Почему бы не посадочную платформу с солнечными батареями на марсоходе Mars 2020 для вертолета-разведчика?

В мае 2018 года Mars Helicopter Scout (MHS) получил разрешение на участие в миссии Mars 2020 .

введите описание изображения здесь

Автор: NASA/JPL-Caltec.

Это дрон-вертолет на солнечных батареях массой 1,8 кг и диаметром соосного ротора 1,2 м.

В этой недавней публикации о конструкции и разработке вертолета:

Вертолет питается от литий-ионной аккумуляторной системы, которая ежедневно заряжается от солнечной панели. Энергия батареи используется для работы обогревателей, чтобы пережить холодные марсианские ночи, а также для работы приводов вертолета и авионики во время коротких полетов продолжительностью от 90 секунд до нескольких минут. В зависимости от широты операций и марсианского сезона подзарядка этой батареи через солнечную панель может происходить в течение от одного до нескольких солов (марсианских дней).

Бортовая солнечная панель имеет 544 см 2 активной области ячейки и центрируется над коаксиальными роторами.

Подсчитано, что при доступной емкости батареи около 36 Втч потребление энергии для выживания в ночное время составит 21 Втч , а примерно 10 Втч доступно для полета.

Нельзя ли значительно увеличить продолжительность и частоту ежедневных полетов вертолета за счет подзарядки батареи солнечными элементами на телескопической посадочной платформе, размещенной в задней части марсохода Mars 2020?

С площадкой 2 х 2 метра посадка не составит труда для вертолета с соосным диаметром несущего винта 1,2 метра, даже с такой простой демонстрационной моделью, как эта.

Площадью 40 000 кв.м. 2 например, на этой платформе можно было легко перезарядить батарею вертолета более 4 раз в день, а ночью разведчик мог оставаться на платформе, чтобы согреться бортовой энергией марсохода.
Таким образом, в отличие от автономного вертолета, с платформой разведчик может использовать всю доступную емкость аккумулятора для полета и сразу.

Кроме того, в течение одного дня можно было совершить несколько полетов в разных направлениях, что значительно ускорило разведочные работы.

Да и для марсохода и его приборов будет выгодно иметь гораздо больше энергии.

Посадочная платформа с солнечными батареями ограничила бы вертолет очень небольшой площадью, потому что он должен возвращаться на платформу после каждого полета. Если платформа пропущена один раз, другого шанса нет.
@Uwe Вы правы, поэтому вертолет должен иметь собственную солнечную панель на случай чрезвычайной ситуации.
@Uwe Без платформы вертолет был бы ограничен ежедневным полетом продолжительностью 90 секунд. и дальность полета до 300 м., потому что требуется много энергии, чтобы поддерживать его в достаточном тепле ночью. С платформой почти вся энергия бортовой батареи может быть использована для полета, благодаря чему дальность полета может достигать 900 м. Это будет не маленькая площадь.
Почему не дирижабль дрон
@anon Я не знаю, может быть, это хороший вопрос, может быть, с интересными ответами.

Ответы (1)

Mars Helicopter Scout — это «просто» демонстрационная миссия, чтобы показать, что на Марсе можно управлять бортовым транспортным средством. Он имеет очень ограниченные возможности, например, общий вес всего 1,8 кг.

  • вертолет — это всего лишь дополнительная функция, но никак не неотъемлемая часть миссии. Бросать 2 кг материала на марсоход с помощью тонких измерительных устройств — не совсем безопасно. Следовательно, планируется, что вертолет будет работать только на безопасном расстоянии от вездехода.

  • если вы приземлитесь сверху, вам также понадобятся средства для крепления вертолета. Представьте, что вездеход поднимается по склону, вертолет с разряженными батареями наверху скользит вниз и одна его нога застревает в колесе.

  • скорее всего, на борту нет более продвинутых датчиков, чем акселерометр и камеры. Для точной посадки на вершину другой конструкции вам потребуется много обработки изображений и указаний в реальном времени.

  • вертолет сконструирован не для мягкой посадки, а для сброса с эффективной высоты до 1,1 метра (скорость 0,3 м плюс 2,5 м / с, см. Демонстратор технологий Mars Helicopter Technology Demonstrator )

  • платформа площадью 4 м², предложенная в отредактированном вопросе, значительно усложнит весь проект. Типичные панели, используемые на спутниках, весят около 2 кг на квадратный метр, не считая дополнительного усиления, необходимого на Марсе и для поддержки на них вертолета. Сверху идет необходимая электроника и механика для развертывания панели. Я бы предположил, что общий вес составит не менее 15 кг, что в 8 раз больше, чем у текущей конструкции.

Я думаю, что очень вероятно, что будущая расширенная вертолетная миссия на Марс будет использовать предложенную вами схему, но для этой маломасштабной демонстрационной миссии слишком рано.

помимо приземления должен быть какой-то способ передачи заряда от марсохода; механическое соединение должно быть защищено от песка и, вероятно, потребует увеличения точности приземления. Беспроводное питание рискует создать помехи для систем ровера. Необходимость вернуться к марсоходу ограничивает дальность действия дрона менее чем половиной его времени полета, что значительно снижает его полезность в качестве разведчика для планировщиков маршрута марсохода.
@JCRM Не может ли беспроводная передача энергии быть достаточно экранированной? Автономный вертолет может использовать только одну треть энергии батареи, поэтому его ежедневное время полета меньше, чем половина времени полета с платформой. И эти полеты можно было легко делать 4 раза в день в нескольких направлениях от марсохода!
Спасибо за ваш ответ. Я согласен с вами, что потребуется обработка изображений и наведение в реальном времени, но, конечно, вертолет не обязательно должен находиться на платформе во время движения, поэтому из-за этого не произойдет ударов по хрупким устройствам.
Конечно, платформа предназначена для защиты хрупких устройств, а с гравитацией на Марсе в два раза меньше, чем на Земле, я бы сказал, что «хлопающий материал» — не совсем правильный термин для использования.
@Conelisinspace Это соответствует падению 2 кг с высоты 40 см на Земле на твердую поверхность. И это только расчетное значение, а не воздействие в случае неисправности! Если вы хотите отложить вертолет в сторону во время движения, это будет стоить вам большой гибкости (марсоход не будет двигаться, пока батарея коптера разряжена), а ограниченное расстояние полета также ограничивает возможности вождения.
@asdfex Итак, для безопасности марсохода было бы лучше подойти к марсоходу с разведчиком в задней части с телескопической платформой ... Я предполагаю, что зарядка батареи длится 1 час? Это можно сделать, когда марсоход исследует окрестности. И 1 минута полета будет составлять не менее 100 м, как это ограничит возможности вождения?
@asdfex Зачем сравнивать вес платформы с весом вертолета? Если вы правы насчет общего веса в 15 кг, это не так много по сравнению с 1050 кг марсохода. А дополнительную солнечную энергию можно было бы использовать с пользой.
Эта цифра 0,6 м меня не устраивает. Падение с высоты 0,3 м на Марсе составляет 1,5 м/с. Падение с высоты 0,6 м составляет 2,1 м/с. 2,5 м/с + 30 см приведут к посадочной скорости 2,91 м/с или падению с эквивалентной высоты 1,14 м. Вы случайно не предполагали земную гравитацию?
@Conelisinspace, он может летать больше в SOL с использованием ровера, но будет ограничен тем, что будет находиться на расстоянии менее половины времени полета от него. В его нынешнем виде он может двигаться вперед столько, сколько необходимо, прежде чем марсоход отправится на маршрут.
@JCRM Вы правы, поэтому у него должна быть собственная солнечная панель. Но с платформой аккумулятор вертолета можно было перезаряжать несколько раз за ЗОЛ, так что за это время он мог совершить несколько полетов в разные стороны.
@СФ. Я думаю, вы смотрели на старую версию - я исправил ее за 9 часов до вашего комментария.
@Conelisinspace Я сравниваю общий вес этой демонстрационной миссии. Вам придется сократить этот вес из других частей основной миссии.
Почему бы не посадочную платформу с солнечными батареями на марсоходе Mars 2020 для вертолета-разведчика?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v