Efter mer än 70 framgångsrika flygningar avslutade en trasig rotor det anmärkningsvärda och banbrytande Ingenuity-helikopteruppdraget på Mars. Nu överväger NASA hur en större, mer kapabel helikopter kan vara en luftburen geolog på den röda planeten. Under de senaste åren har forskare och ingenjörer arbetat med konceptet och föreslagit en sexrotors hexacopter som skulle vara ungefär lika stor som Perseverance-rovern.
Kallad Mars Science Helicopter (MSH) skulle den inte bara fungera som en flygspanare för en framtida rover, utan ännu viktigare, den skulle också kunna bära upp till 5 kg (11 lbs) vetenskapsinstrument i luften i den tunna Marsatmosfären och landa i terräng som en rover inte kan nå.
Ett nytt dokument som presenterades vid Lunar and Planetary Science Conference i mars 2024 beskriver det geologiska arbetet som en sådan helikopter skulle kunna utföra.
Tidningen, "Unraveling the Origin and Petrology of the Martian Crust with a Helicopter," noterar att det finns flera utestående frågor om sammansättningen och historien av Mars yta, särskilt med de senaste upptäckterna av oväntade dikotomier i sammansättningen av basaltiska bergarter. I observationer från Mars rovers och orbitala rymdfarkoster verkar vissa regioner ha påverkats av vatten medan andra inte har gjort det.
"Fram till förra decenniet trodde vi att magmatiska bergarter bara var basaltiska på Mars", säger Valerie Payré från University of Iowa, tidningens huvudförfattare. "Men med de senaste rover- och omloppsmätningarna observerade vi att det finns en stor mångfald av magmatiska stenar som liknar det vi ser på jorden."
Payré förklarade via e-post att det finns stenar på Mars med förhöjda kiseldioxidkoncentrationer som kallas felsiska bergarter – fältspat och silikat – som är rika på grundämnen och som inte förväntades finnas på Mars yta.
"Vi mätte dessa med Curiosity-rovern och har några tips om var det kan finnas andra som använder omloppsmätningar," sa Payré. "Men närbilder (millimetrisk skala) och kompositionsanalyser saknas från omloppsdataset för att veta om dessa felsiska bergarter är utbredda på Mars eller bara på några få platser. Detta är ändå mycket viktigt för att förstå vad Mars skorpa är gjord av och om den liknar jordskorpan, vilket har implikationer angående planetens bildning och till och med tidigare klimat."
Payré och hennes team anser att en helikopter skulle vara perfekt för att utforska platser där en rover aldrig skulle kunna korsa, till exempel terräng som är för hög över havet, eftersom landning där skulle kräva för mycket bränsle.
Instrumenten de föreslår inkluderar en miniatyriserad synlig och nära-infraröd (VNIR) spektrometer för småskalig mineralogisk kartläggning och en liten laserinducerad nedbrytningsspektrometer (LIBS) med en mikrobildare, ett instrument som liknar laserinstrumentet ChemCam på både Curiosity och Curiosity. Uthållighet rovers. I sin uppsats skriver teamet att en helikopter med dessa instrument skulle kunna resa kilometer för att upptäcka lovande felsiska terränger och mäta deras sammansättning i mikronskala.
"Vi kunde flyga över dessa möjliga felsiska terränger och titta på deras mineraler med hjälp av en synlig/nära infraröd spektrometer, landa på platser av intresse, ta närbilder och mäta sammansättningen av dessa stenar med LIBS," sa Payré. "Vi kunde äntligen veta vad Mars skorpa är, och bättre begränsa hur den bildades."
Det kan också finnas en magnetometer ombord, som mäter magnetfältsavvikelser, för att bättre förstå hur Mars magnetfält fungerade, vilket fortfarande är osäkert. Mars har för närvarande inte ett globalt magnetfält, men hade ett tidigt i sin livstid.
"En sådan nyttolast skulle äntligen göra det möjligt för oss att bättre förstå det tidigare klimatet på Mars genom att mäta sammansättningen och mineralerna i sedimentära bergarter av olika åldrar," sa Payré till Universe Today.
Ett konceptuellt designdokument publicerat 2020 föreslog en Mars-hexacopter med en massa på cirka 31 kg (70 lbs) och en total diameter på drygt 4 meter (13 fot). Varje uppsättning rotorer skulle ha blad som är cirka 0,64 meter (2 fot) långa. Helikoptern skulle drivas av en laddningsbar solcell. Detta skulle inte bara driva rotorerna, utan de önskade vetenskapliga instrumenten.
Den här helikoptern kunde röra sig så snabbt som 30 meter i sekunden (60 mph) men kunde också sväva över en plats så länge som fem minuter. Ingenjörer från Ames Research Center, Jet Propulsion Lab och University of Maryland skrev att MSH kunde flyga med en räckvidd på upp till 10 km (6,2 miles) per flygning. Med denna hastighet och räckvidd skulle MSH potentiellt kunna täcka lika mycket mark på några dagar som rovers som Perseverance och Curiosity har korsat på flera år.
"Det faktum att en helikopter kan flyga skulle underlätta uppdraget att besöka platser som skulle vara otillgängliga för en rover, och vi kunde komma åt platser som vi aldrig föreställt oss förut," sa Payré.
Payré och team föreslog flera landningsplatser inklusive Gale Crater Gale-kratern där utvecklade felsiska stenar hittades av Curiosity Rover; den massiva kanjonen Valles Marineris, där observationer av omloppsbana har avslöjat en djup skorpa med fältspatbärande stenar; och Hellas bassäng, 2 300 km nedslagskrater känd för att ha lager av fältspat.
Mer information: Uppsats:www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/1215.pdf
Tillhandahålls av Universe Today
