Rotory, které ponesou vrtulníky od NASA nové generace do nových marsovských výšin, překonaly při březnových zkouškách na Jet Propulsion Laboratory hranici rychlosti zvuku. Data z těchto zkoušek, které se uskutečnily ve speciální komoře schopné simulovat podmínky na rudé planetě, naznačují, že nejrychleji se pohybující části listů rotorů, jejich špičky, mohou být urychleny až na hodnotu Mach 1, aniž by došlo k jejich rozpadu. Údaje nasbírané při 137 testech umožní inženýrům navrhnout létající sondu schopnou nést těžší užitečné náklady včetně vědeckých přístrojů.

„NASA slavila s marsovským vrtulníkem Ingenuity velký úspěch, ale po těchto létajících strojích nové generace chceme na Marsu ještě víc,“ přiznává Al Chen, manažer pro průzkum Marsu na JPL a dodává: „Není to jednoduchý úkol. Jestli je všechno na Marsu složité, tak létání je to nejnáročnější, co můžete dělat. Je to proto, že tamní atmosféra je tak neskutečně slabá, že se v ní jen těžko vytváří vztlak. Kromě toho má Mars nezanedbatelnou gravitaci.“ Ingenuity, která se stala prvním poháněným, řízeným létajícím strojem na jiném světě, se svého prvního letu dočkala téměř přesně před pěti roky – 19. dubna 2021. Šlo o mimořádně úspěšný technologický demonstrátor, který nenesl žádné vědecké přístroje. Americká agentura nedávno oznámila projekt SkyFall a další potenciální marsovské létající stroje, které mají být schopné nést užitečný náklad – včetně vědeckých přístrojů a senzorů. Tyto mise by sbíraly data pro podporu budoucích pilotovaných i robotických misí a využily by výhod, které s sebou přináší letecký průzkum z nízké výšky.

Ve světe rychle se pohybujících rotorů se vyššího tahu dá dosáhnout rychlejším otáčením, nebo větším průměrem. Ačkoliv toto tvrzení platí na Zemi, inženýři navrhující létající stroje pro Mars musí být mnohem agresivnější. Jelikož atmosféra Marsu má oproti té pozemské pouze jednoprocentní hustotu, vyžaduje to urychlení špiček rotorů až k rychlosti zvuku, aby se dostáhlo významnějšího vztlaku. Ačkoliv rotory malých průměrů mohou na Zemi rotovat rychlostí tisíců otáček za minutu, mají kolem sebe více molekul vzduchu, na které mohou „tlačit“ a nepotřebují se tak přibližovat k hranici rychlosti zvuku.

Tým stojící za Ingenuity nikdy nedovolil, aby rychlost otáčení jejich rotorů tvořených uhlíkovými kompozity pokrytým pěnovým jádrem nepřekročil 2700 otáček za minutu. Toto pravidlo bylo dodrženo při všech 72 vzletech na Marsu hned ze dvou důvodů. Jednak se chtěli vyhnout nepředvídatelným fyzikálním jevům, které souvisejí s rychlostí zvuku, ale také chtěli míst jistotu, že nečekaný poryv větru (kupříkladu z větrného víru) nevystaví špičky rotorů nadzvukovým rychlostem. „Kdyby tu byl Chuck Yeager (první člověk, který překonal rychlost zvuku – pozn. překl.), řekl by Vám, že kolem Mach 1 to může být pěkně divoké,“ řekl Jaakko Karras z JPL, který vede testy rotorů a dodává: „S ohledem na to jsme lety Ingenuity naplánovali tak, aby se špičky rotorových listů při bezvětří pohybovaly rychlostí Mach 0,7, a to proto, aby v případě, že bychom během letu narazili na marťanský protivítr, nedošlo k překročení rychlosti zvuku. Od našeho létajícího stroje nové generace pro Mars však očekáváme vyšší výkon. Potřebovali jsme mít jistotu, že se naše rotory mohou bezpečně točit rychleji.“ Zatímco Mach 1 na zemi na hladině moře odpovídá zhruba 1223 km/h, na Marsu je rychlost zvuku výrazně nižší – jen zhruba 869 km/h. Na vině je řídká, chladná atmosféra bohatá na oxid uhličitý.

Aby mohly začít testy rotorů, které byly vyvinuty a vyrobeny firmou AeroVironment v kalifornském Simi Valley, zkusili Karras a jeho tým usadit trojlistý rotor, se kterým počítají návrhy budoucího marsovského vrtulníku do sedmiapůlmetrového kosmického simulátoru na JPL. Nejprve z uzavřené komory odčerpali vzduch a poté dovnitř napustili tolik oxidu uhličitého, aby to odpovídalo marsovské atmosféře. Následně zkoušeli foukat vítr na rotory, které se otáčely stále větší rychlostí. Inženýři zodpovědní za zkoušky preventivně obložili část komory plechem pro případ, že by se listy během nadzvukového pokusu rozpadly. V řídící místnosti vzdálené jen pár metrů od komory, tým sledoval na displejích různé hodnoty, ale i záběry z kamer v testovací komoře. Rychlost rotace se dostala až na hodnotu 3 750 otáček za minutu, kdy se špičky pohybovaly rychlostí Mach 0,98. Pak inženýři aktivovali větrák umístěný v komoře, který rotor otestoval protivětrem. A po každém pokusu si řekli, že příště zkusí ještě vyšší rychlost větru. Tým nakonec posunul rychlost špiček rotorů až na Mach 1,08, což by zvýšilo nosnost marsovského létajícího stroje o 30 %. Tento průlom umožní budoucím misím nést těžší vědecké náklady včetně pokročilých senzorů a větších zásobníků energie pro delší let.

Následně tým zkusil štěstí s dvoulistým rotorem projektu SkyFall. Jelikož jsou jeho listy o trochu delší než u trojlisté varianty, stačilo „jen“ 3570 otáček za minutu, aby bylo dosaženo stejné hraniční rychlosti na špičkách rotoru, než přišel ke slovu protivítr. „Úspěch zkoušek těchto rotorů byl významným krokem vpřed z hlediska prokázání proveditelnosti letu v náročnějších podmínkách, což je klíčové pro stroje nové generace,“ uvedla Shannah Withrow-Maser, expertka přes aerodynamiku z Ames Research Center v Silicon Valley a členka testovacího týmu a dodala: „Mysleli jsme si, že když budeme mít štěstí, dostaneme se na Mach 1,05, ale při posledním testu jsme dosáhli Mach 1,08. Pořád procházíme data a možná je ve hře ještě vyšší vztlak. Tyhle vrtulníky nové generace budou úžasné.“ tým zodpovědný za design mise SkyFall již zapracoval poznatky od zkušebního týmu do specifikací chování svého projektu. Základní design má vycházet z Ingenuity, zatím jediného vrtulového stroje, který létal na jiné planetě. Mise SkyFall má nést tři marsovské vrtulníky nové generace a k rudé planetě má vyrazit v prosinci 2028.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/05/1-pia26648-superrotor2-crop.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/05/2-pia26649-superrotor-1-nasa.jpg