요약:
NASA 엔지니어들은 최근 미국 남부 캘리포니아에 있는 제트 추진 연구소에서 테스트를 실시했으며 차세대 화성 헬리콥터의 로터 끝이 음속을 잠시 초과하는 데 성공했습니다. 이번 테스트는 화성의 얇고 차가운 이산화탄소 대기를 시뮬레이션할 수 있는 '25피트 우주 시뮬레이터'에서 진행됐으며, 총 137회의 테스트가 완료됐다.
화성의 대기 밀도는 지구의 약 1%이므로 헬리콥터가 충분한 양력을 얻기가 어렵습니다. 비행 성능을 향상시키기 위해 엔지니어는 로터를 매우 빠른 속도로 회전시켜야 합니다. 이전에는 NASA의 '독창성' 화성 헬리콥터가 임무를 수행할 때 음속 장벽에 접근한 후 발생할 수 있는 복잡한 공기 역학적 효과를 방지하고 먼지 악마와 같은 갑작스러운 기류가 로터 팁을 초음속 상태로 밀어내는 것을 방지하기 위해 로터 속도를 2,700rpm 미만으로 제한했습니다.
이 테스트에는 American Aviation Environmental Corporation에서 개발한 3개의 블레이드 로터가 사용되었습니다. 엔지니어들은 먼저 시뮬레이션된 객실에서 공기를 추출한 다음 화성 환경에 가까운 압력으로 이산화탄소를 주입하고 점차적으로 기류 속도와 로터 속도를 높였습니다. 회전 속도가 3750rpm에 도달하면 로터 팁 속도는 약 마하 0.98에 도달합니다. 이후 팀은 계속해서 바람이 불어오는 방향의 공기 흐름을 증가시켰고, 마침내 로터 팁 속도를 마하 1.08까지 끌어올렸습니다.
결과에 따르면 초음속 회전으로 인해 항공기의 양력이 약 30% 증가하는 것으로 나타났습니다. 이는 미래의 화성 헬리콥터가 더 무거운 과학 장비, 더 발전된 센서 및 더 큰 용량의 배터리를 탑재하여 더 넓은 범위를 포괄하는 더 오랜 기간, 저고도 탐사 임무를 수행할 수 있을 것으로 예상된다는 것을 의미합니다.
또한 연구팀은 SkyFall 임무 개념에 맞게 설계된 2개의 블레이드 로터를 테스트했습니다. 블레이드가 약간 더 길기 때문에 회전 속도가 약 3570rpm에 도달하면 유사한 초음속 팁 속도를 얻을 수 있습니다.
NASA 에임스 연구 센터의 공기 역학자 Shanna Witherow-Mazer는 팀이 원래 로터 속도가 이상적인 마하 1.05에 도달할 것으로 예상했지만 최종 테스트에서는 마하 1.08에 도달했다고 말했습니다. 엔지니어들은 여전히 데이터를 분석하고 있으며 향후 추력 개선을 위한 더 큰 여지를 찾을 수 있습니다.
관련 테스트 결과가 "SkyFall" 임무의 설계 요구 사항에 통합되었습니다. 이 임무는 "Ingenuity"의 기술적 경험을 활용하고 이르면 2028년 12월 초에 3대의 차세대 화성 헬리콥터를 화성에 인도할 계획입니다. 테스트 캠페인은 NASA의 화성 탐사 프로젝트의 자금을 지원받으며 미래 화성 항공기의 탑재 용량과 비행 성능을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
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