak na povrchu Marsu je zhruba 170x nižší, takže i hustota vodíku (při 20°C) tam bude cca 170x nižší (tahle přímá úměra neplatí pro každý plyn, ale zrovna pro vodík za nízkých tlaků docela dobře), takže asi 0.00047 kg/m3. S nižší teplotou bude hustota o něco vyšší, ale ne nijak drasticky, v -50°C to bude asi 0.0006 kg/m3.
Až se stydím, že jsem přehlédl tak zřejmý fakt. Díky za připomenutí 😀
Tak ne Zemi létají ve výškách nad 30km balóny celkem běžně. A na Marsu je navíc třetinová gravitace. Vzducholoď by musela být velká, ale fungovalo by to.
Krása, doufám, že to všechno vyjde!