NASA'nın deneysel Mars helikopteri kanatları daha uzun uçuşları hedefliyor

NASA araştırmacıları Mars'ta uçuşun geleceğini geliştiriyor; Kızıl Gezegen'de bilimsel çalışma yürütürken daha yükseğe ve daha uzağa uçabilecek helikopterlerin temelini atıyor. Mühendisler, yüksek doğruluklu bilgisayar benzetimleri ve rüzgâr tüneli testleri kullanarak yeni nesil Mars uçan araçlarını taşıyabilecek döner kanat palalarını yeniden tasarlıyor.

NASA'nın Ingenuity helikopteri, başka bir gezegende uçan ilk motorlu hava aracı olarak tarihe geçti. 2028'de fırlatılması planlanan SkyFall görevi, Mars keşfine gidecek üç helikopterle bu mirası ileri taşıyor. Her iki görev de Mars'ın ince atmosferinde çalışmak üzere tasarlanmış, Dünya'da kullanılan kanatları andıran ama onlardan farklı, kavisli kenarlı bir kanat kullanıyor.

Araştırmacılar, SkyFall'dan sonraki görevlerin Mars'ta tek uçuşta katedebileceği menzili genişletmeyi amaçlayarak daha ince ve daha keskin, alışılmadık kanat tasarımlarını inceliyor. NASA'nın Kaliforniya'nın Silikon Vadisi'ndeki Ames Araştırma Merkezi'nde çalışan bir ekip, Birleşik Krallık'taki Imperial College London ve Japonya'daki Nagoya Üniversitesi ile birlikte, Mars'ta aerodinamik performansı önemli ölçüde artırması beklenen yeni bir kanat kesitini, yani kanat profilini test ediyor.

Araştırmacılar roamx-0201 adı verilen yeni kanat profilini, Mars koşullarına göre ayarlanmış gelişmiş benzetimler ve algoritmalar kullanarak tasarladı; bu çalışma onları daha ince ve asimetrik bir biçime yöneltti. Ardından yapılan rüzgâr tüneli testleri, eniyileştirilmiş tasarımın performansı artırdığını ve riskli uçuş koşullarından daha iyi toparlanabildiğini gösterdi.

Araştırmacılar, roamx-0201 kanat profilinin performansını analiz etmek ve Ingenuity'nin kapasitesiyle karşılaştırmak için yüksek doğruluklu benzetim araçları kullandı. Yeniden tasarlanan kanatların, gelecekteki Mars helikopterlerinin bilimsel aletler taşırken tek bir kesintisiz uçuşta katedebileceği mesafeyi Ingenuity'nin 0,7 kilometresinden 18,7 kilometreye kadar çıkarabileceğini buldular. Bulgular, Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü'nün dergisinde 22 Eylül'de yayımlanan bir makaleyle duyuruldu.

roamx-0201 kanatlarının iyi performans göstermesinin bir nedeni, "sürükleme ıraksaması" olarak bilinen olguyla karşılaşmadan önce daha yüksek hızlarda daha uzun süre çalışabilmeleriydi. Bu olguda, rotorlar ses hızına yaklaştığında performans aniden düşer; ses hızı ise Mars'ta Dünya'dakinden daha düşüktür.

Yeni kanat, kaldırma kuvveti üretmek için türbülansı kullanma biçimiyle de önceki tasarımlardan ayrılıyor. Hava bir döner kanat palasının üzerinden akarken "sınır tabaka" adı verilen ince bir bölge oluşturur. Yeni kanat profili, bu sınır tabakanın akışını profilin ön kısmında, doğrudan hücum kenarında bilerek bozarak bir düzensizlik yaratıyor; bu düzensizlik, sezgiye aykırı biçimde palayı yukarı çekerek uçan aracı önceki tasarımlardan daha verimli biçimde kaldırmaya yardım ediyor.

Döner kanatlı araçlar için bir başka zorluk da "perdövites": hava akışının açısındaki bir değişikliğin ardından performansın keskin biçimde düştüğü ve uçuşun kararsızlaştığı aerodinamik bir durum. Ingenuity'nin kanatları perdövites anında performansta sert bir düşüş yaşıyordu; ancak incelenen koşullar altında roamx-0201 tasarımı belirgin biçimde daha iyi bir perdövites davranışı gösterdi. Bu da gelecekteki helikopterlerin daha geniş bir uçuş açısı aralığında güvenle çalışabileceği anlamına geliyor.

Teknoloji henüz Mars'a hazır olmasa da testler, mühendislerin bilgisayar tahminleri ile gerçek dünyadaki performans arasındaki farkları anlamasına ve gidermesine yardımcı oluyor. NASA genelinde süren araştırmalar, daha uzağa uçabilen, daha fazla yük taşıyabilen ve yeni bilim ve keşif görevlerinin önünü açan daha verimli Mars helikopterlerini mümkün kılmayı amaçlıyor.