Mars Scout Helicopter: První kosmická helikoptéra

Umělecká představa helikoptéry mise Mars 2020 (v pozadí rover) (wikipedia.org)

Rover mise Mars 2020 tentokrát vyrazí k Marsu i s malou helikoptérou. V březnu 2018 o tom rozhodlo vedení NASA. Bude to tak vůbec poprvé, co se zařízení tohoto typu dostane na jiný objekt ve Sluneční soustavě.

Mars 2020

Mise Mars 2020 je projekt NASA zaměřený na výzkum, sbírání dat a získávání informací o životě minulém a snad i současném na Rudé planetě. Záměrem výpravy je vysazení mobilního roveru na Marsu, vylepšené verze vozítka Curiosity.

Startovací okno pro misi se otevírá v červenci 2020, kdy Země a Mars jsou v nejlepší pozici vůči sobě, přílet k Marsu je naplánován na únor 2021. Start zajistí osvědčená raketa Atlas V, která bude startovat z vypouštěcího komplexu SLC-41 na kosmodromu Cape Canaveral. Cílem bude dopravit na Mars rover, tentokrát opatřený helikoptérou, připevněnou na spodní straně roveru. Rover ponese nástroje pro studium geologického prostředí, kamery, senzory pro hledání organických sloučenin a radar pro mapování podzemních struktur. Další přístroj se bude snažit vyrábět kyslík využitím atmosféry na Marsu, což by mohlo výrazně pomoci při návštěvě člověka. Rover se také pokusí vyrobit vodu a raketové palivo z dostupných zdrojů na Marsu. Rover bude shromažďovat a identifikovat vzorky hornin, půdy a připraví je tak aby se mohly potenciálně vrátit na Zemi s budoucí misí na Mars.

Umělecké ztvárnění roveru Mars 2020 na Marsu (wikipedia.org)

Rover mise Mars 2020 ponese tyto přístroje:

• Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry (PIXL)… rentgenový spektrometr pro stanovení složení povrchových materiálů z Marsu,
• Radar Imager for Mars‘ subsurface experiment (RIMFAX)… radar pro detekování vody a ledu do hloubky 10 m,
• Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA)… sada snímačů, která měří teplotu, rychlost a směr větru, tlak, relativní vlhkost, záření, velikost a tvar prachových zrnek,
• Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)… experimentální zařízení pro výrobu kyslíku využitím oxidu uhličitého v atmosféře,
• Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC)… spektrometr a ultrafialový laser pro výzkum v oblasti jemné mineralogie a detekci organických sloučeniny,
• 23 kamer a mikrofonů

a další.

Rover bude provádět geologické hodnocení místa přistání, určí životní prostředí prostředí, vyhledá známky dávného marťanského života a posoudí přírodní zdroje. Samotný rover je dlouhý 3 metry, široký 2,7 metru a vysoký 2,2 metru, váží 1050 kg.

Mars Scout Helicopter

Součástí výpravy tentokrát bude i malá helikoptéra, kterou rover poveze na své spodní části. Bude to vůbec poprvé, co se helikoptéra dostane mimo Zemi a provede samostatný let. Helikoptéra může vědcům poskytnout lepší pohled na terén, který není bezpečný pro rover. Pohledem z výšky může pomoci vytyčit další směr cesty. Helikoptéra se bude používat především na krátké průzkumy nízko nad zemí, kde kola i pásy selhávají.

Na helikoptéře pracují vědci z Jet Propulsion Laboratory již od srpna 2013. Před samotným letem na Mars musí helikoptéra projít zkouškami, které budou zahrnovat až pět letů s postupně vzdálenějšími cíli až několika set metrů, a postupně delším trvání letu až 90 sekund. Při prvním pokusu vrtulník provede krátké vertikální stoupání do 3 metrů, kde se bude pohybovat asi 30 sekund.

Model roveru mise Mars 2020 (nasa.gov)

Helikoptéra váží 1,8 kilogramu na Zemi. Na jedno nabití lithium-iontového akumulátoru je schopna uletět 300 m a ve vzduchu se udržet po dobu 2 minut. Pro nabíjení používá solární články. Dva protiběžné dvoulisté rotory budou rotovat rychlostí 3000 otáček za minutu, což je desetinásobek běžných otáček vrtulníku na Zemi. Helikoptéra bude vybavena dvěma kamerami – navigační a pro barevné snímky s vyšším rozlišením. Helikoptéra má topný systém, který ji udrží za chodu i v průběhu marťanské noci.

Po přistání bude rover hledat  vhodné místo pro umístění helikoptéry. Poté odjede do bezpečné vzdálenosti. Až se v helikoptéře nabije akumulátor, provede několik automatických testů. Helikoptéra se bude ovládat z roveru. Nelze ji ovládat v reálném čase ze Země, proto se stanovený cíl letu nejprve nahraje do paměti helikoptéry a až poté se provede samotný let. „Nemáme pilota a Země je vzdálena několik minut, takže není možné ovládat misi v reálném čase. Místo toho máme schopnost autonomie, která bude přijímat a interpretovat příkazy ze Země a poté plnit misi sama,“ řekla Mimi Aung, projektová manažerka helikoptéry.

Selhání helikoptéry, resp. její neuvedení do provozu však pro samotnou výpravu nebude žádnou katastrofou, jde jen o jakousi pomyslnou třešničku na dortu. Každopádně projekt nazvaný Mars Sccout Helicopter patří mezi projekty s vysokým rizikem, ale zato s velkou přidanou hodnotou. V případě úspěchu pak má takový experiment velký význam.

Zdroj:
Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission (nasa.gov)
NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover (spaceflightnow.com)
Mars 2020 Rover (jpl.nasa.gov)
Mars 2020 (wikipedia.org)
Mars Helicopter Scout (wikipedia.org)

Petr Valach, Jakub Vladík