Исследователи из Университета Аризоны разработали новую концепцию летательных аппаратов для изучения Марса. Для полета планерам не требуется мотор, они парят в воздухе, как альбатросы.

Инженеры разработали безмоторный планер, который может парить над марсианской поверхностью в течение нескольких дней, используя для движения только энергию ветра. Для своей работы ученые изучили технику полета альбатросов.

В своей работе, опубликованной в журнале Aerospace, исследователи описывают концепцию небольшого самолета с размахом крыльев чуть меньше 3,5 м. Легкие, недорогие планеры с ветровой тягой используют несколько различных методов полета: простое статическое парение при наличии достаточного вертикального ветра и динамическое парение.

Динамическое парение — это метод, основанный на увеличении скорости горизонтального ветра с высотой. Такое явление, как показали предыдущие миссии, широко распространено на Марсе.

Схема динамического парения. Источник: Adrien Bouskela et al, Aerospace

Динамическое парение похоже на S-образную схему, которую лыжники используют для спуска с горы. Планер будет двигаться по извилистой траектории. Каждый раз, когда он меняет направление, он также начинает набирать высоту. Разница в скорости горизонтального ветра при таком маневре помогает разогнать самолет.

Самолеты летят под небольшим углом вверх навстречу медленному низкому ветру, объясняют исследователи. Когда они достигают более быстрого высотного ветра, они поворачиваются на 180 градусов и позволяют высокоскоростному ветру двигаться вперед под небольшим углом вниз. Когда энергия от высокоскоростного ветра заканчивается, самолет повторяет маневр.

Аппарат сможет нести полезную нагрузку, которая включает различные датчики для исследования красной планеты. Изображение: Emily Dieckman, College of Engineering, the University of Arizona

На Марсе уже есть летательные аппараты, однако сложность полёта в разреженной атмосфере красной планеты требует больших затрат энергии для создания подъемной силы. Например, вертолет Ingenuity использует солнечную энергию. При этом заряда хватает, чтобы летать около трех мин за раз на высоте всего 12 метров, отмечают инженеры.

Исследователи планируют до конца лета провести испытания своего устройства в разреженных верхних слоях земной атмосферы, чтобы продемонстрировать способность планера летать на Марсе.

Прототип устройства. Изображение: Emily Dieckman, College of Engineering, the University of Arizona