Когда в феврале 2021 года на поверхность Марса спустится марсоход нового поколения Mars 2020, у него будет иметься своего рода летающий помощник, которого можно назвать термином “марсокоптер”. Разработка летательного аппарата Mars Helicopter проводилась в течение четырех лет, и в результате этих работ на свет появился винтокрылый аппарат, весом всего 1.8 килограмма, который сможет вывести на качественно новый уровень процесс исследования планет, имеющих атмосферу.
Область исследований Марса прошла долгий путь, начавшийся с посадки на поверхность планеты исследовательского модуля Viking в 1976 году. После этого на поверхность Красной Планеты были опущены марсоходы, работающие на солнечной, а позже – на ядерной энергии. Нынешним чемпионом по дальности поездки по поверхности планеты является марсоход Opportunity, он прошел дистанцию в 40 километров. Но на это марсоходу потребовалось 14 лет, хотя такую дистанцию на Земле велосипедист может преодолеть за несколько часов.
Самым сложным в исследованиях Марса является то, что перемещение по поверхности этой планеты весьма походит на пересечение пустыни Гоби. В этой пустыне есть мягкие пески, которые могут стать смертельной ловушкой, как в случае марсохода Spirit. Еще на Марсе есть и каменистые участки поверхности, где острые грани камней способны повредить покрышки колес марсохода, а различные кратеры, овраги и утесы могут стать непреодолимыми препятствиями, огибая которые приходится делать большие крюки.
К сожалению, для исследований Марса не получится взять даже профессиональный беспилотник с полки ближайшего специализированного магазина. Плотность марсианской атмосферы ниже плотности атмосферы Земли и летательные аппараты, рассчитанные на полеты на Земле, не смогут также эффективно летать на Марсе.
Аппарат Mars Helicopter, разрабатываемый специалистами Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL) с 2013 года, имеет два ротора с двумя лопастями, вращающимися в противоположных направлениях. Форма лопастей специально была рассчитана для полетов в разреженной атмосфере Марса, а скорость их вращения составляет 3000 оборотов в секунду, что в 10 раз быстрей скорости вращения лопастей аппаратов, предназначенных для полетов на Земле. Двигатели аппарата Mars Helicopter черпают энергию из литий-ионных аккумуляторов, которые подзаряжаются от солнечных батарей. Эти же солнечные батареи обеспечивают работу внутренних нагревателей, не дающих замерзнуть электронике аппарата во время холодных марсианских ночей.
Когда аппараты миссии Mars 2020 прибудут на планету, вертолет выполнит серию системных тестов прежде, чем совершить свой первый вылет. Этот вылет будет заключаться в подъеме на высоту в три метра, парение там в течение 30 секунд и возвращении к исходной точке. В течение следующих 30 дней аппарат Mars Helicopter совершит серию из пяти вылетов, увеличивая каждый раз дальность и высоту полета. И во время последнего полета аппарат поднимется на высоту в несколько сотен метров и зависнет там на 90 секунд.
Поскольку время, требующееся радиосигналу для того, чтобы преодолеть расстояние между Землей и Марсом, будет равно приблизительно 23 минутам, все описанные выше действия аппарат Mars Helicopter будет выполнять полностью автоматически, действуя по заранее переданной с Земли программе.
И в заключение отметим, что летательный аппарат Mars Helicopter является своего рода экспериментом, почти не имеющим отношения к главной цели миссии Mars 2020. Любая неудача аппарата Mars Helicopter никак не скажется на марсоходе и на выполнении им основных задач. Тем не менее, НАСА рассчитывает, что этот эксперимент принесет им массу опыта и данных, которые сыграют огромную роль в планировании следующих миссий, в которых летательные аппараты могут стать ключевыми фигурами.