NASA испытывает оборудование связи и радиолокации для предлагаемой марсианской авиационной миссии под названием SkyFall. Проект пока находится на Земле, но его инженеры прорабатывают детали, которые позволят трём небольшим самолётам летать в разреженной атмосфере Марса и отправлять полезные данные обратно на марсоход или орбитальный аппарат.
В ходе недавнего испытания в Лаборатории реактивного движения NASA к антенне SkyFall внутри камеры электромагнитных помех подключили коаксиальный кабель. Антенну направили вверх, чтобы уменьшить отражения, пока инженеры измеряли её характеристики. Такая работа выглядит не столь драматично, как запуск ракеты, но именно она определяет, сможет ли космический аппарат поддерживать надёжную связь, находясь в миллионах километров от дома.
Что должен делать SkyFall
Концепция предполагает использование трёх самолётов, каждый из которых будет нести по четыре прибора. Их задача — осматривать рельеф с высоты, помогая учёным и планировщикам маршрутов марсоходов видеть склоны, русла и препятствия до того, как направить туда машину. Наблюдения с воздуха также могли бы связать отдельные выходы горных пород, которые трудно изучать с поверхности.
Вертолёт NASA Ingenuity уже доказал, что управляемый полёт в разреженной марсианской атмосфере возможен. Его вылеты продемонстрировали и практическую пользу: снимки с воздуха помогали команде марсохода Perseverance выбирать маршруты и научные цели. SkyFall развивает эту идею, предлагая миссию, построенную вокруг нескольких летательных аппаратов и более крупной научной нагрузки.
Почему антенны — это серьёзная марсианская проблема
Каждое сообщение с Марса должно преодолеть огромное расстояние и попасть на приёмную систему, которая может двигаться, вращаться или работать в условиях строгих ограничений по мощности. Малейшее несоответствие в диаграмме направленности антенны способно снизить запас линии связи. Электрические помехи от других приборов лишь усугубляют проблему.
Инженеры используют испытательные камеры, чтобы отделить собственный сигнал антенны от отражений и фонового шума. Затем они сравнивают измеренную диаграмму с компьютерными моделями и вносят изменения до того, как оборудование установят на летательный аппарат. Эта работа также помогает понять, сможет ли радиолокационная система выдавать полезные данные, не создавая помех навигации и связи.
Миссия, до запуска которой ещё годы
По заявлению NASA, запуск SkyFall ожидается на борту аппарата Space Reactor-1 Freedom в конце 2028 года. Это ориентир, а не гарантия того, что самолёты одобрены к полёту. Концепции оборудования часто меняются по мере того, как инженеры проверяют массу, мощность, связь и реалии ракеты-носителя.
Главный шаг сейчас — доказать, что приборы могут работать совместно. Марсианским самолётам предстоит пережить запуск, перелёт, вход в атмосферу и развёртывание, прежде чем они сделают хоть один снимок. Тестирование антенны на Земле — часть этой цепочки, и оно даёт команде миссии шанс найти слабые места, пока ремонт ещё возможен.
Если SkyFall достигнет Марса, его самым большим вкладом, вероятно, станет простой обзор планеты с высоты чуть выше поверхности. Такая перспектива даст командам марсоходов больше информации, прежде чем они направят машину по выбранному маршруту, а учёным — более широкую карту тех мест, которые они пытаются понять.
Полёт на Марсе не прощает ошибок: плотность атмосферы у поверхности составляет менее одного процента от земной. Самолёт должен двигаться достаточно быстро, чтобы создавать подъёмную силу, неся на себе батареи, компьютеры, приборы и радиоаппаратуру. Концепция, работающая в лаборатории, должна будет выдержать пыль, холодные ночи и задержку между командой, отправленной с Земли, и ответом от машины. Именно поэтому антенный тест заслуживает места в этой истории, хотя он и не даёт фотографии Марса. Миссия зависит от цепочки звеньев: самолёт передаст данные на ретранслятор, ретранслятор отправит их космическому аппарату или марсоходу, и лишь затем информация отправится домой. Слабое звено способно превратить успешный полёт в безмолвный. Измеряя параметры антенны на ранней стадии, инженеры получают возможность изменить конструкцию до того, как вокруг неё будет построен весь остальной самолёт.
Источники:
Материал подготовлен на основе данных NASA Jet Propulsion Laboratory, публикаций о миссии Ingenuity, а также отчётов об испытаниях антенных систем для программы SkyFall.
Ваш комментарий