NASA протестировало роторы дрона Dragonfly
Специалисты Исследовательского центра им. Лэнгли провели испытания прототипа ротора, который планируется использовать в миссии Dragonfly. В ее рамках на Титан будет высажен дрон, который займется изучением его атмосферы и углеводородных морей.
Миссия Dragonfly была одобрена в 2019 году. Ее целью является Титан - единственный спутник планеты в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой. Он также является единственным известным телом (не считая Земли), на поверхности которого имеются резервуары, заполненные жидкостью. Но если на нашей планете это вода, то на крупнейшей сатурнианской луне ее роль играет смесь жидких углеводородов - в основном метана и этана. Кроме того, предполагается, что под поверхностью спутника существует глобальный океан, состоящий из смеси аммиака, воды и минеральных солей.
В рамках миссии NASA планирует отправить на Титан винтокрылый летательный аппарат общей массой около 450 кг. Он будет оснащен четырьмя двойными винтами, позволяющими ему перемещаться со скоростью порядка 36 км/ч и подниматься на высоту до 8 км. Энергоснабжение дрона будет осуществляться за счет радиоизотопного термоэлектрогенератора (ритэга).
Основная задача аппарата будет заключаться в поиске сложных органических молекул и оценке общей пригодности этого небесного тела для жизни. Дрон сможет собирать образцы с титанианской поверхности и проводить их химический анализ. Также Dragonfly будет изучать рельеф спутника, его атмосферу и углеводородные резервуары.
Успех всей миссии будет зависеть от того, насколько успешно специалистам удастся решить проблему полета в атмосфере Титана. С одной стороны, атмосферное давление у его поверхности в 1.5 раза больше, чем на Земле. С другой, сила тяжести там в 7 раз меньше, чем на нашей планете. Проектировщикам миссии также необходимо учитывать иной состав атмосферы и очень низкие температуры, составляющие порядка −180 °.
Чтобы найти ответы на эти вопросы инженеры из NASA вначале прибегли к помощи компьютерного моделирования, а затем провели реальные тесты в аэродинамической трубе TDT, расположенной в Исследовательском центре им. Лэнгли. Она была выбрана благодаря своим размерам, позволяющим использовать полномасштабное оборудование, а также возможности заполнить туннель тяжелым газом. В тестах участвовал прототип пары соосных роторов Dragonfly.
Исследователи смоделировали ожидаемые условия для зависания, снижения и набора высоты и оценили аэродинамические нагрузки для каждого ротора при различных скоростях ветра, углах вращения вала и настройках дроссельной заслонки. Исследователи также провели испытания с одним работающим и одним неработающим ротором, чтобы оценить режимы отказа. Датчики и акселерометры на испытуемом изделии измеряли нагрузки и ускорения, создаваемые при разных режимах работы ротора, а также при различных скоростях и направлениях ветра.
Предварительный анализ данных показал, что прогнозы производительности ротора и требований к мощности верны, и аналогичные прогнозы для работы на Титане находятся в пределах ожидаемых допусков миссии. По словам исследователей, этот результат стал важным шагом на пути к реализации миссии. На данный момент ее запуск запланирован на 2027 год, посадка на Титан должна состояться в 2035 году.
Миссия Dragonfly была одобрена в 2019 году. Ее целью является Титан - единственный спутник планеты в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой. Он также является единственным известным телом (не считая Земли), на поверхности которого имеются резервуары, заполненные жидкостью. Но если на нашей планете это вода, то на крупнейшей сатурнианской луне ее роль играет смесь жидких углеводородов - в основном метана и этана. Кроме того, предполагается, что под поверхностью спутника существует глобальный океан, состоящий из смеси аммиака, воды и минеральных солей.
В рамках миссии NASA планирует отправить на Титан винтокрылый летательный аппарат общей массой около 450 кг. Он будет оснащен четырьмя двойными винтами, позволяющими ему перемещаться со скоростью порядка 36 км/ч и подниматься на высоту до 8 км. Энергоснабжение дрона будет осуществляться за счет радиоизотопного термоэлектрогенератора (ритэга).
Основная задача аппарата будет заключаться в поиске сложных органических молекул и оценке общей пригодности этого небесного тела для жизни. Дрон сможет собирать образцы с титанианской поверхности и проводить их химический анализ. Также Dragonfly будет изучать рельеф спутника, его атмосферу и углеводородные резервуары.
Успех всей миссии будет зависеть от того, насколько успешно специалистам удастся решить проблему полета в атмосфере Титана. С одной стороны, атмосферное давление у его поверхности в 1.5 раза больше, чем на Земле. С другой, сила тяжести там в 7 раз меньше, чем на нашей планете. Проектировщикам миссии также необходимо учитывать иной состав атмосферы и очень низкие температуры, составляющие порядка −180 °.
Чтобы найти ответы на эти вопросы инженеры из NASA вначале прибегли к помощи компьютерного моделирования, а затем провели реальные тесты в аэродинамической трубе TDT, расположенной в Исследовательском центре им. Лэнгли. Она была выбрана благодаря своим размерам, позволяющим использовать полномасштабное оборудование, а также возможности заполнить туннель тяжелым газом. В тестах участвовал прототип пары соосных роторов Dragonfly.
Исследователи смоделировали ожидаемые условия для зависания, снижения и набора высоты и оценили аэродинамические нагрузки для каждого ротора при различных скоростях ветра, углах вращения вала и настройках дроссельной заслонки. Исследователи также провели испытания с одним работающим и одним неработающим ротором, чтобы оценить режимы отказа. Датчики и акселерометры на испытуемом изделии измеряли нагрузки и ускорения, создаваемые при разных режимах работы ротора, а также при различных скоростях и направлениях ветра.
Предварительный анализ данных показал, что прогнозы производительности ротора и требований к мощности верны, и аналогичные прогнозы для работы на Титане находятся в пределах ожидаемых допусков миссии. По словам исследователей, этот результат стал важным шагом на пути к реализации миссии. На данный момент ее запуск запланирован на 2027 год, посадка на Титан должна состояться в 2035 году.