Trenutno se površina Marsa raziskuje s posebnimi orbitalnimi postajami, pa tudi s stacionarnimi moduli ali počasi premikajočimi se roverji. Med temi raziskovalnimi vozili je precej velika vrzel, ki bi jo lahko zapolnila različna letala. Zdi se, zakaj umetne naprave, ki jih je ustvaril človek, še vedno ne letijo nad površino Rdečega planeta? Odgovor na to vprašanje leži na površini (v vseh pogledih), gostota atmosfere Marsa je le 1,6% gostote zemeljske atmosfere nad morsko gladino, kar posledično pomeni, da bi letala na Marsu morala leteti pri zelo velika hitrost, da ne pade.
Marsovo ozračje je zelo redko, zato letala, ki jih ljudje uporabljajo pri gibanju v ozračju Zemlje, praktično nikakor niso primerna za uporabo v ozračju Rdečega planeta. Hkrati je presenetljivo ameriški paleontolog Michael Habib predlagal izhod iz sedanje situacije s prihodnjimi marsovskimi letečimi vozili. Po mnenju paleontologa lahko navadni kopenski metulji ali majhne ptice postanejo odličen prototip naprav, ki lahko letijo v atmosferi Marsa. Michael Habib verjame, da bo s ponovnim ustvarjanjem takšnih bitij, povečanjem njihove velikosti, pod pogojem, da se ohranijo njihova razmerja, človeštvo lahko pridobilo naprave, primerne za letenje v ozračju Rdečega planeta.
Predstavniki našega planeta, kot so metulji ali kolibri, lahko letijo v ozračju z nizko viskoznostjo, torej v istem ozračju kot na površini Marsa. Zato lahko delujejo kot zelo dobri modeli za ustvarjanje prihodnjih modelov letal, primernih za osvajanje atmosfere Marsa. Največje dimenzije takšnih naprav bi lahko izračunali z enačbo angleškega znanstvenika Colina Pennisewicka iz Bristola. Vendar je treba glavne težave še vedno prepoznati kot vprašanja, povezana z vzdrževanjem takšnih letal na Marsu na razdalji od ljudi in v njihovi odsotnosti na površini.
Obnašanje vseh plavajočih in letečih živali (pa tudi strojev) se lahko izrazi z Reynoldsovo številko (Re): za to morate pomnožiti hitrost letaka (ali plavalca), značilno dolžino (na primer hidravlično premer, če govorimo o reki) in gostoto tekočine (plin), rezultat, dobljen kot rezultat množenja, pa delimo z dinamično viskoznostjo. Rezultat je razmerje med inercialnimi silami in viskoznimi silami. Navadno letalo lahko leti z visokim številom Re (zelo visoka vztrajnost glede na viskoznost zraka). Vendar pa na Zemlji obstajajo živali, ki so "dovolj" za relativno majhno število Re. To so drobne ptice ali žuželke: nekatere so tako majhne, da v resnici ne letijo, ampak plavajo v zraku.
Paleontolog Michael Habib je glede na to predlagal jemanje katere koli od teh živali ali žuželk in tako povečal vse deleže. Tako bi bilo mogoče dobiti letalo, prilagojeno atmosferi Marsa, ki ne zahteva visoke hitrosti letenja. Celotno vprašanje je, do katere velikosti bi lahko povečali metulja ali ptico? Tu nastopi enačba Colina Pennisewicka. Ta znanstvenik je že leta 2008 predlagal oceno, po kateri se lahko frekvenca nihanj spreminja v območju, ki ga tvorijo naslednje številke: telesna masa (telo) - do 3/8 stopinje, dolžina - do -23/24 stopinje, površina krila - do stopnje - 1/3, pospešek zaradi gravitacije je 1/2, gostota tekočine je -3/8.
To je zelo priročno za izračune, saj je mogoče narediti popravke, ki bi ustrezali gostoti zraka in sili teže na Marsu. V tem primeru bo treba vedeti tudi, ali iz uporabe kril pravilno "oblikujemo" vrtince. Na srečo obstaja tukaj tudi ustrezna formula, ki je izražena s Strouhalovim številom. To število se v tem primeru izračuna kot produkt frekvence in amplitude vibracij, deljeno s hitrostjo. Vrednost tega indikatorja bo močno omejila hitrost vozila v načinu križarjenja.
Vrednost tega kazalnika za marsovsko vozilo mora biti od 0,2 do 0,4, da ustreza enačbi Pennisewick. V tem primeru bo treba na koncu Reynoldsovo število (Re) spraviti v interval, ki bi ustrezal veliki leteči žuželki. Na primer med precej dobro preučenimi jastrebovimi metulji: Re je znan po različnih hitrostih letenja, odvisno od hitrosti, se lahko ta vrednost giblje od 3500 do 15000. Michael Habib predlaga, da se ustvarjalci marsovskega letala zadržijo tudi v tem območju.
Predlagani sistem je danes mogoče rešiti na različne načine. Najbolj elegantna med njimi je konstrukcija krivulj z iskanjem presečišč, vendar najhitreje in veliko lažje vnesete vse podatke v program za izračun matrik in jih iterativno rešite. Ameriški znanstvenik ne podaja vseh možnih rešitev, osredotoča se na tisto, za katero meni, da je najbolj primerna. Po teh izračunih bi morala biti dolžina "hipotetične živali" 1 meter, masa približno 0,5 kg, relativni raztezek krila pa 8,0.
Za aparat ali bitje te velikosti bi bilo Strouhalovo število 0,31 (zelo dober rezultat), Re - 13 900 (tudi dober), dvižni koeficient - 0,5 (sprejemljiv rezultat za križarjenje). Da bi si resnično predstavljal ta aparat, je Khabib primerjal njegova razmerja z račjimi. Hkrati pa bi morala biti uporaba netogih sintetičnih materialov še lažja od hipotetične race iste velikosti. Poleg tega bo moral ta brezpilotnik veliko pogosteje mahati s krili, zato bi ga bilo tukaj primerno primerjati z mušico. Hkrati številka Re, primerljiva s številko metuljev, omogoča presojo, da bo aparat za kratek čas imel visok koeficient dviga.
Za zabavo Michael Habib predlaga, da bo njegov hipotetični leteči stroj vzletel kot ptica ali žuželka. Vsi vemo, da se živali ne razpršijo po vzletno -pristajalni stezi, za vzlet pa potisnejo oporo. V ta namen ptice, tako kot žuželke, uporabljajo svoje okončine, netopirji (verjetno so to storili že prej pterozavri) pa so uporabili tudi svoja krila kot potisni sistem. Ker je sila gravitacije na Rdečem planetu zelo majhna, je za vzlet dovolj že relativno majhen potisk - v območju 4% tistega, kar lahko pokažejo najboljši skakalci na zemlji. Poleg tega, če potisni sistem aparata doda moč, bo lahko brez težav vzletel tudi iz kraterjev.
Treba je omeniti, da je to zelo groba ilustracija in nič več. Trenutno obstaja veliko razlogov, zakaj vesoljske sile še niso ustvarile takšnih brezpilotnih letal. Med njimi lahko izpostavimo problem namestitve letala na Mars (to je mogoče storiti s pomočjo roverja), vzdrževanja in napajanja. Idejo je precej težko uresničiti, zaradi česar je lahko na koncu neučinkovita ali celo popolnoma neizvedljiva.
Letalo za raziskovanje Marsa
30 let so Mars in njegovo površino raziskovali z najrazličnejšimi tehničnimi sredstvi, raziskovali so ga po satelitih v orbiti in več kot 15 vrst različnih naprav, čudežnih terenskih vozil in drugih zvitih naprav. Predvideva se, da bo kmalu na Mars poslano tudi robotsko letalo. Vsaj NASA -jev znanstveni center je že razvil nov projekt za posebno robotsko letalo, namenjeno preučevanju Rdečega planeta. Predvideva se, da bo letalo preučilo površino Marsa z višine, primerljive z višino marsovskih raziskovalnih roverjev.
S pomočjo takega roverja bodo znanstveniki odkrili rešitev velikega števila skrivnosti Marsa, ki jih znanost še ni pojasnila. Vesoljsko plovilo Mars bo lahko lebdelo nad površjem planeta na nadmorski višini približno 1,6 metra in letelo več sto metrov. Hkrati bo ta enota snemala fotografije in video v različnih območjih in skenirala površino Marsa na daljavo.
Rover bi moral združiti vse prednosti sodobnih roverjev, pomnožen s potencialom za raziskovanje velikih razdalj in območij. Vesoljsko plovilo Mars, ki je že prejelo oznako ARES, trenutno ustvarja 250 strokovnjakov, ki delajo na različnih področjih. Ustvarili so že prototip marsovskega letala, ki ima naslednje dimenzije: razpon kril 6,5 metra, dolžino 5 metrov. Za izdelavo tega letečega robota se načrtuje uporaba najlažjega polimernega ogljikovega materiala.
Ta naprava naj bi bila na Rdeči planet dostavljena v popolnoma enakem primeru kot naprava za pristanek na površini planeta. Glavni namen tega trupa je zaščita vesoljskega plovila pred uničujočimi učinki pregrevanja, ko kapsula pride v stik z atmosfero Marsa, pa tudi zaščita vesoljskega plovila med pristankom pred možnimi okvarami in mehanskimi poškodbami.
Znanstveniki načrtujejo, da bodo to letalo vrgli na Mars s pomočjo že preverjenih nosilcev, vendar imajo tu tudi nove ideje. 12 ur pred pristankom na površino Rdečega planeta se bo naprava ločila od nosilca in na nadmorski višini 32 km. Nad površino Marsa bo iz kapsule izpustila marsovsko letalo, nato pa bo letalo Mars nemudoma zagnalo motorje in z razporeditvijo svojih šestmetrskih kril začelo avtonomni let nad površjem planeta.
Predvideva se, da bodo letala ARES lahko letela nad Marsovimi gorami, ki jih zemljani popolnoma ne raziskujejo in opravijo potrebne raziskave. Običajni roverji se ne morejo vzpenjati po gorah, sateliti pa težko ločijo podrobnosti. Hkrati v gorah Marsa obstajajo cone z močnim magnetnim poljem, katerih narava je znanstvenikom nerazumljiva. Med letom bo ARES vsake 3 minute odvzel vzorce zraka iz ozračja. To je zelo pomembno, saj so na Marsu našli plin metan, katerega narava in vir nista povsem jasna. Na Zemlji metan proizvajajo živa bitja, medtem ko je vir metana na Marsu popolnoma nejasen in še neznan.
Tudi v vesoljsko plovilo ARES Mars bodo namestili opremo za iskanje navadne vode. Znanstveniki verjamejo, da bodo s pomočjo ARES -a lahko pridobili nove informacije, ki bodo osvetlile preteklost Rdečega planeta. Raziskovalci so projekt ARES že poimenovali najkrajši vesoljski program. Marsovo letalo lahko ostane v zraku le približno 2 uri, dokler mu ne zmanjka goriva. Vendar bo ARES tudi v tem kratkem času še vedno lahko premagal razdaljo 1500 kilometrov nad površjem Marsa. Po tem bo naprava pristala in bo lahko nadaljevala s preučevanjem površine in atmosfere Marsa.
