NASA готовит к запуску на Титан свой новый инопланетный летательный аппарат – октокоптер титанолёт «Стрекоза». Как и его предшественник, марсианский солнечно-электрический вертолёт «Ingenuity» (Изобретательность), доставленный на Марс марсоходом «Perseverance», «Стрекоза» будет полностью электрическим коптером с литиевой буферной батареей.
«Dragonfly» будет запущен к крупнейшему спутнику Сатурна в 2026 году с помощью РН «Falcon Heavy» компании SpaceX, и должен прибыть к месту назначения в 2034 году. По сравнению с марсианским «Ingenuity», перед «Dragonfly» будут стоять более масштабные задачи, которые уже сейчас аттестуются, как начало астробиологии. Титанскому октокоптеру предстоит искать на планете следы «жизни», биологические маркеры или, как говорят в NASA «строительные блоки жизни», которые вполне могут там присутствовать по мнению учёных. По-простому говоря, это поиск следов «микробной жизни».
Условия на Титане на порядки суровее, чем на Марсе – здесь и метановая атмосфера, которая в четыре раза плотнее земной, и сверхнизкие температуры. Поэтому титанолёт «Стрекоза» (Dragonfly) будет неким гибридом того, что мы видели на Марсе в связке «Perseverance» и «Ingenuity».
Гибридная «Стрекоза».
Титанолёт «Стрекоза» — это большой дрон-октокоптер, с восемью винтами, который будет исследовать вторую по величине луну в нашей солнечной системе. Дрон-октокоптер, размером с автомобиль, будет подниматься в атмосфере Титана на высоту до 4 км и разгоняться до 36 км/ч. И чтобы успешно работать на Титане аппарату нужно много энергии и определённое количество тепла.
По представленной NASA схеме понятно, что «Стрекоза» будет своего рода гибридом «Perseverance» и «Ingenuity». В кормовой части титанолёта мы видим блок MMRTG (Multi-mission radioisotope thermoelectric generator) — радиоизотопный термоэлектрический генератор. Он будет давать электроэнергию для всего аппарата, в том числе и для буферной литиевой батареи, от которой будут запитываться восемь двигателей коптера. С солнечной энергией на Титане большие проблемы, как вы понимаете. Так что вся зарядка будет только от радиоизотопного термоэлектрического генератора.
Блок MMRTG мы наблюдали в марсоходах, а аналогичную систему разработали для исследований космоса ещё и в СССР. Кстати, у нас эту технологию использовали не только для космических целей, но также для работы арктического оборудования. Так что тут ничего сверх нового нет. А вот работа буферной литиевой батареи в условиях титанового «морозильника», по сравнению с которым Марс можно было бы назвать «тропическим курортом», это вызывает определённый интерес.
Многие ведь до сих пор думают, что современные литиевые элементы неспособны работать в морозной среде. Да, верно, литиевая батарея для стабильной работы должны находиться в оптимальном температурном диапазоне. И там на Титане эту задачу на себя берёт как раз блок MMRTG. В самой батарее будут использоваться те же элементы, которые сейчас используются на МКС.
Батарея, точные характеристики которой не разглашаются, рассчитана на 27 000 циклов заряд/разряд. При этом на основную миссию, включающую стадию полётов планируется потратить ~ 2200 циклов (2,7 года на поверхности). Оставшийся резерв будет использовать ещё несколько лет, видимо, для наблюдений и измерений в статике.
Согласно планам разработчиков, каждый полёт «Стрекозы» будет длиться от 30 до 40 минут. При этом, программно будет ограничен объём используемой именно для полёта энергии батареи – не более 50% за один полёт. При этом, система спроектирована так, чтобы октокоптер мог бы выполнить задачу даже при потере двух винтов, если они не находятся на одной «руке».
Сами полёты будут проходить по схеме «два шага вперёд, один назад». То есть сначала полёт на ~16 км вперёд, потом возвращение на 8 км назад. И за каждый полёт будет пройдено около 24 км. Эта схема необходима для точной разведки безопасного места для следующей посадки.
И если вспомнить «Ingenuity», с его более чем 70-ю полётами в марсианском небе, инженеры NASA делают свои аппараты с хорошим запасом надёжности.
Посмотреть визуализацию титанолёта «Стрекоза» можно на нашем Телеграм-канале (и кликнуть «Присоединиться» к каналу).
В небе Титана на «титановых крыльях».
Интересно, что передние кромки несущих винтов изготовлены из титана, который должен защитить винты от точечной коррозии или эрозии из-за песка или гальки, которые могут быть подняты во время взлёта и посадки.
Полёт в небе Титана, как ни странно, но может быть даже проще не то, что на Марсе, но даже чем на Земле. Атмосфера Титана плотнее земной в 4 раза, при этом гравитация составляет всего ~ 1/7 от земной. То есть в небе Титана полёт будет похожим на полёт сверхлёгкого самолёта на Земле. При этом, атмосфера Титана очень стабильна из-за огромной толщины и удаленности от Солнца, поэтому вероятность сильных ветров невелика. То есть, к минимуму сводится опасность турбулентности.
А человек вообще мог бы пристегнуть крылья, раскинуть руки и летать.
Беспилотность и машинное зрение.
Титанский дрон будет оснащён примерно также, как сейчас оснащаются электромобили в топовых комплектациях, в смысле, когда мы говорим об оборудовании для автономного вождения.
В состав датчиков полёта входят инерциальные измерительные блоки, камеры, радар, лидар и ультразвуковой высотомер. То есть всё, что нужно бортовому компьютеру, чтобы составить точную цифровую карту местности, и выбрать оптимальный маршрут для безопасного движения.
А лисички взяли спички…
Так как Титан, это «метановая» (CH4) планета, некоторые опасаются, а нет ли опасности её поджечь. Специалисты NASA поясняют, что на Титане нет молекулярного кислорода (O2), необходимого для горения. Так что тут всё пожаробезопасно.
Что дальше?
Вслед за электрическим октокоптером в NASA подумывают и о создании подводных лодок «Титан», для изучений глубин предполагаемых титановых морей.
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
