항공 교통을 방해하거나, 위에서 지구의 영광스러운 풍경을 돌려 주거나, 이웃을 감시하든 (그것이 당신의 일이라면) 드론은 하늘에서 친숙한 광경이되었습니다. 이제 처음으로 미국 우주국 NASA는 다른 행성의 대기에서 드론과 같은 헬리콥터를 비행 할 준비가되어 있습니다.
Ingrenuity라는이 기술은 NASA의 최신 바퀴 달린 로봇 로봇 로봇 로봇 로봇 로봇 로봇 임무 인 1 톤 인내 랜더 (Tonne Perverance Lander)를 타고 붉은 행성으로 타고 지구의 견고한 표면을 가로 질러 운전할 것입니다. 인내는 이번 여름 지구에서 시작될 것으로 예상되며, 2021 년 봄에 화성에 대한 터치 다운.
다른 세계의 외계인 분위기에서 날아가는 것은 독특한 엔지니어링 과제를 제기하는 업적이지만,이 소규모 기술 테스트 미션이 성공하면 과학자들에게 태양계의 행성과 달을 탐색하는 새롭고 효과적인 방법을 제공 할 것입니다. 비행은 지상 로빙보다 훨씬 빠른 방법이기 때문입니다.
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항공기는 우주선이 반환 한 사진보다 훨씬 선명한 공중 이미지를 모을 수 있습니다. 또한 지상 로버 차량의 잠재적 목표를 식별하는 스카우트 역할을 할 수 있으며 샘플을 모아서 센트럴 랜더 스테이션으로 가져갈 수도 있습니다.
.물론, 그들은 다른 프로브가 단순히 할 수없는 곳으로 갈 수 있습니다.
NASA의 수석 엔지니어 인 Bob Balaram 박사는 캘리포니아 파사 데나에있는 NASA의 제트 추진 실험실 (JPL)에 본사를 둔 Ingenuity의 수석 엔지니어 인 Bob Balaram 박사는“소규모 과학 페이로드가있는 5kg ~ 20kg 클래스의 대형 화성 로터 크래프트는 로버스가 도달 할 수없는 지역에 접근 할 수 있으며 더 짧은 시간 내에 광범위한 조사를 지원할 수있다.
"2030 년대 초에 도착할 비행 랜더와 함께 토성의 문 타이탄을 탐험하는 NASA 임무도 있습니다."
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독창성 크래프트는 높이가 50 센티미터이며 4 개의 블레이드가 있습니다. 한 쌍의 다른 쌍은 각각 1.2 미터에 걸친 트윈, 카운터 회전 로터에 장착됩니다.
로터의 크기 (헬리콥터가 화성의 얇은 대기에서 날기 위해서는 큰 것이 필요하다)는 더 친숙한 드론과 같은 쿼드 콥터 디자인이 거부 된 주된 이유입니다. 그러한 차량은 로버에 맞지 않을 정도로 너무 커질 것입니다.
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독창성은 인내의 몸 아래에 쌓여 있으며, 그곳에서 화성의 표면에 떨어질 것입니다. 로버는 100 미터 떨어져서 충돌 위험을 최소화하기 위해 운전하며,이 두 사람은 라디오 신호를 '페어 업'으로 교환합니다. 로버가 전화기에 무선 이어 버드를 페어링하는 것과 비슷합니다.
이것은 Balaram이 'Mutual Selfie'라고 부르는 것일 것입니다. 헬리콥터가 낮은 호버로 올라가고 다시 착륙함에 따라 두 차량이 서로 사진을 찍는 것입니다.
.독창성이 화성을 탐험하는 방법
독창성은 흑백 내비게이션 카메라와 4,208 x 3,120 픽셀 컬러 카메라를 가지고 있으며, 휴대 전화에서 볼 수있는 것과 비슷합니다. 이미지는 인내에 대한 단거리 라디오 링크로 인해 광주되며, 그 다음 Mars Orbit의 여러 NASA 우주선 중 하나로 전송되는 곳에서 지구로 다시 전송됩니다.
.Balaram은“여러 이미지는 지상 소프트웨어 도구를 사용하여 어느 시점에서 파노라마에 꿰매어 질 수 있습니다.
그러나 헬리콥터는 실제 과학적 관찰을하지 않을 것입니다. 대신, 테스트 항공편에서 엔지니어링 데이터를 반환하는 것이 희망, 기술을 검증하거나 최소한 미래의 설계를 개선하기 위해 귀중한 피드백을 제공하는 것입니다.
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1 차 임무 계획은 30 일 동안 최대 5 개의 항공편을위한 것이지만, 이는 연장 될 수 있습니다. 항공편의 최대 수평 범위는 약 300 미터이며 천장 고도가 10 미터이고 최대 비행 시간은 90 초이며, 그 후 헬리콥터의 6 개의 리튬 이온 배터리는 재충전해야합니다.
이것은 로터 블레이드 바로 위에 장착 된 태양 전지판으로 처리됩니다. 전체 충전은 화성의 하루를 완료하는 데 시간이 걸리며, 온도가 -100 ° C로 급락 할 수있는 쓰라린 차가운 화성 밤 동안 항공기의 전자 제품을 따뜻하게 유지하기 위해 저장된 전력의 3 분의 2가 필요합니다.
.사양
- 질량 :1.8kg
- 높이 :50cm
- 로터 스팬 :1.2m
- 로터 속도 :2,300-2,900rpm
- 최대 고도 :10m
- 배터리 :6x Sony Li- 이온, 220W 전력을 제공
- 최대 비행 시간 :90 년대
- 비행 당 범위 :300m
- 하루에 최대 비행 :1
- 미션 기간 :30 일
저온은 화성인 비행가가 직면 한 문제의 시작일뿐입니다. 항공기는 공기가 구부러진 에어로 포일을 통과함에 따라 생성 된 위쪽 힘 인 '리프트'를 사용하여 이륙합니다. 비행기에서, 에어로 포일은 날개입니다. 헬리콥터에서는 로터 블레이드입니다.
그러나 화성 대기의 표면 밀도는 지구의 1 %에 불과합니다. 지구의 해수면에서 입방 미터의 공기는 무게가 1.2kg이지만, 수치는 단지 몇 그램으로 떨어지는 화성에서는 30,000 미터의 고도에서 지구상의 열악한 대기와 거의 같습니다. 그러한 얇은 공기에서 날아갈 수있는 충분한 리프트를 생성한다는 것은 엔진이 초과 근무 시간이 필요하다는 것을 의미합니다.
지구상의 헬리콥터는 일반적으로 분당 500 회전 (RPM)에서 블레이드를 회전시키는 반면, 화성에서는 약 2,500rpm 까지이 점을 크랭크해야합니다.
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같은 이유로, 공예의 무게는 절대적으로 최소한으로 유지됩니다. 예를 들어, 각 로터 블레이드의 무게는 56 그램에 불과합니다.
Balaram은“폼 코어 매트릭스 내의 탄소 복합 레이 업을 사용하여 경량이지만 뻣뻣한 블레이드를 달성하는 데 사용되었습니다. 총체적으로는 독창성 무게는 단 1.8 킬로그램, 설탕 몇 봉지 미만입니다.
Balaram은 심지어 약 11:00의 화성에서 헬리콥터를 비행하는 최고의 시간을 보냈습니다. 이때까지, 쌀쌀한 화성의 밤 이후의 공예는 태양에 의해 따뜻해졌지만, 공기는 시원하며 가능한 한 밀도가 높고 풍속이 낮아지고 배터리는 여전히 건강한 충전 을가집니다.
."우리가 벨트 아래에서 첫 두 번의 항공편을 얻은 후, 나는 우리가 오후에 비행을 시도하고 더 많은 탐구적인 일을 할 것이라고 확신하지만, 우리가 할 수있는 가장 보수적 인 일은 아침 중반 비행을 선택하는 것입니다."
.시험에서의 독창성
이 팀은 JPL의 우주 시뮬레이션 챔버 내에서 디자인을 테스트했습니다. 25 미터 높이의 8 미터 높이의 8 미터 넓은 원통형 테스트 용기는 대기를 정확하게 조정하여 화성의 공기 역학적 조건을 복제 할 수있었습니다.
.그러나 저압은 모델을 모델링 해야하는 화성 비행의 특징 중 하나 일뿐입니다. 그들은 여전히 지구에서 발견 된 것의 0.38 (3 분의 1 이상)에 불과한 행성의 중력을 설명해야했습니다. 그들은 새로운 해결책을 생각해 냈습니다.
Balaram은“중력 오프로드 장치가 챔버에 설치되어 지구와 화성의 중력 차이를 설명하기 위해 차량에 보상력을 제공하는 데 사용되었습니다. 
이것은 말 그대로 차량 상단에 가벼운 실을 부착하는 것을 의미합니다. 이는 지구의 헬리콥터 무게의 0.62를 들어 올릴 정도로 단단히 잡아 당겼습니다.
화성에서의 비행의 기본 타당성을 보여줄뿐만 아니라 이러한 지상 테스트는 또 다른 이유로 중요했습니다. 팀이 실제로 화성에서 헬리콥터를 조종 해야하는 GNC (Guidance, Navigation and Control) 소프트웨어를 미세 조정할 수 있습니다.
.첫 번째 실제 화성 비행이 시작되면 지구에서 화성으로의 가벼운 여행 시간은 몇 분이되어 컨트롤러가 공예를 원격으로 조종하는 것이 불가능합니다.
대신 지구의 지상 통제 명령은 헬리콥터 센서에서 실시간 데이터 홍수 스트림을 고려하면서 GNC 소프트웨어가 따라야 할 일련의 웨이 포인트 (컨트롤러로 선택된 좌표)로 구성됩니다. 여기에는 자이로 스코프, 가속도계, 내비게이션 카메라, 고도계 및 항공기의 기울기를 측정하는 경사계가 포함됩니다.
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Balaram은“웨이 포인트는 X-Y 위치, 지상 높이, 차량 제목 및 각 지점에 도착하기를 원하는 시간으로 구성됩니다. 소프트웨어를 테스트하기 위해 그의 팀은 시뮬레이터 내부에 여러 개의 고 에너지 램프를 설정하여 화성 표면에서 햇빛 조명을 재현하고 바람이 부는 조건에서 비행을 시뮬레이션하기 위해 팬들을 시뮬레이션합니다.
.무엇보다도, 독창성은 발사 스트레스에서 살아 남기 위해 인증 된 우주선이어야하며, 화성으로가는 7 개월의 여행과 행성 간 공간의 가혹한 진공 상태가 될 것입니다. 그리고 마침내 G-F-Forces와 2,200 ° C의 열이 쇄도하고 화성 대기 및 착륙에 의해 마침내 rack습니다.
그러나 그것이 효과가 있고 화성에 대한 헬리콥터의 재판이 성공한다면, 그것은 진정으로 역사적인 업적, 즉 지구를 넘어서 최초의 힘을 가진 비행이 될 것입니다. 그리고 얻은 전문 지식은 먼 세계의 하늘을 탐험하기 위해 과학기구를 완전히 보유 할 수있는 더 크고 더 나은 항공기를 비행하기 위해 토대를 마련 할 것입니다.
.Balaram이 말한 것처럼 :“다른 행성에서 일종의 라이트 형제의 순간입니다.”
- 이 기사는 BBC Science Focus 의 350 호에 처음 등장했습니다.
