ستطير طائرة هليكوبتر بدون طيار أمام مركبة المريخ للسماح لها بالسفر لمسافة أبعد

التحديات: ستحتاج المروحية إلى قوة رفع أقل من المروحية المماثلة الموجودة على الأرض بسبب الجاذبية المنخفضة. ومن ناحية أخرى، فإن الهواء الرقيق سيجعل من الصعب على المروحية توفير قوة الرفع التي لا تزال مطلوبة.

أعلن مختبر الدفع النفاث التابع لناسا مؤخرًا أنه يقوم بتطوير طائرة هليكوبتر صغيرة بدون طيار سيكون دورها تتبع الطريق لمركبات المريخ المستقبلية. لماذا تحتاج مركبات المريخ إلى مثل هذا الدليل الآلي؟ الجواب هو أن القيادة على المريخ صعبة للغاية.

هنا على الأرض، تستكشف الروبوتات فوهات البراكين، أو تساعد في عمليات الإنقاذ، ويمكن تشغيلها عن طريق جهاز التحكم عن بعد وعصا التحكم. وذلك لأن إشارات الراديو تصل إلى الروبوت من مركز التحكم الخاص به على الفور تقريبًا. القيادة على القمر ليست أكثر تعقيدًا. ستستغرق إشارات الراديو التي تنتقل بسرعة الضوء حوالي ثانيتين ونصف للقيام بالرحلة إلى القمر والعودة. هذا التأخير ليس طويلاً بما يكفي للتداخل مع القيادة بجهاز التحكم عن بعد. في عام 1970، قاد المراقبون السوفييت في شبه جزيرة القرم مركبات قمرية من مركبات الهبوط إلى نانخود بهذه الطريقة، ونجحوا في استكشاف أكثر من 40 كيلومترًا من الأراضي القمرية.
القيادة على المريخ أصعب بكثير، لأنها أبعد بكثير. اعتمادًا على موقعها بالنسبة للأرض، تستغرق الإشارات ما بين 8 إلى 42 دقيقة في رحلة ذهابًا وإيابًا. ولذلك يجب إرسال تعليمات مبرمجة مسبقاً إلى المركبة الآلية الموجودة على السطح ومن ثم تقوم بالرحلة بنفسها. تتطلب كل خطوة على المريخ ساعات من التخطيط الدقيق. وقد قام المهندسون بفحص الصور التي التقطتها كاميرات العمق الخاصة بالمركبات بعناية. أحيانًا توفر الصور الملتقطة من المركبات الفضائية التي تدور حول المريخ معلومات إضافية.
وسيكون من الممكن برمجة مركبة روبوتية لتنفيذ قائمة من أوامر القيادة من الأرض، وبالإضافة إلى ذلك يمكنها استخدام الصور الملتقطة بواسطة كاميرات الملاحة الخاصة بها ومعالجتها على الكمبيوتر المحلي لقياس السرعة وتحديد العقبات أو المخاطر من تلقاء نفسها. سيكون أيضًا قادرًا على تصميم سمته الآمنة للغرض المحدد.

يمكن لـ Spirit و Opterionity السفر بسرعة تصل إلى 124 مترًا في الساعة أثناء الملاحة من الأرض. عندما تقوم المركبة الفضائية بتوجيه نفسها بشكل فعال باستخدام كاميراتها، يكون التقدم أكثر أمانًا، ولكنه أبطأ بكثير بسبب معالجة الصور المطلوبة. سيكون قادرًا على التحرك للأمام بحوالي 10 أمتار في الساعة فقط. ويجب استخدام هذه الطريقة عندما لا يكون للمركبة صورة واضحة عن الطريق أمامها، وهو ما يحدث غالباً في حالة قيادة المركبة في التضاريس الصعبة والجبلية.
أطول رحلة لمركبة كيوريوسيتي في يوم واحد كانت 144 مترًا، وأطول رحلة لمركبة أوبورتيونيتي كانت 224 مترًا.
إذا تمكنت وحدات التحكم الأرضية من الحصول على صورة أفضل للطريق أمامها، فسيكون بمقدورها صياغة تعليمات تسمح للمركبة الروبوتية المستقبلية بالسفر بأمان لمسافات أكبر بكثير في يوم واحد.
هذا هو المكان الذي تتناسب فيه فكرة طائرة هليكوبتر بدون طيار. ستتمكن المروحية من التحليق أمام السيارة كل يوم. وستكون الصور التي يتم إنتاجها من موقع المراقبة الجوية بمثابة كنز لا يقدر بثمن لوحدات التحكم الأرضية وستسمح لهم بتحديد النقاط ذات الأهمية العلمية، وتخطيط طرق القيادة للوصول إلى هناك.

ستواجه المروحية التي تحلق على المريخ تحديات خاصة لا تواجهها الطائرات بدون طيار على الأرض. فمن ناحية، تبلغ جاذبية المريخ 38% فقط من جاذبية الأرض، وبالتالي لن تضطر المروحية إلى توليد قوة رفع مثل المروحيات ذات الكتلة المماثلة على الأرض. من ناحية أخرى، ستكون شفرات المروحة مطلوبة لإنشاء قوة الرفع التي لا تزال هناك حاجة إليها، عن طريق دفع الهواء إلى الأسفل. وهذه مهمة أكثر صعوبة على المريخ منها على الأرض، لأن الغلاف الجوي للمريخ رقيق جدًا - حوالي واحد بالمائة من كثافة الغلاف الجوي للأرض عند مستوى سطح البحر. ومن أجل التقاط ما يكفي من الهواء، يجب أن تدور شفرات المروحة بسرعة كبيرة أو تكون كبيرة جدًا.
ويجب أن تكون المروحية قادرة على الطيران بمفردها، باستخدام تعليمات مبرمجة مسبقًا، والحفاظ على رحلة مستقرة على طريق محدد مسبقًا. يجب أن تكون قادرة على الإقلاع والهبوط على التضاريس الصخرية للمريخ، وأخيرا، يجب أن تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في ظروف المريخ القاسية، حيث تنخفض درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية وأقل كل ليلة.

يقوم مهندسو مختبر الدفع النفاث بتطوير طائرة هليكوبتر كتلتها كيلوغرام واحد، وهو جزء من كتلة مركبة كيوريوسيتي التي تزن 900 كيلوغرام. تمتد شفرات الضاغط الخاصة بها لمسافة 1.1 متر من النهاية إلى النهاية وهي قادرة على الدوران بمعدل 3,400 دورة في الدقيقة. الحجم الكامل للمروحية نفسها هو بحجم علبة المناديل.
سيتم تشغيل المروحية بالطاقة الشمسية، حيث يتعين على خلاياها الشمسية جمع ما يكفي من الطاقة كل يوم للسماح لها بالتحليق لمدة 2-3 دقائق، وتسخينها ليلاً. وسيتمكن في هذا الوقت من الطيران لمسافة حوالي 500 متر لجمع الصور ونقلها إلى التحكم الأرضي. يقدر المهندسون في مختبر الدفع النفاث أنه بمساعدة الطائرة بدون طيار سيكون من الممكن مضاعفة المسافة التي ستقطعها المركبة الآلية في اليوم ثلاث مرات.

للحصول على الأخبار في الكون اليوم