화성 헬리콥터 먼지 역학에 대한 최초의 실제 연구 완료
날짜:
2023년 1월 31일
원천:
스티븐스 공과대학
요약:
연구원들은 Ingenuity의 역사적 첫 번째 붉은 행성 비행을 기반으로 화성 먼지 역학에 대한 최초의 실제 연구를 완료하여 미래의 외계 회전익기 임무를 위한 길을 열었습니다. 이 작업은 Perseverance에서 수집한 샘플을 회수하는 NASA의 화성 샘플 반환 프로그램 또는 2027년에 토성의 가장 큰 위성인 타이탄으로 가는 잠자리 임무를 지원할 수 있습니다.
화성은 먼지가 많은 행성입니다. 작은 먼지 악마에서 지구를 뒤덮는 거대한 폭풍에 이르기까지 먼지는 연구 임무에서 끊임없는 도전입니다. 2021년 2월부터 NASA의 Perseverance 로버와 함께 화성을 탐사해 온 회전익기 Ingenuity의 경우 특히 그러했습니다. 이제 Stevens Institute of Technology , Space Science Institute 및 Jet Propulsion Laboratory의 연구원들은 Ingenuity의 역사적 첫 번째 화성 비행을 기반으로 화성 먼지 역학에 대한 최초의 실제 연구를 완료하여 미래의 외계 회전익기 임무를 위한 길을 열었습니다. .
Journal of Geophysical Research: Planets 2022년 12월호에 보고된 이 작업은 NASA의 Mars Sample Return Program을 지원하여 Perseverance에서 수집한 샘플을 검색하거나 2027년에 토성의 가장 큰 위성인 Titan으로 향하는 잠자리 임무를 지원할 수 있습니다. .
Stevens의 공동 저자이자 조교수인 Jason Rabinovitch는 "지구의 헬리콥터 조종사가 헬기 착륙장에 착륙하는 것을 선호하는 이유가 있습니다."라고 말했습니다. "헬기가 사막에 착륙하면 그 하강 기류는 시야가 전혀 보이지 않는 '전압 저하'를 일으킬 만큼 충분한 먼지를 일으킬 수 있습니다. 화성은 사실상 하나의 큰 사막입니다."
Rabinovitch는 2014년부터 Ingenuity 프로그램에 참여하여 개념이 NASA에 처음 제안된 직후 Jet Propulsion Laboratory에 합류하고 먼지가 많은 화성 환경에서 헬리콥터 먼지 제거의 최초 이론 모델을 만들었습니다. Stevens에서 Rabinovitch는 계속해서 JPL과 협력하여 우주선의 동력 하강 동안 플룸-표면 상호 작용을 조사합니다. 그는 또한 Enceladus의 깃털과 같은 초음속 낙하산 팽창과 지구 물리학적 현상을 모델링합니다.
다른 행성에서 먼지 역학을 연구하는 것은 쉽지 않다고 Rabinovitch는 설명했습니다. "우주는 데이터가 부족한 환경입니다. 비디오와 이미지를 지구로 다시 보내기가 어렵기 때문에 얻을 수 있는 것을 가지고 작업해야 합니다."
이러한 문제를 극복하기 위해 JPL의 Rabinovitch와 동료들은 고급 이미지 처리 기술을 사용하여 Perseverance에서 캡처한 모든 저해상도 비디오인 6대의 헬리콥터 비행에서 정보를 추출했습니다. 연구원들은 비디오 프레임과 개별 픽셀의 빛 강도 사이의 작은 변화를 식별함으로써 Ingenuity가 이륙, 공중 선회, 기동 및 착륙할 때 발생하는 먼지 구름의 크기와 총 질량을 모두 계산할 수 있었습니다.
그 결과는 Rabinovitch의 엔지니어링 모델과 상당히 거리가 멉니다. Rabinovitch와 그의 동료들이 원래 모델을 지원하기 위해 봉투 뒷면 계산을 작성하던 2014년에 팀이 사용할 수 있는 제한된 정보를 고려할 때 그 자체로 놀라운 성과였습니다. 독창성의 디자인.
연구 결과에 따르면 먼지는 외계 회전익기의 중요한 고려 사항이며 Ingenuity는 비행할 때마다 자체 질량의 약 1000분의 1(4파운드)을 먼지로 차는 것으로 추정됩니다. Rabinovitch는 직접 비교하기가 까다롭다고 경고하지만 이는 지구상의 동등한 헬리콥터가 생성하는 것보다 훨씬 더 많은 먼지입니다.
"공학적 이유로 촬영된 Perseverance의 Mastcam-Z 비디오가 결국 Ingenuity가 표면에서 많은 먼지를 들어 올려 새로운 연구 라인을 연 것을 보여주는 것을 보는 것은 흥미로웠습니다."라고 수석 연구 과학자인 Mark Lemmon은 말했습니다. Space Science Institute Mars Science Laboratory 및 연구의 첫 번째 저자.
Rabinovich는 "화성의 먼지에 대해 생각할 때 낮은 중력뿐만 아니라 기압, 온도, 공기 밀도의 영향도 고려해야 합니다. 우리가 아직 완전히 이해하지 못하는 것이 많습니다."라고 말했습니다. 그럼에도 불구하고 그는 이것이 Ingenuity의 먼지 구름 연구를 매우 흥미롭게 만드는 이유라고 덧붙였습니다.
브라운아웃에 대한 더 나은 이해는 NASA가 태양 전지판을 더 오래 작동하도록 유지함으로써 미래의 로봇 임무를 확장하거나 먼지가 많은 화성 표면에 섬세한 장비를 안전하게 착륙시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 그것은 또한 지구와 태양계 주변의 극한 환경 모두에서 날씨 패턴과 침식에서 바람과 바람에 의해 운반되는 먼지의 역할에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.
동영상: https://youtu.be/MqD5-2buHZE
출처 : https://www.sciencedaily.com/