Actuellement, la surface de Mars est explorée à l'aide de stations orbitales spéciales, ainsi que de modules stationnaires ou de rovers lents. Il existe un écart assez important entre ces véhicules de recherche, qui pourrait être comblé par divers aéronefs. Il semblerait, pourquoi les appareils artificiels créés par l'homme ne survolent toujours pas la surface de la planète rouge ? La réponse à cette question se trouve à la surface (dans tous les sens), la densité de l'atmosphère de Mars n'est que de 1,6% de la densité de l'atmosphère terrestre au-dessus du niveau de la mer, ce qui signifie que les avions sur Mars devraient voler à une vitesse très élevée afin de ne pas tomber.
L'atmosphère de Mars est très raréfiée, c'est pourquoi les avions utilisés par l'homme pour se déplacer dans l'atmosphère de la Terre ne sont pratiquement en aucun cas adaptés à une utilisation dans l'atmosphère de la planète rouge. Dans le même temps, de manière surprenante, le paléontologue américain Michael Habib a proposé une issue à la situation actuelle avec les futurs véhicules volants martiens. Selon le paléontologue, les papillons terrestres ordinaires ou les petits oiseaux peuvent devenir un excellent prototype d'appareil capable de voler dans l'atmosphère martienne. Michael Habib estime qu'en recréant de telles créatures, en augmentant leur taille, à condition que leurs proportions soient préservées, l'humanité pourra se doter d'appareils adaptés aux vols dans l'atmosphère de la planète rouge.
Les représentants de notre planète tels que les papillons ou les colibris peuvent voler dans une atmosphère à faible viscosité, c'est-à-dire dans la même atmosphère qu'à la surface de Mars. C'est pourquoi ils peuvent servir de très bons modèles pour créer de futurs modèles d'avions aptes à conquérir l'atmosphère martienne. Les dimensions maximales de tels dispositifs pourraient être calculées en utilisant l'équation du scientifique anglais Colin Pennisewick de Bristol. Cependant, les principaux problèmes doivent encore être reconnus comme des problèmes liés au maintien de tels aéronefs sur Mars à distance des personnes et en leur absence en surface.
Le comportement de tous les animaux flottants et volants (ainsi que des machines) peut être exprimé par le nombre de Reynolds (Re): pour cela il faut multiplier la vitesse du vol (ou du nageur), la longueur caractéristique (par exemple, le diamètre, si l'on parle de la rivière) et la densité liquide (gaz), et le résultat obtenu par multiplication est divisé par la viscosité dynamique. Le résultat est le rapport des forces d'inertie aux forces visqueuses. Un avion ordinaire est capable de voler à un nombre Re élevé (très forte inertie par rapport à la viscosité de l'air). Cependant, il y a des animaux sur Terre qui sont « suffisants » pour un nombre relativement restreint de Re. Ce sont de minuscules oiseaux ou insectes: certains d'entre eux sont si petits qu'en fait, ils ne volent pas, mais flottent dans l'air.
Le paléontologue Michael Habib, considérant cela, a suggéré de prendre n'importe lequel de ces animaux ou insectes, en augmentant toutes les proportions. Ainsi il serait possible d'obtenir un avion adapté à l'atmosphère martienne, et ne nécessitant pas une vitesse de vol élevée. Toute la question est de savoir jusqu'à quelle taille un papillon ou un oiseau peut-il être agrandi ? C'est là qu'intervient l'équation de Colin Pennisewick. En 2008, ce scientifique a proposé une estimation selon laquelle la fréquence des oscillations peut varier dans la plage formée par les nombres suivants: masse corporelle (corps) - au 3/8 degré, longueur - au -23/24 degré, surface de l'aile - au degré - 1/3, l'accélération due à la gravité est de 1/2, la densité du fluide est de -3/8.
C'est assez pratique pour les calculs, car des corrections peuvent être apportées qui correspondraient à la densité de l'air et à la force de gravité sur Mars. Dans ce cas, il faudra également savoir si l'on « forme » correctement des tourbillons à partir de l'utilisation des ailes. Heureusement, il existe également une formule appropriée ici, qui est exprimée par le nombre de Strouhal. Ce nombre est calculé dans ce cas comme le produit de la fréquence et de l'amplitude de la vibration, divisé par la vitesse. La valeur de cet indicateur limitera fortement la vitesse du véhicule en mode croisière.
La valeur de cet indicateur pour un véhicule martien doit être comprise entre 0,2 et 0,4, afin de correspondre à l'équation de Pennisewick. Dans ce cas, à la fin, il faudra ramener le nombre de Reynolds (Re) dans un intervalle qui correspondrait à un gros insecte volant. Par exemple, parmi les sphinx assez bien étudiés: Re est connu pour différentes vitesses de vol, selon la vitesse, cette valeur peut varier de 3500 à 15000. Michael Habib suggère que les créateurs de l'avion martien restent également dans cette fourchette.
Le système proposé peut être résolu aujourd'hui de diverses manières. Le plus élégant d'entre eux est la construction de courbes avec recherche des points d'intersection, mais le plus rapide et le plus facile pour entrer toutes les données dans le programme de calcul des matrices et les résoudre de manière itérative. Le scientifique américain ne donne pas toutes les solutions possibles, se concentrant sur celle qu'il juge la plus appropriée. Selon ces calculs, la longueur de "l'animal hypothétique" devrait être de 1 mètre, la masse est d'environ 0,5 kg et l'allongement relatif des ailes est de 8,0.
Pour un appareil ou une créature de cette taille, le nombre de Strouhal serait de 0,31 (très bon résultat), Re - 13 900 (aussi bon), coefficient de portance - 0,5 (résultat acceptable pour le vol de croisière). Afin d'imaginer vraiment cet appareil, Khabib a comparé ses proportions avec des proportions de canard. Mais en même temps, l'utilisation de matériaux synthétiques non rigides devrait le rendre encore plus léger qu'un hypothétique canard de même taille. De plus, ce drone devra battre des ailes beaucoup plus souvent, il conviendrait donc ici de le comparer à un moucheron. En même temps, le nombre de Re, comparable à celui des papillons, permet de juger que pendant une courte période l'appareil aura un coefficient de portance élevé.
Pour s'amuser, Michael Habib suggère que son hypothétique machine volante s'envolera comme un oiseau ou un insecte. Tout le monde sait que les animaux ne se dispersent pas le long de la piste, pour le décollage ils poussent le support. Pour cela, les oiseaux, comme les insectes, utilisent leurs membres, et les chauves-souris (il est probable que les ptérosaures l'ont fait plus tôt) ont également utilisé leurs propres ailes comme système de poussée. En raison du fait que la force de gravité sur la planète rouge est très faible, même une poussée relativement petite est suffisante pour le décollage - dans la région de 4% de ce que les meilleurs sauteurs terrestres peuvent démontrer. De plus, si le système de poussée de l'appareil parvient à ajouter de la puissance, il pourra décoller sans problème même des cratères.
Il convient de noter qu'il s'agit d'une illustration très grossière et rien de plus. Actuellement, il existe un grand nombre de raisons pour lesquelles les puissances spatiales n'ont pas encore créé de tels drones. Parmi eux, on peut citer le problème du déploiement d'un avion sur Mars (cela peut se faire à l'aide d'un rover), de la maintenance et de l'alimentation électrique. L'idée est assez difficile à mettre en œuvre, ce qui au final peut la rendre inefficace voire totalement impraticable.
Avion pour explorer Mars
Depuis 30 ans, Mars et sa surface ont été étudiées par une grande variété de moyens techniques, elle a été étudiée par des satellites en orbite, et plus de 15 types d'appareils divers, des véhicules tout-terrain miraculeux et d'autres appareils astucieux. On suppose que bientôt un avion robot sera également envoyé sur Mars. Au moins, le NASA Science Center a déjà développé un nouveau projet pour un avion robotique spécial conçu pour étudier la planète rouge. On suppose que l'avion étudiera la surface de Mars à une hauteur comparable à celle des rovers d'exploration martienne.
Avec l'aide d'un tel rover, les scientifiques découvriront la solution à un grand nombre de mystères martiens qui n'ont pas encore été expliqués par la science. Le vaisseau spatial Mars pourra survoler la surface de la planète à une altitude d'environ 1,6 mètre et voler sur plusieurs centaines de mètres. Dans le même temps, cet appareil effectuera des enregistrements photo et vidéo dans différentes plages et numérisera la surface de Mars à distance.
Le rover devrait combiner tous les avantages des rovers modernes, multipliés par le potentiel d'explorer de vastes distances et de vastes zones. Le vaisseau spatial Mars, qui a déjà reçu la désignation ARES, est actuellement en cours de création par 250 spécialistes travaillant dans divers domaines. Ils ont déjà créé un prototype de l'avion martien, qui a les dimensions suivantes: une envergure de 6,5 mètres, une longueur de 5 mètres. Pour la fabrication de ce robot volant, il est prévu d'utiliser le matériau polymère carbone le plus léger.
Cet appareil est censé être livré à la planète rouge dans exactement le même boîtier que l'appareil pour atterrir à la surface de la planète. Le but principal de cette coque est de protéger l'engin spatial des effets destructeurs de la surchauffe lorsque la capsule entre en contact avec l'atmosphère de Mars, ainsi que de protéger l'engin spatial lors de l'atterrissage contre d'éventuelles pannes et dommages mécaniques.
Les scientifiques prévoient de lancer cet avion sur Mars avec l'aide de transporteurs déjà éprouvés, mais ici ils ont aussi de nouvelles idées. 12 heures avant d'atterrir à la surface de la planète rouge, l'appareil se séparera du porteur et à une altitude de 32 km. Au-dessus de la surface de Mars, il lâchera un avion martien de la capsule, après quoi l'avion martien démarrera immédiatement ses moteurs et, déployant ses ailes de six mètres, entamera un vol autonome au-dessus de la surface de la planète.
On suppose que l'avion ARES pourra survoler les montagnes martiennes, totalement inexplorées par les terriens et effectuer les recherches nécessaires. Les rovers conventionnels ne peuvent pas gravir les montagnes et les satellites ont du mal à distinguer les détails. Dans le même temps, dans les montagnes de Mars, il existe des zones à fort champ magnétique, dont la nature est incompréhensible pour les scientifiques. En vol, ARES prélèvera des échantillons d'air dans l'atmosphère toutes les 3 minutes. C'est assez important, car du gaz méthane a été trouvé sur Mars, dont la nature et la source ne sont absolument pas claires. Sur Terre, le méthane est produit par les êtres vivants, tandis que la source du méthane sur Mars est totalement inconnue et encore inconnue.
Également dans le vaisseau spatial ARES Mars, ils vont installer des équipements pour rechercher de l'eau ordinaire. Les scientifiques pensent qu'avec l'aide d'ARES, ils pourront obtenir de nouvelles informations qui feront la lumière sur le passé de la planète rouge. Les chercheurs ont déjà qualifié le projet ARES de programme spatial le plus court. Un avion martien ne peut rester en l'air que pendant environ 2 heures jusqu'à ce qu'il soit à court de carburant. Cependant, même dans ce court laps de temps, ARES sera toujours en mesure de couvrir la distance de 1500 kilomètres au-dessus de la surface de Mars. Après cela, l'appareil atterrira et pourra continuer à étudier la surface et l'atmosphère de Mars.
