Derzeit wird die Marsoberfläche mit speziellen Orbitalstationen sowie stationären Modulen oder langsamen Rovern erkundet. Zwischen diesen Forschungsfahrzeugen besteht eine ziemlich große Lücke, die von verschiedenen Flugzeugen gefüllt werden könnte. Es scheint, warum fliegen vom Menschen geschaffene künstliche Geräte immer noch nicht über die Oberfläche des Roten Planeten? Die Antwort auf diese Frage liegt an der Oberfläche (in jeder Hinsicht), die Dichte der Marsatmosphäre beträgt nur 1,6% der Dichte der Erdatmosphäre über dem Meeresspiegel, was wiederum bedeutet, dass Flugzeuge auf dem Mars fliegen müssten eine sehr hohe Geschwindigkeit, um nicht zu fallen.
Die Atmosphäre des Mars ist sehr verdünnt, aus diesem Grund sind die Flugzeuge, die von Menschen benutzt werden, wenn sie sich in der Erdatmosphäre bewegen, für den Einsatz in der Atmosphäre des Roten Planeten praktisch nicht geeignet. Gleichzeitig schlug überraschend der amerikanische Paläontologe Michael Habib einen Ausweg aus der aktuellen Situation mit zukünftigen Mars-Flugzeugen vor. Laut dem Paläontologen können gewöhnliche terrestrische Schmetterlinge oder kleine Vögel zu einem hervorragenden Prototyp von Geräten werden, die in der Marsatmosphäre fliegen können. Michael Habib glaubt, dass die Menschheit durch die Nachbildung solcher Kreaturen und ihre Vergrößerung unter Beibehaltung ihrer Proportionen Geräte erhalten kann, die für Flüge in der Atmosphäre des Roten Planeten geeignet sind.
Vertreter unseres Planeten wie Schmetterlinge oder Kolibris können in einer Atmosphäre mit niedriger Viskosität fliegen, also in derselben Atmosphäre wie auf der Marsoberfläche. Deshalb können sie als sehr gute Modelle dienen, um zukünftige Flugzeugmodelle zu erstellen, die für die Eroberung der Marsatmosphäre geeignet sind. Die maximalen Abmessungen solcher Geräte ließen sich mit der Gleichung des englischen Wissenschaftlers Colin Pennisewick aus Bristol berechnen. Die Hauptprobleme sollten jedoch weiterhin als Probleme im Zusammenhang mit der Wartung solcher Flugzeuge auf dem Mars in Entfernung von Menschen und in ihrer Abwesenheit auf der Oberfläche erkannt werden.
Das Verhalten aller schwimmenden und fliegenden Tiere (sowie Maschinen) lässt sich durch die Reynolds-Zahl (Re) ausdrücken: Dazu muss man die Geschwindigkeit des Fliegers (oder Schwimmers), die charakteristische Länge (zum Beispiel die hydraulische Durchmesser, wenn wir über den Fluss sprechen) und die Dichte Flüssigkeit (Gas), und das Ergebnis der Multiplikation wird durch die dynamische Viskosität geteilt. Das Ergebnis ist das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften. Ein gewöhnliches Flugzeug kann mit einer hohen Re-Zahl fliegen (sehr hohe Trägheit in Bezug auf die Viskosität der Luft). Es gibt jedoch Tiere auf der Erde, die für eine relativ kleine Anzahl von Re "genug" sind. Dies sind winzige Vögel oder Insekten: Einige von ihnen sind so klein, dass sie tatsächlich nicht fliegen, sondern in der Luft schweben.
In Anbetracht dessen schlug der Paläontologe Michael Habib vor, eines dieser Tiere oder Insekten zu nehmen und alle Anteile zu erhöhen. So wäre es möglich, ein an die Marsatmosphäre angepasstes Flugzeug zu erhalten, das keine hohe Fluggeschwindigkeit erfordert. Die ganze Frage ist, auf welche Größe könnte ein Schmetterling oder ein Vogel vergrößert werden? Hier kommt die Colin Pennisewick-Gleichung ins Spiel. Bereits 2008 schlug dieser Wissenschaftler eine Schätzung vor, nach der die Frequenz der Schwingungen in dem Bereich variieren kann, der durch die folgenden Zahlen gebildet wird: Körpermasse (Körper) - bis zu 3/8 Grad, Länge - bis zu -23/24 Grad, Flügelfläche - bis zum Grad - 1/3, die Erdbeschleunigung beträgt 1/2, die Dichte der Flüssigkeit beträgt -3/8.
Dies ist für Berechnungen recht praktisch, da Korrekturen vorgenommen werden können, die der Luftdichte und der Schwerkraft auf dem Mars entsprechen würden. In diesem Fall wird es auch erforderlich sein zu wissen, ob wir Wirbel aus der Verwendung der Flügel richtig "bilden". Glücklicherweise gibt es auch hier eine passende Formel, die durch die Strouhal-Zahl ausgedrückt wird. Diese Zahl errechnet sich in diesem Fall als Produkt aus Frequenz und Amplitude der Schwingung dividiert durch die Drehzahl. Der Wert dieses Indikators begrenzt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Reiseflugmodus erheblich.
Der Wert dieses Indikators für ein Marsfahrzeug muss zwischen 0,2 und 0,4 liegen, um der Pennisewick-Gleichung zu entsprechen. In diesem Fall muss am Ende die Reynolds-Zahl (Re) in ein Intervall gebracht werden, das einem großen Fluginsekt entsprechen würde. Zum Beispiel unter ziemlich gut untersuchten Habichtsmotten: Re ist für verschiedene Fluggeschwindigkeiten bekannt, je nach Geschwindigkeit kann dieser Wert zwischen 3500 und 15000 variieren. Michael Habib schlägt vor, dass die Schöpfer des Marsflugzeugs sich auch in diesem Bereich halten.
Das vorgeschlagene System kann heute auf verschiedene Weise gelöst werden. Die eleganteste davon ist die Konstruktion von Kurven mit Schnittpunktfindung, aber am schnellsten und viel einfacher alle Daten in das Programm zur Matrizenberechnung einzugeben und iterativ zu lösen. Der amerikanische Wissenschaftler gibt nicht alle möglichen Lösungen an und konzentriert sich auf die, die er für am geeignetsten hält. Nach diesen Berechnungen sollte die Länge des "hypothetischen Tieres" 1 Meter betragen, die Masse etwa 0,5 kg und die relative Flügellänge 8,0.
Für ein Gerät oder eine Kreatur dieser Größe wäre die Strouhal-Zahl 0,31 (sehr gutes Ergebnis), Re - 13 900 (ebenfalls gut), Auftriebskoeffizient - 0,5 (akzeptables Ergebnis für Reiseflug). Um sich diesen Apparat wirklich vorstellen zu können, verglich Khabib seine Proportionen mit Entenproportionen. Gleichzeitig soll sie durch die Verwendung von weichen Kunststoffen aber noch leichter werden als eine hypothetische Ente gleicher Größe. Außerdem wird diese Drohne viel häufiger mit den Flügeln schlagen müssen, daher wäre es hier angebracht, sie mit einer Mücke zu vergleichen. Gleichzeitig lässt die Re-Zahl, vergleichbar mit der von Schmetterlingen, zu, dass das Gerät für kurze Zeit einen hohen Auftriebskoeffizienten hat.
Zum Spaß schlägt Michael Habib vor, dass seine hypothetische Flugmaschine wie ein Vogel oder ein Insekt abhebt. Jeder weiß, dass Tiere nicht entlang der Landebahn verstreuen, sondern zum Abheben die Stütze abstoßen. Dazu benutzen Vögel wie Insekten ihre Gliedmaßen und Fledermäuse (wahrscheinlich haben dies früher Flugsaurier getan) benutzten auch ihre eigenen Flügel als Schubsystem. Aufgrund der Tatsache, dass die Schwerkraft auf dem Roten Planeten sehr gering ist, reicht bereits ein relativ kleiner Schub zum Abheben - in der Größenordnung von 4% dessen, was die besten Erdspringer vorweisen können. Wenn das Schubsystem des Geräts es schafft, Leistung hinzuzufügen, kann es auch von Kratern problemlos abheben.
Es sollte beachtet werden, dass dies eine sehr grobe Illustration ist und nicht mehr. Derzeit gibt es eine Vielzahl von Gründen, warum die Weltraummächte solche Drohnen noch nicht entwickelt haben. Unter ihnen kann man das Problem der Stationierung eines Flugzeugs auf dem Mars (dies kann mit Hilfe eines Rovers erfolgen), der Wartung und der Stromversorgung herausgreifen. Die Idee ist ziemlich schwer umzusetzen, was sie am Ende ineffektiv oder sogar völlig undurchführbar machen kann.
Flugzeug zur Erkundung des Mars
Seit 30 Jahren werden der Mars und seine Oberfläche mit den unterschiedlichsten technischen Mitteln vermessen, er wurde von umlaufenden Satelliten und mehr als 15 Arten verschiedener Geräte, wundersamer Geländefahrzeuge und anderer listiger Geräte untersucht. Es wird davon ausgegangen, dass bald auch ein Roboterflugzeug zum Mars geschickt wird. Immerhin hat das NASA Science Center bereits ein neues Projekt für ein spezielles Roboterflugzeug entwickelt, das den Roten Planeten untersuchen soll. Es wird davon ausgegangen, dass das Flugzeug die Marsoberfläche aus einer Höhe untersuchen wird, die mit der der Mars-Erkundungsrover vergleichbar ist.
Mit Hilfe eines solchen Rovers werden Wissenschaftler die Lösung für eine Vielzahl von Mars-Geheimnissen finden, die von der Wissenschaft noch nicht aufgeklärt wurden. Die Marssonde wird in einer Höhe von etwa 1,6 Metern über der Planetenoberfläche schweben und viele hundert Meter fliegen können. Gleichzeitig wird dieses Gerät Foto- und Videoaufnahmen in verschiedenen Entfernungen machen und die Marsoberfläche aus der Ferne scannen.
Der Rover sollte alle Vorteile moderner Rover vereinen, multipliziert mit dem Potenzial, weite Entfernungen und Gebiete zu erkunden. Die Raumsonde Mars, die bereits die Bezeichnung ARES erhalten hat, wird derzeit von 250 Spezialisten aus verschiedenen Bereichen gebaut. Sie haben bereits einen Prototyp des Marsflugzeugs erstellt, der folgende Abmessungen hat: eine Flügelspannweite von 6,5 Metern, eine Länge von 5 Metern. Für die Herstellung dieses Flugroboters ist geplant, das leichteste Polymer-Carbon-Material zu verwenden.
Dieses Gerät soll in genau dem gleichen Fall zum Roten Planeten geliefert werden wie das Gerät zur Landung auf der Planetenoberfläche. Der Hauptzweck dieser Hülle besteht darin, das Raumfahrzeug vor den zerstörerischen Auswirkungen einer Überhitzung zu schützen, wenn die Kapsel mit der Marsatmosphäre in Kontakt kommt, sowie das Raumfahrzeug während der Landung vor möglichen Pannen und mechanischen Beschädigungen zu schützen.
Wissenschaftler planen, dieses Flugzeug mit Hilfe bereits bewährter Träger zum Mars zu werfen, aber auch hier haben sie neue Ideen. 12 Stunden vor der Landung auf der Oberfläche des Roten Planeten trennt sich das Gerät vom Träger und befindet sich in einer Höhe von 32 km. Über der Marsoberfläche wird es ein Marsflugzeug aus der Kapsel entlassen, woraufhin das Marsflugzeug sofort seine Triebwerke startet und mit seinen sechs Meter langen Flügeln einen autonomen Flug über die Oberfläche des Planeten beginnt.
Es wird davon ausgegangen, dass die ARES-Flugzeuge die von Erdbewohnern völlig unerforschten Marsberge überfliegen und die notwendigen Forschungen durchführen können. Herkömmliche Rover können keine Berge erklimmen, und Satelliten haben Schwierigkeiten, Details zu erkennen. Gleichzeitig gibt es in den Bergen des Mars Zonen mit einem starken Magnetfeld, dessen Natur für Wissenschaftler unverständlich ist. Im Flug nimmt ARES alle 3 Minuten Luftproben aus der Atmosphäre. Dies ist sehr wichtig, da auf dem Mars Methangas gefunden wurde, dessen Natur und Quelle absolut nicht klar sind. Auf der Erde wird Methan von Lebewesen produziert, während die Methanquelle auf dem Mars völlig unklar und noch unbekannt ist.
Auch in der Raumsonde ARES Mars werden sie Ausrüstung installieren, um nach gewöhnlichem Wasser zu suchen. Wissenschaftler glauben, dass sie mit Hilfe von ARES neue Informationen gewinnen können, die Licht in die Vergangenheit des Roten Planeten bringen. Forscher haben das ARES-Projekt bereits als kürzestes Weltraumprogramm bezeichnet. Ein Mars-Flugzeug kann nur etwa 2 Stunden in der Luft bleiben, bis ihm der Treibstoff ausgeht. Aber selbst in dieser kurzen Zeit wird ARES noch die Entfernung von 1500 Kilometern über der Marsoberfläche zurücklegen können. Danach wird das Gerät landen und in der Lage sein, die Oberfläche und Atmosphäre des Mars weiter zu untersuchen.
