Riassunto:
Gli ingegneri della NASA hanno recentemente condotto test presso il Jet Propulsion Laboratory nel sud della California, negli Stati Uniti, e sono riusciti con successo a consentire alla punta del rotore di un elicottero marziano di nuova generazione di superare brevemente la velocità del suono. I test sono stati condotti in un "simulatore spaziale di 25 piedi" in grado di simulare l'atmosfera sottile e fredda di anidride carbonica di Marte, e sono stati completati un totale di 137 test.
La densità dell'atmosfera marziana è circa l'1% di quella terrestre, il che rende difficile per gli elicotteri ottenere una portanza sufficiente. Per migliorare le prestazioni di volo, gli ingegneri devono far girare i rotori a velocità estremamente elevate. In precedenza, quando l’elicottero su Marte “Ingenuity” della NASA svolgeva la sua missione, la velocità del rotore era limitata a meno di 2.700 giri al minuto per evitare complessi effetti aerodinamici che potevano verificarsi dopo l’avvicinamento alla barriera del suono e per evitare che improvvisi flussi d’aria come i mulinelli di polvere spingessero la punta del rotore in uno stato supersonico.
Per questo test è stato utilizzato un rotore a tre pale sviluppato dall'American Aviation Environmental Corporation. Gli ingegneri hanno prima estratto l'aria dalla cabina simulata, quindi hanno iniettato anidride carbonica con una pressione vicina all'ambiente marziano e hanno gradualmente aumentato la velocità del flusso d'aria e la velocità del rotore. Quando la velocità di rotazione raggiunge i 3750 giri al minuto, la velocità della punta del rotore raggiunge circa Mach 0,98. Successivamente, il team ha continuato ad aumentare il flusso d'aria sopravvento e, infine, ha spinto la velocità della punta del rotore a Mach 1,08.
I risultati mostrano che la rotazione supersonica aumenta la portanza dell'aereo di circa il 30%. Ciò significa che i futuri elicotteri su Marte dovrebbero trasportare strumenti scientifici più pesanti, sensori più avanzati e batterie di maggiore capacità, consentendo loro di eseguire missioni di esplorazione di lunga durata e a bassa quota che coprono un raggio più ampio.
Il gruppo di ricerca ha anche testato un rotore a due pale progettato per il concetto di missione SkyFall. Poiché le sue pale sono leggermente più lunghe, è possibile ottenere una velocità di punta simile, quasi supersonica, quando la velocità di rotazione raggiunge circa 3570 giri al minuto.
L'aerodinamica Shanna Witherow-Mazer dell'Ames Research Center della NASA ha affermato che il team originariamente si aspettava che la velocità del rotore raggiungesse Mach 1,05, che sarebbe l'ideale, ma il test finale ha raggiunto Mach 1,08. Gli ingegneri stanno ancora analizzando i dati e potrebbero trovare maggiore spazio per il miglioramento della spinta in futuro.
I risultati dei test rilevanti sono stati incorporati nei requisiti di progettazione della missione "SkyFall". La missione prevede di attingere all'esperienza tecnica di "Ingenuity" e di consegnare tre elicotteri Mars di nuova generazione su Marte già nel dicembre 2028. La campagna di test è finanziata dal Mars Exploration Project della NASA e mira a migliorare la capacità di carico utile e le prestazioni di volo dei futuri aerei su Marte.
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