NASA, Yeni Nesil Mars Helikopteri Rotor Kanatlarını Mach 1'in Ötesine İtiyor

NASA'nın yeni nesil helikopterlerini Mars'ın yeni yüksekliklerine taşıyacak rotor kanatları, NASA'nın Güney Kaliforniya'daki Jet Propulsion Laboratuvarı'nda Mart ayında yapılan testler sırasında ses bariyerini kırdı. Kızıl Gezegen'deki çevre koşullarını simüle edebilen özel bir odada gerçekleştirilen testlerden elde edilen veriler, rotor kanadının en hızlı hareket eden parçası olan uçların, parçalanmadan Mach 1'in üzerine çıkabileceğini gösteriyor. 137 test çalışmasından elde edilen veriler, mühendislerin bilim araçları da dahil olmak üzere daha ağır yükleri taşıyabilen uçaklar tasarlamasına olanak tanıyacak.

"NASA harika bir iş çıkardı Yaratıcılık Mars HelikopteriJPL Mars Keşif Programı yöneticisi Al Chen, "Ancak bu yeni nesil uçaklardan Kızıl Gezegen'de daha fazlasını yapmalarını istiyoruz" dedi ve şöyle devam etti: "Bu kolay bir istek değil. Mars'la ilgili her şey zor olsa da oraya uçmak yapabileceğiniz en zor şey. Bunun nedeni, atmosferinin inanılmaz derecede ince olması ve kaldırma kuvveti oluşturmanın zor olması, buna rağmen Mars'ın önemli bir yer çekimine sahip olmasıdır."

Başka bir dünyada ilk motorlu, kontrollü uçuşu gerçekleştiren Ingenuity beş yıl önce, 19 Nisan 2021bilim aletlerini taşımayan, çığır açan bir teknoloji gösterisiydi. Ajansın yakın zamanda duyurduğu SkyFall projesi ve gelecekteki diğer potansiyel Mars uçakları, alçak irtifa hava keşiflerinin getirdiği avantajlardan yararlanarak, gelecekteki insan ve robotik görevleri destekleyecek verileri toplamak için bilim araçları ve sensörler dahil olmak üzere yük taşıma kapasitesine sahip olacak.

Rotorların hızlı hareket eden dünyasında, daha fazla itme kuvveti daha hızlı dönüşten veya daha büyük çaptan gelir. Bu aksiyom Dünya'da geçerli olsa da, Kızıl Gezegen için uçak tasarlayan mühendislerin çok daha agresif olmaları gerekiyor. Mars atmosferi Dünya'nınkinin yalnızca %1'i kadar yoğun olduğundan, itme kuvvetini en üst düzeye çıkarmak, kayda değer bir kaldırma kuvveti elde etmek için bıçağın uçlarını ses hızına doğru itmeyi gerektirir. Dünya üzerindeki küçük çaplı rotorlar dakikada binlerce devirle dönebilse de, itecekleri daha fazla hava molekülü vardır ve ses sınırına yaklaşmaları gerekmez.

Ingenuity uçuş ekibi, helikopterin Mars'taki 72 uçuşu sırasında kompozit kaplamalı köpük rotorlarının dönüş hızının 2.700 rpm'yi aşmasına iki nedenden dolayı asla izin vermedi: ses bariyerinin öngörülemeyen fiziğinden kaçınmak ve beklenmedik bir rüzgârın (örneğin bir toz şeytanından gelen) rotor uçlarını sonik kenarın üzerine göndermemesini sağlamak.

"Eğer Chuck Yeger burada olsaydın, sana işlerin yolunda gitmediğini söylerdi Mach 1JPL'den rotor test lideri Jaakko Karras şöyle konuştu: "Bunu aklımızda tutarak, Ingenuity'nin uçuşlarını, rüzgar olmadan rotor kanatlarının uçlarını Mach 0,7'de tutacak şekilde planladık, böylece uçuş sırasında bir Mars karşı rüzgarıyla karşılaşırsak, rotor uçları süpersonik gitmezdi. Ancak yeni nesil Mars uçaklarımızdan daha fazla performans istiyoruz. Rotorlarımızın güvenli bir şekilde daha hızlı gidebileceğini bilmemiz gerekiyordu.”

Dünya'da deniz seviyesinde Mach 1 yaklaşık 760 mil/saat (1223 km/saat) iken, gezegenin ince, soğuk, karbondioksit bakımından zengin atmosferi nedeniyle Mars'ta sesin hızı önemli ölçüde daha yavaştır (yaklaşık 540 mil/saat (869 km/saat).

AeroVironment tarafından Simi Valley, Kaliforniya'da geliştirilip üretilen rotorları değerlendirmeye başlamak için Karras ve ekibi, tarihi mekana gelecekteki Mars helikopter tasarımlarında kullanılabilecek üç kanatlı bir rotor monte etti. 25 Metrelik Uzay Simülatörü JPL'de. Havayı boşalttılar ve yerine Mars atmosferine uymaya yetecek kadar karbondioksit koydular, ardından artan hızlarda dönerken rotoru rüzgarla patlattılar.

Test mühendisleri, süpersonik deney sırasında kanatların kırılma ihtimaline karşı odanın bir kısmını metal levha ile kaplamak için önlem almıştı. Ekip, odadan birkaç metre uzaktaki bir kontrol odasından, devir sayısı 3.750'ye kadar çıkarken verileri gösteren ekranları ve odanın içindeki görüntüyü izledi. Bu hızda bahşişler Mach 0,98 hızla ilerliyordu. Daha sonra mühendisler, odanın içindeki, rotorlara karşı rüzgarlar yağdıran bir fanı çalıştırdı. Her koşudan sonra bir sonraki koşu için rüzgar hızı arttı.

Ekip, rotor uç hızlarını Mach 1,08'e çıkararak Mars aracının kaldırma kapasitesini %30 artırdı. Bu buluş, gelecekteki misyonların, gelişmiş sensörler ve uzun süreli uçuş için daha büyük piller dahil olmak üzere daha ağır bilimsel yükleri desteklemesine olanak tanıyor.

Ekip daha sonra iki kanatlı SkyFall rotoruyla şansını denedi. Üç kanatlı versiyondan biraz daha uzun olduğundan, karşı rüzgarları uygulamadan önce rotor uçlarında aynı neredeyse süpersonik hıza ulaşmak için yalnızca 3.570 rpm'ye ihtiyaç vardı.

NASA'nın Silikon Vadisi'ndeki Ames Araştırma Merkezi'nden aerodinamik uzmanı ve test ekibinin üyesi Shannah Withrow-Maser, "Bu rotorların başarılı bir şekilde test edilmesi, daha zorlu ortamlarda uçuşun fizibilitesini kanıtlamaya yönelik büyük bir adımdı; bu, yeni nesil araçlar için kilit önem taşıyor" dedi. "1,05 Mach hızına ulaşabildiğimiz için şanslı olacağımızı düşündük ve son koşularımızda 1,08 Mach hızına ulaştık. Hala verileri inceliyoruz ve masada daha da fazla itiş gücü olabilir. Bu yeni nesil helikopterler muhteşem olacak."

SkyFall görev tasarım ekibi, test ekibinin bulgularını performans spesifikasyonlarına dahil etti. Bugüne kadar başka bir gezegende uçan tek rotorlu araç olan Ingenuity'den ilham alan SkyFall, Aralık 2028'de üç yeni nesil Mars helikopterini Kızıl Gezegene taşımak üzere tasarlandı.

Sesten daha hızlı dönüş testi kampanyası, Kızıl Gezegende uçan gelecekteki uçakların kapasitesini en üst düzeye çıkarmak amacıyla ajansın Mars Keşif Programı tarafından finanse edildi. Pasadena'daki Caltech'in bir bölümü olan JPL, NASA'nın Washington'daki Bilim Misyonu Direktörlüğü için Mars Keşif Programını yönetiyor.

NASA'nın Mars Keşif Programı hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin:

https://mars.nasa.gov

Medya Kişileri

DC Çevik
Jet Tahrik Laboratuvarı, Pasadena, Kaliforniya.
818-393-9011
[email protected]

Karen Fox / Alana Johnson
NASA Genel Merkezi, Washington
240-285-5155 / 202-672-4780
[email protected] / [email protected]

2026-029