Почему марсианскому вертолёту нужна была такая скорость
Вертолёт держится в воздухе, разгоняя поток вниз: лопасти отбрасывают воздух, а возникающая сила поднимает аппарат. Но на Марсе атмосфера настолько разрежена, что в каждом объёме воздуха гораздо меньше молекул, чем на Земле. Лопасть захватывает меньше газа — и при обычной скорости вращения подъёмной силы не хватило бы.
Ingenuity компенсировал это быстрым вращением роторов. Чем быстрее движется лопасть, тем интенсивнее она взаимодействует с воздухом. Помогало и то, что марсианская гравитация слабее земной: аппарату требовалось меньше силы для подъёма, хотя этой поблажки не хватало, чтобы обойтись обычными вертолётными оборотами.
Скорость создала новую инженерную задачу
Ускорить вращение — не значит просто установить более мощный мотор. При большой скорости растут нагрузки на лопасти и конструкцию, а концы лопастей движутся особенно быстро. На Марсе звук распространяется медленнее, чем на Земле, поэтому проектировщикам приходилось учитывать и приближение этих концов к скорости звука: аэродинамика могла резко усложниться.
Для подъёма и управления Ingenuity использовал два соосных ротора — один над другим. Они вращались в противоположных направлениях, что позволяло не давать корпусу раскручиваться в ответ на вращение лопастей. Это была компактная конструкция для аппарата, которому нужно было взлетать в чрезвычайно тонкой атмосфере.
Проверка, которую нельзя было провести на Земле
На Земле инженеры могли испытать механизмы и программное обеспечение, но обычные условия здесь не воспроизводили марсианский полёт. Поэтому способность винтов создавать подъёмную силу в разреженном воздухе была не отвлечённой характеристикой, а условием всей миссии: без неё аппарат оставался бы неподвижным рядом с марсоходом.
В итоге первый полёт с другой планеты потребовал вертолётной схемы, но не земного темпа её работы. Именно необычная скорость вращения позволила маленькой машине удержаться в воздухе там, где привычный вертолётный винт почти не за что было бы «зацепить».
