مجموعه: اخبار علمي و آموزشي

تاريخ انتشار : سه شنبه, 16 دي 1399 22:21

انسان ابتدا كاوشگر به مريخ فرستاد سپس يك بالگرد ولي تاكنون صحبتي درباره پرواز يك هواپيما در مريخ نشده است. در اين مقاله به بالهاي ويژه اي كه يك هواپيما براي پرواز در جو نازك مريخ به آن نياز دارد پرداخته شده است.

به گزارش ايسنا، تا اين اواخر هيچ تلاشي براي پرواز هواپيما در جو مريخ نشده بود. در حقيقت هواي مريخ بسيار رقيق‌تر از سطح زمين است و اين بدان معناست كه فشار هواي مريخ كمتر از يك درصد فشار هواي زمين است. اصلي‌ترين ترديد مهندسان اين بود كه آيا نيروي مناسب بالا برنده‌اي در اين شرايط وجود دارد يا خير. اكنون پاسخ اين سوال را مي‌دانيم.

درمقاله‌اي كه در ژوئن سال۲۰۲۰ توسط اوليو شوگر گابور(Oliviu Şugar-Gabor) و اندريا كوريانچي(Andreea Koreanschi) از دانشگاه سلفورد(Salford) بريتانيا منتشر شده است، ساختاري ممكن براي سطح مقطع بال هواپيما كه از نظر فني ماهي‌واره(Airfoil) ناميده مي‌شود مورد بررسي قرار گرفته است كه براي پرواز با سرعت نزديك به سرعت صوت در جو مريخ مناسب است.

در ۳۰ ژوئيه ۲۰۲۰ ناسا(NASA) در ماموريتي به نام استقامت(Perseverance) كاوشگري را به همراه يك هلي‌كوپتر كوچك به نام نبوغ(Ingenuity) به مريخ فرستاد. اين بالگرد اولين هواگردي است كه مي‌تواند در جو مريخ به طور كنترل شده پرواز كند. اين بالگرد اين كار را به وسيله يك جفت پره‌ي پروازي خود انجام مي‌دهد كه يكي از آن‌ها در بالاي ديگري قرار دارد و در محوري يكسان مي‌چرخند.

اين پره‌ها بزرگ‌تر از آنچه در زمين براي پرواز مورد نياز است هستند و همچنين بسيار سريع‌تر مي‌چرخند تا با جو مريخ كه چگالي كم و دماي پاييني دارد مقابله كنند. پره‌هاي بزرگ‌تر قدرت بالابري كافي ايجاد مي‌كنند تا اين بالگرد از سطح جدا شده و به پرواز در بيايد. اما پرواز به وسيله‌ي باله‌هاي ثابت مانند آنچه در هواپيماها وجود دارد در اين محيط مشكلي چالش برانگيز است. در اين شرايط نياز به سرعت بسيار زياد براي دستيابي به قدرت بالابري مناسب در بال‌هاست.

اين گروه از يك رفع كننده‌ي جريان به نام SU۲ كه نرم افزاري بسيار پيشرفته است و در علم آيروديناميك براي بررسي رفتار يك مايع در برابر يك ساختار خاص مورد استفاده قرار مي‌گيرد استفاده كردند تا مناسب‌ترين شكل ماهي‌واره براي پرواز در نزديكي سطح مريخ را تعيين كنند. آن‌ها مقداري ثابت به عنوان ضريب بالابرنده در نظر گرفتند اين عدد نشان‌دهنده‌ي نيروي بالابرنده در بال‌هاست. آن‌ها اين عدد را به اندازه‌ي كافي بالا در نظر گرفتند تا مطمئن شوند پرواز رخ خواهد داد. اين گروه همچنين طيفي از اعداد ماخ(Mach) را در نظر گرفتند كه نشان دهنده‌ي سرعتي است كه هواپيما براي پرواز بايد به آن دست يابد. اين اعداد ۰.۶۶ و ۰.۶۸ و ۰.۷۰ ماخ بودند. عدد يك ماخ معادل سرعت صوت يعني تقريبا ۷۶۷ مايل در ساعت است.

برطبق اين اطلاعات نتيجه گرفتند كه شكل مناسب براي ماهي‌واره در ضريب‌هاي ۰.۶۶ و ۰.۶۸ به گونه‌اي است كه در بخش پاييني سطحي صاف و در سطح فوقاني منحني باشد و حداكثر ضخامت آن در بخش مياني باشد. براي ضريب ۰.۷۰ ماخ حداكثر خميدگي به بخش عقبي منتقل مي‌شود اين طراحي براي حركت هموار ذرات هوا در بخش فوقاني ماهي‌واره مناسب است و در سرعت‌هاي زياد از ايجاد جريان آشفته جلوگيري مي‌كند.

اين نتايج با روش‌هاي محاسباتي به دست آمده است، اما براي بررسي اينكه آيا در شرايط واقعي كار مي‌كند، آزمايشات بيشتري لازم است. به عنوان مثال ، با استفاده از مدل كوچك‌تر از هواپيماي مريخي مي‌توان چيزي شبيه به پرواز در مريخ را در ارتفاع بسيار بالاي زمين، حداقل ۳۰۰۰۰ متر(حدود ۹۸۰۰۰ فوت) از سطح زمين شبيه‌سازي كرد. در واقع، در اين ارتفاع، شرايط جوي بسيار شبيه به مريخ است.

توسعه‌ي يك هواپيما براي مريخ هدفي بلند مدت در جهت استقرار انسان‌ها در سياره‌ي سرخ است. درحقيقت هواپيماهاي كوچك‌تر مي‌توانند به اندازه گيري و مشاهده‌ي سطوح بزرگ‌تري از مريخ كمك كنند. مانند مناطقي كه دسترسي به آن‌ها به وسيله مريخ‌نوردها دشوار است. دانشمندان در طول تاريخ كاوشگرهاي زيادي به سطح مريخ فرستاده‌اند اما اكنون وقت ‌آن است كه كمي از سطح بالاتر برويم.