Marsovské rotory překonaly zvukovou bariérou
Inženýři z Laboratoře tryskového pohonu NASA (JPL) v kalifornské Pasadeně vyzkoušeli rotory vrtulníku nové generace pro Mars a prokázali, jak informoval server New Atlas, že listy jejich rotorů dokážou překonat rychlost zvuku bez poškození.
Hustota vzduchu na rudé planetě Mars je zhruba 1 % hustoty vzduchu na Zemi, což se blíží podmínkám vakua, takže každý metr dosažené výšky vyžaduje extrémní úsilí. Pro docílení smysluplného vztlaku umožňujícího let se nabízejí jen dvě možnosti: rychlejší otáčky rotoru nebo prodloužení listů, přičemž obě varianty vedou k rychlosti zvuku, kde se aerodynamika stává velmi nepředvídatelnou. Situaci navíc komplikuje, že rychlost zvuku (Mach 1) je proměnlivá hodnota – na Zemi při hladině moře činí přibližně 1223 km/h, zatímco na Marsu s řídkou studenou atmosférou tvořenou převážně CO2, se zvuková bariéra nachází při rychlosti zhruba 869 km/h. Její překročení na jakékoli planetě znamená přiblížení k fyzické hranici, kde existuje riziko, že rázové vlny rozruší strukturu rotoru a dojde k jeho destrukci.
Vrtulník NASA Ingenuity, který 19. dubna 2021 jako první zařízení svého druhu letěl na jiném světě mimo Zemi, byl proto záměrně konstruován tak, aby se udržel mimo tuto hranici a jeho kompozitní pěnou povlakované rotory nepřekročily 2700 ot/min a špičky listů rotoru dosahovaly max. rychlosti Mach 0,7 bez větru. Od vrtulníku pro Mars nové generace však vědci chtějí větší výkon, proto bylo potřeba ověřit, že rotory mohou bezpečně letět rychleji.
Testy probíhaly uvnitř vesmírného simulátoru JPL, komory velikosti místnosti se stěnou o délce 7,62 m schopné replikovat podmínky na Marsu, kdy výzkumníci odsáli vzduch, nahradili ho oxidem uhličitým s nízkou hustotou a vystavili rotor zvyšujícím se rychlostem a simulovaným poryvům větru. Část stěn byla obložena ocelovým plechem pro případ, že by se vrtule na prahu nadzvukové rychlosti rozpadly, nicméně konce rotorů ji překročily a lopatky vydržely.
Rotory navržené a vyrobené kalifornskou firmou AeroVironment byly testovány ve dvou konfiguracích: jako třílistý a o něco delší dvoulistý rotor z projektu SkyFall, který se při nadzvukových rychlostech blížil 3570 ot./min a v simulovaných marsovských podmínkách dosáhl rychlosti Mach 1,08, čímž se zvýšila nosnost o 30 %.
Nové vrtulníky SkyFall budou vybaveny senzory, vědeckými přístroji a větší baterií umožňující delší lety pro průzkum v nízkých výškách. Plánované tři vrtulníky by měly být vypuštěny do akce v prosinci 2028.
Omar Kardoudi
Foto: NASA/JPL/Caltech
11
