Pašlaik Marsa virsma tiek pētīta, izmantojot īpašas orbītas stacijas, kā arī stacionārus moduļus vai lēnas kustības roverus. Starp šiem pētniecības transportlīdzekļiem ir diezgan liela plaisa, ko varētu aizpildīt ar dažādām lidmašīnām. Šķiet, kāpēc cilvēka radītās mākslīgās ierīces joprojām nelido pāri Sarkanās planētas virsmai? Atbilde uz šo jautājumu ir uz virsmas (visās nozīmēs), Marsa atmosfēras blīvums ir tikai 1,6% no zemes atmosfēras blīvuma virs jūras līmeņa, kas savukārt nozīmē, ka lidmašīnām uz Marsa būtu jālido plkst. ļoti liels ātrums, lai nenokristu.
Marsa atmosfēra ir ļoti reta, tāpēc lidmašīnas, kuras cilvēki izmanto, pārvietojoties Zemes atmosfērā, praktiski nekādā veidā nav piemērotas izmantošanai Sarkanās planētas atmosfērā. Tajā pašā laikā pārsteidzoši, ka amerikāņu paleontologs Maikls Habibs ierosināja izeju no pašreizējās situācijas ar nākotnes Marsa lidojošajiem transportlīdzekļiem. Pēc paleontologa domām, parastie sauszemes tauriņi vai mazi putni var kļūt par lielisku ierīču prototipu, kas spēj lidot Marsa atmosfērā. Maikls Habibs uzskata, ka, atjaunojot šādas radības, palielinot to lielumu, ja tiek saglabātas proporcijas, cilvēce varēs iegūt lidojumiem piemērotas ierīces Sarkanās planētas atmosfērā.
Mūsu planētas pārstāvji, piemēram, tauriņi vai kolibri, var lidot atmosfērā ar zemu viskozitāti, tas ir, tādā pašā atmosfērā kā uz Marsa virsmas. Tāpēc tie var darboties kā ļoti labi modeļi, lai radītu nākotnes lidmašīnu modeļus, kas piemēroti Marsa atmosfēras iekarošanai. Šādu ierīču maksimālos izmērus varētu aprēķināt, izmantojot angļu zinātnieka Kolina Pennisevika vienādojumu no Bristoles. Tomēr galvenās problēmas joprojām būtu jāatzīst par jautājumiem, kas saistīti ar šādu lidaparātu uzturēšanu uz Marsa attālumā no cilvēkiem un viņu prombūtnes laikā uz virsmas.
Visu peldošo un lidojošo dzīvnieku (kā arī mašīnu) uzvedību var izteikt ar Reinoldsa skaitli (Re): šim nolūkam jums jāreizina lidotāja (vai peldētāja) ātrums, raksturīgais garums (piemēram, hidrauliskais) diametrs, ja mēs runājam par upi) un blīvuma šķidrums (gāze), un reizināšanas rezultātā iegūtais rezultāts tiek dalīts ar dinamisko viskozitāti. Rezultāts ir inerces spēku un viskozu spēku attiecība. Parasts lidaparāts spēj lidot ar augstu Re skaitli (ļoti augsta inerce attiecībā pret gaisa viskozitāti). Tomēr uz Zemes ir dzīvnieki, ar kuriem "pietiek" salīdzinoši nelielam skaitam Re. Tie ir sīki putni vai kukaiņi: daži no tiem ir tik mazi, ka patiesībā tie nelido, bet peld gaisā.
Paleontologs Maikls Habibs, apsverot to, ieteica ņemt kādu no šiem dzīvniekiem vai kukaiņiem, palielinot visas proporcijas. Tātad būtu iespējams iegūt lidmašīnu, kas pielāgota Marsa atmosfērai un neprasa lielu lidojuma ātrumu. Viss jautājums ir - līdz kādam izmēram tauriņu vai putnu varētu palielināt? Šeit parādās Kolina Pennisevika vienādojums. Šis zinātnieks 2008. gadā ierosināja aprēķinu, saskaņā ar kuru svārstību biežums var mainīties diapazonā, ko veido šādi skaitļi: ķermeņa masa (ķermenis) - līdz 3/8 grādiem, garums - līdz -23/24 grāds, spārnu laukums - līdz pakāpei - 1/3, paātrinājums gravitācijas ietekmē ir 1/2, šķidruma blīvums ir -3/8.
Tas ir diezgan ērti aprēķiniem, jo var veikt korekcijas, kas atbilstu gaisa blīvumam un gravitācijas spēkam uz Marsa. Šajā gadījumā būs arī jāzina, vai mēs pareizi "veidojam" virpuļus no spārnu izmantošanas. Par laimi, šeit ir arī piemērota formula, ko izsaka Strouhal skaitlis. Šo skaitli šajā gadījumā aprēķina kā vibrācijas frekvences un amplitūdas reizinājumu, kas dalīts ar ātrumu. Šī indikatora vērtība ievērojami ierobežos transportlīdzekļa ātrumu kruīza lidojuma režīmā.
Šī indikatora vērtībai Marsa transportlīdzeklim jābūt no 0,2 līdz 0,4, lai tā atbilstu Pennisewick vienādojumam. Šajā gadījumā beigās būs nepieciešams Reinoldsa skaitli (Re) iekļaut intervālā, kas atbilstu lielam lidojošam kukaiņam. Piemēram, starp diezgan labi pētītajām vanagu kodēm: Re ir pazīstams ar dažādiem lidojuma ātrumiem, atkarībā no ātruma šī vērtība var svārstīties no 3500 līdz 15000. Maikls Habibs liek domāt, ka Marsa lidmašīnas radītāji arī paliek šajā diapazonā.
Piedāvāto sistēmu šodien var atrisināt dažādos veidos. Elegantākā no tām ir līkņu uzbūve ar krustošanās punktu atrašanu, bet visātrāk un daudz vieglāk ievadīt visus datus matricu aprēķināšanas programmā un atrisināt tos iteratīvi. Amerikāņu zinātnieks nesniedz visus iespējamos risinājumus, koncentrējoties uz to, ko uzskata par vispiemērotāko. Saskaņā ar šiem aprēķiniem "hipotētiskā dzīvnieka" garumam jābūt 1 metram, masai aptuveni 0,5 kg, un spārnu relatīvajam pagarinājumam ir 8,0.
Šāda izmēra aparātam vai radībai Strouhal skaitlis būtu 0,31 (ļoti labs rezultāts), Re - 13 900 (arī labs), pacelšanas koeficients - 0,5 (pieņemams kruīza lidojuma rezultāts). Lai patiešām iedomātos šo aparātu, Khabib salīdzināja savas proporcijas ar pīles proporcijām. Bet tajā pašā laikā, neizmantojot stingrus sintētiskus materiālus, tas būtu jāpadara vēl vieglāks nekā hipotētiska tāda paša izmēra pīle. Turklāt šim bezpilota lidaparātam spārnus nāksies plātīt daudz biežāk, tāpēc šeit būtu lietderīgi to salīdzināt ar midi. Tajā pašā laikā Re skaitlis, kas ir salīdzināms ar tauriņu skaitu, ļauj spriest, ka īsu laiku aparātam būs augsts pacelšanās koeficients.
Izklaides nolūkos Maikls Habibs liek domāt, ka viņa hipotētiskā lidmašīna pacelsies kā putns vai kukainis. Ikviens zina, ka dzīvnieki neizkaisās pa skrejceļu, pacelšanās nolūkā viņi nobīda balstu. Šim nolūkam putni, tāpat kā kukaiņi, izmanto savas ekstremitātes, un sikspārņi (iespējams, pterozauri to darīja agrāk) arī izmantoja savus spārnus kā stumšanas sistēmu. Sakarā ar to, ka Sarkanās planētas gravitācijas spēks ir ļoti mazs, pacelšanai pietiek pat ar salīdzinoši nelielu grūdienu - aptuveni 4% no tā, ko spēj parādīt labākie zemes lēcēji. Turklāt, ja aparāta stūmējai sistēmai izdosies pievienot jaudu, tā varēs pacelties bez problēmām pat no krāteriem.
Jāatzīmē, ka šī ir ļoti rupja ilustrācija un nekas vairāk. Pašlaik ir daudz iemeslu, kāpēc kosmosa spēki vēl nav izveidojuši šādus bezpilota lidaparātus. Starp tiem var izcelt lidmašīnas izvietošanas uz Marsa problēmu (to var izdarīt ar rovera palīdzību), apkopi un barošanu. Ideju ir diezgan grūti īstenot, kas galu galā var padarīt to neefektīvu vai pat pilnīgi nepraktisku.
Lidmašīna, lai izpētītu Marsu
30 gadus Marsu un tā virsmu apseko ar visdažādākajiem tehniskiem līdzekļiem, to ir pētījuši orbītā esošie satelīti, kā arī vairāk nekā 15 dažādu ierīču veidi, brīnumaini visurgājēji un citas viltīgas ierīces. Tiek pieņemts, ka drīz uz Marsu tiks nosūtīta arī robotu lidmašīna. Vismaz NASA zinātnes centrs jau ir izstrādājis jaunu projektu īpašam robotam lidaparātam, kas paredzēts Sarkanās planētas izpētei. Tiek pieņemts, ka lidmašīna pētīs Marsa virsmu no augstuma, kas ir salīdzināms ar Marsa izpētes roveru augstumu.
Ar šāda rovera palīdzību zinātnieki atklās risinājumu lielam skaitam Marsa noslēpumu, ko zinātne vēl nav izskaidrojusi. Kosmosa kuģis Mars varēs lidināties virs planētas virsmas aptuveni 1,6 metru augstumā un lidot daudzus simtus metru. Tajā pašā laikā šī iekārta veiks fotoattēlu un video ierakstīšanu dažādos diapazonos un attālināti skenēs Marsa virsmu.
Braucējam vajadzētu apvienot visas mūsdienu roveru priekšrocības, kas reizinātas ar iespējām izpētīt lielus attālumus un teritorijas. Kosmosa kuģi Mars, kas jau ir saņēmis apzīmējumu ARES, šobrīd veido 250 dažādās jomās strādājoši speciālisti. Viņi jau ir izveidojuši Marsa lidmašīnas prototipu, kuram ir šādi izmēri: spārnu platums 6,5 metri, garums 5 metri. Šī lidojošā robota ražošanai plānots izmantot vieglāko oglekļa polimēru materiālu.
Šo ierīci paredzēts nogādāt Sarkanajā planētā tieši tādā pašā gadījumā kā ierīci nolaišanai uz planētas virsmas. Šī korpusa galvenais mērķis ir aizsargāt kosmosa kuģi no pārkaršanas postošās ietekmes, kad kapsula nonāk saskarē ar Marsa atmosfēru, kā arī aizsargāt kosmosa kuģi nolaišanās laikā no iespējamiem bojājumiem un mehāniskiem bojājumiem.
Zinātnieki plāno izmest šo lidmašīnu uz Marsu, izmantojot jau pārbaudītus pārvadātājus, tomēr arī šeit viņiem ir jaunas idejas. 12 stundas pirms nosēšanās uz Sarkanās planētas virsmas ierīce atdalīsies no nesēja un 32 km augstumā. Virs Marsa virsmas tā atbrīvos no kapsulas Marsa lidmašīnu, pēc kuras Marsa lidmašīna nekavējoties iedarbinās dzinējus un, izvēršot sešus metrus garus spārnus, sāks autonomu lidojumu virs planētas virsmas.
Tiek pieņemts, ka ARES lidmašīna spēs lidot virs Marsa kalniem, kurus zemnieki pilnīgi neizpētījuši, un veikt nepieciešamos pētījumus. Parastie roveri nevar kāpt kalnos, un satelītiem ir grūti atšķirt detaļas. Tajā pašā laikā Marsa kalnos ir zonas ar spēcīgu magnētisko lauku, kuru daba zinātniekiem nav saprotama. Lidojuma laikā ARES ņem gaisa paraugus no atmosfēras ik pēc 3 minūtēm. Tas ir diezgan svarīgi, jo uz Marsa tika atrasta metāna gāze, kuras raksturs un avots nav pilnīgi skaidrs. Uz Zemes metānu ražo dzīvās būtnes, savukārt metāna avots uz Marsa ir pilnīgi neskaidrs un joprojām nav zināms.
Arī kosmosa kuģī ARES Mars viņi uzstādīs aprīkojumu parasta ūdens meklēšanai. Zinātnieki uzskata, ka ar ARES palīdzību viņi varēs iegūt jaunu informāciju, kas ļaus izgaismot Sarkanās planētas pagātni. Pētnieki jau ir nodēvējuši ARES projektu par īsāko kosmosa programmu. Marsa lidmašīna var uzturēties gaisā tikai aptuveni 2 stundas, līdz beidzas degviela. Tomēr pat šajā īsajā laika posmā ARES joprojām spēs veikt 1500 kilometru attālumu virs Marsa virsmas. Pēc tam ierīce piezemēsies un varēs turpināt pētīt Marsa virsmu un atmosfēru.
