С 1998 года программа НАСА «Инновационные передовые концепции» способствует инновациям, принимая новые и нетрадиционные предложения научного сообщества. Отобранным будет предоставлено финансирование для проведения ранних стадий технологических исследований, которые могут привести к разработке приложений, способствующих достижению научных и исследовательских целей агентства. В недавнем заявлении для прессы НАСА объявило о 13 концепциях, выбранных для фазы I разработки, которые получат совокупную награду в размере до 175 000 долларов США в виде грантов для оценки осуществимости концепций и дальнейшего развития технологии.
В этом году в число выбранных кандидатов входят: возвращение образцов с поверхности Венеры, самолет для полета на Марс, группа зондов для путешествия к Проксиме Центавра и исследования ее системы экзопланет и многое другое. Одним из наиболее привлекательных является Mars Aerial and Ground Global Intelligent Explorer (MAGGIE), предложенный Ге-Ченг Чжа, профессором аэродинамики Университета Майами и президентом Coflow Jet LLC. Концепция предусматривает создание компактного самолета с неподвижным крылом, работающего на солнечной энергии, способного осуществлять вертикальный взлет и посадку (VTOL).
Через NIAC НАСА поддерживает прочную традицию, когда предложения, меняющие правила игры, представленные общественностью, становились миссиями, которые внесли решающий вклад. Как сказал в своем заявлении заместитель администратора НАСА Джим Фри:
«Все смелые миссии, которые НАСА предпринимает на благо человечества, начинаются как просто идея, и NIAC несет ответственность за вдохновение многих из этих идей. Вертолет Ingenuity, летающий на Марсе, и приборы на космических спутниках MarCO CubeSat могут проследить свое происхождение от NIAC, доказывая, что существует путь от творческой идеи к успеху миссии. И хотя не все эти концепции будут успешными, НАСА и наши партнеры по всему миру могут извлечь уроки из новых подходов и в конечном итоге использовать технологии, разработанные NIAC».
Согласно предложению Чжи, включение технологии отклонения скользящего потока CoFlow Jet (CFJ) означает, что МЭГГИ будет способна двигаться со скоростью 0,25 Маха (~ 300 км / ч; 190 миль в час) с коэффициентом крейсерской подъемной силы (CL) 3,5 — почти на порядок выше, чем у обычных дозвуковых самолетов в тонкой атмосфере Марса. Полностью заряженной батареи хватит на 7,6 марсианских дней (сол), что даст МЭГГИ дальность действия 179 км (111 миль) на высоте 1000 м (3280 футов). Общий пробег МЭГГИ за весь марсианский год, который составляет 668 солов или 687 земных дней, составляет 16 048 км (9972 мили). Как рассказал Чжа Universe Today по электронной почте, запатентованная технология CFJ состоит из трех элементов:
«Во-первых, активное управление потоком CoFlow Jet (CFJ) увеличивает коэффициент подъемной силы, который необходим для преодоления низкой плотности воздуха на Марсе (1% от плотности на Земле). Обычный коэффициент подъемной силы не сможет поднять полезную полезную нагрузку. Во-вторых, CFJ устраняет разделение потока или остановку. Из-за низкой плотности воздуха на Марсе число Рейнольдса очень низкое, что делает самолет склонным к отрыву потока и срыву. Если самолет заглохнет, он разобьется, и игра закончится.
«В-третьих, CFJ обеспечивает отклоняемый поток, который представляет собой поток, втягиваемый пропеллером. Он может повернуть поток на 90 градусов вниз, так что самолету вертикального взлета и посадки не нужно наклонять пропеллеры вверх при висении. Пропеллер останется в положении, обращенном вперед, как и в крейсерском режиме. CFJ используется в заслонке для поворота потока. Это делает самолет вертикального взлета и посадки намного проще, чем обычный самолет».
Предусмотренный здесь профиль миссии будет состоять из трех атмосферных и геофизических исследований. Они будут исследовать, как долго на Марсе существовало магнитное поле, источник сигналов метана, обнаруженный Любопытство марсоход в кратере Гейла и подробное картирование подповерхностного водяного льда, наблюдаемого в средних широтах Марса. Зависимость от солнечной энергии также означает, что миссия (за исключением аварии) может продолжать работу в течение неопределенного времени. Короче говоря, МЭГГИ сможет выполнить первую атмосферную миссию глобального масштаба на Марс и станет первой концепцией, позволяющей продолжить исследование Красной планеты.
«Он имеет глобальный масштаб. Он может отправиться куда угодно на Марсе», — сказал Чжа. «Все предыдущие марсоходы могут исследовать только одну точку на Марсе. Их ассортимент весьма ограничен. Он может не только проводить исследования на поверхности земли, но и исследовать атмосферу, поскольку летает».
Профессор также отметил, что его концепция отдает дань уважения Изобретательность вертолет, который эффективно продемонстрировал потенциал воздушных миссий на Марс. «МЭГГИ», утверждает он, будет так же интересна публике из-за своей смелой природы и разнообразия сред, которые она может исследовать, изучать и изображать. Следуя гордой традиции отделения НАСА, Чжа также отметил, что разработка этой концепции исследования внеземной среды будет иметь применение для технологий вертикального взлета и посадки здесь, на Земле:
«В настоящее время на Земле наблюдается большое движение за разработку eVTOL для городской воздушной мобильности (погуглите, если вы не знакомы). Все они должны использовать титульные несущие винты, наклоняемые крылья и систему подъем-плюс-крейсер. Он тяжелый, медленный и неэффективный. Используя ту же технологию CoFlow Jet (CFJ), которая отклоняла встречный поток МЭГГИ, мы можем значительно повысить эффективность eVTOL на Земле».
Дополнительная литература: НАСА
