Hiện tại, bề mặt của Sao Hỏa đang được khám phá bằng cách sử dụng các trạm quỹ đạo đặc biệt, cũng như các mô-đun đứng yên hoặc máy bay di chuyển chậm. Có một khoảng trống khá lớn giữa các phương tiện nghiên cứu này, có thể được lấp bằng nhiều loại máy bay khác nhau. Có vẻ như, tại sao các thiết bị nhân tạo do con người tạo ra vẫn không bay qua bề mặt của Hành tinh Đỏ? Câu trả lời cho câu hỏi này nằm ở bề mặt (theo mọi nghĩa), mật độ của bầu khí quyển của sao Hỏa chỉ bằng 1,6% mật độ của khí quyển trái đất trên mực nước biển, điều này có nghĩa là máy bay trên sao Hỏa sẽ phải bay ở tốc độ rất cao để không bị ngã.
Bầu khí quyển của sao Hỏa rất hiếm, vì lý do này mà những chiếc máy bay được con người sử dụng khi di chuyển trong bầu khí quyển của Trái đất thực tế không phù hợp để sử dụng trong bầu khí quyển của Hành tinh Đỏ. Cùng lúc đó, thật ngạc nhiên, nhà cổ sinh vật học người Mỹ Michael Habib đã đề xuất một cách thoát khỏi tình trạng hiện tại với các phương tiện bay trên sao Hỏa trong tương lai. Theo nhà cổ sinh vật học, những con bướm hoặc chim nhỏ trên cạn bình thường có thể trở thành một nguyên mẫu tuyệt vời của thiết bị có khả năng bay trong bầu khí quyển sao Hỏa. Michael Habib tin rằng bằng cách tái tạo những sinh vật như vậy, tăng kích thước của chúng, với điều kiện tỷ lệ của chúng được bảo toàn, nhân loại sẽ có thể có được các thiết bị phù hợp cho các chuyến bay trong bầu khí quyển của Hành tinh Đỏ.
Các đại diện của hành tinh chúng ta như bướm hoặc chim ruồi có thể bay trong bầu khí quyển có độ nhớt thấp, tức là trong bầu khí quyển giống như trên bề mặt sao Hỏa. Đó là lý do tại sao chúng có thể hoạt động như những mô hình rất tốt để tạo ra những mẫu máy bay trong tương lai phù hợp cho việc chinh phục bầu khí quyển sao Hỏa. Kích thước tối đa của các thiết bị như vậy có thể được tính bằng phương trình của nhà khoa học người Anh Colin Pennisewick từ Bristol. Tuy nhiên, các vấn đề chính vẫn nên được công nhận là các vấn đề liên quan đến việc bảo trì các máy bay như vậy trên sao Hỏa ở khoảng cách xa con người và khi chúng không có mặt trên bề mặt.
Hành vi của tất cả các động vật nổi và bay (cũng như máy móc) có thể được biểu thị bằng số Reynolds (Re): đối với điều này, bạn cần nhân tốc độ của người bay (hoặc vận động viên bơi lội) với chiều dài đặc trưng (ví dụ: thủy lực đường kính, nếu chúng ta đang nói về sông) và tỷ trọng chất lỏng (khí), và kết quả thu được do phép nhân chia cho độ nhớt động lực học. Kết quả là tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt. Một máy bay bình thường có thể bay ở số Re cao (quán tính rất cao so với độ nhớt của không khí). Tuy nhiên, có những loài động vật trên Trái đất cũng “đủ” cho một số lượng Re tương đối nhỏ. Đây là những con chim hoặc côn trùng nhỏ bé: một số trong số chúng nhỏ đến mức trên thực tế, chúng không bay mà lơ lửng trong không khí.
Nhà cổ sinh vật học Michael Habib, đang cân nhắc điều này, đã đề xuất lấy bất kỳ loài động vật hoặc côn trùng nào trong số này, tăng tất cả các tỷ lệ. Vì vậy, có thể có được một chiếc máy bay thích nghi với khí quyển sao Hỏa và không yêu cầu tốc độ bay cao. Toàn bộ câu hỏi là, một con bướm hoặc một con chim có thể được phóng to đến kích thước nào? Đây là nơi xuất hiện phương trình Colin Pennisewick. Trở lại năm 2008, nhà khoa học này đã đề xuất một ước tính mà theo đó tần số dao động có thể thay đổi trong phạm vi được hình thành bởi những con số sau: khối lượng cơ thể (cơ thể) - đến 3/8 độ, chiều dài - đến -23/24 độ, diện tích cánh - đến độ - 1/3, gia tốc do trọng lực là 1/2, khối lượng riêng của chất lỏng là -3/8.
Điều này khá thuận tiện cho việc tính toán, vì có thể thực hiện các hiệu chỉnh tương ứng với mật độ không khí và lực hấp dẫn trên sao Hỏa. Trong trường hợp này, cũng cần biết liệu chúng ta có chính xác "hình thành" các xoáy từ việc sử dụng cánh hay không. May mắn thay, cũng có một công thức phù hợp ở đây, được biểu thị bằng số Strouhal. Con số này được tính trong trường hợp này như là tích của tần số và biên độ của dao động, chia cho tốc độ. Giá trị của chỉ số này sẽ hạn chế đáng kể tốc độ của xe ở chế độ bay hành trình.
Giá trị của chỉ số này đối với xe sao Hỏa phải từ 0,2 đến 0,4, để tương ứng với phương trình Pennisewick. Trong trường hợp này, cuối cùng, cần phải đưa số Reynolds (Re) vào một khoảng tương ứng với một con côn trùng bay lớn. Ví dụ, trong số các loài bướm đêm diều hâu được nghiên cứu khá kỹ: Re được biết đến với nhiều tốc độ bay khác nhau, tùy thuộc vào tốc độ, giá trị này có thể thay đổi từ 3500 đến 15000. Michael Habib gợi ý rằng những người tạo ra máy bay sao Hỏa cũng giữ trong phạm vi này.
Hệ thống được đề xuất ngày nay có thể được giải quyết theo nhiều cách khác nhau. Điều thanh lịch nhất trong số này là việc xây dựng các đường cong với việc tìm các điểm giao nhau, nhưng nhanh nhất và dễ dàng hơn nhiều để nhập tất cả dữ liệu vào chương trình để tính toán các ma trận và giải quyết nó theo cách lặp đi lặp lại. Nhà khoa học Mỹ không đưa ra tất cả các giải pháp khả thi, chỉ tập trung vào giải pháp mà ông cho là phù hợp nhất. Theo những tính toán này, chiều dài của "con vật giả định" phải là 1 mét, khối lượng khoảng 0,5 kg và độ dài cánh tương đối là 8,0.
Đối với một thiết bị hoặc sinh vật có kích thước này, số Strouhal sẽ là 0,31 (kết quả rất tốt), Re - 13 900 (cũng tốt), hệ số nâng - 0,5 (kết quả chấp nhận được cho chuyến bay hành trình). Để thực sự hình dung bộ máy này, Khabib đã so sánh tỷ lệ của nó với tỷ lệ vịt. Nhưng đồng thời, việc sử dụng vật liệu tổng hợp không cứng nên làm cho nó thậm chí còn nhẹ hơn một con vịt giả có cùng kích thước. Ngoài ra, chiếc máy bay không người lái này sẽ phải vỗ cánh thường xuyên hơn, vì vậy ở đây sẽ là phù hợp để so sánh nó với một con muỗi vằn. Đồng thời, số Re có thể so sánh với con bướm nên có thể nhận định rằng trong một thời gian ngắn bộ máy sẽ có hệ số nâng cao.
Để cho vui, Michael Habib gợi ý rằng chiếc máy bay giả định của anh ấy sẽ cất cánh giống như một con chim hoặc một con côn trùng. Mọi người đều biết rằng động vật không phân tán dọc theo đường băng, khi cất cánh, chúng sẽ đẩy ra giá đỡ. Đối với điều này, các loài chim, giống như côn trùng, sử dụng tay chân của chúng, và dơi (có thể là loài pterosaurs đã làm điều này trước đó) cũng sử dụng đôi cánh của chúng như một hệ thống đẩy. Thực tế là lực hấp dẫn trên Hành tinh Đỏ là rất nhỏ, ngay cả một lực đẩy tương đối nhỏ cũng đủ để cất cánh - trong khu vực 4% những gì những người nhảy tốt nhất trên trái đất có thể chứng minh. Hơn nữa, nếu hệ thống đẩy của bộ máy quản lý thêm sức mạnh, nó sẽ có thể cất cánh mà không gặp bất kỳ sự cố nào ngay cả từ các miệng núi lửa.
Cần lưu ý rằng đây là một hình ảnh minh họa rất thô thiển và không hơn gì cả. Hiện tại, có rất nhiều lý do tại sao các cường quốc không gian vẫn chưa tạo ra những chiếc máy bay không người lái như vậy. Trong số đó, người ta có thể chỉ ra vấn đề triển khai một máy bay trên sao Hỏa (nó có thể được thực hiện với sự trợ giúp của một người lái tàu), bảo trì và cung cấp điện. Ý tưởng này khá khó thực hiện, cuối cùng có thể khiến nó không hiệu quả hoặc thậm chí hoàn toàn không thể thực hiện được.
Máy bay khám phá sao Hỏa
Trong 30 năm, sao Hỏa và bề mặt của nó đã được khảo sát bằng nhiều phương tiện kỹ thuật, nó đã được điều tra bằng vệ tinh quay quanh quỹ đạo, và hơn 15 loại thiết bị khác nhau, các phương tiện vượt địa hình kỳ diệu và các thiết bị tinh vi khác. Người ta cho rằng không lâu nữa một chiếc máy bay robot cũng sẽ được gửi đến sao Hỏa. Ít nhất thì Trung tâm Khoa học NASA đã phát triển một dự án mới cho một chiếc máy bay robot đặc biệt được thiết kế để nghiên cứu Hành tinh Đỏ. Người ta cho rằng máy bay sẽ nghiên cứu bề mặt sao Hỏa từ độ cao tương đương với độ cao của các tàu thăm dò sao Hỏa.
Với sự trợ giúp của một chiếc rover như vậy, các nhà khoa học sẽ khám phá ra lời giải cho một số lượng lớn những bí ẩn trên sao Hỏa mà khoa học vẫn chưa giải thích được. Tàu vũ trụ sao Hỏa sẽ có thể bay lơ lửng trên bề mặt hành tinh ở độ cao khoảng 1,6 mét và bay xa hàng trăm mét. Đồng thời, đơn vị này sẽ thực hiện ghi ảnh và quay video ở các phạm vi khác nhau và quét bề mặt sao Hỏa ở khoảng cách xa.
Người lái xe phải kết hợp tất cả những ưu điểm của máy lái hiện đại, nhân với tiềm năng khám phá những khoảng cách và khu vực rộng lớn. Tàu vũ trụ sao Hỏa, vốn đã nhận được ký hiệu ARES, hiện đang được tạo ra bởi 250 chuyên gia làm việc trong các lĩnh vực khác nhau. Họ đã tạo ra một nguyên mẫu của máy bay sao Hỏa, có kích thước như sau: sải cánh 6,5 mét, dài 5 mét. Để sản xuất robot bay này, người ta dự định sử dụng vật liệu carbon polyme nhẹ nhất.
Thiết bị này được cho là sẽ được chuyển đến Hành tinh Đỏ trong cùng một trường hợp với thiết bị hạ cánh trên bề mặt hành tinh. Mục đích chính của lớp vỏ này là để bảo vệ tàu vũ trụ khỏi tác động hủy diệt của quá nhiệt khi vỏ tàu tiếp xúc với bầu khí quyển của Sao Hỏa, cũng như bảo vệ tàu vũ trụ trong quá trình hạ cánh khỏi các sự cố có thể xảy ra và hư hỏng cơ học.
Các nhà khoa học dự định ném chiếc máy bay này lên sao Hỏa với sự trợ giúp của các tàu sân bay đã được chứng minh, tuy nhiên, tại đây họ cũng có những ý tưởng mới. 12 giờ trước khi hạ cánh xuống bề mặt Hành tinh Đỏ, thiết bị sẽ tách khỏi tàu sân bay và ở độ cao 32 km. Trên bề mặt sao Hỏa, nó sẽ thả một máy bay sao Hỏa ra khỏi khoang chứa, sau đó máy bay sao Hỏa sẽ ngay lập tức khởi động động cơ và triển khai đôi cánh dài 6 mét, sẽ bắt đầu một chuyến bay tự hành trên bề mặt hành tinh.
Người ta cho rằng máy bay ARES sẽ có thể bay qua những ngọn núi trên sao Hỏa, nơi hoàn toàn chưa được khám phá bởi người trái đất và thực hiện các nghiên cứu cần thiết. Những chiếc rover thông thường không thể leo núi, và các vệ tinh khó phân biệt các chi tiết. Đồng thời, trong vùng núi của sao Hỏa, có những khu vực có từ trường mạnh, bản chất của nó mà các nhà khoa học không thể hiểu được. Trong chuyến bay, ARES sẽ lấy mẫu không khí từ bầu khí quyển cứ 3 phút một lần. Điều này khá quan trọng, vì khí mêtan đã được tìm thấy trên sao Hỏa, bản chất và nguồn gốc của khí này hoàn toàn không rõ ràng. Trên Trái đất, khí mê-tan được tạo ra bởi các sinh vật, trong khi nguồn khí mê-tan trên sao Hỏa hoàn toàn không rõ ràng và vẫn chưa được biết đến.
Ngoài ra trong tàu vũ trụ ARES Mars họ sẽ lắp đặt thiết bị để tìm kiếm nguồn nước thông thường. Các nhà khoa học tin rằng với sự trợ giúp của ARES, họ sẽ có thể thu được thông tin mới làm sáng tỏ quá khứ của Hành tinh Đỏ. Các nhà nghiên cứu đã mệnh danh dự án ARES là chương trình không gian ngắn nhất. Một chiếc máy bay trên sao Hỏa chỉ có thể ở trên không khoảng 2 giờ cho đến khi hết nhiên liệu. Tuy nhiên, ngay cả trong khoảng thời gian ngắn này, ARES vẫn có thể bao phủ khoảng cách 1500 km trên bề mặt sao Hỏa. Sau đó, thiết bị sẽ hạ cánh và có thể tiếp tục nghiên cứu bề mặt và bầu khí quyển của sao Hỏa.
