Die NASA entwickelt derzeit neue Rotorblatt-Designs für zukünftige Mars-Helikopter, die längere und effizientere Flüge auf dem Roten Planeten ermöglichen sollen. Diese Fortschritte bauen auf den Erfolgen des Mars-Helikopters Ingenuity auf, der als erstes motorisiertes Fluggerät auf einem anderen Planeten Geschichte schrieb.
Innovative Blattdesigns für die dünne Marsatmosphäre
Forscher des Ames Research Center der NASA in Kalifornien arbeiten gemeinsam mit Wissenschaftlern des Imperial College London und der Nagoya University in Japan an einem neuen Blattquerschnitt, der als roamx-0201 bezeichnet wird. Dieser wurde speziell für die dünne Atmosphäre des Mars entwickelt. Im Vergleich zu den runderen Blättern des Ingenuity-Helikopters ist das neue Design dünner und asymmetrisch.
Hochauflösende Computersimulationen und Windkanaltests haben gezeigt, dass das roamx-0201-Design die aerodynamische Leistung deutlich verbessert. Es ermöglicht zukünftigen Mars-Helikoptern, größere Distanzen zurückzulegen – von den bisherigen 0,7 Kilometern pro Flug auf bis zu 18,7 Kilometer. Zudem zeigt das neue Design ein verbessertes Verhalten bei kritischen Flugbedingungen wie dem sogenannten „Stall“, bei dem die Leistung plötzlich abfällt.
Technische Herausforderungen und Lösungsansätze
Eine der größten Herausforderungen für Mars-Helikopter ist das Phänomen des „Drag Divergence“, bei dem die Leistung abrupt abnimmt, wenn die Rotoren die Schallgeschwindigkeit erreichen. Auf dem Mars liegt diese Geschwindigkeit aufgrund der dünnen Atmosphäre niedriger als auf der Erde. Das roamx-0201-Design kann länger bei höheren Geschwindigkeiten operieren, bevor dieses Problem auftritt.
Ein weiterer Fortschritt liegt in der Nutzung von Turbulenzen zur Erzeugung von Auftrieb. Das neue Blattdesign stört gezielt die Grenzschicht an der Vorderkante des Blattes, wodurch eine Gegenströmung entsteht, die den Auftrieb effektiver erhöht als bei früheren Designs. Diese Technologie ist zwar noch nicht einsatzbereit, aber die Tests helfen Ingenieuren, Diskrepanzen zwischen Simulationen und realen Bedingungen zu verstehen und zu lösen.
Die Forschungsergebnisse wurden am 22. September in einer Fachzeitschrift des American Institute of Aeronautics and Astronautics veröffentlicht. Sie bilden die Grundlage für zukünftige Missionen wie die SkyFall-Mission, die 2028 starten soll und drei Helikopter zur Erkundung des Mars einsetzen wird.
- Quelle: NASA