Pesawat Mars

NASA Mini-Sniffer dianggap sebagai pesawat Mars pada tahun 1970-an, dan versi yang menggunakan hidrazin juga dikembangkan[1]
Drone Helikopter Pengintaian Mars yang direncanakan, untuk mencari rute untuk robot penjelajah[2]

Pesawat Mars adalah kendaraan untuk terbang di atmosfer Mars. Sejauh ini, sistem pemasukan, pendaratan, dan penurunan dari wahana pendarat Mars telah berhasil memasuki atmosfer Mars. Pesawat terbang dapat memberikan pengukuran atmosfer Mars secara in situ, serta pengamatan tambahan atas area yang diperluas. Tujuan jangka panjang dari program ini adalah mengembangkan pesawat terbang Mars yang dikendarai pilot.[3][4]

Dibandingkan dengan Bumi, udara di permukaan Mars lebih tipis (dengan tekanan kurang dari 1% dari di permukaan bumi) tetapi dengan gravitasi lebih rendah (kurang dari 40%).[4][5] Udara Mars, yang sebagian besar terdiri dari gas CO2, sekitar 50% lebih padat daripada udara Bumi yang disesuaikan dengan tekanan yang sama.[4]

Sejarah

Pada tahun 1918, film fiksi ilmiah Denmark Himmelskibet (alias A Trip to Mars) membahas pesawat luar angkasa yang disebut "Excelsior" untuk perjalanan berawak ke Mars.[6]

Sebelum dimulainya penjelajahan Mars dengan pesawat ruang angkasa, kepadatan atmosfer Mars diduga lebih tinggi daripada kondisi sebenarnya yang diukur di kemudian hari, sehingga membuat para insinyur berpikir bahwa penerbangan bersayap akan jauh lebih mudah daripada yang sebenarnya. Dalam konsep " Mars Project" ("Das Marsproject"),[7] Wernher von Braun mengusulkan kendaraan bersayap untuk mendaratkan misi manusia di Mars.[4]

Pendarat Mars terperinci pertama yang dikontrak oleh NASA adalah pendarat buatan Ford/Philco Aeronutronic pada awal 1960-an, ketika diketahui bahwa kerapatan atmosfer Mars yang diungkapkan oleh pengukuran Mariner IV pada bulan Juli 1965 ternyata jauh lebih kecil daripada perkiraan terbaik NASA.[8] Pendarat Mars ini memiliki lifting body berbentuk bak dengan winglet, dan merupakan salah satu rancangan terperinci pertama untuk pendarat Mars meskipun rancangan itu tidak akan bisa terbang dalam kondisi atmosfer Mars yang direvisi setelah pengamatan lebih lanjut.[8] Desain pendarat lifting body Mars Aeronutronic didasarkan pada model atmosfer Mars yang sebagian besarnya berupa nitrogen dengan kerapatan sekitar 10% dari atmosfer Bumi.[8]

Bulan Juli 1965 menandai pergeseran dari tren pendarat Mars lifting body dan pendaratan gaya terbang layang menjadi pendaratan gaya pemasukan balistik.[9]

Pada tahun 1970-an, pesawat Mini-Sniffer dibuat dalam beberapa versi sehingga dapat juga beroperasi di lingkungan penuh-CO2.[1] Mini-Sniffer dapat berjalan tanpa oksigen dengan menggunakan hidrazin, dan desainnya dipertimbangkan untuk mengambil sampel atmosfer Mars.[10] Pesawat ini memiliki baling-baling besar agar efektif di udara yang tipis dan banyak penerbangan dengan berbagai konfigurasi dilakukan antara tahun 1975 dan 1982.[11]

Desain rover bersayap diusulkan pada tahun 1970-an, untuk mencakup lebih banyak area daripada pendarat Viking yang tidak dapat berpindah.[4] Ada proposal dari NASA pada 1990-an untuk pesawat Mars yang terbang di Mars ketika ulang tahun penerbangan pertama Wright Brothers, di era "Lebih Cepat, Lebih Baik, Lebih Murah".[4]

Pada 2015, sebuah pesawat Mars dianggap sebagai sebuah pilihan dalam pembuatan ulang misi MELOS yang dirancang Jepang.[12] Satu desain awal mengusulkan pesawat dengan rentang sayap 1,2 m, massa 2,1 kg, dan dengan profil misi berikut:[12] Selama fase pendaratan elemen permukaan dari MELOS, pesawat akan dilepaskan pada ketinggian 5 km kemudian terbang selama 4 menit, sejauh 25 km secara horisontal.[12]

Pesawat

Konsep ARES

Purwarupa pesawat Mars telah diuji untuk terbang hingga mendekati ketinggian 30 km (sekitar 98 ribu kaki) di Bumi (kira-kira setengah dari tekanan udara rata-rata di permukaan Mars),[13] dan menguji sayap yang dapat diperluas dan dapat mengeras dengan paparan sinar ultraviolet.[14] Untuk penerbangan di atmosfer Mars, bilangan Reynolds akan sangat rendah jika dibandingkan dengan penerbangan di atmosfer Bumi.[5] Valles Marineris menjadi sasaran penerbangan pesawat tak berawak dan pesawat luncur Mars.[4][15]

Pesawat terbang layang dapat membawa lebih banyak instrumentasi ilmiah, tetapi mencakup lebih sedikit area.[4] Hidrazin telah diusulkan sebagai bahan bakar untuk pesawat Mars.[4] Pada satu titik, NASA sedang mengembangkan rencana untuk "mikromisi" pesawat berukuran wajan, yang akan membonceng pada muatan menuju Mars yang terpisah.[4] Mach 1 di Mars berarti sekitar 240 meter per detik (537 mph), sementara di Bumi sekitar 332 m/s (743 mph).[16]

Konsep Pesawat Mars yang diusulkan meliputi:

  • ARES (Aerial Regional-scale Environmental Survey)[17]
  • MAGE (Mars Airborne Geophysical Explorer)[15]
  • AME (Airplane for Mars Exploration)[13]
  • MATADOR (Mars Advanced Technology Airplane for Deployment, Operations, and Recovery)[13]
  • Sky-Sailor, pesawat bertenaga surya dengan robot mikro[18]
  • Kitty Hawk, misi multipeluncur[15]
  • Daedalus, glider dengan jangkauan 400+ km (proposal Mars Scout 2011)[19]
  • ARMaDA (Advanced Reconnaissance Martian Deployable Aircraft)[20]
  • MAREA (Martial Aerial Research Euroavia Airplane)[20]
  • Prandtl-M [21] (Penelitian Awal Desain Aerodinamika untuk Mendarat di Mars)[22]
  • NASA Mini-Sniffer, yang dipertimbangkan untuk mengambil sampel atmosfer Mars, diuji dengan menggunakan hidrazin (independen terhadap udara).[11]

Balon

Balon dapat memberikan alternatif selain parasut, memungkinkan pendaratan lembut.[23] Balon dapat memungkinkan pendarat lepas landas dan mendarat di lokasi baru.[23] Dua jenis teknologi balon adalah super-tekanan dan Montgolfiere.[23] Balon super-tekanan mencoba menahan tekanan yang disebabkan oleh pemanasan untuk mempertahankan ketinggian.[23]

Montgolfiere akan menggunakan udara Mars yang dipanaskan untuk membuat gaya angkat.[23] Contoh konsep untuk balon Mars adalah Mars Geoscience Aerobot.[24] Beberapa pekerjaan telah dilakukan untuk mengembangkan sel surya yang sangat tipis dan fleksibel yang dapat membuat kulit balon itu menghasilkan tenaga dari Matahari.[25]

Pesawat rotor

Pada tahun 2002, sebuah makalah yang diterbitkan menyarankan helikopter robot otonom untuk eksplorasi Mars, mungkin untuk Program Pengintaian Mars.[26] Sejumlah keuntungan dari desain pesawat rotor yaitu kemampuan untuk melewati medan Mars yang sulit namun masih bisa mengunjungi beberapa lokasi in situ.[26] Lompatan pendek yang dibuat oleh Lunar Surveyor 6 pada tahun 1967 dicatat sebagai contoh pelompatan wahana saat mengunjungi situs lain.[26]

Sebuah pesawat pengintai kecil yang diluncurkan dari penjelajah Mars berbiaya US $ 23 juta telah dikembangkan pada akhir 2010-an, termasuk untuk demonstrasi helikopter pada tahun 2018.[27][28] Program untuk Helikopter Pengintai Mars yang mungkin akan menjadi penjelajah Mars 2020 akan melakukan memiliki kamera resolusi tinggi yang menghadap ke bawah untuk navigasi, pendaratan, dan survei sains mengenai medan, dan sistem komunikasi untuk menyampaikan data kembali ke robot penjelajah.[29]

Virtual

Mars Express HRSC dan data HiRISE MRO dapat menyediakan penerbangan di atas Mars secara virtual dengan mengalirkan gambar permukaan pada model medan 3D.[30][31][32]

Referensi

  1. ^ a b "Mini-Sniffer". 2015-09-28. 
  2. ^ "Helicopter Could be 'Scout' for Mars Rovers - Mars Science Laboratory". 
  3. ^ Oliver Morton – MarsAir (January 2000) – Air & Space magazine
  4. ^ a b c d e f g h i j "Oliver Morton – MarsAir How to build the first extraterrestrial airplane. – NASA Quest". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-12-18. Diakses tanggal 2012-05-10. 
  5. ^ a b Development and Flight Testing of a UAV with Inflatable-Rigidizable Wings – University of Kentucky Diarsipkan
  6. ^ [1]
  7. ^ von Braun, Wernher (1991) [1952]. The Mars Project (edisi ke-2nd). University of Illinois Press. ISBN 978-0-252-06227-8. 
  8. ^ a b c "The Road to Mars..." Air & Space Magazine (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2018-07-19. 
  9. ^ [2]
  10. ^ "NASA Dryden Mini-Sniffer Photo Collection". www.dfrc.nasa.gov (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2018-01-21. 
  11. ^ a b "NASA Dryden Mini-Sniffer Photo Collection". 
  12. ^ a b c [3]
  13. ^ a b c Mars Airplane – Ames Research Center
  14. ^ /wiki/lib/exe/fetch.php?id%3Dpeople%253Ajel%253A00pubs%26cache%3Dcache%26media%3Dpublications:0503_ieee_simpson.pdf BIG BLUE: High-Altitude UAV Demonstrator of Mars Airplane Technology
  15. ^ a b c John F. McGowan, Ph.D. – Wings on Mars (December 3, 1999)
  16. ^ "Mars Science Laboratory Mission Profile". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-02-21. Diakses tanggal 2012-08-21. 
  17. ^ Ares Mars Airplane website Diarsipkan
  18. ^ Sky-Sailor
  19. ^ "Daedaluspresentation". 
  20. ^ a b Euroavia students design Martian aerial vehicle (ESA)
  21. ^ Could This Become the First Mars Airplane? NASA June 2015
  22. ^ "Flying the Friendly Martian Skies: NASA to Test Mars Airplane Prototype". AmericaSpace (dalam bahasa Inggris). 2015-07-01. Diakses tanggal 2018-07-19. 
  23. ^ a b c d e NASA – Mars Balloons
  24. ^ "Mars Balloon Trajectory Model for Mars Geoscience Aerobot Development (1997)". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-02-22. Diakses tanggal 2012-03-22. 
  25. ^ http://www.lpi.usra.edu/meetings/marsconcepts2012/pdf/4307.pdf
  26. ^ a b c Young, Larry; Aiken, E.W.; Gulick, Virginia; Mancinelli, Rocco; Briggs, Geoffrey (2002-02-01). Rotorcraft as Mars Scouts. 1. hlm. 1–378 vol.1. doi:10.1109/AERO.2002.1036856. ISBN 978-0780372313. 
  27. ^ NASA Mars exploration efforts turn to operating existing missions and planning sample return. Jeff Foust, Space News. 23 February 2018.
  28. ^ NASA to decide soon whether flying drone will launch with Mars 2020 rover. Stephen Clarke, Spaceflight Now. 15 March 2018.
  29. ^ Volpe, Richard. "2014 Robotics Activities at JPL" (PDF). Jet Propulsion Laboratory. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-02-21. Diakses tanggal 1 September 2015. 
  30. ^ "TPS – Unbelievably spectacular flight through Candor ChasmaMar. 9, 2010". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2012-04-10. Diakses tanggal 2019-07-15. 
  31. ^ Highlight of the Month January: Mawrth Vallis Animation (2012)
  32. ^ "Flyover Animation of Becquerel Crater on Mars". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-06-03. Diakses tanggal 2019-07-15.