Lopatky rotující závratnou rychlostí v uzavřené komoře v Kalifornii právě otevřely zcela novou kapitolu v historii výzkumu Marsu. NASA potvrdila, že rotory navržené pro novou generaci vrtulníků na Marsu překonaly zvukovou bariéru, což je milník, který donedávna patřil do říše science fiction.
Testy byly podle agentury provedeny v Jet Propulsion Laboratory, známém středisku kosmického výzkumu v jižní Kalifornii. V simulátoru schopném reprodukovat extrémní podmínky rudé planety dosáhly vrtule rychlosti 1,08 Machu, tedy o 8 % vyšší, než je rychlost, kterou se šíří zvuk v marťanské atmosféře. Tým inženýrů provedl 137 různých testů s použitím konstrukcí vyrobených společností AeroVironment, a dokonce musel komoru odstínit kovovými panely, aby se lopatky během experimentu neroztříštily.
Proč je létání na Marsu tak obtížné
Abychom pochopili velikost tohoto úspěchu, musíme nejprve pochopit, co znamená létat na světě, kde není téměř žádný vzduch. Atmosféra Marsu, složená téměř výhradně z oxidu uhličitého, má pouze 1 % hustoty vzduchu na povrchu Země. Běžný vrtulník se udrží na vzduchu, protože jeho rotory tlačí velké masy vzduchu dolů a vytvářejí tak potřebnou vztlakovou sílu. Na Marsu však nejsou téměř žádné molekuly, které by bylo možné tlačit. Je to jako snažit se plavat v mlze.
Al Chen, vedoucí programu průzkumu Marsu v JPL, to shrnuje výstižně:
Létání na Marsu je pravděpodobně jedna z nejtěžších věcí, které můžete dělat. Atmosféra je neuvěřitelně řídká, ale Mars má přesto značnou gravitaci.
Od vynalézavosti k mimozemskému letectví
Malý vrtulník Ingenuity v roce 2021 dokázal, že řízený let mimo Zemi je možný. Aby se jeho vrtule udržely stabilní po dobu pouhých několika sekund nad marťanskou půdou, musely se otáčet extrémní rychlostí. Přesto konstruktéři nikdy nedovolili, aby se špičky rotorů přiblížily nadzvukovému režimu: během 72 letů se této hranici záměrně vyhýbali, protože jakákoli nepředvídaná turbulence by mohla lopatky zničit.
A zde je fascinující detail marťanské fyziky. Machovo číslo, které vyjadřuje rychlost objektu ve vztahu k rychlosti zvuku v daném prostředí, má velmi rozdílné hodnoty v závislosti na planetě. Na úrovni hladiny moře na Zemi odpovídá Mach 1 rychlosti přibližně 1225 kilometrů za hodinu. Na Marsu se vzhledem k extrémnímu chladu a plynnému složení jeho atmosféry zvuk šíří mnohem pomaleji, rychlostí přibližně 870 km/h. Tento zdánlivě nepatrný rozdíl zcela mění pravidla aerodynamiky a činí z nadzvukového letu výzvu jiného rozměru.
O 30 % větší vztlak otevírá nové možnosti
Výsledky předčily očekávání. Nové vrtule generovaly přibližně o 30 % větší vztlak než předchozí generace, a to bez rozpadu při překonávání zvukové bariéry. V praxi to znamená, že budoucí marťanské vrtulníky by mohly nést baterie s vyšší kapacitou, sofistikovanější vědecké přístroje a při každém letu překonat podstatně větší vzdálenost.
Odborníci agentury zdůrazňují, že NASA se již nespokojí s pouhým prokázáním, že let na Mars je proveditelný. Nyní je cílem postavit letadla schopná zkoumat oblasti, které jsou pro rovery (pozemní vozidla, jež musí překonávat skály, svahy a dunová pole) zcela nedostupné. Vrtulník naproti tomu může létat nad kaňony, sopkami, lávovými rourami a dokonce fungovat jako pokročilý průzkumník pro budoucí mise s lidskou posádkou, který určí bezpečné trasy nebo ložiska ledu ukrytá pod povrchem.
Projekt SkyFall a budoucnost letů na Marsu
Vesmírná agentura již pracuje na konceptech, které dalece přesahují rámec pouhého technologického demonstrátoru. Mezi nejambicióznější iniciativy patří SkyFall, koncepční mise, která předpokládá nasazení malých autonomních vrtulníků na povrchu Marsu, které budou mapovat terén ze vzduchu.
Jestliže Ingenuity byla marťanskou obdobou letu bratří Wrightů, skromným důkazem, že nemožné je možné, to, co se připravuje nyní, vypadá spíše jako zrod celého mimozemského letectví. Lidstvo ještě na Mars nevstoupilo, ale v kovové komoře v Kalifornii se tam už naučily létat vrtule točící se v umělé atmosféře.